RU2475950C1 - Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section - Google Patents

Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section Download PDF

Info

Publication number
RU2475950C1
RU2475950C1 RU2012103162/07A RU2012103162A RU2475950C1 RU 2475950 C1 RU2475950 C1 RU 2475950C1 RU 2012103162/07 A RU2012103162/07 A RU 2012103162/07A RU 2012103162 A RU2012103162 A RU 2012103162A RU 2475950 C1 RU2475950 C1 RU 2475950C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
protective
etching
quartz plate
quartz
chemical
Prior art date
Application number
RU2012103162/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Николаевич Нетесин
Галина Петровна Короткова
Геннадий Николаевич Корзенев
Сергей Николаевич Поволоцкий
Маргарита Валерьевна Карпова
Ольга Владимировна Аксенова
Олег Валентинович Королев
Наталья Николаевна Аладышева
Антон Александрович Шильников
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом"
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом", Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом"
Priority to RU2012103162/07A priority Critical patent/RU2475950C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475950C1 publication Critical patent/RU2475950C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: in the method to manufacture crystalline elements (CE) of a Z-section includes mechanical and chemical cleaning of a quartz plate, application of protective metallised layers ontp a quartz plate, group formation of topology of protective metallised layers by the method of photolithography, formation of a volume microstructure of the specified relief by etching, removal of protective layers by etching and production of an electrode system, at the same time in the proposed method the quartz plate is exposed to ultrasonic action and serial treatment in solutions of alkaline, acid reagents with washing in distilled water and drying in alcohol vapours, afterwards it is coated with a double-sided thin-film layer of Cr-Au, using photolithography, topology of a protective mask is formed, the second protective layer is applied from copper, chemical-dynamic and plasma-chemical etching is carried out, protective metallised layers are removed, repeatedly the thin-film coating of Cr-Au is applied onto the quartz plate, and using the photolithography method, topology of the electrode system is generated, as well as of contact sites with subsequent separation of the quartz plate into separate elements.
EFFECT: improved accuracy of generation of a volume microstructure and quality of quartz element surface.
3 cl, 3 ex, 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способам изготовления кристаллических элементов (КЭ) пьезоэлектрических приборов, включая и прецизионные.The present invention relates to the field of microelectronics, and in particular to methods for the manufacture of crystalline elements (CE) of piezoelectric devices, including precision.

В данной области техники существует проблема, вызванная тенденцией к достижению стабильных характеристик датчиков и миниатюризации микроэлектромеханических систем в целом.There is a problem in the art caused by the tendency to achieve stable sensor performance and miniaturization of microelectromechanical systems in general.

В настоящее время получила развитие МЭМС-технология, с помощью которой данная проблема может быть разрешима, и размеры элементов устройств можно довести до субмикронного масштаба. В качестве базовых технологий используются технологические приемы микроэлектроники, основанные на формировании пьезоэлементов с применением методов плазменного или химического травления.Currently, MEMS technology has been developed with the help of which this problem can be solved, and the sizes of the elements of the devices can be brought to a submicron scale. As basic technologies, microelectronic techniques are used, based on the formation of piezoelectric elements using plasma or chemical etching methods.

Известны способы изготовления кварцевых кристаллических элементов, основанные на многоэтапной механической обработке (шлифовка и полировка) кварцевых пластин, обладающие высокой трудоемкостью и малым процентом выхода годных сверхтонких кварцевых пластин (Смагин А.Г. «Пьезоэлектрические резонаторы и их применение», М., 1967 г. Изд. Стандартов).Known methods for the manufacture of quartz crystalline elements based on multi-stage machining (grinding and polishing) of quartz wafers with high labor intensity and low yield of ultra-thin quartz wafers (Smagin AG “Piezoelectric resonators and their application”, M., 1967 . Ed. Standards).

Формирование прецизионного пьезоэлемента сложной формы связано с такими технологическими проблемами, как: сложность изготовления масок, обеспечивающих равномерное по толщине защитное покрытие; наличие паразитных резонансов; неидентичное от образца к образцу динамическое сопротивление; нерегулярные температурно-частотные характеристики; низкая долговременная стабильность частоты. Объясняется это наличием остаточных механических напряжений в рабочей области пьезоэлемента, а также сложностью удаления продуктов реакции при травлении пьезоэлектрической пластины.The formation of a precision piezoelectric element of complex shape is associated with technological problems such as: the difficulty of manufacturing masks that provide a uniform thickness of the protective coating; the presence of spurious resonances; non-identical dynamic resistance from sample to sample; irregular temperature and frequency characteristics; low long-term frequency stability. This is explained by the presence of residual mechanical stresses in the working region of the piezoelectric element, as well as by the difficulty of removing reaction products during etching of the piezoelectric plate.

