日本的明星大學聯合研究中心的須賀唯知主幹研究員、王俊沙主任研究員等人組成的研究團隊，與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合作，全球首次將大口徑金剛石基底層加工成表面粗糙度小於0.5奈米的超光滑表面，並在常溫下成功與氮化鎵晶圓和壓電單晶晶圓接合。這一成果標誌着向高效功率器件的實際應用邁出了重要一步。相關成果已在國際會議「IEEE 74th Electronic Components and Technology Conference」上發表。
圖1 電漿輔助拋光（PAP）加工原理和設備簡圖（供圖：明星大學）
伴隨功率器件的小型化、高整合化、高性能化和高輸出化，器件的發熱量增加，已成爲一個重要問題。作爲促進排熱的熱放射器，金剛石是最理想的材料，但要在金剛石的奈米級別上實施與半導體的超平坦接合，是目前面臨的一項技術難題。人造金剛石雖然可以透過化學氣相沉積（CVD）法合成，但隨着面積的增大，晶圓本身可能會產生翹曲，必須修正翹曲，進行超平坦化的研磨。因此，儘管此前已在實驗室實施了小級別的器件，但英寸級的實用性接合一直未能實施。
爲了使用大阪大學山村教授等人開發的電漿輔助拋光加工（PAP）技術，明星大學的須賀主幹研究員與大阪大學進行了爲期兩年的合作研究。此次研究團隊首次成功研磨出了2英寸金剛石，並將晶圓的翹曲抑制在了2微米左右的範圍内。此外，須賀主幹研究員還與株式會社IIPT合作，透過最適化氣體簇離子束加工（GCIB）技術的氣體種類和束流輻照條件，使PAP處理後的金剛石表面更加光滑，最終成功獲得了0.5奈米級的超平坦表面。
研究團隊成功在常溫下實施了這種金剛石晶圓與直徑2英寸的氮化鎵基底層、直徑4英寸的壓電單晶（鈮酸鋰）基底層的接合。
須賀主幹研究員表示：「雖然將該技術實際應用於企業還需要若干環節，但解決包括進一步大口徑化在内的一些問題已不困難。倒不如說，目前日本國内沒有進行金剛石成膜的生產廠商，這將是實施量產面臨的一大挑戰。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
