本發(fā)明涉及一種多相單向叉指換能器的制作方法，屬于微電子器件工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

聲表面波器件由制作在壓電基片表面的輸入和輸出叉指換能器完成電聲-聲電轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)特定的信號處理功能。叉指換能器由若干個叉指電極周期組成，1個叉指電極周期包含2根或多根相互交錯的不同位相的指電極。

原理上輸入換能器同時向兩個方向激發(fā)聲表面波，而通常置于其一側(cè)的輸出換能器只能接收到一半的聲功率，產(chǎn)生固有的3dB損耗。解決這一問題的途徑之一是采用單向換能器結(jié)構(gòu)，如群型單向換能器、多相單向換能器等，后者主要有Hartman等提出的三相單向換能器、Krhaholtz等提出的四相單向換能器等。多相單向換能器包括多組相互交錯的叉狀指電極，連接不同的匯流電極以施加位相互異的電信號，實(shí)現(xiàn)聲表面波換能器的單向性。

常規(guī)上制作在壓電基片表面的聲表面波換能器是一種平面結(jié)構(gòu)，而對于多相單向換能器結(jié)構(gòu)，非同組的叉狀指電極與匯流電極在結(jié)構(gòu)上相互交疊且不相連通，這是常規(guī)的平面金屬化工藝無法實(shí)現(xiàn)的。為了便于利用現(xiàn)有成熟的微電子平面金屬化工藝，一般采用引線鍵合的方法實(shí)現(xiàn)叉狀指電極相對于非同組匯流電極的跨接（邱龐川等，“聲表面波四相單向叉指換能器”，聲學(xué)學(xué)報(bào)，Vol.8，No.1，Jan., 1983，pp.22-30；吳錫章等，“三相單向聚能叉指換能器波束壓縮聲表面波彈性卷積器研制”，壓電與聲光，No.1，F(xiàn)eb.,1986，pp.12-19）。

Hartman等給出了利用絕緣層隔離跨接（“Wideband Unidirectional Interdigital Surface Wave Transducer”, IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, Vol.SU-19, No.3, July, 1972, pp.378-381）和空氣橋隔離跨接（Surface Acoustic Wave Devices for Communications, Proceeding of the IEEE, Vol. 64, No.5, May, 1976, pp.652-671）的三相單向換能器結(jié)構(gòu)的原理圖，Krhaholtz等給出了利用絕緣層跨接的四相單向換能器結(jié)構(gòu)的原理圖（“Acoustic-Surface-Wave Interdigital Hybrid- Junction Transducers”, IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, Vol.SU-21, No. l , Jan., 1974, pp.23-32），但均未給出具體的實(shí)現(xiàn)方法與步驟。Garrity提出了利用微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)制作Dielectric crossover實(shí)現(xiàn)叉狀指電極相對于非同組匯流電極的跨接方法（“Fabrication of SAW Three Phase Unidirectional Transducers Using Dielectric Crossovers”, Electronics Letters, 29^th, April, 1993, Vol.29, No.9, pp.801-802），但此方法需要采用介質(zhì)旋涂，反應(yīng)離子刻蝕等技術(shù)來制作叉狀指電極與非同組匯流電極之間的隔離跨接結(jié)構(gòu)，工藝要求高，尤其是刻蝕工序會對敏感的壓電基片表面和常規(guī)的鋁質(zhì)指電極產(chǎn)生損傷，最終影響聲表面波器件功能的實(shí)現(xiàn)。專利CN200810224904.7公開了一種基于微機(jī)電技術(shù)制作聲表面波相關(guān)器的方法：“在所述兩組叉指換能器之間制作空氣橋；在空氣橋上蒸鍍金屬薄膜，引出金屬電極” 。但采用空氣橋跨接的方法對用于制作跨接電極的金屬材料的剛度特性具有較高的要求，異于用于制作叉指狀電極和匯流電極的金屬材料，增加了材料選用的復(fù)雜性，而采用犧牲層的方法制作空氣橋，存在犧牲層去除不充分，犧牲層材料在其它工藝步驟中的適應(yīng)性以及犧牲層去除工藝對其它結(jié)構(gòu)材料的不利影響等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種多相單向叉指換能器的制作方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多相單向叉指換能器的制作方法，其特征是，包含以下步驟：

