声表面波器件制作工艺介绍
SAW技术解析
4.1 声表面波谐振器
谐振器就是指产生谐振频率的电子元件
声表面波谐振器是一种高Q值的声表面波谐振器，
在很多方面都与石英晶体谐振器相似，它用作滤波器 或者信号源中的频率控制器件，其有用输出是谐振器 跟随输入信号的稳态响应。 工作实质是将输入IDT激发的以正弦函数形式传播的 声表面波入射到反射栅，满足一定频率的波相干叠加， 然后在输出IDT中得到相应的输出波形。
微声学-声表面波技术
王永超 14723548
目录
一、概述 二、声表面波器件的原理 三、声表面波器件材料 四、声表面波器件 五、声表面波发展展望 六、参考文献
一、概述
微波声学简称微声学， 一般是指频率在 300兆赫以上的声学。它是研究固体中微 波超声的产生、检测、和传播特性、以及 与各种微观结构和物理过程的相互作用的 学科。早期工作始于上世纪五十年代末。 它与电子学、磁学、光学和晶体物理学均 有密切的联系。 在固体中传播的声波称为声体波（BAW）， 在固体表面传播的声波叫作声表面波 （SAW）。SAW有瑞利波、乐甫波、拉姆 波、电声波、广义瑞利波等
三、声表面波器件材料
制作SAW器件的基片材料，必须是压电材料。压电材料 的特性将直接影响所制作的SAW器件的各项性能。
表征压电材料性能的重要参数有介电常数、弹性常数、 压电常数、介质损耗、机械品质因数、居里温度、温 度系数以及机电耦合系数等，它们分别描述了压电材 料的弹性、压电、介电、热学性质。
从应用角度来看，不同用途的压电材料对上述各参数 有不同的要求。
采用声表面波谐振器可以直接在GHZ频带 产生振荡而形成高频信号，无需倍频，这样简 化了线路，缩小了体积，降低了成本，减小了 相位噪声，同时提高了可靠性
4.2 声表面波延迟线
第二章 声表面波与器件的制作2
第二章 声表面波与器件制作本章中，我们主要介绍声表面波(SAW)的基本特性和基本类型，压电基片的选择，叉指换能器(IDTs)的特征以及声表面波器件的制作方法。
2.1 引言压电效应是指在晶体上施加压力时产生电势差的现象。
压电晶体在外力的作用下发生形变时，某些表面会出现异号电荷，而在压电晶体上加一电场时，晶体不仅产生极化，而且会产生应变和应力。
压电材料的几何应变与施加电场成比例。
从1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电学已经成为现代科学技术中的一个非常重要的领域。
而作为压电学发展的一个重要分支，在二十世纪六十年代中期美国的怀特等人提出用叉指换能器在压电基片上激励和检测声表面波的方法之后，声表面波器件的研究得到了很大的发展。
2.2 SAW 的介绍在各向同性固体中传播的声波，根据质点的偏振方向可以分为两大类，一类是质点振动垂直于传播方向的波称之为横波，一类是质点振动平行于传播方向的波称之为纵波。
二者的速度取决于材料的弹性常数，即横波速度 1/2s (/)υ=μρ （2.1）纵波速度 1/2L 2()λ+μυ=ρ （2.2）各向同性材料的弹性常数，称为拉密常数；ρ是材料密度。
从式子中可以看到，横波通常要比纵波慢。
在各向异性固体材料如压电晶体中，质点振动方向和声波传播方向的关系并非如此简单。
一般来说，质点振动方向既不垂直也不平行于声波传播方向，而是有三个互相垂直的偏振方式。
其中偏振方向较为接近传播方向的波称为“准纵波”，两个偏振方向较为接近垂直于传播方向的偏振波称之为“准横波”。
这三种波的速度各不相同，其中准纵波速度最快，而两个准横波的速度比较慢，其中较快的一个称为“准快横波”，较慢的一个称为“准慢横波”。
同时波前的法线方向亦即波的相速度方向与波的能流方向并不一定相同，如图1.1所示。
n 为波前的法线方向r L 、r s1、r s2分别为准纵波、准快横波、准慢横波的能流方向。
一般来讲这三束波不共平面、OL 、OS 1、OS 2正比于三者相速度[1].。
表面声波器件的原理与制作
表面声波器件的原理与制作表面声波器件（Surface Acoustic Wave Device，SAW）是一种利用固体表面传播的声波来实现信号处理和传感的器件。
它具有体积小、功耗低、频率响应快等优点，在通信、传感、滤波等领域有着广泛的应用。
本文将介绍表面声波器件的原理和制作过程。
## 原理表面声波器件的工作原理基于固体表面的声波传播特性。
当在固体表面施加电压时，会在表面产生声波。
