T∕ZZB 0497-2018 声表面波器件用单晶晶片.pdf
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1、 ICS 91.140.70 Q 31 ZZB 浙江制造团体标准 T/ZZB 04972018 声表面波器件用单晶晶片 Single crystal wafers for surface acoustic wave device applications 2018 - 08 - 31 发布 2018 - 09 - 30 实施 浙江省品牌建设联合会 发 布 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 基本要求 . 2 5 产品要求 . 3 6 试验方法 . 6 7 检验规则 . 8 8 标志、包装、运输和储存 . 9 9 质量承诺 . 10
2、附录 A(规范性附录) 压电单晶的欧拉角表示法 . 11 附录 B(资料性附录) SAW 晶片制作工艺 . 14 附录 C(规范性附录) 测量方法 . 19 前 言 本标准依据GB/T 1.12009给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由浙江省品牌建设联合会提出并归口。 本标准由浙江方圆检测集团股份有限公司牵头组织制定。 本标准主要起草单位:中电科技德清华莹电子有限公司。 本标准参与起草单位:浙江方圆检测集团股份有限公司、中国电科第二十六研究所、北京航天微电科技有限公司(排名不分先后)。 本标准主要起草人:卢明达、黄顺民、李勇
3、、岳高东、崔坤、贝伟斌、胡少勤、史向龙、杭州明、杨攀、朱卫俊、宋松、林毅、施旭霞。 本标准由浙江方圆检测集团股份有限公司负责解释。 声表面波器件用单晶晶片 1 范围 本标准规定了单晶晶片的术语和定义、基本要求、产品要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和储存、质量承诺。 本标准适用于人造石英(QZ)、铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、四硼酸锂(LBO)和硅酸镓镧(LGS)等单晶晶片。这些单晶晶片用作声表面波(SAW)器件的基片材料。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件, 仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修
4、改单)适用于本文件。 GB/T 3352 人造石英晶体规范与使用指南(MOD,IEC 60758:2004) GB/T 2828.1 计数抽样检验程序 第1部分:可接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划(IDT,ISO 2859-1:1999) GB/T 301182013 声表面波(SAW)器件用单晶晶片规范与测量方法 YS/T 5542007 铌酸锂单晶 IEC 62276:2016-10 声表面波(SAW)器件用单晶晶片规范与测量方法 3 术语和定义 GB/T3352、GB/T 301182013中界定的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1 LN 和 LT 晶体的术语和定义 3.
5、1.1 还原处理 reduction process 通过还原反应增加导电性以减少热释电效应引起的损伤。 3.1.2 还原铌酸锂 reduced LN 还原处理过的LN。 注:还原铌酸锂有时称为“黑铌酸锂(black LN)”。 3.1.3 还原钽酸锂 reduced LT 还原处理过的LT。 注:还原钽酸锂有时称为“黑钽酸锂(black LT)”。 4 基本要求 4.1 设计研发 企业应具有铌酸锂、钽酸锂单晶晶片配方开发能力。 4.2 原材料 4.2.1 人造石英晶体 用Z切向角度偏差在+5以内的籽晶生长的人造石英晶体, 且晶片不含-X方向生长区。 按GB/T 3352,人造石英晶体的品质应
6、满足或优于下面的等级: 红外吸收系数值:D 级; 包裹体密度(个/cm3):级; 腐蚀隧道密度(条/cm2):2 级。 4.2.2 铌酸锂晶体 具有规定范围居里温度的单畴晶体。 4.2.3 钽酸锂晶体 具有规定范围居里温度或者晶格常数的单畴晶体。 4.2.4 四硼酸锂,硅酸镓镧晶体 无双晶的单晶。 4.3 生产及检测设备 4.3.1 加工设备 企业应具有高精度磨床、多线切割、全自动倒角、双面研磨、单面减薄、单面抛光的大型高精度、高稳定性加工设备。 4.3.2 高精度设备 企业应具有定向仪、轮廓仪、高倍显微镜、差热分析仪、平面度测试仪、Candela(坎德拉)等高精度设备。 4.3.3 清洗能力
7、 企业应具有高清洗能力,以满足客户产品免清洗的要求。 4.4 工艺 4.4.1 工艺流程 企业应具备切、磨、减薄、抛等必备的工艺流程。 4.4.2 工艺要求 采用大型、高稳定性、高平整度设备对产品进行研磨、减薄、抛光等加工过程,保障产品具备高光洁度、高平面度质量。 4.5 环保 生产后产生的碎晶片、晶体头尾料、晶粉及废砂应回收利用。生产后的工业废水应中和排放,应具备处理生产工业废水的能力。 5 产品要求 5.1 单畴化 产品电畴形状应正确,分布均匀,方向一致。 5.2 居里温度及其允差 按下列要求确定: a) LN 中心值在 11391145内,允差为中心值2; b) LT 中心值在 6006
8、04内,允差为中心值2。 注:居里温度及其允差只适用于LN、LT晶体,该指标的中心值可由供需双方协商确定。 5.3 晶片取向(定向)允差 晶片取向允差应由供需双方协商,如无明确要求,按下列要求确定: a) 石英晶体允差10; b) LN、LT、LBO 允差12; c) LGS 晶体允差10。 5.4 外观质量 具体要求: a) 划痕:正面无划痕; b) 表面缺口:无缺口; c) 边缘倒角:径向深度小于 0.5 mm; d) 外围弦长小于 1.0 mm; e) 裂纹:无裂纹; f) 污染:无污染; g) 其它:无其它如凹陷、麻坑和桔皮等缺陷。 5.5 直径及其允差 按下列要求确定: a) 76.
