一种tc-saw滤波器制造方法
阅读说明：本技术 一种tc-saw滤波器制造方法 (TC-SAW filter manufacturing method ) 是由 桂华青 张江浩 于 2020-11-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种TC-SAW制造方法,包括：基板预处理、正面镀金属膜、背面镀金属膜、涂光刻胶、曝光、显影、沉积IDT、剥离光刻胶、沉积第一介质层、第一介质层减薄、沉积第二介质层、第二介质层减薄、探针测量、刻蚀背面金属膜等步骤。根据本发明的方法可减少工艺流程,提高良率,并可使得IDT电极宽度均匀、形貌更好,器件也可以得到更好的保护。(The invention discloses a TC-SAW manufacturing method, which comprises the following steps: the method comprises the steps of substrate pretreatment, front side metal coating, back side metal coating, photoresist coating, exposure, development, IDT deposition, photoresist stripping, first dielectric layer deposition, first dielectric layer thinning, second dielectric layer deposition, second dielectric layer thinning, probe measurement, back side metal film etching and the like. The method can reduce the process flow, improve the yield, ensure that the IDT electrode has uniform width and better appearance and the device can be better protected.)
技术领域
本发明涉及声表面波(SAW)滤波器制造技术领域，尤其涉及温度补偿声表面波(TC-SAW)滤波器制造方法。
背景技术
SAW滤波器被广泛应用于信号接收机前端以及双工器和接收滤波器。SAW滤波器集低插入损耗和良好的抑制性能于一身，可实现较宽的带宽和较小的体积。
现有技术的SAW滤波器中，电输入信号通过间插的金属叉指换能器(IDT)转换为声波，这种IDT是在压电基板上形成的。现有的SAW滤波器的叉指换能器结构制作时，一般采用剥离工艺(LIFT-OFF)，即在衬底上采用负性光刻胶通过曝光、显影制成图形，然后在其上淀积金属膜，再用不侵蚀金属膜的溶剂除去光刻胶，随着光刻胶的去除，胶上的金属被剥离，从而留下预设图形的金属结构。
CN108923763A公开了一种高频SAW之IDT铜工艺制造方法，包括：提供压电材料衬底；在衬底上沉积介质材料形成第一介质层；涂覆正性光刻胶，经曝光、显影后定义出IDT图形，采用干法蚀刻工艺刻蚀所述第一介质层以形成与IDT图形相应的膜层形貌，去除正性光刻胶；沉积金属形成IDT金属层，该IDT金属层至少顶层为Cu；采用CMP工艺进行研磨使得IDT金属层与第一介质层平齐，形成与IDT图形相应的IDT金属结构；涂覆正性光刻胶，经曝光、显影后定义出第一介质层的剥离区域，剥离该剥离区域之内的介质材料，去除正性光刻胶；在所形成的结构表面沉积介质材料形成第二介质层；以及，对预设区域的第二介质层开连接孔等步骤。
CN108768334A公开了一种TC-SAW之IDT铜工艺制造方法，包括：在压电衬底上形成第一介质层；通过正性光刻胶曝光和干法蚀刻在第一介质层上形成IDT图形形貌，沉积IDT金属层，采用CMP工艺研磨IDT金属层形成相应的IDT金属结构，并沉积第二介质层。
图3示例性地示出了现有技术的高频SAW之IDT铜工艺制造方法的具体工艺流程。
在步骤A，提供压电材料衬底11。
在步骤B，在衬底11上沉积介质材料形成第一介质层22。
在步骤C，涂覆正性光刻胶，经曝光、显影后定义出IDT图形，采用干法蚀刻工艺刻蚀所述第一介质层22以形成与IDT图形相应的膜层形貌，去除正性光刻胶。
在步骤D，进行IDT金属层33的沉积。
