Способ изготовления встречно-штыревого преобразователя поверхностных акустических волн

 

СО103 СОВ ЕТС КИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУйЛИК (51)5 Н 03 Н 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГOlCllATEHT CCCP) !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Х

ra

Я и (2 )) 4923111/22 (22) 29,03.91 (4 ) 30.08.93,Бюл. М 32 (71) Институт радиотехники и электроники

АН СССР (72) А.С. Андреев, А.A. Белявский, A.M..Kìèта, и И.А. Марков (73) Институт радиотехники и электроники

РАН (56) У. Моро Микроэлектроника. М.: Мир, с.

5-21, СВЧ-устройства на поверхностных акустических волнах на базе технологии оптической фотолитографии. Письма в ЖТФ, 1 87, т. 13, в, 16, с. 97 .-987.

@4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВСТРЕЧНОШТЫРЕВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (57) Изобретение относится к технологии изгОтовления встречно-штыревых преобразователей ПАВ по самосовмещенной технологии фотолитографии. Способ состоит в том, что на поверхности звукопровода

„,. Ы„, 1838877 АЗ

8 наносят первый слой 9 металлизации, поверх него слой 10 фоторезиста, затем с помощью фотолитографии формируют первую и третью группы электродов с маскирующим слоем фоторезиста на их поверхности.

Электроды первой и третьей группы не перекрываются друг с другом и расположены так, что электроды первой группы соосны межэлектродным зазором третьей группы.

Затем на поверхность фоторезиста и участки звукопровода между электродами первой и третьей групп наносят второй слой 11 металлизации, после чего с поверхности электродов первой и третьей групп удаляют фоторезист 10 с расположенными на нем участками второго слоя 11 металлизации.

Оставшиеся на поверхности звукопровода участки второго слоя металлизации образуют электроды второй группы, расположенные между электродами первой группы, и электроды четвертой группы, расположенные между электродами третьей группы.

5 ил.

1838877

Изобретение относится к технологии изготовления конструктивных элементов устройств, работающих на частотах СВЧ диапазона, в частности, к способу изготовления встречно-штыревых преобразователей

ПАВ по самосовмещенной технологии фотолитографии, Целью изобретения является повышение производимости электротехнических характеристик и реобразователя.

На фиг. 1 — 3 приведены различные варианты выполнения фотошаблонов, применяемых для реализации предлагаемого способа; на фиг. 4 — профили слоев металлизации и маскирующего слоя при последовательном проведении операций изготовления преобразователей ПАВ; на фиг. 5 — конструкция преобразователя ПАВ, полученного предложенным способом, Способ осуществляют следующим образом.

На поверхности звукопровода с помощью фотолитографии одновременно формируют первую и третью группы электродов, имеющие вид неперекрывающихся гребенок. Для этого используют фотошаблон, различные варианты которого показаны на фиг. 1 — 3. Фотошаблон 1 (фиг. 1) содержит рисунок 2 первой и рисунок 3 третьей групп электродов преобразователя.

Оба рисунка имеют вид гребенок, Рисунок 3 расположен под рисунком 2 в плоскости чертежа так, что выступы 4 и 6 обеих гребенок направлены в одну сторону, выступы 4 рисунка 2 соосны выемкам 7 рисунка 3, а выемки 5 соосны выступам 6, Фотошаблон, показанный на фиг.2 отличается от описанного выше тем, что выступы 4 и 6 гребенок направлены навстречу друг другу. Фотошаблон, показанный на фиг. 3 отличается от описанных выше тем, что обе гребенки имеют общее основание, а выступы гребенок направлены в противоположные стороны. Ширина выступов 4 и 6 гребенок равна а + 2Ь, где а — расчетная ширина электродов изготавливаемого преобразователя, Ь вЂ” расчетная величина зазора между соседними разнополярными электродами преобразователя. Ширина выемок 5 и 7 равна а, В наиболее типичном случае величина а = А/2 — Ь, где 1 — длина

ПАВ, соответствующая центральной рабочей частоте преобразователя.

