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近日，天岳先進申請一項名為“一種金剛石用拋光液及金剛石襯底的拋光方法“，該專利是一種金剛石用拋光液及金剛石襯底的拋光方法，屬于金剛石拋光技術領域。

該申請的拋光液主要是由金剛石微粉、三價鐵鹽、雙氧水和水組成。拋光液中金剛石襯底所受壓強較大，其是與拋光液中產生的羥基自由基的速度相匹配的，該壓強和轉速及流量與拋光液成分及補加的雙氧水的量相互協同，從而實現對金剛石襯底的高效、穩定拋光，并提高批量化拋光的金剛石襯底的表面一致性，有利于金剛石襯底的工業化生產。

金剛石襯底：拋光技術“上大分”

近年來，以碳化硅和氮化鎵為主的第三代半導體產業快速發展，金剛石作為下一代功率器件候選材料，其性能優越，應用前景廣闊。歐美日等國已對金剛石半導體展開深入研究，并研制出多種高性能半導體器件。

而制備高質量單晶金剛石襯底是金剛石在半導體領域得以應用的前提，拋光技術將會在這一過程中發揮重要的作用，其中主要包括兩個方面：

其一，拋光可以用于制備CVD法同質外延生長單晶金剛石的籽晶，籽晶的表面質量將直接影響單晶金剛石的生長質量；

其二，拋光可用于制備高質量單晶金剛石襯底，應用于半導體產業的襯底，不僅要求保持面型和納米級的粗糙度，還要避免表面及亞表面損傷。因為器件層通過化學氣相沉積生長，金剛石襯底的質量將直接影響外延層結晶質量。目前在生長得到CVD單晶金剛石之后，其表面通常會產生許多缺陷，如小丘、臺階等，所以對其進行平坦化拋光是非常必要的。

相比其他應用，金剛石襯底應用要求表面及亞表面損傷更少，這對拋光提出了更高的要求。可這對“剛硬”的金剛石而言，不是一件容易的事情。

小拋光，大難題

金剛石作為一種具有極高硬度和硬脆特性的材料，廣泛應用于各個領域。目前需要對金剛石晶體進行切割、研磨、拋光等工序才能夠對金剛石進行工業化利用。

拋光作為SiC晶圓生產鏈的最后一環，其加工后的晶圓表面質量會直接影響所生產的半導體器件的性能。

拋光又分為粗拋和精拋。粗拋的目的是將襯底表面粗糙度加工至納米級別；精拋是碳化硅襯底晶片制作的最后一步工藝，其直接關系到加工之后的襯底能否投入生產。精拋的目的是進一步改善碳化硅襯底的表面質量，得到超光滑表面質量的晶片，通常要求表面粗糙度低于0.2 nm以下。

金剛石表面的微小不平整和雜質會影響其光學和電子性能，由于金剛石的硬度極高，傳統的拋光方法往往無法實現對金剛石表面的原子級粗糙度的控制，因此也極大地限制了金剛石的應用。化學機械拋光具有高精度、低損傷等優點，適合金剛石的精拋光，但金剛石極佳的化學穩定性大大降低了拋光效率。

解決金剛石拋光的“煩惱”

目前一些研究人員采用芬頓試劑對硅、碳化硅、氮化鎵等材料進行拋光，利用亞鐵離子與雙氧水的氧化性對材料表面進行氧化拋光，然而芬頓試劑中，亞鐵離子與雙氧水的氧化速度極快，將其用于金剛石襯底的拋光時：一是會使得反應初期氧化速度極快，使得拋光工藝無法與氧化速度匹配，無法實現均勻拋光；二是隨著亞鐵離子的急劇消耗，反應難以長時間維持，使得拋光難以有效進行。上述兩種情況均使得金剛石襯底的表面不平整，拋光效果差，難以實現金剛石表面原子級粗糙度的控制。

此次，天岳先進提供的拋光方法解決了以上問題，該拋光液通過使用微溶于水的鐵鹽來實現鐵源的供給，能夠在雙氧水的存在下實現羥基自由基的穩定供應，從而有效去除金剛石表面的雜質，實現對金剛石表面的原子級粗糙度的控制。

金剛石自身的耐氧化和超硬特性，使的金剛石的拋光過程是一個平衡化學氧化作用和機械磨削作用的復雜過程。隨著科技的進步和工藝的創新，金剛石拋光技術正朝著更高效、更環保、更精準的方向發展。

天岳先進：國產碳化硅襯底龍頭

山東天岳先進科技股份有限公司成立于2010年，是一家專注于寬禁帶半導體碳化硅襯底材料研發、生產和銷售的科技型企業，也是國產碳化硅襯底龍頭，已與二線國產襯底廠商拉開身位，2022年年初，天岳在A股科技創新上市，成為行業里的絕對領軍企業。就在不久前，該公司拿到碳化硅領域大訂單，含稅銷售總額預計為13.93億元。

公司主營6英寸導電型、4&6英寸半絕緣型SiC襯底，8英寸產品已小批量銷售，經過十余年技術積累，已掌握設備設計、熱場設計、粉料合成、晶體生長、襯底加工等SiC襯底制造核心技術，SiC襯底產品質量、產能產量規模已進入國際第一梯隊，已在國際范圍形成品牌優勢。

14年間，天岳始終專注聚焦碳化硅襯底，在追求品質、保持先進和堅持可持續發展的經營理念指引下，從一家小規模的民營企業發展成中國碳化硅材料行業的領軍企業。特別是在國外部分發達國家對我國實行技術封鎖和產品禁運的背景下，天岳通過自主創新，研發出半絕緣型碳化硅襯底產品，完成從0到1的突破，實現國家核心產業戰略物資的自主可控，確保我國寬禁帶半導體產業鏈的平穩發展。

文章來源：海報新聞，岱華智庫，國家知識產權局官網

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高效穩定拋光新方法，天岳先進為金剛石襯底解決拋光難題