（1）在壓電基片表面涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除N組叉狀指電極的各個指電極及匯流電極所在處的光刻膠膠膜，其中與非同組匯流電極交疊的指電極相對于該匯流電極隔斷；

（2）將經(jīng)步驟（1）表面制作有光刻膠膠膜結(jié)構(gòu)的壓電基片再覆蓋金屬膜；

（3）去除涂覆于壓電基片上的光刻膠膠膜，連同去除覆蓋于光刻膠膠膜上的金屬膜，僅保留上述無光刻膠膠膜區(qū)域的N組叉狀指電極結(jié)構(gòu)；

（4）將經(jīng)步驟（3）表面制作有上述N組叉狀指電極結(jié)構(gòu)的壓電基片再次涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除包含上述指電極相對于匯流電極隔斷區(qū)的條形區(qū)域的光刻膠膠膜；

（5）將經(jīng)步驟（4）表面制作有光刻膠膠膜結(jié)構(gòu)的壓電基片再覆蓋絕緣介質(zhì)層；

（6）去除涂覆于壓電基片上的光刻膠膠膜，連同去除覆蓋于光刻膠膠膜上的絕緣介質(zhì)層，僅保留上述無光刻膠膠膜的條形區(qū)域的絕緣介質(zhì)層；

（7）將經(jīng)步驟（6）表面制作有上述金屬膜和絕緣介質(zhì)層結(jié)構(gòu)的壓電基片再次涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除上述條形絕緣介質(zhì)層上的光刻膠膠膜；

（8）蝕刻使條形絕緣介質(zhì)層倒角，形成近似圓頂狀的條形絕緣隔離凸臺；

（9）去除涂覆于壓電基片上的光刻膠膠膜并重新涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除待制用于重新連接被隔斷指電極的跨接電極所在處的光刻膠膠膜；

（10）將經(jīng)步驟（9）表面制作有光刻膠膠膜結(jié)構(gòu)的壓電基片再覆蓋金屬膜；

（11）去除涂覆于壓電基片上的光刻膠膠膜，連同去除覆蓋于光刻膠膠膜上的金屬膜，僅保留上述無光刻膠膠膜區(qū)域的連接被隔斷指電極的跨接電極，得到N相單向叉指換能器，即多相單向叉指換能器。

所述N≥3。

所述金屬膜為鋁或者鋁銅合金。

所述絕緣介質(zhì)層為氮化硅或者二氧化硅。

所述金屬膜的制作方法為磁控濺射，或者電子束蒸發(fā)。

所述絕緣介質(zhì)層的制作方法為磁控濺射，或者PECVD，或者LPCVD。

所述條狀絕緣介質(zhì)層的倒角蝕刻方法為腐蝕液濕法蝕刻，或者反應(yīng)離子干法刻蝕。

本發(fā)明方法先進(jìn)科學(xué)，通過本發(fā)明，技術(shù)方案為，壓電基片表面制作N組相互交錯的叉狀指電極，組成N相單向叉指換能器的若干個叉指電極周期，1組叉狀指電極包含若干根指電極及其匯流電極，1個叉指電極周期包含N根不同位相的指電極，各個叉指電極周期中相同位置的指電極連接到同一匯流電極組成同組叉狀指電極，每個叉指電極周期中不同位置的指電極連接到不同匯流電極組成不同組叉狀指電極，在非同組的指電極與匯流電極交疊區(qū)制作絕緣隔離層，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）壓電基片表面涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除N組叉狀指電極的各個指電極及匯流電極所在處的光刻膠膠膜；（2）覆蓋金屬膜；（3）去除光刻膠膠膜，連同去除覆蓋其上的金屬膜，僅保留N組叉狀指電極的各個指電極及匯流電極，其中與非同組匯流電極交疊的指電極相對于該匯流電極隔斷；（4）涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除包含非同組的指電極與匯流電極交疊區(qū)的條形區(qū)域的光刻膠膠膜；（5）覆蓋絕緣介質(zhì)層；（6）去除光刻膠膠膜，連同去除覆蓋其上的絕緣介質(zhì)層，僅保留上述無光刻膠膠膜區(qū)域的條形絕緣介質(zhì)層；（7）涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除上述條形絕緣介質(zhì)層上的光刻膠膠膜；（8）蝕刻使條形絕緣介質(zhì)層倒角，形成近似圓頂狀的條形絕緣隔離凸臺；（9）去除光刻膠膠膜并重新涂覆光刻膠膠膜，光刻僅去除待制用于重新連接被隔斷指電極的跨接電極所在處的光刻膠膠膜；（10）覆蓋金屬膜；（11）去除光刻膠膠膜，連同去除覆蓋其上的金屬膜，僅保留連接被隔斷指電極的跨接電極。優(yōu)選的，金屬膜材料為鋁，或者一定配比的鋁銅合金；絕緣介質(zhì)層材料為氮化硅，或者二氧化硅；所述金屬膜的制作方法為磁控濺射，或者電子束蒸發(fā)；絕緣介質(zhì)層的制作方法為磁控濺射，或者PECVD，或者LPCVD；條狀絕緣介質(zhì)層的倒角蝕刻方法為腐蝕液濕法蝕刻，或者反應(yīng)離子干法刻蝕；

