[发明专利]合成金刚石散热器

权利要求书

1.多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，该合成金刚石散热器包含：

形成基底支撑层的第一合成金刚石材料层；和

设置在该第一合成金刚石材料层上并形成金刚石表面层的第二合成金刚石材料层，

其中该金刚石表面层具有的厚度等于或小于该基底支撑层的厚度，

其中该金刚石表面层具有的氮含量小于该基底支撑层的氮含量，和

其中选择该金刚石表面层和该基底支撑层的氮含量使得在300K下测量的该基底支撑层的热导率在1000Wm^-1K^-1至1800Wm^-1K^-1范围内和在300K下测量的该金刚石表面层的热导率在1900Wm^-1K^-1至2800Wm^-1K^-1范围内。

2.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该金刚石表面层的氮含量在0.25至5ppm范围内。

3.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该基底支撑层的氮含量在2至10ppm范围内。

4.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中在300K下测量的该金刚石表面层的热导率在2000Wm^-1K^-1至2200Wm^-1K^-1范围内。

5.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中在300K下测量的该基底支撑层的热导率在1000Wm^-1K^-1至1500Wm^-1K^-1范围内。

6.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该基底支撑层具有不小于50μm的厚度。

7.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中多晶化学气相沉积合成金刚石散热器厚度的至少50％由该基底支撑层形成。

8.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该金刚石表面层具有不大于300μm的厚度。

9.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该多晶化学气相沉积合成金刚石散热器具有至少50mm的最大线性尺寸。

10.根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该多晶化学气相沉积合成金刚石散热器还包含与该金刚石表面层接触设置的非金刚石的热转移层，用于将热从发热部件转移至该金刚石表面层中，该发热部件热耦合至该非金刚石的热转移层。

11.根据权利要求10的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器，其中该非金刚石的热转移层包含以下至少一者：

金属层；

硅或碳化硅层；

化合物半导体层；或

胶黏剂。

12.包含根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器和发热部件的器件，其中该合成金刚石散热器位于该发热部件附近，其中该金刚石表面层靠近该发热部件且该基底支撑层远离该发热部件。

13.制造根据权利要求1的多晶化学气相沉积合成金刚石散热器的方法，该方法包括：

使用碳源气体在化学气相沉积反应器中生长多晶化学气相沉积合成金刚石材料；和

在生长过程中控制该化学气相沉积反应器中的氮浓度以形成两层金刚石结构，该两层金刚石结构包括基底支撑层和金刚石表面层，其中选择该金刚石表面层和该基底支撑层的氮含量使得在300K下测量的该基底支撑层的热导率在1000Wm^-1K^-1至1800Wm^-1K^-1范围内和在300K下测量的该金刚石表面层的热导率在1900Wm^-1K^-1至2800Wm^-1K^-1范围内。