Для формирования электродов первой и третьей группы преобразователя на поверхность звукопровода 8 (фиг. 4а) наносят первый слой металлизации, à поверх него маскирующий слой 10 фоторезиста, Фоторезист экспонируют через фотошаблон описанной конструкции, содержащий рисунки первой и третьей групп электродов преобразователя, например, через фотошаблон, показанный íà фиг. 1. После экспозиции вскрывают в фотореэисте окна (фиг. 4б) и

5 вытравливают открытые участки первого слоя 9 металлизации. Травление ведут в режиме, обеспечивающем "подтрав" участков первого слоя 9 металлизации под участками слоя 10 фоторезиста на величину Ь (фиг. 4e).

"0 В результате описанных операций на поверхности эвукопровода образуются электроды первой и третьей групп с маскирующим слоем фоторезиста на их поверхности. Далее на поверхность маскирующего слоя 10 и участки эвукопровода между электродами первой и третьей групп напыляют второй слой

11 металлизации (фиг, 4г), Напыление ведут через маску, экранирующую участки поверхности звукопровода, находящиеся эа пре20 делами периметра преобразователя. Эта маска может быть выполнена из фоторезиста. Затем с поверхности электродов удаляют маскирующий слой 10 с расположенными на нем участками второго слоя 11

25 металлизации (фиг. 4д). Оставшиеся на поверхности звукопровода участки второго слоя 11 металлизации образуют вторую группу электродов, расположенных между электродами первой группы, и четвертую

30 группу электродов, расположенных между электродами третьей группы. Общий вид полученного преобразователя ПАВ показан на фиг. 5. Он состоит из двух секций.12 и 13.

Секция 12 состоит из первой 14 и второй 15

35 групп перекрещивающихся встречно-штыревых электродов, а секции 13 — их третьей

16 и четвертой 17 перекрещивающихся встречно-штыревых электродов. Общие шины первой 14 и четвертой 17 электродов

40 гальванически соединены. Такой преобразователь используется, например, в фильтре на ПАВ в паре с ответным преобразователем, апертура которого равна суммарной апертуре секций 12 и 13. Расчетное

45 значение ширины всех электродов этого преобразователя равно а = g/2-b), где Ь— расчетное значение межэлектродных зазоров каждой пары электродов 14, 15, и 16, 17 соответственно. Пространственный период

50 электродов в каждой секции равен 2(А/2-Ь)+

+ 2Ь = А. Покажем, что при изготовлении преобразователя предложенным способом отключения размеров а и Ь от расчетных значений, связанные с трудностью контро55 ля процесса травления, не приводят к заметному искажению электротехнических характеристик преобразователя. В случае, если подтрав первого слоя металлизации не соответствует расчетному значению Ь, на1838877 пример, превышает ее на величину b b, электроды 14 и 16 первой и третьей групп, формируемые иэ первого слоя металлизац и, как было описано выше, будет иметь ширину а1 - (il/2 — b- Л Ь). В то же время ширина электродов 15 и 17, формируемых и второго слоя металлизации. будет равна расчетному значению а = (Л/2-b). Соответствв нно, величина межэлектродных зазоров в обеих секциях преобразователя будет отклоняться от расчетной и составлять Ь +

10

Л Ь, При этом центры соседних межэлектродных зазоров в обеих секциях будут расположены не через Л/2, а попеременно чЕрез Л/2- ЛЬ и il/2+ Ьb. Эти отклонения 15 шадрины смежных электродов и расположения центров зазоров между ними от расчетных значений приводит к искажению АКХ преобразователя и других его электротехнических характеристик. Однако вследст- 20 вие описанного выше взаимного расположения электродов первой 14 и третьей 16 групп и формирования их в единбм технологическом цикле, центры противолежащих межэлектродных зазоров 25 секций 12 и 13 преобразователя смещены вдоль оси Х в противоположные стороны, Так в секции 12 преобразователя, центр I зазора Xi смещен влево по оси Х относитвльно осевого расчетного положения XI на 30 ввличину b, Ь/2; а в секции 13 центр i зазора

Xi" смещен вправо относительно расчетного положения Х на ту же величину ЬЬ/2.