Известен способ изготовления кварцевых пьезоэлементов, включающий химическое травление заготовок при температуре раствора травителя (290÷368)±0,5К и перемещение их реверсивным круговым, а также возвратно-поступательным движением заготовок в вертикальной плоскости (патент RU №1679940, публ. 10.10.1996, Н03Н - 3/02). Известный способ используется в производстве резонаторов для изготовления КЭ сложной формы.A known method of manufacturing quartz piezoelectric elements, including chemical etching of the workpieces at a temperature of the etchant solution (290 ÷ 368) ± 0.5K and moving them with a reversible circular, as well as reciprocating movement of the workpieces in a vertical plane (patent RU No. 1679940, publ. 10.10.1996 , H03H - 3/02). The known method is used in the manufacture of resonators for the manufacture of FE of complex shape.

Недостатком известного способа является то, что даже при обеспечении постоянной скорости обработки большой партии заготовок не удается полностью исключить застойные зоны травления, а значит получить оптимальное качество поверхности.The disadvantage of this method is that even with a constant processing speed of a large batch of workpieces, it is not possible to completely eliminate stagnant etching zones, which means to obtain the optimum surface quality.

Кроме того, заготовки в процессе травления имеют разные скорости линейного перемещения относительно травителя, что приводит к разбросу по толщине КЭ в конце процесса травления. Очевидно, что способ не полностью реализует возможности химической полировки КЭ для прецизионных кварцевых резонаторов.In addition, the blanks during the etching process have different linear velocities relative to the etchant, which leads to a spread in the thickness of the FE at the end of the etching process. Obviously, the method does not fully realize the possibility of chemical polishing of FE for precision quartz resonators.

Известен в качестве наиболее близкого по технической сущности к предлагаемому способ изготовления кварцевых кристаллических элементов АТ-среза, включающий механическую обработку заготовки из кварца, ее очистку и химико-динамическое полирующее травление в кислотном растворе с поверхностно активными добавками, проводимое при температуре 348-373 К в два этапа (патент RU №2117382, публ. 10.08.1998, МПК Н03Н 3/02). Основной недостаток способа - использование на втором этапе раствора плавиковой кислоты с бутанолом. Такой раствор при травлении проявляет анизотропные свойства по кристаллографическим плоскостям и ограничивает как глубину травления кварца, так и качество обрабатываемой поверхности КЭ.Known as the closest in technical essence to the proposed method for the manufacture of quartz crystalline elements of the AT-cut, including the mechanical processing of a billet from quartz, its cleaning and chemical-dynamic polishing etching in an acid solution with surface-active additives, carried out at a temperature of 348-373 K two stages (patent RU No. 2117382, publ. 10.08.1998, IPC Н03Н 3/02). The main disadvantage of this method is the use of a solution of hydrofluoric acid with butanol in the second stage. Such an etching solution exhibits anisotropic properties along crystallographic planes and limits both the depth of etching of quartz and the quality of the treated FE surface.

Задачей авторов изобретения является разработка способа изготовления КЭ пьезоэлектрических приборов сложной формы, позволяющего устранить недостатки глубокого анизотропного химико-динамического травления, с использованием известных приемов микроэлектроники.The task of the inventors is to develop a method for manufacturing FE of piezoelectric devices of complex shape, which eliminates the disadvantages of deep anisotropic chemical-dynamic etching, using well-known techniques of microelectronics.

Новый технический результат изобретения заключается в повышении точности формирования объемной микроструктуры и повышении качества поверхности кварцевого элемента.A new technical result of the invention is to increase the accuracy of the formation of the bulk microstructure and improve the surface quality of the quartz element.

Дополнительный технический результат заключается в уменьшении разброса по значению динамических параметров кварцевых резонаторов, за счет стабильной воспроизводимости геометрических размеров кристаллических элементов.An additional technical result is to reduce the variation in the value of the dynamic parameters of quartz resonators, due to the stable reproducibility of the geometric dimensions of crystalline elements.

