[发明专利]声体波压电薄膜换能器双面光刻制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及声体波微波延迟线的核心部件-压电薄膜换能器，具体指在 传声介质的两端制作压电薄膜换能器的工艺方法。

背景技术

声体波微波延迟线的核心部分是压电薄膜换能器。根据位置不同，压电 薄膜换能器分为输入换能器和输出换能器，两者结构完全一样，位于传声介 质(晶体)两端对称位置，位于传声介质输入端的为输入换能器，位于传声 介质输出端的为输出换能器。

根据设计的换能器各层电极膜图形和要求，制作相应的光掩膜版。底电 极是由在晶体的两端上镀金属铬、金形成，通过底电极光刻版实现金属铬、 金层光刻，形成与设计一致的底电极图形。底电极图形与光刻的压电膜和上 电极图形构成压电薄膜换能器。输入薄膜换能器通过逆压电效应将电信号转 变为声信号并在传声介质中传播，当声信号到达输出薄膜换能器时，再通过 压电效应将声信号转变为电信号，由于声信号的传播速度比电信号要慢104量 级，因此可在较短的声传播路径内获得较长的延时。

换能器的频率响应由各层薄膜的厚度共同决定；光刻的底电极和上电极 图形重叠区域确定换能器的声传播孔径，而换能器的孔径大小将决定声体波 微波延迟线的插入损耗和三次信号的大小。

在声体波微波延迟线的制作技术中，要求输入、输出换能器位置完全对 称，因此传声介质两端的电极图形和准直要求非常高。现有电极图形形成技 术是机械掩模技术。机械掩模的原理是根据换能器电极的设计图形，制作电 极图形的机械掩模；先将传声介质安装到固定夹具上，再通过人工对准机械 掩模，将电极掩模固定在固定夹具上，通过蒸发或溅射实现电极图形。机械 掩模制作图形不规范，精度差，如果图形设计尺寸小于0.1mm，机械掩模的制 作都存在问题。同时掩模与夹具固定依赖人工经验定位，定位精度差，制作 的电极图形准直精度差，导致声体波微波延迟线的插入损耗和三次抑制超差， 产品成品率低。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种制作压电薄膜 换能器的工艺方法，本方法可以实现两端电极图形一致性好、精度高和传声 介质尺寸范围大的压电薄膜换能器的双端准直。

本发明的技术方案是这样实现的：

声体波压电薄膜换能器双面光刻制作方法，它包括如下步骤：

1)根据设计的底电极、压电膜和上电极各层的电极图形，制作底电极双 面光刻掩膜版、套刻用压电膜和上电极掩膜版。底电极掩膜版为图形完全相 同的两块，互为镜像，在底电极掩膜版上制作有实现两块版对准的对准标记；

2)在传声介质两端通过蒸发或溅射方式形成底电极金属薄膜；

3)通过两底电极掩膜版在传声介质两端底电极金属薄膜上双面光刻底电 极图形；

4)在第3)步的传声介质两端溅射压电薄膜；

5)在第4)步的传声介质两端蒸发或溅射上电极薄膜；

6)在第5)步的传声介质两端通过套刻用压电膜套刻制作压电膜图形；

7)在第6)步的传声介质两端通过上电极掩膜版套刻制作上电极图形。

本发明提供了一种声体波微波延迟线压电薄膜换能器制作的工艺方法。 解决了机械掩模小尺寸图形无法制版，以及制作图形不规范，精度差等问题， 使掩膜版的精度、电极图形的一致性可达到微米量级，传声介质尺寸范围大， 可实现2mm～90mm范围内两端准直精度高，准直度可小于5微米。

具体实施方式

本发明声体波压电薄膜换能器双面光刻制作方法包括如下步骤：

1)根据设计的底电极、压电膜和上电极各层的电极图形，制作底电极双 面光刻掩膜版、套刻用压电膜和上电极掩膜版。底电极掩膜版为图形完全相 同的两块，互为镜像，在底电极掩膜版上制作有实现两块版对准的对准标记；

2)在传声介质两端通过蒸发或溅射方式形成底电极金属薄膜；

3)通过两底电极掩膜版在传声介质两端底电极金属薄膜上双面光刻底电 极图形；

4)在第3)步的传声介质两端溅射压电薄膜；

5)在第4)步的传声介质两端蒸发或溅射上电极薄膜；

6)在第5)步的传声介质两端通过套刻用压电膜套刻制作压电膜图形；

7)在第6)步的传声介质两端通过上电极掩膜版套刻制作上电极图形；