中國粉體網訊  隨著半導體電子器件的集成化與小型化發展，金剛石因優異的熱導性、電導性成為制備半導體襯底的理想材料。金剛石襯底是用于支撐其他半導體材料薄膜生長的基底，主要作用是提供機械支撐并確保在高功率、高頻率應用中有效散熱。

金剛石襯底的表面光滑度和平整度對器件性能至關重要。具體而言，表面粗糙度通常需要控制在1納米以下，有時甚至要求達到0.2納米的超光滑標準，以避免表面缺陷引起的電場增強，從而保證器件的高可靠性。此外，襯底的平整度（TTV，即總厚度變化）通常要求在2微米以內，以確保在高精度光刻和后續加工過程中能夠維持一致性。

為了滿足半導體行業對電子器件高精度和高可靠性能的要求，需對金剛石表面進行拋光處理。目前已經開發了多種拋光技術，以期實現金剛石表面光滑、平整、低損傷的要求。常用的方法有機械拋光、熱化學拋光、化學機械拋光、離子束拋光、激光拋光等。

其中，離子束拋光（IBP）作為一種非接觸式拋光技術，基本原理是利用加速的惰性氣體離子轟擊材料表面，適用于各種硬、脆性材料的拋光。IBP可用于快速消除金剛石表面的一些溝槽，拋光后的表面粗糙度可達RMS0.19nm。聚焦離子束拋光（FIBP）目前已廣泛應用于金剛石薄膜的拋光，但由于離子束尺寸小，材料去除率較低，提高離子動能雖然可以提高拋光效率，但也會造成嚴重的表面損傷。近年來，一些研究人員提出，通過改變離子束的入射角和使用適當的化學試劑來減少IBP的損傷。然而，復雜的離子束發生器和昂貴的設備是制約IBP技術發展的主要技術瓶頸。

離子束拋光示意圖

2025年11月5日，中國粉體網將在河南•鄭州舉辦“2025半導體行業用金剛石材料技術大會”。屆時，我們將邀請到國防科技大學副研究員田野出席本次大會并作題為《金剛石襯底TTV 0.1μm超精密制造技術進展與應用》的報告。報告將聚焦金剛石等超硬襯底的原子級表面平坦化制造，圍繞新型離子束流平坦化工藝，分享技術進展與成果。

個人簡介

田野，國防科技大學博士，中科院上海光機所博士后，現任國防科技大學副研究員。承擔國家自然科學基金、重點研發計劃課題、國家重大專項等多項國家重點項目。長期從事離子束原子級超精密制造技術研究與應用推廣。成果發表在《Tribology International》等期刊，授權國家發明專利10項，美國發明專利1項。獲省級科技進步一等獎1項，北京市科學技術一等獎1項。

參考來源：

劉帥偉等：金剛石半導體襯底研磨拋光技術研究現狀及展望

李卓等：金剛石的能量束直接拋光和輔助拋光技術進展與挑戰

袁菘等：金剛石高效超低損傷加工機理與工藝研究現狀

（中國粉體網編輯整理/石語）

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