金剛石具有的優(yōu)異的導(dǎo)熱和絕緣等性能,成為新一代大功率芯片和器件散熱的關(guān)鍵材料。將芯片直接與金剛石鍵合來降低結(jié)溫,被視為高性能芯片及3D封裝的理想熱管理方案。通常,金剛石薄膜合成是以Si作為基板材料,合成后通過化學(xué)刻蝕去除Si基板進而得到金剛石“自支撐”薄膜。此前,中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研發(fā)團隊,制備出超低翹曲的4英寸金剛石“自支撐”超薄膜。

近期,該團隊在金剛石超薄膜高效剝離技術(shù)上再次取得進展,發(fā)展出4英寸級超低翹曲金剛石超薄膜的“自剝離”技術(shù)。通過對金剛石薄膜初期形核、生長的精準(zhǔn)調(diào)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,便可實現(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。該技術(shù)使剝離時間由原來刻蝕需要的數(shù)小時縮短到幾分鐘,降低了成本、提高了速度,克服了化學(xué)刻蝕的帶來環(huán)境危害,開辟了高導(dǎo)熱、金剛石“自支撐”超薄膜的高效綠色制造的新途徑。

同時,團隊將915MHz大功率MPCVD的金剛石沉積面積擴展到12英寸,實現(xiàn)了低應(yīng)力、超低翹曲4英寸金剛石薄膜的單機5片同時合成。結(jié)合上述高效“自剝離”技術(shù),為“自支撐”金剛石薄膜的工業(yè)化批量生產(chǎn)奠定了裝備與工藝基礎(chǔ)。

激光外周邊切槽;金剛石薄膜剝離

MPCVD合成12英寸金剛石薄膜;單機合成5片4英寸金剛石薄膜