一種聲表面波濾波器及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種聲表面波(SAW)濾波器及其制造方法，屬于射頻MEMS技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聲表面波(SAW，Surface Acoustic Wave)是一種在壓電基片材料表面產(chǎn)生和傳播，且振幅隨深入基片材料的增加而迅速減少的彈性波。以其獨(dú)特的優(yōu)勢，如重量輕，體積小，可靠性高，廣泛地應(yīng)用于移動通訊、廣播電視、無損檢測、識別定位、導(dǎo)航和遙測等眾多領(lǐng)域。如應(yīng)用與1.0GHzPCS終端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器以及富士通公司開發(fā)的雙模式便攜式手機(jī)用SAW濾波器(專利公開號JP2005210158A)。但是，傳統(tǒng)材料制備的聲表面波濾波器的中心頻率f大多位于較低的頻段(f <500MHz)，目前實(shí)際制作出的SAW濾波器都有損耗和偏差。在制作過程中，制作叉指條的寬度往往受到半導(dǎo)體工藝的制約。叉指條太細(xì)在聲表面波的傳播工程中，由于環(huán)境溫度較高，容易發(fā)生尖端效應(yīng)，使叉指條發(fā)生斷裂，造成聲表面波的徹底損壞。所以，僅采用先進(jìn)的半導(dǎo)體平面工藝不可能滿足聲表面波高速發(fā)展的需要。除此之外，叉指條越細(xì)，電阻會越大，這會產(chǎn)生更大的熱能，大的熱能會把細(xì)的叉指條熔化斷，使聲表面波的徹底損壞，這對制作大功率聲表面波器件不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聲表面波濾波器及其制造方法，濾波器的叉指條不易斷裂，中心頻率高，可靠性高。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種聲表面波濾波器，包括基底，基底為壓電材料，其上表面有濾波器圖形層，濾波器圖形層包括發(fā)射叉指換能器、接收叉指換能器、地線、信號輸入端口和信號輸出端口；
[0006]發(fā)射叉指換能器和接收叉指換能器為矩形叉指電極，由兩個梳狀電極相交叉組成;發(fā)射叉指換能器的梳狀電極叉指條公共電極的端部拐角和接收叉指換能器的梳狀電極叉指條公共電極的端部拐角為圓角；
[0007]信號輸入端口輸入待濾波的信號，其兩端分別與發(fā)射叉指換能器的兩個梳狀電極相連，信號輸出端口輸出濾波后的信號，其兩端分別與接收叉指換能器的兩個梳狀電極相連，地線接地，分別與發(fā)射叉指換能器的梳狀電極和接收叉指換能器的梳狀電極相連。
[0008]所述地線包括第一地線和第二地線；第一地線的兩端位于發(fā)射叉指換能器的對角，分別與發(fā)射叉指換能器一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端和發(fā)射叉指換能器的另一個梳狀電極的叉指條的公共電極的一端相連;第二地線的兩端位于接收叉指換能器的對角，分別與接收叉指換能器的一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端和接收叉指換能器的另一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端相連;信號輸入端口分別與發(fā)射叉指換能器兩個梳狀電極的叉指條的公共電極中部相連，信號輸出端口分別與接收叉指換能器兩個梳狀電極的叉指條的公共電極中部相連。
[0009]所述濾波器圖形層的厚度為0.8μπι?Ιμπι，發(fā)射叉指換能器或接收叉指換能器的叉指條的線寬為lMl?2μ??，叉指條的間距為Ιμπι?2μ??。
