一种晶片的黑化方法及黑化后晶片与流程

本发明涉及一种晶片的制作方法，具体涉及晶片的黑化方法。

背景技术：

钽酸锂(litao3，lt)和铌酸锂（linbo3，ln）晶体是比较典型的多功能材料，具有优良的压电、铁电、声光及电光效应，因而成为表面声波(saw)器件、光通讯、激光及光电子领域中的基本功能材料。广泛应用于谐振器、滤波器、换能器等电子通讯器件的制造，尤其以良好的机电耦合、温度系数等综合性能而被用于制造高频声表面波器件，并应用于手机、对讲机、卫星通讯、航空航天等许多高端通讯领域。目前在2.5g、3g标准下的高频saw器件还没有其他更具有优势的材料可以替代它。

saw器件的制备须先将钽酸锂(litao3，下文简称lt)和铌酸锂（linbo3，下文简称ln）晶体经过切割、研磨、抛光等多段工序后成为lt、ln晶片基板，再于lt、ln基板上透过溅镀法、光刻等其他工序制备金属梳状电极。然而随着频率的提高，lt、ln基板上的金属梳状电极需将往薄且细趋势制备，故于lt、ln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、ln晶体具有高的热释电系数(23×10-5c/(m2.k))和极高的电阻率(1013ωcm～1015ωcm)，故于saw滤波器器件制作中容易受温度变化差异在lt、ln基板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晶片间自发释放，进而导致晶片开裂或金属叉指电极烧毁等问题;第二、因lt、ln基板高的光透射率，使得在saw滤波器器件制造工序之一的光刻工序中透过基板内的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。

经过学者研究发现，lt、ln晶体能透过还原处理来改变电阻率和颜色，此还原处理过程中lt、ln基板中的氧会与气氛中的还原气体产生反应，使其lt、ln基板中的氧空位浓度提高，进而降低电阻率，同时晶片由白色或淡黄色转变为有色不透明化，通常会是灰色或棕黑色，故将此还原处理称作为“黑化”。由此可知，lt、ln基板透过黑化可以有效降低电阻率及提高后段图案的分辨率，使其saw滤波器器件良率大幅提升，进而降低制造成本。

目前lt、ln基板黑化做法有中国专利cn200480005133.2，日本信越公司提出将钽酸锂、铌酸锂及储氢金属先进行深度还原处理，深度还原处理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板进行高温深度还原处理后获得黑化基板，然后将深度还原处理过的基板与待处理的lt、ln基板交替层叠进行还原处理的方法,此种工艺需要以高单价钽酸锂晶体基板先经高温制作成黑化后的夹片，且对基板平整度要求高，需经过研磨加工，否则难以保证两种晶片能紧密贴合，且还要经过二次还原处理，导致工艺复杂、制程时间长、处理成本高。

中国专利cn200410033600，日本住友公司提出使用c、si粉或置于c、si容器对胚料形式的钽酸锂晶体进行埋粉热处理，同时还提出使用ca、al、ti、zn及si的金属粉末对晶片形式的钽酸锂晶体进行埋粉热处理，由于金属单质具有强的还原性，使得晶体容易过氧化或者破坏晶体压电特性。同发明人中国专利cn200480027666.0又提出使用al和al2o3混合粉末，在流动n2，h2、co等气氛中进行还原热处理后获得黑化钽酸锂晶体基板。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与作业安全有一定程度的影响。

技术实现要素：

本发明提供了背景技术中的技术问题的解决方法，本发明公开了一种晶片的制作方法，在不影响压电性能情况下制造出来的lt、ln基板，且大幅度降低lt、ln基板的电阻率和减弱热释电性质，同时具备均匀性的棕黑色颜色，使saw滤波器器件良率大幅提升，进而降低制造成本。

本发明公开的一种晶片的制作方法，晶片包括钽酸锂晶片或者铌酸锂晶片，该方法可使晶片的导电率增大，该方法在腔室内通过还原材料对晶片进行黑化反应，腔室内至少包括熔点低于600℃的还原材料与晶片非直接接触。

