[發明專利]壓電水晶無籽晶聲表晶片的制備方法

有效

• 申請號: 200710049828.6
• 申請日: 2007-08-23
• 公開（公告）號: CN101372758A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 李代雄;周祿雄;陳金靈;王顯波
• 申請（專利權）人: 四川省三臺水晶電子有限公司
• 主分類號: C30B7/10
• 分類號: C30B7/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳彥峰;徐宏

技術領域

本發明是一種聲表面波器件材料的制備方法，特別涉及一種無籽晶聲表晶片的制備方法。

背景技術

壓電水晶聲表晶片是制作聲表面波元器件的重要材料，而聲表面波元器件微電子工藝中，是制作叉指形電聲換能器、反射器和耦合器等的重要組成部分。利用基片材料的壓電效應，通過輸入叉指換能器(IDT)將電信號轉換成聲信號，并局限在基片表面傳播，輸出IDT將聲信號恢復成電信號，實現電-聲-電的變換過程，完成電信號處理過程，獲得各種用途的電子器件。主要應用于：電視接收機及電視工程、CATV系統、移動和無繩電話系統、光纖通信系統時鐘恢復、衛星通信及定位(GPS)系統、擴頻通信系統、通信偵察壓縮接收機、脈沖壓縮雷達系統、電子偵察用信道化接收機、應答式干擾機、導航系統、數傳系統、識別和定位系統、無鑰匙進入和保密警戒系統、遙測遙控系統、計算機時鐘、無線設備、蜂窩電話如移動電話、接收器等。

作為聲表面波元器件的核心芯片除用鈮酸鋰、鉭酸鋰材料外，水晶晶片因其特性優于鈮酸鋰、鉭酸鋰材料已成為主流芯片。國外俄羅斯、日本等國均采用水熱溫差法在以上大口徑高壓釜內培育出滿足2英寸、3英寸、4英寸尺寸等規格的大型Y0塊，再按照聲表面波傳播方向角旋轉切片進行研磨、拋光等處理制成含籽晶的聲表水晶晶片。由于國外均采用大口徑高壓釜，而且采用內加熱方式，水晶材質穩定性雖好，但由于Y0塊體積大，生長時間均在120天以上，包裹體難于控制，因內應力問題還容易開裂，因此，產品成品率低下，成本高。由此而來，國內聲表面波水晶材料及晶片完全依賴進口，而且成本又高。

國內主要采用小口徑高壓釜(以下)，均采用外加熱方式，與國外大釜加熱方式有很大差別；應力問題、包裹體問題對小釜而言更難解決。培育水晶主要靠電，由于單釜產量低下，生長時間長，合格率低下，所以國內培育材料成本遠高于國外，還不如直接進口便宜，電能浪費嚴重；采用Y0大塊沿聲表面波傳播方向旋轉切片，容易產生角度偏差，使切割加工后的晶片因角度問題再次出現不合格；同時，由于大塊含有培育籽晶，加工的晶片在投入器件生產時，沿籽晶兩側2毫米內必須去掉，導致單片產出低下，更重要的是因籽晶去除不干凈將嚴重制約器件的質量，由此而來，導致材料利用率降低。

發明內容

本發明的目的是解決國內外聲表晶片的現有制備方法存在的含籽晶、生產周期長、成品率和材料利用率低、成本高的問題，提供一種生產周期明顯縮短、成品率和材料利用率提高、成本降低的壓電水晶無籽晶聲表晶片的制備方法，其所制備的無籽晶聲表晶片材料可適用于5％以下帶寬的器件，其機電耦合系數小且溫度頻率穩定性高達0～1.5PPm內，特別適用于帶寬3‰～5％的中低頻器件。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

壓電水晶無籽晶聲表晶片的制備方法，主要步驟是將籽晶放置在高壓釜內采用水熱溫差法培育水晶塊，然后再切割成水晶晶片，其中所述籽晶是聲表面波傳播方向角度、尺寸為2～6英寸的籽晶片，在所述高壓釜內，填充氫氧化鈉、碳酸鈉堿溶液，高壓釜的上部放籽晶，下部放溶解用的原料，溶液向上方對流移動，使晶體沿聲表面波傳播方向角度結晶，長成符合制備2～6英寸規格無籽晶聲表晶片的晶體塊，根據不同品種所需聲表晶片的厚度，通過線切割將晶體塊以種籽基片為切割角度基準，按不同厚度進行切割加工，以獲得聲表面波傳播方向角度不同厚度的無籽晶聲表晶片。

所述籽晶為聲表面波傳播方向角度的低腐蝕隧道密度的水晶基片。

所述籽晶的聲表面波傳播方向角度的低腐蝕隧道密度為50條以內。

所述高壓釜內設置有可拆卸的“Z”字形水晶塊生長工模夾具，用此工模夾具使籽晶生長成水晶塊。采用“Z”字形工模夾具，改變了普通“I”字形工模夾具對溶液無分流作用，溶液靠高壓釜上下溫差直接對流的缺點；改進后的晶架結構設計為可拆卸“Z”字形，溶液對流經“Z”字形引流后再沿高壓釜上下溫差對流，不但解決了溶液在釜體內結晶對流不勻問題，而且確保了“Z”字形兩端種籽片沿聲表面波傳播方向的晶面最優速度均勻結晶，有效地阻止原石中的少量雜質進入晶體造成缺陷而嚴重影響聲表面波傳播精度。

所述水熱溫差法是五段自動控功式，即采用上部兩段，中、下部三段，控制其功率達到一致，以確保聲表晶塊的生長上下均勻一致，及生長的前、中、后期品質一致性。

所述符合規格的晶體塊是指符合制作2英寸、3英寸、4英寸、6英寸規格的晶體塊。