这些声波沿着表面传播，可以被用来传输信号、进行滤波等操作。
表面声波器件通常由压电材料制成，压电材料在受到电场激励时会发生形变，从而产生声波。
表面声波器件主要包括输入输出电极、压电衬底和衬底上的声波传播结构。
当输入电极施加电压时，压电材料会产生声波，声波沿着表面传播到输出电极处，输出电极将声波转换为电信号。
通过设计压电材料的性质和声波传播结构，可以实现不同的功能，如滤波、延迟线等。
## 制作过程表面声波器件的制作过程主要包括材料选择、器件设计、工艺制备等步骤。
### 材料选择制作表面声波器件的关键材料是压电材料。
常用的压电材料包括石英、LiNbO3等。
这些材料具有良好的压电性能和声波传播特性，适合用于制作表面声波器件。
除了压电材料，制作表面声波器件还需要选择适合的衬底材料和金属电极材料。
衬底材料通常选择石英或硅片，金属电极材料选择铝、铂等。
### 器件设计器件设计是制作表面声波器件的关键步骤。
在器件设计中，需要确定器件的工作频率、传播方向、输入输出电极位置等参数。
根据设计要求，选择合适的声波传播结构，如IDT（Interdigital Transducer）结构、反射器等。
### 工艺制备工艺制备是制作表面声波器件的最后一步。
工艺制备包括光刻、蒸发、沉积、刻蚀等工艺步骤。
首先，在衬底上进行光刻，定义出器件的结构。
然后通过蒸发或溅射等方法在衬底上沉积金属电极。
最后，利用刻蚀工艺去除多余的金属，形成最终的器件结构。
通过以上制备步骤，就可以制作出表面声波器件。
声表面波器件制作工艺介绍
声表面波器件制作工艺介绍概述声表面波器件是一种用于声波传播与处理的微型化器件，它通常由压电材料与声表面波导构成。
制作声表面波器件需要经过一系列复杂的工艺步骤，包括材料准备、加工工艺、掩膜制备、电极沉积、腔体刻蚀等环节。
材料准备声表面波器件的制作一般使用压电材料作为基底材料，常见的材料包括石英、锂钽酸锂等。
在选用材料时需要考虑其压电性能、稳定性和加工性能等因素。
加工工艺1.基片清洗：使用去离子水和有机溶剂彻底清洗基片表面，确保基片表面干净。
2.切割基片：将大尺寸的基片切割成所需尺寸，常见的加工方式有机械切割和激光切割。
3.抛光处理：对基片表面进行抛光处理，以保证表面光滑度和平整度。
4.清洁处理：再次清洁基片表面，确保没有杂质影响后续工艺。
5.温度调节：控制加工环境的温度，以确保材料的稳定性和加工精度。
掩膜制备1.制备光刻胶：将光刻胶溶液涂覆在基片表面。
2.光刻：使用掩膜模板进行光刻曝光，形成所需的图案。
3.显影：使用显影液使未曝光区域的光刻胶溶解，形成光刻图案。
电极沉积1.金属蒸镀：在光刻图案的基础上，通过金属蒸镀的方式沉积电极材料。
2.电镀：对蒸镀的电极进行电镀处理，提高电极的导电性。
腔体刻蚀1.腔体制备：对沉积好电极的基片进行腔体制备，通常采用离子刻蚀技术。
2.刻蚀：使用腔体模板和刻蚀气体对基片进行刻蚀处理，形成声表面波导结构。
总结声表面波器件的制作工艺包括材料准备、加工工艺、掩膜制备、电极沉积和腔体刻蚀等多个环节，每个环节的精细操作都直接影响器件的性能和稳定性。
随着微纳加工技术的发展，声表面波器件的制作工艺不断优化，将为声波传播与处理领域带来更多创新和应用。
声表面波简介
声表面波简介声表面波技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。
由于声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，而且在它的传播路径上容易取样和进行处理，因此，用声表面波去模拟电子学的各种功能，能使电子器件实现超小型化和多功能化。
同时，由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能，因此，声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。
声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。
早在九十多年前，人们就对这种波进行了研究。
1885 年，瑞利根据对地震波的研究，从理论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波的特性。
但由于当时的科学技术水平所限，这种弹性表面波一直没有得到实际上的应用。
