CN85100717A - 表面声波沟槽谐振器的制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明的要点在于对制作SAW器件的光刻、套刻和镀膜的工艺过程中，采用了去离子水、橡皮泥球、通入纯氧和烘烤的步骤，这就可以减少了紫外线在掩膜板与基片界面上的光反射和光折射，使得掩模板与基片得到良好的支撑和吻合，提高了除气去污的能力，从而提高了光刻分辨率、套刻的精度，保证了镀膜的质量。

Description

本发明属于表面声波（SAW）器件的制作工艺。

SAW器件种类多，包括有SAW谐振器、滤波器、卷积器、脉压线、延迟线等。其中以SAW沟槽谐振器的制作技术要求最高最严，因为沟槽谐振器一般要求工作于高基频，用作振荡器的稳频元件和窄带滤波器，因此频率的置准度和长时间工作频率稳定性都是很重要的参数。它的特点是基频高、Q值高、工作模式单一、频谱纯、老化性好，体积小、重量轻、能抗强震。SAW沟槽谐振器的基本结构形式分为单端对和双端对两种。虽然它们的结构不同，但功能和制作方法是一样的，都要用到刻图、照相制版、光刻套刻、镀膜、腐蚀和离子束刻蚀等技术。

SAW器件一个很重要的特点是器件的叉指换能器图案尺寸与电气性能有一定程度的对应关系。宽度为四分之一波长的叉指换能器指条对应于被激发和接收的瑞利波的频率，叉指条的横向宽度对应于被激发和接收的瑞利波幅度，叉指电极对数的多少与被激发和接收的瑞利波频率带宽有关。因此，器件图案的精度和完整性，对确保器件良好性能至关重要。随着器件工作频率的提高电极线条的变细，图形尺寸位置精度要求变得更高。它的粗细程度的变化和错位移位，对器件工作频率相位影响很大，于是精度要求就更严格。工作频率从100MHz到400MHz相应于叉指条宽度对ST石英基片为7.8微米到1.9微米左右，能使用光波长为4047～4358埃的紫外线光源的普通光刻机光刻制作。根据美国的H.I.Smith    1974年在“Proo.IEEE，Vol.62，”上发表的文章和西德的W.E.Bulst等人1982年在“36th    Annal    Froquonoy    CoNtrol    SymposiuM，”上发表的文章所提出的SAW高频谐振器都是使用远紫外光刻机、电子束曝光机和X光光刻机来制作的。这些设备价格昂贵、操作保养复杂，投资大成本高。

本发明的目的在于针对制作高频的SAW沟槽谐振器的光刻、套刻、镀膜三方面所存在的问题作了发明改进。使用国产的普通紫外线光刻机，极限真空度5×10^-6乇的普通镀膜机、能制作出工作频率从500MHz至800MHz左右的SAW沟槽谐振器。现已研制出来的500MHz单端对沟槽谐振器的Q值一般水平是20，000，好的有30，000～40，000，（国外的同类器件，f₀＝492MHz，Q＝12，500。）利用该种器件装成500MHz的SAW振荡器，获得的短期频率稳定度：0.001秒，4.2×10^-10;0.01秒，2.8×10^-10;0.1秒，2.5×10^-10;1秒，5.5×10^-10，四个标准取样时间点都在10^-10之内。

本发明将掩模板与待光刻的ST石英基片一起浸入去离子水中压合夹紧，或在掩模版与ST石英基片表面之间加涂去离子水压合的方法。以无色透明的纯水填充了掩模与基片表面之间的空隙，减少了光在两分界面上之间的折射和反射损失和由于光在二平面之间多次反射形成干涉条纹，影响光刻质量的不利因素，从而提高了光刻图形的保真度、清晰度和分辨率。其特征是利用无色透明的纯水，填充了掩模版与ST石英基片表面之间的压合裂缝，减少了紫外光在两分界面上的折射和反射损失，光刻图形的保真度、清晰度和分辨率得到改善。故此使用紫外线光源的普通光刻机，最细可以光刻出1微米相间的阵列图形，相应于可以制作出500MHz至800MHz左右的SAW沟槽谐振器。本方法最细的光刻分辨率1微米，特点是操作简作、成品率高、投资省成本低。