9、2 mm0.2 mm(一般称为 76.2 mm 晶片,或“3 英寸”晶片); b) 100.0 mm0.3 mm(一般称为 100 mm 晶片,或“4 英寸”晶片); c) 125.0 mm0.3 mm(一般称为 125 mm 晶片,或“5 英寸”晶片); d) 150.0 mm0.3 mm(一般称为 150 mm 晶片,或“6 英寸”晶片); e) 200.0 mm0.3 mm(一般称为 200 mm 晶片,或“8 英寸”晶片)。 5.6 厚度及其允差 按下列要求确定: a) 厚度为 0.15 mm 至 0.80 mm。直径 100mm 及以下晶片,其厚度允差为(0.15 mm0.5 mm)
10、0.01 mm; b) 直径大于 100mm 的晶片,其厚度允差为(0.15 mm0.8 mm)0.02 mm。 5.7 基准面 OF 5.7.1 OF 的尺寸及其允差: a) 22.0 mm2.0 mm(对于 76.2 mm 的晶片); b) 32.5 mm2.0 mm(对于 100 mm 的晶片); c) 42.5 mm2.0 mm(对于 125 mm 的晶片); d) 47.5 mm2.0 mm(对于 150 mm 的晶片); e) 57.5 mm2.0 mm(对于 200 mm 的晶片)。 5.7.2 定向允差: a) 向允差供需方协商规定,一般为12; b) 除非供需双方另有规定,
11、OF 方向应该垂直于 SAW 传播方向。 石英晶片的 OF 方向是 X 面 (1 1 0)方向,由晶片中心直指 OF 的方向即是-X 方向。 5.8 第二基准面 SF 5.8.1 SF 尺寸及其允差参考如下(除非另有规定): a) 11.2 mm 3.0 mm(对于 76.2 mm 的晶片); b) 18.0 mm 3.0 mm(对于 100 mm 的晶片); c) 27.5 mm 3.0 mm(对于 125 mm 的晶片); d) 37.5 mm 3.0 mm(对于 150 mm 的晶片)。 5.8.2 SF 定向允差: a) SF 定向允差应参照 OF 测量,供需方协商规定,一般为1; b
12、) 可使用激光标记标识晶片的正面。 5.9 背面粗糙度 由供需双方协定(参考表1)。 表1 背面粗糙度、翘曲度、TV5 和 TTV 的技术要求 材 料 晶片直径 背面粗糙度 m 翘曲度 m TV5 m TTV m PLTV (5x5 mm,LTV0.5 m) 人造石英 76.2 mm(3) 0.5 30 10 10 95 0.5 20 10 10 95 100 mm 0.5 40 10 10 95 0.5 30 10 10 95 LN、LT 76.2 mm(3) 2.0 50 15 15 95 2.00.5 40 15 15 95 0.5 40 10 10 95 100 mm 2.0 50 2
13、0 20 95 表1 背面粗糙度、翘曲度、TV5 和 TTV 的技术要求(续) 材 料 晶片直径 背面粗糙度 m 翘曲度 m TV5 m TTV m PLTV (55 mm,LTV0.5 m) LN、LT 100 mm 2.00.5 40 15 15 95 0.5 40 10 10 95 125 mm 2.0 60 20 20 95 2.00.5 50 15 15 95 0.5 40 10 10 95 LN、LT 150 mm 2.0 60 20 20 95 2.00.5 50 15 15 95 0.5 40 10 10 95 200 mm(8) 2.0 60 20 20 95 2.00.5
14、50 15 15 95 0.5 40 10 10 95 LBO 76.2 mm(3) 0.5 40 15 15 95 0.5 40 15 15 95 100 mm 0.5 40 10 15 95 0.5 40 10 10 95 LGS 76.2 mm(3) 0.5 40 15 15 95 0.5 40 10 10 95 100 mm 0.5 40 20 20 95 0.5 40 10 10 95 5.10 翘曲度 warp 晶片翘曲度应符合表1规定。 5.11 PLTV 晶片PLTV应符合表1规定。 5.12 TV5 或 TTV 晶片TV5和TTV应符合表1规定。 5.13 晶格常数 LT晶体
