多层合金膜结构声表面波器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多层合金膜结构声表面波器件，包括压电基片和制作在压电基片表面的叉指换能器，所述叉指换能器为三层结构，从下往上依次为打底层、中间层和表层，其中打底层为钛层，中间层为铜层或者金层，表层为AlCu合金层或者Al层。本实用新型能够提升声表面波器件的相对带宽和功率承受能力，采用此多层合金膜结构的声表面波器件叉指换能器有助于提高换能器指条形貌制作的一致性。
【专利说明】
多层合金膜结构声表面波器件
技术领域
[0001] 本实用新型涉及声表面波器件，具体涉及一种多层合金膜结构声表面波器件，属 于超声声学技术领域。
【背景技术】
[0002] 声表面波一 SAW(SurfaceAcousticWave)就是在压电基片材料表面产生和传播、且 振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压 电特性的基片材料抛光面上制作声电换能器一一叉指换能器（IDT)。它采用半导体集成电 路的平面工艺，在压电基片表面蒸镀一定厚度的金属膜一工程上通常为铝（A1)或铝铜 (AlCu)合金膜，把设计好的IDT的掩膜图案，利用光刻方法沉积在基片表面，分别作为输入 换能器和输出换能器。其工作原理是输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输 出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出，其工作原理见图1。叉指换能器（IDT)是构 成声表面波器件最基本的单元。
[0003] 声表面波器件叉指换能器通常采用湿法腐蚀、剥离和干法刻蚀进行制作。剥离由 于其低成本、制作高频叉指换能器质量高，得到广泛的应用。剥离质量的好坏由光刻胶图形 的形貌决定，光刻胶图形必须形成上宽下窄的倒梯形，避免镀膜后胶侧壁金属粘连。数十到 数百兆Hz的宽带低损耗声表滤波器部分设计采用A1或AlCu合金膜作为换能器，金属膜厚达 至|J5000A(A是长度单位，1米=10 1()A)以上，需要采用胶厚超过1微米的负性光刻胶剥离制作。
[0004] 由于负性光刻胶对曝光的工艺参数非常敏感，微小的光刻参数变化导致较大光刻 胶的图形变化，工艺窗口窄，使用此光刻胶制作的叉指换能器形貌一致性差，合格率低。
[0005] 由于A1的扩散系数大，扩散激活能低，应力引入的迀移导致A1原子扩散，在换能器 指条内部形成空洞，导致电极开路，器件有可靠性隐患。随着声表面波器件功率的增大和环 境温度的上升，A1原子扩散就越明显。 【实用新型内容】
[0006] 针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种多层合金膜结构 声表面波器件，本实用新型能够提高声表面波器件形貌一致性，提升器件的相对带宽和功 率承受能力。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0008] 多层合金膜结构声表面波器件，包括压电基片和制作在压电基片表面的叉指换能 器，所述叉指换能器为三层结构，从下往上依次为打底层、中间层和表层，其中打底层为钛 层，中间层为铜层或者金层，表层为AlCu合金层或者A1层。
[0009] 所述打底层厚度为8-40nm〇
[0010] 与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0011] 1、本实用新型声表面波器件采用高密度金属(Cu、Au)替代A1或AlCu膜(大于5000 A)作为换能器金属，在同样重量下可有效降低膜厚，由此可采用高分辨率的正胶进行剥离， 可有效提升产品一致性和成品率，缩短生产周期。
[0012] 2、由于采用高密度金属作为换能器，在使用相同机电耦合系数的基片时，可有效 提升10%的相对带宽。
[0013] 3、本实用新型采用扩散系数小，扩散激活能高的Cu膜，可有效降低应力引入的迀 移导致原子扩散，有效提升器件的功率承受能力，特别适用于制作宽带低损耗、高功率承受 能力声表面波器件。
【附图说明】
[0014] 图1-声表面波器件工作原理图。
[0015] 图2-本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细描述。
[0017] 参见图2,本实用新型多层合金膜结构声表面波器件，包括压电基片1和制作在压 电基片表面的叉指换能器，所述叉指换能器为三层结构，从下往上依次为打底层2、中间层3 和表层4，其中打底层2为钛层，中间层3为铜层或者金层，表层4为AlCu合金层或者A1层。 [0018]本实用新型声表面波器件叉指换能器采用Ti/Cu或Au /A1或AlCu三层金属薄膜取 代目前的Ti/Al或AlCu两层结构。本实用新型不是在传统的Ti/Al或AlCu两层结构中间设置 Cu或Au中间层，而是采用Cu或Au层代替现有的A1层或AlCu合金层，保持打底层钛层不变，然 后再在Cu或Au层上设置表层保护层。各层的作用说明如下。
[0019] Ti:打底层；
[0020]提升Cu与LT/LN的附着力，作为LT/LN和Cu晶格失配的缓冲层。不同Ti层厚度不同， 中间层Cu的生长情况及Cu晶粒尺寸大小不同。一般Ti厚度在8-40nm范围内，在Cu层厚度相 同的情况下，合适膜厚的Ti层可降低多层金属膜的方块电阻。
[0021] Cu或Au:中间层，高密度的金属层；
[0022]采用Cu或Au代替常规A1或AlCu合金，可将多层金属膜厚度降低到5000A以下。在降 低叉指换能器厚度的同时，增加器件的相对带宽。由于铜的密度为铝的密度三倍以上，采用 本实用新型的铜膜作为叉指换能器材料可将叉指换能器厚度降为铝膜的1/3。
[0023] AlCu/Al:表层金属膜；
[0024]表层采用AlCu/Al金属膜可避免中间层铜膜的氧化，保障A1丝引线键合，确保频率 微调范围的基础上，尽量降低膜厚。一般在50-200nm。
[0025]下表为铜与铝相关物理参数的比较。
[0027] 由于宽带低损耗声表面波器件往往采用LCRF滤波器结构设计，LCRF-个显著的特 点是滤波器的带宽与基片的耦合系数密切相关，36/42° LiTa03制作的LCRF滤波器相对带宽 为1.5-2.5%，64°LiNb03相对带宽为3-4%。本实用新型采用高密度金属作为换能器材料，可 进一步提高器件的相对带宽。
[0028] 本实用新型的上述实施例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实 用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实 用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
【主权项】
1. 多层合金膜结构声表面波器件，包括压电基片和制作在压电基片表面的叉指换能 器，其特征在于:所述叉指换能器为三层结构，从下往上依次为打底层、中间层和表层，其中 打底层为钛层，中间层为铜层或者金层，表层为A1CU合金层或者A1层。2. 根据权利要求1所述的多层合金膜结构声表面波器件，其特征在于:所述打底层厚度 为8_40nm。
【文档编号】H03H9/15GK205647460SQ201620530946
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月4日
【发明人】米佳, 刘晓莉, 朱勇, 赵雪梅, 李燕, 蒋欣, 焉秋娟, 陈湘渝, 张龙, 董加和, 王岚, 伍平
【申请人】中国电子科技集团公司第二十六研究所