CN108923763B - 一种高频saw之idt铜工艺制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其步骤为：于压电衬底上形成第一介质层，通过正性光刻胶曝光和干法蚀刻于第一介质层上形成IDT图形形貌，沉积IDT金属层，然后采用CMP工艺研磨IDT金属层形成相应的IDT金属结构，蚀刻第一介质层后沉积第二介质层。本发明通过正性光刻胶配合干法刻蚀和CMP工艺，可以有效实现金属图形化和IDT金属形貌的控制，满足更小线宽IDT电极的要求，使得目标频率更易达成，且工艺简单，可控性强，极大的降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波滤波器制造技术领域，尤其涉及一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法。
背景技术
声表面波(SAW)滤波器广泛应用于信号接收机前端以及双工器和接收滤波器。SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，可实现宽带宽和小体积。习知的SAW滤波器，电输入信号通过间插的金属叉指换能器(IDT)转换为声波，这种IDT是在压电基板上形成的。
现有的声表面波滤波器的叉指换能器结构制作时，一般采用剥离工艺(LIFT-OFF)，即在衬底上采用负性光刻胶通过曝光、显影制成图形，然后在其上淀积金属膜，再用不侵蚀金属膜的溶剂除去光刻胶，随着光刻胶的去除，胶上的金属被剥离，从而留下预设图形的金属结构。SAW滤波器的调整频率主要依靠IDT电极线宽来调整，即频率越高线宽越小，如1.9G的一般线宽在0.5μm，而3.5G的一般在0.25μm。随着技术发展，SAW滤波器在高频尤其是未来5G时代的应用频率会越来越高，对线宽要求更为苛刻。然而，由于负胶及剥离工艺的局限，在IDT电极线宽小于0.5μm时，曝光及剥离工艺基本上无法完成，且电极的形貌较难控制，这限制了SAW产品在高频领域的应用。
在高频应用上目前主要采用BAW(体声波)工艺，而BAW工艺需要十几道光刻工艺，繁琐复杂，成本高。因而，寻求一种可制作小线宽Cu金属电极的SAW产品的新工艺十分重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法包括以下步骤：
1)提供压电材料衬底；
2)于衬底上沉积介质材料形成第一介质层；
3)涂覆正性光刻胶，曝光、显影后定义出IDT图形，采用干法蚀刻工艺刻蚀所述第一介质层以形成与IDT图形相应的膜层形貌，去除正性光刻胶；
4)沉积金属形成IDT金属层，所述IDT金属层至少顶层为Cu；
5)采用CMP工艺研磨所述IDT金属层至与所述第一介质层平齐，形成与IDT图形相应的IDT金属结构；
6)涂覆正性光刻胶，曝光、显影后定义出第一介质层的剥离区域，剥离所述剥离区域之内的介质材料，去除正性光刻胶；
7)于步骤6)形成的结构表面沉积介质材料形成第二介质层；
8)对预设区域的第二介质层开连接孔。
可选的，步骤2)和步骤7)中，所述介质材料为SiO2或SixNy。
可选的，所述第一介质层的厚度为100～500nm。
可选的，步骤4)中，所述IDT金属层是Ti/Al/Cu或Ta/TaN/Cu的组合层。
可选的，步骤5)中，所述IDT金属结构的电极线宽为200-500nm。
可选的，步骤6)中，所述剥离区域定义至所述IDT金属结构侧壁之外，余下的第一介质层于所述IDT金属结构侧壁形成保留层。
可选的，所述压电材料是钽酸锂、铌酸锂或石英。
本发明的有益效果为：
(1)通过正性光刻胶配合干法刻蚀和CMP工艺，可以有效实现金属图形化和IDT金属形貌的控制，满足更小线宽IDT电极的要求，使得目标频率更易达成；
(2)具有更小的插入损耗和适用更高的功率的场景；
(3)工艺简单，可控性强，极大的降低了成本；
(4)可以根据需要调整IDT金属的侧壁和顶部的介质层膜厚而不需要增加额外成本，对产品的性能提升及现有的高频制造工艺具有极大的帮助。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图，其中图1a-1h分别为各步骤得到的结构示意图。
具体实施方式
以下结合图1所示本发明的高频SAW之IDT铜工艺制造方法的工艺流程图对本发明做具体的说明。
参考1a，提供压电材料衬底1，所述压电材料衬底1可以是例如钽酸锂或硅上钽酸锂晶元等。