套刻技术在大规模集成电路里是项经常使用的技术，在制作SAW器件中也经常使用。而且随着SAW器件工作频率的提高叉指电极线条变细，套刻精度要求也需提高。然而，要确保器件图形套刻精度，首先要做到掩模板与待光刻的基片表面之间必须要有良好的吻合平面度。如果不能保证两平面的良好吻合，要套刻出小于0.5微米误差的SAW器件图形是不可能的。目前国产光刻机，基片平台表面加工粗糙，用抽真空吸附固定基片的方法，基片随泵的抽气流而振动，噪声大，难于保证掩模版表面、基片上表面、底平面以及光刻机平台表面，四个平面要有一致的平面度，才能确保在将掩模版与基片的上平面压紧吻合光刻和套刻时有很好的吻合。对那些只有一面抛磨加工，上下两面没有平面平行度可言的基片更是无法确保了。为了克服这种缺点，本发明以一般柔度和粘度适当的橡皮泥球作待光刻的ST石英基片底平面的可塑性支撑。在将基片平台座下的弹簧放松，使基片上表面与掩模版下平面压紧吻合时，橡皮泥球随基片与掩模版的良好吻合为基准形变。而基片的待光刻面和掩模版平面都是经过严格的精细加工，它们之间的接合缝隙很小，况且又由无色透明的去离子水填充，所以能完全确保两平面紧密良好的吻合，又能将ST石英基片牢牢地固定在光刻机平台上，在移动上边的掩模版进行光刻和套刻对准时，基片的位置能始终没有因震动和移动影响套刻对准，确保了光刻和套刻的良好质量。套刻精度小于0.5微米。

本发明的特征是利用橡皮泥球的可塑性和粘性完成了两个功能：一是起到以基片的待光刻表面与掩模版下表面的良好吻合为基准的可形变支撑;二是起到粘连固定基片作用。方法简单适用、避免了难于做到的对多层平面的平面平行度一致性的高要求。

铝膜是制作图形完整，性能良好的叉指换能器的基础，而叉指换能器又是良好器件的必备条件。因此，如果蒸镀的铝膜薄厚不均匀、氧化、针孔多、附着力差、电阻率高就很难光刻出线条整齐、图形完整的叉指换能器，那么要制作出性能良好的SAW器件也就不可能了。因此，要制作出性能良好的SAW器件，必须要蒸镀厚度适当、薄厚均匀、附着力强、色泽光亮、未被氧化、针孔少、电阻率低的优质铝膜。国外为了保证蒸镀的铝膜质量，使用真空度都在5×10^-8乇的超高真空镀膜机。我国目前工厂和实验室广泛使用的是极限真空度5×10^-6乇，工作真空度2×10^-5乇的普通镀膜机。因而，一般情况下蒸镀出来的铝膜大多数是针孔多、附着力差、颜色发灰、电阻率高。故此，制作出来的SAW器件一般说来性能不如国外。制作好了的SAW器件在空气中存放时间长了后，铝膜自然脱落，满布针孔，完整的叉指换能器变得残缺不全，电气性能明显变坏或全无。

本发明是在当前我国工业上和实验室内广泛使用的，极限真空度5×10^-6乇，工作真空度2×10^-5乇的普通镀膜机（内设有高压气体放电设施）。在开机进行初抽真空度到5×10^-3乇时，调节针孔阀通入高纯氧气，使真室的真空度保持在能电离的10^-1乇左右，电离电流保持在100毫安条件下，对待镀铝膜的基片和真空室进行15至30分钟的除气除油污的电离轰击清洗。然后才打开高阀进行抽高真空，同时也对基片进行加热烘烤，待加热温度升到250～300℃，高真空度抽到2×10^-5乇以上后，关掉烘烤电源，使基片温度降到150℃以下，才进行通常的镀膜操作镀膜。使用本方法蒸镀出来的铝膜附着力强、针孔少、色泽亮、电阻率低。

本方法的特征是，对真空室和基片通氧电离，增强了对基片和真空室除气除油污的电离清洗、以及对基片烘烤温度镀前提高、镀时降低的办法，从而改善了蒸镀铝膜的质量。

Claims (6)

1、一种制作SAW器件的制作工艺，其特征在于采用在基片和掩模版中间夹有去离子水，橡胶泥作基片底部的软支撑，在初抽真空时通入高纯氧和烘烤的工艺过程。

2、按照权利要求1所说的工艺，其特征在于所说的去离子水，是指在光刻的工艺过程中，将涂好光刻胶的基片与掩模版一起浸泡在盘装的去离子水中压合夹紧，或者在基片的涂胶面上滴涂去离子水，然后将掩模版压合紧接触后，在紫外灯下曝光20秒至1分钟的工艺过程。

3、按照权利要求1所说的工艺，其特征在于所说的橡皮泥，是指在套刻的工艺过程中，利用具有柔软度和粘度的橡皮泥作基片底部的软支撑的工艺。

4、按照权利要求1所说的工艺，其特征在于所说的高纯氧，是指在镀铝膜的过程中，当对镀膜机真空室进行初抽到5×10^-3乇时，调节针阀通入纯氧，进行电离氧化，加强对基片和真空室除气除油污的清洗处理工艺。

5、按照权利要求4所说的工艺，其特征在于所说的电离，是要求电离电流最好保持在100毫安的条件下，电离15至30分钟。

6、按照权利要求1所说的工艺，其特征在于所说的烘烤，是指在镀铝膜的过程中，采用在蒸镀前对基片和真空室保持在250℃到300℃的温度下烘烤，加速气体和油污的挥发，在蒸镀时再降温到150℃的工艺过程。