美國ADT公司于2009年10月6日宣布推出世界上最光滑的氣相沉積金剛石產品——UNCD Horizon。該產品代表了金剛石晶圓技術的新一代飛躍。這種金剛石膜的表面粗糙度水平與電子級硅片相當,為金剛石在各種電子和生物醫學設備的應用開辟了新的前景。
ADT公司UNCD產品表面粗糙度達10納米數量級的杰出光滑特性已為眾人所周知,他們新推的UNCD Horizon產品水平則再上新臺階——表面粗糙度可達1納米數量級。如此光滑的金剛石材料可與其他材料結合到一起,并在射頻、微機電器件、納米壓印光刻、金剛石納米光子技術、生物傳感器以及生物醫學設備等領域獲得突破性應用。另一方面,這一產品還可使金剛石散熱片與晶體管直接聯結,從而解決了半導體產業中一項最令人頭痛的問題。此外,它還允許在金剛石材料上面直接進行外延硅沉積。
為了實現UNCD Horizon的超高光潔度,ADT公司應用了一項半導體標準加工技術——化學機械拋光技術,并將其用在UNCD系列材料的加工。“化學機械拋光將為應用晶圓尺度加工技術開發金剛石器件開辟了巨大的可能性”,ADT公司首席技術官John Carlisle評價說。作為世界上最堅硬的材料。金剛石極難實現平坦化。ADT公司的UNCD盤片已經非常光滑,他們在此基礎上應用化學機械拋光技術,從而實現了超高平整度。
UNCD Horizon使聲表面波器件在集成金剛石及高度優化氮化鋁壓電薄膜的無線移動方面獲得潛在應用。該裝置結合了低插入損耗、更高工作頻率以及可與CMOS驅動電路直接集成的優點,從而提高整體性能。平整度對于降低能耗至關重要。對此,Vectron International公司首席技術官Dan Stevens介紹說:“生產如此超光滑表面金剛石片的能力將可能使金剛石在射頻電子領域,特別是在吉赫茲頻率范圍工作的濾波器件方面獲得許多新應用。”
哥倫比亞大學正在將UNCD Horizon使用在納米壓印光刻領域,以期在襯底上印制分辨率高于10納米的納米尺度圖案,這些襯底被用于制造生物用流通池和半導體。由于UNCD Horizon能夠在幾納米的特征尺寸范圍內實現優良的機械性能、較低的黏附以及良好的生物相容性,因此它特別適合用于制造納米壓印模具。哥倫比亞大學納米技術中心Mark Schvartzman 認為,“UNCD Horizon材料極低的表面粗糙度在制造可持久承受較高壓力以及機械作用力的納米壓印模版方面滿足我們的需求。”
通過利用UNCD Horizon,哈佛大學的研究人員正在研發金剛石納米光子技術,以期應用在生物化學傳感、光學信息處理、納米機械等領域。“相信我們目前正在開發的金剛石納米光子技術將在量子信息處理和遙感應用方面發揮重要作用,”哈佛大學納米光學實驗室首席研究員Marko Loncar博士介紹說。
UNCD Horizon已經被用于研究使用聚焦離子束技術制造納米壓印光刻硬掩膜的可行性。將金剛石用作硬掩膜材料可消除壓印光刻中的黏附這一關鍵問題,聚焦離子束技術則可增加靈活性并簡化掩膜制造流程。來自新南威爾士大學的Warren McKenzie博士展示了一個帶有ADT公司logo的金剛石硬掩膜(如下圖所示),這一結果被刊登在2009年7月出版的Microscopy and Microanalysis上。
ADT公司的UNCD材料滿足粒子計數、盤片撓度及潔凈度要求,可以利用反應離子刻蝕進行圖形化,并可集成為異質結構的復雜薄膜。它使金剛石被用于制作集成薄膜或者犧牲層。長期以來,金剛石作為工程材料一直被高度關注。現在,UNCD Horizon令金剛石被集成應用在微機電系統以及半導體制造方面。