【衬底论文】利用浸液式电火花线切割机床加工氧化镓单晶

        近期，由南京航空航天大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为 Processing of gallium oxide crystals using liquid-immersion wire-cut electrical discharge machining（利用浸液式电火花线切割机床加工氧化镓单晶）的文章。

摘要

        为了解决传统机械加工氧化镓 (Ga₂O₃) 晶体（如外圆切割和金刚线切割）过程中常见的开裂和解理问题，本研究提出了一种液浸线切割电火花加工 (WEDM) 技术。该研究还表明，Ga₂O₃ 晶体生长过程中的偏析现象导致晶体内电阻率不均匀，从而导致传统喷射式电火花线切割技术失效。为了克服这一限制，提出了液浸 WEDM 技术的可行性，并建立了实验平台。对浸入煤油中的 Ga₂O₃ 切割面的电阻率测量表明，电阻率差异降低了约 99.2%。该结果表明，加工过程中碳膜的形成可以有效补偿固有的非均匀电阻率。建立了 Ga₂O₃ 晶体在煤油中液浸 WEDM 的等效电路模型。对煤油中放电温度下的碳氢化合物分解反应进行了热力学和动力学分析。结果证实了放电过程中可能发生分解反应。对 Ga₂O₃ 锭进行了截断实验，并提出了一种使用单晶硅进行电辅助加工 1 英寸晶圆的方法。实验结果表明，煤油中的液浸 WEDM 有效抑制了 Ga₂O₃ 晶体的开裂和解理，加工精度达到 50 μm 以内，并成功制备了 1 英寸圆形 Ga₂O₃ 晶圆，加工精度比金刚石线切割提高了约 66.6%。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2024.109049