钽酸锂和铌酸锂还原单晶晶片 明度和色差技术要求及测量方法编制说明

钽酸锂和铌酸锂还原单晶晶片明度和色差技术要求及测量方法编制说明（征求意见稿）2022年10月一、工作简况任务来源根据中电元协《关于下达2021年第六批中国电子元件行业协会团体标准制定项目计划的通知》（中电元协2021第（029）号），《钽酸锂和铌酸锂还原单晶晶片明度和色差技术要求及测量方法》团体标准项目于2021年10月8日立项，任务计划编号为YX202111001。制定背景因应5G高频声表面滤波器的频段使用，射频滤波器芯片厂需要提高声表面滤波器器件叉指电极（InterDigitalTransducers,IDT）线宽的光刻制程能力，国外声表面滤波器芯片厂客户会提出要求晶片制造厂使用穿透率检测仪监控钽酸锂（LiTaO3，LT）与铌酸锂（LiNbO3，LN）还原晶片穿透率数值，但测量穿透率必须将晶片加工为双抛片才能检测，无法即时性的监控还原工艺质量，导致还原质量不佳的晶片后流，造成声表面滤波器器件光刻良率不佳与生产的加工成本损失。而且测量前的双抛片的制作工艺也是比较困难，检测后的双抛片在后续出货产品中（常规为单抛片）不能被使用，也造成晶片制造厂的材料成本增加。本标准通过分光测色仪检测对LT/LN还原晶片颜色与均匀性的分布对应到晶片的穿透率来进行分类，帮助声表面滤波器芯片厂的光刻制程不需要频繁调整参数，来对应不同颜色程度的还原晶片，以达到稳定生产良率并提高产能的目的。目前国内暂无声表面波滤波器用LT和LN晶片明度和色差技术要求及测量方法相关行业标准，故本标准申请是针对行业内相关标准的补充，能够进一步规范LT/LN还原晶片在声表滤波器行业中的应用。工作过程本标准参与编制的单位：福建晶安光电有限公司、无锡市好达电子股份有限公司、中电科技德清华莹电子有限公司、烁光特晶科技有限公司、宁夏索特科新型器件有限公司、中国电子科技集团公司第二十六研究所、成都泰美克晶体技术有限公司、泉州市三安集成电路有限公司、杭州左蓝微电子技术有限公司、四川三台水晶电子有限公司、广东广纳芯科技有限公司、厦门大学电磁声学研究院、济南晶正电子科技有限公司、苏州南智芯材科技有限公司共计14家单位。本标准牵头单位是福建晶安光电有限公司，负责本标准相关资料的搜集和调研、标准框架编制、标准内容起草、验证试验、反馈意见整理等工作。无锡市好达电子股份有限公司、中电科技德清华莹电子有限公司、烁光特晶科技有限公司、宁夏索特科新型器件有限公司、中国电子科技集团公司第二十六研究所、成都泰美克晶体技术有限公司、泉州市三安集成电路有限公司、杭州左蓝微电子技术有限公司、四川三台水晶电子有限公司、广东广纳芯科技有限公司、厦门大学电磁声学研究院、济南晶正电子科技有限公司、苏州南智芯材科技有限公司补充完善标准内容。团体标准项目任务下达后，承办单位中电元协电子陶瓷及器件分会组织和落实了本标准主要参加单位和工作组成员，具体清单及工作分工如表1所示：表1本标准参与编制单位及成员分工序号成员姓名编制组成员单位组内职务职责1杨胜裕福建晶安光电有限公司项目负责人负责完成标准各阶段文件的编写、修改，标准项目计划的进度控制，以及与其他单位的沟通协调。2枋明辉福建晶安光电有限公司编制组成员协助项目负责人完成标准各阶段文件的编写、修改，按期完成项目负责人分派的工作任务。3冯杰中国电子科技集团公司第二十六研究所编制组成员4田本朗中国电子科技集团公司第二十六研究所编制组成员5黄辉无锡市好达电子股份有限公司编制组成员6尹利君烁光特晶科技有限公司编制组成员7雷顺京宁夏索特科新型器件有限公司编制组成员8李勇中电科技德清华莹电子有限公司编制组成员9朱欣翼成都泰美克晶体技术有限公司编制组成员10邹福松泉州三安集成电路有限公司编制组成员11刘建生杭州左蓝微电子技术有限公司编制组成员12周禄雄四川三台水晶电子有限公司编制组成员13王天雄四川三台水晶电子有限公司编制组成员14李红浪广东广纳芯科技有限公司编制组成员15朱锦峰厦门大学电磁声学研究院编制组成员16胡文济南晶正电子科技有限公司编制组成员17孔霞济南晶正电子科技有限公司编制组成员18赵刚苏州南智芯材科技有限公司编制组成员（1）资料收集和调研阶段2021年10月，开展资料的搜集及研究。根据LT和LN晶片的还原工艺技术要求及测量方法的特点，在其主要应用声表面波滤波器器件产业领域，搜集整理了与其应用相关的标准信息和文献资料。包括下游产品、相关产品测量方法、检验规则的行业标准、国家标准、国际标准。目前国内外还原工艺晶片的监控指标主要为以下三个方面：穿透率测量、导电率测量、晶片颜色目视检测。穿透率测量穿透率测量必须将晶片加工为双抛片才能检测，如图一。