发明内容

(一)要解决的技术问题

常用工艺中，常出现以下技术问题：

通过硬掩膜遮挡进行镀膜形成石英谐振器正反面电极的方法工艺虽然简单，但正反面电极与石英晶片的对准精度较低，很难控制在1微米之内，容易出现错位问题。

镀膜后通过光刻-刻蚀的方法形成石英谐振器正反面电极的方法虽提高了对准精度，但是被图形化后的石英晶片由于光刻胶难以均匀涂敷且容易碎裂，大大降低正反面电极图形的精度并且会显著提升光刻以及刻蚀的难度。

在湿法刻蚀进行石英晶片图形化之前，进行正反面电极的光刻加工的方法，光刻胶需经过特殊处理，且经过特殊处理后也很难完全抵挡化学溶液的腐蚀，出现脱落、产生气泡等问题。

经过特殊处理的光刻胶也会出现形变等问题，这些都会使刻蚀出来的电极图形产生偏差。由于光刻胶需特殊处理，之后的剥离也会产生很大困难。除此之外，正反面的金属层即作为石英谐振器的表面电极，同时又作为湿法刻蚀石英晶片的掩膜，因此对其厚度有一定要求。

采用湿法刻蚀方法进行石英晶片的图形化时，石英晶体材料为各向异性，刻蚀到一定程度后，由于晶向改变，会使刻蚀速率减慢，导致刻蚀出来的侧壁垂直度较差。加长刻蚀时间可以提高侧壁的垂直度，但同时会增加横向刻蚀的宽度，影响尺寸精度。

另外，湿法刻蚀石英晶体时间较长，并且需要进行多次实验，找到合理的工艺参数，提高侧壁品质，因此会导致成本提高，周期加长。湿法刻蚀所用的溶液也具有很高的危险性，使用后的废液处理不当也会对环境产生污染。

(二)技术方案

本公开提供了一种石英晶体谐振器的加工方法，包括：S1，在石英晶片的第一表面和第二表面依次沉积多层金属并在最外侧表面涂覆光刻胶，其中，第一表面和第二表面为石英晶片上相对的两表面；S2，对步骤S1得到的第一表面和第二表面进行光刻，以形成第一表面电极和第二表面电极的光刻胶图形；S3，刻蚀第一表面和第二表面的金属层，生成第一表面电极和第二表面电极；S4，激光切割步骤S3得到的结构，以得到至少一个初级石英晶体谐振器；S5，蒸镀初级石英晶体谐振器的其他两表面，以生成石英晶体谐振器的侧壁电极。

可选地，步骤S1中多层金属依次为Cr、Au金属层。

可选地，Cr金属层的厚度为20～30nm，Au金属层的厚度为150～200nm。

可选地，步骤S3中采用湿法刻蚀第一表面和第二表面的金属层。

可选地，刻蚀Cr金属层所用溶液为硝酸铈铵和醋酸的混合溶液，刻蚀所述Au金属层所用溶液为碘和碘化钾的混合溶液。

可选地，激光切割至少包括激光隐形切割或激光表面烧蚀切割中的一种。

可选地，采用电子束蒸镀初级石英晶体谐振器的其他两表面，以生成石英晶体谐振器的侧壁电极。

可选地，步骤S5之前还包括采用硬掩膜遮挡不需蒸镀的表面。

可选地，采用初级石英晶体谐振器倾斜45°的方式进行蒸镀初级石英晶体谐振器。

本公开还提供了一种石英晶体谐振器的加工装置，包括：沉积单元，用于在石英晶片的第一表面和第二表面依次沉积多层金属并在最外侧表面涂覆光刻胶，其中，第一表面和第二表面为石英晶片上相对的两表面；光刻单元，用于对沉积单元的第一表面和第二表面进行光刻，以形成第一表面电极和第二表面电极的光刻胶图形；刻蚀单元，用于刻蚀第一表面和第二表面的金属层，生成第一表面电极和第二表面电极；切割单元，用于采用激光切割刻蚀单元得到的结构，以得到至少一个初级石英晶体谐振器；蒸镀单元，用于蒸镀初级石英晶体谐振器的其他两表面，以生成石英晶体谐振器的侧壁电极。

(三)有益效果

本发明通过激光加工实现石英晶片的图形化，解决了湿法刻蚀加工石英晶片所带来的横向刻蚀、侧壁垂直度及粗糙度较差等问题，提高了侧壁品质、正反面电极的图形精度以及对准精度。除此之外，该方法相对于湿法刻蚀实现晶圆图形化的方法加工时间更短、危险性更低、对环境污染更小，降低了工艺风险。

不需要采用湿法刻蚀的方式对石英晶片进行加工，因此在采用光刻-刻蚀的方法形成音叉整反面电极时避免了腐蚀溶液以及特殊处理后对光刻胶的影响，提高了正反面电极图形的加工精度。同时避免了采用硬掩膜遮挡蒸镀正反面电极所带来的错位问题，实现了高精度的复杂电极图形的加工，降低了工艺的复杂程度。