CN107665813B - 一种钽酸锂晶体基片加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钽酸锂晶体基片加工方法，包括切片、倒角、黑化、研磨、粗抛和精抛步骤，在所述粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液，所述钻石抛光液由钻石微粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成，其PH值在9～11之间，其中钻石微粉含量为20～25%，乙二醇含量为8～15%，甘油含量为3～5%，乙醇氨含量为0.1～0.3%，去离子水含量为60～65%。本发明可以大大提高钽酸锂晶片的表面光洁度、降低其表面粗糙度，消除应力，达到镜面抛光效果，从而降低节约生产成本和提高产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的加工方法领域，特别是一种钽酸锂晶体基片的加工方法。
背景技术
钽酸锂是一种典型的多功能单晶体材料，其熔点为1670℃，硬度为莫氏5．5，密度为7．459g/cm3。其介电常数ε11/ε0为51．7、ε33/ε0为44．5，压电应变常数d22为2．4X10-11C／N、d33为0．8×10-11C／N，热膨胀系数(a)16．1×10-5／℃、(c)4．1×10-8/℃，典型方向为X，Z，Y36°，Y42°。它具有机电耦合系数大、低损耗、高温稳定性和高频性能好等优良的压电、电光和热电性能。随着移动通讯、信息产业的迅速发展，钽酸锂晶片越来越广泛地应用于制造高频、中频带宽、低***损耗、高频率稳定和小型化声表面波和体波器件如声表面波滤波器、谐振器等。
为了获得高性能的电子元件，要求钽酸锂晶片表面晶格完整，具有极高的平面度和无损伤超平滑表面且无晶向偏差。即使抛光表面存在微小缺陷，都将破坏晶体材料表面性能，甚至导致结晶构造的变化，影响元件的频率精度和频率稳定性。钽酸锂单晶材料属典型的硬脆材料，并具有解理性和各向异性等机械力学性能，研磨抛光加工难以获得高平面精度无损伤晶片表面，而且，在抛光过程中所用的抛光液为普通的纳米级抛光液，不仅使得加工时间较长，而且得到的钽酸锂的表面平整度差（一般在50纳米以上）、光洁度也不好，达不到镜面效果。导致客户端成品率低，增大了客户端的生产成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提本发明提供了一种钽酸锂晶体基片加工方法，可以大大提高钽酸锂晶片的表面光洁度、降低其表面粗糙度，消除应力，达到镜面抛光效果，从而降低节约生产成本和提高产品的合格率。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种钽酸锂晶体基片加工方法，包括切片、倒角、黑化、研磨、粗抛和精抛步骤，在所述粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液，所述钻石抛光液由钻石微粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成，其PH值在9～11之间，其中钻石微粉含量为10%，乙二醇含量为13%，甘油含量为4%，乙醇氨含量为0.2%，去离子水含量为72.8%或钻石微粉含量为13%，乙二醇含量为10%，甘油含量为3.5%，乙醇氨含量为0.3%，去离子水含量为73.2%，具体步骤如下：
1) 切片：在钢线线速为400～1000m/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用切片机将钽酸锂晶棒切成厚度为270微米～280微米左右的晶片；
2) 倒角：在砂轮转速为600～800rpm/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用倒角机将钽酸锂晶片直角处倒成R0.1左右的圆角；
3) 黑化：在氮气流量为6～10L/min，温度为450℃±2℃的条件下，利用退火炉将钽酸锂晶片进行还原处理；
4) 研磨：在压力为20～60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用研磨机将钽酸锂晶片的厚度由270微米～280微米减薄至220微米～230微米，粗糙度为0.2微米左右，厚度均匀性在3微米以内；
5) 粗抛：在压力为20～60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用粗抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到0.05微米，厚度均匀性在1微米以内；
6) 精抛：在压力为20～60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用精抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到1纳米以下，镜面效果、无应力。
本发明的有益效果是: 在粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液配合使用时，可以大大提高钽酸锂晶片的表面光洁度、降低其表面粗糙度，消除应力，达到镜面抛光效果，从而降低节约生产成本和提高产品的合格率。另外，钻石抛光液与普通的纳米级抛光液相比，还可以大大缩短抛光周期，从而又达到提高劳动生产率的目的。
附图说明
图1为本发明实施例钽酸锂表面粗糙度与抛光时间的关系曲线图。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
具体实施方式
实施例1：一种钽酸锂晶体基片加工方法，包括切片、倒角、黑化、研磨、粗抛和精抛步骤，在所述粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液，所述钻石抛光液中钻石微粉含量为10%，乙二醇含量为13%，甘油含量为4%，乙醇氨含量为0.2%，去离子水含量为72.8%；具体步骤如下：
1) 切片：在钢线线速为600m/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用切片机将钽酸锂晶棒切成厚度为270微米～280微米左右的晶片；
2) 倒角：在砂轮转速为600rpm/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用倒角机将钽酸锂晶片直角处倒成R0.1左右的圆角；
3) 黑化：在氮气流量为6L/min，温度为450℃±2℃的条件下，利用退火炉将钽酸锂晶片进行还原处理；
