專利名稱:表面聲波溝槽諧振器的制作工藝的制作方法
本發明屬于表面聲波(SAW)器件的制作工藝。
SAW器件種類多，包括有SAW諧振器、濾波器、卷積器、脈壓線、延遲線等。其中以SAW溝槽諧振器的制作技術要求最高最嚴，因為溝槽諧振器一般要求工作于高基頻，用作振蕩器的穩頻元件和窄帶濾波器，因此頻率的置準度和長時間工作頻率穩定性都是很重要的參數。它的特點是基頻高、Q值高、工作模式單一、頻譜純、老化性好，體積小、重量輕、能抗強震。SAW溝槽諧振器的基本結構形式分為單端對和雙端對兩種。雖然它們的結構不同，但功能和制作方法是一樣的，都要用到刻圖、照相制版、光刻套刻、鍍膜、腐蝕和離子束刻蝕等技術。
SAW器件一個很重要的特點是器件的叉指換能器圖案尺寸與電氣性能有一定程度的對應關系。寬度為四分之一波長的叉指換能器指條對應于被激發和接收的瑞利波的頻率，叉指條的橫向寬度對應于被激發和接收的瑞利波幅度，叉指電極對數的多少與被激發和接收的瑞利波頻率帶寬有關。因此，器件圖案的精度和完整性，對確保器件良好性能至關重要。隨著器件工作頻率的提高電極線條的變細，圖形尺寸位置精度要求變得更高。它的粗細程度的變化和錯位移位，對器件工作頻率相位影響很大，于是精度要求就更嚴格。工作頻率從100MHz到400MHz相應于叉指條寬度對ST石英基片為7.8微米到1.9微米左右，能使用光波長為4047～4358埃的紫外線光源的普通光刻機光刻制作。根據美國的H.I.Smith 1974年在“Proo.IEEE，Vol.62，”上發表的文章和西德的W.E.Bulst等人1982年在“36th Annal Froquonoy CoNtrol SymposiuM，”上發表的文章所提出的SAW高頻諧振器都是使用遠紫外光刻機、電子束曝光機和X光光刻機來制作的。這些設備價格昂貴、操作保養復雜，投資大成本高。
本發明的目的在于針對制作高頻的SAW溝槽諧振器的光刻、套刻、鍍膜三方面所存在的問題作了發明改進。使用國產的普通紫外線光刻機，極限真空度5×10-6乇的普通鍍膜機、能制作出工作頻率從500MHz至800MHz左右的SAW溝槽諧振器。現已研制出來的500MHz單端對溝槽諧振器的Q值一般水平是20，000，好的有30，000～40，000，(國外的同類器件，f0＝492MHz，Q＝12，500。)利用該種器件裝成500MHz的SAW振蕩器，獲得的短期頻率穩定度0.001秒，4.2×10-10;0.01秒，2.8×10-10;0.1秒，2.5×10-10;1秒，5.5×10-10，四個標準取樣時間點都在10-10之內。
本發明將掩模板與待光刻的ST石英基片一起浸入去離子水中壓合夾緊，或在掩模版與ST石英基片表面之間加涂去離子水壓合的方法。以無色透明的純水填充了掩模與基片表面之間的空隙，減少了光在兩分界面上之間的折射和反射損失和由于光在二平面之間多次反射形成干涉條紋，影響光刻質量的不利因素，從而提高了光刻圖形的保真度、清晰度和分辨率。其特征是利用無色透明的純水，填充了掩模版與ST石英基片表面之間的壓合裂縫，減少了紫外光在兩分界面上的折射和反射損失，光刻圖形的保真度、清晰度和分辨率得到改善。故此使用紫外線光源的普通光刻機，最細可以光刻出1微米相間的陣列圖形，相應于可以制作出500MHz至800MHz左右的SAW溝槽諧振器。本方法最細的光刻分辨率1微米，特點是操作簡作、成品率高、投資省成本低。
套刻技術在大規模集成電路里是項經常使用的技術，在制作SAW器件中也經常使用。而且隨著SAW器件工作頻率的提高叉指電極線條變細，套刻精度要求也需提高。然而，要確保器件圖形套刻精度，首先要做到掩模板與待光刻的基片表面之間必須要有良好的吻合平面度。如果不能保證兩平面的良好吻合，要套刻出小于0.5微米誤差的SAW器件圖形是不可能的。目前國產光刻機，基片平臺表面加工粗糙，用抽真空吸附固定基片的方法，基片隨泵的抽氣流而振動，噪聲大，難于保證掩模版表面、基片上表面、底平面以及光刻機平臺表面，四個平面要有一致的平面度，才能確保在將掩模版與基片的上平面壓緊吻合光刻和套刻時有很好的吻合。對那些只有一面拋磨加工，上下兩面沒有平面平行度可言的基片更是無法確保了。為了克服這種缺點，本發明以一般柔度和粘度適當的橡皮泥球作待光刻的ST石英基片底平面的可塑性支撐。在將基片平臺座下的彈簧放松，使基片上表面與掩模版下平面壓緊吻合時，橡皮泥球隨基片與掩模版的良好吻合為基準形變。而基片的待光刻面和掩模版平面都是經過嚴格的精細加工，它們之間的接合縫隙很小，況且又由無色透明的去離子水填充，所以能完全確保兩平面緊密良好的吻合，又能將ST石英基片牢牢地固定在光刻機平臺上，在移動上邊的掩模版進行光刻和套刻對準時，基片的位置能始終沒有因震動和移動影響套刻對準，確保了光刻和套刻的良好質量。套刻精度小于0.5微米。
