性能突破性提升！我國(guó)攻克半導(dǎo)體材料世界難題

來源：科技日?qǐng)?bào)

在芯片制造中，不同材料層間的“島狀”連接結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期阻礙熱量傳遞，成為器件性能提升的關(guān)鍵瓶頸。

近日，西安電子科技大學(xué)郝躍院士、張進(jìn)成教授團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新技術(shù)，成功將粗糙的“島狀”界面轉(zhuǎn)變?yōu)樵蛹?jí)平整的“薄膜”，使芯片散熱效率和器件性能獲得突破性提升。這項(xiàng)為半導(dǎo)體材料高質(zhì)量集成提供“中國(guó)范式”的突破性成果，已發(fā)表在《自然·通訊》與《科學(xué)進(jìn)展》上。

郝躍院士（左四）指導(dǎo)師生實(shí)驗(yàn)。圖片來源：西安電子科技大學(xué)

“傳統(tǒng)半導(dǎo)體芯片的晶體成核層表面凹凸不平，嚴(yán)重影響散熱效果?！蔽靼搽娮涌萍即髮W(xué)副校長(zhǎng)、教授張進(jìn)成介紹，“熱量散不出去會(huì)形成‘熱堵點(diǎn)’，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致芯片性能下降甚至器件損壞。”這個(gè)問題自2014年相關(guān)成核技術(shù)獲得諾貝爾獎(jiǎng)以來，一直未能徹底解決，成為射頻芯片功率提升的最大瓶頸。

團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“離子注入誘導(dǎo)成核”技術(shù)，將原本隨機(jī)的生長(zhǎng)過程轉(zhuǎn)為精準(zhǔn)可控的均勻生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)顯示，新結(jié)構(gòu)界面熱阻僅為傳統(tǒng)的三分之一。

基于該技術(shù)制備的氮化鎵微波功率器件，在X波段和Ka波段輸出功率密度分別達(dá)42瓦/毫米和20瓦/毫米，將國(guó)際紀(jì)錄提升30%—40%。這意味著同樣芯片面積下，裝備探測(cè)距離可顯著增加，通信基站也能覆蓋更遠(yuǎn)、更節(jié)能。

科技日?qǐng)?bào)記者 王禹涵