Способ изготовления встречно-штыревого преобразователя поверхностных акустических волн Советский патент 1993 года по МПК H03H3/08 

±в

оэ

atis

фией

Изобретение относится к технологии зготовления конструктивных элементов стройств, работающих на частотах СВЧ дипазона, в частности, к способу изготовлеия встречно-штыревых преобразователей АВ по самосовмещенной технологии фотоитографий,

Целью изобретения является повышение производимости электротехнических арактеристик преобразователя.

На фиг. 1-3 приведены различные варинты выполнения фотошаблонов, применямых для реализации предлагаемого пособа; на фиг. 4 - профили слоев металлизации и маскирующего слоя при последовательном проведении операций изготовления преобразователей ПАВ; на фиг. 5 - конструкция преобразователя ПАВ, полученного предложенным способом.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхности звукопровода с помощью фотолитографии одновременно формируют первую и третью группы электродов, имеющие вид неперекрывающихся гребенок, Для этого используют фотошаблон, различные варианты которого показаны на фиг, 1-3. Фотошаблон 1 (фиг. 1) содержит рисунок 2 первой и рисунок 3 третьей групп электродов преобразователя. Оба рисунка имеют вид гребенок. Рисунок 3 расположен под рисунком 2 в плоскости чертежа так, что выступы 4 и б обеих гребенок направлены в одну сторону, выступы 4 рисунка 2 соосны выемкам 7 рисунка 3, а выемки 5 соосны выступам 6.

Фотошаблон, показанный на фиг.2 отличается от описанного выше тем, что выступы 4 и 6 гребенок направлены навстречу друг другу. Фотошаблон, показанный на фиг. 3 отличается от описанных выше тем, что обе гребенки имеют общее основание, а выступы гребенок направлены в противоположные стороны. Ширина выступов 4 и 6 гребенок равна а + 2Ь, где а - расчетная ширина электродов изготавливаемого преобразователя, b - расчетная величина зазора между соседними разнополярными электродами преобразователя. Ширина выемок 5 и 7 равна а. В наиболее типичном случае величина а A/2-b, где А - длина ПАВ, соответствующая центральной рабочей частоте преобразователя.

Для формирования электродов первой и третьей группы преобразователя на поверхность звукопровода 8 (фиг. 4а) наносят первый слой металлизации, а поверх него маскирующий слой 10 фоторезиста. Фоторезист экспонируют через фотошаблон описанной конструкции, содержащий рисунки

и

5

первой и третьей групп электродов преобразователя, например, через фотошаблон, показанный на фиг. 1. После экспозиции вскрывают в фоторезисте окна (фиг. 46) и вытравливают открытые участки первого

слоя 9 металлизации. Травление ведут в режиме, обеспечивающем подтрав участков первого слоя 9 металлизации под участками слоя 10 фоторезиста на величину b (фиг. 4в).

10 в результате описанных операций на поверхности звукопровода образуются электроды первой и третьей групп с маскирующим слоем фоторезиста на их поверхности. Далее на поверхность маскирующего слоя 10 и участ15 ки звукопровода между электродами первой и третьей групп напыляют второй слой 11 металлизации (фиг. 4г), Напыление ведут через маску, экранирующую участки поверхности звукоправода, находящиеся за пре20 делами периметра преобразователя. Эта маска может быть выполнена из фоторезиста. Затем с поверхности электродов удаляют маскирующий слой 10 с расположенными на нем участками второго слоя 11

25 металлизации (фиг. 4д). Оставшиеся на поверхности звукопровода участки второго слоя 11 металлизации образуют вторую группу электродов, расположенных между электродами первой группы, и четвертую

30 группу электродов, расположенных между электродами третьей группы. Общий вид полученного преобразователя ПАВ показан на фиг. 5. Он состоит из двух секций 12 и 13. Секция 12 состоит из первой 14 и второй 15

35 групп перекрещивающихся встречно-штыревых электродов, а секции 13 - их третьей 16 и четвертой 17 перекрещивающихся встречно-штыревых электродов. Общие шины первой 14 и четвертой 17 электродов

40 гальванически соединены. Такой преобразователь используется, например, в фильтре на ПАВ в паре с ответным преобразователем, апертура которого равна суммарной апертуре секций 12 и 13. Расчетное

45 значение ширины всех электродов этого преобразователя равно а (A/2-b), где b - расчетное значение межэлектродных зазоров каждой пары электродов 14, 15, и 16,17 соответственно. Пространственный период

50 электродов в каждой секции равен 2(А/2-Ь)+ + 2Ь А. Покажем, что при изготовлении преобразователя предложенным способом отключения размеров а и b от расчетных

