藍(lán)寶石晶片飛秒激光輔助集群磁流變拋光試驗(yàn)研究*

賴科銘，閻秋生，謝小柱，彭清發(fā)，趙 朋

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣州 510006）

襯底材料是IC 芯片的重要組成部分，以藍(lán)寶石、單晶碳化硅為代表的襯底材料具有高脆性、高硬度以及低斷裂韌性等特性，傳統(tǒng)工藝方法加工效率低、成本高，產(chǎn)生加工表面和亞表面損傷（劃痕、微裂痕、殘余應(yīng)力等缺陷）影響襯底基片性能及芯片服役性能[1]。藍(lán)寶石作為化學(xué)性能穩(wěn)定的光電功能材料，可以經(jīng)受雨蝕、霉菌、光照以及鹽霧的侵蝕，是航空器關(guān)鍵窗口 （如光電窗口、雷達(dá)窗口、光電吊艙以及三光合一窗口）的首選材料，所以航空器對(duì)光學(xué)級(jí)藍(lán)寶石晶體需求量巨大；藍(lán)寶石作為L(zhǎng)ED 氮化鎵外延層生長(zhǎng)的主要襯底材料之一，超高亮度的LED 要求藍(lán)寶石襯底材料達(dá)到理想狀態(tài)，即晶格完整，無任何缺陷[2]；對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件而言，加工過程中殘留的表面損傷會(huì)影響到鏡面的通光強(qiáng)度，殘留在光學(xué)元件的表面損傷受熱影響而進(jìn)一步擴(kuò)展，造成鏡面強(qiáng)度降低而導(dǎo)致鏡面變形，甚至最后有可能導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)失效。

為提高襯底材料拋光效率以及表面質(zhì)量，國內(nèi)外學(xué)者提出了復(fù)合拋光技術(shù)方法。Deng 等[3]使用等離子輔助拋光方法，利用常壓下水蒸氣等離子體改性晶體表面，并使用軟磨料去除晶體改性層，從而得到平坦的原子級(jí)表面，其方法對(duì)提高拋光效率有效果，但是拋光過程需要損耗大量的能量。Wang 等[4]在碳化硅晶體上開展飛秒激光輔助化學(xué)機(jī)械拋光研究，深入研究了飛秒……