多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件，包括壓電基片和制作在壓電基片表面的叉指換能器，所述叉指換能器為三層結(jié)構(gòu)，從下往上依次為打底層、中間層和表層，其中打底層為鈦層，中間層為銅層或者金層，表層為AlCu合金層或者Al層。本實用新型能夠提升聲表面波器件的相對帶寬和功率承受能力，采用此多層合金膜結(jié)構(gòu)的聲表面波器件叉指換能器有助于提高換能器指條形貌制作的一致性。
【專利說明】
多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及聲表面波器件，具體涉及一種多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件，屬 于超聲聲學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聲表面波一 SAW(SurfaceAcousticWave)就是在壓電基片材料表面產(chǎn)生和傳播、且 振幅隨深入基片材料的深度增加而迅速減少的彈性波。SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具有壓 電特性的基片材料拋光面上制作聲電換能器一一叉指換能器（IDT)。它采用半導(dǎo)體集成電 路的平面工藝，在壓電基片表面蒸鍍一定厚度的金屬膜一工程上通常為鋁（A1)或鋁銅 (AlCu)合金膜，把設(shè)計好的IDT的掩膜圖案，利用光刻方法沉積在基片表面，分別作為輸入 換能器和輸出換能器。其工作原理是輸入換能器將電信號變成聲信號，沿晶體表面?zhèn)鞑?，?出換能器再將接收到的聲信號變成電信號輸出，其工作原理見圖1。叉指換能器（IDT)是構(gòu) 成聲表面波器件最基本的單元。
[0003] 聲表面波器件叉指換能器通常采用濕法腐蝕、剝離和干法刻蝕進行制作。剝離由 于其低成本、制作高頻叉指換能器質(zhì)量高，得到廣泛的應(yīng)用。剝離質(zhì)量的好壞由光刻膠圖形 的形貌決定，光刻膠圖形必須形成上寬下窄的倒梯形，避免鍍膜后膠側(cè)壁金屬粘連。數(shù)十到 數(shù)百兆Hz的寬帶低損耗聲表濾波器部分設(shè)計采用A1或AlCu合金膜作為換能器，金屬膜厚達 至|J5000A(A是長度單位，1米=10 1()A)以上，需要采用膠厚超過1微米的負(fù)性光刻膠剝離制作。
[0004] 由于負(fù)性光刻膠對曝光的工藝參數(shù)非常敏感，微小的光刻參數(shù)變化導(dǎo)致較大光刻 膠的圖形變化，工藝窗口窄，使用此光刻膠制作的叉指換能器形貌一致性差，合格率低。
[0005] 由于A1的擴散系數(shù)大，擴散激活能低，應(yīng)力引入的迀移導(dǎo)致A1原子擴散，在換能器 指條內(nèi)部形成空洞，導(dǎo)致電極開路，器件有可靠性隱患。隨著聲表面波器件功率的增大和環(huán) 境溫度的上升，A1原子擴散就越明顯。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種多層合金膜結(jié)構(gòu) 聲表面波器件，本實用新型能夠提高聲表面波器件形貌一致性，提升器件的相對帶寬和功 率承受能力。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件，包括壓電基片和制作在壓電基片表面的叉指換能 器，所述叉指換能器為三層結(jié)構(gòu)，從下往上依次為打底層、中間層和表層，其中打底層為鈦 層，中間層為銅層或者金層，表層為AlCu合金層或者A1層。
[0009] 所述打底層厚度為8-40nm〇
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：
[0011] 1、本實用新型聲表面波器件采用高密度金屬(Cu、Au)替代A1或AlCu膜(大于5000 A)作為換能器金屬，在同樣重量下可有效降低膜厚，由此可采用高分辨率的正膠進行剝離， 可有效提升產(chǎn)品一致性和成品率，縮短生產(chǎn)周期。
[0012] 2、由于采用高密度金屬作為換能器，在使用相同機電耦合系數(shù)的基片時，可有效 提升10%的相對帶寬。
