【衬底论文】超宽带隙半导体直接晶圆键合：AlN/金刚石和 Ga₂O₃/SiC

        由美国佛罗里达大学的研究团队在学术期刊 ECS Meeting Abstracts 发布了一篇名为Ultra-Wide Bandgap Semiconductor Direct Wafer Bonding: AlN/Diamond and Ga₂O₃/SiC（超宽带隙半导体直接晶圆键合：AlN/金刚石和 Ga₂O₃/SiC）的文章。

摘要

        超宽带隙（UWBG）半导体因其与传统硅相比更高的临界场或更高的载流子迁移率等特性，为功率器件和光电子器件的发展提供了独特机遇。然而，这些材料体系各自都面临着一种掺杂类型或低热导率等挑战。将不同的超宽带隙材料组合起来，用于创建热管理层或器件，如 pn 二极管（PND），是一种克服单一材料缺点的解决方案。例如，金刚石可以很容易地用硼掺杂成 p 型，但由于氢钝化、掺杂剂溶解度和深施主形成，n 型掺杂则要困难得多。为了创建 PND，可以将 p 型金刚石与 n 型氮化铝（AlN）结合，而 AlN 在 p 型掺杂方面存在困难。此外，由于金刚石具有高导热率（2200 W/(m·K)），非常适合作为热管理层，以帮助散热，因为随着器件进一步小型化，功率密度和温度的增加会对器件寿命产生负面影响。然而，尽管氮化铝和金刚石都很有前景，但它们的基板仍然非常昂贵，且分别只有小尺寸的 2 英寸和 1 英寸晶圆在市场上容易买到。因此，氧化镓（Ga₂O₃）也因其除了具有超宽带隙半导体所预期的标准高临界场外，还能通过熔融法方便地生长而受到关注，尽管其极低的导热率仍然是一个问题。为了解决这个问题，同样容易买到的碳化硅（SiC）可以用作基于 Ga₂O₃ 的器件的散热基板。然而，通过外延生长进行异质集成会面临热膨胀系数和晶格失配的挑战，这些挑战可能导致过度的螺纹位错和薄膜质量差。因此，该团队的目标是通过演示和优化这些超宽带隙半导体的直接晶圆键合来应对这些挑战。

原文链接：

https://doi.org/10.1149/MA2026-01331489mtgabs