Указанные задачи и новый технический результат обеспечиваются тем, что изготовление кристаллических элементов Z-среза производится известным способом изготовления кварцевых кристаллических элементов, включающим механическую и химическую очистку кварцевой пластины, нанесение защитных металлизированных слоев на кварцевую пластину, групповое формирование топологии защитных металлизированных слоев методом фотолитографии, формирование объемной микроструктуры заданного рельефа, удаление защитных слоев травлением и получение электродной системы, согласно изобретению сначала кварцевую пластину подвергают ультразвуковому воздействию и последовательной обработке в растворах щелочных, кислотных реагентов с промывкой в дистиллированной воде и сушке в парах спирта, затем проводят двустороннюю защитную металлизацию первого слоя нанесением тонкопленочного покрытия Cr-Au вакуумным напылением, после чего формируют топологию защитного металлизированного слоя методом фотолитографии, затем гальваническим методом наносят второй защитный слой из меди, согласно изобретению, формирование объемной микроструктуры на кварцевой пластине производят последовательным чередованием химико-динамического травления в кислотном растворе бифторида аммония на глубину травления 170-180 мкм вскрытой поверхности кварцевой подложки и плазмохимического травления в плазмообразующей смеси фторуглеродного соединения и кислорода до глубины 252-258 мкм с последующим полирующим химико-динамическим травлением в кислотном растворе бифторида аммония до глубины 263-265 мкм, затем удаляют защитные металлизированные слои 1 и 2 и очищают всю поверхность кварцевой пластины, затем повторно наносят тонкопленочное покрытие Cr-Au на химически очищенную кварцевую подложку и методом фотолитографии формируют топологию электродной системы и контактных площадок, окончательно разделяют кварцевую пластину на отдельные элементы.These tasks and a new technical result are ensured by the fact that the manufacture of Z-slice crystalline elements is carried out by a known method for producing quartz crystalline elements, including mechanical and chemical cleaning of the quartz plate, applying protective metallized layers to the quartz plate, group formation of the topology of protective metallized layers by photolithography, formation volumetric microstructure of a given relief, the removal of protective layers by etching and obtaining an electric of the bottom system, according to the invention, the quartz plate is first subjected to ultrasonic treatment and sequential treatment in solutions of alkaline, acid reagents, washing in distilled water and drying in alcohol vapor, then bilateral protective metallization of the first layer is carried out by applying a thin film Cr-Au coating by vacuum deposition, after which they are formed the topology of the protective metallized layer by photolithography, then the second protective layer of copper, according to the invention, is applied by a galvanic method formation of a bulk microstructure on a quartz plate is carried out by sequential alternation of chemical-dynamic etching in an acid solution of ammonium bifluoride to an etching depth of 170-180 μm of the exposed surface of the quartz substrate and plasma-chemical etching in a plasma-forming mixture of a fluorocarbon compound and oxygen to a depth of 252-258 μm with subsequent polishing chemically -dynamic etching in an acid solution of ammonium bifluoride to a depth of 263-265 μm, then the protective metallized layers 1 and 2 are removed and the entire the surface of the quartz plate, and then replated Cr-Au thin film coating on the chemically cleaned quartz substrate formed by photolithography and topology of the electrode system and the contact pads, finally separated into individual quartz plate elements.

Кроме того, перед формированием электродной системы и контактных площадок производят межоперационную очистку и сушку кварцевых пластин.In addition, before the formation of the electrode system and contact pads, inter-operational cleaning and drying of quartz plates is carried out.

Кроме того, разделение пластины на кристаллические элементы производят выламыванием.In addition, the separation of the plate into crystalline elements is carried out by breaking.

Предлагаемый способ объясняется следующим образом.The proposed method is explained as follows.

Изготовление заявляемым способом кварцевых кристаллических элементов применимо для обработки поверхностей кварца среза Zyb/3°±5'. Экспериментально установлено, что поверхности Z-среза травятся с высокой скоростью и хорошо полируются в растворах бифторида аммония, плавиковой кислоты. Указанные травители на определенной глубине образуют на поверхности кварца фигуры травления в виде «пирамид», которые возникают в результате анизотропного растворения материала в травящих растворах; к тому же наличие застойных зон при сквозном травлении характеризуется образованием выступов на боковых гранях - «клина травления». Поверхностный микрорельеф, связанный с фигурами травления, в основном, и определяет величину шероховатости поверхности.The manufacture of the inventive method of quartz crystal elements is applicable for surface treatment of quartz slice Z yb / 3 ° ± 5 '. It was experimentally established that the surfaces of the Z-slice are etched at a high speed and are well polished in solutions of ammonium bifluoride, hydrofluoric acid. These etchings form etchings on a quartz surface on the surface of quartz in the form of “pyramids” that arise as a result of anisotropic dissolution of the material in etching solutions; Moreover, the presence of stagnant zones during through etching is characterized by the formation of protrusions on the lateral faces - the “etching wedge”. The surface microrelief associated with the etching figures mainly determines the surface roughness.

