一种铌酸锂晶片的减薄方法与流程

本发明涉及铌酸锂晶片，具体涉及一种铌酸锂晶片的减薄方法。

背景技术：

1、铌酸锂（linbo3）晶体因其优异的电光、声光和非线性光学特性，被誉为“光子时代的硅材料”，是制备调制器、滤波器、量子光源等核心光子器件的理想基底。晶片的表面质量（平整度、粗糙度、缺陷密度）直接决定了后续波导制备的成败及器件性能。

2、现有技术通常采用以下步骤对铌酸锂晶片进行减薄：（1） 选用4、6、8寸铌酸锂兼容的承片台使用真空将铌酸锂晶片背面固定在陶瓷承片盘上。（2）设定固定的研磨压力（如0.3-0.5 bar）、固定的研磨盘转速与载具转速（通常为简单的整数比，如60 rpm/40 rpm）、以及固定的液体流量。（3）使用金属粘合剂的金刚石磨轮 ，按预设时间对晶片进行研磨。（4）研磨完成后，取下晶片进行清洗。该方案是行业内的基础通用方法，其目标是实现基本的表面平坦化。上述现有常规工艺用于减薄铌酸锂时，存在以下主要缺点：1：易产生区域性深磨痕：① 使用金属粘合剂且低目数的磨轮，自锐性差，容易堵塞和磨光，导致磨削力下降、发热严重，且磨齿厚度不一，可能对晶片造成热损伤和出现区域性深磨痕。②固定的、较高的研磨压力与不均匀的研磨液分布且当研磨垫局部老化或晶片粘接存在微小不平整时，高压会使得该区域磨料嵌入过深，切削作用加剧，形成深划痕。同时，若研磨液供应不均，局部润滑冷却不足，导致“干磨”，也会产生深磨痕。2：易产生圆周型痕迹：①为了兼容4、6、8寸的晶片，所以承片台上会有设置隔离带，隔离带区域是无真空吸附的，减薄时会导致隔离带区域上的晶片会翘起，导致减薄过多，从而出现圆周型痕迹。②固定的、简单的整数转速比，这种设置导致磨料颗粒在晶片表面的运动轨迹具有高度的重复性和周期性。经过一段时间研磨后，这种周期性差异磨损会在表面形成明暗相间的同心圆状条纹。

3、目前，业内多数厂商对铌酸锂晶片采用直接研磨后抛光的加工方式。该方式仅通过研磨机对晶片进行简单减薄处理，减薄后直接进入抛光工序，未对工艺参数、磨轮选型及表面缺陷控制进行系统性优化，导致晶片抛光后的粗糙度与总厚度偏差（ttv）难以达到预期指标，无法满足高端光子芯片的制备要求。

4、鉴于此，提出本申请。

技术实现思路

1、本发明提供一种铌酸锂晶片的减薄方法，能够从根本上抑制区域性深磨痕和清除圆周型痕迹，实现铌酸锂晶片表面高质量、高一致性，从而获得高平整度、光滑表面且无宏观缺陷的晶片，能够有效的降低ttv与粗糙度，所得到的铌酸锂晶片能够稳定在ttv≤3um，粗糙度≤15um，满足高端光子芯片制备的要求性。

2、本发明解决其技术问题采用以下技术方案：

3、一种铌酸锂晶片的减薄方法，包括以下步骤：

4、（1）将铌酸锂晶片采用5000目的树脂结合剂的金刚石磨轮进行精磨；所述精磨的主轴转速为1800~2300rpm，加速度为3400~3600μm/s2；

5、（2）将铌酸锂晶片甩干；

6、（3）将铌酸锂晶片用腐蚀液浸泡；

7、所述腐蚀液包括体积比为1：（1.8~2.2）的氢氟酸溶液和硝酸溶液。

8、本申请将铌酸锂晶片采用5000目的树脂结合剂的金刚石磨轮进行精磨、甩干、用腐蚀液浸泡，通过严格的控制工艺参数，从根本上抑制区域性深磨痕和清除圆周型痕迹，实现铌酸锂晶片表面高质量、高一致性，从而获得高平整度、光滑表面且无宏观缺陷的晶片，满足高端光子芯片制备的要求。

