Спосіб обробки керамічної підложки

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано при изготовлении изделий микроэлектроники на керамических подложках, в частности тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов. Известен способ обработки поверхности циркониевой керамики (содержащей примеси окислов кальция, магния и иттрия) раствором, содержащим концентрированную 18 молярную (97%) серную кислоту, бисульфа т аммония и бисульфат щелочного металла, нагретым до 250°С с последующей отмывкой продуктов травления соляной кислотой и водой (1). Недостатком этого способа является высокая температура обработки и концентрация травителя, что приводит к выделению паров серного ангидрида (SO) из серной кислоты и, как следствие, к загразнению воздуха. Кроме того, в указанном способе не предусматривается применение защитной маски. К недостаткам метода относится также то, что продукты травления удаляют кисло- ' той, что не технологично и приводит к удорожанию способа. Наиболее близким к предлагаемому является способ травления керамики из ниобатов натрия и лития в смеси 80-90%-ной серной кислоты и сульфата аммония при их соотношении 2:1 при температурах 80-100°С(2). Однако, данный способ не позволяет вытравливать рельеф достаточной глубины ' (до 100 мкм) и имеет низкую производительность. Недостатки этого способа обусловлены двумя причинами. Во-первых, большое содержание добавки сульфата аммония, составляющее в весовом соотношении около 30%, резко снижает парциальную концентрацию серной кислоты в травильном растворе и при этом происходит слишком медленное травление керамики, что приводит к падению производительности способа. Во-вторых, этот раствор не пригоден для травления рельефов с использованием никелевой маски, т. к. в присутствии небольшого количества воды (используется 80-90%-ная серная кислота) и особенно солей аммония происходит разрушение пассивной пленки на поверхности никеля и моментальное разрушение металлической маски. Кроме того, процесс травления ведется при низкой температуре (80-100°С), что также снижает производительность способа. В основу изобретения поставлена задача создания способа обработки керамической подложки, в котором в составе травителя используется сульфат алюминия и за счет этого улучшается рельеф поверхности ПОДЛОЖКИ. Поставленная задача решается тем, что в способе обработки керамической подложки. состоящем в обработке подложки сначала в плавиковой кислоте, затем в горячем травителе, включающем 83-95% серную кислоту и сернокислую соль, согласно изобретению, в составе травителя в качестве сернокислой соли используется сульфат алюминия в количестве 1,5-3,5 масс. %, травление ведется при 90-140°С фотолитографическим методом и перед травлением на поверхность подложки наносится защитная маска тугоплавкого металла. В качестве материала подложки используется титанат бария, имеющий высокую диэлектрическую проницаемость (10000-50000), что увеличивает прочность и улучшает др угие физические качества оптоэлектронных приборов при нанесении электродов по разные стороны подложки. Подложку из титаната бария с защищенной обратной стороной подвергают фотолитографическому травлению. В качестве защитной маски используют переходные металлы: W, Та, Nb, Mo, N1 толщиной 0,4-1,0 мкм соответственно. Известно, что W, Та, Nb вообще не растворяются в серной кислоте и применение этих металлов в качестве защитной маски, при толщине пленки 0,4-0,7 мкм является наиболее надежным. Однако, эти металлы. тугоплавки и их напыление возможно не во всех электровакуумных установках. Поэтому для упрощения процесса напыления защитной маски были выбраны металлы Ni и Mo, которые менее тугоплавки. Толщина пленок Ni и Mo составляет 0.9-1,0 мкм. Время травления керамики при использовании в качестве материала защитной маски Ni и Mo ограничено 40 минутами. В качестве травителя выбрана концентрированная горячая серная кислота, в которой титанат бария разлагается с образованием осадков сульфатов бария и титана. Сульфат бария частично растворяется в серной кислоте, а осадок сульфатов имеет рыхлую мелкодисперсную структур у, не сцеплен с поверхностью и легко удаляется по окончании травления простым промыванием проточной водой. Концентрация серной кислоты должна быть в пределах от 82 до 95%. В качестве ингибитора реакции в травитель добавляется сернокислый алюминий, повышающий равномерность травления. Сернокислый алюминий добавляется в количествах от 1,5 до 3,5 вес. %. Температура реакции выбрана в диапазоне от 90 до 140°С. Пример. На обезжиренные пластинки из титаната бария методом напыления в электровакуумных установках типа "Оратория" с двух сторон наносили слой металла Ni или Mo толщиной 1,0 ± 0,1 мкм, затем методом вытягивания наносили тонкий слой органического фоторезиста (ФП-583). Фоторезист сушили, одну сторону экспонировали ртутной лампой в течение двух минут через шаблон с нанесенным рисунком рельефа, проявляли в 0,5% растворе гидроокиси калия и дубили до температуры 150 ± 5°С в сушильном шкафу или на установках инфракрасной конвейерной сушки типа "Лада". Далее требуемый рисунок рельефа получали путем травления пластинки в травителе состава: HN03 (96%): HF (45%): Н20 ° 20:1 :2 в течение 30±2 сек. Остаток фоторезиста на пластинке смывали смесью состава диметилформамид: моноэтаноламин = 1:1. В результате проведенных операций получали пластину ВаТiO3 с рисунком рельефа из нанесенного металла защитной маски (Ni или Mo) с одной стороны и сплошным защитным покрытием с другой. Пластину помещали в концентрированную серную кислоту (90 ± 2%) с добавкой 2,5 ± 0,5 вес % сульфата алюминия при комнатной температуре и постепенно нагревали до температуры 140°С. Травление керамики вели со скоростью нагрева 6°С в минуту. При достижении температуры 140 ±5° С выдерживали подложку еще 10-12 минут. Общая продолжительность процесса травления с момента погружения пластины в серную кислоту не превышала 40 мин. По окончании травления керамическую пластинку охлаждали, промывали водой и смывали мягкой щеткой продукт травления (осадок сульфатов) с поверхности подложки. Затем стравливали с двух сторон защитную маску в смеси кислот HNO3 : HF ; Н2О -20:1:2, промывали водой, сушили сжатым воздухом.