Соответственно в зазоре Xi секции 12 возбуждается ПАВ с амплитудой Ai и с поло- 35 женим источника на оси X в точке Xi, а в секции 13 возбуждается ПАВ с амплитудой

Ai" и с положением источника на оси Х в точке Xi". Вследствие этого, при работе устройства с таким преобразователем на вхо- 40 де на выходном преобразователе происходит суммирование ПАВ от этих источников. Так как в IlBp&oM приближении они эквивалентны одному источнику с амплитудой Ai = Ai + Ai" и расположенному в 45 расчетной точке Х; по оси Х, искажения АЧХ, возникающие в секциях 12 и 13 преобразователя, взаимно компенсируется и достигается уменьшение искажений АЧХ и других электротехнических характеристик устройства. Таким образом, улучшается воспроизводимость электротехнических характеристик преобразователя, Ниже приведен пример реализации способа, 55

Изготавливают линию задержки на ПАВ с выходным преобразователем, состоящим из двух секций (см. фиг. 5) и выходным преобразователем. состоящим из одной секции с апертурой, равной апертуре входного двухсекционного преобразователя. Преобразователи ПАВ расчитаны на центральную частоту 1020 МГц (Л = 3,28 мкм), Входной преобразователь изготавливают в соответствии с предложенным способом. Для этого на поверхность звукопровода 8 (фиг. 4а) из ниобата лития YZ среза наносят первый слой 9 металлизации, состоящий из подслоя нихрома толщиной 200 А и слоя алюминия толщиной 1500 А, На поверхность слоя 9 наносят слой 10 фоторезиста толщиной 0,8 мкм и после сушки экспонируют его через фотошаблон, показанный на фиг. 1. Ширина участков 4 и 6 рисунка, соответствующих электродам первой и третьей групп, составляет а = 1,94 мкм, ширина участков 5 и 7 составляет 1,34 мкм. После экспонирования вскрывают в фоторезисте окна (фиг, 4б) путем его обработки 0,5 $ KOH, фоторезист сушат и вытравливают открытые участки первого слоя металлизации (фиг, 4в). Сначала травят алюминий травителем, содержащим сернокислый кобальт 3,0 г; фтористый аммоний 0,7 г; окись хрома 1,0 г; дистиллированная вода до 50 мл, Травление ведут при комнатной температуре в течение I мин. После травления алюминия, травят подслой нихрома травителем состава; сернокислый цезий 8,0 г; азотная кислота (конц.) 20 мл; дистиллированная вода до 100 мл.

Травление ведут при комнатной температуре в течение 15 сек. При указанных режимах травления величина Ь "подтрава" участков первого слоя металлизации составляет 0,3 мкм. Затем на поверхность оставшегося фоторезиста и свободные участки поверхности звукопровода напыляют слой

11 металлизации (фиг, 4г), аналогичный первому слою. Напыление ведут через маску, зкранирующую участки поверхности звукопровода за пределами периметра изготавливаемого преобразователя. Далее удаляют оставшийся фоторезист с расположенными на нем участками второго слоя 11 металлизации путем обработки структуры в растворителе фоторезиста с применением ультразвука.

Полученная структура показана на фиг.

4 д. Изготовленный таким образом пр образователь (фиг. 5) содержит две секции встречно-штыревых электродов с шириной а = 1,34 мкм, межэлектродным зазором Ь =

=0,3 мкм и пространственным периодом

3,28 мкм.

Формула изобретения

Способ изготовления встречно-штыревого пре:бразователя поверхностных акустических олн, включающий нанесение на

1838877

8 поверхность звукопровода первого слоя металлиэации, формирование из него с помощью фотолитографии первой группы электродов с маскирующим слоем на их поверхности, напыление на поверхность маскирующего слоя и участки звукопровода между электродами первой группы второго слоя металлиэации и формирование из него электродов второй группы путем удаления с поверхности электродов первой группы маскирующего слоя с расположенными на нем участками второго слоя.:металлизации, î t

1 л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности воспроизводимости электротехнических характеристик преобразователей, на поверхности эвукопровода

5 одновременно с первой группой электродов формируют третью группу электродов, располагая их соосно межэлектродным Зазором первой группы электродов, а в едином технологическом цикле с электродами вто10 рой группы формируют четвертую группу электродов, располагая ее между электродами третьей группы.

1838877

1838877

1838877 ф74/Р У

Составитель О.Кудрявцева

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Обручар

Редактор Н.Коляда

Заказ 2928 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101