直到六十年代，由于半导体平面工艺以及激光技术的发展，出现了大量人造压电材料为声表面波技术的发展提供了必要的物质和技术基础。
1949 年，美国贝尔电话实验室发现了LiNbO3单晶。
1964 年产发表了激发弹性表面波平面结构换邹器的专利。
特别应该指出的是，1965 年，怀特（R . M.white）和沃尔特默（F.W.voltmer ）在应用物理杂志上发表了题为“一种新型表面波声－电换能器― 叉指换能器”的论文，从而取得了声表面波技术的关键性突破。
声表面波器件的基本结构和工作原理声表面波器件是在压电基片上制作两个声一电换能器―叉指换能器。
所谓叉指换能器，就是在压电基片表面上形成形状像两只手的手指交叉状的金属图案，它的作用是实现声一电换能。
声表面波器件的工作原理是，基片左端的换能器（输入换能器）通过逆压电效应将愉入的电信号转变成声信号，此声信号沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器（输出换能器）将声信号转变成电信号输出。
整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声信号进行各种处理，并利用声一电换能器的待性来完成的。
声表面波技术有如下的特点：第一，声表面波具有极低的传播速度和极短的波长，它们各自比相应的电磁波的传播速度的波长小十万倍。
SAWF(声表面滤波器),特点及用途
什么是SAWF(声表面滤波器),特点及用途(2009-08-01 10:44:52)转载标签：声表滤波器振荡器晶振杂谈什么是SAWF(声表面波滤波器)声表面波滤波器是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体具有压电效应的性质做成的。
所谓压电效应，即是当晶体受到机械作用时，将产生与压力成正比的电场的现象。
具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转为声信号。
由于这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。
声表面波滤波器的英文缩写为SAWF，声表面波滤波器具有体积小，重量轻、性能可靠、不需要复杂调整。
在有线电视系统中实现邻频传输的关键器件。
声表面波滤波器的特点是：（1）频率响应平坦，不平坦度仅为±0.3-±0.5dB，群时延±30-±50ns。
（2）SAWF矩形系数好，带外抑制可达40dB以上。
（3）插入损耗虽高达25-30dB，但可以用放大器补偿电平损失。
声表面波滤波器包括声表面波电视图像中频滤波器、电视伴音滤波器、电视频道残留边带滤波器。
声表面波滤波器的典型技术指标如下表所示。
声表面滤波器封装的分类插件型和贴片型(具体的图片如下图声表面波滤波器的应用及发展1 前言声表面波—SAW（SurfaceAcousticWave）就是在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。
SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器（IDT）。
它采用半导体集成电路的平面工艺，在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜，把设计好的两个IDT的掩膜图案，利用光刻方法沉积在基片表面，分别作为输入换能器和输出换能器。
其工作原理是输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。
2 SAW滤波器的特点SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz～3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻，其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右，且能实现多种复杂的功能。
声表面波滤波器的制造方法及声表面波滤波器与流程
声表面波滤波器的制造方法及声表面波滤波器与流程声表面波滤波器是一种利用声表面波（SAW）振荡器制作的滤波器，可用于无线电通信、无线电广播接收等电路中。
它具有体积小、重量轻、性能优异等优点，因此在现代电子技术中得到了广泛的应用。
下文将介绍声表面波滤波器的制造方法及其流程。
