[发明专利]一种钽酸锂晶片的抛光方法

说明书

本发明公开了一种钽酸锂晶片的抛光方法，包括如下步骤：a)将切割后的钽酸锂晶片，用粒度为5～20um的磨料研磨，获得表面具有粗糙结构的钽酸锂研磨片；b)将钽酸锂研磨片在盛有硝酸和氢氟酸混合酸的密闭容器中直接进行化学腐蚀，使钽酸锂晶片的粗糙度＜200nm，平坦度＜5um，获得表面随机无序凹坑结构的钽酸锂腐蚀片；c)将钽酸锂腐蚀片用单抛机和抛光液进行单面抛光，抛光压力为0.005～1MPa，使钽酸锂晶片的粗糙度＜0.5nm，平坦度＜3um，获得钽酸锂单抛片。本发明一次抛光，批量生产，抛光效率高，生产的钽酸锂晶片表面平坦度高，这一特征决定了钽酸锂晶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，具体涉及半导体的晶片材料钽酸锂晶片的抛光方法。

背景技术

钽酸锂（LiTaO3，以下简称LT）是一种具有压电、热释电效应同时硬度低(莫氏硬度为5，Si的莫氏硬度为6)，易破碎的晶体。LT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，如表面波器件、窄带滤波器、传感器、光子可调谐滤波器、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。超薄钽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，致使对晶片材料的粗糙度（光洁度）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，一种钽酸锂晶片的抛光方法，一次抛光，批量生产，抛光效率高，生产的钽酸锂晶片表面平坦度高，这一特征决定了钽酸锂晶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：一种钽酸锂晶片的抛光方法，具体包括如下步骤：

a)将切割后的钽酸锂晶片，用粒度为5～20um的磨料研磨，使钽酸锂晶片的粗糙度＜300nm，平坦度＜10um，再进行超声清洗，获得表面具有粗糙结构的钽酸锂研磨片；

b)将钽酸锂研磨片在盛有硝酸和氢氟酸混合酸的密闭容器中直接进行化学腐蚀，腐蚀温度为25℃，腐蚀时间为1～16小时，使钽酸锂晶片的粗糙度＜200nm，平坦度＜5um，再进行超声清洗，获得表面随机无序凹坑结构的钽酸锂腐蚀片；

c)将钽酸锂腐蚀片用单抛机和抛光液进行单面抛光，抛光压力为0.005～1MPa，抛光温度为20～45℃，使钽酸锂晶片的粗糙度＜0.5nm，平坦度＜3um，凹坑凹陷处的横向尺寸为1～3um，纵向深度1nm～5nm，凹陷部分的表面积占钽酸锂晶片表面积的20%～80%。再进行超声清洗，获得最终的钽酸锂单抛片。

作为一种优选，所述步骤a中，钽酸锂切割片的厚度为250～280um，研磨片的厚度为220～250um。

作为一种优选，所述磨料采用碳化硼、金刚石、氧化铝或碳化硅中的一种或多种的混合物。钽酸锂研磨片的粗糙度取决于采用的碳化硅磨料粒径，一般而言粒径越大，粗糙度越大。

上述步骤b)中，化学腐蚀是指将钽酸锂晶片研磨片在混合酸中进行浸蚀整平，去除表面杂质，修复表面损伤，翘曲度控制。