Способ травления монокристаллов лангасита

 

Изобретение относится к способу гидротермального травления, обеспечивающего возможность создания экологически чистой методики травления монокристаллов лангасита, используемых в электронной технике. Цель изобретения заключается в том, что возникает возможность травления больших монокристаллов более 2 · 10 · 10 мм (кристаллы при травлении не растрескиваются), а так же отпадает необходимость употребления дорогостоящих материалов, таких как платина, иридий, позволяющих удешевить процесс и повысить скорость травления. Сущность способа состоит в обработке монокристаллов лангасита в гидротермальных условиях при температуре 150 - 300^oС и давлении не менее 50 атм, а в качестве травильного раствора используются водные растворы одной из кислот H₃PO₄ MeOH и одной из солей и MeNO₃, где Me - щелочной металл, или водные растворы щелочей MeOH, или солей Me₂CO₃ или водные растворы смеси одной из щелочей CH₃COOH или смесь водных растворов H₃PO₄ Me₂CO₃, где Me - щелочной металл.

Изобретение относится к способу гидротермального метода травления, обеспечивающего возможность создания экологически чистой методики травления монокристаллов лангасита размером более 15х15х3 мм, используемых в электронной технике.

Известен способ травления природных силикатов для определения микроструктур и дефектов, включающий последовательные стадии предварительную полировку образцов с помощью алмазной пасты, травление в растворах различных кислот при Т24^оС, а затем кипячение промытых образцов в растворе 20%-ной лимонной кислоты.

Недостатком способа является многостадийность процесса травления, низкая экологичность и недостаточно высокая скорость травления.

Преимущество предлагаемого способа гидротермального травления заключается в том, что возникает возможность травления больших монокристаллов более 2х10х10 мм (кристалл не растворяется при травлении), а также отпадает необходимость употребления дорогостоящих неактивных температурно-устойчивых материалов, таких как платина, иридий.

Технический эффект заключается в экологически чистой методике гидротермального травления, позволяющий повысить скорость травления и удешевления процесса травления.

Способ реализуется следующим образом.

Образцы монокристаллов лангасита со шлифованными поверхностями 15х15х3 мм помещают в автоклав в раствор травителя. Для приготовления травильного раствора использовались реактивы марок ХЧ или ЧДА. Растворы готовят последовательно в отдельном бюксе, разбавляют 90% Н₃РО₄ до 25% В другом 25 г NaO₃ раcтворяют в 50 г H₂О, т.е. приготовляетcя 25%-ный раствор NaNO₃. Полученные растворы сливаются и перемешиваются при комнатной температуре. Полученный состав заливают в футерованный фторопластом автоклав периодического действия. Автоклав герметизируют и устанавливают в печь сопротивления, где его нагревают до температуры 150-300^оС при давлении не менее 50 атм. При более низких параметрах скорость травления резко падает. Более высокие параметры требуют создания более сложной аппаратуры. По окончании процесса образец промывают дистиллированной водой и осушают фильтровальной бумагой. В результате травления поверхность образца стала прозрачной, скорость травления равна 0,9 мкм/мин.

П р и м е р 1. Образец заливался водным раствором, содержащим 40% NaOН, нагревался до температуры 200^оС при давлении 300 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 2. Образец заливался водным раствором, содержащим 20% LiCO₃, нагревался до температуры 250^оС при давлении 500 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной, скорость травления 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 3. Образец заливался водным раствором, содержащим 20% КОН и 20% Na₂CO₃, нагревался до температуры 150^оС и давлении 50 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной, скорость травления 1,0 мкм/мин.

П р и м е р 4. Образец заливался водным раствором, содержащим 50% Н₃РО₄, нагревался до температуры 270^оС и давлении 60 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной, скорость травления 0,9 мкм/мин.

П р и м е р 5. Образец заливался водным раствором, содержащим 40% СН₃СООН нагревался до температуры 200^оС и давления 100 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления 0,8 мкм/мин.

Формула изобретения

СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ ЛАНГАСИТА, заключающийся в том, что их травят в гидротермальных условиях при температуре 150 - 300^oС и давлении не менее 50 атм., а в качестве травильного раствора используют раствор следующего состава, мас.%: H₃PO₄ - 10 - 70, MeNO₃ - 10 - 70, где Me - щелочный металл, H₂O - Остальное или MeOH > 10, - где Me - щелочный металл H₂O - Остальное или Me₂CO₃ > 10, - где Me - щелочной металл H₂O - Остальное или MeOH - 10 - 70
Me₂CO₃ - 10 - 70, где Me - щелочный металл
H₂O - Остальное
или H₃PO₄ > 10
H₂O - Остальное
или CH₃COOH > 10,
H₂O - Остальное