无法即时性的监控还原工艺质量，导致还原质量不佳的晶片后流，造成声表面滤波器器件光刻良率不佳与生产的加工成本损失。而且双抛片的制作工艺也是比较困难，测量后的双抛片无法作为正常产品出货（常规为单抛片），造成晶片制造厂的材料成本增加。图1穿透率测量示意图导电率测量近年来开始有日本供应商提出采用导电率为量化指标，对晶片颜色进行分类的方式，如图2。图2晶片的导电率与颜色通过收集大量晶片导电率与颜色数据分析：虽然色度在浅色时与电阻具备强相关性，但色度越浅导电率跨度越大，不易区分；在一定深色时，电阻与色度无相关性；如图3。图3电阻与色度的相关性另外一方面受电阻接触式测量方式影响，晶片表面易造成损伤，如图4。图4电阻测量及晶片损伤示意图晶片颜色目视检测人员通过目视/色度标块对晶片颜色比对分类，如图5。该分类方式受人员主观影响，且无法做到量化指标，难以控制生产批间差异，无法统一行业标准图5晶片目视颜色检测通过此方法收集来自各衬底商实际衬底外观颜色差异，各制造部门出货标准无法统一：如图6。颜色的深浅与片内色差存在较大差距；图6晶片不同颜色示意图通过以上三种测量方式存在以下困扰：无法做到及时性监控、材料浪费视觉上的差异，因人而异检验环境影响人眼辨识的分辨率供货标准的量化造成芯片工艺上的不稳定无法控制批间差无法量化片内均匀性因应还原工艺指标的监控的必要性，本标准使用分测色仪对外观颜色直接进行表征：颜色与光学特性呈强相关性R2≥0.978；可实现无损、数值化、可全检、低成本、自动化的测量方法，采用本方法测量晶片颜色，可以得到稳定的量化数据与精确的颜色分类，促进声表滤波器制造工艺的稳定性。标准起草形成阶段2021年11月，福建晶安光电有限公司牵头组织对标准要求与框架进行确认，并在单位内部评审讨论后形成工作组讨论稿。在本标准草稿形成阶段，主要参考了GB/T30118《声表面波器件用单晶晶片规范与测量方法》、GB/T5698《颜色术语》、IEC62276《Singlecrystalwafersforsurfaceacousticwave(SAW)deviceapplications–Specificationsandmeasuringmethods》等，确定了标准的基本框架。参考编制的单位的意见，完善了测量方法的内容，形成了初稿。工作组讨论稿形成阶段2022年09月23日，起草工作组会议于泉州南安市召开，会议讨论了当前国内外先进标准的情况以及国内《声表面波器件用钽酸锂和铌酸锂的还原晶片》的生产使用现状，确定了标准起草的总体框架和主要内容，并搜集到反馈意见16条，采纳14条。各参编单位提供的反馈建议，在会议上逐一进行沟通得到各企业的认同。根据会议期间及会后的意见，编制组于2022年10月31日完成征求意见稿。二、标准编制原则和主要内容1、编制原则本标准的制定工作本着先进性、科学性、合理性和可操作性的原则，按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》给出的规则编写，并借鉴了实际生产过程中的相关工艺指标并把相关要求纳入了本标准中。使标准内容和指标更加符合实际运用。编制中遵循以下原则：本标准的编制遵循GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求，按标准制定的程序开展工作，广泛征求国内有关单位意见，保证技术内容正确、适用。本标准中规定了声表面波滤波器用钽酸锂（LT）和铌酸锂（LN）晶片的明度和色差技术要求及测量方法的术语和定义、技术要求、测量方法等内容。明确编写中切实注意标准的可操行性，同时在编写中注意用字用词的统一性、规范性。2、确定标准主要内容的论据及解决的主要问题本标准通过分光测色仪检测对LT/LN还原晶片颜色与均匀性的测量，可以得到稳定的量化数据与精确的颜色分类，如图7。促进声表滤波器制造工艺的稳定性，如图8。帮助声表面滤波器芯片厂的光刻制程不需要频繁调整参数，来对应不同颜色程度的还原晶片，以达到稳定生产良率并提高产能的目的。图7晶片颜色分类图8光刻CD与颜色的相关性三、主要试验情况分析本标准主要检验项目分为2个：明度与色差。相应的测量情况，已经经过标准牵头起草单位福建晶安光电有限公司在该产品量产以来所积累的大量技术及质量验证。检测项目及试验方法等内容也通过国内同业不同规格产品试验，已与国内同业形成较为一致的意见，目前尚未发现问题。四、标准主要内容与现行的国家标准及国内外主流厂商企业标准的差异对比国家标准GB/T30118《声表面波器件用单晶晶片规范与测量方法》，在晶片居里温度、轴向角度与几何尺寸等参数进行了规范，但在晶片颜色程度无相关标准定义，行业内其它标准对LT/LN还原晶片颜色与均匀性的分布未有要求。