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MPCVD法制备金刚石热沉片的研究进展

发表时间:2022-05-16 13:54作者:化合积电网址:http://www.csmc-semi.com

用于热沉领域的金刚石薄膜的必须具有高热导率,这就要求制备的金刚石薄膜纯净,缺陷少,面积大,同时还要求有较高的生长速率以降低生产成本。采用具有等离子体密度高、无放电电极污染、控制性好等优点的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,是工业上制备热沉金刚石的理想方法。


MPCVD沉积装置不仅能沉积高纯度的金刚石膜,沉积速率也可以通过增大微波功率来提高。用5KW 微波功率的MPCVD,可以以10μm/h的速率沉积工具级的金刚石膜,8μm/h的速率沉积热沉级的金刚石膜,3μm/h的速率沉积光学级的金刚石膜;而用1.5KW微波功率沉积,则沉积速率将相应地降低一个数量级。微波功率升高的同时装置设计人员将微波频率从2.45GHz降低到915MHz。微波频率的降低可以使驻波腔截面积增大,使得金刚石膜的沉积面积增大,一般2.45GHz频率的MPCVD其微波功率最大一般不超过8KW, 而使用915MHz频率的微波CVD装置,可以使微波功率大幅度提高,微波功率的增大能大幅度地提高金刚石膜的沉积速率,从而降低生产成本,沉积金刚石膜的直径也从1.5KW微波功率的50mm金刚石膜上升到75KW微波功率的250mm金刚石膜。


因此,MPCVD法被认为是高速率,高质量,大面积沉积金刚石膜的首选方法。


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化合积电具备MPCVD设备设计能力,国内首家掌握MPCVD制备高质量金刚石的核心工艺并实现量产, 并且独创基于等离子体辅助抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法,全球首家将金刚石热沉片表面粗糙度从数十微米级别降低至1nm以下,达到半导体级应用标准。采用基于等离子体辅助抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法。对于2英寸金刚石衬底,可将表面粗糙度从数十微米级别降低至1nm以下。该技术具有较高的去除效率, 能够获得原子级平坦表面, 并且不会产生亚表面损伤。采用MPCVD金刚石热沉片的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域也都有应用。


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