新型的旋磁鐵氧體基片的平整化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微加工領(lǐng)域，尤其涉及一種旋磁鐵氧體材料基片的平整化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波旋磁鐵氧體薄膜電路器件(如:環(huán)形器/隔離器)在微波通信領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，由于體積小、重量輕、耗材少、易集成等優(yōu)點(diǎn)，在通信基站、衛(wèi)星、雷達(dá)、電子對抗等諸多民用及軍工設(shè)備上發(fā)揮著重要的作用。集成化旋磁鐵氧體薄膜電路器件滿足近年來電子信息技術(shù)特別是通信工業(yè)的發(fā)展和軍事整機(jī)的系統(tǒng)要求輕小、高性能和高可靠性。由文獻(xiàn)報(bào)道可知旋磁鐵氧體基片自身密度不高、氣孔較大、散熱性差的特點(diǎn)，嚴(yán)重影響了旋磁鐵氧體薄膜微波電路器件的可靠性和一致性。因此，如何有效提高旋磁鐵氧體基片的平整度，獲得高潔凈度的超光滑光學(xué)表面已成為國內(nèi)外旋磁鐵氧體薄膜電路器件的研宄重點(diǎn)，旋磁鐵氧體基片平整化是保證旋磁鐵氧體薄膜電路器件的可靠性和一致性的重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前微波旋磁鐵氧體薄膜電路器件的制備工藝尚不成熟，由于基片表面平整度低引起旋磁鐵氧體薄膜電路器件失效超過了制造環(huán)節(jié)總損失的一半以上，極大的影響著旋磁鐵氧體薄膜電路器件的可靠性和一致性。目前，機(jī)械拋光是旋磁鐵氧體基片平整化的主要方法，經(jīng)過機(jī)械拋光的基片表面平整度有一定的改善，但是機(jī)械拋光只能處理基片表面的突起，機(jī)械拋光后基片表面的孔洞依然存在，這些孔洞的存在會(huì)影響成膜的均勻性和平整度，對微波旋磁鐵氧體薄膜電路器件的微波性能以及散熱性能都有很大的影響?；谝陨线@些特征，急需找到一種新的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，使旋磁鐵氧體基片的平整度得到提高，從而制備出高可靠性和一致性的旋磁鐵氧體薄膜微波電路器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種新型的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，先濺射一層平整度極高的絕緣薄膜以提高旋磁鐵氧體基片的平整度，再制備旋磁鐵氧體薄膜微波電路，解決現(xiàn)有技術(shù)中不容易提高旋磁鐵氧體基片平整度的問題。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:本發(fā)明提供了一種新型的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，包括如下步驟:
(1)清洗旋磁鐵氧體基片，使用去離子水在超聲波清洗機(jī)中對基片進(jìn)行清洗；
(2)基片放入，將旋磁鐵氧體基片裝入真空腔室；
(3)腔室抽真空，開啟機(jī)械泵、分子泵對真空腔室進(jìn)行高真空排氣處理；
(4)基片加熱，開啟加熱器，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行加熱處理；
(5)基片表面清潔，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行離子轟擊處理；
(6)制備S12薄膜，充入濺射氣氛Ar氣，開啟濺射電源，進(jìn)行S12薄膜制備；
(7)基片降至室溫后取出。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述超聲波清洗機(jī)的設(shè)定為:時(shí)間為5?20分鐘，功率為50?200W，頻率為10?10KHz。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(2)中，使用高純度N2氣槍吹N2氣對基片進(jìn)行清潔，隊(duì)氣壓強(qiáng)為0.2?0.5MPa。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(3)中，濺射臺(tái)成膜室的壓強(qiáng)為1.0X 10_4?9.0XKT5Pa0
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(4)中，旋磁鐵氧體基片溫度加熱到150?300°C，時(shí)間為 20 ?60min。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(5)中，離子轟擊的功率為100?200W，時(shí)間400 ?600so
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(6)中，通入派射氣體Ar，Ar氣流量為50?lOOsccm，濺射電源功率為150?300W，濺射時(shí)間為500?1500s。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(6)中，5;102薄膜可以替換為MgCKAl2O3薄膜。
[0013]本發(fā)明的旋磁鐵氧體基片的平整化方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)采用絕緣性能高、表面能級密度低、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小的絕緣材料Si02、Al2O3N MgO,先旋磁鐵氧體基片上派射一層絕緣薄I吳，再在旋磁鐵氧體基片上制備尚可靠性、高穩(wěn)定性的旋磁鐵氧體薄膜微波電路；
(2)采用高能離子轟擊技術(shù)對基片進(jìn)行清洗，可以有效的清除旋磁鐵氧體基片表面的微納粒子，又不對基片產(chǎn)生損傷。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0015]一種新型的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其具體步驟如下:
(1)清洗旋磁鐵氧體基片，使用去離子水在超聲波清洗機(jī)對基片進(jìn)行超聲處理，功率為50?200W，頻率為10?10KHz，時(shí)間為5?20min ；
(2)基片放入，將清洗完畢的旋磁鐵氧體基片用高純度N2氣槍吹N2氣對基片進(jìn)行清潔，清潔完畢將旋磁鐵氧體基片裝入真空腔室，隊(duì)氣壓強(qiáng)為0.2?0.5Mpa ；
(3)腔室抽真空，開啟機(jī)械泵、分子泵對真空腔室進(jìn)行高真空排氣處理，壓強(qiáng)為1.0Χ10_4?9.0X10_5Pa ；
(4)基片加熱，開啟加熱器，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行加熱處理，溫度加熱到150?300°C，時(shí)間為20?60min。
[0016](5)基片表面清潔，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行離子轟擊處理，離子轟擊的功率為100 ?200W,時(shí)間 400 ?600s ；
(6)制備S12薄膜，充入濺射氣氛Ar氣，開啟濺射電源，進(jìn)行S1 2薄膜制備，通入濺射氣體Ar，Ar氣流量為50?lOOsccm，濺射電源功率為150?300W，濺射時(shí)間為500?1500s。
[0017](7)基片降至室溫后取出。
[0018]所述步驟(6)中選擇的S12可以替換為MgO、Al 203。
[0019]實(shí)施例1
(1)清洗旋磁鐵氧體基片，使用去離子水在超聲波清洗機(jī)對基片進(jìn)行超聲處理，功率為200W，頻率為80KHz，時(shí)間為10分鐘；
(2)基片放入，將清洗完畢的旋磁鐵氧體基片用高純度N2氣槍吹N2氣對基片進(jìn)行清潔，清潔完畢將旋磁鐵氧體基片裝入真空腔室，隊(duì)氣壓強(qiáng)為0.25Mpa ；
(3)腔室抽真空，開啟機(jī)械泵、分子泵對真空腔室進(jìn)行高真空排氣處理，壓強(qiáng)為5 X KT5Pa ；
(4)基片加熱，開啟加熱器，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行加熱處理，加熱溫度為300°C，時(shí)間為 30min。
[0020](5)基片表面清潔，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行離子轟擊處理，離子轟擊的功率為100W，時(shí)間 500s ；
(6)制備S12薄膜，充入濺射氣氛Ar氣，開啟濺射電源，進(jìn)行S1 2薄膜制備，通入濺射氣體Ar，Ar氣流量為50sccm，濺射電源功率為300W，濺射時(shí)間為500s。
[0021](7)基片降至室溫后取出。
[0022]實(shí)施例2
按照實(shí)施例1的方法和步驟，但將步驟(I)中的超聲波清洗機(jī)的參數(shù)設(shè)定改為:功率為200W，時(shí)間為20分鐘，頻率為10KHz。
[0023]實(shí)施例3
按照實(shí)施例1的方法和步驟，但將步驟(3)中的壓強(qiáng)改為5X10_4Pa。
[0024]實(shí)施例4
按照實(shí)施例1的方法和步驟，但將步驟(5)中的離子轟擊的參數(shù)改為:功率為200W，時(shí)間為400s ο
[0025]實(shí)施例5
按照實(shí)施例1的方法和步驟，但將步驟(6)中的濺射參數(shù)改為:Ar氣流量為50SCCm，濺射電源功率為250W，濺射時(shí)間為400s。
[0026]實(shí)施例6-7
按照實(shí)施例1的方法和步驟，但將步驟(6)中的S12改為MgO、Al 203。
[0027]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，包括如下步驟: (1)清洗旋磁鐵氧體基片，使用去離子水在超聲波清洗機(jī)中對基片進(jìn)行清洗； (2)基片放入，將旋磁鐵氧體基片裝入真空腔室； (3)腔室抽真空，開啟機(jī)械泵、分子泵對真空腔室進(jìn)行高真空排氣處理； (4)基片加熱，開啟加熱器，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行加熱處理； (5)基片表面清潔，將旋磁鐵氧體基片進(jìn)行離子轟擊處理； (6)制備S12薄膜，充入濺射氣氛Ar氣，開啟濺射電源，進(jìn)行S12薄膜制備； (7)基片降至室溫后取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(I)中，所述超聲波清洗機(jī)的設(shè)定為:時(shí)間為5?20分鐘，功率為50?200W，頻率為10?10KHz ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(I)中，去離子水的電阻大于18ΜΩ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(2)中，將清洗完畢的旋磁鐵氧體基片用高純度N2氣槍吹N 2氣對基片進(jìn)行清潔，清潔完畢將旋磁鐵氧體基片裝入真空腔室，隊(duì)氣壓強(qiáng)為0.2?0.5MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(3)中，壓強(qiáng)為 1.0X I(T4?9.0X10 -5Pa0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(4)中，加熱溫度為150?300°C，時(shí)間為20?60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(5)中，離子轟擊的功率為100?200W，時(shí)間400?600s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋磁鐵氧體基片的平整化方法，其特征在于:所述步驟(6)中，Ar氣流量為50?lOOsccm，濺射電源功率為150?300W，濺射時(shí)間為500?1500s。
【專利摘要】本發(fā)明涉及微加工領(lǐng)域，其公開了一種旋磁鐵氧體材料基片的平整化方法，包括如下步驟：清洗旋磁鐵氧體基片；基片放入；腔室抽真空；基片加熱；基片表面清潔；制備Si02薄膜；基片降至室溫后取出。本發(fā)明的有益效果是：采用絕緣性能高、表面能級密度低、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小的絕緣材料SiO2、Al2O3、MgO，先旋磁鐵氧體基片上濺射一層絕緣薄膜，再在旋磁鐵氧體基片上制備高可靠性、高穩(wěn)定性的旋磁鐵氧體薄膜微波電路。
【IPC分類】C23C14-10, C23C14-34, H01J37-32
【公開號(hào)】CN104775093
【申請?zhí)枴緾N201510231478
【發(fā)明人】鄒延珂, 倪經(jīng), 周俊, 陳彥, 黃豹, 郭韋
【申請人】西南應(yīng)用磁學(xué)研究所
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年5月8日