本發(fā)明涉及一種鉭酸鋰晶體的制造方法，該鉭酸鋰晶體使用于彈性表面聲波濾波器件等晶圓上，利用光刻工藝制作金屬叉指電極圖案而處理移動(dòng)電話高頻模擬訊號(hào)信號(hào)的應(yīng)用中。

背景技術(shù)：

鉭酸鋰(LT)晶體是熔點(diǎn)約為1650℃、居里溫度約為600~610℃的鐵電體。而且，LT基板的主要用途是作為移動(dòng)電話的高頻信號(hào)處理用的表面聲波 (SAW)濾波器材料，但是LT基板于SAW濾波器器件制作中出現(xiàn)兩個(gè)主要問題，將導(dǎo)致器件成品率降低、增加生產(chǎn)成本。第一、因LT基板高的光透射率，使得在SAW器件制造工序之一的光刻工序中光在基板背面反射并返回到表面，產(chǎn)生降低所形成圖案的分辨率的問題。第二、因LT晶體具有高的熱釋電系數(shù)，容易受溫度變化差異產(chǎn)生在芯片表面積累大量的靜電荷，這些靜電荷會(huì)在金屬叉指電極間或芯片間自發(fā)釋放，進(jìn)而導(dǎo)致芯片開裂或金屬叉指電極燒毀等問題。

因此，為了解決上述問題，將LT晶體的芯片進(jìn)行還原處理來降低其體電阻率，此還原處理過程中LT芯片由白色或淡黃色轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩煌该骰?，此有色不透明化的LT基板能有效抑制高的光透射率解決圖案的分辨率降低的問題，同時(shí)也明顯提高芯片導(dǎo)電率藉以降低熱釋電效應(yīng)，可以避免靜電場(chǎng)產(chǎn)生造成芯片開裂或金屬叉指電極燒毀等問題。通常LT芯片還原后其表面會(huì)呈現(xiàn)灰色或黑色，故也將此還原處理過程稱作“黑化”。

例如中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)CN1754014A，日本信越公司提出將黑化后的鉭酸鋰晶體基片與待處理的鉭酸鋰晶體基片交替層迭進(jìn)行還原處理的方法,需在流通的還原性氣體或惰性氣體中對(duì)待處理的鉭酸鋰晶體基片進(jìn)行高溫深度還原處理后獲得黑化鉭酸鋰晶體基片，此種工藝需要以高單價(jià)鉭酸鋰晶體基片先經(jīng)高溫制作成黑化后的夾片，且對(duì)晶芯片需研磨加工，對(duì)平整度要求高，因難以保證兩種芯片能緊密貼合，故還要采用二次還原方式，導(dǎo)致工藝復(fù)雜、制程時(shí)間長(zhǎng)、處理成本高。

又例如中國(guó)發(fā)明申請(qǐng)CN1856597A，日本住友公司在中國(guó)的發(fā)明申請(qǐng)公開了埋粉還原技術(shù),主要采用單質(zhì)強(qiáng)還原劑或者單質(zhì)與化合物混合還原劑Al和Al2O3混合粉末，在流動(dòng)N2，H2、CO等氣體氣氛中進(jìn)行還原熱處理后獲得黑化鉭酸鋰晶體基片。此種金屬粉末還原工藝對(duì)于混合粉末調(diào)節(jié)比例及均勻性控制具有一定的難度,且調(diào)制混合粉末作業(yè)中對(duì)人體健康有一定程度的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，同時(shí)解決信越公司工藝復(fù)雜和的住友公司工藝條件不易調(diào)控和安全隱患等問題。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，將金屬片與鉭酸鋰晶體基片其中一項(xiàng)或者兩項(xiàng)之表面進(jìn)行粗化后，置于低于居里溫度的還原性環(huán)境中，以接觸方式交替堆疊，對(duì)鉭酸鋰晶體基片進(jìn)行還原處理。通過此方法可讓黑化過程中所需要的反應(yīng)氣體更容易進(jìn)入到堆疊的材料中，提升基片黑化的均勻性。

進(jìn)一步地，所述金屬片的厚度為0.05~20mm。

進(jìn)一步地，所述金屬片的成分包括Al，Ti，Zn，F(xiàn)e其中之一或者這些金屬中兩種以上共同構(gòu)成。

進(jìn)一步地，金屬片、鉭酸鋰晶體基片或兩者都通過化學(xué)蝕刻工藝進(jìn)行表面粗化。

進(jìn)一步地，所述金屬片或鉭酸鋰晶體基片的表面粗糙度Ra介于0.1 um~10um。

進(jìn)一步地，所述還原性環(huán)境含有氫氣、一氧化碳、一氧化二氮中任意一種氣體或其中任意兩種以上氣體組合。

進(jìn)一步地，所述氣體為流動(dòng)的，流速為0.3~5.0升/ 分鐘。

進(jìn)一步地，所述低于居里溫度，溫度范圍為350~610℃。

進(jìn)一步地，所述還原處理的時(shí)間為3~12小時(shí)。

進(jìn)一步地，所述還原處理在爐膛內(nèi)進(jìn)行，爐膛內(nèi)壓強(qiáng)為+3.0KPa~20KPa。

進(jìn)一步地，所述化學(xué)蝕刻為濕法蝕刻。

進(jìn)一步地，所述濕法蝕刻使用氫氟酸、硝酸或兩者之混合液進(jìn)行。

進(jìn)一步地，所述濕法蝕刻溫度介于攝氏20~80℃。

進(jìn)一步地，所述鉭酸鋰晶體基片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10小時(shí)。

