CN103603054A

CN103603054A - 一种制备钽酸锂晶片的方法

Info

Publication number: CN103603054A
Application number: CN201310481244.1A
Authority: CN
Inventors: 刘子骥; 梁志清; 郑兴; 黎威志; 于云飞; 谢佳林; 李宁亮
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2014-02-26

Abstract

本发明实施例公开了一种制备钽酸锂晶片的方法，包括：获取钽酸锂基片；清洗钽酸锂基片；将钽酸锂基片置于腐蚀溶液中，并且在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液，使钽酸锂基片在腐蚀溶液中腐蚀第一时间，获得钽酸锂晶片；清洗并干燥钽酸锂晶片。本发明的实施例的方法中，对钽酸锂基片进行腐蚀时，在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液，通过对该加热位置的控制，实现了对钽酸锂基片表面的温度分布的控制，进而控制了腐蚀速率，从而可以控制腐蚀后的表面粗糙度和均匀性。该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好，表面粗糙度小，并且背侵、背花等问题得到改善。

Description

一种制备钽酸锂晶片的方法

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，尤其是涉及一种制备钽酸锂晶片的方法。

背景技术

超薄钽酸锂晶片通常用作红外热释电探测器的敏感层，因此，必须减薄钽酸锂响应单元的厚度。通常的钽酸锂晶片原料的厚度远厚于红外热释电探测器件要求的厚度，所以一直以来减薄钽酸锂响应单元厚度都是热释电探测器的研究重点。

集成电路技术的发展也对晶片材料提出了更高的要求，获得良好表面质量的钽酸锂晶片材料，对热释电器件的性能有更好的帮助。钽酸锂晶片的加工过程一般包括切割、磨边、研磨、抛光、清洗等加工工序，其中抛光过程的作用在于进一步提高晶体表面的平整度和粗糙度，以满足器件的要求。

钽酸锂晶片在研磨和抛光之后可以进一步采用化学溶液进行化学腐蚀，以提高晶体表面的平整度和粗糙度。

现有技术，因为研磨抛光轨迹的不稳定性，导致钽酸锂晶片呈现中间厚两边薄的厚度分布，化学腐蚀也不能很好的控制其表面腐蚀速率的大小分布，获得的晶片均匀性较差，容易产生背侵、背花等问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供制备钽酸锂晶片的方法，该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好，表面粗糙度小，并且背侵、背花等问题得到改善。

本发明公开的技术方案包括：

提供了一种制备钽酸锂晶片的方法，其特征在于，包括：获取钽酸锂基片；清洗所述钽酸锂基片；将所述钽酸锂基片置于腐蚀溶液中，并且在所述钽酸锂基片的中心位置处加热所述腐蚀溶液，使所述钽酸锂基片在所述腐蚀溶液中腐蚀第一时间，获得钽酸锂晶片；清洗并干燥所述钽酸锂晶片。

本发明一个实施例中，所述清洗所述钽酸锂基片的步骤包括：用丙酮水溶液在第一清洗温度下超声清洗所述钽酸锂基片第二时间；用无水乙醇水溶液在第二清洗温度下超声清洗所述钽酸锂基片第三时间。

本发明一个实施例中，所述第一清洗温度为80℃，所述第二清洗温度为80℃，所述第二时间为20至30分钟，所述第三时间为20至30分钟。

本发明一个实施例中，所述丙酮水溶液的质量浓度为99.5%，所述无水乙醇水溶液的质量浓度为99.7%。

本发明一个实施例中，所述在所述钽酸锂基片的中心位置处加热所述腐蚀溶液的步骤包括：在所述钽酸锂基片的中心位置处将所述腐蚀溶液加热到140℃至150℃。

本发明一个实施例中，所述第一时间为30至60分钟。

本发明一个实施例中，所述使所述钽酸锂基片在所述腐蚀溶液中腐蚀第一时间的步骤还包括：在所述第一时间期间内，使所述腐蚀溶液相对于所述钽酸锂基片的表面流动。

本发明一个实施例中，所述清洗并干燥所述钽酸锂晶片的步骤包括：用去离子水冲洗所述钽酸锂晶片30秒至1分钟，并将冲洗后的所述钽酸锂晶片在50℃至60℃下干燥1至2分钟。

本发明的实施例的方法中，对钽酸锂基片进行腐蚀时，在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液，通过对该加热位置的控制，实现了对钽酸锂基片表面的温度分布的控制，进而控制了腐蚀速率，从而可以控制腐蚀后的表面粗糙度和均匀性。该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好，表面粗糙度小，并且背侵、背花等问题得到改善。

附图说明

图1是本发明一个实施例的制备钽酸锂晶片的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制备钽酸锂晶片的方法的具体步骤。

