一种石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体设计一种石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法。


背景技术：

2.石英晶体谐振器具有高效、高稳定的物理化学性能。对于光刻工艺的石英晶体谐振器对振子单元尺寸精度控制要求高。振子单元尺寸不均或图形偏移对谐振器电性能参数有重大影响，严重影响谐振器的一致性及稳定性。传统工艺石英晶体谐振器对振子单元尺寸控制精度低，振子单元尺寸控制精度差。对于光刻工艺的石英晶体谐振器，用光刻工艺加工技术，精度高，尺寸稳定性好，对振子单元的尺寸稳定性有较高保障。综上所述，提供一种基于光刻工艺石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法。
3.中国专利申请号为：cn2017114866465，授权公告号为cn108231999b，公告日为2021.07.02的发明专利公开了一种石英谐振器晶片的加工方法，将石英晶片按以下步骤加工处理：ⅰ.镀金属膜：使用镀膜机在晶片板上全部镀铬，然后镀金，并且最终以薄膜的形式沉积在晶片板表面，镀膜机真空度0.35—0.45pa，金的溅射功率为0.65kw，铬的溅射功率为0.4kw；ⅱ.喷雾涂胶ⅲ.软烘ⅳ.掩膜对准和曝光；
ⅴ
.曝光后烘焙；ⅵ.显影；ⅶ.坚膜烘焙；
ⅷ
.去除金属膜；
ⅸ
.boe腐蚀。
ⅹ
.去除光刻胶；
ⅺ
.重复步骤
ⅱⅷ
；
ⅻ
.裂片；
ⅹⅲ
.腐蚀、清洗；将晶片置于腐蚀机中，通过腐蚀液进行腐蚀，然后冲洗并干燥。本发明突破了机械式研磨晶片厚度限度30μm，约55mhz，而且腐蚀效果更好，该设计提供了一种光刻工艺的石英晶体谐振器晶片的加工方法，但是加工过程中关于精度的控制未有提及，如何保持阵子单元尺寸的稳定性、控制晶片的精度仍然没有一个好的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明提供一种石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法。
5.为实现以上目的，本发明采取的技术方案为：一种石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法，包括以下步骤：1）晶片布局设计:将抛光片进行区域对称划分，得到网格一、网格二、网格三和网格四，以上四个网格呈矩形，用于排列阵子单元，四个网格之间留设有十字形留白区域五，抛光片左右两边设计有留白区域一、留白区域二，抛光片顶部和底部设置有留白区域三、留白区域四；2）阵子单元图形叠层设计：在抛光片上叠层外形25，保留外形图形，叠层凹槽26，保留凹槽图形，叠层电极27，保留电极图形，即得振子单元；3）对齐图形设计，留白区域五左右两端设置有对齐图标一、对齐图标二，上下两端设置有对齐图标三、对齐图标四，留白区域五中间位置还设置有对齐图标五，留白区域一中间位置依次水平设置有对齐图标六、对齐图标七、对齐图标八，留白区域二中间位置依次水平设置有对齐图标九、对齐图标十、对齐图标十一，对齐图标形状优选为圆形或者正方形，
正方形边长尺寸控制在0.2-0.5mm，圆形半径控制在0.1-0.2mm；4）对齐方法设计：通过光刻工艺在抛光片上保留对齐图标四、对齐图标六、对齐图标七、对齐图标八、对齐图标九、对齐图标十、对齐图标十一；然后叠层外形，对齐图标一（第一层）、对齐图标二（第一层）、对齐图标三（第一层），对齐控制选用对齐图标八、对齐图标十一、对齐图标四，以控制对位精度，保留叠层图形；叠层凹槽，对齐图标一（第二层），对齐图标二（第二层），对齐图标五，对齐控制选用对齐图标七、对齐图标十、对齐图标三，凹槽对位精度校正：检验对齐图标一、对齐图标二的两层是否完全重合，完全重合，则说明对齐精度好，若没有完全重合，通过测量对齐图标一、对齐图标二的x轴、y轴的偏移距离，明确对位偏差，校准位置；叠层电极、对齐图标一（第三层）、对齐图标二（第三层），对齐控制选用对齐图标六、对齐图标九和对齐图标五，电极对齐精度校正：检验对齐图标一的第一层和第三层、对齐图标二的第一层和第三层是否完全重合，完全重合，则说明对齐精度好，若没有完全重合，通过测量对齐图标一、对齐图标二的x轴、y轴的偏移距离，明确对位偏差，校准位置。
6.所述对齐图标一、对齐图标二、对齐图标六、对齐图标七、对齐图标八、对齐图标九、对齐图标十、对齐图标十一为方形，对齐图标三、对齐图标四、对齐图标五为圆形。
