复合式激光抛光SiC表面的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种复合式激光抛光SiC表面的方法，包括以下步骤：步骤S01，激光直接聚焦在粗糙的SiC表面进行一级抛光；步骤S02，对SiC表面进行热氧化工艺处理；步骤S03，采用NH4F或KOH腐蚀液对SiC表面进行化学腐蚀m；步骤S04，清洗化学腐蚀后的SiC表面后干燥。一种SiC激光抛光系统，包括第一激光器；高温炉氧化炉；腐蚀池；清洗池。可以高效、低成本的SiC进行抛光，抛光工艺可靠性高，使用方便，可稳定的批量加工。可稳定的批量加工。可稳定的批量加工。

【技术实现步骤摘要】
复合式激光抛光SiC表面的方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种复合式激光抛光SiC表面的方法以及SiC激光抛光系统。

技术介绍

[0002]SiC作为重要的III
‑
VI类半导体材料是新一代高功率器件的核心。因此基于碳化硅(SiC)材料的加工技术的开发成为微加工领域的一个重点课题，主要的技术包括：(1)切片，(2)基板切割和钻孔，(3)退火掺杂，(4)抛光等等。不同于硅(Si)
‑
基半导体材料，SiC物理化学特性极为稳定，高熔点，高硬度莫氏硬度分布在9.2～9.6，高抗腐蚀。所以常规的机械和热加工方法基本上非常困难。但是正式这种特性，激光加工显出其独特的优势：通过瞬态的光子能量注入转化成瞬态热能在瞬态数千度
‑
数万度高温解离SiC成为相对热稳定差的Si和碳(C)，公式为：SiC
→
Si+C，因此SiC属于激光偏爱的加工材料，可以充分利用激光优势(高峰值功率)，又可以避免激光加工副作用(热熔)。
[0003]目前，在对SiC基板的表面抛光处理时，需要在SiC基板的表面获得较低的表面粗糙度Ra，现有的抛光主要还是传统的机械抛光，机械抛光主要还是针对金属材质适用，但是对于SiC来讲机械抛光就很难适应，主要原因是SiC的硬度很高，达到9.2～9.6，如果是SiC平整表面勉强还是用机械抛光来处理的话，对于SiC上的小区域曲面或者凹槽等狭窄空间内的抛光，传统的机械抛光方法就无法完成。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种复合式激光抛光SiC表面的方法以及SiC激光抛光系统，解决目前针对SiC表面抛光处理效率低、成本高、不方便的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]第一方面：
[0007]提供一种复合式激光抛光SiC表面的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S01，激光直接聚焦在粗糙的SiC表面进行一级抛光，以使SiC表面形成有序微纳结构的平整表面；
[0009]其中，表面微纳结构的化学组分为SiC、Si、C；
[0010]步骤S02，对SiC表面进行热氧化工艺处理，使SiC表面的Si转化成SiO2，C转换为CO2；
[0011]步骤S03，采用NH4F或KOH腐蚀液对SiC表面进行化学腐蚀，以去除SiC表面的SiO2，加工后的SiC表面粗糙度Ra＜50nm；
[0012]步骤S04，清洗化学腐蚀后的SiC表面后干燥。
[0013]进一步的，在步骤S02中，热氧化工艺为：
[0014]将SiC放置于高温炉内，然后通入O2气体或者O3气体，使SiC在高温炉内将表面的Si转化成SiO2，C转换为CO2；
[0015]其中，炉温控制在室温200～1000℃。
[0016]进一步的，在步骤S02中，热氧化工艺为：
[0017]采用二氧化碳激光器对SiC表面连续发射脉冲激光，对SiC表面加热，SiC表面与空气中氧气发生氧化反应，使Si转化成SiO2，C转换为CO2；
[0018]其中，SiC表面加热温度为200
‑
1000℃。
[0019]进一步的，SiC在加热时，在加热环境中通入氧气，以提升加热区域的含氧量。
[0020]进一步的，在步骤S01中，采用超快激光或者深紫外激光脉冲激光加工SiC表面。
[0021]进一步的，将步骤S03重复多次。
[0022]第二方面：
[0023]提供一种SiC激光抛光系统，包括
[0024]第一激光器，适于采用超快激光或者深紫外激光加工SiC表面，以使SiC表面形成有序微纳结构的平整表面；
[0025]高温炉氧化炉，适于对SiC高温氧化；
