[發(fā)明專利]叉指電極結(jié)構(gòu)及其制造方法和具有該結(jié)構(gòu)的聲表面波器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010761971.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN111934644B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李林萍;盛荊浩;江舟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 見聞錄（浙江）半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H03H9/02
• 分類號(hào): H03H9/02;H03H9/145
• 代理公司: 廈門福貝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35235
• 代理人: 陳遠(yuǎn)洋

公開了一種叉指電極結(jié)構(gòu)，叉指電極結(jié)構(gòu)被設(shè)置在襯底上，其中叉指電極結(jié)構(gòu)中的叉指電極的末端被離子注入以形成摻雜部。還公開了一種聲表面波器件，其包括以上叉指電極結(jié)構(gòu)，聲表面波器件為濾波器或諧振器。另外，還公開了一種用于制造叉指電極結(jié)構(gòu)的方法，包括制備具有壓電層的襯底；在襯底上制作叉指電極；以及對(duì)叉指電極進(jìn)行離子注入以在叉指電極的末端形成摻雜部。通過在叉指電極末端進(jìn)行離子注入形成摻雜部，在不變劑加權(quán)、不調(diào)整叉指電極厚度等前提下改善了電極末端的電場(chǎng)梯度變化，抑制寄生振蕩，最終提升聲表面波器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)實(shí)施例涉及通信器件領(lǐng)域，具體涉及一種叉指電極結(jié)構(gòu)及其制造方法和具有該結(jié)構(gòu)的聲表面波器件。

背景技術(shù)

近年來，移動(dòng)通信的高速發(fā)展及對(duì)SAW器件的需求量越來越大，SAW器件是無線、純無源器件，具有插入損耗低、帶外抑制高、鏡像衰減高、承載功率高、成本低以及小型化或微型化等優(yōu)勢(shì)。隨著半導(dǎo)體工藝不斷改進(jìn)，SAW器件的工作頻率從10MHz延伸到3GHz的范圍。使得SAW在車輛交通管理、生物醫(yī)藥、工業(yè)自動(dòng)化、智能電網(wǎng)、軍火危險(xiǎn)品的清點(diǎn)、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

SAW器件采用半導(dǎo)體集成電路的工藝，在壓電材料的基片上，蒸鍍一定厚度的金屬膜，結(jié)合光刻工藝并采用設(shè)計(jì)好的掩膜圖案，使接收與發(fā)射端IDT結(jié)構(gòu)沉積在基片上。其工作原理是：發(fā)射IDT可以通過逆壓電效應(yīng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，而輸出IDT再通過壓電效應(yīng)將接收到的聲信號(hào)變成電信號(hào)將之輸出，整個(gè)工作的過程也就是聲電轉(zhuǎn)換的過程。然而，在叉指電極的邊緣位置往往是電場(chǎng)梯度變化最為強(qiáng)烈的地方，變化強(qiáng)烈的地方可等效為一個(gè)獨(dú)立的聲波激發(fā)源，聲波激發(fā)源可引發(fā)寄生振蕩。

現(xiàn)有技術(shù)中的叉指電極結(jié)構(gòu)若未作優(yōu)化處理難以解決電場(chǎng)梯度變化引發(fā)的寄生振蕩；為改善插入損耗而設(shè)計(jì)出帶浮動(dòng)電極的叉指電極結(jié)構(gòu)；或變跡加權(quán)調(diào)節(jié)不同叉指間壓電襯底對(duì)聲波的激勵(lì)強(qiáng)度，依加權(quán)函數(shù)對(duì)叉指精確加權(quán)以改善器件性能(如高Q值、頻率響應(yīng)性能、通帶平坦、高帶外抑制、低插入損耗等)；或進(jìn)一步采用更為復(fù)雜的變跡加權(quán)叉指結(jié)構(gòu)，使用Cu，Pt和Au等高比重金屬作為電極的某一部分，達(dá)到改變聲波傳遞模式的作用來減少不需要的諧振；又或者采用帶piston結(jié)構(gòu)的叉指電極結(jié)構(gòu)，電極末端的piston同樣可抑制saw的寄生振蕩，材料一般為金屬或者PI，凸出的piston會(huì)相對(duì)影響電極厚度，對(duì)器件的中心頻率及帶寬具有一定影響，以此來減少偽諧振，提高諧振器性能；還有部分使用高質(zhì)量密度(如Au和Ag等)的材料制作叉指電極，也有一些在常用的Al電極表面形成Al氧化物，從而增加叉指電極的質(zhì)量(相對(duì)于常用的Al或AlCu合金)，提升Saw器件設(shè)計(jì)自由度，提升工藝兼容性(削弱制程中叉指電極寬度變化而造成頻率的明顯變化)，提升反射層的反射比(抑制聲表面波能量泄露或轉(zhuǎn)化為縱波，也可在設(shè)計(jì)上減少反射層數(shù)量而減少器件尺寸)，以達(dá)到提高諧振器性能的目的。

現(xiàn)有技術(shù)中帶piston結(jié)構(gòu)的叉指電極結(jié)構(gòu)插入損耗低，通帶內(nèi)波形平坦，頻率響應(yīng)較好。但是制作Piston結(jié)構(gòu)對(duì)光刻工藝和蒸鍍工藝要求很高，需要0.18um的光刻工藝。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的以上問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N叉指電極結(jié)構(gòu)及其制造方法和具有該結(jié)構(gòu)的聲表面波器件。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種叉指電極結(jié)構(gòu)，該叉指電極結(jié)構(gòu)被設(shè)置在襯底上，其中叉指電極結(jié)構(gòu)中的叉指電極的末端被離子注入以形成摻雜部。在叉指電極末端的離子注入形成摻雜部可以改善電極末端的電場(chǎng)梯度變化，抑制聲波激發(fā)源引發(fā)的寄生振蕩，可用于制作高性能的聲表面波器件。

在一些實(shí)施例中，叉指電極包括電極本體以及覆蓋在電極本體上的保護(hù)層，其中位于末端的電極本體和/或保護(hù)層被離子注入。在保護(hù)層上進(jìn)行摻雜，可以達(dá)到和電極上摻雜相同的效果，還可以根據(jù)不同的產(chǎn)品要求對(duì)電極本體或者保護(hù)層進(jìn)行離子注入，以達(dá)到更加細(xì)致的優(yōu)化效果。

在一些實(shí)施例中，保護(hù)層為鈍化層和/或溫度補(bǔ)償層。在鈍化層和/或溫度補(bǔ)償層上進(jìn)行摻雜，可以具有和電極上摻雜相同的效果，也可以避免對(duì)電極性能的影響。