Проектирование фильтров на поверхностно-акустических волнах. Чернышова Т.И. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

тельной, наоборот, должна оставаться неизменной. Химическая окончательная очистка предусматривает ульт-
развуковую мойку в горячей воде с растворенным в ней моющим средством, а затем длительное промывание в
горячей воде наивысшей достижимой чистоты.
Наиболее широко при изготовлении фильтров ПАВ используются алюминий, серебро, золото, иногда медь
с защитой никелем. Некоторые электрофизические, акустические и дисперсионные свойства материалов приве-
дены в табл. П2. Учитывая, что алюминий дешев и позволяет получить сравнительно низкое сопротивление
пленочных проводников, в фильтрах ПАВ как со звукопроводами из кварца, так и ниобата лития и пьезокера-
мики, наиболее часто используется алюминиевое покрытие. Медное или золотое покрытие с подслоем хрома
хорошо сочетается с германатом висмута.
С целью получения хорошей электропроводности при незначительных дисперсионных искажениях и для
надежности присоединения золотых проводников, например, методом сварки со сдвоенным электродом тол-
щину пленки контактных шин следует выбирать в пределах 250…300 нм. Толщина электродов ВШП может
быть уменьшена до 100…200 нм. Для улучшения адгезии алюминия целесообразно использовать подслой вана-
дия толщиной 30 нм, что позволяет обойтись одним травителем и проводить только одноэтапную фотолито-
графию.
Для осаждения пленок из алюминия, меди, золота, серебра наиболее часто используется термовакуумное
напыление. Применение электронно-лучевого испарения из тигля этих материалов, например алюминия, позво-
ляет существенно улучшить адгезию к поверхности звукопровода и отказаться от адгезионного подслоя. Ка-
тодное и магнетронное распыление обычно используется для получения пленок тугоплавких металлов и ди-
электриков. Химическое осаждение применяется, главным образом, для металлизации крупногабаритных зву-
копроводов длиной свыше 100…180 мм.
При термовакуумном напылении, например, алюминия на ниобат лития или кварц, очищенные звукопро-
воды сначала прогреваются при температуре 250 ±10°С в течение 10 ±1 мин для удаления мономолекулярных
загрязнений, а также для снятия механических напряжений и выравнивания потенциального рельефа поверхно-
сти. Для большинства пьезокерамик недопустим перегрев выше 100…430 °С.
После этого звукопроводы охлаждаются до температуры 130 ±10 °С с целью получения малого удельного
сопротивления напыляемых слоев ванадия и алюминия и производится распыление указанных материалов.
3.3. Методы изготовления встречно-штыревых структур фильтров на поверхностно-акустических вол-
нах
Технология изготовления структур фильтров ПАВ сводится к формированию заданной конфигурации ме-
таллических электродов и контактных шин. Для наиболее освоенного диапазона частот от 15 до 300 МГц ши-
рина электродов колеблется от 2 до 50 мкм для одиночных штырей и от 1 до 25 мкм для расщепленных шты-
рей; длина электродов составляет 3…10 мм, а общее количество электродов изменяется от 20 – 100 до
400 − 600. Число преобразователей, размещенных на одном звукопроводе, может достигать шести. Общее поле,
занимаемое встречно-штыревыми структурами, составляет от 5 × 15 мм
2
до 30 × 100 мм
2
.
При этом к качеству структур ВШП предъявляются весьма жесткие требования. Для большинства фильт-
ров (особенно широкополосных) практически не допускаются обрывы электродов, наиболее опасные в области
центрального лепестка встречно-штыревой структуры. Не допускаются замыкания электродов в зоне их взаим-
ного перекрытия, вне этой зоны возможно наличие не более трех – пяти дефектов типа «островок», замыкаю-
щих три – пять электродов преобразователя.
Допуски на размеры контактных шин и площадок, а также на расстояние между отдельными преобразова-
телями составляют 5…10 мкм, т.е. сравнимы с допусками на размеры элементов тонкопленочных ИМС. Несо-
осность расположения встречно-штыревых структур относительно базовой кромки звукопровода или относи-
тельно друг друга допускается в пределах ±(5…20)'.
Допуски на размеры электродов ВШП почти на порядок жестче допусков на размеры элементов тонкопле-
ночных ИМС. Как будет показано ниже, для получения затухания боковых лепестков АЧХ фильтра до a
б
=
(50…60) дБ заданную ширину электродов необходимо выдерживать с точностью не хуже ±(0,5…0,8) мкм, а
длину электродов и их шаг, соответственно, не хуже ±(0,5…1,2) и ±(0,2…0,5) мкм.
Принципиально для формирования встречно-штыревых структур фильтров ПАВ, отвечающих перечис-
ленным требованиям, можно использовать те же методы, что и для получения заданной конфигурации элемен-
тов ИМС по планарной технологии: фотолитографию (с зазором, контактную, проекционную); голографию;
лучевую обработку (пучком ионов, лучом лазера, рентгеновским пучком, растровую и проекционную обработ-
ку электронным пучком) и т.д., основные характеристики которых приведены в табл. П3. Кратко остановимся
на достоинствах и недостатках перечисленных методов.
При изготовлении уникальных устройств обработки сигналов на ПАВ иногда используется механическая
нарезка металлического покрытия, нанесенного непосредственно на звукопровод. Использование этого метода
позволяет создавать структуры с рабочими полями до 100 × 300 мм
2
. Однако реализуемая при этом методе точ-
ность ±(2…4) мкм явно недостаточна для качественных фильтров ПАВ.
Для изготовления устройств на ПАВ технически и экономически целесообразно использовать метод фото-
литографии, иллюстрируемый на рис. 5. Подложку тщательно полируют для получения оптически плоской по-
верхности, а затем очищают от посторонних частиц и обезжиривают. После этого с помощью вакуумного испа-
рения (рис. 5, а) наносят пленку алюминия толщиной 0,1…0,3 мкм. Для улучшения адгезии часто используют
тонкий подслой хрома
(подслой хрома обычно используют для золотых и медных пленок, для алюминиевых по
соображениям простоты химического травления чаще используется подслой ванадия). На следующем этапе

Страницы