[0010]所述聲表面波濾波器還包括蓋帽，蓋帽上設(shè)有淺槽，與基底鍵合在一起，淺槽向下在發(fā)射叉指換能器和接收叉指換能器上方形成空腔;地線、信號輸入端口和信號輸出端口通過蓋帽上的通孔與外界連接，通孔中通過濺射或蒸發(fā)的方法注入導(dǎo)電金屬，各通孔分別位于地線、信號輸入端口和信號輸出端口的上方。
[0011 ]所述基底為單晶切向?yàn)?6°的鈮酸鋰。
[0012]—種聲表面波濾波器的制造方法，包括以下步驟:
[0013]S1.在基底上濺射或蒸發(fā)一層電極，并采用離子風(fēng)扇對基底進(jìn)行去靜電操作;所述基底為壓電材料；
[0014]S2.基底上的電極先進(jìn)行光刻，再進(jìn)行干法刻蝕或腐蝕，形成濾波器圖形層；
[0015]所述濾波器圖形層包括發(fā)射叉指換能器、接收叉指換能器、地線、信號輸入端口和信號輸出端口；發(fā)射叉指換能器和接收叉指換能器為矩形叉指電極，由兩個梳狀電極相交叉組成；發(fā)射叉指換能器和接收叉指換能器的梳狀電極叉指條公共電極的端部拐角為圓角;信號輸入端口輸入待濾波的信號，其兩端分別與發(fā)射叉指換能器的兩個梳狀電極相連，信號輸出端口輸出濾波后的信號，其兩端分別與接收叉指換能器的兩個梳狀電極相連，地線接地，分別與發(fā)射叉指換能器和接收叉指換能器的梳狀電極相連；
[0016]S3.通過刻蝕、腐蝕或噴砂方法在蓋帽的一個面上形成淺槽；所述蓋帽為高阻硅板；
[0017]S4.從與淺槽的制作面相反的面，通過刻蝕、腐蝕或噴砂的方法在蓋帽上加工出多個通孔，通孔中通過濺射或蒸發(fā)的方法注入導(dǎo)電金屬，地線、信號輸入端口和信號輸出端口通過各通孔與外界連接；
[0018]S5.將基底存在濾波器圖形層的一面與蓋帽有淺槽的一面進(jìn)行陽極鍵合，固連在一起，得到聲表面濾波器;所述淺槽與基底之間形成封閉空腔，發(fā)射叉指換能器、接收叉指換能器被罩在空腔中，各通孔分別位于地線、信號輸入端口和信號輸出端口的上方。
[0019]所述S1中濾波器圖形層的厚度為0.8μπι?lym，S2中發(fā)射叉指換能器或接收叉指換能器的叉指條的線寬為lMi?2μηι，叉指條的間距為Ιμπι?2μηι。
[0020]所述光刻過程中的曝光時間為300-500ms，顯影時間為15-25s。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]1)為了有效避免尖端效應(yīng)，本發(fā)明采用對器件在發(fā)射叉指換能器和接收叉指換能器的梳狀電極公共電極的拐角處圓角化處理，有效降低了尖端的場強(qiáng)，從而避免擊穿現(xiàn)象的發(fā)生，提高了器件的可靠性。
[0023]2)本發(fā)明的聲表面波(SAW)濾波器，基于改進(jìn)的MEMS工藝，保證了線條寬度(Ιμπι?2μ??)，較薄的電極厚度(0.8μπι?Ιμπι)，有效地提高了器件的中心頻率，可以達(dá)到大約755MHz的中心頻率。
[0024]3)本發(fā)明的聲表面波(SAW)濾波器，采用雙層結(jié)構(gòu)，在原本單層結(jié)構(gòu)上增加了硅帽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效保護(hù)器件結(jié)構(gòu)，器件在工作時能夠避免外界環(huán)境的影響。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明聲表面(SAW)波濾波器結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2為本發(fā)明聲表面(SAW)波濾波器基底表面圖形的示意圖；
[0027]圖3為梳狀電極叉指條公共電極的端部拐角放大圖，即圖2中圓圈部分的放大圖；
[0028]圖4為本發(fā)明聲表面(SAW)波濾波器結(jié)構(gòu)沿圖ΙΑΒ-Α’Β’截面的剖視圖；
[0029]圖5為本發(fā)明基底的側(cè)視圖；
[0030]圖6為本發(fā)明基底和其上電極的側(cè)視圖；
