中國(guó)粉體網(wǎng)訊  隨著半導(dǎo)體電子器件的集成化與小型化發(fā)展，金剛石因優(yōu)異的熱導(dǎo)性、電導(dǎo)性成為制備半導(dǎo)體襯底的理想材料。金剛石襯底是用于支撐其他半導(dǎo)體材料薄膜生長(zhǎng)的基底，主要作用是提供機(jī)械支撐并確保在高功率、高頻率應(yīng)用中有效散熱。

金剛石襯底的表面光滑度和平整度對(duì)器件性能至關(guān)重要。具體而言，表面粗糙度通常需要控制在1納米以下，有時(shí)甚至要求達(dá)到0.2納米的超光滑標(biāo)準(zhǔn)，以避免表面缺陷引起的電場(chǎng)增強(qiáng)，從而保證器件的高可靠性。此外，襯底的平整度（TTV，即總厚度變化）通常要求在2微米以內(nèi)，以確保在高精度光刻和后續(xù)加工過(guò)程中能夠維持一致性。

為了滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)電子器件高精度和高可靠性能的要求，需對(duì)金剛石表面進(jìn)行拋光處理。目前已經(jīng)開發(fā)了多種拋光技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)金剛石表面光滑、平整、低損傷的要求。常用的方法有機(jī)械拋光、熱化學(xué)拋光、化學(xué)機(jī)械拋光、離子束拋光、激光拋光等。

其中，離子束拋光（IBP）作為一種非接觸式拋光技術(shù)，基本原理是利用加速的惰性氣體離子轟擊材料表面，適用于各種硬、脆性材料的拋光。IBP可用于快速消除金剛石表面的一些溝槽，拋光后的表面粗糙度可達(dá)RMS0.19nm。聚焦離子束拋光（FIBP）目前已廣泛應(yīng)用于金剛石薄膜的拋光，但由于離子束尺寸小，材料去除率較低，提高離子動(dòng)能雖然可以提高拋光效率，但也會(huì)造成嚴(yán)重的表面損傷。近年來(lái)，一些研究人員提出，通過(guò)改變離子束的入射角和使用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑來(lái)減少IBP的損傷。然而，復(fù)雜的離子束發(fā)生器和昂貴的設(shè)備是制約IBP技術(shù)發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸。

離子束拋光示意圖

2025年11月5日，中國(guó)粉體網(wǎng)將在河南•鄭州舉辦“2025半導(dǎo)體行業(yè)用金剛石材料技術(shù)大會(huì)”。屆時(shí)，我們將邀請(qǐng)到國(guó)防科技大學(xué)副研究員田野出席本次大會(huì)并作題為《金剛石襯底TTV 0.1μm超精密制造技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用》的報(bào)告。報(bào)告將聚焦金剛石等超硬襯底的原子級(jí)表面平坦化制造，圍繞新型離子束流平坦化工藝，分享技術(shù)進(jìn)展與成果。

個(gè)人簡(jiǎn)介

田野，國(guó)防科技大學(xué)博士，中科院上海光機(jī)所博士后，現(xiàn)任國(guó)防科技大學(xué)副研究員。承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家重大專項(xiàng)等多項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目。長(zhǎng)期從事離子束原子級(jí)超精密制造技術(shù)研究與應(yīng)用推廣。成果發(fā)表在《Tribology International》等期刊，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利10項(xiàng)，美國(guó)發(fā)明專利1項(xiàng)。獲省級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

參考來(lái)源：

劉帥偉等：金剛石半導(dǎo)體襯底研磨拋光技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

李卓等：金剛石的能量束直接拋光和輔助拋光技術(shù)進(jìn)展與挑戰(zhàn)

袁菘等：金剛石高效超低損傷加工機(jī)理與工藝研究現(xiàn)狀

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/石語(yǔ)）

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