Способ настройки на центральную частоту узкополосного прибора на поверхностных акустических волнах

 

Изобретение относится к акустоэлектронике и может найти практическое применение при изготовлении приборов на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом является уменьшение трудоемкости изготовления узкополосного прибора на поверхностных акустических волнах. Способ настройки на центральную частоту узкополосного прибора на поверхностных акустических волнах с пьезоэлектрической подложкой, на рабочей поверхности которой предварительно сформированы входной и выходной встречно-штыревые преобразователи, и подсоединенного к измерительному прибору заключается в том, что рабочую поверхность пьезоэлектрической подложки обрабатывают методом высокочастотного магнетронного травления при давлении инертного газа в вакуумной камере 1,0-1,5 Па, удельной высокочастотной мощности 0,1-0,15 Вт/см² и напряжении смещения на пьезоэлектрической подложке минус 60-80 В. 2 ил.

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

Известен способ настройки на центральную частоту узкополосного прибора на ПАВ с пьезоэлектрической подложкой, на рабочей поверхности которой предварительно сформированы входной и выходной встречно-штыревые преобразователи (ВШП) поверхностных акустических волн путем химического травления металлической пленки, например, из алюминия, из которого изготовлены ВШП. С уменьшением толщины металлической пленки уменьшается ее массовая нагрузка на пьезоэлектрическую подложку, что приводит к увеличению фазовой скорости ПАВ, а следовательно, и к увеличению центральной частоты узкополосного прибора на ПАВ (см. Elec. Commun. Lab. Techn.J., 1988, v.37, N 8, pp. 463-467). Недостатком известного способа является неравномерность травления металлической пленки по рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки. В результате электрические параметры узкополосного прибора на ПАВ изменяются, уменьшается процент выхода годных приборов и увеличивается трудоемкость их изготовления.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ настройки на центральную частоту узкополосного прибора на поверхностных акустических волнах, подсоединенного к измерительному прибору путем напыления на всю поверхность пьезоэлектрической подложки с предварительно сформированными на ее рабочей поверхности входным и выходным ВШП диэлектрической пленки с последующей термообработкой ее в вакууме при температуре (300±10)^oC в течение не менее 30 мин и частичным удалением ее методом высокочастотного магнетронного травления до толщины, при которой центральная частота узкополосного прибора на ПАВ совпадает с номинальным значением (см. Пат. СССР N 1797733, кл. H 03 H 3/08, опубл. в Бюл. N 7, от 23.02.93 г.).

Однако этот способ имеет недостатки, связанные с большой трудоемкостью изготовления узкополосного прибора на ПАВ из-за необходимости напыления диэлектрической пленки на пьезоэлектрическую подложку, уменьшения толщины диэлектрической пленки методом высокочастотного магнетронного травления и полного удаления диэлектрической пленки с контактных площадок ВШП для приварки проводников к ним. Кроме того, напыление диэлектрической пленки на пьезоэлектрическую подложку приводит к увеличению вносимых потерь в полосе пропускания узкополосного прибора на ПАВ.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является уменьшение трудоемкости изготовления узкополосного прибора на ПАВ.

Решение задачи достигается тем, что в известном способе настройки на центральную частоту узкополосного прибора на ПАВ с пьезоэлектрической подложкой, на рабочей поверхности которой предварительно сформированы входной и выходной ВШП, и подсоединенного к измерительному прибору, рабочую поверхность пьезоэлектрической подложки обрабатывают методом высокочастотного магнетронного травления при давлении инертного газа, например, аргона в вакуумной камере 1,0-1,5 Па, удельной высокочастотной мощности 0,1-0,15 Вт/см², отнесенной к единице площади обрабатываемой пьезоэлектрической подложки и напряжении смещения на пьезоэлектрической подложке минус 60-80 В. В результате на рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки формируются углубления (канавки) клинообразной формы в области края штырей встречно-штыревых преобразователей. При указанных режимах высокочастотного магнетронного травления уменьшение толщины алюминиевой пленки и травление пьезоэлектрической подложки замечено не было. Формирование углублений (канавок) клинообразной формы у края штырей ВШП связано с высокой анизотропией скорости травления пьезоэлектрической подложки. Высокая анизотропия характерна для механизма ионно-плазменного травления, который реализован в системах высокочастотного магнетронного травления. В результате фазовая скорость поверхностной акустической волны увеличивается, что приводит к увеличению центральной частоты узкополосного прибора на ПАВ.

