【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】金剛石具有的優(yōu)異的導熱和絕緣等性能，使其成為新一代大功率芯片和器件散熱的關鍵材料。將芯片直接與金剛石鍵合來降低結溫，被視為高性能芯片及3D封裝的理想熱管理方案，其應用價值日益受到行業(yè)關注。
 

　　金剛石薄膜合成通常是以Si作為基板材料，合成后通過化學刻蝕去除Si基板得到金剛石“自支撐”薄膜。此前，中國科學院寧波材料技術與工程研究所研發(fā)團隊成功制備出超低翹曲的4英寸金剛石“自支撐”超薄膜，為金剛石薄膜與芯片鍵合邁出了重要一步。
 

　　近期，該團隊在金剛石超薄膜高效剝離技術上再次取得突破，建立了4英寸級超低翹曲金剛石超薄膜的“自剝離”技術。通過對金剛石薄膜初期形核、生長的精準調控與工藝創(chuàng)新，合成后的4英寸金剛石膜(厚度<100μm)，經(jīng)切槽后，在無需任何外力輔助條件下，僅憑金剛石薄膜自身重力，就可以實現(xiàn)其與Si基板無損傷、完美分離，制備出平坦的“自支撐”超薄膜(圖1)。該技術使剝離時間由原來刻蝕所需要的數(shù)小時縮短到幾分鐘，不但降低了成本、提高了速度，同時克服了化學刻蝕的帶來環(huán)境危害，開辟了高導熱、金剛石“自支撐”超薄膜的高效、綠色制造的創(chuàng)新途徑。
 

　　另外，該團隊在中國科學院重大裝備項目支持下，將915MHz大功率MPCVD的金剛石沉積面積成功擴展到12英寸，實現(xiàn)了低應力、超低翹曲4英寸金剛石薄膜的單機5片同時合成(圖2)。結合上述高效“自剝離”技術，為這種“自支撐”金剛石薄膜的工業(yè)化批量生產(chǎn)夯實了裝備與工藝基礎。
 

圖1. 激光外周邊切槽；金剛石薄膜剝離
 

圖2.MPCVD合成的12英寸金剛石薄膜；單機合成5片4英寸金剛石薄膜