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单晶石英晶圆

100–150mm AT/ST 切单晶石英晶圆:AT 切在 25°C 附近温度系数近零,Q 值 > 10⁶,ST 切声表面波速度约 3,158 m/s,适合振荡器与声表面波器件。

产品介绍

石英是压电晶体 α-SiO₂,单晶石英晶圆即按特定角度切割并抛光的石英晶体片。不同切型(cut)决定其频率-温度特性与声学性能:AT 切在约 25°C 附近频率温度系数近零,是振荡器与滤波器的经典选择;ST 切具有近零声表面波温度系数,广泛用于 SAW 器件。

我们供应 100mm、150mm 单晶石英晶圆,厚度 100–500μm(按目标频率研磨),可选 SSP、DSP、研磨或 CMP 表面,切型覆盖 AT(35°15′)、ST(42°45′)以及 BT、CT、DT 与 X/Y/Z 切。石英晶体可由水热法合成,也可用天然石英,均要求低缺陷密度。

  • 直径 100mm(4″)/ 150mm(6″),厚度 100–500μm;
  • Q 值 > 10⁶(真空下可达 2×10⁶),老化低,适合精密时基;
  • AT 切频率估算 f ≈ 1670 / t(μm),25°C 附近温度系数近零;
  • ST 切声表面波速度约 3,158 m/s,25°C 附近温度系数(TCD)约 0 ppm/°C;
  • 表面粗糙度 RMS < 0.5nm;TTV ≤ 3μm、Bow ≤ 15μm;
  • 频率覆盖:经基频与泛音模式可实现约 1MHz–2.5GHz。
洁净环境中检测的透明石英晶体片

按切型加工的单晶石英晶圆,用于频率与声学器件

应用场景

振荡器与时基

AT 切在约 25°C 附近温度系数近零、Q 值高,用于高稳定时钟与参考振荡器。

SAW 滤波器

ST 切提供约 3,158 m/s 声速与近零温度系数,用于移动与射频前端的带通滤波器与双工器,见射频与功率器件应用。

BAW 谐振器

AT 切石英可用于体声波谐振器的基频与泛音模式,适用于定时与滤波,频率可达 GHz 级。

传感器

利用稳定的机电耦合,石英微天平与压力传感器可实现高分辨质量与压力检测。

压电 MEMS

薄石英片用于压电谐振器、陀螺与能量收集器件,损耗低。

通信与导航基准

用于电信、卫星导航与数据中心等需要低老化、长期稳定频率参考的场景。

能力介绍

  • 切型加工:AT/ST/BT/CT/DT 及 X/Y/Z 切,按晶向精确定角,X 射线衍射验证角精度;
  • 厚度研磨:按目标频率研磨至 100–500μm,偏差可控;
  • 表面处理:SSP、DSP、研磨或 CMP,抛光面 RMS < 0.5nm;
  • 切割:激光切割或刀轮划切,用于芯片级分离;
  • 检测:X 射线定向、AFM 粗糙度、阻抗/谐振分析(含 Q 值)、干涉仪测 TTV,详见检测与认证。
高透明石英玻璃晶圆外观

单晶石英与非晶熔融石英在结构与用途上不同

单晶石英与熔融石英的区别

单晶石英(α-SiO₂)具有压电性,用于频率与声学器件;熔融石英为非晶态,各向同性、透射窗口宽,用于光学与掩模。两者同属玻璃/石英衬底系列,选型时可参考材料特性指南与行业术语表。

参数规格

单晶石英晶圆通用规格(物性为典型值,随批次波动)

参数项典型规格备注
材料单晶 α-SiO₂(合成或天然石英)—
切型AT(35°15′)/ ST(42°45′)/ BT / CT / DT / X / Y / Z按器件需求选择
直径100mm / 150mm—
厚度100–500μm(按目标频率研磨)—
表面处理SSP / DSP / 研磨 / CMP—
表面粗糙度RMS < 0.5nm(抛光面)—
TTV / BowTTV ≤ 3μm;Bow ≤ 15μm—
密度2.65 g/cm³—
折射率nₒ = 1.544、nₑ = 1.553(@589nm)—
热膨胀系数(垂直 Z 向)13.7×10⁻⁶/K—

