CN111769816B - 声表面波滤波器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种声表面波滤波器及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：步骤1：将带有纳米孔的过滤板置于掩模版与涂敷有电子抗蚀剂的压电衬底之间；步骤2：利用电子束曝光方法，将掩模版上的叉指电极掩模图形小孔成像转印到压电衬底的电子抗蚀剂上，在压电衬底上形成相对掩模版的叉指电极掩模图形缩小线宽尺寸的叉指电极图形；步骤3：对压电衬底的叉指电极图形外的裸露区域进行剥离或刻蚀；步骤4：去除电子抗蚀剂，在压电衬底上形成叉指电极，得到声表面波滤波器。本发明可以缩小器件的线宽，提高器件的中心频率，同时，所述制备方法可以实现器件的快速、大批量制备，降低加工成本。

Description

声表面波滤波器及其制备方法
技术领域
本发明涉及声表面波滤波器加工领域，尤其涉及一种声表面波滤波器及其制备方法。
背景技术
声表面波滤波器在通信领域有着大量的需求。智能手机中所用到的声表面波滤波器所需要的中心频率越来越高，对应的滤波器中的叉指电极线宽越来越小。普通光刻机的线条加工能力越来越难满足需求。更加先进的光刻机及电子束直写设备非常昂贵。如何快速、低成本的制备高频声表面波滤波器是本领域研究人员需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种声表面波滤波器及其制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
为了实现上述目的，本发明的技术方案包括：
作为本发明的一个方面，提供一种声表面波滤波器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将带有纳米孔的过滤板置于掩模版与涂敷有电子抗蚀剂的压电衬底之间；
步骤2：利用电子束曝光方法，将掩模版上的叉指电极掩模图形小孔成像转印到所述压电衬底的电子抗蚀剂上，在所述压电衬底上形成相对所述掩模版的叉指电极掩模图形缩小线宽尺寸的叉指电极图形；
步骤3：对所述压电衬底的叉指电极图形外的裸露区域进行剥离或刻蚀；
步骤4：去除电子抗蚀剂，在所述压电衬底上形成叉指电极，得到声表面波滤波器。
作为本发明的另一个方面，还提供一种采用如上述的制备方法制备得到的声表面波滤波器。
基于上述技术方案，本发明提供的一种声表面波滤波器及其制备方法相对于现有技术，至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：
(1)利用小孔成像的原理实现声表面波滤波器图形结构的转移，尤其是高频声表面波滤波器图形结构的转移，兼顾了线宽尺寸的小型化及器件制备的批量化；
(2)通过普通电子枪发出的电子束流进行曝光，电子束流面积大于掩模版的叉指电极掩模图形区域的面积，可以在不移动掩模版及电子枪的情况下一次性进行曝光，不仅减小了器件的制备成本，也降低了运行制备时间。
附图说明
图1为本发明实施例的一种高频声表面波滤波器的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种高频声表面波滤波器的制备方法结构示意图。
【附图标记说明】
1、掩模版；11、叉指电极掩模图形；2、过滤板；21、纳米孔；3、压电衬底；31、叉指电极。
具体实施方式
本发明提供了一种声表面波滤波器的制备方法，尤其是针对高频声表面波的滤波器的制备方法，其能够实现批量、低成本的制备高频声表面波滤波器。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
作为本发明的一个方面，提供一种声表面波滤波器的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将带有纳米孔的过滤板置于掩模版与涂敷有电子抗蚀剂的压电衬底之间；
步骤2：利用电子束曝光方法，将掩模版上的叉指电极掩模图形小孔成像转印到压电衬底的电子抗蚀剂上，在压电衬底上形成相对掩模版的叉指电极掩模图形缩小线宽尺寸的叉指电极图形；
步骤3：对压电衬底的叉指电极图形外的裸露区域进行剥离或刻蚀；
步骤4：去除电子抗蚀剂，在压电衬底上形成叉指电极，得到声表面波滤波器。
在本发明的实施例中，掩模版、过滤板和压电衬底之间的间距，与线宽尺寸的缩小比例，符合小孔成像原理。即，本发明实施例的掩模版有别于常规光刻用掩模版，掩模版上的叉指电极掩模图形的线宽较大，利用小孔成像原理，将掩模版上的叉指电极掩模图形小孔成像转印到压电衬底的电子抗蚀剂上，在压电衬底上形成相对掩模版的叉指电极掩模图形缩小线宽尺寸的叉指电极图形。
