一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，所述方法包括：首先，将压电材料与半导体材料衬底进行键合，得到含有压电层的键合体；然后，将压电层中远离键合面一侧的边缘圆角通过加工

【技术实现步骤摘要】
一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法


[0001]本专利技术涉及压电衬底制造
，具体涉及一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法
。

技术介绍

[0002]压电材料具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能
。
压电效应的作用原理是通过对压电材料施加压力，压电材料会产生电位差（称为正压电效应），反之对压电材料施加电压，则会产生机械应力（称为逆压电效应）
。
如果压力是一种高频震动，则会产生高频电流
。
[0003]铌酸锂
、
钽酸锂等是目前应用最广泛的新型无机材料，属于非常优异的压电换能材料
。
钽酸锂具有优良的压电
、
铁电
、
声光以及电光效应，广泛用于谐振器
、
滤波器
、
换能器等电子通讯器件及高频声表面波器件
。
铌酸锂具有良好的非线性光学性质，可用作光波导材料，或用于制作中低频声表滤波器
、
大功率耐高温超声换能器等
。
[0004]目前，通过机械减薄技术制备复合衬底的生产工艺应用十分广泛
。
其主要步骤一般包括：首先将铌酸锂或钽酸锂通过键合技术键合到单晶硅衬底上，然后通过机械减薄的方式将顶层的钽酸锂或铌酸锂减薄至所需的厚度，之后进行化学机械抛光，最后得到复合压电衬底
。
但是，由于晶圆边缘轮廓为
R
型或
T
型倒角，所以键合后边缘部分一般会出现1‑
2mm
的未键合区域，再经过减薄处理会导致边缘撕裂
、
崩边等缺陷，影响产品质量
。
[0005]因此，如何避免采用机械减薄技术制备复合衬底时出现边缘撕裂
、
崩边等缺陷，同时提高产品的良率和美观度，是目前需要解决的问题
。

技术实现思路

[0006]针对以上问题，本专利技术的目的在于提供一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，与现有技术相比，本专利技术提供的方法通过加工
L
型倒角和腐蚀处理能够去除倒角痕迹，有效解决机械减薄时出现边缘撕裂
、
崩边等问题，还能使复合压电衬底与抓取结构更加匹配，避免因结构受力不均导致在机械或人工抓取
、
运输
、
存储等过程中发生衬底崩边问题，且外形美观，产品良率较高
。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]（1）将压电材料与半导体材料衬底进行键合，得到含有压电层的键合体；
[0010]（2）将步骤（1）所述压电层中远离键合面一侧的边缘圆角通过加工
L
型倒角去除，所述
L
型倒角包括相互垂直连接的竖直段和水平段，控制
L
型倒角的水平段位于键合面的上方，得到倒角后的键合体；
[0011]（3）将步骤（2）得到的所述倒角后的键合体进行腐蚀处理，得到腐蚀后的键合体；
[0012]（4）将步骤（3）得到的所述腐蚀后的键合体依次进行机械减薄处理和抛光处理，得
到复合压电衬底
。
[0013]现有工艺中，压电材料和半导体材料衬底的边缘轮廓为
R
型或
T
型倒角，所以键合后边缘部分一般会出现1‑
2mm
的未键合区域，再经过减薄处理会导致边缘撕裂
、
崩边等缺陷，影响产品质量
。
本专利技术提供的方法以键合
、
倒角
、
腐蚀处理
、
机械减薄处理和抛光处理的组合工艺为基础，通过在压电材料的边缘圆角加工
L
型倒角，并控制
L
型倒角的水平段位于键合面的上方，能够与后续的腐蚀处理相互配合：一方面能够去除未键合区域，避免后续机械减薄处理中发生边缘撕裂
、
崩边等问题
。
另一方面，本专利技术控制
L
型倒角的水平段位于键合面的上方，能够去除倒角痕迹，降低粗糙度，使产品外形更加美观，更易与抓取装置匹配，避免受力不均崩边，不会在后续的器件加工中影响器件端产品的质量
。
而现有方法中，通常将倒角加工至键合面的下方或在半导体材料衬底处倒角，导致产品边缘最终含有明显的倒角痕迹，在后续机械或人工抓取
、
运输
、
存储等过程中，含有倒角痕迹的衬底不易与抓取装置匹配，容易因受力不均崩边，且粗糙度较大，影响产品外观，在后续器件加工中会出现材料脱落的问题，降低产品良率
。
[0014]优选地，步骤（1）所述压电材料的材质包括铌酸锂
、
钽酸锂或压电陶瓷中的任意一种
。
[0015]优选地，步骤（1）所述半导体材料衬底的材质包括单晶硅
、
蓝宝石
、
碳化硅
、
尖晶石
、
石英
、
玻璃
、
氮化铝或金刚石中的任意一种
。
[0016]优选地，步骤（1）所述键合前将压电材料和半导体材料衬底分别独立地依次进行化学清洗和活化处理
。
[0017]优选地，所述化学清洗采用
RCA
标准清洗法进行
。
[0018]本专利技术中，所述
RCA
标准清洗法采用的清洗液包括
SPM、DHF、APM
或
HPM
中的任意一种
。
其中，所述
SPM
为硫酸溶液和双氧水的混合溶液，且清洗温度为
120
‑
150℃
；所述
DHF
为氢氟酸溶液，且清洗温度为
20
‑
25℃
；所述
APM
为氨水和双氧水的混合溶液，且清洗温度为
30
‑
80℃
；所述
HPM
为盐酸溶液和双氧水的混合溶液，且清洗温度为
65
‑
85℃。
[0019]优选地，所述化学清洗直至表面
0.3
μ
m
尺寸以上的颗粒数量
≤30
，例如可以是
5、10、15、20、25
或
30
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用
。
[0020]优选地，所述活化处理包括利用
Ar
离子分别轰击压电材料和半导体材料衬底的待键合面
。
[0021]优选地，步骤（1）所述键合在真空环境中进行，且绝对真空度
≤10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将压电材料与半导体材料衬底进行键合，得到含有压电层的键合体；（2）将步骤（1）所述压电层中远离键合面一侧的边缘圆角通过加工
L
型倒角去除，所述
L
型倒角包括相互垂直连接的竖直段和水平段，控制
L
型倒角的水平段位于键合面的上方，得到倒角后的键合体；（3）将步骤（2）得到的所述倒角后的键合体进行腐蚀处理，得到腐蚀后的键合体；（4）将步骤（3）得到的所述腐蚀后的键合体依次进行机械减薄处理和抛光处理，得到复合压电衬底
。2.
根据权利要求1所述基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，其特征在于，步骤（1）所述键合前将压电材料和半导体材料衬底分别独立地依次进行化学清洗和活化处理
。3.
根据权利要求1所述基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，其特征在于，步骤（1）所述键合在真空环境中进行，且绝对真空度
≤10
‑3Pa。4.
根据权利要求1所述基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方法，其特征在于，步骤（1）所述键合的温度为
20
‑
40℃。5.
根据权利要求1所述基于机械减薄技术制备复合压电衬底的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，高文琳，母凤文，郭超，
申请(专利权)人：青禾晶元晋城半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：