Проектирование фильтров на поверхностно-акустических волнах. Чернышова Т.И - 12 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

щую способность при формировании структур фильтров посредством фотолитографии, но и существенно влияет на затуха-
ния ПАВ, особенно в пьезокерамических материалах, имеющих пористую структуру.
Толщина звукопровода выбирается около 20λ
пов
для уменьшения влияния объемных волн.
3.2. Очистка и металлизация звукопроводов
Независимо от выбранного метода последующего формирования встречно-штыревых структур преобразователей, на
поверхность звукопроводов должно быть нанесено проводящее покрытие, к которому предъявляются требования минималь-
ного электрического сопротивления, высокой адгезии, однородности по структуре, составу, толщине, отсутствия проколов,
наплывов, царапин и т.п., коррозионной стойкости, хорошей растворимости в травителе, технологичности, стабильности
основных физико-химических свойств пленки от партии к партии и др. Дополнительными требованиями являются: малое
различие акустических сопротивлений материала металлизации Z
м
и звукопровода Z
з
, низкая удельная плотность во избежа-
ние сильных отражений и слабые дисперсионные свойства.
Для получения хорошей адгезии и воспроизводимости электрофизических свойств нанесенных металлических пленок
поверхность звукопровода должна быть хорошо очищена, причем способ очистки в большей степени зависит от метода по-
следующей металлизации.
Процедуру очистки можно разделить на этапы предварительной и окончательной очистки. Способ предварительной
очистки зависит от характера загрязнений и химических свойств подложки. Основными загрязнениями обычно являются
следы масел, жира, отпечатки пальцев, пушинки, разнообразные пылевые частицы. Последовательность операций предвари-
тельной очистки может изменяться в широких пределах, а для окончательной, наоборот, должна оставаться неизменной.
Химическая окончательная очистка предусматривает ультразвуковую 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 приведены в табл. П2. Учиты-
вая, что алюминий дешев и позволяет получить сравнительно низкое сопротивление пленочных проводников, в фильтрах
ПАВ как со звукопроводами из кварца, так и ниобата лития и пьезокерамики, 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 толщину 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 ванадия толщиной 30 нм, что позволяет обойтись одним
травителем и проводить только одноэтапную фотолитографию.
Для осаждения пленок из алюминия, меди, золота, серебра наиболее часто используется термовакуумное напыление.
Применение электронно-лучевого испарения из тигля этих материалов, например алюминия, позволяет существенно улуч-
шить адгезию к поверхности звукопровода и отказаться от адгезионного подслоя. Катодное и магнетронное распыление
обычно используется для получения пленок тугоплавких металлов и диэлектриков. Химическое осаждение применяется,
главным образом, для металлизации крупногабаритных звукопроводов длиной свыше 100…180 мм.
При термовакуумном напылении, например, алюминия на ниобат лития или кварц, очищенные звукопроводы 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 поверхности. Для большинства пьезокерамик
недопустим перегрев выше 100…430 °С.
После этого звукопроводы охлаждаются до температуры 130 ±10 °С с целью получения малого удельного сопротивле-
ния напыляемых слоев ванадия и алюминия и производится распыление указанных материалов.
3.3. Методы изготовления встречно-штыревых структур фильтров на поверхностно-акустических волнах
Технология изготовления структур фильтров ПАВ сводится к формированию заданной конфигурации металлических
электродов и контактных шин. Для наиболее освоенного диапазона частот от 15 до 300 МГц ширина электродов колеблется
от 2 до 50 мкм для одиночных штырей и от 1 до 25 мкм для расщепленных штырей; длина электродов составляет 3…10 мм,
а общее количество электродов изменяется от 20 – 100 до 400 − 600. Число преобразователей, размещенных на одном звуко-
проводе, 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 фильтров (особенно
широкополосных) практически не допускаются обрывы электродов, наиболее опасные в области центрального лепестка
встречно-штыревой структуры. Не допускаются замыкания электродов в зоне их взаимного перекрытия, вне этой зоны воз-
можно наличие не более трех – пяти дефектов типа «островок», замыкающих три – пять электродов преобразователя.
Допуски на размеры контактных шин и площадок, а также на расстояние между отдельными преобразователями со-
ставляют 5…10 мкм, т.е. сравнимы с допусками на размеры элементов тонкопленочных ИМС. Несоосность расположения
встречно-штыревых структур относительно базовой кромки звукопровода или относительно друг друга допускается в преде-
лах ±(5…20)'.
Допуски на размеры электродов ВШП почти на порядок жестче допусков на размеры элементов тонкопленочных 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 перечисленным требова-
ниям, можно использовать те же методы, что и для получения заданной конфигурации элементов ИМС по планарной техно-
логии: фотолитографию (с зазором, контактную, проекционную); голографию; лучевую обработку (пучком ионов, лучом

Страницы