Для достижения указанного выше технического результата, а именно - повышения точности формирования объемной микроструктуры и повышения качества поверхности КЭ, в способе, включающем операции нанесения контактных металлизированных слоев на кварцевую пластину, формирование топологии слоев методом фотолитографии и формирование объемной микроструктуры глубоким трехэтапным травлением, перед нанесением слоев производят многостадийную очистку поверхности кварцевой пластины, затем производят двухстороннее напыление пленок хром-золото с последующей первой двухсторонней фотолитографией, производят травление пленок хром-золото и удаление фоторезистивной маски для формирования защитной маски, затем производят гальваническое осаждение меди на защитную маску, затем проводят формирование объемной микроструктуры трехэтапным травлением, затем производят удаление защитной маски, затем производят двухстороннее напыление пленок хром-золото с последующей второй фотолитографией, производят травление пленок хром-золото и удаление фоторезистивной маски для формирования электродной системы и контактных площадок.To achieve the above technical result, namely, to increase the accuracy of the formation of the bulk microstructure and to improve the quality of the FE surface, in a method including the operation of applying contact metallized layers on a quartz plate, forming the topology of the layers by photolithography and forming the bulk microstructure by deep three-stage etching, before applying the layers perform multistage cleaning of the surface of the quartz plate, then produce two-sided deposition of chromium-gold films followed by the first double-sided photolithography, the chromium-gold films are etched and the photoresistive mask is removed to form a protective mask, then copper is galvanically deposited on the protective mask, then the bulk microstructure is formed by three-stage etching, then the protective mask is removed, then the chromium-colored films are double-coated gold, followed by a second photolithography, etch chromium-gold films and remove the photoresist mask to form an ele System-electrode and pads.

На фиг.1а-ж представлен техпроцесс изготовления кристаллических кварцевых элементов, где 1 - кварцевая пластина, 2 - первый слой защитной маски Cr-Au, 3 - фоторезистивный слой, 4 - второй защитный слой гальванической меди Cu. Изготовление кристаллических кварцевых элементов основано на вакуумном напылении защитных и проводящих слоев с последующими отдельными циклами фотолитографии для создания топологии соответствующего слоя, формирование объемной микроструктуры заданного рельефа поэтапным травлением.On figa-g presents the manufacturing process for the production of crystalline quartz elements, where 1 is a quartz plate, 2 is the first layer of the protective mask Cr-Au, 3 is the photoresistive layer, 4 is the second protective layer of Cu galvanic copper. The manufacture of crystalline quartz elements is based on the vacuum deposition of protective and conductive layers with subsequent separate photolithography cycles to create the topology of the corresponding layer, the formation of a volumetric microstructure of a given relief by phased etching.

Первоначально на поверхность кварцевой пластины методом вакуумного распыления наносят пленку Cr-Au толщиной до 1 мкм (фиг.1а), формируют методом фотолитографии топологию защитной маски, на поверхности которой выращивают слой гальванической меди толщиной от 1 до 3 мкм, (фиг.1, б-г). Формирование объемной микроструктуры на кварцевой пластине производят последовательным чередованием химико-динамического травления в кислотном растворе, плазмохимического травления в плазмообразующей смеси фторуглеродного соединения и кислорода и полирующего химико-динамического травления (фиг.1, д). Удаляют защитную маску и повторно наносят пленку Cr-Au для формирования электродной системы и контактных площадок (фиг.1, з). Введение операции плазмохимического травления, а также предусмотренная предлагаемым способом последовательность действий в целом приводит к позитивному изменению структурно-топологических характеристик поверхности КЭ микромеханического устройства и к улучшению качества готовых изделий.Initially, a Cr-Au film up to 1 μm thick is applied to the surface of the quartz plate by vacuum spraying (Fig. 1a), a topology of the protective mask is formed by photolithography, on the surface of which a galvanic copper layer from 1 to 3 μm thick is grown (Fig. 1, b -d). The formation of a bulk microstructure on a quartz plate is carried out by successive alternation of chemical-dynamic etching in an acid solution, plasma-chemical etching in a plasma-forming mixture of a fluorocarbon compound and oxygen and polishing chemical-dynamic etching (Fig. 1, e). The protective mask is removed and the Cr-Au film is re-applied to form the electrode system and contact pads (Fig. 1, h). The introduction of plasma-chemical etching operations, as well as the sequence of actions provided by the proposed method, as a whole leads to a positive change in the structural and topological characteristics of the FE surface of the micromechanical device and to an improvement in the quality of finished products.

