中國粉體網(wǎng)訊  近年來，以氮化鋁,、氧化鎵,、金剛石等為代表的第四代超寬禁帶半導體材料逐漸興起,，它們具有超寬禁帶,、高電壓擊穿場,、高熱導率,、低熱膨脹系數(shù)以及耐高溫,、抗輻射等特性，在紫外探測,、芯片制造,、高頻大功率電子器件等領域內顯示出傳統(tǒng)半導體材料無法比擬的優(yōu)勢特性，已成為國際半導體及材料研究和產(chǎn)業(yè)化的熱點,。

其中,，氮化鋁是極具應用潛力的超寬禁帶半導體材料，具有很多優(yōu)良的性質,，如其具有熱導率高,、禁帶寬度大、化學性能穩(wěn)定,、無毒性以及與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)等性能,，能夠滿足半導體器件的新需求，被廣泛應用于各領域中,。氮化鋁是紫外/深紫外LED,、紫外LD最佳襯底材料，也是高功率,、高頻電子器件理想襯底材料,。此外，氮化鋁具有優(yōu)良的壓電性,、高的聲表面波傳播速度和較高的機電耦合系數(shù),，是GHz級聲表面波器件的優(yōu)選壓電材料。

與碳化硅單晶生長類似,，氮化鋁單晶無法通過熔體法而只能采用物理氣相傳輸（PVT）法進行生長,。PVT法生長氮化鋁與碳化硅體單晶基本同時起步于20世紀70年代。隨著寬禁帶半導體技術的興起,，及氮化鋁優(yōu)異性能與潛在應用前景,，眾多科研機構及企業(yè)在PVT法制備氮化鋁單晶方面做出了長期不懈努力，但與目前較為成熟的碳化硅等襯底材料相比,，氮化鋁單晶生長及其襯底制備具有更高的技術難度,、更高的復雜性和更高的成本等特點。

作為半導體襯底加工的關鍵技術,，超精密拋光可以降低晶圓表面粗糙度和亞表面損傷程度,。因此，超精密拋光技術在制備大尺寸,、高質量,、低損傷的晶圓襯底方面發(fā)揮著重要作用。

化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing,，CMP）技術具有獨特的化學和機械相結合的效應,，是在機械拋光的基礎上，根據(jù)所要拋光的表面,，加入相應的化學試劑,，從而達到增強拋光和選擇性拋光的效果。CMP技術是從原子水平上進行材料去除,，從而獲得超光滑和超低損傷表面,，該技術廣泛應用于光學元件、計算機硬盤,、微機電系統(tǒng),、集成電路等領域。同時,，CMP技術也是超精密設備向精細化,、集成化和微型化發(fā)展的產(chǎn)物,。

但是由于單晶氮化鋁極高的硬度和優(yōu)良的化學特性，給拋光方面但來了極大的困難,，特別是實現(xiàn)大尺寸,、高質量、低損傷的單晶氮化鋁晶圓超光滑表面仍然是行業(yè)所面臨的巨大挑戰(zhàn),。例如,，在化學機械拋光中，材料的去除是通過化學和機械綜合作用,，加工后的氮化鋁表面容易出現(xiàn)微裂紋,，產(chǎn)生亞表面損傷。此外,，在拋光工藝中,，研磨液易造成污染，需要專門工藝處理,，并且磨料容易對拋光墊造成磨損,，需要定期對拋光墊修正。目前,，用于氮化鋁的磨料,、拋光墊種類、拋光工藝不如碳化硅成熟,，有待進一步深入研究,。

研磨拋光技術在集成電路芯片的制作中具有重要作用，針對高端研磨拋光相關的技術,、材料,、設備、市場等方面的問題,，中國粉體網(wǎng)將于2025年4月16日在河南鄭州舉辦2025第二屆高端研磨拋光材料技術大會,。屆時，國防科技大學智能科學學院副教授熊玉朋將作題為《大尺寸氮化鋁晶圓表面超精密加工技術》的報告,，報告將圍繞大尺寸單晶氮化鋁的加工難題,，介紹基于化學機械拋光的大尺寸氮化鋁晶圓表面超精密加工的創(chuàng)新解決方案。

專家簡介：

熊玉朋,，男,，工學博士，國防科技大學智能科學學院裝備狀態(tài)感知與敏捷保障國家重點實驗室副教授,，智能裝備精密工程研究室主任,，南湖之光實驗室高能激光技術部副部長，具有光學工程與機械工程的交叉學科背景,，主要是從事復雜曲面光學成像系統(tǒng)設計,、硬脆材料超精密加工技術的研究,，作為項目負責人承擔省部級以上項目9項，項目總經(jīng)費約900萬元,，作為項目執(zhí)行人負責基礎加強重點項目,、國家自然科學基金重點項目、國家重點研發(fā)計劃等項目,，項目總經(jīng)費3000萬元，以第一作者或通訊作者身份發(fā)表SCI論文20余篇,，申報國家發(fā)明專利20余項,，在國內外學術會議上作學術報告6次。

參考來源：

[1] 人工晶體學報

[2] 潘飛等,，氮化鋁陶瓷的超精密加工研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

[3] 孟凡寧等,，化學機械拋光液的研究進展

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山林）

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