晶振激光減薄工藝和晶振激光刻蝕圖形工藝不同之處的研究
來源：http://eitherspanlaw.com 作者：億金電子 2018年03月27
石英晶振激光頻率微調(diào)可行性證明不同的工作環(huán)境(即大氣環(huán)境和真空環(huán)境)下微調(diào)工藝研究——→不同的刻蝕方式微調(diào)工藝研究——→激光刻蝕系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從理論到實(shí)踐層層深入研究。
提出了四變量方法,即大氣環(huán)境、真空環(huán)境、激光減薄和激光刻蝕圖形,相當(dāng)于是四個相互獨(dú)立的自變量,而最終的刻蝕量就是方程的因變量。實(shí)驗(yàn)的目的即是通過對四個自變量的組合和優(yōu)化,達(dá)到最終需要的因變量。
分別在大氣環(huán)境下和真空環(huán)境下進(jìn)行激光頻率微調(diào),找到激光電流、激光頻率和Q脈沖寬度三個參數(shù)與微調(diào)結(jié)果的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)對于固定的石英晶振晶片三個參數(shù)均存在一個損傷域值,當(dāng)超過此域值時(shí)就會對晶片產(chǎn)生損傷。同時(shí),對于大氣環(huán)境和真空環(huán)境,域值也有所不同。
在大氣環(huán)境下(1)在電流為14A,頻率為5KHz,Q脈沖寬度為50微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,頻率微調(diào)量最大可達(dá)110ppm;(2)存在著一個電流臨界值14安培,當(dāng)電流超過這個電流臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值50微秒,當(dāng)Q脈沖寬度超過這個寬度臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(4) 存在著一個晶振頻率臨界值5KHz,當(dāng)晶振頻率低于這個頻率臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同晶振晶片來說,基本相同:(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值中的任一個參數(shù),不會隨著其他兩個參數(shù)中的任意一個或兩個的改變而改.
在真空環(huán)境下(1)在電流為13A,頻率為8KHz,Q脈沖寬度為30微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,石英晶振頻率微調(diào)量最大可達(dá)583pm;(2)存在著一個電流臨界值13安培,當(dāng)電流超過這個電流臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值30微秒,當(dāng)Q脈存在著一個頻率臨界值8KHz,當(dāng)頻率低于這個頻率臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄; (4) 存在著一個頻率臨界值8KHz,當(dāng)頻率低于這個頻率臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同的晶振晶片來說,基本相同;(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值三者之間相互聯(lián)系,任一參數(shù)會隨著另外一個或兩個參數(shù)的改變而改變.
關(guān)于不同刻蝕工藝的研究,分成激光減薄工藝和激光刻蝕圖形工藝兩種。兩種方法各有優(yōu)、缺點(diǎn)。激光減薄工藝的優(yōu)點(diǎn)在于,只減薄表面銀層,并不傷及石英貼片晶振晶片本身:同時(shí)日由于不改變電極有效面積,因而對品片本身電性能參數(shù)影響不大；微調(diào)圖形選擇較靈活;微調(diào)外形美觀,肉眼幾乎看不出痕跡。而其缺點(diǎn)在于可調(diào)的頻率微調(diào)量小,真空中最大只能調(diào)節(jié)到500ppmn左右,而大氣中最大只能調(diào)節(jié)到l00ppm左右。
而晶振激光微調(diào)圖形工藝,用激光微調(diào)圖形,把晶振晶片表面電極層部分完全剝落的方法,其優(yōu)點(diǎn)在于頻率微調(diào)量大,大氣中即可達(dá)到2000pm以上的頦率微調(diào)量其次,刻蝕圖形的方法,可以對晶振晶片一面進(jìn)行加工,而實(shí)現(xiàn)兩面同時(shí)同剝落銀層的現(xiàn)象。這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率。第三,由于在生產(chǎn)過程中,石英晶振晶片表而的電極層是靠掩膜鍍敷到晶片表面上的,在掩膜的過程中,邊緣處會產(chǎn)生散射,使得沉積在晶振晶片上的銀層邊界線不夠清晰,有部分散射銀殘留的現(xiàn)象,同時(shí)也會影響晶振晶片的Q值。用激光刻蝕圖形的方法,對晶振晶片邊緣進(jìn)行加工,便可以清除邊界殘留銀層,使得晶片表而銀層清晰于凈,同吋提高品片的Q值。