1. 制造方法声表面波滤波器的制造方法主要分为四个步骤：制作基底板、制作传输线、形成电极和加工声表面波滤波器晶片。
（1）制作基底板基底板是声表面波滤波器的基础，一般使用硅、玻璃、陶瓷等材料制作。
制作基底板的步骤如下：①选用合适的基板材料，并根据实际需要进行切割、打孔等工艺处理。
②在基底板上进行铝或金的蒸镀，制造导电层，用于后续步骤的加工。
③将铝或金层进行光刻和蚀刻处理，形成传输线和电极。
（2）制作传输线传输线是声表面波滤波器的核心部件，需要高度精确的制作。
制作传输线的步骤如下：①在传输线的位置刻上光刻胶。
②将光刻膜置于图形输入设备中进行图形样本制作，样本的形状与谐振器的特性有关。
③通过光刻、显影等工艺步骤，将样本印制到光刻膜上。
④以光刻胶做模板，在铝或金层上制造传输线。
（3）形成电极电极是声表面波滤波器的重要组成部分，需要进行蚀刻等工艺处理。
制作电极的步骤如下：①在基板上的铝或金层上制作电极及连接线。
②在电极及连接线区域处覆盖一层光刻胶，并进行光刻样本的制作。
③经过显影处理，表面电极和连接线被暴露，准备进行蚀刻。
④将基板置于蚀刻设备中，使用硝酸或相应的蚀刻液进行蚀刻。
（4）加工声表面波滤波器晶片将制作好的基板切割成合适的尺寸，然后在各个晶片上加工声表面波滤波器。
具体加工过程如下：①在晶片上制作谐振器及衰减器，需要使用精确的切割工具，以保证谐振器的特性。
②在晶片上制造压电传感器及反射器，使用电极胶将晶片固定在陶瓷板上。
③在晶片上涂覆一层磨合液，使其在磨砂片上磨合。
④进行电极和连接线的焊接，进行测试和调试。
2. 声表面波滤波器的流程声表面波滤波器的制作流程如下：①制作基底板。
声表面波器件工艺原理-8引线键合工艺原理
八，声表器件引线键合工艺原理：在SAW器件的后封装工艺中，尽管目前已发展了倒装焊（FC）等其它互连技术，但引线键合仍是主要的互连技术。
其目的是完成器件内引线与外引线的连接，即利用金属丝将芯片上的压点与底座上相对应的电极连接起来。
引线键合应具有低的接触电阻，合适的机械强度，长期的金相稳定性和小的寄生参量；常用方法有热压键合、超声键合、热超声键合。
下面对键合用引线及几种常用键合方法作简单介绍：（一） 键合引线：键合用引线对器件的可靠性和稳定性关系很大，理想的引线材料应具备化学性能稳定（不会形成有害的金属间化合物），可塑性好，弹性小，结合力强，低的欧姆电阻（并能与待压点金属层形成低欧姆接触）。
键合方法不同，引线材料也不同，如热压焊常用金丝，超声焊常用铝丝。
1，金丝：金具有优良的抗氧化性，化学性能稳定，延展性好，抗拉强度高，4个9的金丝为热压焊和热超声焊的标准用材。
为增加机械强度，金丝中常添加5-10 PPm的铍或30-100 PPm的铜。
金在高温时（>200℃），易与铝产生脆性的金属间化合物AuAl2（紫斑）和Au5Al2（白斑），同时在接触处因相互扩散形成空洞；而使金-铝键合点导电能力变差，并极易碎裂产生脱键，因此使用金丝时，应尽量避免采用金-铝系统，而采用金-金结合。
2，铝丝：铝具有良好的导电性，成本低，可避免金-铝系统的“紫斑”，而成为铝-铝系统常用导线。
纯铝柔软，键合性差，为增加其强度，故标准铝丝为AlSi合金（Si：1%）。
由于铝化学性质活泼，易氧化，因此它不适宜于热压焊，而适用于超声键合和气密性封装的器件。
另外铝丝和金层键合同样会产生“紫斑”，但当二者实际接触宽度L与金层厚度d之比大于4时（L/d >4），不会引起电阻变化。
3，关于键合引线的“退火”：为减小金属丝硬度，改善延伸性及净化表面，键合使用的金属丝要经过退火处理。
铝丝（金丝）退火一般在氢气、氮气或真空中进行，硅铝丝退火温度为450℃左右，金丝退火温度650℃左右；恒温15-20分，自然冷却。
干法工艺原理
到清洁目的。在清洗中要适当调整氩离子能量，以免晶面受损。
关于紫外线/氧 干法清洗：实质是等离子体清洗，只是等离子体产生方法不
同。通氧气到低真空反应室，利用紫外线能量激发使氧分子分解成具有强氧化能
力的游离态氧原子及臭氧，将有机物氧化成挥发性化合物，抽气排除。 另外也
可通入 HF 蒸汽，清除晶片表面的自然氧化物或通入 C3H7OH、N2 及 Cl2，去除金属 杂质。
2，干法工艺：
1）干法清洗（等离子体清洗）： 等离子体是部分电离的气体，由电子、离子、自由基（以氧为例，指游离态 氧原子）及其它中性粒子组成，是物质的第四态。等离子体清洗机理主要是依靠 等离子体中的活性粒子（电子、离子和自由基）的活化作用达到去除表面污渍的 目的。其反应过程包括：无机气体被激发为等离子态；气相物质被吸附在固体表