在本发明的实施例中，掩模版包括掩模支撑层和掩模金属层；其中，
掩模支撑层，包括叉指电极掩模图形；
掩模金属层，形成于掩模支撑层的叉指电极掩模图形以外的区域上；
过滤板包括过滤支撑层和过滤金属层；其中，
过滤支撑层，包括纳米孔；
过滤金属层，形成于过滤支撑层的纳米孔以外的区域上。
在本发明的实施例中，掩模金属层的金属材质电子背散射系数大于0.2；
掩模支撑层的材质包括氮化硅纳米膜、硅片或者SOI基片；
过滤金属层的金属材质电子背散射系数大于0.2；
过滤支撑层的材质包括氮化硅纳米膜、硅片或者SOI基片；
纳米孔为单个孔或者呈阵列设置的多个孔。
更为具体的，氮化硅纳米膜为电子透过性好的材料。
在本发明的实施例中，步骤1中，掩模支撑层的材质为氮化硅纳米膜；
掩模版的制备包括如下子步骤：
在掩模支撑层上沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成掩模金属层；
在掩模支撑层上掩模金属层外的裸露区域形成叉指电极掩模图形，完成掩模版的制备。
在本发明的实施例中，步骤1中，掩模支撑层的材质为硅片或者SOI基片；
掩模版的制备包括如下子步骤：
在掩模支撑层上形成叉指电极掩模图形区域；
沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成掩模金属层，使叉指电极掩模图形裸露，完成掩模版的制备。
在本发明的实施例中，步骤1中，过滤板支撑层为氮化硅纳米膜；
过滤板的制备包括如下子步骤：
在过滤支撑层上沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成过滤金属层；
在过滤支撑层上过滤金属层外的裸露区域形成纳米孔，完成过滤板的制备。
更为具体的，纳米孔部分，对于氮化硅纳米膜材料需要先外延过滤金属层，然后用聚焦离子束一次性成孔。
在本发明的实施例中，步骤1中，过滤板支撑层为硅片或者SOI基片
过滤板的制备包括如下子步骤：
在过滤支撑层上形成纳米孔区域；
沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成过滤金属层，使纳米孔裸露，完成过滤板的制备。
更为具体的，对于硅片或SOI基片，需要先形成一个比纳米孔预期大的孔，再生长过滤金属层。具体大多少，可以根据生长金属过程中垂直生长速率和侧向生长速率的关系，以及需要生长的金属厚度决定。
在本发明的实施例中，步骤2中，采用电子枪进行电子束曝光，电子枪的电子束流面积大于掩模版的叉指电极掩模图形区域的面积。
更为具体的，电子枪等电子束设备具有较大的电子束流面积，电子束流面积大于掩模版叉指电极掩模图形区域的面积，可以在不移动掩模版及电子枪的情况下一次性进行曝光。
作为本发明的另一个方面，还提供一种采用如上述的制备方法制备得到的声表面波滤波器。
在本发明实施例中，声表面波滤波器包括压电衬底和叉指电极；
压电衬底；
叉指电极，形成于压电衬底上；
其中，叉指电极的线宽尺寸小于500纳米。
值得一提的是，采用本发明实施例制备得到的声表面波滤波器，叉指电极的线宽尺寸小于500纳米，符合高频声表面波滤波器的高频尺寸要求。
其中，该线宽尺寸不仅包括叉指电极线条宽度，该线宽尺寸还包括相邻两叉指电极线条之间的间距。
在本发明的优选实施例中，叉指电极线条宽度和相邻两叉指电极线条之间的间距相同。
在本发明的实施例中，压电衬底包括压电材料层或者压电材料层和外延的压电金属层；
其中，压电材料层的材质包括压电单晶或者若干层的压电薄膜。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
如图1和图2所示，提供一种高频声表面波滤波器的制备方法包括以下步骤：
步骤1：制作线宽较大的掩模版1。
此处掩模版1的掩模支撑层材料包括氮化硅(SiNx)纳米薄膜、硅片或SOI(Si+SiO2+Si)基片等。
该掩模版1上的叉指电极掩模图形11区域外为电子背散射强的金属(即掩模金属层)，叉指电极掩模图形11区域内可以是厚度小于100nm的SiNx薄膜窗口或者镂空结构。叉指电极掩模图形11区域的形成可以采用聚焦离子束加工(FIB加工)形成薄膜窗口或者湿法腐蚀等工艺形成镂空结构。
步骤2：制作具有纳米孔21的过滤板2。
此处过滤板2的过滤支撑层材料包括氮化硅(SiNx)纳米薄膜、硅片或者SOI基片等。
纳米孔21区域的形成可以采用FIB加工或者湿法腐蚀等工艺形成纳米孔21。
当过滤支撑层材料为硅片或者SOI基片时，在生长过滤金属层前，需要在过滤支撑层上先形成相对纳米孔21较大的孔区域，即预先制作无金属的直径为130nm的孔；再沉积金属，过滤金属层厚45nm，侧向/垂直生长速率比为1/3，侧向生长厚15nm的金属，最后得到直径100nm的纳米孔21。