参考图1b，于衬底1上沉积介质材料形成第一介质层2。介质材料包括SiO2、Si3N4、SixNy等，通过CVD/PVD等方法沉积。第一介质层2厚度范围在100～500nm，例如参考在300nm。第一介质层2的厚度会定义出IDT金属厚度，可根据产品设计需求进行调整。
参考图1c，涂覆正性光刻胶，曝光、显影后定义出IDT图形，采用干法蚀刻工艺刻蚀所述第一介质层2以形成与IDT图形相应的膜层形貌，去除正性光刻胶；IDT图形电极线宽可根据实际产品需要定义，范围为200～500nm，例如参考在350nm。
参考图1d，进行IDT金属层3的沉积，金属层的沉积方式可采用E-GUN/PVD/电镀等方式进行。IDT金属层3是Cu或顶层为Cu的金属膜组合，如Ti/Al/Cu,Ti/AL/Cu/AL/Cu等。IDT金属层3的厚度大于第一介质层2的厚度以便于最终IDT电极结构厚度的精确控制。
参考图1e，采用CMP(化学机械研磨)工艺研磨所述IDT金属层3，停止在第一介质层2，形成与IDT图形相应的彼此分立的IDT金属结构3a，从而IDT金属结构3a厚度与第一介质层2相同。CMP的主要工艺原理是化学物质与晶圆表面的物质反应，形成新的化合物，再由桨料中的微粒子机械式的研磨，加以去除。本实施例的桨料包含酸性水溶液、双氧水、乙醇、硝酸及氢氧化铵等，其研磨颗料为氧化铝，PH值在3-5之间。更具体的参数：流量50-100ml/min,氧化铝研磨颗料直径为180-280nm，桨料浓渡为3-7％，PH值控制在4.1-4.4之间,研磨转移控制在25-40RPM，压力控制在41-48kpa之间，研磨速率100-200nm/min。
参考图1f，涂覆正性光刻胶，在IDT图形基础上曝光、显影后定义出第一介质层2的剥离区域，介质层剥离区域定义至所述IDT金属结构3a侧壁之外一定距离，采用干法或湿法工艺剥离所述剥离区域之内的介质材料，从而在金属结构3a侧壁留下保留层2a，然后去除正性光刻胶。
参考图1g，进行上述介质材料的二次沉积，形成第二介质层4，第二介质层4覆盖IDT金属结构3a的表面以用于调整频率。进一步，可采用光刻的方法定义出金属侧壁和顶部的膜层厚度，从而使设计更为灵活。
参考图1h，对预设区域(例如部分IDT金属结构顶部)的第二介质层4开连接孔5，从而形成最终图形。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其特征在于包括以下步骤：
1)提供压电材料衬底；
2)于衬底上沉积介质材料形成第一介质层；
3)涂覆正性光刻胶，曝光、显影后定义出IDT图形，采用干法蚀刻工艺刻蚀所述第一介质层以形成与IDT图形相应的膜层形貌，去除正性光刻胶；
4)沉积金属形成IDT金属层，所述IDT金属层至少顶层为Cu；所述IDT金属层的厚度大于第一介质层的厚度；
5)采用CMP工艺研磨所述IDT金属层至与所述第一介质层平齐，形成与IDT图形相应的IDT金属结构；
6)涂覆正性光刻胶，曝光、显影后定义出第一介质层的剥离区域，剥离所述剥离区域之内的介质材料，去除正性光刻胶；所述剥离区域定义至所述IDT金属结构侧壁之外，余下的第一介质层于所述IDT金属结构侧壁形成保留层；
7)于步骤6)形成的结构表面沉积介质材料形成第二介质层；
8)对预设区域的第二介质层开连接孔。
2.根据权利要求1所述的高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其特征在于：步骤2)和步骤7)中，所述介质材料为SiO2或SixNy。
3.根据权利要求1所述的高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其特征在于：所述第一介质层的厚度为100～500nm。
4.根据权利要求1所述的高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其特征在于：步骤4)中，所述IDT金属层是Ti/Al/Cu或Ta/TaN/Cu的组合层。
5.根据权利要求1所述的高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其特征在于：步骤5)中，所述IDT金属结构的电极线宽为200-500nm。
6.根据权利要求1所述的高频SAW之IDT铜工艺制造方法，其特征在于：所述压电材料是钽酸锂、铌酸锂或石英。
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