СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТАНИОБАТА ЛИТИЯ Российский патент 1995 года по МПК C30B33/10 C30B29/30 

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

Известен способ травления монокристаллов метаниобата лития, включающий травление в растворе травителя состава 1 об.ч. HFu 3,2 об.ч. HNO₃ при комнатной температуре. Недостатком способа является низкая скорость травления и невысокая экологичность, так как пары травителя попадают в атмосферу [1]
Известен способ травления монокристаллов метаниобата лития, принятый нами за прототип, включающий механическую обработку и травление в растворе на основе фторсодержащего реагента. Подложку обрабатывают в травителе из КНР₂ нагревом до 240^оС. Недостатком способа является низкая экологичность, т. к. при высоких температурах большое количество паров травителя попадает в атмосферу [2]
Преимущество предлагаемого способа гидротермального травления заключается в том, что возникает возможность травления больших монокристаллов более 2х10х10 мм (кристаллы не растрескиваются 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, позволяющей повысить скорость травления и удешевить процесс травления.

Способ осуществляется следующим образом.

Образцы монокристаллов метаниобата лития со шлифованными матовыми поверхностями 15х15х3 мм помещают в автоклав в раствор травителя. Для приготовления травильного раствора использовались реактивы марок ХЧ и ЧДА. Растворы последовательно в отдельном боксе разбавляют 90% Н₃РО₄ до 25% В другом 25 г NaNO₃ растворяют в 50 г Н₂О, т.е. приготовляют 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 ТР скорость травления резко падает. Более высокие параметры ТР 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 25% HNO₃ и 20% RbNO₃, нагревался до температуры 200^оС при давлении 300 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,5 мкм/мин.

П р и м е р 2. Образец заливался водным раствором, содержащим 50% HNO₃ и 15% NaF₂, нагревался до температуры 180^оС при давлении 150 атм.

В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 3. Образец заливался водным раствором, содержащим 10% HNO₃ и 20% KHF_2, нагревалcя до температуры 150^оС при давлении 100 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 4. Образец заливался водным раствором, содержащим 20% HNO₃ и 14% KHPO₄, нагревалcя до температуры 220^оС при давлении 200 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,8 мкм/мин.

П р и м е р 5. Образец заливался водным раствором, содержащим 30% HNO₃ и 10% NaH₂PO₄, нагревался до температуры 160^оС при давлении 50 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,6 мкм/мин.

П р и м е р 6. Образец заливался водным раствором, содержащим 40% H₃PO₄ и 10% LiF, нагревалcя до температуры 250^оС с давлением 250 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,8 мкм/мин.

П р и м е р 7. Образец заливался водным раствором, содержащим 40% H₃PO₄ и 20% NaHF₂, нагревалcя до температуры 300^оС при давлении 500 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 1,0 мкм/мин.

П р и м е р 8. Образец заливался водным раствором, содержащим 50% H₃PO₄ и 15% LiHPO₄, нагревалcя до температуры 280^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 9. Образец заливался водным раствором, содержащим 60% H₃PO₄ и 25% Na₂HPO₄, нагревался до температуры 210^оС при давлении 150 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,6 мкм/мин.

П р и м е р 10. Образец заливался водным раствором, содержащим 40% KH₂PO₄ и 30% LiNO₃, нагревалcя до температуры 250^оС при давлении 100 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,6 мкм/мин.

П р и м е р 11. Образец заливался водным раствором, содержащим 50% NaH₂PO₄ и 40% LiF, нагревалcя до температуры 180^оС при давлении 250 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 12. Образец заливался водным раствором, содержащим 50% KH₂PO₄ и 20% RbF, нагревался до температуры 240^оС при давлении 200 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,6 мкм/мин.

П р и м е р 13. Образец заливался водным раствором, содержащим 30% LiNO₃ и 50% KF, нагревался до температуры 300^оС при давлении 500 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,8 мкм/мин.

П р и м е р 14. Образец заливался водным раствором, содержащим 50% NaNO₃ и 40% Na₂HPO₄, нагревался до температуры 180^оС при давлении 150 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 15. Образец заливался водным раствором, содержащим 20% KH₂PO₄ и 60% KHF₂, нагревался до температуры 250^оС при давлении 300 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 1 мкм/мин.

