一种X切铌酸锂晶圆正反面判定方法与流程

一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法
技术领域
1.本发明涉及一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，属于x切铌酸锂晶圆正反面判定技术领域。


背景技术：

2.随着半导体制造领域的技术革新，晶圆键合在半导体异质集成制造领域的作用日渐突出。例如，铌酸锂、钽酸锂等铁电单晶作为一种性能优异的铁电单晶半导体，因其具有良好的光电、声光、压电、双折射和非线性等物理特性及耐高温、抗腐蚀和机械性能稳定等特性，被广泛应用于滤波器、光电调制器、光波导、倍频转换器和全息存储等方面。随着近年来，稀土掺杂工程、畴工程、近化学计量比生长和加工技术的完善，铌酸锂光电子器件在全光信号处理、光学数据存储和光学传感等领域更是得到迅猛发展。
3.目前铌酸锂单晶键合前需要先进行清洗处理，然后将铌酸锂单晶晶圆的正面与衬底层进行键合处理，清洗处理后铌酸锂单晶晶圆可能会发生正反面颠倒的情况，铌酸锂单晶晶圆的正反面无法用肉眼区分，铌酸锂单晶晶圆正反面的区分是比较有难度的。
4.对于y切铌酸锂晶圆和z切铌酸锂晶圆，识别y切铌酸锂晶圆和z切铌酸锂晶圆正反面的具体方法是将y切铌酸锂晶圆或z切铌酸锂晶圆水平放置后夹在准静态d33压电系数测量仪的上下测试探头之间，然而这种装置是在y切铌酸锂晶圆和z切铌酸锂晶圆具有的导电性能强特性的情况下才能成功识别y切铌酸锂晶圆的正反面和z切铌酸锂晶圆的正反面，由于x切铌酸锂晶圆导电性能差，采用上述的方法进行测试x切铌酸锂晶圆时测得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数为0c/n，因此目前采用准静态d33压电系数测量仪无法识别x切铌酸锂晶圆的正反面。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，将x切铌酸锂晶圆的y轴沿着z轴轴心旋转α角度后放置在准静态d33压电系数测量仪中，测量获得x切铌酸锂晶圆的被测输出电压v；基于x切铌酸锂晶圆的被测输出电压v计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数，本方法可以成功识别x切铌酸锂晶圆的正反面。
6.第一方面，本发明提供一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，包括：
7.将x切铌酸锂晶圆的y轴沿着x切铌酸锂晶圆的z轴轴心旋转α角度后夹在x切铌酸锂晶圆正反面判定装置的上测试探头和下测试探头之间；
8.利用x切铌酸锂晶圆正反面判定装置中的电磁驱动器在x切铌酸锂晶圆上施加低频交变力，x切铌酸锂晶圆产生交变电荷，测量获得x切铌酸锂晶圆的被测输出电压；
9.利用x切铌酸锂晶圆的被测输出电压，计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数；
10.基于x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数，判定x切铌酸锂晶圆的正反面状态，正
反面状态为x切铌酸锂晶圆的+x面朝上或x切铌酸锂晶圆的-x面朝上。
11.结合第一方面，α的角度范围是30-60
°
。
12.结合第一方面，利用x切铌酸锂晶圆的被测输出电压v1，计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
：
13.d
33
＝v1/(h
×
d)，
14.式中，v1为x切铌酸锂晶圆的被测输出电压，h为x切铌酸锂晶圆的厚度，d为机械应变系数。
15.结合第一方面，若x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
为正值，则判定x切铌酸锂晶圆的+x面朝上。
16.结合第一方面，若x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
为负值，则判定x切铌酸锂晶圆的-x面朝上。
17.第二方面，一种x切铌酸锂晶圆正反面判定装置，用于执行第一方面任一项所述方法的步骤，包括电磁驱动器、比较振子电极、绝缘柱和测试探头，测试探头包括上测试探头和位于上测试探头下方的下测试探头，x切铌酸锂晶圆放置在上测试探头和下测试探头之间，下测试探头通过绝缘柱固定连接比较振子电极。
18.结合第二方面，包括被测振子并联电容c1，被测振子并联电容c1一端连接上测试探头，被测振子并联电容c1另一端连接上测试探头。
19.结合第二方面，比较振子电极包括比较振子上电极和比较振子下电极，比较振子固定设置在比较振子上电极和比较振子下电极之间。
20.第二方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面任一项所述方法的步骤。
21.第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述方法的步骤。
22.本发明所达到的有益效果：