利用激光刻蝕圖形工藝進(jìn)行石英晶振頻率微調(diào),對于準(zhǔn)備性有較高的要求否則就較易刻蝕到晶振晶片本身,因而對于刻蝕圖形形狀,填充間距等要求較高。總的來說,這種工藝比較適用于對調(diào)節(jié)量要求較大,大規(guī)楨快速生產(chǎn)的情況,比激光減薄工藝更利于產(chǎn)業(yè)化。
提出了四變量方法,即大氣環(huán)境、真空環(huán)境、激光減薄和激光刻蝕圖形,相當(dāng)于是四個相互獨(dú)立的自變量,而最終的刻蝕量就是方程的因變量。實(shí)驗(yàn)的目的即是通過對四個自變量的組合和優(yōu)化,達(dá)到最終需要的因變量。
分別在大氣環(huán)境下和真空環(huán)境下進(jìn)行激光頻率微調(diào),找到激光電流、激光頻率和Q脈沖寬度三個參數(shù)與微調(diào)結(jié)果的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)對于固定的石英晶振晶片三個參數(shù)均存在一個損傷域值,當(dāng)超過此域值時(shí)就會對晶片產(chǎn)生損傷。同時(shí),對于大氣環(huán)境和真空環(huán)境,域值也有所不同。
在大氣環(huán)境下(1)在電流為14A,頻率為5KHz,Q脈沖寬度為50微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,頻率微調(diào)量最大可達(dá)110ppm;(2)存在著一個電流臨界值14安培,當(dāng)電流超過這個電流臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值50微秒,當(dāng)Q脈沖寬度超過這個寬度臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(4) 存在著一個晶振頻率臨界值5KHz,當(dāng)晶振頻率低于這個頻率臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同晶振晶片來說,基本相同:(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值中的任一個參數(shù),不會隨著其他兩個參數(shù)中的任意一個或兩個的改變而改.
在真空環(huán)境下(1)在電流為13A,頻率為8KHz,Q脈沖寬度為30微秒的條件下,以激光減薄而不剝落的方式,石英晶振頻率微調(diào)量最大可達(dá)583pm;(2)存在著一個電流臨界值13安培,當(dāng)電流超過這個電流臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(3)存在著一個Q脈沖寬度臨界值30微秒,當(dāng)Q脈存在著一個頻率臨界值8KHz,當(dāng)頻率低于這個頻率臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄; (4) 存在著一個頻率臨界值8KHz,當(dāng)頻率低于這個頻率臨界值時(shí),激光就會對銀電極層產(chǎn)生剝落,而不是減薄;(5)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值對于不同的晶振晶片來說,基本相同;(6)電流臨界值,Q脈沖寬度臨界值,頻率臨界值三者之間相互聯(lián)系,任一參數(shù)會隨著另外一個或兩個參數(shù)的改變而改變.
關(guān)于不同刻蝕工藝的研究,分成激光減薄工藝和激光刻蝕圖形工藝兩種。兩種方法各有優(yōu)、缺點(diǎn)。激光減薄工藝的優(yōu)點(diǎn)在于,只減薄表面銀層,并不傷及石英貼片晶振晶片本身:同時(shí)日由于不改變電極有效面積,因而對品片本身電性能參數(shù)影響不大；微調(diào)圖形選擇較靈活;微調(diào)外形美觀,肉眼幾乎看不出痕跡。而其缺點(diǎn)在于可調(diào)的頻率微調(diào)量小,真空中最大只能調(diào)節(jié)到500ppmn左右,而大氣中最大只能調(diào)節(jié)到l00ppm左右。
而晶振激光微調(diào)圖形工藝,用激光微調(diào)圖形,把晶振晶片表面電極層部分完全剝落的方法,其優(yōu)點(diǎn)在于頻率微調(diào)量大,大氣中即可達(dá)到2000pm以上的頦率微調(diào)量其次,刻蝕圖形的方法,可以對晶振晶片一面進(jìn)行加工,而實(shí)現(xiàn)兩面同時(shí)同剝落銀層的現(xiàn)象。這樣就大大的提高了生產(chǎn)效率。第三,由于在生產(chǎn)過程中,石英晶振晶片表而的電極層是靠掩膜鍍敷到晶片表面上的,在掩膜的過程中,邊緣處會產(chǎn)生散射,使得沉積在晶振晶片上的銀層邊界線不夠清晰,有部分散射銀殘留的現(xiàn)象,同時(shí)也會影響晶振晶片的Q值。用激光刻蝕圖形的方法,對晶振晶片邊緣進(jìn)行加工,便可以清除邊界殘留銀層,使得晶片表而銀層清晰于凈,同吋提高品片的Q值。
利用激光刻蝕圖形工藝進(jìn)行石英晶振頻率微調(diào),對于準(zhǔn)備性有較高的要求否則就較易刻蝕到晶振晶片本身,因而對于刻蝕圖形形狀,填充間距等要求較高。總的來說,這種工藝比較適用于對調(diào)節(jié)量要求較大,大規(guī)楨快速生產(chǎn)的情況,比激光減薄工藝更利于產(chǎn)業(yè)化。
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