9、本申请采用5000目的树脂结合剂的金刚石磨轮进行精磨，树脂结合剂的金刚石磨轮弹性好，自锐性强（磨钝的磨粒容易脱落，露出新的锋利磨粒），加工表面质量较好，发热量相对较低。能够有效的减少区域性深磨痕的产生。

10、作为本申请的实施方案，所述腐蚀液包括体积比为1：2的氢氟酸溶液和硝酸溶液。

11、作为本申请的实施方案，所述氢氟酸溶液的质量分数为35~42%。

12、作为本申请的实施方案，所述硝酸溶液的质量分数为65~75%。

13、作为本申请的实施方案，所述浸泡温度为20~30℃，时间为5~20min。

14、作为本申请的实施方案，所述主轴进给速度分为三个阶段，第一阶段进给速度为0.18~0.22μm/s，第一阶段减薄厚度为2~12μm；第二阶段进给速度为 0.09~0.11μm/s，第二阶段减薄厚度为8~12μm；第三阶段进给速度为 0.09~0.11μm/s，第三阶段减薄厚度为4~10μm。通过控制三阶段的给进速度，结合铌酸锂硬脆特性，有意地打破了磨料运动的周期性，有效的抑制区域性深磨痕的产生，能够有效的降低ttv与粗糙度，所得到的铌酸锂晶片能够稳定在ttv≤3um，粗糙度≤15um。

15、作为本申请的实施方案，所述主轴进给速度分为三个阶段，第一阶段进给速度为0.2μm/s；第二阶段进给速度为 0.1μm/s，第三阶段进给速度为 0.1μm/s。

16、作为本申请的实施方案，所述精磨的承片台转速为150~250rpm。

17、作为本申请的实施方案，所述精磨的主轴转速为2000rpm，加速度为3500μm/s2。

18、作为本申请的实施方案，所述甩干具体为：将铌酸锂晶片用甩干机先以600~900rpm转速甩40~80s，再以1600~2000rpm转速甩450~600s，再以1000~1500rpm转速甩40~80s，最后以600~900rpm转速甩20~50s。

19、本发明的有益效果：本申请将铌酸锂晶片采用5000目的树脂结合剂的金刚石磨轮进行精磨、甩干、用腐蚀液浸泡，通过严格的控制工艺参数，从根本上抑制区域性深磨痕和清除圆周型痕迹，实现铌酸锂晶片表面高质量、高一致性，从而获得高平整度、光滑表面且无宏观缺陷的晶片，能够有效的降低ttv与粗糙度，所得到的铌酸锂晶片能够稳定在ttv≤3um，粗糙度≤15um，满足高端光子芯片制备的要求性。

1.一种铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述腐蚀液包括体积比为1：2的氢氟酸溶液和硝酸溶液。

3.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述氢氟酸溶液的质量分数为35~42%。

4.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述硝酸溶液的质量分数为65~75%。

5.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述浸泡温度为20~30℃，时间为5~20min。

6.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述主轴进给速度分为三个阶段，第一阶段进给速度为 0.18~0.22μm/s，第一阶段减薄厚度为2~12μm；第二阶段进给速度为 0.09~0.11μm/s，第二阶段减薄厚度为8~12μm；第三阶段进给速度为 0.09~0.11μm/s，第三阶段减薄厚度为4~10μm。

7.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述主轴进给速度分为三个阶段，第一阶段进给速度为0.2μm/s；第二阶段进给速度为 0.1μm/s，第三阶段进给速度为 0.1μm/s。

8.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述精磨的承片台转速为150~250rpm。

9.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述精磨的主轴转速为2000rpm，加速度为3500μm/s2。

10.根据权利要求1所述的铌酸锂晶片的减薄方法，其特征在于，所述甩干具体为：将铌酸锂晶片用甩干机先以600~900rpm转速甩40~80s，再以1600~2000rpm转速甩450~600s，再以1000~1500rpm转速甩40~80s，最后以600~900rpm转速甩20~50s。