本标准暂无现行的国家标准与国内外主流厂商企业标准。五、采用国际标准和国外先进标准的情况国际标准IEC62276《Singlecrystalwafersforsurfaceacousticwave(SAW)deviceapplications–Specificationsandmeasuringmethods》，仅规范电阻率(导电率)的量测与规格，尚无黑化外观程度的相关规范要求。目前国内外声表面滤波器制造工厂已经明确要求晶片供应商需对衬底颜色进行分类出货，国外厂商更明确要求使用穿透率检测仪监控LT/LN黑化晶片的穿透率数值来对颜色进行把关。因应产业发展需求，于2022年4月本提案方法也参与纳入国际标准IEC62276Ed.4的版本修订，目前已提交国际审查阶段，在第一轮的意见征求过程中无任何国家对此方法提出异议。六、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》格式进行编制；本标准中术语与定义与GB/T5698《颜色术语》、IEC62276《Singlecrystalwafersforsurfaceacousticwave(SAW)deviceapplications–Specificationsandmeasuringmethods》界定的相协调；本标准中测量方法与GB/T30118《声表面波器件用单晶晶片规范与测量方法》相协调。补充规范了晶片明度和色差的技术要求及测量方法，符合现况声表滤波器芯片厂的需求。本标准与现行法律、法规、规章及相关标准无冲突，不涉及强制性标准。七、重大分歧意见的处理经过和依据本标准在形成征求意见稿的过程中无重大分歧意见。八、知识产权情况说明本标准中第5章节测量方法涉及相关专利的使用，专利申请号：202210758853.6。该专利持有人已向本文件的发布机构作出如下实施许可声明：同意在公平、合理、无歧视基础上，免费许可任何组织或者个人在实施该团体标准时实施专利。九、贯彻标准的要求和措施建议随着通信技术的快速发展，滤波器是射频前端不可或缺的关键元件，LT/LN黑化晶片作为声表面波器件的关键基础材料，通过LT/LN晶片明度和色差的技术要求及测量方法，能协助国内声表面滤波器厂稳定生产5G射频声表滤波器，提高生产良率从而降低生产成本，增强国产滤波器在市场上的竞争力。建议本标准早日发布实施。本标准颁布实施后，根据具体产品在应用中的具体情况，如需对产品的技术要求、技术指标和测量方法等内容进行必要的增减和调整时，再进行修订，以更好地满足各方的实际使用要求。十、其它应予说明的事项1、标准名称变更的说明原定的标准名称为“声表面波滤波器用钽酸锂和铌酸锂晶片的黑化技术要求及测量方法”，因“黑化技术要求”一词在实际标准中并未提及，只对明度和色差进行标准化，因此在工作组会议上确定，将名称修订为“钽酸锂和铌酸锂还原单晶晶片明度和色差技术要求及测量方法”。2、本标准的工作组讨论稿的意见汇总及处理情况见表1：表1工作组讨论稿意见处理汇总表序号章条号意见内容提出单位处理意见及理由1封面补充左上角的标准分类号，标准英文名称下面增加关于专利的提示中电元协采纳;2目次“草案目次列至小节”

建议：草案不超过15页，目次列章即可中国电子科技集团公司第二十六研究所采纳;3引言删除＂原文件不作更改。＂中国电子科技集团公司第二十六研究所采纳;41范围“本文件规定了声表面波滤波器用钽酸锂（LT）和铌酸锂（LN）晶片黑化技术要求的术语和定义、技术要求、试验方法。”建议：本文件规定了声表面器件用钽酸锂（LT）和铌酸锂（LN）还原单晶晶片明度和色差的术语和定义、技术要求和测量方法。本文件适用于声表面波器件用LT和LN单面抛光还原单晶晶片的设计、制造与验收。本文件不适用于声表面波器件用LT和LN双面抛光还原单晶晶片的设计、制造与验收。中国电子科技集团公司第二十六研究所宁夏索特科新型器件有限公司中电元协电陶分会采纳;52规范性引用文件“CIE15INTERNATIONALCOMMISIONONILLUMINATIONTECHNICALREPORT：COLORIMETRY”建议：删除，并非引用性文件，注明来源列入参考文献中电元协采纳;63术语和定义1.针对复合术语、及业界熟知术语建议删除建议：删除章节3.1/3.2/3.5/3.7；章节3.3/3.4/3.6注明文献来源2.术语的符号要单独一行中国电子科技集团公司第二十六研究所中电元协采纳；73.1简化“L＊、a＊泰美克采纳；83.2/3.3采用国际标准草案的术语中电元协采纳；94技术要求增加如下技术要求：¡

电阻率——表征晶片的还原（消静电处理）反应程度¡

颜色（色差）—