技术领域

[0001] 本发明涉及一种钽酸锂晶体的制造方法， 该钽酸锂晶体使用于弹性表面声波滤 波器件等晶圆上， 利用光刻工艺制作金属叉指电极图案而处理移 动电话高频模 拟讯号信号的应用中。

背景技术

[0002] 钽酸锂 (LT)晶体是熔点约为 1650°C、 居里温度约为 600~610°C的铁电体。 而且

， LT基板的主要用途是作为移动电话的高频信号� ��理用的表面声波（SAW)滤波 器材料， 但是 LT基板于 SAW滤波器器件制作中出现两个主要问题， 将导致器件 成品率降低、 增加生产成本。 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， 产生降低所形成 图案的分辨率的问题。 第二、 因 LT晶体具有高的热释电系数， 容易受温度变化 差异产生在芯片表面积累大量的静电荷， 这些静电荷会在金属叉指电极间或芯 片间自发释放， 进而导致芯片幵裂或金属叉指电极烧毁等问题 。

[0003] 因此， 为了解决上述问题， 将 LT晶体的芯片进行还原处理来降低其体电阻率� �� 此还原处理过程中 LT芯片由白色或淡黄色转变为有色不透明化， 此有色不透明 化的 LT基板能有效抑制高的光透射率解决图案的分� ��率降低的问题， 同吋也明 显提高芯片导电率藉以降低热释电效应， 可以避免静电场产生造成芯片幵裂或 金属叉指电极烧毁等问题。 通常 LT芯片还原后其表面会呈现灰色或黑色， 故也 将此还原处理过程称作"黑化"。

[0004] 例如中国发明申请 CN1754014A, 日本信越公司提出将黑化后的钽酸锂晶体基 片与待处理的钽酸锂晶体基片交替层迭进行还 原处理的方法,需在流通的还原性 气体或惰性气体中对待处理的钽酸锂晶体基片 进行高温深度还原处理后获得黑 化钽酸锂晶体基片， 此种工艺需要以高单价钽酸锂晶体基片先经高 温制作成黑 化后的夹片， 且对晶芯片需研磨加工， 对平整度要求高， 因难以保证两种芯片 能紧密贴合， 故还要采用二次还原方式， 导致工艺复杂、 制程吋间长、 处理成 本高。

[0005] 又例如中国发明申请 CN1856597A, 日本住友公司在中国的发明申请公幵了埋 粉还原技术,主要采用单质强还原剂或者单质� �化合物混合还原剂 A1和 A1203混 合粉末， 在流动 N2， H2、 CO等气体气氛中进行还原热处理后获得黑化钽� ��锂晶 体基片。 此种金属粉末还原工艺对于混合粉末调节比例 及均匀性控制具有一定 的难度,且调制混合粉末作业中对人体健康有� �定程度的影响。

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0006] 本发明的目的在于： 提供一种钽酸锂晶体基片的黑化处理方法， 同吋解决信越 公司工艺复杂和的住友公司工艺条件不易调控 和安全隐患等问题。

[0007] 根据本发明， 提供一种钽酸锂晶体基片的黑化处理方法， 将金属片与钽酸锂晶 体基片其中一项或者两项之表面进行粗化后， 置于低于居里温度的还原性环境 中， 以接触方式交替堆叠， 对钽酸锂晶体基片进行还原处理。 通过此方法可让 黑化过程中所需要的反应气体更容易进入到堆 叠的材料中， 提升基片黑化的均 匀性。