23.本发明中采用将x切铌酸锂晶圆的y轴沿着x切铌酸锂晶圆的z轴轴心旋转α角度后夹在x切铌酸锂晶圆正反面判定装置的上测试探头和下测试探头之间的方法，将x切铌酸锂晶圆偏z轴或y轴转动这种放置方式增强了x切铌酸锂晶圆的导电性能，测得的x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数为正负数而不是零，因此本发明可以成功识别x切铌酸锂晶圆的正反面，克服了由于x切铌酸锂晶圆导电性能差导致无法成功测量x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数的技术问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本技术一些实施例中的剖面图；
26.图2是本技术一些实施例中x切铌酸锂晶圆的立体图；
27.图3是本技术一些实施例中x切铌酸锂晶圆旋转角度α的示意图。
28.附图标记含义，1-电磁驱动器；2-比较振子电极；21-比较振子上电极；22-比较振子下电极；3-比较振子；4-绝缘柱；5-测试探头；51-上测试探头；52-下测试探头；6-x切铌酸锂晶圆。
具体实施方式
29.为便于对申请的技术方案进行，以下首先在对本技术所涉及到的一些概念进行说明。
30.参见图1，本技术提供一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，包括：将x切铌酸锂晶圆的y轴沿着x切铌酸锂晶圆的z轴轴心旋转α角度后夹在x切铌酸锂晶圆正反面判定装置的上测试探头和下测试探头之间，x切铌酸锂晶圆的结构如图2所示；利用x切铌酸锂晶圆正反面判定装置中的电磁驱动器在x切铌酸锂晶圆上施加低频交变力，x切铌酸锂晶圆产生交变电荷，测量获得x切铌酸锂晶圆的被测输出电压；利用x切铌酸锂晶圆的被测输出电压，计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数；基于x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数，判定x切铌酸锂晶圆的正反面状态，正反面状态为x切铌酸锂晶圆的+x面朝上或x切铌酸锂晶圆的-x面朝上。在本技术实例中，α的角度范围是30-60
°
，本实施例中取值可以使45
°
。若x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
为正值，则判定x切铌酸锂晶圆的+x面朝上。若x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
为负值，则判定x切铌酸锂晶圆的-x面朝上。由于x切铌酸锂晶圆导电性能差，如图3所示，本发明中采用将x切铌酸锂晶圆的y轴沿着x切铌酸锂晶圆的z轴轴心旋转α角度后夹在x切铌酸锂晶圆正反面判定装置的上测试探头和下测试探头之间的方法，这种放置方式增强了x切铌酸锂晶圆的导电性能，测得的x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数为正负数而不是零，因此本发明可以成功识别x切铌酸锂晶圆的正反面。
31.在本技术实例中，利用x切铌酸锂晶圆的被测输出电压v1，计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
：d
33
＝v1/(h
×
d)，式中，v1为x切铌酸锂晶圆的被测输出电压，h为x切铌酸锂晶圆的厚度，d为机械应变系数。
32.在本技术实例中，一种x切铌酸锂晶圆正反面判定装置，用于执行上述任一项所述方法的步骤，包括电磁驱动器、比较振子电极、绝缘柱和测试探头，测试探头包括上测试探头和位于上测试探头下方的下测试探头，x切铌酸锂晶圆放置在上测试探头和下测试探头之间，下测试探头通过绝缘柱固定连接比较振子电极。
33.在本技术实例中，比较振子电极包括比较振子上电极和比较振子下电极，比较振子固定设置在比较振子上电极和比较振子下电极之间。本发明包括被测振子并联电容c1，被测振子并联电容c1一端连接上测试探头，被测振子并联电容c1另一端连接上测试探头。本发明在被测振子并联电容c1上建立起被测输出电压v1；而比较振子3所释放的压电电荷q2在比较振子并联电容c2上建立起电压v2，c1＝c2》100c
t
，c
t
是振子自由电容。
34.x切铌酸锂晶圆正反面判定装置是一种用于测量压电材料压电系数d33的仪器。在测量中，x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
正负号与应力和电场之间的相对方向有关。当施加一个外部电场时，压电材料(x切铌酸锂晶圆)内部会产生应变。压电材料(x切铌酸锂晶圆)内部应变的大小与电场的强度成正比，而应变的方向与电场方向相同或相反取决于材料的极性。因此，对于具有正极性的压电材料，当电场的极性与压电材料的极性相同时，将产生正的应变(压缩或拉伸)；当电场的极性与压电材料的极性相反时，将产生负的应变。
35.x切铌酸锂晶圆正反面判定装置在测量中会施加一个机械应变，使压电材料(x切铌酸锂晶圆)在外加电场的作用下发生应变。机械应变的方向可以确定，而电场的极性可以通过仪器控制。因此，测量中x切铌酸锂晶圆的正负号的确定取决于机械应变和电场的相对方向关系，即机械应变和电场同向时，x切铌酸锂晶圆的正应变对应正电场，反之则x切铌酸锂晶圆的负应变对应负电场。
