在“SEMICON Japan 2022”（2022 年 12 月 14 日至 16 日，東京國際展示場）上，首次舉辦了“學術獎”，以表彰有前途的大學/研究生院半導體研究。最高獎頒發給大阪大學Yamamura實驗室，有望成為下一代功率半導體的 SiC（碳化硅）和 GaN（氮化鎵），以及可高效無變形地拋光金剛石基板的等離(li)子/電化(hua)學加工(gong)工(gong)藝。

       Yamamura 實(shi)驗(yan)室的(de)獲獎(jiang)研究(jiu)是等離(li)子/電化學加(jia)工技術，用(yong)于對脆性(xing)材料進行高(gao)效和(he)(he)無變(bian)形的(de)拋光，如SiC和(he)(he)GaN（預計將被用(yong)作下一代節能(neng)功率(lv)器件的(de)半導體）和(he)(he)金剛(gang)石基板（可用(yong)作散熱(re)器）。

       GaN有望成為下(xia)一(yi)(yi)(yi)代功(gong)率器件的(de)(de)(de)半(ban)導體，但如(ru)果使用現(xian)有的(de)(de)(de)硅作(zuo)為散熱(re)材料(liao)，由于其熱(re)導率低和(he)溫度高，器件的(de)(de)(de)性能和(he)可(ke)靠性都有問題。實驗室成員、大阪大學工(gong)程研究生院助理(li)教授Rong-Sen Son說："從以前(qian)的(de)(de)(de)研究中得知，使用金剛石作(zuo)為散熱(re)材料(liao)可(ke)以將溫升(sheng)降低到六分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)(yi)，將功(gong)耗(hao)降低到十(shi)分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)(yi)。然而(er)，傳統的(de)(de)(de)拋光/加工(gong)方法需要30多個(ge)小時，占制造工(gong)藝成本(ben)的(de)(de)(de)50%，而(er)且金剛石是世(shi)界上最(zui)硬的(de)(de)(de)材料(liao)，因此很難加工(gong)"。

       根據該實驗室的說法，在拋光金剛石時，傳統上使用的是刀盤拋光或 CMP（化學機械拋光）。然而，在刀盤拋光中，基底表面因高壓而受損，并存在金剛石因高壓而變成石墨等問題。另外，CMP拋光使用強氧化劑，因此非常昂貴，對環境影響大，加工率低。因此，實驗室研發了等離子輔助拋光技術（PAP），利(li)用(yong)等(deng)離子軟化基板表面，并對軟化層進行(xing)拋光。

       關(guan)于 PAP，同(tong)一實(shi)驗室(shi)的(de)研究員 Sota Sugihara 解釋說(shuo)，“因為 PAP 拋(pao)光軟化表面，所以不太可能(neng)被劃傷，并且可以以高效(xiao)率和成本(ben)水平(ping)進行(xing)平(ping)坦化。” 實(shi)際上，當(dang)用PAP拋(pao)光20mm見方的(de)單晶金剛石(shi)基板時，約(yue)(yue)100μm的(de)大(da)起伏被平(ping)坦化為約(yue)(yue)0.5μm的(de)起伏。Sugihara 先生(sheng)說(shuo)：“當(dang)我(wo)們通過拉曼光譜分(fen)析(xi)確認結晶狀態時，PAP 沒有(you)將金剛石(shi)變成石(shi)墨(mo)或破壞晶體(ti)結構，它具有(you)足(zu)夠的(de)性能(neng)作為散熱(re)基板投(tou)入實(shi)際使用。”

       該實(shi)驗室表示，“我們也(ye)在針(zhen)對GaN進行類(lei)似(si)的PAP研究。我們將繼續開發自(zi)己的等離(li)子輔助(zhu)拋(pao)光技術，旨在通(tong)過高效、高效的拋(pao)光技術為(wei)早日實(shi)現脫碳社會做出貢獻(xian)。” 

       值得一(yi)提的(de)(de)是，Yamamura 實驗室還通過電化學(xue)機械拋光(guang) (ECMP)，將硬(ying)、脆(cui)、難(nan)加(jia)工(gong)的(de)(de)導電材料(liao)(liao)表(biao)面通過陽極氧化軟化，改性(xing)層被(bei)軟而(er)固(gu)定的(de)(de)磨粒(li)去(qu)除，不會造成(cheng)損傷(shang)。使用(yong)陽極氧化的(de)(de)高(gao)效表(biao)面改性(xing)。由(you)于它是無漿料(liao)(liao)且(qie)使用(yong)中性(xing)電解質(zhi)(zhi)，因此成(cheng)本低。與現有的(de)(de)CMP相比，該(gai)裝置簡單，可以(yi)拋光(guang)半導體材料(liao)(liao)，例如 SiC 和 GaN，以(yi)及包括碳化鎢 (WC) 在內的(de)(de)硬(ying)質(zhi)(zhi)合金(jin)。