超宽带隙氧化镓功率器件热管理的研究进展

谢银飞1,何阳1,刘伟业1,徐文慧2,游天桂2,欧欣2,郭怀新3,孙华锐1(1.哈尔滨工业大学(深圳),微纳光电信息系统理论与技术工业和信息化部重点实验室;2.中国科学院上海微系统与信息技术研究所,集成电路材料全国重点实验室;3.南京电子器件研究所,微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室)

摘要:氧化镓的低热导率是其功率器件发展的最大瓶颈,使其在高功率密度下产热时面临高效散热的巨大挑战。因此,开发全新的热管理和封装技术迫在眉睫。通过材料、器件和封装多层面的热管理来缓解自热引发的性能与可靠性问题成为关键。本文综述了超宽带隙(UWBG)氧化镓(β-Ga2 O3)功率器件的热管理,针对相关挑战、潜在解决方案和研究机遇提出了观点。论文首先介绍了超宽带隙氧化镓的特性及其在电子器件领域的重要性,详细阐述了热管理在氧化镓器件中的关键意义。随后,从不同的热管理技术方面,包括衬底相关技术和结侧热管理技术等进行深入探讨,并分析了热管理对氧化镓器件电学性能的影响。最后,对氧化镓器件热管理的未来发展趋势进行展望,提出了“材料-器件-封装”电热协同设计、近结异质集成和新型外部封装等多维度的热管理策略,旨在唤起相关研究,加快超宽带隙氧化镓功率器件的开发和产业化进程。

关键词:热管理;超宽带隙;氧化镓;材料-器件-封装;结侧散热;高导热率衬底集成;电热协同设计