超薄半導體克服了速度和熱穩定性之間的權衡

北京大學集成電路學院黃祝院士和吳彥慶教授領導的團隊開發出一種超薄、高性能的半導體，該半導體以碳化矽（SiC）為襯底，具有增強的導熱性。學習， 發表 V 天然電子學 題為“用於 10 GHz 以上功率放大的非晶氧化銦錫晶體管”，標誌著下一代射頻 (RF) 電子器件向前邁出了重要一步。

非晶氧化物半導體（AOS）提供低溫、大面積加工以及與高載流子遷移率芯片的兼容性。然而，它們固有的低導熱性會導致自熱效應，從而限制了 5G 通信和物聯網等應用中的頂柵縮放和高頻操作。克服速度和熱穩定性之間的這種權衡仍然是一個核心挑戰。

使用 SiC 襯底的這一突破克服了 AOS 中速度和熱穩定性之間的權衡，為低成本、靈活且芯片兼容的射頻電子產品鋪平了道路。它展示瞭如何將高頻設計與高效的熱管理相結合，確保高速設備的性能和可靠性。

北京大學團隊在高導熱SiC襯底上開發了120nm短溝道頂柵氧化銦錫（ITO）晶體管，即使在3V高電源電壓和125°C高溫下也能有效消除自發熱。此外，大量測試表明，該晶體管打破了 AOS 器件的速度記錄。散熱和功率。

結果表明，高導熱SiC襯底可以有效改善超薄ITO通道在直流（DC）和射頻性能方面的熱管理。與其他通道材料（通常厚度為幾微米）相比，這提供了一個關鍵優勢。

這些器件在高速應用中具有潛在的應用，包括射頻功率放大器和數據通信。此外，AOS 可以作為未來後端兼容電子產品的薄通道材料，為可擴展和高能效的射頻集成鋪平道路。