一种用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置及方法，将飞秒激光脉冲聚焦到位于液相池中的氮化镓衬底表面，以飞秒激光脉冲作用点为中心，控制三维移动平台调整扫描间距和进给量，进行逐条扫描以及逐层扫描；然后控制激光快门实现激光束垂直交叉扫描，通过使液相池中的去离子水保持固定水位，并以匀速流动带走加工区域的气泡，实现杂质的去除和表面质量的提高；最后调整激光参数，实现了对氮化镓衬底的快速、高质量凹槽刻蚀。本发明专利技术通过流动液相辅助飞秒激光垂直交叉逐条逐层扫描、连续进给的加工方式，极大地提升了凹槽的侧壁陡直度以及表面加工质量。凹槽的侧壁陡直度以及表面加工质量。凹槽的侧壁陡直度以及表面加工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置及方法


[0001]本专利技术涉及氮化镓衬底材料刻蚀加工领域，具体涉及一种用于氮化镓凹槽在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置及方法。

技术介绍

[0002]氮化镓作为第三代半导体材料，具有禁带宽度大，高临界击穿电场，化学性质稳定，高电子饱和迁移率等特点。大部分氮化镓基器件都需要进行凹槽刻蚀，如半导体激光器需要陡直的侧壁以形成良好的谐振腔，氮化镓高电子迁移率晶体管需要小角度的隔离台面以适合电极金属良好覆盖的要求。一直以来对氮化镓进行微加工都很困难，传统机械加工或湿法刻蚀等方法难以对其进行加工。
[0003]目前激光液相加工方法主要是利用激光与液相介质之间相互作用，可以减少加工过程中副产物的生成，还可以提高材料加工表面质量，进一步实现功能化材料的制备。但是，飞秒激光在液相环境下进行多道多次扫描加工时，会在刻蚀槽内产生大量带有杂质的气泡，该类型的气泡会吸收激光能量，吸收效果变化会导致到达材料表面的激光强度改变，从而破坏烧蚀过程中的稳定性，使得加工表面平整度较低；同时，扫描路径的不同也会严重影响凹槽深度、宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置，其特征在于，包括激光源模块、激光聚焦模块、流动液相模块及可承载氮化镓衬底的三维移动平台；所述激光源模块包括飞秒激光器、快门及扩束器，所述快门、扩束器以及所述的激光聚焦模块依次设置在飞秒激光器的投射光路上，用于产生飞秒激光脉冲；所述流动液相模块包括液相池以及与液相池相连的水泵和水阀；所述液相池设置在三维移动平台上，在其内承载有去离子水，在飞秒激光加工氮化镓衬底时会产生气泡使得能量吸收不均匀，在液相池上安装水泵及水阀控制去离子水保持固定水位，并以匀速流动带走加工区域的气泡。2.根据权利要求1所述的用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置，其特征在于，所述的液相池上设有进水口和出水口，所述的进水口通过进水泵、进水阀、进水管与去离子水盛装容器相连，所述的出水口通过出水管、吸水泵、吸水阀与收集容器相连。3.根据权利要求1所述的用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置，其特征在于，所述的飞秒激光器、快门及扩束器在同一平面内。4.根据权利要求1所述的用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置，其特征在于，所述激光聚焦模块包括依次设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、相机及物镜转换器；按照顺时针旋转，第一反射镜与第二反射镜与水平面夹角为135
°
，第三反射镜与水平面夹角为45
°
，所述的相机及物镜转换器用于采集输出激光在加工面处的图像，以辅助对焦。5.利用权利要求1
‑
4任一所述的用于氮化镓在液相中刻蚀的飞秒激光加工装置进行加工的方法，其特征在于，如下：步骤1将飞秒激光的焦平面校准至氮化镓衬底待刻蚀区域所在的表面；步骤2根据所述待刻蚀区域的形状，对飞秒激...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄传真，韦会来，刘含莲，史振宇，姚鹏，刘盾，王真，徐龙华，黄水泉，王敏婷，朱洪涛，邹斌，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：