MPCVD制备多晶金刚石的研究进展

发表时间:2021-11-16 14:46作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

自20世纪90年代起,CVD多晶金刚石膜的制备与应用研究逐渐受到广大科研工作者的关注,开发了多种CVD制备多晶金刚石的方法,包括高功率直流电弧等离子体喷射(DC ArcPlasmaJet)CVD、热丝CVD(HFCVD)及MPCVD等。光学级、电子级多晶金刚石膜的制备要求沉积速率理想和缺陷密度极低或可控,无电极污染放电的MPCVD必然成了电子级、光学级金刚石膜制备的理想方法。目前,元素六公司已实现4英寸电子级多晶金刚石的商业化量产。北京科技大学李成明团队、武汉工程大学汪建华团队和太原理工大学于盛旺团队在 MPCVD制备光学级多晶金刚石膜的研究方面均取得了一定的成果。虽然目前国内光学级、电子级多晶金刚石膜与国际先进水平还存在差距,但国内以上团队开发的光学级多晶金刚石膜可满足红外/雷达双模制导窗口、高功率CO_2激光加工机窗口及高功率微波窗 口的基本应用需求。


相对于苛刻的光学级、电子级多晶金刚石膜制备、应用条件而言,多晶金刚石膜作为半导体功率器件散热的热沉应用更广,需求更大、更迫切。目前其沉淀的技术水平也较容易实现。此外,多晶金刚石的制备成本相对于单晶金刚石的制备成本优势更加明显。近 30年来MPCVD多晶金刚石膜作为金刚石热沉应用于半导体器件领域的研究从未间断,目前英寸级Si基多晶金刚石膜应用于HEMTs(highelectron mobilitytran- sistors)器件中,器件的RF功率密度得到有效提高, 达到23 W/mm 以上。当前,制备出的热沉级多晶金刚石膜的尺寸可达到8英寸,随着MPCVD技术的改善升级有望与现存的8英寸半导体晶圆制造产线兼容,最终实现多晶金刚石热沉材料在半导体材料产业的规模化应用推广。此外,在金刚石半导体器件应用中,可控掺杂技术也至关重要。目前,金刚石的p型掺杂技术相对比较成熟,但暂无理想的方案解决金刚石的n型掺杂问题。


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