[发明专利]一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法，从上而下包括上电极、目标晶片、下电极、隔离层和支撑衬底晶片；其中目标晶片的厚度为10~80μm，目标晶片的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英；上电极和下电极均为厚度为5nm~1μm的金属膜，支撑衬底晶片的厚度为0.2~1mm，支撑衬底晶片的材料为硅、石英或玻璃，并且目标晶片和支撑衬底晶片的材料不同；本申请的带电极的反向台面超薄晶片，从上而下包括上电极、目标晶片、下电极、隔离层和支撑衬底晶片；采用隔离层将目标晶片和支撑衬底晶片连接，其中目标晶片的表面质量好，表面平整度高，因而与目标晶片连接的上电极和下电极的有效面积大，制备的谐振器的频率稳定性高。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体说是一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法。

背景技术

超薄晶片在一些应用领域有较大的需求。比如，石英谐振器需要使用5~70μm的超薄石英晶片；高灵敏度红外热释电传感器需要使用5~60μm的超薄钽酸锂晶片等。超薄晶片在后期加工、封装及使用过程中，常因厚度小、力学性能较差，容易受力破碎，大大影响了加工成品率以及使用的稳定性。因此，人们设计了一种反向台面结构，即在超薄晶片的下面添加支撑，可大大降低晶片的碎片率，并且方便操作。以晶振中使用的石英晶振为例，人们常使用一整块石英晶体，并在整块石英晶体的背面采用腐蚀、刻蚀等工艺把石英的部分区域减薄到大约20μm左右，从而制备反向台面结构。

目前带电极的反向台面超薄晶片中目标晶片的表面质量较差，粗糙平整度低，因而与其连接的电极层不连续，电机的有效面积小，从而影响谐振器的频率稳定性，研究发现，当电极表面斑痕多并且面积大时，谐振器甚至可以停振，并且由于晶振振动时因摩擦造成的损耗与晶片表面光滑度有关，因此目前带电极的反向台面超薄晶片制备的谐振器的频率稳定性差，使用寿命低。

超薄晶片在制备成器件的使用过程中，欧姆接触电极制备多为不可或缺的工艺，同时也是十分重要的工艺，其工艺的好坏，不仅仅影响半导体器件的光电转换率，还会直接影响器件的可靠性和寿命。但是，晶片减薄到几微米到几十微米厚度之后，晶片的机械强度大大降低，并且在后续的清洗、蒸镀电极等工艺过程中都需要对晶片进行转移，甚至会对晶圆表面施加机械作用力，晶片非常容易发生碎裂，从而导致成品率低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种带电极的反向台面超薄晶片及其制备方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种带电极的反向台面超薄晶片，从上而下包括上电极、目标晶片、下电极、隔离层和支撑衬底晶片；其中目标晶片的厚度为10~80μm，并且目标晶片的总体厚度偏差TTV为0.005~1μm，表面粗糙度≤0.2nm，目标晶片的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英；隔离层为二氧化硅，厚度为100~4000nm；上电极和下电极均为厚度为5nm~1μm的金属膜，所述金属为金、银、铜或铂；支撑衬底晶片的厚度为0.2~1mm，支撑衬底晶片的材料为硅、石英或玻璃，并且目标晶片和支撑衬底晶片的材料不同。

优选的，目标晶片的材料为钽酸锂，支撑衬底晶片的材料为硅。

本发明还包括一种带电极的反向台面超薄晶片的制备方法，包括以下步骤：

①准备目标晶片和支撑衬底晶片，目标晶片的材料为钽酸锂、铌酸锂或石英；支撑衬底晶片的材料为硅、石英或玻璃，并且目标晶片和支撑衬底晶片的材料不同；

②对目标晶片进行清洗；

③在目标晶片的一面制备一层金属膜作为下电极，然后在下电极面采用化学气相沉积工艺制备一层二氧化硅作为隔离层；得到带有二氧化硅隔离层的目标晶片；其中下电极为厚度为5nm~1μm的金属膜，所述金属为金、银、铜或铂；制作下电极采用的工艺为沉积法、溅射法、真空蒸发镀膜法或化学镀法；隔离层的厚度为100~4000nm；