在步骤E，采用CMP(化学机械研磨)工艺研磨IDT金属层33，至第一介质层22停止，使得IDT金属层与第一介质层22平齐，形成与IDT图形相应的彼此分立的IDT金属结构33a，从而IDT金属结构33a厚度与第一介质层22相同。其中CMP的主要工艺原理是化学物质与晶圆表面的物质反应，形成新的化合物，再由桨料中的微粒子机械式的研磨，加以去除。
在步骤F，涂覆正性光刻胶，在IDT图形基础上曝光、显影后定义出第一介质层22的剥离区域，介质层剥离区域定义至所述IDT金属结构33a侧壁之外一定距离，采用干法或湿法工艺剥离所述剥离区域之内的介质材料，从而在金属结构33a侧壁留下保留层22a，然后去除正性光刻胶。图中步骤F未示出正性光刻胶。
在步骤G，进行上述介质材料的二次沉积，形成第二介质层44，第二介质层44覆盖IDT金属结构33a的表面以用于调整频率。
在步骤H，对预设区域(例如部分IDT金属结构顶部)的第二介质层44开连接孔55，从而形成最终图形。
现有的SAW滤波器的调整频率主要依靠IDT电极线宽来调整，即频率越高线宽越小，如1.9G的一般线宽在0.5μm，而3.5G的一般在0.25μm。
随着技术发展，SAW滤波器在高频尤其是未来5G时代的应用频率会越来越高，对线宽要求更为苛刻。
然而，由于现有技术中剥离工艺的局限，在IDT电极线宽小于0.5μm时，曝光及剥离工艺基本上无法完成，且电极的形貌较难控制，这限制了SAW产品在高频领域的应用。
因此，针对现有技术中TC-SAW制造工艺的良率不高、IDT电极形貌不够好等问题，亟须一种减少工艺流程，提高良率，并可使得IDT电极形貌更好的制造方法。
发明内容
提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念。本发明内容并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征；也不旨在用于确定或限制所要求保护的主题的范围。
本发明的温度补偿声表面波TC-SAW制造方法的经改进的工艺流程包括以下步骤：
对压电材料基板进行预处理；
在经预处理的基板的正面镀上金属膜；
在经预处理的基板的背面镀金属膜；
在正面金属膜上涂正性光刻胶；
进行曝光、显影去除部分光刻胶及正面金属膜；
在正面沉积叉指换能器IDT金属层；
剥离正性光刻胶；
在正面沉积第一介质层；
将第一介质层减薄；
在经减薄的第一介质层上沉积第二介质层
将第二介质层减薄；
探针测量；以及
刻蚀背面金属膜。
其中，压电材料基板为钽酸锂或钽酸锂晶元，对基板的预处理包括清洗、抛光等。
其中，在压电材料基板的正面镀的金属膜材料为铝，镀的方法可以是蒸镀或磁控溅射法进行沉积，厚度范围为100～200nm。
其中，在压电材料基板的正面镀的金属膜材料为钛或镍，镀的方法可以是蒸镀或磁控溅射方法进行沉积，厚度范围为100～200nm。
其中，正面金属膜上涂的正性光刻胶的厚度范围为1um～2um。
其中，进行曝光、显影去除部分光刻胶及正面金属膜后，留下的部分光刻胶和部分正面金属膜的间距用于定义IDT电极图形。
其中，在正面沉积的IDT金属层是铝层或顶层为铝的金属膜组合，顶层为铝的金属膜组合为Al、Al/Cu、或Ti/AL/Cu组合，沉积方式为溅镀或蒸镀方式，IDT图形电极线宽度范围为300～1400nm，且IDT图形电极的厚度范围为100～500nm。
其中，在正面沉积的第一介质层的材料为SiO2或SiNx，第一介质层的沉积方式为PECVD、CVD、或PVD。
其中，通过化学机械研磨工艺将第一介质层研磨至所需厚度。
其中，第二介质层的材料为SiN，在经减薄的第一介质层上通过PECVD、CVD、或PVD方式沉积第二介质层。
其中，通过trimming来减薄第二介质层，第二介质层的厚度和滤波器频率相关。
其中，在将第二介质层减薄之后，进行频率测量。以及
其中，采用湿法蚀刻工艺刻蚀所述背面金属膜。
相比于现有技术，本发明增加了在压电基板正面镀金属膜的步骤，该举措改善IDT的形状和增加光刻胶与压电基板的附着力，提高产品良率。
相比于现有技术，本发明增加了在压电基板背面镀金属膜的步骤，背面镀金属膜不仅可以调整压电基板晶圆弯曲度，使其更平整，并且由于压电基板为透明或半透明，背面镀金属膜还可以改善光刻曝光聚焦，使IDT电极宽度均匀，形貌更好，良率更高。
此外，本发明设置第二介质层SiN作为保护层及频率调整层，可起到保护器件及进一步提高良率的作用。
附图说明
以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是根据本发明的TC-SAW制造方法各步骤的流程图；
图2是根据本发明的TC-SAW制造方法的工艺流程示意图；
