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深圳汇芯的钻石衬底芯片技术研究

深圳市汇芯通信技术有限公司在钻石衬底芯片技术方面取得了一定的进展。2024年12月19日，该公司申请了一项名为“衬底转换装置及其制备方法”的专利，公开号为CN 119133062 A，申请日期为2024年8月。该专利涉及一种衬底转换装置及其制备方法，具体包括：

• 衬底转换装置：包括第一衬底，第一衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，第一衬底还包括至少一个凹陷于第一表面的第三表面以及连接第一表面和对应的第三表面的第四表面。第三表面和相连的第四表面围设形成转换凹槽，转换凹槽用于承载第二衬底，其中第三表面抵接于第二衬底的底面，第四表面抵接于第二衬底的侧面。

• 技术优势：该装置可以实现在加工或者转运第一衬底的设备上加工或者转运第二衬底，不仅加工精度高，同时还提高了生产效率。

钻石半导体的研究技术进展

1.金刚石薄膜制备技术

香港大学（港大）工程学院电机及电子工程学系的褚智勤副教授与机械工程系林原教授，联合南方科技大学深港微电子系李携曦助理教授及北京大学东莞光电研究院王琦教授的研究团队，成功开发了一种突破性的方法，可大量制造超薄、超柔韧的钻石（金刚石）膜。这些薄膜与现有的半导体制造技术兼容，原则上可以制成各种电子、光子、机械、声学和量子器件。

• 边缘暴露剥离法：该方法能够快速生产大尺寸的独立金刚石薄膜。对比昂贵、耗时且受尺寸限制的传统技术，新技术可在10秒内生产出一个两英寸的金刚石晶圆，提供了前所未有的效率和规模化。

• 关键优势：可制造出表面超平坦的金刚石膜，对高精度微纳制造尤其重要。同时，平坦的金刚石膜的巨大柔性能为下一代可穿戴电子和光子设备提供了新的可能性。

2.金刚石芯片的性能优势

金刚石作为半导体材料具有以下显著优势：

• 高禁带宽度：带隙达5.5eV，使其更适合应用于高温、高辐射、高电压等极端环境下。

• 高热导率：热导率达22 W·cm⁻·K⁻，可应用于高功率器件。

• 高载流子迁移率：空穴迁移率为4500 cm·V⁻·s⁻，电子迁移率为3800 cm·V⁻·s⁻，高的载流子迁移率使其可应用于高速开关器件。

• 高击穿场强：击穿场强为13MV/cm，可应用于高压器件。

• 优异的光学特性：金刚石激子束缚能达到80meV，使其在室温下可实现高强度的自由激子发射（发光波长约235nm），在制备大功率深紫外发光二极管和极紫外、深紫外、高能粒子探测器研制方面具有很大的潜力。

3.金刚石芯片的散热应用

• 散热效果显著：金刚石的超高热导率使其在芯片散热方面表现出色。在芯片热点功率密度为约2 W/mm时，集成金刚石散热衬底能够使芯片最高结温降低高达24.1℃，芯片封装热阻降低28.5%。

• 实际应用案例：Akash Systems推出的GaN-on-diamond射频功率放大器，相较于GaN-on-SiC，采用GaN-on-diamond制程的晶体管温度降低了30多度。

未来展望

随着技术的不断进步，金刚石在半导体领域的应用前景广阔。深圳汇芯通信技术有限公司的专利技术以及其他研究团队的突破，为金刚石衬底芯片的产业化提供了坚实的基础。未来，金刚石芯片有望在高性能电子设备、量子计算、功率电子等领域实现广泛应用，推动相关行业的技术革新。