[发明专利]一种采用X射线曝光制作声表面波器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子学与声表面波器件中的微纳加工技术领域，特别涉 及一种采用X射线曝光制作声表面波器件的方法，即具有纳米尺度叉指换 能器电极的制作方法。

背景技术

根据声表面波传输性质，对于常见的压电介质，当工作中心频率达到 1GHz时，叉指换能器电极将小于1微米。随着移动通信系统的工作频率 向2GHz以上攀升，以及高速传感技术的发展，对声表面波器件的制作提 出挑战，要求线条越来越细，精度越来越高，甚至达到百纳米左右才能满 足移动通信市场和传感技术快速发展的要求。

传统的光学光刻对密集图形在500nm以下难以得到好的效果。一般具 有纳米尺度叉指换能器电极的声表面波器件多采用电子束直写光刻技术 制备，此时需要先在不导电的压电基片上沉积电极材料，然后再进行电子 束光刻和电极材料刻蚀。由于电极材料对电子束的背散射效应较强，影响 了叉指换能器电极的宽度和间距的进一步减小。电子束直写光刻的另一个 缺点是工作效率较低，成本较高。

如果首先在一个背散射效应很小的基片上利用电子束直写光刻技术， 制备出具有纳米尺度叉指换能器电极的声表面波器件图形作为母版，然后 在压电基片上采用X射线曝光得到凹立的叉指换能器电极图形，通过剥离 得到叉指换能器电极，就可以极大地减小电极材料的背散射效应，得到纳 米尺度的叉指换能器电极，进一步提高声表面波器件的工作频率和性能。

另外，利用这个母版可以反复多次进行X射线曝光，提高了制作效率， 极大减小了制作成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种采用X射线曝光制作声表 面波器件的方法，以减小电极材料的背散射效应，得到纳米尺度的叉指换 能器电极，提高声表面波器件的工作频率和性能，降低制作成本。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种采用X射线曝光制作声表面波器件的方法，该方法是利用电子束 光刻在镂空的聚酰亚胺自支撑薄膜上制作叉指换能器的母版，再利用X射 线曝光在压电衬底上获得叉指换能器的电子抗蚀剂凹立图形，然后再用剥 离工艺制作各种声表面波器件。

上述方案中，该方法具体包括以下步骤

1)、制备镂空的聚酰亚胺自支撑薄膜；

2)、生长微电镀的种子层；

3)、旋涂电子抗蚀剂；

4)、电子束直写曝光；

5)、显影、定影，得到叉指换能器的图形；

6)、在得到的叉指换能器的图形区域微电镀金；

7)、去除电子抗蚀剂，完成母版的制作；

8)、在压电衬底上涂敷电子抗蚀剂；

9)、用制备好的母版对压电衬底上的电子抗蚀剂进行X射线曝光；

10)、显影、定影；

11)、生长叉指换能器电极金属；

12)、剥离，将叉指换能器电极图形从抗蚀剂上转移到压电衬底上。

上述方案中，其中步骤1)中所述制备镂空的聚酰亚胺自支撑薄膜， 是在双面抛光的(100)硅片上单面旋涂2μm厚的聚酰亚胺，并在热板上 烘烤，待冷却后装入特殊制作的卡具，放入由氢氟酸、硝酸和醋酸混合而 成的各向同性腐蚀液中对硅片进行腐蚀，得到镂空的聚酰亚胺自支撑薄 膜。

上述方案中，其中步骤2)中所述生长微电镀的种子层，是在聚酰亚 胺薄膜上采用电子束蒸发方法先后蒸发5nm的铬和10nm的金，作为微电 镀的种子层。

上述方案中，其中步骤3)中所述电子抗蚀剂为ZEP520正性抗蚀剂、 PMMA正性抗蚀剂、SAL601负性抗蚀剂、HSQ负性抗蚀剂或Calixarene 负性抗蚀剂。

上述方案中，其中步骤4)中所述电子束直写曝光，采用JEOL JBX-5000LS电子束光刻系统，加速电压为50KeV，电子束流小于500pA。

上述方案中，其中步骤6)中所述在得到的叉指换能器的图形区域微 电镀金，是将衬底装好放入亚硫酸盐金电镀液，电镀后的金吸收体厚度为 400nm。

上述方案中，其中步骤8)中所述压电衬底为平整、洁净的压电单晶 衬底或压电薄膜衬底。