中國粉體網(wǎng)訊  全球人造金剛石行業(yè)主要有高溫高壓法（HTHP）和化學(xué)氣相沉積法（CVD）兩種制備方法，其中CVD法制備人造金剛石因其耐高壓、大射頻、低成本、耐高溫等諸多優(yōu)勢，被普遍認(rèn)為是制備下一代高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件的最優(yōu)材料。

CVD法人造金剛石根據(jù)原子排列方式不同又分為多晶金剛石及單晶金剛石，其中多晶金剛石多用于半導(dǎo)體領(lǐng)域熱沉材料的制造（散熱片）；單晶金剛石因其原子規(guī)則排列、一致性強等優(yōu)勢，有望在半導(dǎo)體襯底等多領(lǐng)域大幅應(yīng)用。

半導(dǎo)體單晶金剛石襯底制備工藝流程

應(yīng)用于半導(dǎo)體領(lǐng)域或是集成電路的金剛石需要具備一定的形狀和面型精度，從半導(dǎo)體用大尺寸單晶金剛石襯底的常規(guī)制備工藝流程中可見晶體的微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)制備、晶圓切割和研磨拋光是單晶金剛石襯底制備過程的關(guān)鍵工序。 

而在金剛石拋光中，存在以下兩大難點：一方面，金剛石硬度極高，通常需要大拋光載荷才能形成材料去除，因而在拋光過程中容易產(chǎn)生劃痕、坑點等表面/亞表面損傷；另一方面，金剛石彈性極限與強度極限非常接近，當(dāng)所承受的載荷超過彈性極限時就會發(fā)生斷裂破壞，因而金剛石拋光加工時極易破碎。故實現(xiàn)金剛石高質(zhì)量、高效率的超光滑無損傷表面的加工非常困難。

為提高去除效率和改善拋光表面質(zhì)量，基于機械、化學(xué)和熱學(xué)作用相結(jié)合的多種金剛石拋光技術(shù)在近幾十年得到了飛速發(fā)展。雖然我國有一些高校和實驗室已經(jīng)開展了一些關(guān)于大尺寸單晶金剛石生長、切割及研磨拋光的工藝研究，但工藝和裝備研發(fā)上還與國外存在較大差距，制備的大尺寸晶圓雖然可應(yīng)用于熱沉和光學(xué)領(lǐng)域，但是仍然無法滿足電子級半導(dǎo)體領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用需求。 

2024年7月9日，中國粉體網(wǎng)將在鄭州舉辦“2024高端研磨拋光材料技術(shù)大會”。屆時，清華大學(xué)天津高端裝備研究院潤滑技術(shù)研究所常務(wù)副所長戴媛靜將帶來《第四代金剛石襯底材料表面超精拋光工藝探討》的報告，戴院長將對金剛石襯底表面超精拋光機理與工藝進行探討，目標(biāo)是實現(xiàn)金剛石晶圓的大尺寸、高效率、亞納米級高精度、全局平坦化超精制造。

專家簡介

戴媛靜同志，無黨派人士，教授級高工，天津市三八紅旗手，中國表面工程協(xié)會防銹潤滑分會副秘書長，研究方向包括：IC制造化學(xué)機械拋光、環(huán)保型工藝潤滑介質(zhì)及全壽命管理、節(jié)能潤滑油及核心添加劑開發(fā)等，主持和參與了多項國家/地方/軍隊科研項目，包括國家科技重大專項（04專項）、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、科技部國際合作、京津冀科技成果轉(zhuǎn)化、國防科工委基礎(chǔ)科研項目等；發(fā)表40余篇中英文論文，申請30余項發(fā)明專利（授權(quán)28項）；主編專業(yè)技術(shù)書籍1本，制定團體標(biāo)準(zhǔn)1項；獲得了2022年度中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎、2023年度中國發(fā)明協(xié)會創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新獎等科技獎項。

來源：

劉俊杰等：半導(dǎo)體用大尺寸單晶金剛石襯底制備及加工研究現(xiàn)狀

鄧輝：單晶金剛石的拋光與平坦化：現(xiàn)狀與展望

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）

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