一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法技術

一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，在化學還原氣氛中，將金屬片與鉭酸鋰晶體基片之表面進行粗化后以接觸方式交替堆疊，置于低于居里溫度的環境中，對鉭酸鋰晶體基片進行還原處理，使鉭酸鋰晶體基片由白色或淡黃色轉變為有色不透明化，依然保持其原有之壓電材料特性。鉭酸鋰晶體基片經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產生的放電現象，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成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術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電話高頻模擬訊號信號的應用中。
技術介紹
鉭酸鋰(LT)晶體是熔點約為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電話的高頻信號處理用的表面聲波(SAW)濾波器材料，但是LT基板于SAW濾波器器件制作中出現兩個主要問題，將導致器件成品率降低、增加生產成本。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，容易受溫度變化差異產生在芯片表面積累大量的靜電荷，這些靜電荷會在金屬叉指電極間或芯片間自發釋放，進而導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變為有色不透明化，此有色不透明化的LT基板能有效抑制高的光透射率解決圖案的分辨率降低的問題，同時也明顯提高芯片導電率藉以降低熱釋電效應，可以避免靜電場產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呈現灰色或黑色，故也將此還原處理過程稱作“黑化”。例如中國專利技術申請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待處理的鉭酸鋰晶體基片進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鉭酸鋰晶體基片先經高溫制作成黑化后的夾片，且對晶芯片需研磨加工，對平整度要求高，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，導致工藝復雜、制程時間長、處理成本高。又例如中國專利技術申請CN1856597A，日本住友公司在中國的專利技術申請公開了埋粉還原技術,主要采用單質強還原劑或者單質與化合物混合還原劑Al和Al2O3混合粉末，在流動N2，H2、CO等氣體氣氛中進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于混合粉末調節比例及均勻性控制具有一定的難度,且調制混合粉末作業中對人體健康有一定程度的影響。
技術實現思路
本專利技術的目的在于：提供一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，同時解決信越公司工藝復雜和的住友公司工藝條件不易調控和安全隱患等問題。根據本專利技術，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或者兩項之表面進行粗化后，置于低于居里溫度的還原性環境中，以接觸方式交替堆疊，對鉭酸鋰晶體基片進行還原處理。通過此方法可讓黑化過程中所需要的反應氣體更容易進入到堆疊的材料中，提升基片黑化的均勻性。進一步地，所述金屬片的厚度為0.05~20mm。進一步地，所述金屬片的成分包括Al，Ti，Zn，Fe其中之一或者這些金屬中兩種以上共同構成。進一步地，金屬片、鉭酸鋰晶體基片或兩者都通過化學蝕刻工藝進行表面粗化。進一步地，所述金屬片或鉭酸鋰晶體基片的表面粗糙度Ra介于0.1um~10um。進一步地，所述還原性環境含有氫氣、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。進一步地，所述氣體為流動的，流速為0.3~5.0升/分鐘。進一步地，所述低于居里溫度，溫度范圍為350~610℃。進一步地，所述還原處理的時間為3~12小時。進一步地，所述還原處理在爐膛內進行，爐膛內壓強為+3.0KPa~20KPa。進一步地，所述化學蝕刻為濕法蝕刻。進一步地，所述濕法蝕刻使用氫氟酸、硝酸或兩者之混合液進行。進一步地，所述濕法蝕刻溫度介于攝氏20~80℃。進一步地，所述鉭酸鋰晶體基片的濕法蝕刻時間為3~10小時。進一步地，所述金屬片的濕法蝕刻時間為3~10分鐘。本專利技術的技術效果在于，鉭酸鋰晶體基片經還原處理可降低其體電阻率，可改善聲表面波濾波器（SAWfilter）制造過程中因溫度差異引起熱釋電效應產生的放電現象，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成本。通過本專利技術可以得到體電阻率為1*E10~1*E12Ωcm的表面聲波濾波器用4寸LT晶體基片晶。采用本專利技術黑化處理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調整芯片之穿透率，以達到光刻制程的需求。本專利技術的還原工藝相對簡單，操作安全，對適合工業量產。本專利技術的其它特征和優點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，或者通過實施本專利技術而了解。本專利技術的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。附圖說明附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本專利技術的實施例一起用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪制。圖1~3：實施例1的黑化處理方法示意圖；圖4~6：實施例2的黑化處理方法示意圖；圖7~8：實施例3的黑化處理方法示意圖。圖中各標號表示：1：金屬片，11：氧化膜，2：鉭酸鋰晶體基片，21：損傷層。具體實施方式為了能徹底地了解本專利技術，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節中，以避免造成本專利技術不必要之限制。本專利技術的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本專利技術還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本專利技術的范圍不受限定，以專利權利范圍為準。本專利技術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藏量豐富且容易取得，可改善工藝復雜度和操作者健康隱患等問題。實施例1本實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行，所述濕法蝕刻溫度介于攝氏20~80℃，金屬片的濕法蝕刻時間為3~10分鐘。處理后金屬片1的表面粗糙度Ra為0.1~10um，參照圖1，在腔體內將粗化后的金屬片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境中，對鉭酸鋰晶體基片2進行還原處理。具體來說，黑化處理時環境溫度為350~600℃，處理時間為3~12小時。黑化處理時通入流動的化學還原性氣體，流速為0.3~5.0升/分鐘，化學還原性氣體成分包括氮氣、氫氣、一氧化碳、氬氣或其中任意種氣體組合，還原處理在爐膛內進行，黑化處理過程中腔體內壓強為+3.0KPa~20.0KPa。相比使用鉭酸鋰當處理片，因鉭為稀有金屬所以造成其生產成本高,而采用金屬Al，Ti，Zn或Fe片生產成本可大幅降低。一方面，黑化處理過程中使用流動的還原氣體,所以若是芯片平坦度越好,將導致還原反應氣體不易在芯片間流動降低了還原反應速率，粗化后的金屬片1與鉭酸鋰晶體基片2進行堆疊，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，加速還原反應。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屬于一種穩態，不易與鉭酸鋰晶體基片2進行反應。參看圖3，本實施例通過粗化處理能有效地將金屬片1表本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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或者兩項之表面進行粗化后，置于低于居里溫度的還原性環境中，以接觸方式交替堆疊，對鉭酸鋰晶體基片進行還原處理。

【技術特征摘要】
1.一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或者兩項之表面進行粗化后，置于低于居里溫度的還原性環境中，以接觸方式交替堆疊，對鉭酸鋰晶體基片進行還原處理。2.根據權利要求1所述的一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，其特征在于：所述金屬片的厚度為0.05~20mm。3.根據權利要求1所述的一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，其特征在于：所述金屬片的成分包括Al，Ti，Zn，Fe其中之一或者這些金屬中兩種以上共同構成。4.根據權利要求1所述的一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，其特征在于：金屬片、鉭酸鋰晶體基片或兩者都通過化學蝕刻工藝進行表面粗化。5.根據權利要求1所述的一種鉭酸鋰晶體基片的黑化處理方法，其特征在于：所述金屬片或鉭酸鋰晶體基片的表面粗糙度Ra介于0.1um~10um。6.根據權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳銘欣，楊勝裕，劉明章，林飛，吳柯宏，
申請(專利權)人：福建晶安光電有限公司，
類型：發明
國別省市：福建;35