一种石英晶圆及其制造方法

技术领域

本申请涉及石英晶圆技术领域，尤其涉及一种石英晶圆及其制造方法。

背景技术

石英晶圆是指半导体集成电路制作所用的石英晶片，在石英晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的谐振器(即芯片)。

随着半导体高频化趋势发展，典型的石英晶圆研磨加工磨薄制程已无法完全满足客户需求，因而石英晶圆光刻化技术应运而生，但以目前市面上所见芯片设计形貌，皆是以对单一芯片边框周围进行蚀刻形成缺口后，并且镀上上表面与下表面的电极，再以拨断芯片方式，将芯片一颗颗取下，此方法主要是因为石英晶圆的厚度较薄，在小型化趋势发展下而开发的制程，其优点为芯片边框的精度与镀上电极的精度，都是光刻等级的精密程度，得以确保批量生产的一致性。其缺点为必须预留蚀刻缺区与芯片支撑区的空间而导致每片石英光刻化石英晶圆可生产的芯片数量大幅减少约30-50％。

另一种方法就如同半导体石英晶圆切割方式，将已经完成蚀刻的石英晶体利用切割的方式一颗颗取下，因无侧边电极，会有芯片上、下电极无法导通的问题，进而无法量测，所以必须仰赖后续制程。而且在上电极膜制程中，将蚀刻完毕的石英晶体单一芯片会一颗颗摆放在镀膜治具上，再以上、下两片盖板和左右挡块固定芯片后进行镀膜，考虑到机械对位工序中，石英晶体尺寸一定小于镀膜治具的尺寸而能避免卡料，但同时也产生了滑动，也因此产生镀电极与石英晶体本身的机械对位的精度无法如同光刻电极的精确。加上石英晶圆主面或侧面有立体结构设计(如凹槽型)，在以溅镀方式的镀膜机镀膜时，金属离子是以不同方向打向主面镀电极区，因此也容易有电极面扩晕现象或不平整而影响电性，从而影响良率或性能。

还有一些相关技术的石英晶圆由于缺口区位于石英晶圆转角处且尺寸太小，导致无法采用成本较低、效率较高的湿法刻蚀技术形成所述缺口区或者难于设置有效的侧面导通用电极膜，进而导致所述石英晶圆的制造效率较低、成本较高或可靠性较低，有必要改善。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种成本较低、可靠性较高的石英晶圆及其制造方法。

第一方面，本申请实施例提供一种石英晶圆，其包括：石英晶圆本体，包括主表面、设置于所述主表面且用于对应芯片设置的凹槽区、连接所述主表面的第一侧面、连接所述主表面和所述第一侧面的第二侧面，所述第一侧面整体为通过刻蚀或切割工艺形成；以及电极膜，包括设置于所述凹槽区的第一部分、设置于所述主表面且与所述第一部分连接的第二部分和设置于所述第一侧面且与所述第二部分连接的第三部分。

在一种实施例中，所述石英晶圆本体具有长度方向和宽度方向，所述第一侧面为沿所述宽度方向设置的侧面，所述第二侧面为沿所述长度方向设置的侧面。

在一种实施例中，所述第一侧面整体为通过刻蚀工艺形成；所述凹槽区采用刻蚀工艺形成。

在一种实施例中，所述第一部分、所述第二部分和所述第三部分在同一镀膜及刻蚀工艺中形成。

在一种实施例中，所述凹槽区具有第一底面和连接所述第一底面和所述主表面的连接侧面，所述第一部分设置在所述第一底面和所述连接侧面上；所述第二部分沿所述凹槽区靠近所述第二侧面的一侧的主表面延伸至所述第一侧面。

在一种实施例中，所述主表面包括远离所述第一侧面的上半区域和靠近所述第一侧面的下半区域，所述凹槽区位于所述上半区域。

在一种实施例中，所述电极膜还包括第四部分和连接所述第四部分的第五部分，所述第四部分设置在所述主表面，所述第五部分设置在所述第一侧面且与所述第三部分相对设置；所述第二部分包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部连接于所述第一部分和所述第二连接部之间，所述第二连接部和所述第四部分相对设置。