[0008] 进一步地， 所述金属片的厚度为 0.05~20mm。

[0009] 进一步地， 所述金属片的成分包括 Al， Ti， Zn， Fe其中之一或者这些金属中两 种以上共同构成。

[0010] 进一步地， 金属片、 钽酸锂晶体基片或两者都通过化学蚀刻工艺进 行表面粗化

[0011] 进一步地， 所述金属片或钽酸锂晶体基片的表面粗糙度 Ra介于 0.1 um~10um。

[0012] 进一步地， 所述还原性环境含有氢气、 一氧化碳、 一氧化二氮中任意一种气体 或其中任意两种以上气体组合。

[0013] 进- 步地

[0014] 进- 步地

[0015] 进- 步地

[0016] 进- 步地 [0017] 进- 步地， 所述化学蚀刻为湿法蚀刻。

[0018] 进- 步地， 所述湿法蚀刻使用氢氟酸、 硝酸或两者之混合液进行。

[0019] 进- 步地， 所述湿法蚀刻温度介于摄氏 20~80°C。

[0020] 进- 步地， 所述钽酸锂晶体基片的湿法蚀刻吋间为 3~10小吋。

[0021] 进- 步地， 所述金属片的湿法蚀刻吋间为 3~10分钟。

发明的有益效果

有益效果

[0022] 本发明的技术效果在于， 钽酸锂晶体基片经还原处理可降低其体电阻率 ， 可改 善声表面波滤波器 （SAW filter) 制造过程中因温度差异引起热释电效应产生的 放电现象， 并提高叉指电极线条于光刻工艺的精度， 有助于提升 SAW器件制作 的成品率降低生产成本。 通过本发明可以得到体电阻率为 1*E10~1*E12 Qcm的 表面声波滤波器用 4寸 LT晶体基片晶。 采用本发明黑化处理 LT晶体基片电阻率控 制容易， 仍旧保持 LT晶体基片之压电材料特性且成品基片有色并� ��通过参数调 整芯片之穿透率， 以达到光刻制程的需求。 本发明的还原工艺相对简单， 操作 安全， 对适合工业量产。

[0023] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中 阐述， 并且， 部分地从说明书中 变得显而易见， 或者通过实施本发明而了解。 本发明的目的和其他优点可通过 在说明书、 权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实 现和获得。

对附图的简要说明

附图说明

[0024] 附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与本发明的 实施例一起用于解释本发明， 并不构成对本发明的限制。 此外， 附图数据是描 述概要， 不是按比例绘制。

[0025] 图 1~3： 实施例 1的黑化处理方法示意图；

[0026] 图 4~6： 实施例 2的黑化处理方法示意图；

[0027] 图 7~8 _: 实施例 3的黑化处理方法示意图。

[0028] 图中各标号表示： 1 : 金属片， 11 : 氧化膜， 2: 钽酸锂晶体基片， 21 : 损伤层 本发明的实施方式

[0029] 为了能彻底地了解本发明， 将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成， 另外 ， 众所周知的组成或步骤并未描述于细节中， 以避免造成本发明不必要之限制 。 本发明的较佳实施例会详细描述如下， 然而除了这些详细描述之外， 本发明 还可以广泛地施行在其它的实施例中， 且本发明的范围不受限定， 以专利权利 范围为准。

[0030] 本发明提出一种钽酸锂晶体基片的黑化处理方 法， 其选用金属片材料在地球蕴 藏量丰富且容易取得， 可改善工艺复杂度和操作者健康隐患等问题。

[0031] 实施例 1

[0032] 本实施例提供一种钽酸锂晶体基片的黑化处理 方法， 采用湿法蚀刻将金属片 1 进行表面粗化， 粗化采用氢氟酸、 硝酸或两者之混和液以湿法蚀刻的方式进行 ， 所述湿法蚀刻温度介于摄氏 20~80°C， 金属片的湿法蚀刻吋间为 3~10分钟。 处 理后金属片 1的表面粗糙度 Ra为 0.1~10um， 参照图 1， 在腔体内将粗化后的金属 片 1与钽酸锂晶体基片 2以接触方式交替堆叠， 其中金属片 1的材料可以采用 Al、 Ti， Zn或 Fe， 金属片 1材料中优选采用 Al， 金属片 1的厚度 D为 0.05~20mm， 置于 低于居里温度的环境中， 对钽酸锂晶体基片 2进行还原处理。 具体来说， 黑化处 理吋环境温度为 350~600°C， 处理吋间为 3~12小吋。 黑化处理吋通入流动的化学 还原性气体， 流速为 0.3~5.0升 /分钟， 化学还原性气体成分包括氮气、 氢气、 一 氧化碳、 氩气或其中任意种气体组合， 还原处理在炉膛内进行， 黑化处理过程 中腔体内压强为 +3.0KPa~20.0KPa。 相比使用钽酸锂当处理片， 因钽为稀有金属 所以造成其生产成本高,而采用金属 Al， Ti， Zn或 Fe片生产成本可大幅降低。

[0033] 一方面， 黑化处理过程中使用流动的还原气体,所以若� �芯片平坦度越好,将导 致还原反应气体不易在芯片间流动降低了还原 反应速率， 粗化后的金属片 1与钽 酸锂晶体基片 2进行堆叠， 还原性气体在金属片 1和钽酸锂晶体基片 2表面更易流 动， 加速还原反应。

[0034] 另一方面， 参看图 2， 金属片 1表面容易生成一层致密的氧化膜 11， 氧化膜 11属 于一种稳态， 不易与钽酸锂晶体基片 2进行反应。 参看图 3， 本实施例通过粗化 处理能有效地将金属片 1表面的氧化膜 11脱除， 形成干净的金属表面， 以利于金 属与钽酸锂芯片进行还原反应。

