CN112404100A - 一种滤波器基片的回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤波器基片的回收工艺，将待回收的基片进行清洗处理，去除绝大多数的IDT痕迹，之后使用抛光的方式，对基片的表面进一步加工，从而完成对待回收基片的回收和再利用，本发明工艺在不影响基片性能的情况下，回收基片可用于重新制作滤波器，降低了生产成本，提高生产效率与材料利用率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体相关技术领域，尤其涉及一种滤波器基片的回收工艺。
背景技术
声表面波(SAW- Surface Acoustic Wave)就是在压电基片材料表面上产生并传播、且其振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一种弹性波。声表面波器件是一种新型的模拟信号处理器件，由于信号处理理论的发展，需要高速高性能的处理器件，同时半导体平面工艺的不断改进，也促使了SAW器件的工作频率从10MHz延伸到了3GHz的范围，因此SAW器件在RF信号处理中得到了越来越广泛的重视，其中尤指声表面波滤波器(SAWF-Surface Acoustic Wave Filter) 在移动通信、无线寻呼、CATV有线电视网等中已取得了成功的应用。
SAW滤波器的主要特点是:设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良：（可选频率范围10MH--3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰(EMI)性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻（其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右），而且还能实现多种复杂的功能。SAW滤波器的特点和优点，正适应了现代通信系统设备以及便携式电话轻薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠性等方面的要求。
SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器(IDT-InterDigital Transducer)，它采用半导体集成电路的平面工艺，在压电基片表面上蒸镀一定厚度的铝膜，再把设计好的两个IDT的掩膜图案，利用光刻技术沉淀在基片表面上，分别用作输入换能器和输出换能器。其工作原理是：输入换能器将电信号转换为声信号，沿压电晶体表面传播，输出换能器再将接收的声信号转换为电信号输出。其不足之处是：所需基片材料价格昂贵，另外对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高。
目前SAW滤波器制备过程需要在基片表面进行IDT的制作，常因IDT出现的一些异常缺陷（如暗缺、散焦、电极烧坏等）导致不合格品的出现，这些不合格品通常进行报废处理，回收到原材料的制备阶段，由于现阶段基片的成本价高，报废回收价格较低，目前并无关于滤波器基片的重工技术，如这种基片无法进行重工利用，会大大增加生产成本。
发明内容
鉴于现有技术无法回收滤波器基片的问题，本发明提出了一种滤波器基片的回收方法，本发明方法旨在不影响基片性能的情况下，回收基片并可用于重新制作滤波器，降低了生产成本，提高生产效率与材料利用率。
本发明实施例提供一种滤波器基片的回收工艺，其步骤包括：
S1：采用混合腐蚀溶液对待回收的基片进行腐蚀，去除基片表面的电极结构；
S2：对步骤S1中的所述基片进行超声波清洗，去除基片表面的电极图案；
S3：对步骤S2中的所述基片进行抛光作业，使基片表面平整；
S4：对基片进行清洗，去除抛光作业的残留物；
S5：量测基片表面粗糙度，获得用于制作滤波器的合格基片。
在一种可能的实施方案中，采用混合腐蚀溶液对待回收的基片进行清洗时，包括：
配置混合腐蚀溶液采用的酸液是氢氟酸、浓盐酸、浓硝酸或者浓硫酸；
混合腐蚀溶液的配置方法为将酸液与双氧水混合，其中酸液与双氧水的体积比为1：1~7：3；
混合腐蚀溶液的清洗时间为1~10min，清洗温度为30~60℃。
在一种可能的实施方案中，对经过混合腐蚀溶液清洗的基片进行超声波清洗时包括：
超声波清洗的频率为1~2.5KHz，清洗时间为60~200min，超声波清洗的溶液优选为碱性溶液。
在一种可能的实施方案中，对基片进行抛光作业时包括：
抛光的移除量介于5~10μm。
在一种可能的实施方案中，对基片进行清洁作业，去除其表面的IDT痕迹时包括：
清洁作业的流程包括超声波清洗、强酸酸洗、兆声波清洗和刷洗。
