[实用新型]一种高导热结构

说明书

本实用新型提供了一种高导热结构，包括含镓化合物层以及设置在所述含镓化合物层上的金刚石层，含镓化合物层与金刚石层直接接触，同时，金刚石层形核密度高、结晶质量好，与含镓化合物层的结合力高，具有优异的热导性能。

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，特别是涉及一种高导热结构。

背景技术

氮化镓、磷化镓等含镓化合物基半导体材料具有禁带宽度大、直接间隙、电子飘移速度快等特点，在制作大功率、高频电子器件以及光电器件方面具有优势。例如，氮化镓主要外延生长在硅、蓝宝石等衬底上，但这些衬底的热导率较低，严重制约了氮化镓器件的散热，限制器件使用性能。

金刚石是最高的导热材料，导热系数高达2000W/(m·k)，且其化学性质稳定，具有大的禁带宽度，为理想的衬底材料选择。然而，金刚石理想生长温度为800℃ -1000℃，在此温度范围内，含镓化合物与活性氢等离子体反应，导致含镓化合物薄膜分解；若降低金刚石生长温度，虽然能在一定程度上减少含镓化合物的分解，但氢等离子体的环境下含镓化合物的分解却不可避免，并且在低温条件下，金刚石生长速率缓慢，沉积得到的金刚石质量差。

因此，如何克服含镓化合物层的裂解以及金刚石薄膜脱落的问题，提高金刚石的结晶质量以及和含镓化合物表面的结合力，从而提高热导效率是亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种高导热结构，包括含镓化合物层以及设置在所述含镓化合物层上的金刚石层，含镓化合物层与金刚石层直接接触，同时，金刚石层形核密度高、结晶质量好，与含镓化合物层的结合力高，具有优异的热导性能。

第一方面，本实用新型提供了一种高导热结构，包括含镓化合物层以及设置在所述含镓化合物层上的金刚石层。

可选的，所述含镓化合物层为氮化镓层、磷化镓层、砷化镓层、铝砷化镓层、铝磷化镓层、铟氮化稼层或磷化铝铟镓层。更进一步可选的，所述镓化合物层的材质为氮化镓层。

可选的，所述含镓化合物层的厚度为0.2μm-1.4μm。进一步可选的，所述含镓化合物层的厚度为0.3μm-1.0μm。

可选的，所述金刚石层的厚度为1μm-5μm。进一步可选的，所述金刚石层的厚度为1μm-4μm。具体的，所述金刚石层的厚度可以但不限定为1μm、1.7μm、 2.2μm、3.5μm，所述金刚石层的厚度根据具体用途进行设定。

可选的，所述金刚石层的相对两侧分别设置有多个散热翅片，多个所述散热翅片间隔设置。进一步可选的，所述散热翅片为塑包铝散热翅片、铝合金散热翅片或陶瓷散热翅片。

可选的，所述金刚石层包括第一金刚石层和第二金刚石层，所述第二金刚石层位于所述含镓化合物层和所述第一金刚石层之间，所述第二金刚石层由类金刚石层转变形成，所述第二金刚石层的厚度为200nm-500nm。进一步可选的，所述第二金刚石层的厚度为230nm-450nm。具体的，所述第二金刚石层的厚度可以但不限于为250nm-435nm、275nm-420nm或290nm-400nm。

可选的，所述含镓化合物层与所述金刚石层的结合力为400N-1000N。

可选的，所述金刚石层中金刚石的形核密度为(5-10)×10¹⁰个/cm²。

可选的，所述高导热结构的导热系数为500W/(m·k)-1800W/(m·k)。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种高导热结构，其中，含镓化合物层不存在裂解情况，金刚石层中的金刚石形核密度高；含镓化合物层与金刚石层直接接触，结合力高；同时由于金刚石层的存在，高导热结构整体的散热效率提高。

附图说明