叉指电极结构及其制造方法和具有该结构的声表面波器件技术

公开了一种叉指电极结构，叉指电极结构被设置在衬底上，其中叉指电极结构中的叉指电极的末端被离子注入以形成掺杂部。还公开了一种声表面波器件，其包括以上叉指电极结构，声表面波器件为滤波器或谐振器。另外，还公开了一种用于制造叉指电极结构的方法，包括制备具有压电层的衬底；在衬底上制作叉指电极；以及对叉指电极进行离子注入以在叉指电极的末端形成掺杂部。通过在叉指电极末端进行离子注入形成掺杂部，在不变剂加权、不调整叉指电极厚度等前提下改善了电极末端的电场梯度变化，抑制寄生振荡，最终提升声表面波器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
叉指电极结构及其制造方法和具有该结构的声表面波器件
本申请实施例涉及通信器件领域，具体涉及一种叉指电极结构及其制造方法和具有该结构的声表面波器件。
技术介绍
近年来，移动通信的高速发展及对SAW器件的需求量越来越大，SAW器件是无线、纯无源器件，具有插入损耗低、带外抑制高、镜像衰减高、承载功率高、成本低以及小型化或微型化等优势。随着半导体工艺不断改进，SAW器件的工作频率从10MHz延伸到3GHz的范围。使得SAW在车辆交通管理、生物医药、工业自动化、智能电网、军火危险品的清点、环境检测等领域具有广泛应用。SAW器件采用半导体集成电路的工艺，在压电材料的基片上，蒸镀一定厚度的金属膜，结合光刻工艺并采用设计好的掩膜图案，使接收与发射端IDT结构沉积在基片上。其工作原理是：发射IDT可以通过逆压电效应，将电信号转换成声信号，而输出IDT再通过压电效应将接收到的声信号变成电信号将之输出，整个工作的过程也就是声电转换的过程。然而，在叉指电极的边缘位置往往是电场梯度变化最为强烈的地方，变化强烈的地方可等效为一个独立的声波激发源，声波激发源可引发寄生振荡。现有技术中的叉指电极结构若未作优化处理难以解决电场梯度变化引发的寄生振荡；为改善插入损耗而设计出带浮动电极的叉指电极结构；或变迹加权调节不同叉指间压电衬底对声波的激励强度，依加权函数对叉指精确加权以改善器件性能(如高Q值、频率响应性能、通带平坦、高带外抑制、低插入损耗等)；或进一步采用更为复杂的变迹加权叉指结构，使用Cu，Pt和Au等高比重金属作为电极的某一部分，达到改变声波传递模式的作用来减少不需要的谐振；又或者采用带piston结构的叉指电极结构，电极末端的piston同样可抑制saw的寄生振荡，材料一般为金属或者PI，凸出的piston会相对影响电极厚度，对器件的中心频率及带宽具有一定影响，以此来减少伪谐振，提高谐振器性能；还有部分使用高质量密度(如Au和Ag等)的材料制作叉指电极，也有一些在常用的Al电极表面形成Al氧化物，从而增加叉指电极的质量(相对于常用的Al或AlCu合金)，提升Saw器件设计自由度，提升工艺兼容性(削弱制程中叉指电极宽度变化而造成频率的明显变化)，提升反射层的反射比(抑制声表面波能量泄露或转化为纵波，也可在设计上减少反射层数量而减少器件尺寸)，以达到提高谐振器性能的目的。现有技术中带piston结构的叉指电极结构插入损耗低，通带内波形平坦，频率响应较好。但是制作Piston结构对光刻工艺和蒸镀工艺要求很高，需要0.18um的光刻工艺。
技术实现思路
针对现有技术中的以上问题，本申请提出了一种叉指电极结构及其制造方法和具有该结构的声表面波器件。根据本专利技术的一方面，提出了一种叉指电极结构，该叉指电极结构被设置在衬底上，其中叉指电极结构中的叉指电极的末端被离子注入以形成掺杂部。在叉指电极末端的离子注入形成掺杂部可以改善电极末端的电场梯度变化，抑制声波激发源引发的寄生振荡，可用于制作高性能的声表面波器件。在一些实施例中，叉指电极包括电极本体以及覆盖在电极本体上的保护层，其中位于末端的电极本体和/或保护层被离子注入。在保护层上进行掺杂，可以达到和电极上掺杂相同的效果，还可以根据不同的产品要求对电极本体或者保护层进行离子注入，以达到更加细致的优化效果。在一些实施例中，保护层为钝化层和/或温度补偿层。在钝化层和/或温度补偿层上进行掺杂，可以具有和电极上掺杂相同的效果，也可以避免对电极性能的影响。在一些实施例中，离子注入中的离子为金属离子，选择金属离子的注入，可以避免电极的导电性受到严重削弱。在一些实施例中，金属离子的质量大于电极本体的金属离子。选择质量更大的金属离子进行离子注入可以增加叉指电极的质量，提高声表面波器件的设计自由度和工艺兼容性，削弱了制程中叉指电极宽度变化造成的频率变化以达到提高声表面波器件性能的目的。在一些实施例中，叉指电极结构包括多层叉指电极，并且多层叉指电极中的至少一层被离子注入形成掺杂部。凭借对多层叉指电极结构的不同金属层的掺杂，可以获得更加细致的优化效果。在一些实施例中，叉指电极的边缘被离子注入以形成掺杂部。叉指电极边缘的电场梯度变化最为强烈，在该部位形成掺杂部可以有效地改善寄生振荡，同时也能弥补制程过程中因刻蚀或蒸镀等工艺引发的电极边缘缺陷所带来的Q值损耗。根据本专利技术的第二方面，提出了一种声表面波器件，其包括上述的叉指电极结构，声表面波器件为滤波器或谐振器。包含上述掺杂的叉指电极结构的滤波器或谐振器可以抑制寄生振荡，使其具有高Q值、通带平坦和高带外抑制的性能。根据本专利技术的第三方面，提出了一种用于制造叉指电极结构的方法，包括以下步骤：S1，制备具有压电层的衬底；S2，在衬底上制作叉指电极；以及S3，对叉指电极进行离子注入以在叉指电极的末端形成掺杂部。对叉指电极进行离子注入以在其末端形成掺杂部可以改善寄生振荡，能够有效提升声表面波器件的性能。在一些实施例中，步骤S3具体包括以下子步骤：S31，在衬底及叉指电极上制作掩膜，并且露出需要被离子注入的区域；S32，对叉指电极进行离子注入；S33，去除掩膜；以及S34，制作覆盖叉指电极的保护层。在一些实施例中，步骤S3具体包括以下子步骤：S31’，在衬底及叉指电极上制作保护层；S32’，在保护层上制作掩膜，并且露出需要被离子注入的区域；S33’，对保护层进行离子注入；以及S34’，去除掩膜。上述两种工艺可在电极或保护层上进行离子注入，根据器件的要求进行不同工艺的离子注入，可以获得更加细致的优化效果。在一些实施例中，步骤S3还包括以下步骤：S35，在保护层上制作另一掩膜,并且露出需要被离子注入的区域；S36，对保护层进行离子注入；S37，去除另一掩膜。利用此方法可以实现在保护层上掺杂以及电极上部分或全部掺杂的工艺，具体根据需要的器件性能进行注入工艺的选择，以达到更好的匹配效果。在一些实施例中，需要被离子注入的区域包括叉指电极和/或保护层的末端区域。对叉指电极的末端区域进行离子注入可以改善电极末端声波激发源引发的寄生振荡，以提高器件的性能。在一些实施例中，需要被离子注入的区域还包括叉指电极和/或保护层的边缘区域。对电极边缘进行离子注入，同样可以达到抑制寄生振荡的效果，同时也能弥补电极边缘缺陷所带来的Q值损耗。在一些实施例中，在步骤S2和S3之间还包括以下步骤：利用氩气离子对叉指电极的末端进行轰击以实现表面清洗。通过轰击可以清除致密氧化膜，避免离子注入向基体表面扩散而导致离子注入失败。在一些实施例中，轰击的时间被控制在3分钟以内。轰击时间的设置可以避免过长的轰击时间导致电极表面粗糙。根据本专利技术的第四方面，提出了一种利用上述的方法制作而成的声表面波器件，器件包括滤波器或谐振器。利用以上方法制作的声表面波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叉指电极结构，所述叉指电极结构被设置在衬底上，其中，所述叉指电极结构中的叉指电极的末端被离子注入以形成掺杂部。/n

