[发明专利]一种深紫外线电催化辅助磁流变弹性体平整装置及方法

说明书

本发明公开了一种深紫外线电催化辅助磁流变弹性体平整装置及方法。所述抛光装置包括抛光盘、第一驱动机构；所述抛光盘上方设有磁流变弹性体抛光机构和喷嘴；所述抛光盘上表面开设有多个光源槽，该光源槽内设有深紫外线光源，在深紫外线光源上方设有氧化镓晶体夹持机构；所述喷嘴设置在夹持机构的侧上方；所述磁流变弹性体抛光机构包括工具轴和抛光工具头、以及第二驱动机构；所述工具轴通过导线和电刷与所述抛光盘连接。通过本发明的抛光装置对氧化镓晶片实施高效、超光滑、无损抛光，可以获得亚纳米级粗糙度的无损表面。

技术领域

本发明涉及一种氧化镓晶体深紫外线电催化辅助磁流变弹性体平整装置及方法，属于半导体材料超精密加工技术领域。

背景技术

随着半导体照明、大功率电力电子器件、激光器和探测器等领域的应用需求的发展，以氧化镓(Ga₂O₃)为代表的第四代超宽禁带半导体材料受到广泛的关注。

一般来说，超光滑无损表面是提高半导体器件性能的必备条件，而合格的氧化镓晶片须经历切片、减薄(研磨)、平整抛光等工序，其中最后平整抛光是提高表面平整度、降低表面粗糙度及损伤层，使晶片达到超光滑无损镜面状态的关键工艺制程，是制备优质半导体器件的基础。然而，氧化镓材料硬度高，脆性大，特别是晶面易滑移呈现层状剥离，极易在亚表层诱发晶格损伤，给抛光带来巨大挑战，导致现有工艺很难满足高效优质低成本的生产需求，成为制约其应用推广的制造瓶颈。

目前，获得氧化镓晶体超光滑无损表面的主要工艺形式仍然是基于化学作用和机械作用协同去除的传统化学机械抛光，针对氧化镓晶体抛光的研究重点集中于抛光液的研究。如中国发明专利公告号CN 105038608A公开了一种适合氧化镓衬底基片抛光的专用抛光液以及该抛光液的制备方法。中国发明专利公告号CN 2015105751190.4公开了一种氧化镓晶片抗解理抛光液及其制备方法。

虽然化学机械抛光可有效降低表面粗糙度，但存在磨料分布不稳定，需要法向加压，极易在氧化镓材料亚表层诱发晶格缺陷，削弱器件性能，导致加工质量难以稳定控制，良品率低，制程时间长，生产效率低等问题。因此，现有化学机械抛光技术还不能完全满足氧化镓器件生产需求。

发明内容

为了克服以法向加压为主实施抛光的现有技术不足，本发明旨在提供一种深紫外线电催化辅助磁流变弹性体平整装置及方法，通过使氧化镓晶片浅表层改性，生成硬度相对较低、更加容易去除的软化层，利用电磁场作用调整磁流变弹性体柔度，以剪切作用去除软化层，对氧化镓晶片实施高效、超光滑、无损抛光，获得亚纳米级粗糙度的无损表面。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种深紫外线电催化辅助磁流变弹性体平整装置，包括抛光盘、驱动抛光盘转动的第一驱动机构；其结构特点是，所述抛光盘上方设有磁流变弹性体抛光机构和喷嘴；

所述抛光盘上表面开设有多个光源槽，该光源槽内设有深紫外线光源，在深紫外线光源上方设有氧化镓晶体夹持机构，便于深紫外线光源照射夹持固定在抛光盘上的氧化镓晶体，且在光源槽内设有位于夹持机构与深紫外线光源之间的透明隔板；

所述喷嘴设置在夹持机构的侧上方，用于向氧化镓晶体喷淋深紫外线电催化化学抛光液；

所述磁流变弹性体抛光机构包括工具轴和装在工具轴上的可移动的抛光工具头、以及驱动抛光工具头转动的第二驱动机构；所述工具轴通过导线和电刷与所述抛光盘连接；

所述磁流变弹性体抛光工具头包括导磁芯和套装在导磁芯上的线圈，所述导磁芯底部装有附着盘和连接在附着盘上的磁流变弹性体。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

在其中一个优选的实施例中，为了便于及时回收深紫外线电催化化学抛光液，所述抛光盘上表面开设有回收槽，用于回收深紫外线电催化化学抛光液。