如图1所示，本发明的一个实施例中，一种制备钽酸锂晶片的方法包括步骤10、步骤12、步骤16和步骤18。

步骤10：获取钽酸锂基片。

本发明的实施例中，首先获取钽酸锂基片，然后，在后续的步骤（下文中详述）中，对该钽酸锂基片进行处理，以制备所需要的钽酸锂晶片。

本发明的实施例中，这里的钽酸锂基片可以是经过切割、磨边、研磨和/或抛光等处理之后的钽酸锂基片。

步骤12：清洗钽酸锂基片。

获取钽酸锂基片之后，在步骤12中，对该钽酸锂基片进行清洗。

本发明的一个实施例中，清洗钽酸锂基片的步骤可以包括：用丙酮水溶液在第一清洗温度下超声清洗该钽酸锂基片第二时间；然后用无水乙醇水溶液在第二清洗温度下超声清洗该钽酸锂基片第三时间。

这里，所说的“超声清洗”是指将钽酸锂基片置于丙酮水溶液或者无水乙醇水溶液中后用超声清洗仪器清洗钽酸锂基片，通过超声波的振动使钽酸锂基片的表面被清洗干净。

本发明的实施例中，这里的丙酮水溶液可以是质量浓度为99.5%的丙酮水溶液；这里的无水乙醇水溶液可以是质量浓度为99.7%无水乙醇水溶液。

本发明的实施例中，这里的第一清洗温度可以为80℃；这里的第二清洗温度可以为80℃；这里的第二时间可以为20至30分钟；这里的第三时间为20至30分钟。

步骤16：对钽酸锂基片进行腐蚀，获得钽酸锂晶片。

在步骤12中清洗了钽酸锂基片之后，在步骤16中，对清洗后的钽酸锂基片进行腐蚀，以获得所需要的钽酸锂晶片。

本发明的一个实施例中，可以将清洗后的钽酸锂基片置于腐蚀溶液中，并且在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液，使该钽酸锂基片在腐蚀溶液中腐蚀第一时间，从而获得所需要的钽酸锂晶片。

本发明的一个实施例中，因为抛光轨迹的缘故，减薄抛光后的钽酸锂晶片呈现中间厚两边薄的形状，可以在该钽酸锂基片的中心位置处将该腐蚀溶液加热到140℃至150℃，也就是说，本发明的实施例中，腐蚀温度可以是140℃至150℃。这样就可以使得腐蚀速率从中间到晶片两边呈现递减，最终得到的晶片呈现规则的形状。

本发明的一个实施例中，该第一时间可以是30至60分钟。

本发明的一个实施例中，在该腐蚀的过程中，也就是在该第一时间期间内，使腐蚀溶液相对于该钽酸锂基片的表面流动。

经过该腐蚀处理，即可以获得所需要的钽酸锂晶片。

步骤18：清洗并干燥钽酸锂晶片。

在步骤16中获得了钽酸锂晶片之后，在步骤18中，对该钽酸锂晶片进行清洗并干燥。

本发明的一个实施例中，可以用去离子水冲洗钽酸锂晶片30秒至1分钟，并将冲洗后的钽酸锂晶片在50℃至60℃下干燥1至2分钟。

下面对比描述几个具体的实例。

实例1：

2片厚度为300μm~400μm的一寸钽酸锂（LiTaO3）基片架在晶片夹上，将装有钽酸锂基片的晶片夹先用丙酮（质量分数99.5%）超声清洗20~30分钟（超声温度80oC），然后用无水乙醇（质量分数99.7%）超声清洗20~30分钟（超声温度80oC），最后用去离子水超声清洗20分钟，之后将基片放入化学腐蚀液中，腐蚀液体积为100ml，保持均匀加热140~150oC，腐蚀时间为30分钟。整个腐蚀过程中化学腐蚀液相对于钽酸锂基片表面流动，获得钽酸锂晶片。之后采用快冲与慢冲相结合的方式以去离子水清洗晶体表面，冲洗时间为30秒至1分钟，加以手动冲洗晶片的方法。最后将钽酸锂晶片放入干燥箱中干燥，在50~60oC温度下干燥1~2分钟。

