Способ изготовления кристаллов резонаторов на поверхностных акустических волнах

Способ изготовления кристаллов резонаторов на поверхностных акустических волнах

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах. Целью изобретения является повышение выхода годных резонаторов. Для этого в способе изготовления кристаллов резонаторов на поверхностных акустических волнах после напыления металла наносят второй слой фоторезистора, в котором вскрывают окна над структурами электродов встречно-штырьевых преобразователей (ВШП). В этом окне вытравливают металл, затем проводят ионно-химическое дотравливание канавок под электроды ВШП требуемой глубины, напыляют второй слой металла толщиной, равной глубине канавок под электроды преобразователя, после чего проводят взрывное удаление обоих слоев фоторезиста. 1 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам изготовления резонаторов на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Известен способ изготовления резонаторов на ПАВ, включающий первую фотолитографию, в ходе которой вытравливаются канавки под электроды и отражательную решетку на глубину, равную толщине электродов, напыляется металл в эти канавки, а затем в процессе второй фотолитографии вскрываются окна в фоторезисте на отражательных решетках методами ионно-химического травления (при использовании металла в канавках в качестве маски для селективного травления), стравливается часть пьезоподложки на глубину, равную разности между толщиной электродов и глубиной канавок отражательной решетки, после чего металл из канавок отражательной решетки вытравливается [1] Таким образом реализуется конструкция со ступенькой, в которой поверхность с отражательными решетками как бы опущена по сравнению с первоначальной (до обработки) поверхностью кристалла. Такой способ изготовления позволяет в диапазоне до 1,5 ГГц получать достаточно малые потери и высокую добротность резонатора за счет независимого выбора толщины электродов и глубины канавок, т.е. при малой глубине канавок отражательной решетки, что необходимо для получения высокой добротности, делать толстые электроды с малым сопротивлением, не вводя дополнительных вносимых омических потерь. Недостатком данного способа изготовления резонаторов является невозможность дальнейшего повышения рабочей частоты. Действительно, дальнейшее повышение рабочей частоты при сохранении относительной (по отношению к длине ПАВ) высоты ступеньки требует уменьшения толщины электродов, т.е. приводит к увеличению вносимых потерь. Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления кристаллов резонаторов на ПАВ, включающий фотолитографию встречно-штыревых преобразователей и отражательных решеток, ионно-химическое травление канавок в материале подложки, напыление металла, взрывное травление фоторезиста и последующее удаление металла из канавок отражательных решеток [2] Недостатком данного способа является низкий выход годных резонаторов на высоких рабочих частотах. Причиной этого недостатка являются высокие потери резонатора при увеличении рабочей частоты, а именно при центральной частоте 500 МГц глубина канавок и толщина электродов составляет 70 100 нм, выше 1 ГГц они уменьшаются до 30 40 нм, что приводит к увеличению сопротивления электродов ВШП и увеличению вносимых потерь. Проведенные исследования для резонаторов с электродами различной толщины показали, что дополнительные потери на частоте 500 МГц составляют 0,2 0,3 дБ для двухвходового резонатора и увеличиваются на частоте 750 МГц до 1,5 2,0 дБ. При увеличении частоты потери продолжают расти. Цель изобретения повышение выхода годных резонаторов. Указанная цель достигается тем, что в способе изготовления кристаллов резонаторов на поверхностных акустических волнах, включающем фотолитографию встречно-штыревых преобразователей и отражательных решеток, ионно-химическое травление канавок в материале подложки, напыление металла и взрывное травление фоторезиста и последующее удаление металла из канавок отражательных решеток, после напыления металла наносят второй слой фоторезиста, в котором вскрываются окна над структурами электродов встречно-штыревых преобразователей, в этих окнах вытравливают металл, затем проводят ионно-химическое дотравливание канавок под электроды встречно-штыревых преобразователей заданной глубины, напыляют второй слой металла с толщиной, равной глубине канавок под электроды преобразователя, после чего проводят взрывное удаление обоих слоев фоторезиста. Пример. На четырех подложках пьезокварца ST-среза размером 30x20x0,5 мм были изготовлены структуры резонаторов с центральной частотой 1500 МГц. Ширина электрода ВШП или ширина канавки в отражательной решетке составили при этом 0,5 мкм, промежуток между элементами также 0,5 мкм. Топология с такими размерами, находящимися практически на пределе наших технологических возможностей, была выбрана намеренно с тем, чтобы разница между предложенным способом и способом прототипом, которая растет с ростом центральной частоты, была более ощутимой. На каждой подложке формировалось одновременно 50 резонаторных структур. На двух подложках резонаторы изготавливали по способу-прототипу, на двух других по предложенному способу. После формирования резонаторных структур проводили резку пластин на отдельные кристаллы и монтаж кристаллов в корпус. Затем проводили проверку работоспособности приборов и определяли количество работоспособных приборов N для прототипа и предложенного способа. После этого на всех приборах измеряли центральную частоту f_ц, центральную частоту f_ц, уровень вносимых потерь ₁, уровень паразитного сигнала ₂ и добротность Q. Затем определяли процент выхода годных для прототипа и предложенного способа исходя из критерия годности по уровню вносимых потерь, равному 20 дБ. Результаты представлены в таблице. Из полученных результатов следует, что центральная частота, уровень паразитного сигнала и добротность у приборов, изготовленных по предложенному способу, находятся на том же уровне, что и у приборов, изготовленных по прототипу. Уровень вносимых потерь у приборов, изготовленных по предложенному способу заметно ниже, чем в прототипе, что и обеспечивает повышение процента выхода годных, даже несмотря на то, что количество работоспособности приборов N в предложенном способе ниже (из-за наличия дополнительной операции фотолитографии). Таким образом, для резонаторов с центральной частотой 1500 МГц предложенный способ обеспечивает повышение выхода годных по сравнению с прототипом почти в три раза.

Формула изобретения

Способ изготовления кристаллов резонаторов на поверхностных акустических волнах, включающий фотолитографию встречно-штыревых преобразователей и отражательных решеток, ионно-химическое травление канавок в материале подложки, напыление металла, взрывное травление фоторезиста и последующее удаление металла из канавок отражательных решеток, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных резонаторов, после напыления металла наносят второй слой фоторезиста, в котором вскрывают окна над структурами электродов встречно-штыревых преобразователей, в этих окнах вытравливают металл, затем проводят ионно-химическое дотравливание канавок под электроды встречно-штыревых преобразователей заданной глубины, напыляют второй слой металла с толщиной, равной глубине канавок под электроды преобразователя, после чего проводят взрывное удаление обоих слоев фоторезиста.

РИСУНКИ

Рисунок 1