36.在本技术实施例中，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
37.在本技术实施例中，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
38.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
39.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本技术旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
40.以上的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，其特征在于，包括：将x切铌酸锂晶圆的y轴沿着x切铌酸锂晶圆的z轴轴心旋转α角度后夹在x切铌酸锂晶圆正反面判定装置的上测试探头(51)和下测试探头(52)之间；利用x切铌酸锂晶圆正反面判定装置中的电磁驱动器(1)在x切铌酸锂晶圆上施加低频交变力，x切铌酸锂晶圆产生交变电荷，测量获得x切铌酸锂晶圆的被测输出电压；利用x切铌酸锂晶圆的被测输出电压，计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数；基于x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数，判定x切铌酸锂晶圆的正反面状态，正反面状态为x切铌酸锂晶圆的+x面朝上或x切铌酸锂晶圆的-x面朝上。2.根据权利要求1所述的一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，其特征在于，α的角度范围是30-60
°
。3.根据权利要求2所述的一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，其特征在于，利用x切铌酸锂晶圆的被测输出电压v1，计算获得x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
：d
33
＝v1/(h
×
d)，式中，v1为x切铌酸锂晶圆的被测输出电压，h为x切铌酸锂晶圆的厚度，d为机械应变系数。4.根据权利要求3所述的一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，其特征在于，若x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
为正值，则判定x切铌酸锂晶圆的+x面朝上。5.根据权利要求4所述的一种x切铌酸锂晶圆正反面判定方法，其特征在于，若x切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数d
33
为负值，则判定x切铌酸锂晶圆的-x面朝上。6.一种x切铌酸锂晶圆正反面判定装置，其特征在于，用于执行权利要求1至5中任一项所述方法的步骤，包括电磁驱动器(1)、比较振子电极(2)、绝缘柱(4)和测试探头(5)，测试探头(5)包括上测试探头(51)和位于上测试探头(51)下方的下测试探头(51)，x切铌酸锂晶圆放置在上测试探头(51)和下测试探头(51)之间，下测试探头(51)通过绝缘柱(4)固定连接比较振子电极(2)。7.根据权利要求6所述的一种x切铌酸锂晶圆正反面判定装置，其特征在于，包括被测振子并联电容c1，被测振子并联电容c1一端连接上测试探头(51)，被测振子并联电容c1另一端连接上测试探头(51)。8.根据权利要求6所述的一种x切铌酸锂晶圆正反面判定装置，其特征在于，比较振子电极(2)包括比较振子上电极(21)和比较振子下电极(22)，比较振子(3)固定设置在比较振子上电极(21)和比较振子下电极(22)之间。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开一种X切铌酸锂晶圆正反面判定方法，将X切铌酸锂晶圆的Y轴沿着X切铌酸锂晶圆的Z轴轴心旋转α角度后夹在X切铌酸锂晶圆正反面判定装置的上测试探头和下测试探头之间；利用X切铌酸锂晶圆正反面判定装置中的电磁驱动器在X切铌酸锂晶圆上施加低频交变力，X切铌酸锂晶圆产生交变电荷，测量获得X切铌酸锂晶圆的被测输出电压；利用X切铌酸锂晶圆的被测输出电压，计算获得X切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数；基于X切铌酸锂晶圆的纵向压电应变常数，判定X切铌酸锂晶圆的正反面状态，正反面状态为X切铌酸锂晶圆的+X面朝上或X切铌酸锂晶圆的-X面朝上，本方法可以成功识别X切铌酸锂晶圆的正反面。铌酸锂晶圆的正反面。铌酸锂晶圆的正反面。


技术研发人员：贾斌 李真宇 张秀全 卢桂杰 薛海蛟 胡卉
受保护的技术使用者：济南晶正电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/22