日本的明星大學(xué)聯(lián)合研究中心的須賀唯知主干研究員、王俊沙主任研究員等人組成的研究團(tuán)隊(duì)，與大阪大學(xué)研究生院工學(xué)研究科附屬精密工學(xué)研究中心的山村和也教授及株式會(huì)社IIPT合作，全球*將大口徑金剛石基板加工成表面粗糙度小于0.5納米的超光滑表面，并在常溫下成功與氮化鎵晶圓和壓電單晶晶圓接合。這一成果標(biāo)志著向高效功率器件的實(shí)際應(yīng)用邁出了重要一步。相關(guān)成果已在國際會(huì)議 “IEEE 74th Electronic Components and Technology Conference” 上發(fā)表。
伴隨功率器件的小型化、高集成化、高性能化和高輸出化，器件的發(fā)熱量增加，已成為一個(gè)重要問題。作為促進(jìn)排熱的散熱器，金剛石是*理想的材料，但要在金剛石的納米級(jí)別上實(shí)現(xiàn)與半導(dǎo)體的超平坦接合，是目前面臨的一項(xiàng)技術(shù)難題。人造金剛石雖然可以通過化學(xué)氣相沉積（CVD）法合成，但隨著面積的增大，晶圓本身可能會(huì)產(chǎn)生翹曲，必須修正翹曲，進(jìn)行超平坦化的研磨。因此，盡管此前已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了小級(jí)別的器件，但英寸級(jí)的實(shí)用性接合一直未能實(shí)現(xiàn)。
為了使用大阪大學(xué)山村教授等人開發(fā)的等離子體輔助拋光加工（PAP）技術(shù)，明星大學(xué)的須賀主干研究員與大阪大學(xué)進(jìn)行了為期兩年的合作研究。此次研究團(tuán)隊(duì)*成功研磨出了2英寸金剛石，并將晶圓的翹曲抑制在了2微米左右的范圍內(nèi)。此外，須賀主干研究員還與株式會(huì)社IIPT合作，通過優(yōu)化氣體簇離子束加工（GCIB）技術(shù)的氣體種類和束流輻照條件，使PAP處理后的金剛石表面更加光滑，*終成功獲得了0.5納米級(jí)的超平坦表面。
研究團(tuán)隊(duì)成功在常溫下實(shí)現(xiàn)了這種金剛石晶圓與直徑2英寸的氮化鎵基板、直徑4英寸的壓電單晶（鈮酸鋰）基板的接合。
須賀主干研究員表示：“雖然將該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用于企業(yè)還需要若干環(huán)節(jié)，但解決包括進(jìn)一步大口徑化在內(nèi)的一些問題已不困難。倒不如說，目前日本國內(nèi)沒有進(jìn)行金剛石成膜的生產(chǎn)廠商，這將是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)面臨的一大挑戰(zhàn)。”
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