用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂制造技术

本发明专利技术属于硬脆晶体材料超精密加工领域，涉及一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂。该腐蚀剂由硫氰酸（ＨＣＮＳ），浓硫酸（Ｈ２ＳＯ４）和浓磷酸（Ｈ３ＰＯ４）混合而成，各成分所占体积百分比为：硫氰酸２０－２５％，浓硫酸５５－６０％，浓磷酸１５－２０％，各成分体积百分比之总和为１００％。根据使用需要的腐蚀剂体积，按上述比例分别计量硫氰酸（ＨＣＮＳ），浓硫酸（Ｈ２ＳＯ４）和浓磷酸（Ｈ３ＰＯ４）的体积，然后在常温、常压下搅拌均匀。本发明专利技术的腐蚀剂对蓝宝石基片具有良好的择优腐蚀性，损伤腐蚀效果明显，腐蚀剂的使用温度低，腐蚀速率快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于硬脆晶体材料超精密加工领域，涉及一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂。
技术介绍
单晶蓝宝石(S即phire， a _A1203)是一种具有优良的光学性能、物理性能和化学 性能的多功能晶体材料。具有硬度高(莫氏9，仅次于硬度为莫氏10的金刚石)、熔点高、透 光性好(红外波段基本透明)、电绝缘性优异、化学性能稳定等特点。在光学方面，单晶蓝宝 石用于激光器的反射镜窗口，同时，它也是红外制导武器的关键材料之一。在电子学方面， 单晶蓝宝石可以作为异质外延生长的半导体材料或金属材料的基片，如用于GaN发光二极 管(LED)的外延衬底材料等。 蓝宝石基片无论作为光通讯领域的窗口还是微电子领域的衬底，都对其加工表面 层质量有着非常高的要求，基片的表面层质量直接影响器件的使用性能、成品率以及寿命 等重要指标。从蓝宝石单晶锭到蓝宝石基片需要一系列的机械和化学加工过程，如切割、研 磨、抛光等，不可避免的会在基片表面/亚表面产生微划痕、微瑕点、残余应力、晶格畸变等 加工损伤，这些加工损伤会影响加工表面的物理化学性质和使用性能，因此，蓝宝石基片的 表面层损伤是衡量基片加工质量的一个重要指标。目前，主要采用择优蚀刻显微观测法检 测蓝宝石基片表面划痕、微裂纹、凹坑、橘皮等表面损伤的分布，采用截面显微观测法和角 度抛光显微观测法检测蓝宝石基片亚表面损伤的特征、深度和分布规律等。择优蚀刻显微 观测法、截面显微观测法和角度抛光显微观测法的检测原理是基片表面层损伤引起的局部 应力场促进损伤部位的化学腐蚀速率加快，导致损伤部位与无损伤部位的化学腐蚀速率出 现差异，在显微镜下即可观察到蓝宝石基片表面层损伤部位与无损伤部位形成明暗对比。 因此，采用上述方法检测蓝宝石基片的表面层损伤必须选择合适的化学腐蚀剂腐蚀检测部 位，但现有的化学腐蚀剂如熔融氢氧化钠(NaOH)，熔融氢氧化钾(KOH)，浓硫酸(H2S04)，硼 酸钠玻璃液(Na20-B203)等在腐蚀过程中存在腐蚀时间长，要求腐蚀温度高和可重复性差等 缺点。因此，研究新配方的化学腐蚀剂，是方便精确检测蓝宝石基片表面层损伤的关键，对 于保证蓝宝石基片的表面加工具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂， 解决目前的腐蚀剂在基片表面/亚表面损伤腐蚀过程中存在的速率慢，使用温度高，腐蚀 效果和重复性差等缺点。 本专利技术采用的技术方案是一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂，其特征 在于，腐蚀剂由硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2S04)和浓磷酸(H3P04)组成，各成分所占体积百分 比为硫氰酸(HCNS)为20-25% ;浓硫酸(H2S04)为55-60% ;浓磷酸(H3P04)为15-20% ; 各成分体积百分比之和为100% 。根据使用需要的腐蚀剂体积，按上述比例分别计量硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2S04)和浓磷酸(H3P04)的体积，然后在常温、常压下搅拌均匀即可。 本专利技术具有以下明显的效果 1.本专利技术所述的腐蚀剂对蓝宝石基片具有非常好的择优腐蚀性，腐蚀后的基片表 面层损伤在光学显微镜下可清晰地显示出来。 2.本专利技术所述腐蚀剂的使用温度低，仅需保持在15(TC以上。 3.本专利技术所述腐蚀剂的腐蚀速率快，腐蚀过程仅需5min 6min。具体实施例方式结合技术方案对本专利技术所述腐蚀剂及其具体实施方式作进一步的说明腐蚀剂包 括硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2S04)和浓磷酸(H3P04)。