中國粉體網訊  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半導體材料無法比擬的優勢特性，已成為國際半導體及材料研究和產業化的熱點。

其中，氮化鋁是極具應用潛力的超寬禁帶半導體材料，具有很多優良的性質，如其具有熱導率高、禁帶寬度大、化學性能穩定、無毒性以及與硅相匹配的熱膨脹系數等性能，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，是GHz級聲表面波器件的優選壓電材料。

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，及氮化鋁優異性能與潛在應用前景，眾多科研機構及企業在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、集成電路等領域。同時，CMP技術也是超精密設備向精細化、集成化和微型化發展的產物。

但是由于單晶氮化鋁極高的硬度和優良的化學特性，給拋光方面但來了極大的困難，特別是實現大尺寸、高質量、低損傷的單晶氮化鋁晶圓超光滑表面仍然是行業所面臨的巨大挑戰。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微裂紋，產生亞表面損傷。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，項目總經費約900萬元，作為項目執行人負責基礎加強重點項目、國家自然科學基金重點項目、國家重點研發計劃等項目，項目總經費3000萬元，以第一作者或通訊作者身份發表SCI論文20余篇，申報國家發明專利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狀與發展趨勢

[3] 孟凡寧等，化學機械拋光液的研究進展

（中國粉體網編輯整理/山林）

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