根据本发明，优选的，黑化反应在高温环境中进行，高温环境的温度低于晶片居里温度。

根据本发明，优选的，高温环境温度为350~600°c，已知的高于600℃高温环境下进行还原将会破坏材料的压电特性。

根据本发明，优选的，黑化反应在流量为0.5~3l/min的还原气体气氛或惰性气氛中进行。

在本发明一些实施例中，还原气体气氛包括氢气、一氧化碳、一氧化二氮中的一种或者多种任意组合。

在本发明的一些实施例中，惰性气氛包括氦气、氖气、氩气、氮气、二氧化碳中的一种或者多种任意组合。

根据本发明，优选的，黑化反应过程中晶片堆叠放置。

在本发明的一些实施例中，晶片与还原处理过之物质重迭接触。

在这些实施例中，优选的，还原处理过之物质包括晶体、陶瓷、金属中的一种或者多种任意组合。

根据本发明，优选的，还原材料包括镁、木浆、棉浆、草浆、甲壳质、淀粉、蛋白质、烯烃、芳香类、糖类、粉末状纤维、片状纤维、条状纤维中的一种或者多种任意组合。

在本发明的一些实施例中，片状纤维的厚度为1~10mm。

除了上述黑化方法，通过上述黑化方法得到的晶片，在制作表面波元件时的光刻工序中，其曝光波长为300~900nm，光穿透率均匀性小于15%，光穿透率均匀性计算方式为((穿透率最大值-穿透率最小值)/(穿透率最大值+穿透率最小值))*100%。

在本发明的一些实施例中，在曝光波长为300~900nm，光穿透率小于50%。对光刻工艺来讲使用的曝光波长越短，其对晶片的穿透率越低，但使用波长短的设备成本高昂，若将晶片的穿透率做的越低，光刻曝光波长可以不需要使用短波光，进而降低光刻成本。

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。

附图说明

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。

图1是采用粉末状还原材料对晶片进行黑化反应的示意图；

图2是采用板状还原材料对晶片进行黑化反应的示意图；

图3是在堆叠的晶片之间插入还原处理过之物质的示意图。

图中标示：100、晶圆，200、压块，300、还原材料，400、还原处理过之物质。

具体实施方式

下面便结合附图对本发明若干具体实施例作进一步的详细说明。但以下关于实施例的描述及说明对本发明保护范围不构成任何限制。

应当理解，本发明所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。进一步理解，当在本发明中使用术语“包含”、“包括”时，用于表明陈述的特征的存在，而不排除一个或多个其他特征它们的组合的存在或增加。

除另有定义之外，本发明所使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。

本发明提供了一种晶片的黑化方法，用于制作导电率良好、黑化程度高且黑化均匀的晶片，以晶圆为例，本发明的黑化方法，对钽酸锂或者铌酸锂晶圆放置在黑化反应腔室内，在晶圆100上设置起稳定作用的压块200，压块200主要通过重力作用避免堆叠的晶圆100晃动而出现错位。在压块200上设置还原材料300，即实现还原材料300与晶圆100非接触式还原，可供选择的还原材料300包括镁、木浆、棉浆、草浆、甲壳质、淀粉、蛋白质、烯烃、芳香类、糖类、粉末状纤维、片状纤维、条状纤维中的一种或者多种任意组合，还原材料300的熔点低于600℃。对反应腔室进行加热，腔室内温度低于居里温度，腔室内高温环境的温度为350~600℃，还原材料300在高温中碳化或汽化。通入0.5~3l/min的还原气体或惰性气体，还原气体包括包括氢气、一氧化碳、一氧化二氮等，而惰性气体包括氦气、氖气、氩气、氮气、二氧化碳等。

本发明还测试了还原材料300与晶圆100直接接触的黑化效果，还原材料会因为高温而产生形状变化，导致还原物质跟晶圆接触不均匀，产生不均匀的黑化效果，此外，还原材料往往是不透明的，也会产生晶片对位不齐的问题，造成晶片上的色差，本发明主要解决了该技术问题。

在一些实施例中，在压块200上设置片状纤维，而片状纤维的厚度为1~10nm。

本发明提供另一些实施例中，该实施例在上述方案的基础上，在晶圆与晶圆之间夹持还原处理过之物质400，包括晶体、陶瓷、金属等等，主要起到加快反应速度的作用。

在该实施例中，还原处理过之物质400尺寸与晶圆100接近。

本发明利用分光测色仪对上述工艺方法制得的晶圆进行颜色量化，利用他的l值可以判断黑化程度，现有制程的l值约在66~70，上述工艺方法约在55~60，黑化程度提高了15%作用。此外，在均匀性上，晶片在曝光波长300~900nm之下，光穿透率均匀性小于15%，从肉眼基本无法识别出黑化不均匀的情况，晶片在曝光波长为300~900nm之下，光对晶片穿透率小于50%。

根据以上实施方案可以看出，本发明的核心点在于还原材料300与晶片100非直接接触，保持空间上的隔离，以上述还原材料300的来看，还原材料300跟晶片100的接触距离保证在1m以内即可。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。