Таким образом, использование всех процедур и условий предлагаемого способа позволяет значительно уменьшить размеры пирамид и клиньев травления, характерных для жидкостного химического травления кварцевых пластин среза Zyb/3°±5', что позволит получать элементы с высокой воспроизводимостью и точностью геометрических размеров структуры и, как следствие, со стабильными частотными характеристиками, что свидетельствует о более высоком качестве готовых изделий (КЭ), чем это обеспечено в прототипе.Thus, the use of all the procedures and conditions of the proposed method can significantly reduce the size of the pyramids and etching wedges characteristic of liquid chemical etching of quartz slice plates Z yb / 3 ° ± 5 ', which will allow to obtain elements with high reproducibility and accuracy of the geometric dimensions of the structure and, as a result, with stable frequency characteristics, which indicates a higher quality of finished products (CE) than is provided in the prototype.

Возможность промышленной применимости изобретения подтверждается следующими примерами.The possibility of industrial applicability of the invention is confirmed by the following examples.

Пример 1.Example 1

В лабораторных условиях предлагаемый способ изготовления КЭ микромеханического устройства опробован с получением экспериментальной партии образцов из высокодобротного материала, в котором выполнены сквозные прорези с образованием чувствительного элемента и его маятникового подвеса в виде, по крайней мере, двух стержней и стержневого резонатора, одни концы которых соединены с основанием, а другие концы соединены с чувствительным элементом.In laboratory conditions, the proposed method for manufacturing the FE of a micromechanical device was tested to obtain an experimental batch of samples of high-quality material, in which through slots were made with the formation of a sensitive element and its pendulum suspension in the form of at least two rods and a rod resonator, one end of which is connected to base, and other ends connected to the sensing element.

Последовательность операций при изготовлении КЭ микромеханического устройства по предлагаемому способу следующая.The sequence of operations in the manufacture of FE micromechanical device according to the proposed method is as follows.

1. Химическая обработка кварцевых пластин:1. Chemical processing of quartz plates:

1.1. Ультразвуковая очистка кварцевых пластин.1.1. Ultrasonic cleaning of quartz plates.

1.2. Обезжиривание кварцевых пластин в пероксидно-аммиачном растворе.1.2. Degreasing of quartz plates in a peroxide-ammonia solution.

1.3. Отмывка кварцевых пластин в дистиллированной воде.1.3. Washing quartz plates in distilled water.

1.4. Очистка кварцевых пластин в «царской водке» (1HNO3:3HCl).1.4. Purification of quartz plates in aqua regia (1HNO 3 : 3HCl).

1.5. Отмывка кварцевых пластин в дистиллированной воде.1.5. Washing quartz plates in distilled water.

1.6. Травление кварцевых пластин в химическом полирующем травителе.1.6. Etching of quartz plates in a chemical polishing etchant.

1.7. Отмывка кварцевых пластин в дистиллированной воде.1.7. Washing quartz plates in distilled water.

1.8. Осушка пластин в парах изопропилового спирта.1.8. Drying plates in isopropyl alcohol vapor.

2. Двухстороннее нанесение тонкопленочного покрытия Cr-Au методом вакуумного напыления.2. Double-sided thin-film coating of Cr-Au by vacuum deposition.

3. Формирование топологии защитной маски методом двухсторонней фотолитографии (Первая).3. The formation of the topology of the protective mask by the method of double-sided photolithography (First).

3.1. Двухстороннее нанесение фоторезиста ФП-9120 на кварцевые пластины методом центрифугирования со скоростью 2000 об/мин в течение 40 с.3.1. Bilateral deposition of photoresist FP-9120 on quartz plates by centrifugation at a speed of 2000 rpm for 40 s.