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明采用絕緣介質(zhì)隔離凸臺以及制作于其上的跨接電極實(shí)現(xiàn)多相單向叉指換能器中相互交疊的非同組叉狀指電極與匯流電極的隔離與跨接，與常規(guī)采用鍵合引線實(shí)現(xiàn)叉狀指電極相對于非同組匯流電極的跨接方法相比，跨接電極與叉狀指電極同質(zhì)同形，克服了因結(jié)構(gòu)不一致導(dǎo)致阻抗不匹配的缺點(diǎn)，而與采用空氣橋跨接結(jié)構(gòu)的方法相比，克服了因空氣橋金屬結(jié)構(gòu)與叉狀指電極及匯流電極對金屬材料的不同要求而帶來的材料選型復(fù)雜性以及犧牲層工藝中的材料殘留等問題；

（2）絕緣介質(zhì)隔離結(jié)構(gòu)和金屬電極結(jié)構(gòu)的制作主要采用剝離的方法，而條狀絕緣介質(zhì)層倒角蝕刻工序中，條狀絕緣介質(zhì)層以外的部分為覆蓋的光刻膠膠膜所保護(hù)，避免了常規(guī)的蝕刻工藝對敏感的壓電基片表面和金屬電極的損傷及由此帶來的對聲表面波器件性能的影響。

綜上，本發(fā)明，一種多相單向叉指換能器的制作方法，在壓電基片表面制作若干組相互交錯的叉狀指電極以及匯流電極，每組叉狀指電極包含若干個叉狀指電極周期，不同組叉狀指電極連接不同的匯流電極，與非同組匯流電極交疊的叉狀指電極相對于匯流電極隔斷，隔斷區(qū)覆蓋絕緣隔離層，絕緣隔離層上制作重新連接被隔斷指電極的跨接電極，絕緣隔離層和跨接電極的制作采用介質(zhì)和金屬剝離的方法，避免常規(guī)的蝕刻工藝對敏感的壓電基片表面和金屬電極的損傷及由此產(chǎn)生的對聲表面波器件性能的影響。

本發(fā)明采用絕緣介質(zhì)隔離凸臺以及制作于其上的跨接電極實(shí)現(xiàn)多相單向叉指換能器中相互交疊的非同組叉狀指電極與匯流電極的隔離跨接，與常規(guī)采用鍵合引線實(shí)現(xiàn)叉狀指電極相對于非同組匯流電極的跨接的方法相比，跨接電極與叉狀指電極同質(zhì)同形，克服了因結(jié)構(gòu)不一致導(dǎo)致阻抗不匹配的缺點(diǎn)。其所適用的聲表面波濾波器已廣泛應(yīng)用于雷達(dá)，移動通訊，無線局域網(wǎng)等軍用或民用電子信息領(lǐng)域，市場應(yīng)用前景廣闊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述4相單向叉指換能器的結(jié)構(gòu)俯視示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述4相單向叉指換能器的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖3(a)是本發(fā)明實(shí)施例中#1掩膜版版圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(b) 是本發(fā)明實(shí)施例中工藝步驟（3）完成后基片表面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(a)是本發(fā)明實(shí)施例中#2掩膜版版圖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(b) 是本發(fā)明實(shí)施例中工藝步驟（8）完成后基片表面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5(a)是本發(fā)明實(shí)施例中#3掩膜版版圖結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5(b) 是本發(fā)明實(shí)施例中工藝步驟（11）完成后基片表面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1壓電基片、2叉狀指電極、3叉指電極周期、4條形氮化硅絕緣隔離凸臺、5跨接電極、6隔斷、21指電極、22匯流電極、211第1根指電極、212第2根指電極、213第3根指電極、214第4根指電極、221第1匯流電極、222第2匯流電極、223第3匯流電極、224第4匯流電極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對最佳實(shí)施例進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