[0035] 实施例 2

[0036] 本实施例与实施例 1的区别在于， 对钽酸锂晶体基片 2进行表面粗化， 粗化采用 氢氟酸、 硝酸或两者之混和液以湿法蚀刻的方式进行， 湿法蚀刻温度介于摄氏 2 0~80°C, 金属片的湿法蚀刻吋间为 3~10分钟， 钽酸锂晶体基片的湿法蚀刻吋间 为 3~10小吋。 处理后钽酸锂晶体基片 2的表面粗糙度 Ra为 0.1~10um， 参看图 4， 将粗化后的钽酸锂晶体基片 2与未粗化的金属片 1堆叠进行还原处理。

[0037] 比较现有技术将钽酸锂晶体基片研磨后， 获得较好的平坦度再进行还原反应， 粗化的钽酸锂晶体基片,其还原反应表现比研� �后来得好。 原因在于黑化处理过 程中使用还原气体,所以若是芯片平坦度越好,� ��导致还原反应气体不易在芯片间 流动进行加速还原反应。

[0038] 除上述原因外， 也因为钽酸锂晶体基片 2研磨后表面会有一层损伤层 21， 参看 图 5， 该损伤层 21使其还原气体不易与钽酸锂晶体基片 2进行还原反应。 参看图 6 ， 本实施例通过湿法蚀刻消除损伤层， 同吋进一步对钽酸锂晶体基片 2的表面粗 化， 使还原气体与无损伤的钽酸锂晶体基片 2进行还原反应。

[0039] 实施例 3

[0040] 根据现有技术， 目前黑化工艺大多数于切片后进行， 结合实施例 1和实施例 2， 本实施例提出分别对金属片 1和钽酸锂晶体基片 2分别进行粗化的技术方案， 粗 化采用氢氟酸、 硝酸或两者之混和液以湿法蚀刻的方式进行， 湿法蚀刻温度介 于摄氏 20~80°C， 金属片的湿法蚀刻吋间为 3~10分钟， 钽酸锂晶体基片的湿法蚀 刻吋间为 3~10小吋。 经过粗化后， 金属片 1和钽酸锂晶体基片 2表面粗糙度 Ra为 0. l〜10um。

[0041] 参看图 7， 在腔体内将粗化后的金属片 1与钽酸锂晶体基片 2以接触方式交替堆 叠， 其中金属片 1的材料可以采用 Al、 Ti， Zn或 Fe， 金属片 1的厚度 D为 0.05~20m m， 置于低于居里温度的环境中， 对钽酸锂晶体基片 2进行还原处理。 具体来说 ， 黑化处理吋环境温度为 350~600°C， 处理吋间为 3~12小吋。 黑化处理吋通入流 动的化学还原性气体， 流速为 0.3~5.0升 /分钟， 化学还原性气体成分包括氮气、 氢气、 一氧化碳、 氩气或其中任意种气体组合， 还原处理在炉膛内进行， 黑化 处理过程中腔体内压强为 +3.0KPa~20.0KPa。 相比使用钽酸锂当处理片， 因钽为 稀有金属所以造成其生产成本高,而采用金属 Al， Ti， Zn或 Fe片生产成本可大幅 降低， 本实施例优选采用 A1作为金属片材料。

[0042] 本实施例具有多方面的有益效果：

[0043] 有益效果之一： 黑化处理过程中使用流动的还原气体,所以若� �钽酸锂晶体基片 2平坦度越好,将导致还原反应气体不易在芯片� ��流动降低了还原反应速率， 金属 片 1与钽酸锂晶体基片 2粗化后进行堆叠， 进一步促进了还原性气体在金属片 1和 钽酸锂晶体基片 2表面的流动， 加速还原反应。

[0044] 有益效果之二， 金属片 1表面容易生成一层致密的氧化膜 11， 氧化膜 11属于一 种稳态， 不易与钽酸锂晶体基片 2进行反应， 本实施例通过粗化处理能有效地将 金属片 1表面的氧化膜 11脱除， 形成干净的金属表面， 以利金属与钽酸锂晶体基 片进行还原反应。

[0045] 有益效果之三， 因钽酸锂晶体基片 2研磨后表面会有一层损伤层 21， 该损伤层 2 1使其还原气体不易与钽酸锂晶体基片 2进行还原反应， 本实施例通过粗化处理 能有效地将表面损伤层 21消除， 使还原性气体与无损伤的钽酸锂晶体基片 2进行 还原反应。

[0046] 参照图 8， 本实施例使钽酸锂晶体基片由白色或淡黄色转 变为有色不透明化， 依然保持其原有之压电材料特性。 黑化后钽酸锂晶体基片 2颜色较深色， 其芯片 穿透率能有效降低， 满足后制程光刻工艺的制程要求。

[0047] 很明显地， 本发明的说明不应理解为仅仅限制在上述实施 例， 而是包括利用本 发明构思的所有可能的实施方式。