步骤3：在压电衬底3上涂敷电子抗蚀剂。
步骤4：调整掩模版1、过滤板2和压电衬底3三者之间的距离，置于电子枪等电子束设备腔室内进行曝光。
步骤5：显影、定影后采用剥离或刻蚀工艺得到叉指电极31。
其中，叉指电极31的线宽尺寸小于500纳米。
综上，本发明提供的一种高频声表面波滤波器的制备方法能够以低廉的成本实现高频声表面波滤波器的快速可控制备。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明的声表面波滤波器的制备方法有了清楚的认识。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和步骤的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种声表面波滤波器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将带有纳米孔的过滤板置于掩模版与涂敷有电子抗蚀剂的压电衬底之间；
步骤2：利用电子束曝光方法，将掩模版上的叉指电极掩模图形小孔成像转印到所述压电衬底的电子抗蚀剂上，在所述压电衬底上形成相对所述掩模版的叉指电极掩模图形缩小线宽尺寸的叉指电极图形；
步骤3：对所述压电衬底的叉指电极图形外的裸露区域进行剥离或刻蚀；
步骤4：去除电子抗蚀剂，在所述压电衬底上形成叉指电极，得到声表面波滤波器；
其中，所述掩模版包括掩模支撑层和掩模金属层；
所述掩模支撑层，包括叉指电极掩模图形；
所述掩模金属层，形成于所述掩模支撑层的所述叉指电极掩模图形以外的区域上；
所述过滤板包括过滤支撑层和过滤金属层；
所述过滤支撑层，包括纳米孔；
所述过滤金属层，形成于所述过滤支撑层的所述纳米孔以外的区域上。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述掩模金属层的金属材质电子背散射系数大于0.2；
所述掩模支撑层的材质包括氮化硅纳米膜、硅片或者SOI基片；
所述过滤金属层的金属材质电子背散射系数大于0.2；
所述过滤支撑层的材质包括氮化硅纳米膜、硅片或者SOI基片；
所述纳米孔为单个孔或者呈阵列设置的多个孔。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤1中，所述掩模支撑层的材质为氮化硅纳米膜；
所述掩模版的制备包括如下子步骤：
在掩模支撑层上沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成掩模金属层；
在掩模支撑层上掩模金属层外的裸露区域形成叉指电极掩模图形，完IB201549OA1
成掩模版的制备。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤1中，所述掩模支撑层的材质为硅片或者SOI基片；
所述掩模版的制备包括如下子步骤：
在掩模支撑层上形成叉指电极掩模图形区域；
沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成掩模金属层，使叉指电极掩模图形裸露，完成掩模版的制备。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤1中，所述过滤板支撑层为氮化硅纳米膜；
所述过滤板的制备包括如下子步骤：
在过滤支撑层上沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成过滤金属层；
在过滤支撑层上过滤金属层外的裸露区域形成纳米孔，完成过滤板的制备。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
所述步骤1中，所述过滤板支撑层为硅片或者SOI基片；
所述过滤板的制备包括如下子步骤：
在过滤支撑层上形成纳米孔区域；
沉积金属，采用光刻工艺图形化，形成过滤金属层，使纳米孔裸露，完成过滤板的制备。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，采用电子枪进行电子束曝光，所述电子枪的电子束流面积大于所述掩模版的叉指电极掩模图形区域的面积。
8.一种采用如权利要求1至7任一项所述的制备方法制备得到的声表面波滤波器。
9.如权利要求8所述的声表面波滤波器，其特征在于：包括压电衬底和叉指电极；
压电衬底；
叉指电极，形成于所述压电衬底上；
其中，所述叉指电极的线宽尺寸小于500纳米。
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