5G通讯时代迅速全面展开，金刚石材料在半导体、高频功率器件中的应用日益凸显。金刚石制品是超精密加工、智能电网等国家重大战略实施及智能制造、5G通讯等产业群升级的重要材料基础，这一技术的突破与产业化对于中国智能制造、大数据产业自主安全具有重大意义。

为此， 要求金刚石材料的研究向大尺寸、低缺陷、低电阻率和高导热的方向发展。

大尺寸、高质量金刚石的生产与设备

金刚石的制备方法主要分为高温高压法（HPHT）和等离子体化学气相沉积法（PCVD），相对于HPHT法和其他PCVD法，MPCVD无极放电、无污染、外延可控性强，在大尺寸、高纯度金刚石制备与掺杂研究方面优势更明显，是高质量和多领域应用金刚石制备的首选方法。

先进MPCVD设备关键技术开发及市场化不断推进。平板石英窗式MPCVD设备和CAP式MPCVD设备的开发与应用已经成熟；在石英钟罩式MPCVD设备开发应用方面，研究团队开发出高气压（＞2.4×104Pa）工作的高功率密度微波等离子体谐振腔，实现了金刚石的高速沉积。

在石英环式MPCVD装置开发应用方面，法德生产的MPCVD极具代表性，其设备具有微波狭缝耦合式结构，适用于大尺寸金刚石的制备，但沉积速率不是特别理想。而椭球形谐振腔MPCVD装置适用于匹配更大功率级别的微波电源，进而利于获得更大面积的等离子体。获得均匀稳定、大面积的微波等离子体是MPCVD设备研制开发人员的终极目标。

化合积电采用最先进的MPCVD 装置，制备大面积高品质金刚石膜，具有高厚度均匀性和高生长速率。针对高速率、低变形、高热导率、大尺寸等生长工艺难点，通过调控生长气体的导入方式和气源种类，同时与温度场相匹配；调控金刚石在生长过程的温度场、流场等环境因素以及针对衬底、形核、晶粒尺寸、晶相等因素的综合调谐；调控金刚石膜的晶粒尺寸、晶间空隙、杂质和缺陷、晶粒取向以满足热导率的要求。化合积电将突破915 MHz高功率微波等离子体化学气相沉积系统设计开发，为大尺寸高质量的金刚石制备做好准备。

金刚石应用趋势

光学级、电子级金刚石膜的制备要求沉积速率理想和缺陷密度极低或可控，无电极污染放电的MPCVD必然成了电子级、光学级以及热学级金刚石膜制备的理想方法。但金刚石生长速度较慢，其晶向一致性对加工至关重要，加工比较难。相对于苛刻的光学级、电子级金刚石膜制备、应用条件而言，热学级金刚石膜作为半导体功率器件散热的热沉应用更广，需求更大、更迫切。目前其沉淀的技术水平也较容易实现。

近30年来MPCVD金刚石膜作为热沉应用于半导体器件领域的研究从未间断，目前英寸级Si基多晶金刚石膜应用于HEMTs器件中，器件的RF功率密度得到有效提高，达到23W/mm以上。随着MPCVD技术的改善升级，最终有望实现金刚石热沉材料在半导体材料产业的规模化应用推广。

化合积电具备MPCVD设备设计能力，国内首家掌握MPCVD制备高质量金刚石的核心工艺并实现量产，并且独创基于等离子体辅助抛光的金刚石原子级表面高效精密加工方法，晶圆级金刚石Ra<1nm，金刚石热沉片热导率1000-2000W/m.k，采用金刚石热沉的大功率半导体激光器已经用于光通信，在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等领域也都有应用。我们仍将持续科技创新，争当科技进步的驱动者和贡献者，不断推进大尺寸、低缺陷、低电阻率和高导热金刚石的研发与生产，让前沿技术助力相关应用领域腾飞发展。