[发明专利]一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法，包括如下步骤：a)将切割后的大尺寸超薄铌酸锂晶片研磨后获得表面具有粗糙结构的大尺寸超薄铌酸锂双面研磨片；b)然后进行双面减薄，超声清洗，获得表面具有粗糙结构的大尺寸超薄铌酸锂双面减薄片；c)在盛有硝酸、氢氟酸和缓释剂均匀混合的密闭容器中直接进行化学腐蚀，获得表面随机无序凹坑结构的大尺寸超薄铌酸锂腐蚀片；d)用双面抛机和抛光液进行双面抛光，再进行超声清洗，获得最终的大尺寸超薄铌酸锂双抛片。本发明一次抛光，批量生产，抛光效率高，生产的铌酸锂基片表面平坦度高，这一特征决定了铌酸锂基片在器件应用中不易破碎，材料利用率高，加工成品率高。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，具体涉及半导体的基片材料铌酸锂基片的双面抛光方法。

背景技术

铌酸锂（LiNbO₃，以下简称LN）是一种集压电、铁电、热释电、非线性、光电、光弹、光折变等功能于一体的多功能材料。LN因其卓越的物理特性，得到了越来越多的关注，在航空、航天，民用光电产品等领域得到广泛应用。经过双面抛光后的LN基片广泛应用于传感器、声光器件、光陀螺仪等。不同于硅晶体和蓝宝石晶体，它的特点是极端低的断裂韧性和硬度。例如，它的断裂韧性，实际上是硅的三分之一，蓝宝石的十分之一。大尺寸超薄铌酸锂晶片在加工过程中极易破损，不仅废品率高，而且加工效率极低，导致企业生产成本高。

随着IC设计技术和制造技术的发展和进步，集成电路芯片的集成度在不断提高，芯片密度呈指数增长趋势，线宽不断缩小，线密度不断提高，聚焦深度不断变浅，器件往小型化、片式化的方向发展，这就要求基片材料做到大尺寸、超薄，同时对基片材料的粗糙度和平坦化要求不断提高。抛光技术一直都是超精密加工中一种重要的方法，是降低表面粗糙度、去除损伤层，获得光滑、无损伤表面的终加工手段。超精密CMP在半导体制造技术中已被业界公认为最行之有效的全局平坦化技术。

在正常抛光条件下，材料的去除率与抛光速度、抛光压力、抛光温度成正比。抛光相对速度越高、压力越大、温度越高，材料去除率就越高，得到的表面粗糙度越大。抛光正压力的不均匀性会造成抛光非均匀磨损，使抛光质量恶化，粗糙度和平坦度变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法，一次抛光，批量生产，抛光效率高，生产的铌酸锂基片表面平坦度高，这一特征决定了铌酸锂基片在器件应用中不易破碎，材料利用率高，加工成品率高。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法，具体包括如下步骤：

a)将切割后的大尺寸超薄铌酸锂晶片，用粒度为1～16um的磨料研磨，使大尺寸超薄铌酸锂晶片的粗糙度＜200nm，平坦度＜10um，再进行超声清洗，获得表面具有粗糙结构的大尺寸超薄铌酸锂双面研磨片；

b)将研磨后的大尺寸超薄铌酸锂晶片，用粒度为2000#～10000#的特制减薄砂轮进行双面减薄，使大尺寸超薄铌酸锂晶片的粗糙度＜100nm，平坦度＜2um，再进行超声清洗，获得表面具有粗糙结构的大尺寸超薄铌酸锂双面减薄片；

c)将大尺寸超薄铌酸锂双面减薄片在盛有硝酸、氢氟酸和缓释剂均匀混合的密闭容器中直接进行化学腐蚀，腐蚀温度为20℃～25℃，腐蚀时间为12～48小时，使大尺寸超薄铌酸锂晶片的粗糙度＜50nm，平坦度＜2um，再进行超声清洗，获得表面随机无序凹坑结构的大尺寸超薄铌酸锂腐蚀片；

d)将大尺寸超薄铌酸锂腐蚀片用双面抛机和抛光液进行双面抛光，抛光单位面压为200g/cm²～1400g/cm²，抛光温度为20～25℃，使大尺寸超薄铌酸锂晶片的粗糙度＜0.50nm，平坦度＜1um，凹坑凹陷处的横向尺寸为0.10～0.30um，纵向深度0.10nm～0.50nm，凹陷部分的表面积占大尺寸超薄铌酸锂基片表面积的20%～80%，再进行超声清洗，获得最终的大尺寸超薄铌酸锂双抛片；