[0031 ]圖7為本發(fā)明蓋帽加工前的側(cè)視圖；
[0032]圖8為本發(fā)明蓋帽加工淺槽后的側(cè)視圖；
[0033]圖9為本發(fā)明蓋帽的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]如圖1所示，一種聲表面波濾波器，包括基底2和蓋帽9。
[0035]基底2上有發(fā)射叉指換能器3、接收叉指換能器4、地線7、信號輸入端口5和信號輸出端口6，如圖2為基底2上結(jié)構(gòu)的俯視圖。地線7包括第一地線71、第二地線72、第三地線73和第四地線74;
[0036]發(fā)射叉指換能器3、接收叉指換能器4為矩形叉指電極，由兩個梳狀電極相交叉組成，每條叉指的形狀一般采用矩形。本發(fā)明所采用的叉指換能器的線寬為Ιμπι?2μπι，叉指間距為Ιμπι?2μπ?，孔徑(兩個梳狀電極相插接的部分)的長度范圍為300μ?350μπ?。發(fā)射叉指換能器3和接收叉指換能器4的梳狀電極公共電極的拐角處為圓角。
[0037]第一地線71的兩端位于發(fā)射叉指換能器3的對角，分別與發(fā)射叉指換能器3的一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端和發(fā)射叉指換能器3的另一個梳狀電極的叉指條的公共電極的一端相連;第二地線72的兩端位于接收叉指換能器4的對角，分別與接收叉指換能器4的一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端和接收叉指換能器4的另一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端相連;信號輸入端口 5與發(fā)射叉指換能器3的兩個梳狀電極的叉指條的公共電極中部相連，信號輸出端口 6與接收叉指換能器4的兩個梳狀電極的叉指條的公共電極中部相連;第四地線74的兩端位于發(fā)射叉指換能器3的對角，分別與發(fā)射叉指換能器3的一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端和發(fā)射叉指換能器3的另一個梳狀電極的叉指條的公共電極的一端相連;第三地線73的兩端位于接收叉指換能器4的對角，分別與接收叉指換能器4的一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端和接收叉指換能器4的另一個梳狀電極的叉指條公共電極的一端相連。
[0038]第一地線71和信號輸入端口5位于發(fā)射叉指換能器3的外側(cè)，第二地線72和信號輸出端口 6位于接收叉指換能器4的外側(cè)，第三地線73和第四地線74分別位于發(fā)射叉指換能器3和接收叉指換能器4的中間;所述第一地線71繞信號輸入端口 5外側(cè)走線，將信號輸入端口5包圍起來，所述第二地線72繞信號輸出端口 6外側(cè)走線，將信號輸出端口 6包圍起來，有效地保護(hù)了器件的信號輸入端口 5及信號輸出端口 6。
[0039]地線7接地，信號輸入端口5接待濾波信號，信號輸出端口 6接濾波后的信號。
[0040]圖3為本發(fā)明的聲表面(SAW)波濾波器結(jié)構(gòu)沿圖ΙΑΒ-Α’Β’截面的剖面圖。蓋帽9上設(shè)有通孔，通孔包括輸入端口通孔85、信號輸出端口通孔86、第一地線通孔81、第二地線通孔82、第三地線通孔83和第四地線通孔84。其中信號輸入端通孔85位于對應(yīng)信號線輸入端口 5的上方，信號輸出端口通孔86位于信號輸出端口 6的上方。第一地線通孔81位于第一地線71的一段的上方，第二地線通孔82位于第二地線72的一段的上方，第三地線通孔83位與第三地線73的一段的上方，第四地線通孔84位于第四地線74的一段的上方。輸入端口通孔85、信號輸出端口通孔86、第一地線通孔81、第二地線通孔82、第三地線通孔83和第四地線通孔84中通過濺射或蒸發(fā)的方法注