Способ изготовления преобразователя поверхностных акустических волн на основе пьезоэлектрической пленки

 

Использование: при изготовлении устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Способ изобретения: на рабочую поверхность подложки в вакууме осаждают пленочную систему, состоящую из адгезионного слоя и пленки алюминия, методом фотолитографии формируют из поеночной системы электроды преобразователя ПАВ и на электроды преобразователя в вакууме осаждают пьезоэлектрическую пленку, например, оксида цинка, в качестве адгезионного слоя, предотвращающего образование бугорков на поверхности алюминевой пленки, используют пленку иттрия толщиной не менее 20 нм.

Изобретение относится к акустоэлектронике и может быть использовано при изготовлении устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Известен способ изготовления преобразователя (ПАВ) на основе пленок оксида цинка [1], заключающийся в вакуумном осаждении металлической пленки на рабочую поверхность подложки, формировании из нее электродов заданной конфигурации методом фотолитографии, формировании на поверхности металлических электродов дополнительного слоя путем плазменного анодирования в среде кислорода при положительном формовочном потенциале 25 В на электроде и вакуумном осаждении на него пьезоэлектрической пленки оксида цинка [1].

Недостатками этого способа являются малая толщина алюминиевой пленки, 150 нм, что ведет к увеличению вносимых потерь, которые пропорциональны сопротивлению электродов преобразователя ПАВ; трудность реализации одинаковой величины формовочного потенциала на всех преобразователях ПАВ, поскольку количество преобразователей на подложке может достигать нескольких десятков; недостаточная адгезия алюминиевой пленки к подложке из-за отсутствия адгезионного подслоя из хрома, нихрома, титана, тантала, ванадия и т.п. В результате этого алюминиевые электроды могут отслоиться от подложки, что ведет к выходу прибора из строя, т.е. уменьшается его надежность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления преобразователя ПАВ на основе пьезоэлектрической пленки путем вакуумного осаждения на рабочую поверхность подложки пленочной системы ванадий-алюминий, формирования из нее конфигурации электродов преобразователя ПАВ методом фотолитографии и вакуумного осаждения на электроды пьезоэлектрической пленки оксида цинка [2].

Недостатком этого способа являются большие вносимые потери в полосе пропускания из-за малой толщины алюминиевой пленки, 270 нм. Известно, что вносимые потери преобразователя ПАВ пропорциональны удельному сопротивлению металлической пленки (алюминиевой) (Дмитриев В.В., Акпамбетов В.Б., Бронникова Е. Г. и др. Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов. Справочное пособие./Под ред. Б.Ф.Высоцкого, В.В.Дмитриева. - М. : Радио и связь, 1985, с. 84). Для уменьшения вносимых потерь сопротивление алюминиевой пленки должно быть близко к значению для объемного материала. Это требование реализуется при увеличении толщины алюминиевой пленки до 500 нм и более. Однако при повышенных температурах на поверхности алюминиевой пленки такой толщины образуются дефекты в виде бугорков, причем с увеличением толщины алюминиевой пленки плотность и размеры бугорков увеличиваются. Поскольку высокоориентированные пленки оксида цинка формируются при температуре подложки 300^оС и более, то высота бугорков может превышать толщину алюминиевой пленки, а их плотность составляет 10⁴ - 10⁶ см^-2 (Shaud hari P. Hillock growth in thin films. - J.Appl. Phys., 1974, vol. 45, N 10, р. 4339-4346). Это приводит к росту дефектов в пленке оксида цинка и увеличению диффузии атомов алюминия в объем пьезоэлектрической пленки. В результате этого увеличивается временная нестабильность электрических характеристик преобразователя ПАВ, что ведет к уменьшению его надежности и процента выхода годных.

Цель изобретения - повышение надежности преобразования ПАВ и увеличение процента выхода годных.

Цель достигается тем, что по способу изготовления преобразователя ПАВ на основе пьезоэлектрической пленки, по которому на всю рабочую поверхность подложки в вакууме осаждают двухслойную металлическую пленочную систему, состоящую из адгезионного слоя и пленки алюминия, методом фотолитографии формируют из пленочной системы электроды преобразователя ПАВ и на электроды преобразователя в вакууме осаждают пьезоэлектрическую пленку, например, оксида цинка, а в качестве адгезионного слоя, предотвращающего образование бугорков на поверхности алюминиевой пленки, используют пленку иттрия толщиной не менее 20 нм.

Пример конкретного выполнения. На рабочую поверхность подложки, например ситалл, стекло, плавленный кварц и т.п., в вакууме осаждают пленку иттрия толщиной не менее 20 нм, а затем осаждают пленку алюминия толщиной 500 нм и более, методом фотолитографии формируют электроды преобразователя ПАВ. Подложку со сформированными преобразователями ПАВ помещают в вакуумную камеру и откачивают ее до давления не более 6 ˙ 10^-4 Па. После этого подложку нагревают до температуры 300^оС или более, напускают в вакуумную камеру кислород до давления, например, (6-8) ˙ 10^-2 Па, а затем аргон до заданного суммарного давления, например, (1,5-3) ˙ 10^-1 Па и напыляют пьезоэлектрическую пленку оксида цинка.

Использование двухслойной пленочной системы иттрий-алюминий позволяет устранить рост бугорков на поверхности алюминиевой пленки в процессе осаждения на нее пьезоэлектрической пленки оксида цинка. При этом процент выхода годных преобразователей ПАВ увеличивается в 2,5-3 раза, а сопротивление преобразователя ПАВ по постоянному току - на 2-3 порядка. Это позволяет изготавливать преобразователи ПАВ с высокой надежностью и большим процентом выхода годных.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛЕНКИ оксида цинка, включающий вакуумное осаждение на рабочую поверхность подложки металлической двуслойной пленочной системы, один из слоев которой выполнен из алюминия, формирование из нее электродов методом фотолитографии и вакуумное осаждение на электроды пьезоэлектрической пленки оксида цинка, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя и увеличения процента выхода годных, в качестве материала другого слоя пленочной системы используют иттрий толщиной не менее 20 нм.