7.与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明能保证对齐精度，严格控制谐振器阵子单元尺寸，有效控制位置偏差，解决了阵子单元制作过程中工序复杂、控制精准度差的问题。
附图说明
8.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明中阵子单元的结构示意图。
9.其中，抛光片1，网格一2，网格二3，网格三4，网格四5，阵子单元6，留白区域一8，留白区域二10，留白区域三12，留白区域四9，留白区域五11，对齐图标一20，对齐图标二21，对齐图标三23，对齐图标四22，对齐图标五24，对齐图标六18，对齐图标七16，对齐图标八14，对齐图标九19，对齐图标十17，对齐图标十一15，外形25，凹槽26，电极27。
具体实施方式
10.下面结合示意图1和图2对本发明作进一步说明。
11.参见图1和图2，一种石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法，包括以下步骤：1）晶片布局设计:将抛光片1进行区域对称划分，得到网格一2、网格二3、网格三4和网格四5，以上四个网格呈矩形，用于排列阵子单元6，四个网格之间留设有十字形留白区域五11，抛光片1左右两边设计有留白区域一8、留白区域二10，抛光片1顶部和底部设置有留白区域三12、留白区域四9；2）阵子单元图形叠层设计：在抛光片1上叠层外形25，保留外形25图形，叠层凹槽26，保留凹槽26图形，叠层电极27，保留电极27图形，即得振子单元6；3）对齐图形设计：留白区域五11左右两端设置有对齐图标一20、对齐图标二21，上下两端设置有对齐图标三23、对齐图标四22，留白区域五11中间位置还设置有对齐图标五24，留白区域一8中间位置依次水平设置有对齐图标六18、对齐图标七16、对齐图标八14，留
白区域二10中间位置依次水平设置有对齐图标九19、对齐图标十17、对齐图标十一15，对齐图标形状优选为圆形或者正方形，正方形边长尺寸控制在0.2-0.5mm，圆形半径控制在0.1-0.2mm；4）对齐方法设计：通过光刻工艺在抛光片1上保留对齐图标四22、对齐图标六18、对齐图标七16、对齐图标八14、对齐图标九19、对齐图标十17、对齐图标十一15；然后叠层25外形，对齐图标一20（第一层）、对齐图标二21（第一层）、对齐图标三23（第一层），对齐控制选用对齐图标八14、对齐图标十一15、对齐图标四22，以控制对位精度，保留叠层25图形；叠层凹槽26，对齐图标一20（第二层），对齐图标二21（第二层），对齐图标五24，对齐控制选用对齐图标七16、对齐图标十17、对齐图标三23，凹槽26对位精度校正：检验对齐图标一20、对齐图标二21的两层是否完全重合，完全重合，则说明对齐精度好，若没有完全重合，通过测量对齐图标一20、对齐图标二21的x轴、y轴的偏移距离，明确对位偏差，校准位置；叠层电极27、对齐图标一20（第三层）、对齐图标二21（第三层），对齐控制选用对齐图标六18、对齐图标九19和对齐图标五24，电极27对齐精度校正：检验对齐图标一20的第一层和第三层、对齐图标二21的第一层和第三层是否完全重合，完全重合，则说明对齐精度好，若没有完全重合，通过测量对齐图标一20、对齐图标二21的x轴、y轴的偏移距离，明确对位偏差，校准位置。
12.所述对齐图标一20、对齐图标二21、对齐图标六18、对齐图标七16、对齐图标八14、对齐图标九19、对齐图标十17、对齐图标十一15为方形，对齐图标三23、对齐图标四22、对齐图标五24为圆形。
13.对齐图标设计位置根据每道工序及工装设备位置进行设计，保证在后续操作中对位图标不易损坏和遮挡，保证对位精度。选取位置一般设在抛光片1远离振子单元6的位置和抛光片1中心位置较好，此位置在抛光片1进行光刻工艺过程中能较好保证对位图标变形较小和能更方便操作。对齐图标形状选择正方形和圆，主要原因是图形简单，图案中心位置易获取，计算较为精准。正方形边长尺寸控制在0.2-0.5mm范围内对位精度较好，边长小于0.2mm,对齐图标在光刻工艺过程中表面易留下脏污导致图标变形，对位精度变差；0.5mm以上，图标较大，在后续操作中变形较大，影响对位精度。圆形图标半径控制在0.1-0.2mm对位精度较好，圆形图标设置在抛光片1中心轴附近能较好的保护对位图标不易变形，保证对齐精度，圆心位置计算精准。
14.本发明提供一种石英晶体谐振器振子单元图形叠层精度控制设计方法，可实现图形在同一区域多次叠加时的位置精度控制，此方法不仅可应用于谐振器振子单元的精度控制，对于其他叠层图形的位置精度控制同样适用。