DE2224778A1 - Verfahren zur herstellung einer elektromechanischen resonatoranordnung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer elektromechanischen resonatoranordnungInfo
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Description
- "Verfahren zur Herstellung einer elektrome CS-2ni schen Resonatorsnorcinung1£ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Resonatoranordnung, bestehend aus einer zu mechanischen Schwingungen anregbaren Platte aus piezoelektrischem Material mit beidseitig aufgebrachten Elektrodenbelägen für die Eingangs- und Ausgangswandler sowie gegebenenfalls für einen oder mehrere Resonatoren, welche voneinander und von den Wandlern durch Zonen verringerter Plattenstärke getrennt sind.
- Elektromechanische Filter in monolithischer Ausführung sind in der Regel in Form von Platten von im wesentlichen gleichem Querschnitt ausgebildet, auf die beidseitig metallische Elektrodenbeläge für die Wandler und Resonatoren aufgebracht sind.
- Die Beläge werden zumeist mit Hilfe eines Aufdanpfproznsses unter Verwendung von Masten aufgebracht, wobei es allerdingsschwierig ist, die geforderten Abmessungen der Beläge weben der unvermeidlichen Streuungen an den Maskenr-intern mit hinreichender Genauigkeit herzustellen.
- 3ei einem elektromechanischen Filter, dessen Eigenfreauenz in MHz-Bereich liegen soll, muß zur Erzielung einer definierten akustischen Kopplung der Abstand zweier benachbarter uesonatoren aber auf mindestens 10µ genau eingehalten werdener. Weiterhin liegt die Güte und die Langzei-tstabilität der einzelnen Resonatoren bei Verwendung von aufgedampften metallischen Belägen erheblich unter den entsprechenden Werten, die bei elektrodenlosen Resonatoren zu erzielen sind.
- Elektromechanische Resonatoranordnungen mit hoher nechanischer Güte und guten Stabilitätseigenschaften werden daher bevorzugt mit elektrodenlosen Resonatoren ausgebildet, welche untereinander und gegenüber den mit Elektrodenbelägen versehenen Wandlern durch Querschnittssprünge getrennt sind. Diese Querschnittssprünge können beispielsweise durch Sägen oder Fräsen in die Oberfläche einer ziezoelektrischen Quarz- oder Keramikplatte eingearbeitet werden, jedoch ist damit die hohe Präzision der Wandler- und Resonatorabmessungen in der Praxis nicht zu verwirklichen.
- Erste Versuche, die Pkotoätztecsnik für polykristalline SiO2- Oberfläschen aus der Halbleitertechnologie direkt zu übernehmen, waren nicht erfolgreich. Es war mit keinem der erprobten Photolacke mit den bekannten diesbezüglichen.Verbindungen möglich, einen partiellen Ätzabtrag einer Quarzeinkristalloberfläche von mehr als einigen 10 1/u reXroduzierbar ohne Abheben des Photolackes zu erreichen.
- Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer elelrromechanischen Resonatoranordnung anzugeben, mit dessen Hilfe sowohl die seitlichen Abgrenzungen der für die Wandler und Resonatoren vorgesehenen Bereiche mit der erforderlichen Genauigkeit festgelegt als auch eine Verringerung der Plattenstärke durch Ätzabtrag an übrigen Bereichen ohne Rüc:rirkung auf die Wandler- oder Resonatorbereiche durchgeführt werden kann.
- Diese Auf gabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den für die Wandler und Resonatoren vorgesehenen Bereichen der Platte ein metallischer Belag aufgebracht wird, daß die Oberfläche der Platte unter Verwendung des als Ätzitiaske dienenden Belages einem Witzprozeß-unterworfen wird und daß gegebenenfalls der Belag auf den für die Resonatoren vorgesehenen Bereichen mittels eines weiteren Ätzverfahrens wieder entfernt wird.
- Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß infolge der in Vergleich zu einer Photolackschicht größeren Widerstandsfähigkeit des metallischen Belages gebeniuber dem Ltzmittel ein intensiver Haterialabtrag an den nicht abgedeckten Bereichen erzielt werden kann, ohne daß die Ätzmaske sich dabei von ihrem Untergrund abhebt.
- Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Figuren 1 bis 6 näher erläutert werden.
- In den Figuren 1 und 2 ist in Seitenansicht und in Draufsicht ein elektromechanisches Filter aufgezeichnet, welches mit Hilfe des erfindungsg--emen Verfahrens hergestellt werden soll. Die piezoelektrische Platte 1 besteht aus Bereichen verschiedener Plattenstärke, von denen die Bereiche 2 und 5 als Eingangs- und Ausgangswandler und die Bereiche 3 und 4 als Resonatoren dienen. Die Bereiche 2 und 5 sind mit metallischen Elektrodenbelägen versehen, deren Stärke zun Zwecke der Erzeugung unterschiedlicher Eigenfrequenzen unterschiedlich groß sein kann, während die Bereiche 3 und 4 keine Beläge aufweisen sollen.
- Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst, wie in Figur 3 angedeutet, ein metallischer Belag 6 der gewünschten Dicke auf die sorgsam polierte Oberfläche der piezoelektrischen Plat,tc, z. B. einer II!1 AW-, im AT, BT- oder uT-Schnitt ausgeführten Quarzplatte aufgebracht, vorzugsweise mit Hilfe eines Aufdampfprozesses. Werden unterschiedliche Eigenfrequenzen der mit einen Metallbelag verbleibenden Wandler gewtinscht, so wird dieser Belag unter Anwendung von Masken großer Auflösung in Bereiche unterschiedlicher Dicke und/oder chemischer Zusammensetzung unterteilt. Dieser metallische Belag muß aus einem taterial bestehen, das neben einer hohen chemischen und physikalischen Resistenz gegen das Ätmittel eine hohe Haftfestigkeit auf der Plattenoberfläche besitzt. Diese Forderungen werden z. B. von einer auf der Quarzoberfläche aufgebrachten Chromschicht von etwa 100 A Dicke erfüllt, auf die eine mindestens einige 10 1/u dicke Goldschicht aufgedampft ist.
