CN113512764A - 一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法 - Google Patents

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Abstract

一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，包括：双面镀膜、涂胶、双面曝光、显影、金属蚀刻、外形腐蚀、去胶、去金属、凹槽镀膜、涂胶、凹槽曝光、凹槽显影、凹槽蚀刻、凹槽去胶、第一次凹槽腐蚀、使用频率监测仪器将第一次凹槽腐蚀得到的mesa晶片进行全部测量，并将测试结果记录到计算机中，并计算出每片晶片的二次腐蚀时间，然后使用滴管依据加腐时间的先后顺序将腐蚀液滴入mesa晶片，最终腐蚀时间到达后将晶圆放入纯水中清洗烘干。本发明解决了现有石英晶圆腐蚀散差大的问题，尤其是在高频mesa晶片腐蚀生产上，同时也提高了产品量产合格率。

Description

一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法
技术领域
本发明涉及晶片加工技术领域，具体涉及一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法。
背景技术
随着信息技术的发展，通信领域频率产生与频率控制的电子器件石英晶体器件，向小尺寸，高频率，高稳定性发展。石英晶片向着小型化、高频化等方向发展，原有的切磨抛工艺已不能满足石英晶片小型化、高频化的要求，尤其是在超高频石英晶片生产上，生产MESA结构的石英晶片，必须使用光刻MEMS微纳米加工技术。
中国专利申请公布号CN 108231999A，申请公布日为2018年6月29日的发明专利申请公开了一种石英谐振器晶片的加工方法，将石英晶片按以下步骤加工处理：Ⅰ.镀金属膜：使用镀膜机在晶片板上全部镀铬，然后镀金，并且最终以薄膜的形式沉积在晶片板表面，镀膜机真空度0.35—0.45Pa，金的溅射功率为0.65kW，铬的溅射功率为0.4kW；Ⅱ.喷雾涂胶Ⅲ.软烘Ⅳ.掩膜对准和曝光；Ⅴ.曝光后烘焙；Ⅵ.显影；Ⅶ.坚膜烘焙；Ⅷ.去除金属膜；Ⅸ.BOE腐蚀；Ⅹ.去除光刻胶；Ⅺ.重复步骤Ⅱ-Ⅷ；Ⅻ.裂片；ⅩⅢ.腐蚀、清洗；将晶片置于腐蚀机中，通过腐蚀液进行腐蚀，然后冲洗并干燥。
现有技术在进行晶片腐蚀操作时，都是将整片晶圆直接放入腐蚀液BOE中进行腐蚀，腐蚀后整片频率散差较大，测试后将频率低的或高的直接扎掉去除，以保证频率散差，但该方法会降低整片晶圆上的chip成片率。
发明内容
本发明的目的是解决现有石英晶圆腐蚀散差大的问题，尤其是在高频mesa晶片腐蚀生产上，提供一种通过滴定方式减小基于光刻工艺的石英晶圆腐蚀频率散差的工艺方法，进而提高产品量产合格率。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）双面镀膜：在清洗好的石英wafer两面镀上金属Cr和Au；
2）涂胶：在石英晶圆金属表面双面涂上光刻胶；
3）双面曝光：用曝光机对涂有光刻胶的石英晶圆进行曝光，光与光刻胶会进行反应使光刻胶性质发生变化；
4）显影：用显影液将发生反应的光刻胶去除；
5）金属蚀刻：用金属蚀刻液去除金属Au和Cr；
6）外形腐蚀：用BOE腐蚀液将暴漏的水晶腐蚀掉，最终成镂空的chip；
7）去胶：用剥胶液将表面的所有光刻胶去除；
8）去金属：用金属蚀刻液将所有金属去除；
9）凹槽镀膜：在腐蚀后的chip两面镀上金属Cr和Au；
10）涂胶：在腐蚀后的chip金属表面双面涂上光刻胶；
11）凹槽曝光：用曝光机对涂有光刻胶的chip进行曝光，图形是在chip上分布的长方形凹槽；
12）凹槽显影：用显影液将发生反应的光刻胶去除；
13）凹槽蚀刻：用金属蚀刻液去除凹槽内的金属Au和Cr；
14）凹槽去胶：用剥胶液将chip表面的所有光刻胶去除；
15）第一次凹槽腐蚀：用BOE腐蚀液将凹槽内的水晶腐蚀掉，在腐蚀的过程中使用频率监测仪器，待腐蚀到规定腐蚀频率后取出得到带mesa晶片的石英晶圆；
16）使用频率监测仪器将步骤15）得到的mesa晶片进行全部测量，并将测试结果记录到计算机中，并计算出每片晶片的二次腐蚀时间；
17）第二次凹槽腐蚀：使用滴管依据加腐时间的先后顺序将腐蚀液滴入mesa晶片，最终腐蚀时间到达后将晶圆放入纯水中清洗烘干。
所述步骤6）和步骤15）中BOE腐蚀液的温度为60±1℃，腐蚀速度为0.9-1.2μm/min。
所述步骤17）使用的腐蚀液为温度为20±1℃的NH4HF2溶液，腐蚀速度为0.1-0.15μm/min。
所述步骤1）中石英wafer的尺寸为1～4寸。
本发明相比现有技术，具有以下优势：
1、本发明使用滴定的方式对凹槽进行二次腐蚀，并根据一次腐蚀后晶片频率的差别制定了二次腐蚀的滴定顺序，这种方法能够减小mesa晶片整片晶圆的腐蚀散差，最终将散差控制在合格范围内，可用于超高频率晶片量产制作。
2、本发明成本低，操作简便，可适用于量产生产，可有效的提高产品频率的一致性，提高量产良品率。
附图说明
图1是mesa晶片石英晶圆加工工艺示意图。
图2是腐蚀镂空的石英晶圆图。
图3是石英晶圆初次凹槽腐蚀图。
图4是mesa晶片频率测试图。
图5是石英晶圆凹槽腐蚀工艺条件表。
图6是mesa晶片滴定示意图。
图中：201 mesa晶片，301腐蚀液，302实时检测腐蚀白片，303待腐蚀凹槽晶圆，401下电极，402上电极，403 mesa晶片，601凹槽待加腐晶圆，602装有腐蚀液滴管。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，整个工艺示意图参见图1，包括以下步骤：
1）双面镀膜：在清洗好的石英wafer（尺寸保持在1～4寸）两面镀上金属Cr和Au；
2）涂胶：在石英晶圆金属表面双面涂上光刻胶；
3）双面曝光：用曝光机对涂有光刻胶的石英晶圆进行曝光，光与光刻胶会进行反应使光刻胶性质发生变化；
4）显影：用显影液将发生反应的光刻胶去除；
5）金属蚀刻：用金属蚀刻液去除金属Au和Cr；
6）外形腐蚀：用温度为60℃的BOE腐蚀液以1.0μm/min的腐蚀速度将暴漏的水晶腐蚀掉最终成镂空的chip；
7）去胶：用剥胶液将表面的所有光刻胶去除；
8）去金属：用金属蚀刻液将所有金属去除；
9）凹槽镀膜：在腐蚀后的chip两面镀上金属Cr和Au；
10）涂胶：在腐蚀后的chip金属表面双面涂上光刻胶；
11）凹槽曝光：用曝光机对涂有光刻胶的chip进行曝光，图形是在chip上分布的长方形凹槽；
12）凹槽显影：用显影液将发生反应的光刻胶去除；
13）凹槽蚀刻：用金属蚀刻液去除凹槽内的金属Au和Cr；
14）凹槽去胶：用剥胶液将chip表面的所有光刻胶去除；
15）第一次凹槽腐蚀：参见图3，用温度为60℃的BOE腐蚀液以1.0μm/min的腐蚀速度将凹槽内的水晶腐蚀掉，在腐蚀的过程中使用频率监测仪器，待腐蚀到规定腐蚀频率后取出得到带mesa晶片的石英晶圆；
16）使用频率监测仪器将步骤15）得到的mesa晶片进行全部测量，测试工程参见图4，并将测试结果记录到计算机中，并计算出每片晶片的二次腐蚀时间；
17）第二次凹槽腐蚀：使用滴管依据加腐时间的先后顺序将腐蚀速度为0.1μm/min、温度20℃的NH4HF2溶液滴入mesa晶片，滴定过程参见图6，最终腐蚀时间到达后将晶圆放入纯水中清洗烘干，具体产品参见图2。