本發明的特征是利用橡皮泥球的可塑性和粘性完成了兩個功能一是起到以基片的待光刻表面與掩模版下表面的良好吻合為基準的可形變支撐;二是起到粘連固定基片作用。方法簡單適用、避免了難于做到的對多層平面的平面平行度一致性的高要求。
鋁膜是制作圖形完整，性能良好的叉指換能器的基礎，而叉指換能器又是良好器件的必備條件。因此，如果蒸鍍的鋁膜薄厚不均勻、氧化、針孔多、附著力差、電阻率高就很難光刻出線條整齊、圖形完整的叉指換能器，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，必須要蒸鍍厚度適當、薄厚均勻、附著力強、色澤光亮、未被氧化、針孔少、電阻率低的優質鋁膜。國外為了保證蒸鍍的鋁膜質量，使用真空度都在5×10-8乇的超高真空鍍膜機。我國目前工廠和實驗室廣泛使用的是極限真空度5×10-6乇，工作真空度2×10-5乇的普通鍍膜機。因而，一般情況下蒸鍍出來的鋁膜大多數是針孔多、附著力差、顏色發灰、電阻率高。故此，制作出來的SAW器件一般說來性能不如國外。制作好了的SAW器件在空氣中存放時間長了后，鋁膜自然脫落，滿布針孔，完整的叉指換能器變得殘缺不全，電氣性能明顯變壞或全無。
本發明是在當前我國工業上和實驗室內廣泛使用的，極限真空度5×10-6乇，工作真空度2×10-5乇的普通鍍膜機(內設有高壓氣體放電設施)。在開機進行初抽真空度到5×10-3乇時，調節針孔閥通入高純氧氣，使真室的真空度保持在能電離的10-1乇左右，電離電流保持在100毫安條件下，對待鍍鋁膜的基片和真空室進行15至30分鐘的除氣除油污的電離轟擊清洗。然后才打開高閥進行抽高真空，同時也對基片進行加熱烘烤，待加熱溫度升到250～300℃，高真空度抽到2×10-5乇以上后，關掉烘烤電源，使基片溫度降到150℃以下，才進行通常的鍍膜操作鍍膜。使用本方法蒸鍍出來的鋁膜附著力強、針孔少、色澤亮、電阻率低。
本方法的特征是，對真空室和基片通氧電離，增強了對基片和真空室除氣除油污的電離清洗、以及對基片烘烤溫度鍍前提高、鍍時降低的辦法，從而改善了蒸鍍鋁膜的質量。
權利要求
1.一種制作SAW器件的制作工藝，其特征在于采用在基片和掩模版中間夾有去離子水，橡膠泥作基片底部的軟支撐，在初抽真空時通入高純氧和烘烤的工藝過程。
2.按照權利要求
1所說的工藝，其特征在于所說的去離子水，是指在光刻的工藝過程中，將涂好光刻膠的基片與掩模版一起浸泡在盤裝的去離子水中壓合夾緊，或者在基片的涂膠面上滴涂去離子水，然后將掩模版壓合緊接觸后，在紫外燈下曝光20秒至1分鐘的工藝過程。
3.按照權利要求
1所說的工藝，其特征在于所說的橡皮泥，是指在套刻的工藝過程中，利用具有柔軟度和粘度的橡皮泥作基片底部的軟支撐的工藝。
4.按照權利要求
1所說的工藝，其特征在于所說的高純氧，是指在鍍鋁膜的過程中，當對鍍膜機真空室進行初抽到5×10-3乇時，調節針閥通入純氧，進行電離氧化，加強對基片和真空室除氣除油污的清洗處理工藝。
5.按照權利要求
4所說的工藝，其特征在于所說的電離，是要求電離電流最好保持在100毫安的條件下，電離15至30分鐘。
6.按照權利要求
1所說的工藝，其特征在于所說的烘烤，是指在鍍鋁膜的過程中，采用在蒸鍍前對基片和真空室保持在250℃到300℃的溫度下烘烤，加速氣體和油污的揮發，在蒸鍍時再降溫到150℃的工藝過程。
專利摘要
本發明的要點在于對制作SAW器件的光刻、套刻和鍍膜的工藝過程中，采用了去離子水、橡皮泥球、通入純氧和烘烤的步驟，這就可以減少了紫外線在掩膜板與基片界面上的光反射和光折射，使得掩模板與基片得到良好的支撐和吻合，提高了除氣去污的能力，從而提高了光刻分辨率、套刻的精度，保證了鍍膜的質量。
文檔編號H03H9/24GK85100717SQ85100717
公開日1986年8月6日 申請日期1985年4月1日
發明者周先明 申請人:中國科學院聲學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan