千兆赫声表面波振荡器用的延迟线滤波器的制作及性能

用线宽0.58微米声表面波(SAW)双叉指换能器(4F叉指换能器)的三次谐波通带制成了无外部滤波和匹配网络的2千兆赫SAW振荡器.本文以亚微米图案形成工艺的现有水平为基础,讨论了千兆赫SAW延迟线谐波振荡器用的延迟线滤波器的简单设计技术,还描述了用普通接触印刷的业微米线宽叉指换能器图案形成的理论考虑和实验结果.不用制离工艺而用接触印刷在旋转Y切石英上成功地制出了孔径为0.4毫米、由622条线组成的线宽为0.58微米的4F叉指换能器.评论了这种SAW延迟线谐波滤波器的频率响应及这种2千兆赫器件的性能.     

文摘选辑

(一) 声表面波技术 209 不用亚微米线宽的千兆赫级YZLiNbO_3 SAW滤波器——Naraine,P.M:1984 IEEE Ultrason.Symp.Proc., 93—96 工作频率达千兆赫级的SAW滤波器,通常都采用指条和间隔宽度为亚微米级的叉指换能器结构。本文讨论了一种指条线宽和间隔大达4μm的YZ-LiNbO_3千兆赫级SAW滤波器,因而大大简化了换能器制作工艺。此器件采用阶梯指叉指换能器延迟线结构,在五次谐波模和采用每一指条周期两个电极的情况下高效工作。在将每个电极分割成五个部分,每部分的长度相当于基频波长λo五分之一的情况下,换能器在五次谐波模下有效地工作。     

SAW叉指换能器的铝蒸发条件

本文介绍适用于SAW叉指换能器的最小合用铝膜厚度.为获得高性能SAW器件和实现精密设计起见,千兆赫SAW器件的叉指换能器宜采用较薄的铝膜.文中展示了蒸发期间各种基片温度参数的铝膜电阻率和膜厚之间的实验关系,指出了最佳蒸发条件.     

SAW滤波器大器晚成

声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)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两个声电换能器——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铝膜,把设计好的两个IDT的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,分别作输入换能器和输出换能器。     

SAW滤波器的市场及发展

声表面波 SAW ( Surface AcousticWave)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小的弹性波。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两个声电换能器——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铝膜 ,把设计好的两个 IDT的掩膜图案 ,利用光刻方法沉积在基片表面 ,分别作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。SAW滤波器的主要特点是 …     

SAW滤波器的市场前景及发展趋势

声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在压电基片材料表面产生并传播、且其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两个声电换能器——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铝膜,再把设计好的两个IDT的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,分别用作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。     

声表面波滤波器失效分析及叉指换能器的表面保护

本文讨论声表面波(SAW)叉指换能器铝膜的腐蚀,介绍通过在SAW电视中频滤波器芯片表面覆盖一层保护膜,保护叉指换能器指条的实验.     

声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

声表面波温度传感器的仿真与设计

利用有限元软件COMSOL对声表面波温度传感器进行仿真。声表面波温度传感器基底材料为YX-切石英单晶,并在石英上镀ZnO薄膜,叉指换能器和反射栅采用铝电极。通过仿真研究了叉指换能器的高度、金属化率变化对声表面波温度传感器性能的影响,并根据仿真结果设计和制作了一种镀ZnO薄膜的SAW温度传感器。测试结果表明,制作的传感器灵敏度较高(8.8kHz/℃),误差小,具备良好的温度-频率特性。     

具有亚微米指条周期电极的0.9—1.9千兆赫低损耗声表面波滤波器

用新的制作方法,在具有非单向换能器的128°YX-LiNbO_3基片上,制成了图案尺寸为1平方毫米和亚微米指条周期双电极的两种千兆赫低损耗声表面波(SAW)滤波器,一种是周期为1微米、插入损耗为5分贝的0.9千兆赫滤波器,另一种是周期为0.5微米、插入损耗为7分贝的1.9千兆赫滤波器这种新的制作方法由晶片电子束直接记录、二级掩模转移和离子束刻蚀组成.从电子抗蚀剂PMMA到AZ-1350J光刻胶的掩模转移,保证了掩模的高精度和铝电极抗离子束刻蚀的高的能力.插入损耗的降低主要通过离子束刻蚀条件的最佳化,即由电极边缘几何形状、离子刻蚀表面损伤和电极膜吸收引起的声传播损耗的降低来实现.用作调谐元件的引线电感也有助于插入损耗的降低并能使封装小型化.制成的0.9千兆赫滤波器满足了日本地面移动式电话系统用的带通滤波器的所有性能,并能付诸系统实用.     

压电单晶薄膜衬底光刻工艺研究

单晶薄膜声表面波(SAW)滤波器因其低损耗,低频率温度系数及大带宽而成为高性能SAW滤波器未来发展的方向。针对单晶薄膜衬底反射带来的换能器指条锯齿和均匀性恶化的问题,该文采用了有机抗反射膜工艺,通过控制抗反射膜的膜厚将衬底的相对反射率由15.84%降低至1.08%,制作出整齐无毛刺的叉指换能器指条,并将SAW谐振器的伯德Q(BodeQ)值由1 400提升到1 950。     

剥离工艺制作SAW滤波器IDT的研究

研究了用于声表面波滤波器的微米尺度的叉指换能器的制作工艺。利用剥离工艺,分别采用铝和铬金两种金属制作了叉指换能器的电极,分析了剥离工艺制作叉指电极时的工艺特性。对加工样品的测量分析结果表明,利用剥离工艺制备的叉指换能器电极线条光滑、陡直、清晰,但是成品率较低。对比分析了采用铝和铬金制作的叉指换能器样品结构,结果表明两种金属材料在剥离液中的腐蚀时间不同,铝材料需要较长的剥离时间;两种材料制作的电极图形质量也有差异,铝材料制作的电极更为陡直、精细。     

4.4千兆赫ZnO单晶膜/兰宝石SAW滤波器

在兰宝石(Al_2O_3)基片上采用ZnO单晶膜已研制成4.4千兆赫SAW滤波器.ZnO膜是用R.F.磁控溅射技术生长的.发现ZnO/Al_2O_3结构的SAW特性与理论值很一致.滤波器系由0.5微米宽的双电极叉指换能器构成.尽管电极宽度较宽,但是由于器件用了具有极高相速的西沙瓦波和通过双电极产生三次谐波,故能在这样高的频率下工作,滤波器的3分贝带宽为50兆赫,在匹配条件下的插入损耗为16分贝.     

带有声表面波梳状滤波器的电视调谐系统

从新的途径成功地研制出了两种采用SAW梳状滤波器的电视调谐系统。一是自动频道指示系统;另一是频率合成器。这种SAW梳状滤波器的梳状峯值位于信道频率处。对调谐器本振信号所通过的梳状峯值进行计数就可识别信道数。这种梳状滤波器的电极最小宽度只有1微米。它有制作在单片上的四组叉指换能器,可以复盖全部电视频道。     

用计算机辅助制图法简化SAW换能器图案掩模的制作

本文介绍计算机辅助制图法的用途.此方法与常用的光刻原图工艺技术的主要区别是:它用墨汁在数字刻图机上绘制SAW叉指换能器掩模图案,而不用将这些图案先刻在塑料膜上.它有利于制作几何图形复杂的叉指换能器或换能器阵列.     

聚二甲基硅氧烷薄膜对声表面波传播特性影响

研究了压电基片上聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜对声表面波(SAW)传播特性影响。在128°YXLiNbO3压电基片上光刻叉指换能器(IDT),其声传播路径上涂覆PDMS薄膜,IDT激发的SAW加热PDMS薄膜上石蜡油微流体,并测量不同PDMS薄膜厚度时石蜡油微流体的温度,进而计算薄膜对SAW的衰减量。实验结果和理论计算表明,压电基片上涂覆PDMS薄膜将衰减辐射入石蜡油微流体的声表面波强度,衰减幅度随基片上PDMS薄膜厚度的增加而增加。当压电基片上涂覆的PDMS薄膜厚度为100μm和150μm时,薄膜对SAW衰减量分别为23.3%和36.0%。     

基片开槽抑制SAW滤波器体声波的工艺研究

当叉指换能器在基片上激励声表面波模式时，同时伴随着体声波的激励。文章根据叉指换能器的激励原理，采取对压电基片背面开槽抑制叉指换能器体声波进行了实验研究。分别在ST、LT、LN压电基片上背面开槽并制作了中心频率为28MHz、70MHz、71MHz、120MHz声表面波滤波器。实验观察了体声波的抑制情况，并得出了具体实验数据。     

镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器浅探

介绍了镜像阻抗连接叉指换能器制作低损耗声表面波滤波器的基本原理，给出了研制的在同一种基片上采用不同的镜像阻抗连接叉指换能器制作的不同带宽的低损耗声表面波滤波器，并且可从结果中看到带内波动≤０．３ｄＢ。     

金刚石薄膜上的高频高功率声表面波滤波器

设计了一种Si基金刚石薄膜上的SAW RF MEMS滤波器,其中心频率为400MHz,叉指换能器（IDT）线宽为5μm。采用中物超硬材料公司定制的硅基金刚石薄膜基片,利用射频溅射方法在金刚石薄膜上制备了厚度为2μm的ZnO压电薄膜,XRD分析证明其具有良好的C轴取向。采用剥离工艺制备IDT,通过精细的工艺控制,得到了设计的IDT图形。最后,对该滤波器样品进行了封装和测试。测试结果表明,其中心频率为378MHz,插损为15.9dB。     

光衍射栅导出的通用SAW滤波器组

利用普通光衍射栅输出聚焦面上的探测器阵列,可构成滤光器组.从这个原理出发,设计了几种具有相同声学功能的SAW叉指换能器结构,并且表明,这些结构的效率和相对带宽与制作在给定压电基片上的普通SAW器件的相同.本质上,这类器件是:(1)传播方向与频率有关(k矢量)的输入换能器阵列的组合;(2)主要由其倾斜角选择的多个大孔径输出换能器的组合.这种结构已在～100MHz的中心频率下在LiNbO_3上进行了成功的试验,得到了单信道带宽～1MHz的小型高效的32信道滤波器组.试验还表明,利用SAW基片的二维性和叉指换能器极大的设计灵活性,可根据这些基本结构设计出具有许多潜在应用的其他各种结构,这些应用包括信道化接收机和频谱分析,多路传输-信号分离操作,并可用作匹配滤波器组.本文择要介绍了这类器件的一些结果.