在一种可能的实施方案中，量测基片表面粗糙度时包括：
基片的表面粗糙度采用原子力显微镜（AFM）量测；
基片表面粗糙度若小于或者等于0.3nm，则视为合格基片，若基片表面粗糙度大于0.3nm，则重复S2至S4的步骤，直至基片合格，即表面粗糙度小于或者等于0.3nm。
本发明实施例提供一种滤波器基片，该基片根据上述的滤波器基片回收工艺制备得到；
该基片的表面粗糙度小于或者等于0.3nm，基片的厚度值小于或者等于210μm，TTV小于或者等于2μm，该基片的表面无网格状图案。
在一种可能的实施方案中，基片为压电单晶材料，包括石英（SiO2）、钽酸锂（LiTaO3）、铌酸锂（LiNbO3）、Li2B4O7、La3BGa5SiO14、锗酸铋（Bi12GeO20）或者硅酸铋（Bi12SiO20）。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
在不影响基片性能的情况下，回收基片可用于重新制作滤波器，降低了生产成本，提高生产效率与材料利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为根据本发明实施例示出的一种滤波器基片回收工艺的流程示意图；
图2为根据本发明实施例示出的回收后合格基片的成分分析图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本发明中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供了一种滤波器基片的回收工艺，所述基片的材料为常见的压电单晶材料，例如石英（SiO2）、钽酸锂（LiTaO3）、铌酸锂（LiNbO3）、Li2B4O7、La3BGa5SiO14、锗酸铋（Bi12GeO20）、硅酸铋（Bi12SiO20）等。如图1所示，回收工艺包括以下步骤：
S1：采用混合腐蚀溶液对待回收的基片进行腐蚀，去除基片表面的电极结构。
混合腐蚀溶液清洗使用的酸液优选为氢氟酸、浓盐酸、浓硝酸或浓硫酸等酸液，酸液与双氧水混合后，将基片放入混合液体中，其中酸液与双氧水的体积比优选为1：1~7：3；清洗时间优选为1~10min；酸溶液的清洗温度优选为30~60℃。
S2：对步骤S1中的所述基片进行超声波清洗，去除基片表面的电极图案；。
经过上述S1步骤清洗的基片已经去除了大多数的IDT痕迹，但基片表面仍有网格状图案残留，该残留肉眼可见。因此，为去除该残留必须进行抛光移除作业，此时需进行超声波清洗，目的是保证下一步抛光作业前基片表面的洁净度，超声波清洗时间优选为60~200min，超声波频率优选1~2.5KHz，超声波清洗溶液优选搭配碱性洗剂使用。
S3：对步骤S2中的所述基片进行抛光作业，使基片表面平整。
超声波清洗结束后，对基片进行抛光作业，抛光移除量优选为5~10um，使基片的表面达到平整状态。
S4：对基片进行清洗，去除抛光作业的残留物。
抛光结束后，进行基片的清洁作业，清洁流程包括超声波清洗、强酸酸洗、兆声波清洗和刷洗，进行清洁作业后，可观察到已经去除了IDT的痕迹。
S5：量测基片表面粗糙度，获得用于制作滤波器的合格基片。
量测基片表面粗糙度，基片表面粗糙度若小于或者等于0.3nm，视为得到合格的基片；若基片表面粗糙度大于0.3nm，则重复S2至S4的步骤，直至基片表面粗糙度合格，所述合格是指基片的表面粗糙度小于或者等于0.3nm。
在上述实施方式中，利用滤波器基片的回收工艺，可以在不影响基片性能的情况下，回收基片并可用于重新制作滤波器，降低了生产成本，提高生产效率与材料利用率。
以下以钽酸锂晶片为例，介绍几种不同的回收工艺以帮助进一步理解本发明。
实施例1
将待回收的钽酸锂晶片放置于清洗治具中，使用碱性洗剂进行超声波清洗。超声波清洗结束后进行抛光作业，移除量为5um。抛光结束后，可发现抛光垫接触晶片的位置呈黑色，说明抛光垫已被IDT所污染，无法再次使用。对晶片进行清洗作业，将晶片上的抛光液洗净，清洗结束后，量测得晶片表面粗糙度大于0.3nm，不符合产品规格。
将待回收晶片重新进行超声波清洗，之后更换抛光垫并再次抛光5um，抛光结束后，将晶片上的抛光液洗净，重新量测其表面粗糙度，结果小于0.3nm，符合产品规格。使用紫外分光光度计对其进行光学量测，发现该晶片与正常晶片的光学特性一致，对该晶片进行EDS成分分析，结果如图2所示，表面无钽酸锂外其他物质残留，可知此时已得到所需的合格钽酸锂晶片。
实施例2
先将待回收的钽酸锂晶片放置于清洗治具中，再将清洗治具放入80℃的硫酸与双氧水的混合液体中清洗60min，清洗结束后，发现仍有大量IDT残留在晶片表面。使用碱性洗剂进行超声波清洗，并在清洗结束后进行抛光作业，移除量为5um，抛光结束后，抛光垫接触晶片位置呈黑色，说明抛光垫已被IDT所污染，无法再次使用。对晶片进行清洗作业，将晶片上的抛光液洗净，清洗结束后，量测得晶片表面粗糙度大于0.3nm，不符合产品规格。