3.2. Сушка фоторезистивного слоя при температуре 90°С в интервале от 40 до 60 мин.3.2. Drying the photoresist layer at a temperature of 90 ° C in the range from 40 to 60 minutes

3.3. Экспонирование фоторезистивного слоя с помощью приспособления для двухстороннего экспонирования на установке совмещения и экспонирования ЭМ-576.3.3. Exposure of the photoresistive layer with the aid of a two-sided exposure device at the EM-576 alignment and exposure unit.

3.4. Проявление фоторезистивного слоя и получение изображения на проэкспонированных кварцевых пластинах в 5% растворе гидроксида калия (КОН).3.4. Manifestation of a photoresist layer and image acquisition on exposed quartz plates in a 5% potassium hydroxide (KOH) solution.

3.5. Задубливание фоторезистивного слоя при температуре 120°С в течение 20 мин.3.5. The killing of the photoresist layer at a temperature of 120 ° C for 20 minutes

3.6. Химическое травление металлизированного слоя хром-золото через фоторезистивную маску.3.6. Chemical etching of a metallized layer of chrome-gold through a photoresist mask.

4. Осаждение гальванической меди.4. Precipitation of galvanic copper.

5. Травление кварцевой подложки:5. Etching of the quartz substrate:

5.1. Химико-динамическое травление в кислотном растворе на основе бифторида аммония до глубины травления 170-180 мкм.5.1. Chemical-dynamic etching in an acid solution based on ammonium bifluoride to an etching depth of 170-180 microns.

5.2. Плазмохимическое травление в плазмообразующей смеси хладон 318 (C4F8) и кислород (O2) до глубины 252-258 мкм.5.2. Plasma-chemical etching in a plasma-forming mixture of Freon 318 (C 4 F 8 ) and oxygen (O 2 ) to a depth of 252-258 μm.

5.3. Полирующее химико-динамическое травление в кислотном растворе на основе бифторида аммония.5.3. Polishing chemical-dynamic etching in an acid solution based on ammonium bifluoride.

6. Удаление защитной маски Cr-Au-Cu(гальваническая).6. Removal of the protective mask Cr-Au-Cu (galvanic).

7. Химическая обработка кварцевых пластин аналогично пп. 1.2-1.8.7. Chemical processing of quartz plates similar to paragraphs. 1.2-1.8.

8. Двухстороннее нанесение тонкопленочного покрытия Cr-Au методом вакуумного напыления.8. Double-sided thin-film coating of Cr-Au by vacuum deposition.

9. Формирование топологии электродной системы и контактных площадок методом фотолитографии. (Вторая).9. The formation of the topology of the electrode system and pads by photolithography. (Second).

9.1. Двухстороннее нанесение фоторезиста ФП-9120 на блоки кристаллических кварцевых элементов методом центрифугирования со скоростью 2800 об/мин в течении 40 с.9.1. Bilateral application of FP-9120 photoresist on blocks of crystalline quartz elements by centrifugation at a speed of 2800 rpm for 40 s.

9.2. Сушка фоторезистивного слоя, аналогично пп. 3.2.9.2. Drying the photoresist layer, similar to paragraphs. 3.2.

9.3. Экспонирование фоторезистивного слоя с каждой стороны блока на установке совмещения и экспонирования ЭМ-5026.9.3. Exposure of the photoresistive layer on each side of the block at the alignment and exposure unit EM-5026.

9.4. Проявление фоторезистивного слоя аналогично пп. 3.4.9.4. The manifestation of the photoresistive layer is similar to paragraphs. 3.4.

9.5. Задубливание фоторезистивного слоя аналогично пп. 3.5.9.5. The killing of the photoresist layer is similar to pp. 3.5.

9.6. Травление аналогично пп. 3.6.9.6. Etching is similar to paragraphs. 3.6.

10. Контроль качества кварцевых элементов.10. Quality control of quartz elements.

11. Разделение кварцевой пластины на кристаллические элементы.11. The separation of the quartz plate into crystalline elements.

Пример 2. В условиях примера 1, но перед формированием электродной системы и контактных площадок производят межоперационную очистку и сушку кварцевых пластин. При этом обеспечивается уменьшение разброса по значению динамических параметров кварцевых резонаторов, за счет стабильной воспроизводимости геометрических размеров кристаллических элементов.Example 2. Under the conditions of example 1, but before the formation of the electrode system and contact pads, inter-operational cleaning and drying of quartz plates is carried out. This ensures a decrease in the spread in terms of the dynamic parameters of quartz resonators, due to the stable reproducibility of the geometric dimensions of crystalline elements.