[0013] 3、本實用新型采用擴散系數(shù)小，擴散激活能高的Cu膜，可有效降低應(yīng)力引入的迀 移導(dǎo)致原子擴散，有效提升器件的功率承受能力，特別適用于制作寬帶低損耗、高功率承受 能力聲表面波器件。
【附圖說明】
[0014] 圖1-聲表面波器件工作原理圖。
[0015] 圖2-本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細(xì)描述。
[0017] 參見圖2,本實用新型多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件，包括壓電基片1和制作在壓 電基片表面的叉指換能器，所述叉指換能器為三層結(jié)構(gòu)，從下往上依次為打底層2、中間層3 和表層4，其中打底層2為鈦層，中間層3為銅層或者金層，表層4為AlCu合金層或者A1層。 [0018]本實用新型聲表面波器件叉指換能器采用Ti/Cu或Au /A1或AlCu三層金屬薄膜取 代目前的Ti/Al或AlCu兩層結(jié)構(gòu)。本實用新型不是在傳統(tǒng)的Ti/Al或AlCu兩層結(jié)構(gòu)中間設(shè)置 Cu或Au中間層，而是采用Cu或Au層代替現(xiàn)有的A1層或AlCu合金層，保持打底層鈦層不變，然 后再在Cu或Au層上設(shè)置表層保護層。各層的作用說明如下。
[0019] Ti:打底層；
[0020]提升Cu與LT/LN的附著力，作為LT/LN和Cu晶格失配的緩沖層。不同Ti層厚度不同， 中間層Cu的生長情況及Cu晶粒尺寸大小不同。一般Ti厚度在8-40nm范圍內(nèi)，在Cu層厚度相 同的情況下，合適膜厚的Ti層可降低多層金屬膜的方塊電阻。
[0021] Cu或Au:中間層，高密度的金屬層；
[0022]采用Cu或Au代替常規(guī)A1或AlCu合金，可將多層金屬膜厚度降低到5000A以下。在降 低叉指換能器厚度的同時，增加器件的相對帶寬。由于銅的密度為鋁的密度三倍以上，采用 本實用新型的銅膜作為叉指換能器材料可將叉指換能器厚度降為鋁膜的1/3。
[0023] AlCu/Al:表層金屬膜；
[0024]表層采用AlCu/Al金屬膜可避免中間層銅膜的氧化，保障A1絲引線鍵合，確保頻率 微調(diào)范圍的基礎(chǔ)上，盡量降低膜厚。一般在50-200nm。
[0025]下表為銅與鋁相關(guān)物理參數(shù)的比較。
[0027] 由于寬帶低損耗聲表面波器件往往采用LCRF濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計，LCRF-個顯著的特 點是濾波器的帶寬與基片的耦合系數(shù)密切相關(guān)，36/42° LiTa03制作的LCRF濾波器相對帶寬 為1.5-2.5%，64°LiNb03相對帶寬為3-4%。本實用新型采用高密度金屬作為換能器材料，可 進一步提高器件的相對帶寬。
[0028] 本實用新型的上述實施例僅僅是為說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實 用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本實 用新型的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。
【主權(quán)項】
1. 多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件，包括壓電基片和制作在壓電基片表面的叉指換能 器，其特征在于:所述叉指換能器為三層結(jié)構(gòu)，從下往上依次為打底層、中間層和表層，其中 打底層為鈦層，中間層為銅層或者金層，表層為A1CU合金層或者A1層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層合金膜結(jié)構(gòu)聲表面波器件，其特征在于:所述打底層厚度 為8_40nm。
【文檔編號】H03H9/15GK205647460SQ201620530946
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月4日
【發(fā)明人】米佳, 劉曉莉, 朱勇, 趙雪梅, 李燕, 蔣欣, 焉秋娟, 陳湘渝, 張龍, 董加和, 王嵐, 伍平
【申請人】中國電子科技集團公司第二十六研究所