新品｜化合积电高性能 CVD 单晶金刚石全新推出

金刚石属于碳单质同素异形体，依据晶体结构差异可划分为单晶金刚石与多晶金刚石两类半导体基材。单晶金刚石兼具多项突出物化综合特性，包含超高硬度、优异导热能力、强化学惰性、广谱透光特性、超宽禁带、负电子亲和势、高绝缘特性与优良生物相容性，可适配多行业高端制造场景。为匹配各领域产业化使用需求，化合积电正式推出自研 CVD 单晶金刚石产品，全面覆盖热学、光学、微电子电学多维度应用需求。

一、热学性能优势

金刚石是现阶段已知材料中导热性能最优介质，人工合成 CVD 单晶金刚石导热系数与天然金刚石基本持平，最高可达 2200W/(m・K)，导热性能为氮化铝的 7.5 倍、碳化硅的 4.5 倍。该材料同时兼具化学稳定性佳、绝缘强度高、介电常数低等特点，是下一代高频、大功率、低损耗电子元器件的核心优选散热基材。

应用场景

可配套 5G 射频芯片、激光二极管阵列、高性能计算机 CPU、多维集成芯片、大功率雷达微波行波管导热支撑件、卫星均热基板、微波集成电路衬底、集成电路封装 TAB 键合头等高端装备。

二、光学特性表现

单晶金刚石具备超宽光谱透射区间，透光波段覆盖 225nm 紫外至 25μm 红外区间（1.8μm–2.5μm 波段除外），延伸至微波频段仍保持良好透光效果，理论光学透过率可达 71.6%，光学综合性能表现突出。

金刚石晶体透射光谱范围（未镀膜）

应用领域

单晶金刚石在激光光学应用

三、电学功能特点

高纯本征金刚石绝缘性能优异，微量杂质掺杂调控可实现导电改性，p 型、n 型掺杂工艺是金刚石半导体器件研制的核心技术路径，硼掺杂为当前单晶金刚石主流改性方案。硼原子半径小于碳原子，易于嵌入金刚石晶格并取代晶格碳位；掺硼单晶金刚石在导电性能、抗氧化、耐酸碱腐蚀、耐高温等维度均实现显著提升，在电化学装备领域具备独特应用价值。

单晶金刚石与电子设备相关材料的特性对比

应用领域

掺杂金刚石在生物传感器中的应用

四、其他特性

金刚石晶体由饱和定向共价键构成，拥有自然界顶级硬度与耐磨抗刮擦性能；常温环境下化学惰性极强，可耐受各类酸碱盐试剂侵蚀。量子级单晶金刚石可生成浓度 300 ppb 至 4.5 ppm 的氮空位（NV）色心，能够生成可读写自旋量子比特，且室温下量子相干寿命更长，适配量子信息研究场景。

单晶金刚石当下及长远均具备极为广阔的产业化落地空间。化合积电期待联动各大高校、科研院所与产业链企业共同拓展单晶金刚石全新应用赛道，助力国内高端材料领域突破关键技术瓶颈。

单晶金刚石产品参数

检测数据

表面粗糙度Ra0.116nm

红光透过率检测结果

XPS检测结果

摇摆曲线测试结果

拉曼检测结果

现阶段化合积电已实现热学级、光学级单晶金刚石量产制备，成熟产品矩阵包含金刚石热沉衬底、晶圆级金刚石、光学金刚石窗口片等标准化制品。