Пример 3. В условиях примера 1, но разделение пластины на кристаллические элементы производят выламыванием, что приводит к экономии трудозатрат.Example 3. In the conditions of example 1, but the separation of the plate into crystalline elements is carried out by breaking, which leads to savings in labor costs.

Таким образом, как это показали экспериментальные исследования, использование всех процедур и условий предлагаемого способа позволило изготовить опытные образцы сложной формы из монокристаллического кварца среза Zyb/3°±5' с большей точностью геометрических размеров по сравнению с образцами, изготовленными жидкостным химическим травлением (отклонение стенок пазов от нормали не более 7%, при химическом - до 15%; уменьшение клина травления стержней на 6%, клиньев травления углублений - на 29%; снижение шероховатости поверхности в области пирамид на 20%).Thus, as shown by experimental studies, the use of all the procedures and conditions of the proposed method made it possible to produce prototypes of complex shape from single crystal quartz cut Z yb / 3 ° ± 5 'with greater accuracy of geometric dimensions compared with samples made by liquid chemical etching (deviation the walls of the grooves from the normal are no more than 7%, with a chemical - up to 15%; decrease in the wedge of etching rods by 6%, wedges of etching indentations - by 29%; reduction in surface roughness in the area of pyramids d 20%).

Claims (3)

1. Способ изготовления кварцевых кристаллических элементов Z-среза, включающий механическую и химическую очистку кварцевой пластины, нанесение защитных металлизированных слоев на кварцевую пластину, групповое формирование топологии защитных металлизированных слоев методом фотолитографии, формирование объемной микроструктуры заданного рельефа травлением, удаление защитных слоев травлением и получение электродной системы, отличающийся тем, что сначала кварцевую пластину подвергают ультразвуковому воздействию и последовательной обработке в растворах щелочных, кислотных реагентов с промывкой в дистиллированной воде и сушке в парах спирта, затем проводят двустороннюю первую защитную металлизацию нанесением тонкопленочного слоя Cr-Au методом вакуумного напыления, после чего формируют топологию защитной маски фотолитографией, затем гальваническим методом наносят второй защитный слой из меди, а формирование объемной микроструктуры на кварцевой пластине производят последовательным чередованием химико-динамического травления в кислотном растворе бифторида аммония на глубину травления 170-180 мкм вскрытой поверхности кварцевой пластины и плазмохимического травления в плазмообразующей смеси фторуглеродного соединения и кислорода до глубины 252-258 мкм с последующим полирующим химико-динамическим травлением в кислотном растворе бифторида аммония до глубины 263-265 мкм, затем удаляют защитные металлизированные слои 1 и 2, затем повторно наносят тонкопленочное покрытие Cr-Au на кварцевую пластину и методом фотолитографии формируют топологию электродной системы и контактных площадок, разделяют кварцевую пластину на отдельные элементы.1. A method of manufacturing quartz crystalline Z-slice crystal elements, including mechanical and chemical cleaning of the quartz plate, applying protective metallized layers to the quartz plate, group forming the topology of the protective metallized layers by photolithography, forming a bulk microstructure of a given relief by etching, removing the protective layers by etching and obtaining an electrode system, characterized in that the first quartz plate is subjected to ultrasonic treatment and sequential working in solutions of alkaline, acid reagents with washing in distilled water and drying in alcohol vapor, then the two-sided first protective metallization is carried out by applying a Cr-Au thin film layer by vacuum deposition, after which the topology of the protective mask is formed by photolithography, then the second protective layer is applied by galvanic method copper, and the formation of a bulk microstructure on a quartz plate is carried out by sequential alternation of chemical-dynamic etching in an acid solution of ammonium bifluoride to an etching depth of 170-180 μm, the exposed surface of the quartz plate and plasma-chemical etching in a plasma-forming mixture of a fluorocarbon compound and oxygen to a depth of 252-258 μm with subsequent polishing chemical-dynamic etching in an acid solution of ammonium bifluoride to a depth of 263-265 μm, then the protective metallized layers 1 and 2, then re-apply the thin film coating of Cr-Au on the quartz plate and by the method of photolithography form the topology of the electrode system and contact pads, separate the quartz plate stin on separate elements. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед формированием электродной системы и контактных площадок производят межоперационную очистку и сушку кварцевых пластин.2. The method according to claim 1, characterized in that before the formation of the electrode system and contact pads, inter-operational cleaning and drying of quartz plates is carried out. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение кварцевой пластинки на кристаллические элементы производят методом выламывания. 3. The method according to claim 1, characterized in that the separation of the quartz plate into crystalline elements is carried out by breaking out.
RU2012103162/07A 2012-01-30 2012-01-30 Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section RU2475950C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103162/07A RU2475950C1 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012103162/07A RU2475950C1 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2475950C1 true RU2475950C1 (en) 2013-02-20