Claims (4)

1.一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）双面镀膜：在清洗好的石英wafer两面镀上金属Cr和Au；
2）涂胶：在石英晶圆金属表面双面涂上光刻胶；
3）双面曝光：用曝光机对涂有光刻胶的石英晶圆进行曝光，光与光刻胶会进行反应使光刻胶性质发生变化；
4）显影：用显影液将发生反应的光刻胶去除；
5）金属蚀刻：用金属蚀刻液去除金属Au和Cr；
6）外形腐蚀：用BOE腐蚀液将暴漏的水晶腐蚀掉，最终成镂空的chip；
7）去胶：用剥胶液将表面的所有光刻胶去除；
8）去金属：用金属蚀刻液将所有金属去除；
9）凹槽镀膜：在腐蚀后的chip两面镀上金属Cr和Au；
10）涂胶：在腐蚀后的chip金属表面双面涂上光刻胶；
11）凹槽曝光：用曝光机对涂有光刻胶的chip进行曝光，图形是在chip上分布的长方形凹槽；
12）凹槽显影：用显影液将发生反应的光刻胶去除；
13）凹槽蚀刻：用金属蚀刻液去除凹槽内的金属Au和Cr；
14）凹槽去胶：用剥胶液将chip表面的所有光刻胶去除；
15）第一次凹槽腐蚀：用BOE腐蚀液将凹槽内的水晶腐蚀掉，在腐蚀的过程中使用频率监测仪器，待腐蚀到规定腐蚀频率后取出得到带mesa晶片的石英晶圆；
16）使用频率监测仪器将步骤15）得到的mesa晶片进行全部测量，并将测试结果记录到计算机中，并计算出每片晶片的二次腐蚀时间；
17）第二次凹槽腐蚀：使用滴管依据加腐时间的先后顺序将腐蚀液滴入mesa晶片，最终腐蚀时间到达后将晶圆放入纯水中清洗烘干。
2.根据权利要求1所述的一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，其特征在于：所述步骤6）和步骤15）中BOE腐蚀液的温度为60±1℃，腐蚀速度为0.9-1.2μm/min。
3.根据权利要求1所述的一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，其特征在于：所述步骤17）使用的腐蚀液为温度为20±1℃的NH4HF2溶液，腐蚀速度为0.1-0.15μm/min。
4.根据权利要求1所述的一种减小石英wafer腐蚀散差的滴定方法，其特征在于：所述步骤1）中石英wafer的尺寸为1～4寸。
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