專利名稱：用于檢測藍(lán)寶石基片表面層損傷的腐蝕劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硬脆晶體材料超精密加工領(lǐng)域，涉及一種用于檢測藍(lán)寶石基片表面層
損傷的腐蝕劑。
背景技術(shù)：
單晶藍(lán)寶石(S即phire， a _A1203)是一種具有優(yōu)良的光學(xué)性能、物理性能和化學(xué) 性能的多功能晶體材料。具有硬度高(莫氏9，僅次于硬度為莫氏10的金剛石)、熔點(diǎn)高、透 光性好(紅外波段基本透明)、電絕緣性優(yōu)異、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。在光學(xué)方面，單晶藍(lán)寶 石用于激光器的反射鏡窗口，同時，它也是紅外制導(dǎo)武器的關(guān)鍵材料之一。在電子學(xué)方面， 單晶藍(lán)寶石可以作為異質(zhì)外延生長的半導(dǎo)體材料或金屬材料的基片，如用于GaN發(fā)光二極 管(LED)的外延襯底材料等。 藍(lán)寶石基片無論作為光通訊領(lǐng)域的窗口還是微電子領(lǐng)域的襯底，都對其加工表面 層質(zhì)量有著非常高的要求，基片的表面層質(zhì)量直接影響器件的使用性能、成品率以及壽命 等重要指標(biāo)。從藍(lán)寶石單晶錠到藍(lán)寶石基片需要一系列的機(jī)械和化學(xué)加工過程，如切割、研 磨、拋光等，不可避免的會在基片表面/亞表面產(chǎn)生微劃痕、微瑕點(diǎn)、殘余應(yīng)力、晶格畸變等 加工損傷，這些加工損傷會影響加工表面的物理化學(xué)性質(zhì)和使用性能，因此，藍(lán)寶石基片的 表面層損傷是衡量基片加工質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。目前，主要采用擇優(yōu)蝕刻顯微觀測法檢 測藍(lán)寶石基片表面劃痕、微裂紋、凹坑、橘皮等表面損傷的分布，采用截面顯微觀測法和角 度拋光顯微觀測法檢測藍(lán)寶石基片亞表面損傷的特征、深度和分布規(guī)律等。擇優(yōu)蝕刻顯微 觀測法、截面顯微觀測法和角度拋光顯微觀測法的檢測原理是基片表面層損傷引起的局部 應(yīng)力場促進(jìn)損傷部位的化學(xué)腐蝕速率加快，導(dǎo)致?lián)p傷部位與無損傷部位的化學(xué)腐蝕速率出 現(xiàn)差異，在顯微鏡下即可觀察到藍(lán)寶石基片表面層損傷部位與無損傷部位形成明暗對比。 因此，采用上述方法檢測藍(lán)寶石基片的表面層損傷必須選擇合適的化學(xué)腐蝕劑腐蝕檢測部 位，但現(xiàn)有的化學(xué)腐蝕劑如熔融氫氧化鈉(NaOH)，熔融氫氧化鉀(KOH)，濃硫酸(H2S04)，硼 酸鈉玻璃液(Na20-B203)等在腐蝕過程中存在腐蝕時間長，要求腐蝕溫度高和可重復(fù)性差等 缺點(diǎn)。因此，研究新配方的化學(xué)腐蝕劑，是方便精確檢測藍(lán)寶石基片表面層損傷的關(guān)鍵，對 于保證藍(lán)寶石基片的表面加工具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于檢測藍(lán)寶石基片表面層損傷的腐蝕劑， 解決目前的腐蝕劑在基片表面/亞表面損傷腐蝕過程中存在的速率慢，使用溫度高，腐蝕 效果和重復(fù)性差等缺點(diǎn)。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于檢測藍(lán)寶石基片表面層損傷的腐蝕劑，其特征 在于，腐蝕劑由硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2S04)和濃磷酸(H3P04)組成，各成分所占體積百分 比為硫氰酸(HCNS)為20-25% ;濃硫酸(H2S04)為55-60% ;濃磷酸(H3P04)為15-20% ; 各成分體積百分比之和為100% 。根據(jù)使用需要的腐蝕劑體積，按上述比例分別計(jì)量硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2S04)和濃磷酸(H3P04)的體積，然后在常溫、常壓下攪拌均勻即可。
