[发明专利]高频体声波延迟线换能器制备方法及高频体声波延迟线

说明书

技术领域

本发明涉及体声波延迟线的改进，具体指高频体声波延迟线换能器制备方法，同时还涉及基于该换能器的高频体声波延迟线，属于微声薄膜器件技术领域。

 

背景技术

体声波延迟线主要用于无线高度表的基准校正，具有高频、宽带、低插损、小体积、高稳定性的特点。在微波系统信号处理，特别是在微波延迟信号的处理上具有不可替代的优势。

随着新型电子装备系统的发展，对更高频率的体声波延迟线的应用也提出了需求。

薄膜压电换能器是体声波延迟线的基础，它的制作工艺决定了高频体声波延迟线的制作工艺，是高频体声波延迟线性能实现的保障。因此，体声波延迟线的技术进步往往通过体声波薄膜换能器的技术革新来实现。

常规体声波薄膜换能器的制备工艺步骤：

1）传声介质清洗；

2）在传声介质的两个端面分别采用溅射或蒸发方法沉积底电极薄膜铬和金，用底电极光刻板刻蚀得到底电极图形；

3）在两端底电极上采用溅射方法沉积氮化铝压电层薄膜；刻蚀得到压电层图形；

4）在两端压电层上采用溅射或蒸发方法沉积上电极薄膜铝，用上电极光刻板刻蚀得到上电极图形。

该薄膜换能器结构与工艺有以下几个缺点：

一、该结构需要刻蚀压电薄膜材料，涉及到复杂的多种材料选择性刻蚀工艺，特别针对高频体声波延迟线，由于压电薄膜厚度非常薄，工艺过程中极易造成底电极薄膜被腐蚀；压电薄膜腐蚀不干净或过腐，有杂质残留的现象，这会大幅度恶化体声波延迟线性能指标。

二、在完成压电层图形成形后，直接在压电层上沉积上电极铝金属膜，铝膜在氮化铝薄膜上附着力差，在上电极光刻成形时极易脱落，造成工艺制备成品率下降，还存在产品可靠性隐患。

 

发明内容

针对现有技术中高频体声波延迟线换能器制备存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种不需要压电薄膜层材料光刻的高频体声波延迟线换能器的制备方法。同时提供一种基于该换能器的高频体声波延迟线。本发明可以优化高频体声波延迟线制备工艺，简化高频体声波延迟线换能器制备工艺，并提高器件工艺制备成品率和产品可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高频体声波延迟线换能器制备方法，步骤如下，

1）清洗传声介质；

2）在传声介质两个端面分别采用溅射或蒸发方法沉积底电极薄膜，用上电极光刻板进行底电极薄膜的光刻，形成底电极图形；

3）在两端底电极上采用溅射方法沉积压电层薄膜，压电层薄膜材料为氮化铝；

4）在两端压电层薄膜上采用溅射或蒸发方法沉积上电极薄膜，用底电极光刻板进行上电极薄膜的光刻，形成上电极图形。

进一步地，所述底电极薄膜由底电极打底层和底电极层构成，先在传声介质两个端面沉积底电极打底层，底电极打底层薄膜材料为铬（厚度为30nm）；然后在底电极打底层上沉积底电极层，底电极层薄膜材料为金（厚度为90nm）；底电极图形光刻时要同时对底电极打底层和底电极层进行光刻。

所述压电层薄膜材料为（002）面取向的AlN（薄膜厚度为300nm）。

所述上电极薄膜由上电极打底层和上电极层构成，先在压电层薄膜上沉积上电极打底层，上电极打底层的薄膜材料为金属钛（厚度为30nm）；然后在上电极打底层上采用蒸发方法沉积上电极层，上电极层的薄膜材料为铝（厚度为90nm）；上电极图形光刻时要同时对上电极打底层和上电极层进行光刻。

所述传声介质为钇铝石榴石。

一种高频体声波延迟线，包括输入匹配网络、输入端（硅铝丝）键和线、输入换能器、传声介质、输出换能器、输出端（硅铝丝）键和线、输出匹配网络、固定传声介质的导电银浆和金属外壳。输入换能器和输出换能器均包括底电极、压电薄膜和上电极，在底电极和上电极上分别光刻有图形；压电薄膜不需要光刻；底电极图形用上电极光刻板光刻得到，上电极图形用底电极光刻板光刻得到；上电极通过（硅铝丝）键和线与对应的匹配网络相连，分别将电信号引入引出到器件输入输出端。

所述匹配网络为微带短截线阻抗匹配网络，制作在微波介质板上。

本发明针对现有技术的缺点，将换能器底电极图形和上电极图形交换光刻，同时增加上电极金属打底层的方法，减掉了复杂的氮化铝光刻工艺，提高了上电极薄膜附着力。相比现有技术，本发明具有以下优点：