[发明专利]一种半导体晶体高速机械刻划试验方法以及试验装置

权利要求书

1.一种半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：包括以下步骤，

a.将半导体晶体试件固定放置在旋转装置上，利用调速器调整旋转装置的转速，通过测速仪对旋转装置的转速进行实测和记录；

b.通过驱动刻划装置直线移动，实现在半导体晶体试件的不同位置进行机械刻划加工；所述刻划装置上可同时设置一个或多个相同或不同的刻划压头；所述划刻压头与半导体晶体试件的相对位置可以手动微调；通过测力仪记录机械刻划过程中的刻划力；

c．机械刻划加工完成后，取下半导体晶体试件，通过检测、分析半导体晶体试件表面的划痕径向位置、划痕形貌、划痕深度、裂纹损伤、实测的旋转装置的转速以及机械刻划过程中刻划力的变化规律，获得半导体晶体材料机械刻划的材料去除模式和脆塑转变条件。

2.根据权利要求1所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：调整使用不同尖端形状的刻划压头，以使不同尖端形状的切削刃刻划半导体晶体试件，在半导体晶体试件的表面形成不同形貌的划痕。

3.根据权利要求2所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：所述刻划压头可采用正三棱锥结构的玻氏压头或圆锥形结构的洛氏压头或四棱锥结构的维氏压头或克氏压头、球形压头。

4.根据权利要求1所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：调整旋转装置的转速，以在半导体晶体试件的表面形成在不同划刻速度下的划痕。

5.根据权利要求1所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：调整刻划压头与半导体晶体试件的相对位置，以在半导体晶体试件的表面形成不同最大深度的划痕。

6.根据权利要求1所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：将半导体晶体试件以一定的倾斜角度固定放置在旋转装置上，以在半导体晶体试件的表面形成深度由浅变深的划痕；通过改变倾斜角度，以在半导体晶体试件的表面进行不同变化率的变深度刻划；将半导体晶体试件平放在旋转装置上，以在半导体晶体试件的表面形成深度一致的划痕。

7.根据权利要求1所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：所述旋转装置为由直流无刷电机驱动旋转的盘片，所述盘片的转速可达10000r/min，所述半导体晶体试件刻划位置的最高线速度可达45m/s，所述盘片与半导体晶体试件接触的表面粗糙度Ra值为0.1nm -0.3nm，所述盘片的表面硬度为5GPa -6GPa，所述盘片的杨氏模量为150 GPa-250GPa，所述盘片为金属盘片，所述盘片表面镀覆有NiP合金，所述盘片的转速可由调速器调整；所述测速仪采用光电测速仪，所述盘片上固定设置有与光电测速仪配合的反光条。

8.根据权利要求2所述的半导体晶体高速机械刻划试验方法，其特征是：所述刻划装置包括压头夹具，所述刻划压头固定设置在压头夹具上，所述压头夹具固定设置在测力仪上，所述测力仪固定设置在三维微动平台上，所述三维微动平台可实现三个自由度方向的移动，每个移动方向均可实现10μm/刻度的粗动和0.5μm/刻度的微动；所述测力仪为三向测力仪，所述三向测力仪为压电晶体测力仪，所述三维微动平台固定设置在电动移动平台的滑移部件上，所述电动移动平台固定设置在安装基座上，所述电动移动平台的滑移部件由伺服电机驱动其直线移动。

9.一种半导体晶体高速机械刻划试验装置，其特征是：包括安装基座，所述安装基座上设置有旋转装置，所述旋转装置包括与安装基座固定连接的固定座，所述固定座上设置有由直流无刷电机驱动旋转的盘片以及用于调整盘片转速的调速器，所述盘片上可通过超薄光学双面胶粘贴有半导体晶体试件，所述盘片上还固定设置有与测速仪配合的反光条；还包括有刻划装置，所述刻划装置包括压头夹具，所述压头夹具上可拆卸固定连接有一个或多个刻划压头，所述压头夹具固定设置在三向测力仪上，所述三向测力仪固定设置在三维微动平台上，所述三维微动平台固定设置在电动移动平台的滑移部件上，所述电动移动平台固定设置在安装基座上，所述电动移动平台的滑移部件由驱动电机驱动其直线移动。

10.根据权利要求9所述的半导体晶体高速机械刻划试验装置，其特征是：所述盘片与半导体晶体试件之间可设置有使半导体试件倾斜的垫片。