Изобретение поясняется чертежом (фиг. 1а), на котором представлена схема подгонки центральной частоты узкополосного прибора на ПАВ, где 1 - пьезоэлектрическая подложка, 2 - входной и выходной встречно-штыревые преобразователи, 3 - плазма высокочастотного магнетронного разряда, 4 - положительные ионы аргона, 5 - катод высокочастотного магнетрона, 6 - высокочастотный генератор, 7 - углубления (канавки) в виде клина в пьезоэлектрической подложке в области края штыря ВШП, 8 - рабочая поверхность пьезоэлектрической подложки, 9 - вакуумная камера.

На фиг. 2 представлена зависимость изменения центральной частоты узкополосного прибора на ПАВ в сторону увеличения от продолжительности обработки рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки методом высокочастотного магнетронного травления.

Способ настройки на центральную частоту узкополосного прибора на ПАВ реализуется в такой последовательности. Пьезоэлектрическую подложку 1 из кварца ST-среза, на рабочей поверхности которой предварительно сформированы встречно-штыревые преобразователи 2, например, из пленки алюминия, устанавливают на катод 5 высокочастотного магнетрона рабочей поверхностью 8 к плазме высокочастотного магнетронного разряда 3. В вакуумную камеру 9 напускают инертный газ, например, аргон до давления 1,0-1,5 Па и на катод 5 подают высокочастотное напряжение от генератора 6 с удельной мощностью 0,1-0,15 Вт/см², отнесенной к единице площади рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки. При указанных режимах над рабочей поверхностью пьезоэлектрической подложки 8 возникает плазма высокочастотного магнетронного разряда 3. В первые моменты времени после приложения высокочастотного напряжения к катоду 5 электроны и положительные ионы инертного газа, например, аргона из плазмы высокочастотного магнетронного разряда 3 поочередно будут двигаться к рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки 8. Благодаря большей подвижности электронов, чем положительных ионов аргона на рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки будет накапливаться отрицательный заряд вследствие недостаточной компенсации его положительным зарядом ионов аргона. Наличие отрицательного заряда на рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки равносильно подаче на нее отрицательного напряжения смещения относительно плазмы высокочастотного магнетронного разряда. Причем величина отрицательного напряжения смещения устанавливается автоматически такой, что количество положительных ионов аргона, попадающих на рабочую поверхность пьезоэлектрической подложки за время отрицательной полуволны высокочастотного напряжения, равно количеству электронов, попадающих на ту же поверхность за время положительной полуволны (см. Парфенов О.Д. Технология микросхем. М., "Высшая школа", стр. 204-205). Под действием отрицательного напряжения смещения положительные ионы аргона 4 вытягиваются из плазмы высокочастотного магнетронного разряда и двигаются к рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки 8, формируя углубления (канавки) клинообразной формы 7 в области края штырей ВШП (см. фиг. 1б). Уменьшение удельной мощности разряда ниже 0,1 Вт/см² приводит к снижению скорости травления пьезоэлектрической подложки и к неоправданному увеличению времени обработки, а повышение удельной мощности свыше 0,15 Вт/см² - к травлению алюминиевой пленки, что ухудшает электрические параметры узкополосного прибора на ПАВ. Уменьшение давления аргона ниже 1,0 Па приводит к неустойчивому возбуждению плазмы высокочастотного магнетронного разряда, а повышение давления аргона свыше 1,5 Па - к уменьшению скорости травления пьезоэлектрической подложки. Таким образом разработанный способ позволяет уменьшить трудоемкость изготовления узкополосного прибора на ПАВ на 3-4 ч за счет исключения технологических операций по напылению диэлектрической пленки из алюмоборобариевосиликатного стекла на 1,0-1,5 ч, удалению диэлектрической пленки с контактных площадок ВШП на 1,5-2,0 ч и проведению отжига диэлектрической пленки при температуре 300^oC в течение не менее 30 мин.

Формула изобретения

Способ настройки на центральную частоту узкополосного прибора на поверхностных акустических волнах с пьезоэлектрической подложкой, на рабочей поверхности которой предварительно сформированы входной и выходной встречно-штыревые преобразователи, и подсоединенного к измерительному прибору, отличающийся тем, что рабочую поверхность пьезоэлектрической подложки обрабатывают методом высокочастотного магнетронного травления при давлении аргона в вакуумной камере 1,0-1,5 Па, удельной высокочастотной мощности 0,1-0,15 Вт/см², отнесенной к единице площади рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки, и напряжении смещения на пьезоэлектрической подложке минус (60-80) В.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2