腐蚀剂各成分的混合放置顺序依次 为HCNS — H2S04 — 1^04，在常温常压下搅拌均匀即可。 实施例l: 被腐蚀样品为WO. 5金刚石磨料抛光的蓝宝石基片，采用择优蚀刻显微观测法检 测抛光基片表面的损伤情况。根据腐蚀样品的大小，选择的腐蚀剂体积为50ml，各成分体积 配比为HCNS : H2S04 : H3P04=10ml : 30ml : 10ml (20% : 60% : 20%)，使用酒精灯加 热腐蚀剂，维持腐蚀剂温度在15(TC以上，然后将基片完全浸入腐蚀剂中5min 6min后取 出，最后，使用去离子水将基片表面的腐蚀剂清洗干净并用高压气枪吹干基片表面。采用光 学显微镜即可观测到WO. 5金刚石磨料加工的基片表面具有明显的凹坑和划痕缺陷。 实施例2: 被腐蚀样品为#325金刚石砂轮磨削的蓝宝石基片，采用截面显微观测法检测磨 削基片亚表面的损伤情况。根据腐蚀样品的大小，选择的腐蚀剂体积为20ml，各成分体积配 比为HCNS : H2S04 : H3P04 = 4ml : 12ml : 4ml(20% : 60% : 20% )，使用酒精灯加热腐 蚀剂，维持腐蚀剂温度在150°C以上，然后将基片完全浸入腐蚀剂中5min 6min后取出，最 后，使用去离子水将基片表面的腐蚀剂清洗干净并用高压气枪吹干基片表面。采用光学显 微镜即可观测到#325金刚石砂轮磨削基片的亚表面具有20 ii m左右的位错损伤层。权利要求一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂，其特征在于，它由硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2SO4)和浓磷酸(H3PO4)混合而成，各成分所占体积百分比为HCNS占20-25％，H2SO4占55-60％，H3PO4占15-20％，各成分体积百分比之总和为100％；根据使用需要的腐蚀剂体积，按上述比例分别计量硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2SO4)和浓磷酸(H3PO4)的体积，在常温、常压下搅拌均匀。全文摘要本专利技术属于硬脆晶体材料超精密加工领域，涉及一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂。该腐蚀剂由硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2SO4)和浓磷酸(H3PO4)混合而成，各成分所占体积百分比为硫氰酸20-25％，浓硫酸55-60％，浓磷酸15-20％，各成分体积百分比之总和为100％。根据使用需要的腐蚀剂体积，按上述比例分别计量硫氰酸(HCNS)，浓硫酸(H2SO4)和浓磷酸(H3PO4)的体积，然后在常温、常压下搅拌均匀。本专利技术的腐蚀剂对蓝宝石基片具有良好的择优腐蚀性，损伤腐蚀效果明显，腐蚀剂的使用温度低，腐蚀速率快。文档编号G01N1/32GK101788415SQ20101012895公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月17日 优先权日2010年3月17日专利技术者康仁科, 赵海轩, 郭东明, 金洙吉, 高尚 申请人:大连理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂，其特征在于，它由硫氰酸（ＨＣＮＳ），浓硫酸（Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］）和浓磷酸（Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］）混合而成，各成分所占体积百分比为：ＨＣＮＳ占２０－２５％，Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］占５５－６０％，Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］占１５－２０％，各成分体积百分比之总和为１００％；根据使用需要的腐蚀剂体积，按上述比例分别计量硫氰酸（ＨＣＮＳ），浓硫酸（Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］）和浓磷酸（Ｈ↓［３］ＰＯ↓［４］）的体积，在常温、常压下搅拌均匀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：康仁科，高尚，金洙吉，郭东明，赵海轩，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]