[發(fā)明專利]一種深紫外線電催化輔助磁流變彈性體平整裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110798072.5
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113386045A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 王永強;陳揚帆;花樂樂;黃超;唐賽
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/10;B24B37/14;B24B37/30;B24B37/34;B24B47/12;B24B47/16
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 李發(fā)軍;馬強

本發(fā)明公開了一種深紫外線電催化輔助磁流變彈性體平整裝置及方法。所述拋光裝置包括拋光盤、第一驅(qū)動機構；所述拋光盤上方設有磁流變彈性體拋光機構和噴嘴；所述拋光盤上表面開設有多個光源槽，該光源槽內(nèi)設有深紫外線光源，在深紫外線光源上方設有氧化鎵晶體夾持機構；所述噴嘴設置在夾持機構的側(cè)上方；所述磁流變彈性體拋光機構包括工具軸和拋光工具頭、以及第二驅(qū)動機構；所述工具軸通過導線和電刷與所述拋光盤連接。通過本發(fā)明的拋光裝置對氧化鎵晶片實施高效、超光滑、無損拋光，可以獲得亞納米級粗糙度的無損表面。

技術領域

本發(fā)明涉及一種氧化鎵晶體深紫外線電催化輔助磁流變彈性體平整裝置及方法，屬于半導體材料超精密加工技術領域。

背景技術

隨著半導體照明、大功率電力電子器件、激光器和探測器等領域的應用需求的發(fā)展，以氧化鎵(Ga₂O₃)為代表的第四代超寬禁帶半導體材料受到廣泛的關注。

一般來說，超光滑無損表面是提高半導體器件性能的必備條件，而合格的氧化鎵晶片須經(jīng)歷切片、減薄(研磨)、平整拋光等工序，其中最后平整拋光是提高表面平整度、降低表面粗糙度及損傷層，使晶片達到超光滑無損鏡面狀態(tài)的關鍵工藝制程，是制備優(yōu)質(zhì)半導體器件的基礎。然而，氧化鎵材料硬度高，脆性大，特別是晶面易滑移呈現(xiàn)層狀剝離，極易在亞表層誘發(fā)晶格損傷，給拋光帶來巨大挑戰(zhàn)，導致現(xiàn)有工藝很難滿足高效優(yōu)質(zhì)低成本的生產(chǎn)需求，成為制約其應用推廣的制造瓶頸。

目前，獲得氧化鎵晶體超光滑無損表面的主要工藝形式仍然是基于化學作用和機械作用協(xié)同去除的傳統(tǒng)化學機械拋光，針對氧化鎵晶體拋光的研究重點集中于拋光液的研究。如中國發(fā)明專利公告號CN 105038608A公開了一種適合氧化鎵襯底基片拋光的專用拋光液以及該拋光液的制備方法。中國發(fā)明專利公告號CN 2015105751190.4公開了一種氧化鎵晶片抗解理拋光液及其制備方法。

雖然化學機械拋光可有效降低表面粗糙度，但存在磨料分布不穩(wěn)定，需要法向加壓，極易在氧化鎵材料亞表層誘發(fā)晶格缺陷，削弱器件性能，導致加工質(zhì)量難以穩(wěn)定控制，良品率低，制程時間長，生產(chǎn)效率低等問題。因此，現(xiàn)有化學機械拋光技術還不能完全滿足氧化鎵器件生產(chǎn)需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以法向加壓為主實施拋光的現(xiàn)有技術不足，本發(fā)明旨在提供一種深紫外線電催化輔助磁流變彈性體平整裝置及方法，通過使氧化鎵晶片淺表層改性，生成硬度相對較低、更加容易去除的軟化層，利用電磁場作用調(diào)整磁流變彈性體柔度，以剪切作用去除軟化層，對氧化鎵晶片實施高效、超光滑、無損拋光，獲得亞納米級粗糙度的無損表面。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種深紫外線電催化輔助磁流變彈性體平整裝置，包括拋光盤、驅(qū)動拋光盤轉(zhuǎn)動的第一驅(qū)動機構；其結構特點是，所述拋光盤上方設有磁流變彈性體拋光機構和噴嘴；

所述拋光盤上表面開設有多個光源槽，該光源槽內(nèi)設有深紫外線光源，在深紫外線光源上方設有氧化鎵晶體夾持機構，便于深紫外線光源照射夾持固定在拋光盤上的氧化鎵晶體，且在光源槽內(nèi)設有位于夾持機構與深紫外線光源之間的透明隔板；

所述噴嘴設置在夾持機構的側(cè)上方，用于向氧化鎵晶體噴淋深紫外線電催化化學拋光液；

所述磁流變彈性體拋光機構包括工具軸和裝在工具軸上的可移動的拋光工具頭、以及驅(qū)動拋光工具頭轉(zhuǎn)動的第二驅(qū)動機構；所述工具軸通過導線和電刷與所述拋光盤連接；

所述磁流變彈性體拋光工具頭包括導磁芯和套裝在導磁芯上的線圈，所述導磁芯底部裝有附著盤和連接在附著盤上的磁流變彈性體。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還可以對本發(fā)明作進一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術方案：

在其中一個優(yōu)選的實施例中，為了便于及時回收深紫外線電催化化學拋光液，所述拋光盤上表面開設有回收槽，用于回收深紫外線電催化化學拋光液。