通過實驗,運用不同的工藝方法,對石英晶振進行頻率微調,以不同參數的激光產生不同的微調量和微調效果。通過拍攝SEM照片,來研究在不同的激光參數和條件下,激光對于石英晶振表面及內部的改變和損傷情況。共分五種情況對激光刻蝕損傷進行研究。

1.直接刻蝕石英晶振片表面。

2.以大電流刻蝕石英晶振表面銀電極層,使其產生肉眼可見的大面積刻蝕痕跡,至使頻率計無法讀出刻蝕后的頻率值。

3.以適當的激光參數刻蝕石英晶振表面銀電極層,并無明顯的刻蝕痕跡,頻率微調量在50ppm,其他電性能參數改變量均小。

4.以刻蝕圖形的方法對石英晶振表面銀電極層進行刻蝕,刻蝕圖形為銀電極層外層圓環,頻率微調量達l000pm。

5.以刻蝕圖形的方法對石英晶振表面銀電極層進行刻蝕,刻蝕圖形為銀電極層半邊圓,頻率微調量達2300ppm。

以下為石英晶振實驗結果分析

1.直接刻蝕石英晶振片表面在電流為11A,激光頻率為10KHLz,Q脈沖寬度為10s的條件下,直接對石英晶振片進行環狀刻蝕。刻蝕示意圖如圖4.7所示。

圖中虛線所示為激光刻蝕的軌跡,可見激光全部作用在石英晶振片本身,而不是其表面的銀電極層上。經刻蝕,貼片晶振,石英晶振片的頻率從10.0268376MHz,上升為10.0268780MHz,頻率微調量為404pm。這樣做的目的,是為了觀察當激光直接作用于晶片本身的時候,會對晶片產生怎樣的影響。

通過電鏡觀察,刻蝕后的石英晶振片斷面如圖4.8所示。

從圖中可見,被激光刻蝕后的區域,石英片表面平整,形貌良好,并未對下面石英晶體產生損傷。部分晶體被激光刻蝕掉后由于大氣中分子的散射作用,重新落回到晶片表面,覆蓋在原晶片上。

2.以大電流刻蝕貼片晶振,石英晶振表面銀電極層,使其產生肉眼可見的大面積刻蝕痕跡,至使頻率計無法讀出刻蝕后的頻率值。

在電流為14A,激光頻率為10KHz,Q脈沖寬度為10ys的條件下,對石英晶振片表面銀電極層進行刻蝕。刻蝕圖形及示意圖分別如圖4.9、4.10所示。

在14A的激光電流刻蝕下,晶片表面刻蝕區域的電極層被損壞,出現了肉眼可見的較大范圍內明顯剝落痕跡。至使頻率計無法讀出其諧振頻率,石英晶片停振。

通過電鏡觀察,刻蝕后的石英晶振片斷面如圖4.11所示。

如圖所示,圖中左半邊銀電極層清晰可見,均勻的覆蓋在石英表面。而右半邊銀電極層被激光刻蝕剝落,被剝落處銀電極層與貼片晶振,石英晶振混在一起,界線模糊。并且剝落已經損傷到石英晶振本身。損傷延伸至2000m深度。