本發(fā)明具有以下明顯的效果 1.本發(fā)明所述的腐蝕劑對藍(lán)寶石基片具有非常好的擇優(yōu)腐蝕性，腐蝕后的基片表 面層損傷在光學(xué)顯微鏡下可清晰地顯示出來。 2.本發(fā)明所述腐蝕劑的使用溫度低，僅需保持在15(TC以上。
3.本發(fā)明所述腐蝕劑的腐蝕速率快，腐蝕過程僅需5min 6min。
具體實(shí)施例方式結(jié)合技術(shù)方案對本發(fā)明所述腐蝕劑及其具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明腐蝕劑包 括硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2S04)和濃磷酸(H3P04)。腐蝕劑各成分的混合放置順序依次 為HCNS — H2S04 — 1^04，在常溫常壓下攪拌均勻即可。
實(shí)施例l: 被腐蝕樣品為WO. 5金剛石磨料拋光的藍(lán)寶石基片，采用擇優(yōu)蝕刻顯微觀測法檢 測拋光基片表面的損傷情況。根據(jù)腐蝕樣品的大小，選擇的腐蝕劑體積為50ml，各成分體積 配比為HCNS : H2S04 : H3P04=10ml : 30ml : 10ml (20% : 60% : 20%)，使用酒精燈加 熱腐蝕劑，維持腐蝕劑溫度在15(TC以上，然后將基片完全浸入腐蝕劑中5min 6min后取 出，最后，使用去離子水將基片表面的腐蝕劑清洗干凈并用高壓氣槍吹干基片表面。采用光 學(xué)顯微鏡即可觀測到WO. 5金剛石磨料加工的基片表面具有明顯的凹坑和劃痕缺陷。
實(shí)施例2: 被腐蝕樣品為#325金剛石砂輪磨削的藍(lán)寶石基片，采用截面顯微觀測法檢測磨 削基片亞表面的損傷情況。根據(jù)腐蝕樣品的大小，選擇的腐蝕劑體積為20ml，各成分體積配 比為HCNS : H2S04 : H3P04 = 4ml : 12ml : 4ml(20% : 60% : 20% )，使用酒精燈加熱腐 蝕劑，維持腐蝕劑溫度在150°C以上，然后將基片完全浸入腐蝕劑中5min 6min后取出，最 后，使用去離子水將基片表面的腐蝕劑清洗干凈并用高壓氣槍吹干基片表面。采用光學(xué)顯 微鏡即可觀測到#325金剛石砂輪磨削基片的亞表面具有20 ii m左右的位錯損傷層。
權(quán)利要求
一種用于檢測藍(lán)寶石基片表面層損傷的腐蝕劑，其特征在于，它由硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2SO4)和濃磷酸(H3PO4)混合而成，各成分所占體積百分比為HCNS占20-25％，H2SO4占55-60％，H3PO4占15-20％，各成分體積百分比之總和為100％；根據(jù)使用需要的腐蝕劑體積，按上述比例分別計(jì)量硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2SO4)和濃磷酸(H3PO4)的體積，在常溫、常壓下攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明屬于硬脆晶體材料超精密加工領(lǐng)域，涉及一種用于檢測藍(lán)寶石基片表面層損傷的腐蝕劑。該腐蝕劑由硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2SO4)和濃磷酸(H3PO4)混合而成，各成分所占體積百分比為硫氰酸20-25％，濃硫酸55-60％，濃磷酸15-20％，各成分體積百分比之總和為100％。根據(jù)使用需要的腐蝕劑體積，按上述比例分別計(jì)量硫氰酸(HCNS)，濃硫酸(H2SO4)和濃磷酸(H3PO4)的體積，然后在常溫、常壓下攪拌均勻。本發(fā)明的腐蝕劑對藍(lán)寶石基片具有良好的擇優(yōu)腐蝕性，損傷腐蝕效果明顯，腐蝕劑的使用溫度低，腐蝕速率快。
文檔編號G01N1/32GK101788415SQ20101012895
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者康仁科, 趙海軒, 郭東明, 金洙吉, 高尚 申請人:大連理工大學(xué)