这项抛光技术，可用于SiC和GaN

在“SEMICON Japan 2022”（2022 年 12 月 14 日至 16 日，东京国际展示场）上，首次举办了“学术奖”，以表彰有前途的大学/研究生院半导体研究。最高奖颁发给大阪大学Yamamura实验室，有望成为下一代功率半导体的 SiC（碳化硅）和 GaN（氮化镓），以及可高效无变形地抛光金刚石基板的等离子/电化学加工工艺。

Yamamura 实验室的获奖研究是等离子/电化学加工技术，用于对脆性材料进行高效和无变形的抛光，如SiC和GaN（预计将被用作下一代节能功率器件的半导体）和金刚石基板（可用作散热器）。

GaN有望成为下一代功率器件的半导体，但如果使用现有的硅作为散热材料，由于其热导率低和温度高，器件的性能和可靠性都有问题。实验室成员、大阪大学工程研究生院助理教授Rong-Sen Son说："从以前的研究中得知，使用金刚石作为散热材料可以将温升降低到六分之一，将功耗降低到十分之一。然而，传统的抛光/加工方法需要30多个小时，占制造工艺成本的50%，而且金刚石是世界上最硬的材料，因此很难加工"。

根据该实验室的说法，在抛光金刚石时，传统上使用的是刀盘抛光或 CMP（化学机械抛光）。然而，在刀盘抛光中，基底表面因高压而受损，并存在金刚石因高压而变成石墨等问题。另外，CMP抛光使用强氧化剂，因此非常昂贵，对环境影响大，加工率低。因此，实验室研发了等离子辅助抛光技术（PAP），利用等离子软化基板表面，并对软化层进行抛光。

关于 PAP，同一实验室的研究员 Sota Sugihara 解释说，“因为 PAP 抛光软化表面，所以不太可能被划伤，并且可以以高效率和成本水平进行平坦化。” 实际上，当用PAP抛光20mm见方的单晶金刚石基板时，约100μm的大起伏被平坦化为约0.5μm的起伏。Sugihara 先生说：“当我们通过拉曼光谱分析确认结晶状态时，PAP 没有将金刚石变成石墨或破坏晶体结构，它具有足够的性能作为散热基板投入实际使用。”

该实验室表示，“我们也在针对GaN进行类似的PAP研究。我们将继续开发自己的等离子辅助抛光技术，旨在通过高效、高效的抛光技术为早日实现脱碳社会做出贡献。” .

值得一提的是，Yamamura 实验室还通过电化学机械抛光 (ECMP)，将硬、脆、难加工的导电材料表面通过阳极氧化软化，改性层被软而固定的磨粒去除，不会造成损伤。使用阳极氧化的高效表面改性。由于它是无浆料且使用中性电解质，因此成本低。与现有的CMP相比，该装置简单，可以抛光半导体材料，例如 SiC 和 GaN，以及包括碳化钨 (WC) 在内的硬质合金。