以GaN 为代表的新一代半导体材料具有宽禁带、高电子饱和速率、高击穿场强等优异的电学性能，使得射频、电力电子器件有了具备更高功率能力的可能，目前限制器件功率提升的主要瓶颈是缺少与之匹配的散热手段。具有极高热导率的金刚石已成为提升器件散热能力的重要材料，学术界针对金刚石与功率器件集成的先进热管理技术已经开展了大量有益的研究与探索。下面我们将从GaN基底上生长金刚的技术进行介绍。
2014年，美国Element公司(原Group4Labs)的BABIC等开发了直接在外延生长的GaN基片上生长金刚石的工艺。首先在高阻 Si 衬底上生长AIGaN/GaN的器件层，由于GaN上直接生长金刚石通常需要富氢环境(氢的体积分数为95%~99%)和较高的生长温度(700“C以上)，此时GaN晶圆受到刻蚀，导致在GaN-金刚石界面形成空洞和缺陷,进而增加了额外的热阻。因此,需要一层介质来保护GaN外延层。随后晶圆被倒装安装在临时处理片上。之后再去除晶圆下方的Si和一些氮化物过渡层,并在暴露的GaN缓冲层上沉积50nm的介电层，使用热灯丝化学气相沉积(HFCVD)工艺在其上方生长100um的金刚石最后从临时处理片上取下金刚石并去除氮化硅保护号，使用衬底移除的工艺在外延 GaN上直接生长金刚石的具体流程如图2所示。
该方法的关键在于金刚石的生长质量，多晶金刚石通常以晶柱的方式生长,在成核的表面迅速形成具有较小尺寸的晶粒。由于声了在品界处的散射和吸收，品核形成过程中的大量品界无序或错乱的现象将对导热性能产生较大的影响。因此在界面热阻没有公认理论模型的情况下，必须通过守验来测定不同生长工艺生长的金刚石产生的界面热阻值。
2017年，英国Bristol大学设备热成像与可靠性中心(CDTR)的ZHOU 等!比较了GaN/SiC 直接生长与分别使用SiN或AIN作为GaN和金刚石的阻挡层3种加工于段产片的界面热阻，结果如图3所示。以SiC衬底上500nm厚的GaN层为衬底，在GaN上生长了5nm厚的非晶态SiN或AIN阻挡层,在氨气、氯气甲烷(体积分数为0.1%~1%)的气体氛围中，利用微波等离子体化学气相沉积技术(MPCVD),在微波输人功率为2000~2500W的工况下，淀积了厚度丝为1um的多晶金刚石层。由于金刚石/SiN/GaN样品产生了粗糙度极低的光滑界面,该金刚石基GaN具已知报道的最低界面热阻(TBR),约为65mK/GW。、
对工金刚石基GaN 技术的研究，按照研究思路大致分为以下2种途径：一是基于沉积生长工艺,在GaN 器件上生长金刚石材质或是在金刚石上外延生长GaN器件层，以完成热扩散层的集成;二是基于键合工艺,为了降低器件的界而热阻,在低温甚至是室温下，将化学气相沉积(CVD)生长的金刚石基板与GaN器件层进行键合。
对于GaN上沉积金刚石，化合积电采用SiN（氮化硅）作为GaN的保护层，实现了GaN零损伤，与此同时，作为保护层的SiN损伤＜5nm，有效降低了界面热阻。直接在GaN上沉积金刚石，除了散热能力方面体现出极为突出的优势，还具有界面结合强度高，界面不存在类似键合导致的界面结合不均匀性和键合孔洞现象等优势。
金刚石与氮化镓键合，金刚石的表面粗糙度值 Ra 必须低于 1 nm，理想情况下小于该值的一半，即Ra＜0.5nm。化合积电采用MPCVD法制备高质量金刚石热沉片，并独特研发基于等离子体辅助研磨抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法。对于2英寸金刚石热沉片，可将表面粗糙度从数十微米级别降低至1nm以下。该技术具有较高的去除效率, 能够获得原子级平坦表面, 并且不会产生亚表面损伤。针对键合所需金刚石热沉片，提供定制产品，表面粗糙度Ra可达到小于0.5nm。
化合积电（厦门）半导体科技有限公司一直专注于宽禁带半导体材料研发、生产和销售，致力于成为全球领先的宽禁带半导体材料公司，核心产品有多晶金刚石（晶圆级金刚石热沉片、金刚石基氮化镓）、单晶金刚石（热学级、光学级、电子级）和氮化铝薄膜（金刚石基氮化铝、硅基氮化铝和蓝宝石基氮化铝）等，产品可应用于5G基站、激光器、医疗器械、大功率LED、新能源汽车、新能源光伏、航空航天和国防军工等领域。
