多晶金刚石晶圆磨抛加工技术研究进展


来源:中国粉体网   山林

[导读]  多晶金刚石晶圆磨抛加工技术研究进展

中国粉体网讯  随着硅基电子器件逐渐接近其理论极限值,使用宽禁带半导体材料可以使新一代电力电子器件变得更小、更快、更可靠且更高效。这将减少电力电子元件的质量、体积以及生命周期成本,同时允许设备在更高的温度、电压和频率下工作,也使得电力电子器件使用更少的能量却可以实现更高的性能。


金刚石作为绝佳的宽禁带半导体材料的同时还集力学、热学、声学、光学、电学等优异性能于一身,这使其在高新科技尖端领域中,特别是电子技术中得到广泛关注,被公认为是最具前景的新型半导体材料。


依据晶体结构差异,金刚石可细分为单晶金刚石与多晶金刚石。单晶金刚石拥有高度规整、近乎完美的晶体结构。从原子尺度来看,碳原子呈严密有序的三维周期性排列,晶格完整连贯。整个晶体由单一晶核萌芽,遵循特定结晶学方向稳步生长,全程不受晶界干扰。这使得电子云分布均匀对称,化学键能恒定且强大,维系着物理性质在宏观层面的极致均一性。多晶金刚石恰似一幅由无数微小“晶体拼图”拼合而成的“微马赛克”画卷。它由众多细小的纳米级小颗粒聚集而成,这些小颗粒的晶体结构与单晶金刚石类似,但它们的排列无序,位向不一致,颗粒间通过不饱和键结合,存在明显的晶界,晶体结构不均匀。


多晶金刚石以其卓越的硬度和热导率成为理想的半导体散热材料,然而其复杂的表面结构和高硬度特性使其加工面临诸多挑战。


研磨抛光技术在集成电路芯片的制作中具有重要作用,针对高端研磨抛光相关的技术、材料、设备、市场等方面的问题,中国粉体网将于2025年4月16日河南郑州举办2025第二届高端研磨抛光材料技术大会。届时,华侨大学制造工程研究院教授陆静将作题为《多晶金刚石晶圆磨抛加工技术研究进展》的报告,报告中提出的一种CuO预处理辅助金属砂轮磨削结合紫外光芬顿复合体系抛光的新技术,通过CuO预处理,显著提升了金属砂轮对多晶金刚石表面的磨削效率,有效解决了传统磨削方法中加工效率与表面质量难以兼顾的瓶颈问题。进一步结合紫外光芬顿复合体系抛光技术,利用紫外光催化作用及芬顿反应生成的强氧化性羟基自由基,实现了多晶金刚石表面的高效化学机械抛光。该复合体系显著降低了表面粗糙度,最终实现了磨抛一体化加工,为多晶金刚石晶圆的超精密加工提供了一种高效的新技术路线。


专家简介:

 


陆静,材料学博士,机械工程专业教授,博导,厦门市光电材料加工重点实验室副主任。获福建省杰出青年科学基金,入选福建省高校新世纪优秀人才,姑苏创新创业领军人才。研究聚焦半导体晶圆超精密加工、硬脆材料自动化磨抛、纳米碳材料表面改性。发表学术论文120余篇,授权国内外专利50余项,成果转化成立苏州赛尔特新材料有限公司,任首席科学家。现为国际磨粒加工委员会(ICAT)青年委员,稀土抛光材料与界表面调控加工技术专业委员会副主任委员,光整加工专业委员会理事,福建省机械工程学会标准委员会委员。获河北省自然科学三等奖、福建省自然科学优秀学术论文一等奖、福建省教学成果奖一等奖,上银优秀机械博士论文指导老师,中国“互联网+”大学生创新创业大赛优秀创新创业导师。


参考来源:

[1] 中国粉体网

[2] 郑宇亭,金刚石表面状态控制及应用基础研究


(中国粉体网编辑整理/山林)

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