图3是现有技术中高频SAW的IDT铜工艺制造方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下将通过参考附图中示出的具体实施例来对本发明进行更具体描述。通过阅读下文具体实施方式的详细描述，本发明的各种优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的各实施方式所限制。提供以下实施方式是为了能够更透彻地理解本发明。除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
在以下描述中，“正面、背面、上、下”等措辞仅用于表达相对位置而无其它限制之含意。
如图1所示，本发明的TC-SAW制造方法包括以下步骤：步骤a基板预处理、步骤b正面镀金属膜、步骤c背面镀金属膜、步骤d涂光刻胶、步骤e曝光、显影、步骤f沉积IDT、步骤g剥离光刻胶、步骤h沉积第一介质层、步骤i第一介质层减薄、步骤j沉积第二介质层、步骤k第二介质层减薄、步骤k’探针测量、步骤l刻蚀背面金属膜等步骤。
以下结合图1和2描述根据本发明的TC-SAW制造方法的工艺流程。
在步骤a，对压电材料基板1进行预处理，预处理包括清洗、抛光等。压电材料基板1可以是例如钽酸锂或钽酸锂晶元等。
在步骤b，在基板1的正面镀金属膜2，金属膜2材料可以是铝(Al)或本领域技术人员可以理解的其它材料。镀金属膜2可以通过采用蒸镀或磁控溅射等方法进行沉积来完成。
金属膜2厚度范围在100～200nm，例如150nm，这可由本领域技术人员根据产品设计需求进行调整。
在步骤c，在基板1背面镀金属膜3，金属膜3的材料可以包括钛(Ti)、镍(Ni)或本领域技术人员可以理解的其它材料。镀金属膜3也可以通过采用蒸镀或磁控溅射等方法进行沉积来完成。
金属膜3厚度范围在100～200nm，例如150nm，这可由本领域技术人员根据产品设计需求进行调整。
在步骤d，在金属膜2上涂覆正性光刻胶4。
正性光刻胶4的厚度范围在1um～2um，例如1.2um，这可由本领域技术人员根据产品设计需求进行调整。
在步骤e，经过曝光、显影后去除光刻胶4及正面金属膜2，留下部分光刻胶4a和正面金属膜2a，光刻胶4a之间的间距定义IDT电极图形。
光刻胶4a之间的间距可根据实际产品需要定义，范围为100～500nm，例如和IDT宽度一样。
在步骤f，进行IDT金属层5的沉积，IDT金属层5是Al或顶层为Al的金属膜组合，如Al、Al/Cu、Ti/AL/Cu等或本领域技术人员可以理解的其它材料。IDT金属层5的沉积方式可采用溅镀或蒸镀等方式进行。
IDT图形电极线宽可由本领域技术人员根据实际产品需要定义，范围为300～1400nm，例如500nm。IDT图形电极的厚度可由本领域技术人员根据实际产品需要定义，范围为100～500nm，例如300nm。
在步骤g，剥离正性光刻胶4。
在步骤h，沉积第一介质层6，沉积方式包括PECVD、CVD、PVD等方式，第一介质层6可以为SiO2或SiNx或本领域技术人员可以理解的其它材料。
第一介质层作为温度补偿层，可以降低器件的TCF(频率温度系数)值，可以抑制温度漂移。
在步骤i，减薄第一介质层6，这可以通过CMP(化学机械研磨)工艺研磨至所需厚度来完成。
在步骤j，沉积第二介质层7，第二介质层7可以为SiN，沉积方式包括PECVD、CVD、PVD等。
在步骤k，减薄第二介质层7，这可以采用trimming减薄，目的是进行频率调整，SiN的厚度和滤波器频率相关，可由本领域技术人员按照产品设计减薄至所需厚度。
在减薄工艺完成后，可采用探针或探卡等设备进行频率测量。
在步骤l，刻蚀背面金属层3，包括采用湿法蚀刻工艺或其它本领域技术人员熟悉的工艺来刻蚀背面金属层3。
相比于现有技术中的传统方法，本发明的方法具有以下特点：
本发明采用先光刻，后沉积IDT电极工艺，在压电基板正面镀金属膜，改善IDT的形状和增加光刻胶与压电基板的附着力，提高产品良率。
本发明在压电基板背面镀金属膜，调整压电基板晶圆弯曲度，使其更平整，由于压电基板为透明或半透明，背面镀金属膜还可以改善光刻曝光聚焦，使IDT电极宽度均匀，形貌更好，良率更高。
本发明设置第二介质层SiN作为保护层及频率调整层，起到保护器件及进一步提高良率的作用。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。
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