美國ADT公司于2009年10月6日宣布推出世界上最光滑的氣相沉積金剛石產(chǎn)品——UNCD Horizon。該產(chǎn)品代表了金剛石晶圓技術(shù)的新一代飛躍。這種金剛石膜的表面粗糙度水平與電子級硅片相當(dāng),為金剛石在各種電子和生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的應(yīng)用開辟了新的前景。
ADT公司UNCD產(chǎn)品表面粗糙度達(dá)10納米數(shù)量級的杰出光滑特性已為眾人所周知,他們新推的UNCD Horizon產(chǎn)品水平則再上新臺階——表面粗糙度可達(dá)1納米數(shù)量級。如此光滑的金剛石材料可與其他材料結(jié)合到一起,并在射頻、微機(jī)電器件、納米壓印光刻、金剛石納米光子技術(shù)、生物傳感器以及生物醫(yī)學(xué)設(shè)備等領(lǐng)域獲得突破性應(yīng)用。另一方面,這一產(chǎn)品還可使金剛石散熱片與晶體管直接聯(lián)結(jié),從而解決了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中一項最令人頭痛的問題。此外,它還允許在金剛石材料上面直接進(jìn)行外延硅沉積。
為了實現(xiàn)UNCD Horizon的超高光潔度,ADT公司應(yīng)用了一項半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)加工技術(shù)——化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù),并將其用在UNCD系列材料的加工。“化學(xué)機(jī)械拋光將為應(yīng)用晶圓尺度加工技術(shù)開發(fā)金剛石器件開辟了巨大的可能性”,ADT公司首席技術(shù)官John Carlisle評價說。作為世界上最堅硬的材料。金剛石極難實現(xiàn)平坦化。ADT公司的UNCD盤片已經(jīng)非常光滑,他們在此基礎(chǔ)上應(yīng)用化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù),從而實現(xiàn)了超高平整度。
UNCD Horizon使聲表面波器件在集成金剛石及高度優(yōu)化氮化鋁壓電薄膜的無線移動方面獲得潛在應(yīng)用。該裝置結(jié)合了低插入損耗、更高工作頻率以及可與CMOS驅(qū)動電路直接集成的優(yōu)點,從而提高整體性能。平整度對于降低能耗至關(guān)重要。對此,Vectron International公司首席技術(shù)官Dan Stevens介紹說:“生產(chǎn)如此超光滑表面金剛石片的能力將可能使金剛石在射頻電子領(lǐng)域,特別是在吉赫茲頻率范圍工作的濾波器件方面獲得許多新應(yīng)用。”
哥倫比亞大學(xué)正在將UNCD Horizon使用在納米壓印光刻領(lǐng)域,以期在襯底上印制分辨率高于10納米的納米尺度圖案,這些襯底被用于制造生物用流通池和半導(dǎo)體。由于UNCD Horizon能夠在幾納米的特征尺寸范圍內(nèi)實現(xiàn)優(yōu)良的機(jī)械性能、較低的黏附以及良好的生物相容性,因此它特別適合用于制造納米壓印模具。哥倫比亞大學(xué)納米技術(shù)中心Mark Schvartzman 認(rèn)為,“UNCD Horizon材料極低的表面粗糙度在制造可持久承受較高壓力以及機(jī)械作用力的納米壓印模版方面滿足我們的需求。”
通過利用UNCD Horizon,哈佛大學(xué)的研究人員正在研發(fā)金剛石納米光子技術(shù),以期應(yīng)用在生物化學(xué)傳感、光學(xué)信息處理、納米機(jī)械等領(lǐng)域。“相信我們目前正在開發(fā)的金剛石納米光子技術(shù)將在量子信息處理和遙感應(yīng)用方面發(fā)揮重要作用,”哈佛大學(xué)納米光學(xué)實驗室首席研究員Marko Loncar博士介紹說。
UNCD Horizon已經(jīng)被用于研究使用聚焦離子束技術(shù)制造納米壓印光刻硬掩膜的可行性。將金剛石用作硬掩膜材料可消除壓印光刻中的黏附這一關(guān)鍵問題,聚焦離子束技術(shù)則可增加靈活性并簡化掩膜制造流程。來自新南威爾士大學(xué)的Warren McKenzie博士展示了一個帶有ADT公司logo的金剛石硬掩膜(如下圖所示),這一結(jié)果被刊登在2009年7月出版的Microscopy and Microanalysis上。
ADT公司的UNCD材料滿足粒子計數(shù)、盤片撓度及潔凈度要求,可以利用反應(yīng)離子刻蝕進(jìn)行圖形化,并可集成為異質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜薄膜。它使金剛石被用于制作集成薄膜或者犧牲層。長期以來,金剛石作為工程材料一直被高度關(guān)注。現(xiàn)在,UNCD Horizon令金剛石被集成應(yīng)用在微機(jī)電系統(tǒng)以及半導(dǎo)體制造方面。