在一种实施例中，所述石英晶圆本体还包括与所述第一侧面相背设置的第三侧面、以及与所述第二侧面相背设置的第四侧面，所述第一侧面、第二侧面、所述第三侧面和所述第四侧面依次首尾相连，且所述第二侧面、所述第三侧面和所述第四侧面中至少两个为用于与其他石英晶圆分离的切割面。

第二方面，本申请实施例还提供一种石英晶圆的制造方法，包括以下步骤：提供石英晶圆母片，所述石英晶圆母片用于形成多个所述石英晶圆且包括第一表面和与所述第一表面相背设置的第二表面，所述第一表面用于对应的多个所述石英晶圆的主表面，所述第二表面用于对应多个所述石英晶圆的背面；在所述第一表面上形成多个所述凹槽区以及形成贯通所述第一表面和所述第二表面的至少一个贯通孔，每个所述贯通孔具有两个相对的侧壁面，每个所述贯通孔的所述两个侧壁面用于形成多个所述石英晶圆的所述第一侧面；在所述第一表面和所述贯通孔的两个相对的侧壁面形成所述电极膜；以及对所述石英晶圆母片按照预设切割线进行切割，从而获得具有所述第一侧面和所述第二侧面的多个所述石英晶圆。

在一种实施例中，所述至少一个贯通孔的数量为多个，且多个所述贯通孔平行间隔设置，相邻两个所述贯通孔之间用于形成两列所述石英晶圆，每个列所述石英晶圆的数量为多个，位于相邻两个所述贯通孔之间的两列所述石英晶圆对称设置；所述预设切割线包括位于两列所述石英晶圆之间且平行于所述贯通孔的延伸方向的多条第一切割线以及垂直所述第一切割线的多条第二切割线，所述第二切割线位于每列所述石英晶圆中的相邻两个所述石英晶圆之间。

本申请实施例提供的石英晶圆及其制造方法中，所述第一侧面整体为通过刻蚀或切割工艺形成，使得所述第一侧面整体可以相对于现有挖孔形成较小的缺口区的表面来说面积更大，进而采用湿法刻蚀形成所述第一侧面整体时可以有效提高制造效率和降低制造成本，且使得所述第一侧面整体更为平整，进一步保证在所述第一侧面形成有效的侧面导通用电极膜(即所述第三部分)，提高所述石英晶圆的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是一种相关技术的石英晶圆母片的平面结构示意图。

图2是图1所述石英晶圆母片的部分放大结构示意图。

图3是图3所述石英晶圆母片的部分侧面示意图。

图4是图1所示的石英晶圆母片形成的石英晶圆的结构示意图。

图5是另一种相关技术的石英晶圆母片的石英晶圆母片的平面结构示意图。

图6是图5所示的石英晶圆母片形成的石英晶圆的结构示意图。

图7是本申请实施例提供的石英晶圆的立体结构示意图。

图8是本申请实施例提供的石英晶圆制造方法的流程图。

图9是本申请实施例提供的石英晶圆制造方法中采用的石英晶圆母片的示意图。

图10是本申请实施例提供的石英晶圆制造方法中采用的石英晶圆母片以及其上的凹槽区及贯通孔的示意图。

图11是图10的石英晶圆制造方法中采用的石英晶圆母片部分放大示意图。

图12是图11的石英晶圆制造方法中采用的石英晶圆母片形成所述电极膜后的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体地实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图3所示，在一种相关技术中，石英晶圆母片40上具有主干部41和连接在所述主干部41上厚度较薄的分支部42，每个分支部42连接多个石英晶圆43，每个石英晶圆43包括连接所述分支部42的石英晶圆主体431和形成在所述石英晶圆主体431的主表面和侧面并延伸至所述分支部42的电极膜432。具体地，将所述石英晶圆主体431与所述分支部42之间断开，即可将所述石英晶圆43从所述分支部摘下。然而，如图4所示，为便于所述石英晶圆43的摘下，所述石英晶圆主体431的侧面设置有宽度逐渐变小的与所述分支部42相连的连接部433，然而所述连接部433的存在会影响所述电极膜在所述石英晶圆主体431的侧面的覆盖以及平整度，导致对所述电极膜432的良率或性能造成影响。