使用台阶测试仪对本实例中获得的2片钽酸锂晶片进行粗糙度测试，测试结果如下：

A）钽酸锂晶片在显微镜和日光灯下观察，晶片表面均匀性良好，无明显划痕；

B）测得2片钽酸锂晶片的粗糙度均值Ra=20.238μm，其中第一片钽酸锂晶片的粗糙度Ra1=23.006μm，第二片钽酸锂晶片的粗糙度Ra2=17.47μm。

实例2：

2片厚度为300μm~400μm的一寸钽酸锂（LiTaO3）基片架在晶片夹上，将装有钽酸锂基片的晶片夹先用丙酮（质量分数99.5%）超声清洗20~30分钟（超声温度80oC），然后用无水乙醇（质量分数99.7%）超声清洗20~30分钟（超声温度80oC），最后用去离子水超声清洗20分钟，之后将基片放入化学腐蚀液中，腐蚀液体积为100ml，采取在钽酸锂基片中心加热的方法，在140~150oC温度下，腐蚀时间为30分钟。整个腐蚀过程中化学腐蚀液相对于钽酸锂基片表面流动，获得钽酸锂晶片。之后采用快冲与慢冲相结合的方式以去离子水清洗晶体表面，冲洗时间为30秒至1分钟，加以手动冲洗晶片的方法。最后将晶片放入干燥箱中干燥，在50~60oC温度下干燥1~2分钟。

使用台阶测试仪对本实例中通过中心加热获得的2片钽酸锂晶片的粗糙度进行测试，测试结果如下：

B）测得2片钽酸锂晶片的粗糙度均值Ra=2.1265μm，其中一片钽酸锂晶片的粗糙度Ra1=1.208μm，另一片钽酸锂晶片的粗糙度Ra2=3.045μm。

通过实例1和实例2的对比可以看出，化学腐蚀时在钽酸锂基片的中心位置加热（实例2）的情况下，相较于化学腐蚀时均匀加热（实例1）的情况，获得的钽酸锂晶片的粗糙度比较小，晶片表面均匀性得到改善，背侵、背花等问题得到明显改善。

实例3：

6片厚度为55μm~65μm的一寸钽酸锂（LiTaO3）基片架在晶片夹上，将装有钽酸锂基片的晶片夹先用丙酮（质量分数99.5%）超声清洗20~30分钟（超声温度80oC），然后用无水乙醇（质量分数99.7%）超声清洗20~30分钟（超声温度80oC），最后用去离子水超声清洗20分钟，之后将基片放入化学腐蚀液中，腐蚀液体积为100ml，采取基片中心加热的方法，在140~150oC温度下，腐蚀时间为30分钟。整个腐蚀过程中化学腐蚀液相对于钽酸锂晶片表面流动，获得钽酸锂晶片。之后采用快冲与慢冲相结合的方式以去离子水清洗晶体表面，冲洗时间为30秒至1分钟，加以手动冲洗晶片的方法。最后将晶片放入干燥箱中干燥，在50~60oC温度下干燥1~2分钟。

使用台阶测试仪对本实例中获得的6片晶片进行粗糙度测试，测试结果如下：

A）晶片在显微镜和日光灯下观察，晶片表面均匀性良好，无明显划痕；

B）测得6片晶片粗糙度均值Ra=37.55nm。

由前述的各个实施例和具体实例可知，本发明的实施例的方法中，对钽酸锂基片进行腐蚀时，在钽酸锂基片的中心位置处加热腐蚀溶液，通过对该加热位置的控制，实现了对钽酸锂基片表面的温度分布的控制，进而控制了腐蚀速率，从而可以控制腐蚀后的表面粗糙度和均匀性。该方法制备的钽酸锂晶片的表面均匀性好，表面粗糙度小，并且背侵、背花等问题得到改善。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims

1.一种制备钽酸锂晶片的方法，其特征在于，包括：

获取钽酸锂基片；

清洗所述钽酸锂基片；

将所述钽酸锂基片置于腐蚀溶液中，并且在所述钽酸锂基片的中心位置处加热所述腐蚀溶液，使所述钽酸锂基片在所述腐蚀溶液中腐蚀第一时间，获得钽酸锂晶片；

清洗并干燥所述钽酸锂晶片。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗所述钽酸锂基片的步骤包括：

用丙酮水溶液在第一清洗温度下超声清洗所述钽酸锂基片第二时间；

用无水乙醇水溶液在第二清洗温度下超声清洗所述钽酸锂基片第三时间。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一清洗温度为80℃，所述第二清洗温度为80℃，所述第二时间为20至30分钟，所述第三时间为20至30分钟。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述丙酮水溶液的质量浓度为99.5%，所述无水乙醇水溶液的质量浓度为99.7%。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述钽酸锂基片的中心位置处加热所述腐蚀溶液的步骤包括：在所述钽酸锂基片的中心位置处将所述腐蚀溶液加热到140℃至150℃。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一时间为30至60分钟。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述钽酸锂基片在所述腐蚀溶液中腐蚀第一时间的步骤还包括：在所述第一时间期间内，使所述腐蚀溶液相对于所述钽酸锂基片的表面流动。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗并干燥所述钽酸锂晶片的步骤包括：用去离子水冲洗所述钽酸锂晶片30秒至1分钟，并将冲洗后的所述钽酸锂晶片在50℃至60℃下干燥1至2分钟。