- Dieser Belag oder auch die gesamte Oberfläche der Platte wird nunmehr mit einer Photolackschicht 7 entsprechend Figur 4 überzogen und die genauen seitlichen Abmessungen der Wandler und Resonatoren unter Verwendung einer Maske hoher Auflösung durch Belichtung der Photolackschicht festgelegt. Die zuviel aufgebrachten Teile der Beläge können in Anschluß daran durch ein Photoätzverfahren abgetragen werden, was beispielsweise bei einem aus einer Chron- und einer Goldschicht bestehenden Belag mit Hilfe einer-Ealiumjodid-Jodlösung für die Goldschicht und salpetersaurer Cersulfatlösung für die Chromschicht erfolgen kann.
- Diese Metallbeläge weisen nun eine hohe Haftfestiglreit auf der Oberfläche der Diezoelektrischen Platte auf und können daher beim nächsten Verfahrensschritt (Figur 5) als Ätzimaske für die Strukturätzung der piezoelektrischen Platte verwendet werden. Die Strukturätzung der Platte, in diesem Falle also einer Quarzplatte, kann z. 3. mit Hilfe eines chemischen Ätzverfahrens, d. h. etwa durch Verwendung von mit Amnoniumhydrogendifluorid gepufferter Flußsäure erfolgen, wobei ein definierter ätzabtrag durch exakte Einhaltung einer bestimmten Ätzzeit, tzmittelkonzentration und Temperatur erreicht wird Auch ein S»utter-Ätzverfahren läßt sich bei diesem Verfahrens schritt mit Erfolg anwenden. Nach Erreichen des gewünschten itzabtrages wird die strukturierte Quarzplatte sorgfältig gewaschen und die Chrom-Gold-Kaske auf den Resonatoren durch selektives Ätzen in nicht quarzlösenden Ätzmitteln unter Abdeckung der verbleibenden Wandlerbeläge entsprechend Figur 6 wieder vollkommen entfernt, falls diese Resonatoren elektrodenlos betrieben werden sollen.
- Die genannten Verfahrensschritte sind hier am Beispiel einer aus Quarz als Trägermaterial bestehenden piezoelektrischen Platte beschrieben worden, jedoch ist selbstverständlich eine sinngemäße 2'bertragung dieser Verfahrensschritte auch auf piezo elektrischen Platten anderer chemischer Zusammensetzung oder anderer kristalliner Struktur nöglich, wobei insbesondere an Platten aus keramischen Material als Trägernaterial zu denken ist
Claims (12)
- Patentanarrüche Verfahren zur Herstellung einer elektromechanischen Resonatoranordnung, bestehend aus einer zu mechanischen Schwingungen anregbaren Platte aus piezoelektrischem Material mit beidseitig aufgebrachten Elektrodenbelägn für die Eingangs- und Ausgangawandler sowie gegebenenfalls für einen oder riehrere Resonatoren, welche voneinander und von den Wandlern durch Zonen verringerter Plattelistärke getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf den für die Wandler und Resonatoren vorgesehenen Bereichen der Platte ein metallischer Belag aufgebracht wird, daß die Oberfläche der Platte unter Verwendung des als Ätzmaske dienenden Belages einem XtzprozeS unterworfen wird und daß gegebenen falls der Belag auf den für die Resonatoren vorgesehenen Bereichen mittels eines weiteren Atzverfahrens wieder entfernt wird.
- 2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Belag unter Verwendung von Masken geringer Auflösung in Bereiche unterschiedlicher Dicke und/oder chemischer Zusammensetzung unterteilt aufgebracht wird und die genauen seitlichen Abmessungen der für die Wandler und Resonatoren vorgesehenen Bereiche unter Verwendung einer haske hoher Auflösung mittels eines Photoätzverfahrens festgelegt werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Belag aus mehreren Schichten aufgebaut wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der piezoelektrischen Platte eine Chromschicht und darauf eine Goldschicht aufgebracht wird.
- 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum teilweisen Abtrag der Goldschicht eine Ealiumåodid-Jodlösung und zum teilweisen Abtrag der Chronschicht eine salpetersaure Cersulfatlösung verwendet wird
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die zu mechanischen Schwingungen anregbare Platte ein Material keramischer Struktur verwendet wird.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die zu mechanischen Schwingungen anregbare Platte ein Material kristalliner Struktur verwendet wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die zu mechanischen Schwingungen anregbare Platte Quarz verwendet wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer piezoelektrischen Platte, welche im AT-, BT- oder RT-Schnitt ausgeführt ist.
- 10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Materiatabtrag an der Oberfläche der piezoelektrischen Platte durch Anwendung eines chenischen .Ätzverf-ens hervorgerufeS wird.
- 11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung von mit Ammoniumhydrogendifluorid gepufferter Flußsäure zur Durchführung des chemischen Ätzverfahrens.
- 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der flaterialabtrag an der Oberfläche der piezoelektrischen Platte durch Anwendung eines Sputter-Ätzverfahrens hervorgerufen wird.
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