近日，由日本明星大學聯(lián)合研究中心的須賀唯知教授和王俊沙教授領(lǐng)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，并創(chuàng)新地將晶圓翹曲控制在僅2微米左右的范圍內(nèi)。這一技術(shù)里程碑的達成，為金剛石在高效功率器件中的實際應(yīng)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(yōu)化氣體簇離子束加工（GCIB）技術(shù)，使得經(jīng)過等離子體輔助拋光加工（PAP）技術(shù)處理后的金剛石表面達到了驚人的光滑度——表面粗糙度小于0.5納米。此外，團隊還在常溫下成功實現(xiàn)了金剛石基板與直徑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。

       在當前半導體行業(yè)進入后摩爾時代的背景下，這一成果顯得尤為重要。隨著器件性能的提升遭遇瓶頸，如何通過異質(zhì)集成技術(shù)來突破單一材料和結(jié)型器件的限制，已成為行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。金剛石因其出色的熱導率，被視為提升功率器件散熱能力的理想材料。然而，金剛石因其極高的硬度和化學穩(wěn)定性，加工難度極大，尤其是實現(xiàn)與半導體的納米級超平坦接合更是技術(shù)上的巨大挑戰(zhàn)。

圖1 等離子體輔助拋光（PAP）加工原理和設(shè)備簡圖（供圖：明星大學）

       研究團隊通過兩年的合作，不僅解決了金剛石晶圓的平坦化問題，還通過創(chuàng)新的表面處理技術(shù)，實現(xiàn)了金剛石與半導體的高效接合。這一技術(shù)的突破，預(yù)示著金剛石在高效功率器件領(lǐng)域的應(yīng)用將邁出重要一步。

       須賀唯知教授在接受采訪時表示，盡管目前日本國內(nèi)還沒有進行金剛石成膜的生產(chǎn)廠商，這為實現(xiàn)量產(chǎn)帶來了一定的挑戰(zhàn)，但他對技術(shù)的未來應(yīng)用前景充滿信心。

       該研究成果已在國際電子元件與技術(shù)會議(IEEE 74th Electronic Components and Technology Conference)上發(fā)表，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這一技術(shù)的進一步成熟和應(yīng)用，有望為半導體行業(yè)帶來革命性的進步，推動高效功率器件的發(fā)展進入新的階段。