将待回收晶片重新进行超声波清洗，之后更换抛光垫并再次抛光5um，抛光结束后，将晶片上的抛光液洗净，重新量测其表面粗糙度，结果小于0.3nm，符合产品规格。使用紫外分光光度计对其进行光学量测，发现该晶片与正常晶片的光学特性一致，对该晶片进行EDS成分分析，结果表明晶片表面无钽酸锂外其他物质残留，可知此时已得到所需的合格钽酸锂晶片。
实施例3
先将待回收的钽酸锂晶片放置于清洗治具中，再将清洗治具放入45℃的氢氟酸与双氧水的混合液体中清洗60min，清洗结束后，发现绝大多数IDT已被去除，此时使用碱性洗剂进行超声波清洗。超声波清洗结束后进行抛光作业，移除量为5um，抛光结束后进行清洗作业，清洗结束后量测晶片表面粗糙度，表面粗糙度小于0.3nm。使用紫外分光光度计对其进行光学量测，发现该晶片与正常晶片的光学特性一致，对该晶片进行EDS成分分析，结果表明晶片表面无钽酸锂外其他物质残留，可知此时已得到所需的合格钽酸锂晶片。
实施例4
先将待回收的钽酸锂晶片放置于清洗治具里面，再将清洗治具放入45℃的氢氟酸与双氧水的混合液体中清洗10min，清洗结束后，发现绝大多数IDT已被去除，此时使用碱性洗剂进行超声波清洗，超声波清洗结束后进行抛光作业，移除量为5um，抛光结束后进行清洗作业，清洗结束后量测晶片表面粗糙度，表面粗糙度小于0.3nm。使用紫外分光光度计对其进行光学量测，发现该晶片与正常晶片的光学特性一致，对该晶片进行EDS成分分析，结果表明晶片表面无钽酸锂外其他物质残留，可知此时已得到所需的合格钽酸锂晶片。
上述多个实施例证明，本发明所述的钽酸锂晶片回收工艺为最优方法。其中，实施例中的钽酸锂晶片都通过了AFM、紫外-可见分光光度计及EDS成分分析的多重验证，测试结果与正常的钽酸锂晶片一致，晶片的表面粗糙度小于或者等于0.3nm，晶片的厚度值小于或者等于210μm，TTV小于或者等于2μm，该晶片的表面无网格状图案，由此表明本发明提出的钽酸锂晶片回收工艺切实可行。
本发明填补了市场空白，公开了一种滤波器基片的回收工艺，在不影响钽酸锂晶片性能的情况下，回收晶片可用于重新制作滤波器，降低了生产成本，提高生产效率与材料利用率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用混合腐蚀溶液对待回收的基片进行腐蚀，去除基片表面的电极结构；
S2：对步骤S1中的所述基片进行超声波清洗，去除基片表面的电极图案；
S3：对步骤S2中的所述基片进行抛光作业，使基片表面平整；
S4：对基片进行清洗，去除抛光作业的残留物；
S5：量测基片表面粗糙度，获得用于制作滤波器的合格基片。
2.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述合格基片的表面粗糙度小于或者等于0.3nm，所述基片的厚度值小于或者等于210μm，TTV小于或者等于2μm，所述基片的表面无网格状图案。
3.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述混合腐蚀溶液配置采用的酸液是氢氟酸、浓盐酸、浓硝酸或者浓硫酸，所述混合腐蚀溶液的清洗时间为1~10min，清洗温度为30~60℃。
4.根据权利要求3所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述混合腐蚀溶液的配置方法为将酸液与双氧水混合，其中酸液与双氧水的体积比为1：1~7：3。
5.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述超声波清洗的频率为1~2.5KHz，清洗时间为60~200min。
6.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述抛光的移除量介于5~10μm。
7.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述清洁作业的流程包括超声波清洗、强酸酸洗、兆声波清洗和刷洗。
8.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述基片的表面粗糙度采用原子力显微镜量测。
9.根据权利要求1所述的一种滤波器基片的回收工艺，其特征在于，所述基片的材料为常见的压电单晶材料，包括石英（SiO2）、钽酸锂（LiTaO3）、铌酸锂（LiNbO3）、Li2B4O7、La3BGa5SiO14、锗酸铋（Bi12GeO20）或者硅酸铋（Bi12SiO20）。
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