如图5至图6所示，在另一种相关技术中，石英晶圆母片50上形成多个缺口区54，所述缺口区54位于每个石英晶圆53转角处，且进一步在石英晶圆主体531的主表面和缺口区54形成电极膜532，但是这种设计方式由于缺口区54太小，基本无法采用成本较低、效率较高的湿法刻蚀技术形成所述缺口区54以及难于设置有效的侧面导通用电极膜532，进而导致所述石英晶圆53的制造效率较低、成本较高或可靠性较低，有必要改善。同时，所述缺口区54的存在，也导致所述石英晶圆53的整体结构强度较弱，可靠性较低。

第一方面，请参阅图7，本申请实施例提供一种石英晶圆，其包括石英晶圆本体10和电极膜20。

所述石英晶圆本体10包括主表面11、设置于所述主表面11且用于对应芯片设置的凹槽区12、连接所述主表面11的第一侧面13、连接所述主表面11和所述第一侧面13的第二侧面14。

所述电极膜20包括设置于所述凹槽区12的第一部分21、设置于所述主表面11且与所述第一部分21连接的第二部分22和设置于所述第二侧面14且与所述第二部分22连接的第三部分23。

本申请实施例提供的石英晶圆及其制造方法中，所述第一侧面13整体为通过刻蚀或切割工艺形成，使得所述第一侧面13整体可以相对于现有挖孔形成较小的缺口区的表面来说面积更大，进而采用湿法刻蚀形成所述第一侧面13整体时可以有效提高制造效率和降低制造成本，且使得所述第一侧面13整体更为平整，进一步保证在所述第一侧面13形成有效的侧面导通用电极膜(即所述第三部分23)，提高所述石英晶圆的可靠性。

进一步地，本实施例中，所述石英晶圆本体10具有长度方向X和宽度方向Y，所述第一侧面13为沿所述宽度方向X设置的侧面，所述第二侧面14为沿所述长度方向设置的侧面Y，但并不限于上述。

可以理解，所述电极膜20的各个部分(如所述第一部分21、所述第二部分22和所述第三部分23)可以在同一镀膜及刻蚀工艺中形成。具体地，可以在所述石英晶圆本体10上通过镀膜工艺形成导电材料层，再通过刻蚀工艺形成图案化的所述电极膜20的各个部分(除了所述第一部分21、所述第二部分22和所述第三部分23外，还包括第四部分、第五部分25)。

如前所述，本实施例中，所述第一侧面13整体为通过刻蚀工艺(优选为湿法刻蚀刻蚀，并不限于上述)形成，具体地，在同一个石英晶圆母片上的多个所述石英晶圆的所述第一侧面13整体可以在同一道湿法刻蚀工艺中形成；所述凹槽区12也可以采用刻蚀工艺(优选为湿法刻蚀工艺，并不限于上述)形成。

进一步地，所述凹槽区12具有第一底面121和连接所述第一底面121和所述主表面11的连接侧面122，所述第一部分21设置在所述第一底面121和所述连接侧面122上；所述第二部分22沿所述凹槽区12靠近所述第二侧面14的一侧的主表面11延伸至所述第一侧面13。可以理解，上述所述第一部分21、所述第二部分22和所述第三部分23可以使得所述电极膜20的布局更合理，有利于降低实用所述石英晶圆的芯片的尺寸，提供器件的集成性。

本实施例中，所述主表面11可以划分为远离所述第一侧面13的上半区域111和靠近所述第一侧面13的下半区域112，所述凹槽区12位于所述上半区域111。所述凹槽区12可以为主震区。

所述电极膜20还包括第四部分24和连接所述第四部分24的第五部分25，所述第四部分24设置在所述主表面11，所述第五部分25设置在所述第一侧面13且与所述第三部分23相对设置；所述第二部分22包括第一连接部221和第二连接部222，所述第一连接部221连接于所述第一部分21和所述第二连接部222之间，所述第二连接部222和所述第四部分24相对设置。具体地所述第五部分25与所述第三部分23对称设置；所述第二连接部222和所述第四部分24对称设置。可以理解，所述第三部分23可以作为所述第一侧面13导通用电极膜，所述第五部分可以作为所述第一侧面13的另一个导通用电极膜。所述第四部分24和所述第二连接部222可以分别作为引脚位电极膜。上述对称设置使得布局合理，且可以提供石英晶圆可靠性。

