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體領域熱沉材料的制造（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，有望在半導體襯底等多領域大幅應用。

半導體單晶金剛石襯底制備工藝流程

應用于半導體領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、化學和熱學作用相結(jié)合的多種金剛石拋光技術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用于熱沉和光學領域，但是仍然無法滿足電子級半導體領域的商業(yè)化應用需求。 

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大會”。屆時，清華大學天津高端裝備研究院潤滑技術研究所常務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28項）；主編專業(yè)技術書籍1本，制定團體標準1項；獲得了2022年度中國石油和化學工業(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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