15、:25时,a0-轴 0.51540 nm0.00002 nm。 注:也可以采用居里温度。 5.14 正面(传播面)光洁度 晶片正面(传播面)光洁度应符合表2规定。 表2 正面(传播面)加工质量技术要求 材料 光洁度 备注 LN 1 nm 符合产品规范和双方技术协议要求。 LT 1 nm 符合产品规范和双方技术协议要求。 LBO 1 nm 符合产品规范和双方技术协议要求。 LGS 1 nm 符合产品规范和双方技术协议要求。 5.15 还原 LN 和 LT 的体电阻率(B.R.)或电导率(B.C.) 5.15.1 LN 要求范围: a) 1.0108 cmB.R.1.01012 cm b) 1.0
16、10-12 S/cmB.C.1.010-8 S/cm 5.15.2 LT 要求范围: a) 1.01010 cmB.R.1.01013 cm b) 1.010-13 S/cmB.C.1.010-10 S/cm 5.16 包裹体 LN/LT/LBO/LGS无可视包裹体。 人造石英晶体按照GB/T 3352的规定,包裹体密度(个/cm3)应满足或优于级。 5.17 石英晶片的腐蚀隧道密度和籽晶位置 5.17.1 石英晶片籽晶部分的腐蚀隧道密度腐蚀隧道在未贯穿正、 背表面的情况下, 腐蚀隧道密度见表3。 表3 籽晶处腐蚀隧道密度最大值 等级 76.2 mm 晶片 100 mm 晶片 1 6 8 2
17、12 16 3 36 47 5.17.2 籽晶位置应位于 Z 向中心宽度3.5 mm 范围之内,且平行于晶片中心的 X 方向。 6 试验方法 6.1 单畴化 通过腐蚀法(见YS/T 5542007 铌酸锂单晶附录B)观察正负面畴结构。 6.2 居里温度 用差热法或介电测试法(见附录C.1.1)测量铁电材料的居里温度。 6.3 晶片方向 用X-射线衍射(见附录C.3.1和图C.4)测量晶片方向。 6.4 外观 6.4.1 检测方法 采用目测检验。检验时采用150 W卤素灯,且背对暗背景,以防止漫射光的干扰。晶片完整、无碎裂、无崩边,具有一个或一个以上完整基准边;晶片表面无污渍、无指印。 注:3晶
18、片,边缘倒角,允许深度不超过1.0 mm的缺口5个。 6.4.2 抛光面 镜面抛光,无划痕、无桔皮纹、麻点及砂路等。以光洁度(Ra)的大小来衡量抛光面的质量水平。 6.4.3 籽晶 适用于QZ,有籽片,籽晶无穿孔、无开裂;无籽片。 6.5 尺寸 6.5.1 直径 用精度为0.0001 mm的轮廓仪测量晶片直径(不包含OF和SF部分)。 6.5.2 厚度 用精度为0.001 mm的千分尺测量晶片中心的厚度,按照GB/T 6618中的第7项测量程序来测试。 6.5.3 OF 长度 用精度为0.02 mm的卡尺测量OF长度(与晶片圆周相交接的直切边)。 6.5.4 OF 方向 用X-射线定向仪测量几
19、何基准面与晶格平面参考方向的偏差。测量方法按附录C.3.4和图C.5。 6.6 背面粗糙度 既可采用接触方法,也可采用光学方法来测量背面粗糙度。表2所列的平均粗糙度(Ra)数值是通过接触式轮廓仪测得的。 晶片的测量数据通常取决于测量方法 (例如探针半径、 取样间距、 光学参数等) 。 6.7 翘曲度 采用光学平面度测量装置测量翘曲度和其它平面度参数。 6.8 PLTV 采用专用平坦度测试仪测量夹持状态下晶片的PLTV。 6.9 TV5 用精度为0.001 mm的千分尺、按GB/T 6618规定的测试方法测量TV5。选点为晶片中心点和距晶片边缘6 mm的四点。 6.10 TTV 用光学平面度测量
20、装置测量夹持状态下晶片的TTV。 6.11 晶片正面缺陷 按附录C.5的规定检查晶片的表面缺陷。 6.12 包裹体 用晶片抛光表面的光反射检验包裹体。检验应当在洁净环境中进行。检验时要采用150W卤素灯,且背对暗背景,以防止漫射光的干扰。 6.13 晶格常数 用X-射线定向仪(XRD)(见附录C.2)测量晶片的晶格常数。 6.14 体电阻率 在室温下,晶片两面加上500 V直流电压,1分钟后测量通过的电流,确定其体电阻率。内电极的直径应在30 mm至70 mm之间(参见附录C.4)。 7 检验规则 7.1 检验分类 产品检验分出厂检验和型式检验。 7.2 出厂检验 7.2.1 抽样方案 车间将
