声表面波滤波器件叉指换能器制作技术.pdfVIP

北京声超电子技术有限公司 声表面波器件叉指换能器的制作技术 【摘 要】 声表面波器件的制造关键在于如何制作叉指换能器，特别对于GHz 频率以上的器件，亚微米线宽如何控制是声表器件能否制作成功的关键。本文提 供了其制作工艺流程及要点。 关键词：声表面波器件，叉指换能器，工艺 1 引 言 声表面波（SAW）器件在电子通讯系统中得到了广泛应用，如滤波器、高频 振荡器、卷积器、延迟线、相关器等都是声表面波器件。在移动通信系统中，SAW 器件也至关重要。现在，移动通信系统的频率在向2GHz以上攀升，下一代通讯 用SAW器件的研究已非常活跃。考虑到移动通讯市场引人注目的增长，以及人们 对高数据传输速率的迫切需求，在不久的将来，移动通信载波频率有可能提到5 －10GHz的水平。SAW器件作为电子通讯的关键元件，其线宽也将进入亚微米阶 段；即使采用叉指倍频技术，提高线条密度，但同时对线条的控制也提出了更高 的要求。如何制得精细的叉指换能器电极，成为声表器件能否制作成功的关键。 2 制作过程 声表器件一般由沉积于压电基片上的梳齿状电极构成，压电基片有人造石 英、铌酸锂、钽酸锂、锗酸铋等单晶材料。单指结构的换能器电极宽度为声表面 波波长λ的四分之一。由于λ＝V／f（V是表面波波速，其值在3000－4000m ／s左右，f为表面波频率），显然，当频率达到1GHz时，电极宽度将小于1 微米。 SAW器件的制作沿袭了大规模集成电路的平面制造技术，其工艺过程有清 洗、镀膜、光刻、刻蚀、频率修正、检测、封装等。但作为频率器件，SAW器 件对叉指换能器（IDT）厚度、宽度、剖面形状有更为严格的要求，因为这些会 直接影响到器件的频率、带宽及插损等特性。 2．1 导电膜的制备（Film Deposition） 高质量金属薄膜的制备对声表器件非常关键。 铝具有很高的电导率，化学性质稳定，易于沉积，因而被广泛使用。声表器件不 仅要求膜厚合适，而且要有很高的均匀性（要优于±1％）。因此要求镀膜设备 不仅要有可靠的膜厚监测手段，还要能达到很高的镀膜均匀性。铝膜一般用电子 束蒸发或直流溅射法沉积。对电子束蒸发台而言，即使采用行星运转片架，铝膜 的均匀性也只有±5％左右。因此，对行星片架加装合适的均匀性调整板非常必 要。我们通过对TEMESCAL1800、VES2550电子束蒸发台的改进，使行星片架系统 的镀膜均匀性都达到了±1％的要求。 在蜂窝无线应用中，要求器件能承受大至1W的发射或接受功率。然而在大 电流作用下，由于铝原子的迁移效应〔1〕，电极处很容易断路或短路，高功率 给基片表面带来的高温使器件很易失效。因此，人们又发展了复合金属膜、钝化 膜〔2〕等方法，以期大大提高器件的功率耐受力。复合金属膜主要有Al－2％ Cu／Ti，试验中的钝化膜有SiO2、SiN、AlN等〔2〕，它们需要以反应溅射或 PECVD方法沉积。 2．2 光刻（Photo┐Lithography） 要在镀好膜的基片上得到电极图形，需要经过光刻。曝光的手段主要有：接 触式（含软接触式），投影式，电子束扫描式，X射线曝光式。 电话：010 FAX ：010地址：北京市海淀区北四环西路 21 号声学研究所办公楼 北京声超电子技术有限公司 应用最为普遍的是接触式曝光法。主要使用的光源为高压汞弧灯，其G－、 H－、I－线分别对应于450－300nm波长范围。制作有SAW器件图形的掩模板与 涂有光刻胶的基片紧密（或软）接触，用高度平行的紫外光源对其曝光。接触式 曝光的分辨率取决于曝光波长λ与掩模板与胶膜表面的距离g（R＝α ，由 于光线会在掩模板与胶膜面间的缝隙中衍射，会使分辨率大大下降。要想提高分 辨率，除了缩短曝光波长外，还必须让掩模与基片紧密接触。对声表器件而言， 金属化比（金属指条宽度与缝隙宽度之比）是一个很重要的参数，它直接受制于 光刻时的线宽与缝隙之比。保持光刻过程的重复性与一致性有助于大大提高生产 效率。 采用投影曝光时，线条分辨率LW决定于曝光波长λ和镜头数值孔径NA