[发明专利]用于检测蓝宝石基片表面层损伤的腐蚀剂

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

单晶蓝宝石(Sapphire，α-Al₂O₃)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(H₂SO₄)，硼酸钠玻璃液(Na₂O-B₂O₃)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。

发明内容

本发明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。

本发明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(H₂SO₄)和浓磷酸(H₃PO₄)组成，各成分所占体积百分比为：硫氰酸(HCNS)为20-25％；浓硫酸(H₂SO₄)为55-60％；浓磷酸(H₃PO₄)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(H₂SO₄)和浓磷酸(H₃PO₄)的体积，然后在常温、常压下搅拌均匀即可。

本发明具有以下明显的效果：

1.本发明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.本发明所述腐蚀剂的使用温度低，仅需保持在150℃以上。

3.本发明所述腐蚀剂的腐蚀速率快，腐蚀过程仅需5min～6min。

具体实施方式

结合技术方案对本发明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(H₂SO₄)和浓磷酸(H₃PO₄)。腐蚀剂各成分的混合放置顺序依次为：HCNS→H₂SO₄→H₃PO₄，在常温常压下搅拌均匀即可。

实施例1：