П р и м е р 16. Образец заливался водным раствором, содержащим 10% K₂HPO₄ и 70% KHF₂, нагревался до температуры 280^оС при давлении 400 атм. В результате матовая поверхность стала более прозрачной. Скорость травления равна 1,0 мкм/мин.

П р и м е р 17. Образец заливался водным раствором, содержащим 15% KNO₃ и 70% KHF₂, нагревался до температуры 300^оС при давлении 500 атм.

В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 1,0 мкм/мин.

П р и м е р 18. Образец заливался водным раствором, содержащим 40% NaOH и 10% RbNO₃, нагревался до температуры 190^оС при давлении 150 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,7 мкм/мин.

П р и м е р 19. Образец заливался водным раствором, содержащим 20% NaH₂PO₄ и нагревался до температуры 200^оС при давлении 160 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,8 мкм/мин.

П р и м е р 20. Образец заливался водным раствором, содержащим 15% Li₂HPO_4, нагревался до температуры 280^оС при давлении 500 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 0,8 мкм/мин.

П р и м е р 21. Образец заливался водным раствором, содержащим 20% KHF₂ и нагревался до температуры 130^оС при давлении 100 атм. В результате матовая поверхность образца стала более прозрачной. Скорость травления равна 1,0 мкм/мин.

Изобретение относится к способу гидротермального травления, обеспечивающему возможность создания экологически чистой методики травления монокристаллов метаниобата лития, используемых в электронной технике. Достигнута возможность травления больших монокристаллов более 2 10 10 мм/ кристаллы при травлении не растрескиваются/, а также отпадает необходимость употребления дорогостоящих неактивных температуроустойчивых материалов, таких, как платина, иридий, позволяющих удешевить процесс и повысить скорость травления. Сущность способа состоит в обработке монокристаллов метаниобата лития в гидротермальных условиях при температуре 150 300°С и давлении не менее 50 атм, а в качестве травильного раствора используются водные растворы смеси одной из кислот H₃PO₄, HNO₃ и одной из солей MeNO₃, MeF, MeHF₂, MeHPO₄, MeH₂PO₄, где Ме щелочной металл, или водные растворы одной из солей MeH₂PO₄, Me₂HPO₄, MeHF₂, где Ме щелочной металл, или водные растворы смеси щелочей МеОН и соли MeNO₃, где Ме щелочной металл, или попарно смешанных водных растворов солей MeNO₃, MeH₂PO₄, MeHF₂, МеF.

СПОСОБ ТРАВЛЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТАНИОБАТА ЛИТИЯ, включающий обработку монокристаллов травильным раствором, отличающийся тем, что обработку проводят в гидротермальных условиях при температе 150 300^oС и давлении не менее 50 атм, а в качестве травильного раствора используют раствор следующего состава, мас.

H₃PO₄ 20 60;
MeNO₃ 20 60, где Me щелочной металл, H₂O остальное или HNO₃ 20 60;
MeNO₃ 20 60, где Me щелочной металл;
H₂O остальное или HNO₃ 10 70;
MeF 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или HNO₃ 10 70;
MeHF 10 70, где Me щелочной металл, остальное H₂O или HNO₃ 10 70;
MeH₂PO₄ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O - остальное или HNO₃ 10 70;
Me₂HPO₄ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O - остальное или MeH₂PO₄ 10 70;
MeNO₃ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или MeH₂PO₄ 10 70;
MeF 10 70, где Me щелочной металл, N₂O остальное или MeHPO₄ 10 70;
MeF 20 60, где Me щелочной металл, H₂O остальное или MeNO₃ 10 70;
MeF 20 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или H₃PO₄ 10 70;
MeF 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или H₃PO₄ 10 70;
MeHF 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или H₃PO₄ 10 70;
MeH₂PO 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или H₃PO₄ 10 70;
Me₂HPO₄ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O - остальное или MeNO₃ 10 70;
Me₂HPO₄ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O - остальное или MeH₂PO₄ 10 70;
MeHF₂ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или Me₂HPO₄ 10 70;
MeHP₂ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или MeNO₃ 10 70;
MeHF₂ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное или MeOH 10 70;
MeNO₃ 10 70, где Me щелочной металл, H₂O остальное, или MeH₂PO₄ > 10, где Me щелочной металл, H₂O остальное, или Me₂HPO₄ > 10, где Me щелочной металл, H₂O остальное, или MeHP₂ > 10, где Me щелочной металл, H₂O остальное.