设备与工艺装备

单晶石英晶圆的定向、研磨、抛光与检测设备类别与用途如下:

设备类别典型配置用途
X 射线定向仪角度定向与切割对位按 AT/ST 等切型精确定角
切割设备多线切割 / 激光划切将石英晶棒或片切成晶圆
研磨 / 抛光机厚度研磨 + SSP/DSP/CMP按频率控制厚度、获得镜面
阻抗 / 谐振分析仪网络分析、Q 值测量验证谐振频率与 Q 值
AFM / 白光干涉仪粗糙度与面形测量测量 RMS、TTV、Bow
FTIR / ICP-MS红外光谱与质谱测羟基含量与微量金属杂质
颗粒计数激光表面扫描洁净度与颗粒控制

AT 切与 ST 切对比(典型值,随批次波动)

对比项AT 切(35°15′)ST 切(42°45′)
转折温度约 25°C—
频率计算f ≈ 1670 / t(μm)—
机电耦合系数 k²约 0.11%约 0.16%(SAW)
声表面波速度—约 3,158 m/s
温度系数(25°C)近零(三次曲线)TCD 约 0 ppm/°C
Q 值> 10⁶—
典型用途振荡器、滤波器SAW 滤波器、延迟线

实际案例

频控器件

AT 切石英片供应

某频控器件团队需要 4 英寸 AT 切石英片用于振荡器晶片,要求一致的切角与厚度。

结果:按目标频率研磨并提供定向与谐振数据,批次间角精度与厚度一致。

SAW 器件

ST 切基板选择

某射频团队开发 SAW 滤波器,需要近零温度系数的 ST 切基板并明确声表面波速度。

结果:交付 ST 切石英片并提供 TCD 与声速参考数据,支持滤波器设计验证。

科研实验

多切型小批量对比

某课题组需对比 AT 与 ST 切在不同器件结构下的性能差异。

结果:小批量提供 AT、ST 两种切型的同规格石英片,便于同批对比实验与验收报销。

常见问题

AT 切和 ST 切该怎么选?
做体波振荡器、滤波器选 AT 切(约 25°C 温度系数近零);做声表面波(SAW)器件选 ST 切(声速约 3,158 m/s、近零温度系数)。拿不准时可把器件类型与目标频率发给工程师。
厚度和频率是什么关系?
对 AT 切体波器件,基频近似满足 f ≈ 1670 / t(μm),即片越薄频率越高;更高频率也可用泛音(谐波)模式实现。具体到器件设计请与工程师确认厚度与公差。
表和 Q 值等数据是保证值吗?
不是。k²、声速、Q 值、折射率、密度等为公认典型值,随批次与切型波动,仅用于选型参考;实际供货指标以订单确认规格与随片检测数据为准。
单晶石英和熔融石英能互换吗?
不能。单晶石英具有压电性,用于频率与声学器件;熔融石英为非晶态、各向同性,用于光学与掩模等场景,两者用途不同。
边缘和表面怎么处理?
可选 SSP、DSP、研磨或 CMP 表面,抛光面 RMS < 0.5nm;边缘可做倒角或研磨处理,按键合、光刻或分离要求选择。
随片提供哪些检测数据?
可提供 X 射线定向角、AFM 粗糙度、谐振频率与 Q 值、TTV/Bow 等数据,见检测与认证服务。
有哪些切型可选?
切型覆盖 AT(35°15′)、ST(42°45′)以及 BT、CT、DT 与 X / Y / Z 切,按晶向精确定角并以 X 射线衍射验证角精度。
尺寸和厚度是多少?
常供 100mm(4″)与 150mm(6″),厚度 100–500μm 按目标频率研磨;可选 SSP、DSP、研磨或 CMP 表面,边缘可按需倒角。
Q 值能达到多少?
石英 Q 值 > 10⁶,真空下可达约 2×10⁶,老化低,适合精密时基与高稳定参考振荡器。
单晶石英主要用在哪些方向?
用于振荡器与时基、SAW 滤波器、BAW 谐振器、石英传感器与微天平、压电 MEMS 以及通信与导航所需的长期稳定频率基准。

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