значений, связанные с трудностью контроля процесса травления, не приводят к заметному искажению электротехнических характеристик преобразователя. В случае, если подтрав первого слоя металлизации не соответствует расчетному значению Ь, например, превышает ее на величину ДЬ, электроды 14 и 16 первой и третьей групп, формируемые из первого слоя металлизации, как было описано выше, будет иметь ширину ai ( Я/2-b- А Ь). В то же время ширина электродов 15 и 17, формируемых из второго слоя металлизации, будет равна расчетному значению а (Я/2-b). Соответственно, величина межэлектродных зазоров в оцеих секциях преобразователя будет от- кл{оняться от расчетной и составлять b + А Ь. При этом центры соседних межэлект- родных зазоров в обеих секциях будут рас- прложены не через А/2, а попеременно через A/2-Ab и А/2 + Ab. Эти отклонения ширины смежных электродов и расположе- центров зазоров между ними от расчет- нух значений приводит к искажению АЧХ преобразователя и других его электротехнических характеристик. Однако вследствие описанного выше ззаимного расположения электродов первой 14 и третьей 16 групп и формирования их в едином технологическом цикле, центры противолежащих межэлектродных зазоров, секций 12 и 13 преобразователя смещены вдоль оси X в противоположные стороны. Так в секции 12 преобразователя, центр I зазора ХГ смещен влево по оси X относительно осевого расчетного положения Xi на величину АЬ/2, а в секции 13 центр i зазора XJ смещен вправо относительно расчетного положения Xi на ту же величину ДЬ/2. Соответственно в зазоре Xi секции 12 возбуждается ПАВ с амплитудой Af и с поло- женим источника на оси X в точке ХГ, а в секции 13 возбуждается ПАВ с амплитудой AI и с положением источника на оси X в точке Х|. Вследствие этого, при работе устройства с таким преобразователем на входе на выходном преобразователе происходит суммирование ПАВ от этих источников. Так как в первом приближении они эквивалентны одному источнику с амплитудой AI АГ + AI и расположенному в расчетной точке Xi по оси X, искажения АЧХ, возникающие в секциях 12 и 13 преобразователя, взаимно компенсируется и достигается уменьшение искажений АЧХ и других электротехнических характеристик устройства. Таки м образом, улучшается восп- роиэводимость электротехнических характеристик преобразователя.

Ниже приведен пример реализации способа.

Изготавливают линию задержки на ПАВ с выходным преобразователем, состоящим из двух секций (см. фиг. 5) и выходным преобразователем, состоящим из одной секции

с апертурой, равной апертуре входного двухсекционного преобразователя. Преобразователи ПАВ расчитаны на центральную частоту 1020 МГц (Л. 3,28 мкм). Входной преобразователь изготавливают в соответствии с предложенным способом. Для этого на поверхность звукопровода 8 (фиг, 4а) из ниобата лития YZ среза наносят первый слой 9 металлизации, состоящий из подслоя

0 нихрома толщиной 200 А и слоя алюминия толщиной 1500 А. На поверхность слоя 9 наносят слой 10 фоторезиста толщиной 0,8 мкм и после сушки экспонируют его через фотошаблон, показанный на фиг. 1. Ширина

5 участков 4 и 6 рисунка, соответствующих электродам первой и третьей групп, составляет а 1,94 мкм, ширина участков 5 и 7 составляет 1,34 мкм. После экспонирования вскрывают в фоторезисте окна (фиг. 46) пу0 тем его обработки 0,5% КОН, фоторезист сушат и вытравливают открытые участки первого слоя металлизации (фиг. 4в). Сначала травят алюминий травителем, содержащим сернокислый кобальт 3,0 г; фтористый

5 аммоний 0,7 г; окись хрома 1,0 г; дистиллированная вода до 50 мл.

Травление ведут при комнатной температуре в течение 1 мин. После травления алюминия, травят подслой нихрома трави0 телем состава: сернокислый цезий 8,0 г; азотная кислота (конц.) 20 мл; дистиллированная вода до 100 мл.

Травление ведут при комнатной температуре в течение 15 сек. При указанных ре5 жимах травления величина Ь подтрава участков первого слоя металлизации составляет 0,3 мкм. Затем на поверхность оставшегося фоторезиста и свободные участки поверхности звукопровода напыляют слой

0 11 металлизации (фиг. 4г), аналогичный первому слою. Напыление ведут через маску, экранирующую участки поверхности звукопровода за пределами периметра изготавливаемого преобразователя. Далее удаляют

5 оставшийся фоторезист с расположенными на нзм участками второго слоя 11 металлизации путем обработки структуры в растворителе фоторезиста с применением ультразвука.

0Полученная структура показана на фиг. 4 д. Изготовленный таким образом преобразователь (фиг. 5) содержит две секции встречно-штыревых электродов с шириной а 1,34 мкм, межэлектродным зазором Ь

5 0,3 мкм и пространственным периодом 3,28 мкм.

Формула изобретения Способ изготовления встречно-штыревого преобразователя поверхностных акустических солн, включающий нанесение на

поверхность звукопровода первого слоя металлизации, формирование из него с помощью фотолитографии первой группы электродов с маскирующим слоем на их поверхности, напыление на поверхность маскирующего слоя и участки звукопровода между электродами первой группы второго слоя металлизации и формирование из него электродов второй группы путем удаления с поверхности электродов первой группы маскирующего слоя с расположенными на нем участками второго слоя металлизации, о т-у /

л имеющийся тем, что, с целью повышения достоверности воспроизводимости электротехнических характеристик преобразователей, на поверхности эвукопровода одновременно с первой группой электродов формируют третью группу электродов, располагая их соосно межэлектродным зазором первой группы электродов, а в едином технологическом цикле с электродами второй группы формируют четвертую группу электродов, располагая ее между электродами третьей группы.

.1

pv& 2

(рц&З

ТО

II /

XL

X