進(jìn)一步地，所述金屬片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10分鐘。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，鉭酸鋰晶體基片經(jīng)還原處理可降低其體電阻率，可改善聲表面波濾波器（SAW filter）制造過程中因溫度差異引起熱釋電效應(yīng)產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，并提高叉指電極線條于光刻工藝的精度，有助于提升SAW器件制作的成品率降低生產(chǎn)成本。通過本發(fā)明可以得到體電阻率為1*E10~1*E12 Ωcm的表面聲波濾波器用4寸LT晶體基片晶。采用本發(fā)明黑化處理LT晶體基片電阻率控制容易，仍舊保持LT晶體基片之壓電材料特性且成品基片有色并可通過參數(shù)調(diào)整芯片之穿透率，以達(dá)到光刻制程的需求。本發(fā)明的還原工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，操作安全，對(duì)適合工業(yè)量產(chǎn)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。此外，附圖數(shù)據(jù)是描述概要，不是按比例繪制。

圖1~3：實(shí)施例1的黑化處理方法示意圖；

圖4~6：實(shí)施例2的黑化處理方法示意圖；

圖7~8：實(shí)施例3的黑化處理方法示意圖。

圖中各標(biāo)號(hào)表示：1：金屬片，11：氧化膜，2：鉭酸鋰晶體基片，21：損傷層。

具體實(shí)施方式

為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成，另外，眾所周知的組成或步驟并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要之限制。本發(fā)明的較佳實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，以專利權(quán)利范圍為準(zhǔn)。

本發(fā)明提出一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，其選用金屬片材料在地球蘊(yùn)藏量豐富且容易取得，可改善工藝復(fù)雜度和操作者健康隱患等問題。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，采用濕法蝕刻將金屬片1進(jìn)行表面粗化，粗化采用氫氟酸、硝酸或兩者之混和液以濕法蝕刻的方式進(jìn)行，所述濕法蝕刻溫度介于攝氏20~80℃，金屬片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10分鐘。處理后金屬片1的表面粗糙度Ra為0.1~10um，參照?qǐng)D1，在腔體內(nèi)將粗化后的金屬片1與鉭酸鋰晶體基片2以接觸方式交替堆疊，其中金屬片1的材料可以采用Al、Ti，Zn或Fe，金屬片1材料中優(yōu)選采用Al，金屬片1的厚度D為0.05~20mm，置于低于居里溫度的環(huán)境中，對(duì)鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行還原處理。具體來說，黑化處理時(shí)環(huán)境溫度為350~600℃，處理時(shí)間為3~12小時(shí)。黑化處理時(shí)通入流動(dòng)的化學(xué)還原性氣體，流速為0.3~5.0升/ 分鐘，化學(xué)還原性氣體成分包括氮?dú)?、氫氣、一氧化碳、氬氣或其中任意種氣體組合，還原處理在爐膛內(nèi)進(jìn)行，黑化處理過程中腔體內(nèi)壓強(qiáng)為+3.0KPa~20.0KPa。相比使用鉭酸鋰當(dāng)處理片，因鉭為稀有金屬所以造成其生產(chǎn)成本高,而采用金屬Al，Ti，Zn或Fe片生產(chǎn)成本可大幅降低。

一方面，黑化處理過程中使用流動(dòng)的還原氣體,所以若是芯片平坦度越好,將導(dǎo)致還原反應(yīng)氣體不易在芯片間流動(dòng)降低了還原反應(yīng)速率，粗化后的金屬片1與鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行堆疊，還原性氣體在金屬片1和鉭酸鋰晶體基片2表面更易流動(dòng)，加速還原反應(yīng)。

另一方面，參看圖2，金屬片1表面容易生成一層致密的氧化膜11，氧化膜11屬于一種穩(wěn)態(tài)，不易與鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行反應(yīng)。參看圖3，本實(shí)施例通過粗化處理能有效地將金屬片1表面的氧化膜11脫除，形成干凈的金屬表面，以利于金屬與鉭酸鋰芯片進(jìn)行還原反應(yīng)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于，對(duì)鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行表面粗化，粗化采用氫氟酸、硝酸或兩者之混和液以濕法蝕刻的方式進(jìn)行，濕法蝕刻溫度介于攝氏20~80℃，金屬片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10分鐘，鉭酸鋰晶體基片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10小時(shí)。處理后鉭酸鋰晶體基片2的表面粗糙度Ra為0.1~10um，參看圖4，將粗化后的鉭酸鋰晶體基片2與未粗化的金屬片1堆疊進(jìn)行還原處理。

比較現(xiàn)有技術(shù)將鉭酸鋰晶體基片研磨后，獲得較好的平坦度再進(jìn)行還原反應(yīng)，粗化的鉭酸鋰晶體基片,其還原反應(yīng)表現(xiàn)比研磨后來得好。原因在于黑化處理過程中使用還原氣體,所以若是芯片平坦度越好,將導(dǎo)致還原反應(yīng)氣體不易在芯片間流動(dòng)進(jìn)行加速還原反應(yīng)。

除上述原因外，也因?yàn)殂g酸鋰晶體基片2研磨后表面會(huì)有一層損傷層21，參看圖5，該損傷層21使其還原氣體不易與鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行還原反應(yīng)。參看圖6，本實(shí)施例通過濕法蝕刻消除損傷層，同時(shí)進(jìn)一步對(duì)鉭酸鋰晶體基片2的表面粗化，使還原氣體與無損傷的鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行還原反應(yīng)。

實(shí)施例3

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，目前黑化工藝大多數(shù)于切片后進(jìn)行，結(jié)合實(shí)施例1和實(shí)施例2，本實(shí)施例提出分別對(duì)金屬片1和鉭酸鋰晶體基片2分別進(jìn)行粗化的技術(shù)方案，粗化采用氫氟酸、硝酸或兩者之混和液以濕法蝕刻的方式進(jìn)行，濕法蝕刻溫度介于攝氏20~80℃，金屬片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10分鐘，鉭酸鋰晶體基片的濕法蝕刻時(shí)間為3~10小時(shí)。經(jīng)過粗化后，金屬片1和鉭酸鋰晶體基片2表面粗糙度Ra為0.1~10um。

參看圖7，在腔體內(nèi)將粗化后的金屬片1與鉭酸鋰晶體基片2以接觸方式交替堆疊，其中金屬片1的材料可以采用Al、Ti，Zn或Fe，金屬片1的厚度D為0.05~20mm，置于低于居里溫度的環(huán)境中，對(duì)鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行還原處理。具體來說，黑化處理時(shí)環(huán)境溫度為350~600℃，處理時(shí)間為3~12小時(shí)。黑化處理時(shí)通入流動(dòng)的化學(xué)還原性氣體，流速為0.3~5.0升/ 分鐘，化學(xué)還原性氣體成分包括氮?dú)狻錃?、一氧化碳、氬氣或其中任意種氣體組合，還原處理在爐膛內(nèi)進(jìn)行，黑化處理過程中腔體內(nèi)壓強(qiáng)為+3.0KPa~20.0KPa。相比使用鉭酸鋰當(dāng)處理片，因鉭為稀有金屬所以造成其生產(chǎn)成本高,而采用金屬Al，Ti，Zn或Fe片生產(chǎn)成本可大幅降低，本實(shí)施例優(yōu)選采用Al作為金屬片材料。

本實(shí)施例具有多方面的有益效果：

有益效果之一：黑化處理過程中使用流動(dòng)的還原氣體,所以若是鉭酸鋰晶體基片2平坦度越好,將導(dǎo)致還原反應(yīng)氣體不易在芯片間流動(dòng)降低了還原反應(yīng)速率，金屬片1與鉭酸鋰晶體基片2粗化后進(jìn)行堆疊，進(jìn)一步促進(jìn)了還原性氣體在金屬片1和鉭酸鋰晶體基片2表面的流動(dòng)，加速還原反應(yīng)。

有益效果之二，金屬片1表面容易生成一層致密的氧化膜11，氧化膜11屬于一種穩(wěn)態(tài)，不易與鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行反應(yīng)，本實(shí)施例通過粗化處理能有效地將金屬片1表面的氧化膜11脫除，形成干凈的金屬表面，以利金屬與鉭酸鋰晶體基片進(jìn)行還原反應(yīng)。

有益效果之三，因鉭酸鋰晶體基片2研磨后表面會(huì)有一層損傷層21，該損傷層21使其還原氣體不易與鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行還原反應(yīng)，本實(shí)施例通過粗化處理能有效地將表面損傷層21消除，使還原性氣體與無損傷的鉭酸鋰晶體基片2進(jìn)行還原反應(yīng)。

參照?qǐng)D8，本實(shí)施例使鉭酸鋰晶體基片由白色或淡黃色轉(zhuǎn)變?yōu)橛猩煌该骰?，依然保持其原有之壓電材料特性。黑化后鉭酸鋰晶體基片2顏色較深色，其芯片穿透率能有效降低，滿足后制程光刻工藝的制程要求。

很明顯地，本發(fā)明的說明不應(yīng)理解為僅僅限制在上述實(shí)施例，而是包括利用本發(fā)明構(gòu)思的所有可能的實(shí)施方式。