本實(shí)施例中，多相單向叉指換能器的制作方法，選擇采用的是四相單向叉指換能器的制作方法。如圖1、圖2、圖3(a)、圖3(b)、圖4(a)、圖4(b)、圖5(a)和圖5(b)所示，一種四相單向叉指換能器的制作方法，壓電基片1表面制作4組相互交錯的叉狀指電極2，組成4相單向叉指換能器的若干個叉指電極周期3，1組叉狀指電極2包含若干根指電極21及其匯流電極22，1個叉指電極周期3包含4根不同位相的指電極21，各個叉指電極周期中的第1根指電極211連接至第3匯流電極223組成第1組叉狀指電極，各個叉指電極周期中的第2根指電極212連接至第1匯流電極221組成第2組叉狀指電極，各個叉指電極周期中的第3根指電極213連接至第4匯流電極224組成第3組叉狀指電極，各個叉指電極周期中的第4根指電極214連接至第2匯流電極222組成第4組叉狀指電極，在第2組叉狀指電極的各個指電極與第2根匯流電極以及第3組叉狀指電極的各個指電極與第3根匯流電極的交疊區(qū)制作絕緣隔離層4，具體包括以下步驟：

（1）Y36°-X鉭酸鋰單晶基片表面旋涂正性光刻膠膠膜，用#1掩膜版曝光、顯影，僅去除待制4組叉狀指電極2的各個指電極21及匯流電極22所在處的光刻膠膠膜；

（2）磁控濺射覆蓋含銅1.05%的鋁銅合金膜；

（3）去除光刻膠膠膜，連同去除覆蓋其上的鋁銅合金膜，僅保留待制4組叉狀指電極2的各個指電極21及匯流電極22，其中第2組叉狀指電極的各個指電極相對于第2匯流電極222隔斷6，第3組叉狀指電極的各個指電極相對于第3匯流電極223隔斷6；

（4）旋涂正性光刻膠膠膜，用#2掩膜版曝光、顯影，僅去除包含第2組叉狀指電極的各個指電極與第2匯流電極222及第3組叉狀指電極的各個指電極與第3匯流電極223交疊區(qū)的條形區(qū)域的光刻膠膠膜；

（5）磁控濺射覆蓋氮化硅層；

（6）去除光刻膠膠膜，連同去除覆蓋其上的氮化硅層，僅保留上述無光刻膠膠膜區(qū)域的氮化硅層，形成條形氮化硅絕緣介質(zhì)層；

（7）旋涂正性光刻膠膠膜，用#2掩膜版曝光、顯影，僅去除上述條形氮化硅絕緣介質(zhì)層上的光刻膠膠膜；

（8）磷酸濕法蝕刻，對條狀氮化硅絕緣介質(zhì)層作倒角處理，使其形成近似圓頂狀的條形氮化硅絕緣隔離凸臺4；

（9）去除光刻膠膠膜并重新涂覆正性光刻膠膠膜，用#3掩膜版曝光、顯影，僅去除待制用于重新連接被隔斷的第2組叉狀指電極的各個指電極和第3組叉狀指電極的各個指電極的跨接電極5所在處的光刻膠膠膜；

（10）磁控濺射含銅1.05%的鋁銅合金膜；

（11）去除光刻膠膠膜，連同去除覆蓋其上的鋁銅合金膜，僅保留連接被隔斷的第2組叉狀指電極的各個指電極和第3組叉狀指電極的各個指電極的鋁銅合金跨接電極5。

熟知本領(lǐng)域的人士將理解，雖然這里為了便于解釋已描述了具體實(shí)施例，但是可在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下做出各種改變。因此，除了所附權(quán)利要求之外，不能用于限制本發(fā)明。