【技术特征摘要】
1.一种叉指电极结构，所述叉指电极结构被设置在衬底上，其中，所述叉指电极结构中的叉指电极的末端被离子注入以形成掺杂部。


2.根据权利要求1所述的叉指电极结构，其中，所述叉指电极包括电极本体以及覆盖在所述电极本体上的保护层，其中位于末端的所述电极本体和/或所述保护层被离子注入。


3.根据权利要求2所述的叉指电极结构，其中，所述保护层为钝化层和/或温度补偿层。


4.根据权利要求2所述的叉指电极结构，其中，所述离子注入中的离子为金属离子。


5.根据权利要求4所述的叉指电极结构，其中，所述金属离子的质量大于所述电极本体的金属离子。


6.根据权利要求1所述的叉指电极结构，其中，所述叉指电极结构包括多层叉指电极，并且所述多层叉指电极中的至少一层被离子注入形成所述掺杂部。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的叉指电极结构，其中，所述叉指电极的边缘被离子注入以形成掺杂部。


8.一种声表面波器件，其包括权利要求1-7中任一项所述的叉指电极结构，其中，所述声表面波器件为滤波器或谐振器。


9.一种用于制造叉指电极结构的方法，其中，包括以下步骤：
S1，制备具有压电层的衬底；
S2，在所述衬底上制作叉指电极；以及
S3，对所述叉指电极进行离子注入以在所述叉指电极的末端形成掺杂部。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，步骤S3具体包括以下子步骤：
S31，在所述衬底及所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林萍，盛荆浩，江舟，
申请(专利权)人：杭州见闻录科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33