磷化銦具有高電子傳輸速度、低接觸電阻和大異質(zhì)結(jié)偏移等優(yōu)勢(shì)，被作為下一代高頻高功率電子器件的新型半導(dǎo)體材料。隨著電子設(shè)備的小型化和高功率運(yùn)行需求漸漲，這些高功率密度設(shè)備的散熱問(wèn)題成了集成電路行業(yè)發(fā)展的絆腳石。金剛石具有固體材料中最高的熱導(dǎo)率 (2200 W/m/K)，以金剛石作為散熱襯底與器件直接鍵合是減小熱阻的理想選擇。而目前關(guān)于 InP 和金剛石襯底直接鍵合的研究還很少。

來(lái)自日本國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所的Takashi Matsumae團(tuán)隊(duì)通過(guò)將氧等離子體活化的 InP 基板和用NH3/H2O2清潔的金剛石襯底在大氣條件下接觸，隨后將InP/金剛石復(fù)合樣品在 250℃ 下退火，使兩種材料通過(guò)厚度為 3 nm 的非晶中間層形成了剪切強(qiáng)度為 9.3 MPa 的原子鍵。相關(guān)論文以題為"Lowtemperature direct bonding of InP and diamond substrates under atmospheric conditions"發(fā)表在Scientific Reports。

該工藝通過(guò)由氧等離子體處理的InP襯底與在大氣條件下用NH3、H2O2和H2O的混合物清洗過(guò)的金剛石襯底接觸，然后在250℃下對(duì)接觸的樣品進(jìn)行退火來(lái)形成直接鍵合。由于在預(yù)鍵合處理后兩個(gè)基底表面都是原子級(jí)光滑的，因此InP和金剛石基板成功地產(chǎn)生了剪切強(qiáng)度為 9.3 MPa 的直接鍵合。界面分析表明，它們通過(guò)厚度約為3 nm的非晶中間層結(jié)合，沒(méi)有裂紋或納米空隙。由于可以通過(guò)簡(jiǎn)單的程序?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)的熱管理，因此這種鍵合技術(shù)將有助于未來(lái)具有更高集成度和功率密度的InP半導(dǎo)體電子器件。

但作為一個(gè)以熱管理為目的的鍵合工藝，筆者認(rèn)為，InP/金剛石復(fù)合材料的熱導(dǎo)率測(cè)量與散熱效率類比應(yīng)該是必不可少的。但文中提供的鍵合方式，相比當(dāng)前制備氮化鎵/金剛石、硅/金剛石等復(fù)合材料的異質(zhì)外延化學(xué)氣相沉積(CVD)、磁控濺射等工藝簡(jiǎn)單高效了不少，并降低了生產(chǎn)成本，有助于新型集成半導(dǎo)體電子材料的快速量產(chǎn)。 (百度學(xué)術(shù))