4) 研磨：在压力为40KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用研磨机将钽酸锂晶片的厚度由270微米～280微米减薄至220微米～230微米，粗糙度为0.2微米左右，厚度均匀性在3微米以内；
5) 粗抛：在压力为40KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用粗抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到0.05微米，厚度均匀性在1微米以内；
6) 精抛：在压力为40KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用精抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到1纳米以下，镜面效果、无应力。
应该注意的是，钻石抛光液配置完毕后必须经过严格的过滤处理。
实施例2：一种钽酸锂晶体基片加工方法，包括切片、倒角、黑化、研磨、粗抛和精抛步骤，在所述粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液，所述钻石抛光液中钻石微粉含量为13%，乙二醇含量为10%，甘油含量为3.5%，乙醇氨含量为0.3%，去离子水含量为73.2%；具体步骤如下：
1) 切片：在钢线线速为1000m/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用切片机将钽酸锂晶棒切成厚度为270微米～280微米左右的晶片；
2) 倒角：在砂轮转速为800rpm/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用倒角机将钽酸锂晶片直角处倒成R0.1左右的圆角；
3) 黑化：在氮气流量为10L/min，温度为450℃±2℃的条件下，利用退火炉将钽酸锂晶片进行还原处理；
4) 研磨：在压力为60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用研磨机将钽酸锂晶片的厚度由270微米～280微米减薄至220微米～230微米，粗糙度为0.2微米左右，厚度均匀性在3微米以内；
5) 粗抛：在压力为60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用粗抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到0.05微米，厚度均匀性在1微米以内；
6) 精抛：在压力为60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用精抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到1纳米以下，镜面效果、无应力。
这两种配方的钻石抛光液在压力为20～60KG、温度为22℃±2℃的条件下与上述加工步骤配合使用时，与普通的纳米级抛光液和常规抛光技术配合时相比所得到的钽酸锂晶片的粗糙度见下表所示：
单位：纳米
| 样品编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 常规 | 0.67 | 0.70 | 0.68 | 0.75 | 0.73 |
| 配方1 | 0.32 | 0.30 | 0.28 | 0.30 | 0.26 |
| 配方2 | 0.29 | 0.25 | 0.30 | 0.31 | 0.28 |
由上表可见，本发明的钽酸锂晶体基片的加工方法和钻石抛光液配合使用时，的确可以显著减小钽酸锂晶片的表面粗糙度、从而达到镜面效果和无应力的技术效果。
另外，本发明并不受限于上述实施方式。上述的实施方式是说明例，凡是具有本发明权利要求所记载的技术方案以及实质相同的实施方式，达到相同效果的，均包含于本发明的技术范围内。
附图1所示为不同抛光条件下，钽酸锂的表面粗糙度与抛光时间的关系曲线，从该曲线中可以看出，要达到相同的表面粗糙度，使用钻石抛光液所需的时间明显比普通纳米级抛光液所需的时间短，从而又可使劳动生产率大为提升。
Claims (1)
1.一种钽酸锂晶体基片加工方法，包括切片、倒角、黑化、研磨、粗抛和精抛步骤，其特征在于，在所述粗抛和精抛步骤中采用了钻石抛光液，所述钻石抛光液由钻石微粉、乙二醇、甘油、乙醇氨以及去离子水构成，其PH值在9～11之间，其中钻石微粉含量为10%，乙二醇含量为13%，甘油含量为4%，乙醇氨含量为0.2%，去离子水含量为72.8%或钻石微粉含量为13%，乙二醇含量为10%，甘油含量为3.5%，乙醇氨含量为0.3%，去离子水含量为73.2%，具体步骤如下：
1) 切片：在钢线线速为400～1000m/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用切片机将钽酸锂晶棒切成厚度为270微米～280微米的晶片；
2) 倒角：在砂轮转速为600～800rpm/min，温度为22℃±2℃的条件下，利用倒角机将钽酸锂晶片直角处倒成R0.1的圆角；
3) 黑化：在氮气流量为6～10L/min，温度为450℃±2℃的条件下，利用退火炉将钽酸锂晶片进行还原处理；
4) 研磨：在压力为20～60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用研磨机将钽酸锂晶片的厚度由270微米～280微米减薄至220微米～230微米，粗糙度为0.2微米，厚度均匀性在3微米以内；
5) 粗抛：在压力为20～60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用粗抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到0.05微米，厚度均匀性在1微米以内；
6) 精抛：在压力为20～60KG，温度为22℃±2℃的条件下，利用精抛机和钻石抛光液对钽酸锂晶片进行抛光，使粗糙度达到1纳米以下，镜面效果、无应力。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Shen Hao Inventor after: Gu Xinyi Inventor after: Xu Qiufeng Inventor after: Gui Huanhuan Inventor after: Ding Sunjie Inventor before: Shen Hao Inventor before: Gu Xiaowei Inventor before: Fan Yong |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |