[發明專利]一種金錫合金鍵合層結構的聲光器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201911117599.6
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110794597B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 曹家強;王曉新;吳中超;劉保見;陳虹羽
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明屬于聲光器件領域，具體涉及一種金錫合金鍵合層結構的聲光器件及其制備方法，所述聲光器件包括聲光晶體和壓電晶片，所述聲光晶體與所述壓電晶片之間通過鍵合連接；其特征在于，所述聲光晶體的表面依次鍍制有鈦薄膜、氮化鈦薄膜以及金錫合金薄膜；所述壓電晶片的表面依次鍍制有鈦薄膜、氮化鈦薄膜以及金錫合金薄膜；聲光晶體表面的金錫合金薄膜與壓電晶片表面的金錫合金薄膜鍵合；本發明通過采用金錫合金作為焊接層，具備更好的熱穩定性和化學穩定性，能有效提升器件的可靠性。

技術領域

本發明屬于聲光器件領域，具體涉及一種金錫合金鍵合層結構的聲光器件及其制備方法。

背景技術

聲光器件是基于聲光效應研制的光電類器件，可以通過調諧的方式實現光信號強度、相位、頻率調制，以及光束偏轉和濾光等功能。隨著光電器件向高功率、高可靠、小型化等方向發展，要求聲光器件具有更大的功率承受能力和更高的衍射效率。

聲光器件主要由壓電晶片、聲光晶體和兩者之間的鍵合層組成，壓電晶片和聲光晶體通常采用擴散鍵合工藝或熔融鍵合工藝粘接到一起，常見的聲光器件鍵合層結構和鍵合過程示意圖如圖1所示。首先在聲光晶體和壓電晶片表面分別鍍制鍵合層，鍵合層包括打底層和焊接層等薄膜，然后使聲光晶體和壓電晶片的焊接層薄膜接觸，最后加溫加壓完成鍵合。

常規的聲光器件采用鉻(Cr)薄膜作為打底層，錫(Sn)或錫銦合金(SnIn)薄膜作為焊接層，膜層厚度在500nm以上，常規工藝方法主要存在以下問題：

1、器件的電功率承受能力低，能夠施加的最大電功率為3W/mm²；

2、焊接層較厚，聲波傳輸損耗較大，影響器件衍射效率。

3、錫或錫銦合金熔點較低，熱穩定性和化學穩定性差，影響器件可靠性。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明提供了一種金錫合金鍵合層結構的聲光器件及其制備方法；可解決器件電功率承受能力低的問題，提高器件衍射效率和可靠性。

一種金錫合金鍵合層結構的聲光器件，包括聲光晶體和壓電晶片，所述聲光晶體與所述壓電晶片之間通過鍵合連接；所述聲光晶體的表面和所述壓電晶片的表面分別有鈦薄膜、氮化鈦薄膜以及金錫合金薄膜；聲光晶體表面的金錫合金薄膜與壓電晶片表面的金錫合金薄膜鍵合。

進一步的，所述鈦薄膜的厚度為5～10nm，所述氮化鈦薄膜的厚度為10～20nm，所述金錫合金薄膜的厚度為20～40nm。

進一步的，所述金錫合金薄膜中金的質量百分比為70％～90％，錫的質量百分比為10％～30％。

優選的，所述金錫合金薄膜中金的質量比為80：20。

本發明的一種金錫合金鍵合層結構的聲光器件的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

1)、采用丙酮、無水乙醇和去離子水依次超聲清洗聲光晶體和壓電晶片；

2)、采用氧等離子體處理聲光晶體和壓電晶片表面；

3)、將聲光晶體和壓電晶片分別固定在鍍膜機內，在聲光晶體和壓電晶片表面分別鍍制鈦薄膜、氮化鈦薄膜和金錫合金薄膜；

4)、通過鍵合設備將聲光晶體的金錫合金薄膜和壓電晶片的金錫合金薄膜接觸，通過加溫加壓完成鍵合。

優選的，所述鈦薄膜采用磁控濺射鈦靶制備，且以氬氣作為工作氣體。

優選的，所述氮化鈦薄膜采用磁控反應濺射方法制備，且以氬氣和氮氣的混合氣體作為工作氣體。

優選的，所述金錫合金薄膜采用磁控濺射金錫合金靶制備，且以氬氣作為工作氣體。

本發明的有益效果：