近日,由日本明星大學聯合研究中心的須賀唯知教授和王俊沙教授領銜的研究團隊,攜手大阪大學研究生院工學研究科附屬精密工學研究中心的山村和也教授及株式會社IIPT,共同宣布了一項重大科研成果:他們首次成功研磨出2英寸金剛石晶圓(yuan),并創(chuang)新地將晶圓(yuan)翹曲控制在僅2微米(mi)左右的范圍(wei)內。這一(yi)技術里程(cheng)碑(bei)的達成,為金剛石在高效功率器件中的實際應用鋪平了道路。
該研究團隊不僅突破了金剛石晶圓的尺寸和平坦度難題,更進一步通過優化氣體簇離子束加工(GCIB)技術,使得經過等離子體輔助拋光加工(PAP)技(ji)術處(chu)理后的金剛石表面(mian)達到了驚人的光滑度——表面(mian)粗糙度小于0.5納(na)米。此外,團隊還在常溫下成功實(shi)現了金剛石基板與直(zhi)(zhi)徑2英寸的氮化鎵基板、直(zhi)(zhi)徑4英寸的壓電單晶(鈮酸鋰)基板的接(jie)合(he)。
在當前半(ban)導體行業進入后摩爾時(shi)代的(de)(de)(de)(de)(de)(de)背景下(xia),這一成果(guo)顯得(de)尤為(wei)重要。隨著器(qi)件性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)升(sheng)遭(zao)遇瓶(ping)頸(jing),如(ru)何通過異質(zhi)集成技術來突破(po)單(dan)一材(cai)料(liao)和結型器(qi)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)限制,已成為(wei)行業發展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵。金(jin)剛石因其出色的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)導率,被視為(wei)提(ti)升(sheng)功(gong)率器(qi)件散熱(re)能力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理想材(cai)料(liao)。然而,金(jin)剛石因其極高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬度和化學(xue)穩定性(xing),加工難度極大,尤其是(shi)實現(xian)與(yu)半(ban)導體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)納(na)米(mi)級(ji)超平坦接(jie)合更是(shi)技術上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨大挑戰。
研(yan)究(jiu)團(tuan)隊通(tong)過兩年的合作,不僅解決了(le)金剛(gang)石晶圓(yuan)的平坦化(hua)問題,還(huan)通(tong)過創新的表面處(chu)理技(ji)術,實(shi)現了(le)金剛(gang)石與半導體的高(gao)效(xiao)接合。這一技(ji)術的突(tu)破,預(yu)示著金剛(gang)石在高(gao)效(xiao)功率器(qi)件(jian)領域的應用將邁出重(zhong)要一步。
須賀唯知教授在接受采訪(fang)時表示,盡管(guan)目前日本國內還(huan)沒有進行金剛石成膜(mo)的生產廠商(shang),這為實現量產帶來(lai)了一(yi)定(ding)的挑戰(zhan),但(dan)他對技術的未來(lai)應用前景充滿信心。
該研究成(cheng)果已在(zai)國際電子元件(jian)與技術會議(yi)(IEEE 74th Electronic Components and Technology Conference)上(shang)發表,引起了業(ye)界的(de)廣泛關注。這一技術的(de)進(jin)一步成(cheng)熟(shu)和應(ying)用,有望為半導體(ti)行業(ye)帶來(lai)革命性的(de)進(jin)步,推動高效功率(lv)器件(jian)的(de)發展進(jin)入新的(de)階段(duan)。