21、总检合格的产品,送质检部门检验,检验按GB/T 2828.1标准的正常检验一次抽样方案,见下表。 表4 抽样方案 7.2.2 合格判定 对每项检验项目都符合要求,判定为合格,反之为不合格。 注:LN/LT电阻率不适合其他材料。 抽样方案 类型 单抛 双抛 特种 项目 3 4 6 3 4 定向精度 全检(晶体) Tc 3、3.55、4、620 外观 检查水平、AQL=0.4 检查水平、AQL=0.4 检查水平、AQL=0.15 检查水平、AQL=0.4 直径 厚度 基准边长度 粗糙度 BOW PLTV TTV 7.3 型式检验 7.3.1 检验项目 型式检验项目除出厂检验项目外还包括单畴化,居里
22、温度,晶格常数,光洁度。 7.3.2 检验条件 有下列情况之一时应进行型式试验: a) 新产品试制、定型、鉴定时; b) 正式生产后,当产品在设计、工艺、材料发生较大变化,可能影响产品的性能时; c) 停产半年以上恢复生产时; d) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时; e) 正常生产时,每年至少进行一次。 7.3.3 组批 以一根晶体为一批计。 7.3.4 抽样及判定 型式检验的抽样及判定按表 5 的规定进行。经检验所有项目均合格时,则判定该批产品为合格;凡有一项或一项以上不合格,则判定该批产品不合格。 表5 型式检验要求 检验项目 样本量 Ac Re 单畴化 头尾 2 片 0 1
23、居里温度 头尾 2 片 0 1 定向精度 头尾 2 片 0 1 外观 10 片 0 1 直径 10 片 0 1 厚度 10 片 0 1 基准边长度 10 片 0 1 粗糙度 10 片 0 1 BOW 10 片 0 1 PLTV 10 片 0 1 TTV 10 片 0 1 晶格常数 1 片 0 1 光洁度 10 片 0 1 体电阻率 10 片 0 1 注:LN/LT电阻率不适合其他材料。 8 标志、包装、运输和储存 8.1 标志 包装盒面上贴有合格证,合格证上注明晶片型号、数量、检验员码章、日期、环保标志及标准号;顾客有要求时按顾客要求标志。 8.2 包装 检验合格的晶片,晶片以一根晶体为单位分
24、别装盒,每片用擦镜纸或电容纸包好后装入盒内;3、4、6、8晶片放入塑料包装盒内,每盒 25 片或按顾客要求进行包装。 8.3 运输 产品在运输过程中应防震、防潮、小心轻放。 8.4 储存 产品应储存在干燥,无腐蚀环境的仓库内。晶片产品储存温度 535;湿度:2075RH。 9 质量承诺 产品质量保证符合双方协定的技术标准, 并对产品质量负责、 必要时向购买方提供必要的质量资料,如产品检验报告书等相关资料。本产品在指定存放条件下承诺保质期5年。 A A 附 录 A (规范性附录) 压电单晶的欧拉角表示法 A.1 晶片方向的欧拉角表示法 压电单晶材料的张量特性,例如压电常数(d11)、弹性常数(c
25、11)和介电常数(11)可以用一个与晶轴有关的直角坐标系(X,Y,Z)来表达。用于SAW器件制作用晶片的切向通常为各种旋转切向。欧拉角(Euler angle)表示法是一种表示晶片表面法线的结晶方向及与SAW传播方向重合的基准面方向的方法。 图A.1示出了将晶轴(X,Y,Z)转变为图A.2所示晶片坐标系(x1,x 2,x 3)的三次旋转及其旋转角度。SAW传播方向一般为x1方向;晶片表面法线为x3方向;晶片正面(用+x3表示)为制备电极的抛光面。x2由其他二个向量所构成的右旋正交坐标系来确定。为了使欧拉角旋转更为形象化,从具有(X,Y,Z) 晶轴的晶体开始说明。 按照图A.1所示的方向, 第一
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