GaN 作為第三代半導體材料，具有寬禁帶（室溫下 3.39 eV）、高電子飽和速率（ 2.5×107 cm/s）、高擊穿場強（ 3.3 MV/cm）等優異性能，非常適用于研制高頻、大功率微波毫米波器件及電路，在 5G 通訊、航天、國防等領域具有極高的應用價值，在國際上引起了廣泛關注與研究。

       然而，在高功率運行時，GaN器件的輸出功率受到自熱的限制。積累的熱量會導致器件溫度升高，從而降低器件的性能和可靠性。尤其是，近年來，隨著 GaN 微波功率器件的設計和工藝不斷提高和改進，其理論輸出功率越來越高（4 GHz，~40 W/mm），頻率越來越大，體積越來越小，其可靠性和穩定性受到嚴重挑戰。最主要的原因是 GaN 基功率器件隨著功率密度的增加，芯片有源區的熱積累效應迅速增加，導致其各項性能指標迅速惡化，使其大功率優勢未能充分發揮。因此，散熱問題成為制約 GaN 基功率器件進一步發展和廣泛應用的主要技術瓶頸之一。受傳統封裝散熱技術的限制無法解決這一難題，必須從 GaN 器件近端結熱區著手提升其熱傳輸能力，因此探討 GaN 基器件的高效散熱課題成為其進一步推進 GaN 器件發展的重要方向。

      金剛石擁有最高的導熱性，使其成為一種優越的散熱襯底，逐漸成為 GaN 器件熱沉材料的首選。研究人員曾試圖通過將GaN和金剛石用某種形式的過渡層或粘附層結合，來創造一種GaN-on-diamond結構，但在這兩種情況下，額外的中間層都嚴重干擾了金剛石的導熱性，從而破壞了GaN-diamond組合的一個關鍵優勢。因此，需要一種可以直接集成鉆石和氮化鎵的技術。然而，由于它們的晶體結構和晶格常數的巨大差異，在GaN上直接生長金剛石或在金剛石生長GaN極其困難。

       日本大阪公立大學梁劍波教授課題組，在室溫條件下，使用表面活化鍵合法成功將硅襯底上外延生長的氮化鎵層轉移到金剛石襯底上，并實現1000°C的熱處理保持鍵合。表面活化鍵合法（SAB）即在腔體內沖入氬氣同時利用中性原子束，在室溫下達成了氮化鎵-金剛石鍵合。由于鍵合界面可以承受1000°C的熱處理，因此通過對與金剛石鍵合的GaN層進行加工，有望實現金剛石的熱導率最大化的GaN器件。梁教授課題組實驗過程中主要涉及到的設備是表面活化鍵合設備，實驗原材料為硅襯底的氮化鎵薄膜襯底、高溫高壓合成金剛石（4*4mm），通過先用表面研磨法研磨金剛石，使其粗糙度變得更低，能夠更好的與硅襯底上的氮化鎵薄膜相接處，在研磨之后再通過化學清洗，清洗表面的不純物，使其表面達到完美清潔度，然后導入鍵合設備中進行鍵合。鍵合是使用兩個等離子腔同時進行金剛石和氮化鎵表面活性化處理，由于金剛石的硬度遠高于氮化鎵的，所以兩者表面活化處理的能量和氣體是不一樣的。

       鍵合完成后，通過機械拋光和濕法蝕刻去除底部硅襯底，獲得氮化鎵和金剛石鍵合面，然后進行700℃退火。通過該實驗表明氮化鎵與金剛石鍵合面能夠承受氮化鎵器件需要承受的苛刻制造工藝，具有較高的機械穩定性。

        通過對氮化鎵和金剛石鍵合面熱處理前、700℃熱處理后、1000℃熱處理后的結構與能譜儀成分分析對比發現，熱處理前，氮化鎵和金剛石鍵合界面處形成了一層厚度約為5.3nm的中間層，這是無定形碳和金剛石組成的混合層。隨著退火溫度的升高，中間層中的無定形碳直接轉化為金剛石，中間層厚度隨著退火溫度的升高而減少。在1000℃退火后，中間層厚度減少到1.5nm左右，并出現晶格條紋。

       通過檢測氮化鎵和金剛石鍵合面的電流-電壓特性，證明同硅襯底上氮化鎵器件相比，氮化鎵與金剛石器件具有更高的輸出性能，因為表面活化鍵合的金剛石更好的解決散熱問題。

       日本大阪公立大學梁劍波教授課題組，創新的在室溫條件下，使用表面活化鍵合法成功將硅襯底上外延生長的氮化鎵層轉移到金剛石襯底上，并實現1000°C的熱處理保持鍵合?？朔艘酝鵊aN和金剛石用某種形式的過渡層或粘附層結合導致無法最大發揮金剛石散熱特性的缺陷。梁教授接下來的實驗目標是制成能耐1300℃熱處理的鍵合界面，最終實現氮化鎵薄膜轉移到金剛石上之后再制作器件。

       斯利通半導體封裝基板廠已對金剛石封裝材料投入了研發和生產。在生產工藝技術方面，富力天晟一步一個腳印穩打穩扎，以科技力量激發創新力，在科技創新的路上，始終如一默默地攻堅克難尋找創新點。