近日，由日本明星大學(xué)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(tuán)隊(duì)，攜手大阪大學(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，共同宣布了一項(xiàng)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(dá)成，為金剛石在高效功率器件中的實(shí)際應(yīng)用鋪平了道路。

       該研究團(tuán)隊(duì)不僅突破了金剛石晶圓的尺寸和平坦度難題，更進(jìn)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(dá)到了驚人的光滑度——表面粗糙度小于0.5納米。此外，團(tuán)隊(duì)還在常溫下成功實(shí)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(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)進(jìn)入后摩爾時(shí)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(dǎo)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(xué)穩(wěn)定性，加工難度極大，尤其是實(shí)現(xiàn)與半導(dǎo)體的納米級(jí)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(jiǎn)圖（供圖：明星大學(xué)）

       研究團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了金剛石與半導(dǎo)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(shí)表示，盡管目前日本國(guó)內(nèi)還沒有進(jìn)行金剛石成膜的生產(chǎn)廠商，這為實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)帶來了一定的挑戰(zhàn)，但他對(duì)技術(shù)的未來應(yīng)用前景充滿信心。

       該研究成果已在國(guó)際電子元件與技術(shù)會(huì)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(jìn)一步成熟和應(yīng)用，有望為半導(dǎo)體行業(yè)帶來革命性的進(jìn)步，推動(dòng)高效功率器件的發(fā)展進(jìn)入新的階段。