所述石英晶圆本体10还包括与所述第二侧面14相背设置的第三侧面18、以及与所述第二侧面14相背设置的第四侧面19，所述第一侧面13、第二侧面14、所述第三侧面18和所述第四侧面19依次首尾相连，且所述第一侧面13、第二侧面14、所述第三侧面18和所述第四侧面19中至少所述第二侧面14以及所述第三侧面18和所述第四侧面19中的一个为用于与其他石英晶圆分离的切割面。也就是说，制造过程中，所述石英晶圆可以与其他石英晶圆使用同一个石英晶圆母片通过半导体工艺形成所述凹槽区12、所述第一侧面13和所述电极膜20，再通过半导体切割工艺(如激光切割工艺)对所述石英晶圆母片进行切割从而获得多个所述石英晶圆。具体地，每个石英晶圆母片可以包括矩阵排列的多排多列石英晶圆，位于边缘的多个石英晶圆外侧无需切割时，所述第三侧面18和/或所述第四侧面19可以是所述石英晶圆母片原本的外侧面，从而并非切割面。

第二方面，请参阅图8至图12，本申请实施例还提供一种上述图7所示石英晶圆的制造方法，包括以下步骤S31、S32、S33及S34。

步骤S31，请参阅图9，提供石英晶圆母片30，所述石英晶圆母片30用于形成多个所述石英晶圆且包括第一表面301和与所述第一表面301相背设置的第二表面302，所述第一表面301用于对应的多个所述石英晶圆的主表面11，所述第二表面302用于对应多个所述石英晶圆的背面16。本实施例中，主要以所述石英晶圆母片30为圆形为例进行说明，可以理解，所述石英晶圆的第二、第三、第四侧面14、18、19可以均为切割面。在其他实施例中，所述石英晶圆母片30也可以为切割好的矩形母片。

步骤S32，请参阅图10至图11，在所述第一表面301上形成多个所述凹槽区12以及形成贯通所述第一表面301和所述第二表面302的至少一个贯通孔15，每个所述贯通孔15具有两个相对的侧壁面151，每个所述贯通孔15的所述两个侧壁面151用于形成多个所述石英晶圆的所述第一侧面13。具体地，可以采用同一道或不同道的湿法刻蚀工艺形成所述凹槽区12和所述贯通孔15。

步骤S33，请参阅图12，在所述第一表面301和所述贯通孔15的两个相对的侧壁面151形成所述电极膜20。具体地，可以采用镀膜工艺形成导电材料层，再通过刻蚀工艺形成图案化的所述电极膜20的各个部分(除了所述第一部分21、所述第二部分22和所述第三部分23外，还包括第四部分、第五部分25)。

步骤S34，请参阅图12，对所述石英晶圆母片30按照预设切割线进行切割，从而获得如图1所示的具有所述凹槽区12、所述第一侧面13和所述第二侧面14的多个所述石英晶圆。具体地，可以激光切割设备按照预设第一切割线L1和第二切割线L2对所述石英晶圆母片30进行切割，从而获得多个所述石英晶圆。

可以理解，所述至少一个贯通孔15的数量为多个，且多个所述贯通孔15平行间隔设置，相邻两个所述贯通孔15之间用于形成两列所述石英晶圆，每个列所述石英晶圆的数量为多个，位于相邻两个所述贯通孔15之间的两列所述石英晶圆对称设置；所述预设切割线包括位于两列所述石英晶圆之间且平行于所述贯通孔的延伸方向的多条第一切割线L1以及垂直所述第一切割线L1的多条第二切割线L2，所述第二切割线L2位于每列所述石英晶圆中的相邻两个所述石英晶圆之间。

可以理解，上述石英晶圆的制造方法中，通过在所述石英晶圆母片上设置所述贯通孔15，可以对应形成多个所述石英晶圆的所述第一侧面13，由于所述贯通孔15尺寸可以根据需要设置为较大，进而采用湿法刻蚀时可以有效提高制造效率和降低制造成本，此外，由于尺寸较大，使得所述第一侧面整体更为平整，进一步保证在所述贯通孔15的两个侧壁面151形成有效的侧面导通用电极膜(即所述第三部分23)，提高所述石英晶圆的可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。