[发明专利]为光刻产生的石英晶体坯片单一分割的刻蚀法

说明书

技术领域

本发明一般涉及压电器件，尤其涉及对光刻产生的石英晶体坯片进行单一分割的刻蚀方法。

背景技术

压电元件包括由各种压电材料制成的各种类型和形状的器件。典型的压电元件由大致为矩形或圆形的石英板组成。这些压电元件通常用于诸如计算机、蜂窝电话、寻呼机、收音机以及无线数据器件等电子器件中的频率控制。当消费者不断要求压缩这些装置的大小和价格时，对压电器件小型化、低成本和自动化安装的要求也日益增加。

对于自动安装设备通常要求在其上的每个压电元件具有一致的大小和形状。此安装设备可包括一个带有视象系统(vision system)的自动操纵机械(crobotic machine)，一个夹入(pick-and-place)系统之类。当待要被安装的器件缩小时，自动化系统要求与被安装的元件有更紧密的配合以减少破裂、错位和挤塞。

图1示出单一分割前现有技术光刻产生的压电元件10。借助于穿通母片12刻蚀图形来界定这些元件10，但依靠一个或多个相对薄的桥体16仍使各元件10连接于片12。这些桥16被设计成使其保持为母片12的完整厚度，是因为需要各元件10留于其位置上以便整体对片子12进行进一步处理。采用桥16可避免处置如图2所示的单个元件带来的问题。

熟知的对压电片12的光刻加工包括如图3所示对压电片12分别涂覆金属24和光致抗蚀剂26。随后显影光致抗蚀剂26，刻蚀金属24并刻蚀穿通压电片12以界定各个元件10。其余的加工包括光致抗蚀剂的剥离，片子清洗以及元件10的测试程序，该程序当所有的元件10处于在母片12上的已知位置时很容易完成的。然而，对片12整个加工完成后最终需要从母片12进行元件10的单一分割以便将元件10安装于各个封装件中。为有助于单一分割，在利用刻蚀穿通围绕元件10的周边的遗留边界22以界定元件10的同时在靠近分割边缘14处，穿通母片12刻蚀出一个相对大的脱离区20(图1)。该刻蚀过程依靠一个或多个使其保持为母片12的完整厚度的桥16使各元件10连接于母片12。采用靠近元件10的分割边缘14的脱离区20使单一分割的断裂应力集中于桥16或其附近。

图2示出一个现有工艺单一分割后的压电元件10。借助于在分割边缘14附近断裂桥16使元件10从其母片12单一分割可引起不可预料的损伤。经常会发生元件10本身而不是桥16的破碎。此类断裂破坏了元件10的可用性，增加了碎片，降低了成品率并增加了成本。甚至需要桥16破碎时，压电元件10的分割边缘14上经常要留下尖刺18故而桥16没有完整的断裂。这些在分割边缘14上的尖刺18经常是那样的明显而不可能在边缘14安装元件。因此，需要观察压电元件边缘的质量以便在它的最好边缘安装元件，经常是其相对的边缘28。此类观察对自动化是一种妨碍。

图3示出现有技术用于刻蚀压电元件10的脱离区20的剖面图。刻蚀穿通脱离区20和边界22的宽度是如此之大使之基本上在现有技术中不去考虑压电材料的各向异性刻蚀以及顶部和底部光刻图形的对准。现有技术假定所有从片子12的顶部和底部二面被刻蚀的区域总会相交(用标号20表示)而刻蚀穿通片子12。

对光刻产生的坯片单一分割的另外考虑是压电元件环境的异常敏感。任何与压电元件表面接触的颗粒都能改变其频率。通常，一个元件在严格控制的条件下被气密封装。然而这些封装工序并不致力于减少在单一分割过程中可能发生的颗粒沾污。以前，对于光刻产生的元件的单一分割可引起桥(图1中示为16)的不可预料的破裂。这些桥会破裂成大小各异的碎片。最小的碎屑由于其内聚力而附着于压电元件的表面。在一个元件表面上微观颗粒物质的存在引起在不同输入功率水平下元件频率响应的改变。这种现象是本技术中熟知的“激励电平依赖”或“起动电阻”。

发明内容

最常用的消除此微观颗粒的方法是在工序中加入各种清洗步骤。现有技术清洗可包括机械擦光，湿法处理，超声清洗，等离子清洗之类。除非这些清洗工序受到很好的控制和监测，清洗溶液很可能会带来引入较原来存在的更多沾污的问题。本发明利用在潜在问题发生前尽可能减少颗粒物质的产生来解决此问题。另外，可避免额外的清洗工序，因而使成本降低。