[0026]腐蚀池，池内装有NH4F或KOH腐蚀液；
[0027]清洗池，池内装有去离子水。
[0028]第三方面：
[0029]提供一种SiC激光抛光系统，包括
[0030]第一激光器，适于采用超快激光或者深紫外激光加工SiC表面，以使SiC表面形成有序微纳结构的平整表面；
[0031]二氧化碳激光器，适于对SiC表面发射高温氧化；
[0032]腐蚀池，池内装有NH4F或KOH腐蚀液；
[0033]清洗池，池内装有去离子水。
[0034]本专利技术的有益效果是：
[0035]可以高效、低成本的SiC进行抛光，抛光工艺可靠性高，使用方便，可稳定的批量加工。
附图说明
[0036]下面结合附图对本专利技术进一步说明。
[0037]图1是对SiC进行一级抛光的工艺流程图；
[0038]图2是对SiC进行热氧化的工艺流程图；
[0039]图3是对SiC进行化学腐蚀工艺流程图；
[0040]图4是对SiC进行化学清洗工艺流程图；
[0041]图5是实施例二中SiC激光抛光系统图；
[0042]图6是实施例三中SiC激光抛光系统图；
[0043]其中，
[0044]2、第一激光器，3、二氧化碳激光器，4、腐蚀池，5、清洗池，6、高温炉氧化炉。
具体实施方式
[0045]现在结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以
示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0046]实施例一
[0047]如图1至图4所示，一种复合式激光抛光SiC表面的方法，包括以下步骤：
[0048]步骤S01，激光直接聚焦在粗糙的SiC表面进行一级抛光，以使SiC表面形成有序微纳结构的平整表面；
[0049]其中，表面微纳结构的化学组分为SiC、Si、C；
[0050]SiC表面粗糙度Ra 100
±
10nm；
[0051]步骤S02，对SiC表面进行热氧化工艺处理，使SiC表面的Si转化成SiO2，C转换为CO2；
[0052]步骤S03，采用NH4F或KOH腐蚀液对SiC表面进行化学腐蚀，以去除SiC表面的SiO2，加工后的SiC表面粗糙度Ra＜50nm；
[0053]步骤S04，清洗化学腐蚀后的SiC表面后干燥。
[0054]本实施例中，步骤S01的原理：SiC正常状态下很稳定，但在激光作用下会分解。激光通过瞬态的光子能量注入转化成瞬态热能在瞬态数千度
‑
数万度高温解离SiC表层成为相对热稳定差的硅(Si)和碳(C)，从而在SiC表层获得有序的微纳结构的平整表面。
[0055]本实施例中，腐蚀液采用NH4F或KOH正好可以与SiO2发生反应，从而可以将表层的SiO2去除掉，巧妙的地方在于，腐蚀液NH4F和KOH只会有SiO2发生反应，而不会与底层SiC发生反应，可以将表层SiO2去除掉，实现对表层的抛光。
[0056]具体的，作为本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合式激光抛光SiC表面的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤S01，激光直接聚焦在粗糙的SiC表面进行一级抛光，以使SiC表面形成有序微纳结构的平整表面；其中，表面微纳结构的化学组分为SiC、Si、C；步骤S02，对SiC表面进行热氧化工艺处理，使SiC表面的Si转化成SiO2，C转换为CO2；步骤S03，采用NH4F或KOH腐蚀液对SiC表面进行化学腐蚀，以去除SiC表面的SiO2，加工后的SiC表面粗糙度Ra＜50nm；步骤S04，清洗化学腐蚀后的SiC表面后干燥。2.根据权利要求1所述的复合式激光抛光SiC表面的方法，其特征是，在步骤S02中，热氧化工艺为：将SiC放置于高温炉内，然后通入O2气体或者O3气体，使SiC在高温炉内将表面的Si转化成SiO2，C转换为CO2；其中，炉温控制在室温200～1000℃。3.根据权利要求1所述的复合式激光抛光SiC表面的方法，其特征是，在步骤S02中，热氧化工艺为：采用二氧化碳激光器对SiC表面连续发射脉冲激光，对SiC表面加热，SiC表面与空气中氧气发生氧化反应，使Si转化成SiO2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡琛，张杰，
申请(专利权)人：常州英诺激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：