Nieuw procedé maakt grotere diamanten wafers mogelijk

Japanse onderzoekers hebben een manier gevonden om diamanten wafers voor de productie van halfgeleiders groter te maken dan voorheen mogelijk was. Het wetenschapsteam plakte hiervoor gekloonde, kleine wafers aan elkaar.

Diamant heeft meerdere eigenschappen die het een geschikt materiaal voor de halfgeleiderindustrie maken. Het is een zeer goede elektrische isolator, maar door de kristalstructuur te verontreinigen kan het ook uitstekend als halfgeleider dienst doen. Bovendien is diamant een betere geleider voor warmte dan silicium. De productie van synthetische diamanten wafers is echter lastig, waardoor hun afmetingen tot dusver beperkt bleven tot ongeveer een vierkante centimeter bij een dikte van enkele millimeters.

Een onderzoeksgroep van het Japanse National Institute of Advanced Industrial Science and Technology is er echter in geslaagd grotere wafers te produceren. Zij slaagden erin om meerdere kleine wafers samen te voegen. De kleine wafers werden geproduceerd door koolstofatomen met de zogeheten cvd-techniek op een laag met synthetische 'kiemdiamanten' te dampen. De opgedampte diamantschijfjes werden vervolgens van de ondergrond losgeëtst. Met dezelfde cvd-techniek werden meerdere kleine wafers ten slotte versmolten.

In het verleden leverde dit niet-uniforme wafers op, die niet voor massaproductie geschikt zijn. De Japanners gebruikten echter steeds dezelfde ondergrond met kiemdiamanten, waardoor ze erin slaagden om identieke wafers te produceren. Door zes van deze kleine wafers met de juiste oriëntatie met elkaar te versmelten, produceerden zij monokristallijne wafers van 25 bij 25mm. In het komende jaar willen de onderzoekers eerst wafers van 50 bij 50mm en vervolgens van 75 bij 75mm produceren.