Family

ID=49121189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012103162/07A RU2475950C1 (en) 2012-01-30 2012-01-30 Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475950C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722539C1 (en) * 2019-10-15 2020-06-01 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Manufacturing method of quartz sensitive elements of sensors

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61281611A (en) * 1985-06-07 1986-12-12 Hitachi Ltd Surface acoustic wave resonator
RU2117382C1 (en) * 1995-06-06 1998-08-10 Омский научно-исследовательский институт приборостроения At-cur crystal element manufacturing process
RU2169986C2 (en) * 1999-07-07 2001-06-27 Омский научно-исследовательский институт приборостроения Crystal resonator manufacturing process
EP1544998A2 (en) * 2003-12-15 2005-06-22 Alps Electric Co., Ltd. Surface acoustic wave device and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61281611A (en) * 1985-06-07 1986-12-12 Hitachi Ltd Surface acoustic wave resonator
RU2117382C1 (en) * 1995-06-06 1998-08-10 Омский научно-исследовательский институт приборостроения At-cur crystal element manufacturing process
RU2169986C2 (en) * 1999-07-07 2001-06-27 Омский научно-исследовательский институт приборостроения Crystal resonator manufacturing process
EP1544998A2 (en) * 2003-12-15 2005-06-22 Alps Electric Co., Ltd. Surface acoustic wave device and manufacturing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2722539C1 (en) * 2019-10-15 2020-06-01 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Manufacturing method of quartz sensitive elements of sensors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5510162B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric thin film wafer, piezoelectric thin film element, and piezoelectric thin film device
JP5644671B2 (en) Method for manufacturing piezoelectric film element
Hedlund et al. Anisotropic etching of Z-cut quartz
CN102315830A (en) Manufacturing method of film bulk acoustic resonator
US9576773B2 (en) Method for etching deep, high-aspect ratio features into glass, fused silica, and quartz materials
JP2003517611A (en) Method for micromechanical production of semiconductor components, in particular acceleration sensors
US20150309474A1 (en) Process for manufacturing a strengthened timepiece component and corresponding timepiece component and timepiece
US11512409B2 (en) Single crystalline diamond part production method for stand alone single crystalline mechanical and optical component production
Swarnalatha et al. Modified TMAH based etchant for improved etching characteristics on Si {1 0 0} wafer
US6232139B1 (en) Method of making suspended thin-film semiconductor piezoelectric devices
WO2018136497A1 (en) Low-noise biomolecular sensors
RU2475950C1 (en) Method to manufacture quartz crystalline elements of z-section
CN108768334A (en) A kind of IDT process for copper manufacturing methods of TC-SAW
RU2686119C1 (en) Method of plates separation into chips and production of through holes of large area for microelectronics products
Li et al. Deep reactive ion etching of Pyrex glass
US20160365504A1 (en) Piezoelectric thin film element, method for manufacturing the same, and electronic device including piezoelectric thin film element
EP1733468B1 (en) Method for producing comb drive devices using etch buffers
CN107359113B (en) Method for etching InP material by using RIE equipment and InP material etched
CN106315506A (en) Micromachining technology for manufacturing composite capacitive micromachined ultrasonic transducer
Rao et al. Aging effects of KOH+ NH2OH solution on the etching characteristics of silicon
RU2687299C1 (en) Method of producing relief in dielectric substrate
CN106342072B (en) MEMS based on soi wafer makes and splinter method
JP3564564B2 (en) Etching method and workpiece processed by the method
RU2656109C1 (en) Method of the accelerometer sensitive element manufacturing
RU2664882C1 (en) Device for chemical separation of semiconductor plates to crystals