腐蚀作用各向异性；缺点是，使表面在分子级范围内变的粗糙，对被清洗表面的
各种不同物质选择性差，热效应大，腐蚀速度低。化学反应机制是，各种活性的
粒子和污染物反应生成易挥发性物质，然后由真空泵吸走；其优点是，清洗速度
高，选择性好，对清除有机污染比较有效，缺点是会在表面产生氧化物。物理化
学反应机制是，两种反应都起重要作用，并互相促进；离子轰击使被清洗表面产
声表面波滤波器封装
声表面波滤波器封装在集成至模块过程中，声表面波元件必须要经受高达100 bar的压强，这就要求采用新的封装技术。
为了让声表面波元件中的声表面波在无干扰情况下传播，封装中的芯片表面上方要有一个空腔。
一般说来，在2 GHz滤波器中用于将电信号转换成声波的叉指换能器由铝镀层组成（厚度为150 nm，宽度小于500 nm）。
为避免腐蚀，这些结构必须能够防潮（可以在芯片上加一层非常薄的钝化层，或者采用气密封装），同时还必须要耐高温、显著的温度变化以及高湿空气。
体声波（BAW）以及薄膜体声波谐振器（FBAR）元件也需要具有空腔的封装。
之前专为声表面波滤波器开发的封装技术现亦为体声波元件沿用。
以前，声表面波元件总是直接焊接在手机电路板上的。
不过现在，声表面波滤波器越来越多地被集成到模块中，而各种各样的模块则用于手机。
以下为一些典型实例：∙含有超过两个滤波器及其阻抗匹配元件的滤波器组∙包含滤波器、开关以及匹配元件的前端模块，多见于GSM应用∙含有收发集成电路、滤波器以及匹配元件的收发模块∙带双工器的功放（PAiD）模块LTCC或FR4基片常用于模块中。
LTCC基片可集成数十个无源元件，而声表面波滤波器、其它无源元件和半导体则安装在基片上表面。
然后，使用金属帽盖、顶部密封（Glob Top）或包膜工艺对模块加以密封。
在传递模塑期间，当温度高达180℃时，最高可产生100 bar的压强。
声表面波滤波器封装内的空腔因此必须足够坚固，以承受高达10 N/mm2的压强。
模块中采用的声表面波元件必须不仅能适应挤出成型工艺，还必须具有占用面积小和插入高度低的特点。
从金属封装到CSSP最初，声表面波元件采用的是气密金属封装技术，焊线在外接端子和芯片之间起连接的作用。
在表面贴装技术面市后，便采用了具有扁平焊接引脚的陶瓷封装。
然而，陶瓷封装与焊线的组合却难以实现低于3 × 3 mm2的封装面积以及低于1 mm的插入高度。
声表面波器件工艺原理-7粘片工艺原理
七，声表器件粘片工艺原理；（一）粘结机理：粘片的实现是粘合剂分子和芯片表面分子及底座（或支架）表面分子、以及粘合剂内部分子间相互作用的结果。
粘片的强度取决于粘合剂本身的内聚力（抗拉断能力）和粘合剂与被粘物之间的粘附力。
粘附力存在于两种材料接触面之间，通过范德华力实现吸引或吸附，同一种（不同）粘合剂与不同（同一种）材料之间的粘附力不同。
当我们把芯片加压放置于涂敷在底座（或支架）的胶面上时，粘合剂会润湿芯片和底座表面，并渗入芯片和底座表面空隙；胶分子和芯片及底座分子通过接触产生分子引力，使芯片和底座粘合在一起。
粘附力一方面取决于表面分子间引力，同时也取决于润湿的渗透度；粘合剂必须渗入表面粗糙处并完全润湿表面，才能得到最完全的分子间交换；在粘合剂的表面张力已经确定的条件下，润湿取决于被粘结物的表面能及粘合剂的黏度；只有当粘合剂的表面能小于被粘物的表面能时，粘合剂才能较好的润湿固体表面；如果存在污染物，湿润程度将降低，会影响粘附力。
当我们进行光（热）固化时，线状结构的粘合剂分子会反应聚合为立体网状大分子，粘合剂的形态也由黏液状变为固态，极大的增强了粘合剂本身的机械强度（即内聚力）。
同时粘合剂与被粘物之间的结合也由线状小分子与被粘物分子间的结合转变为网状大分子与被粘物分子间的结合，使粘附力极大增强。
（二） 粘片质量要求：粘片是把划片后的芯片用粘合剂粘附在管座（金属、陶瓷管座或塑封支架）上，通过热固化（或光固化）使芯片和管座牢牢粘合在一起。
对声表器件不仅要求粘片位置准确、粘结牢固、不裂片、不掉片、不粘污晶片表面和支架压点。
同时还要求粘片胶有良好的高温性能，固化后其形变不影响压焊效果，及粘片胶要有良好的吸声效果。
（三） 对与粘片有关材料的介绍：1，粘合剂（适用于粘片和封装）：对电子元器件装配用粘合剂的要求是：在机械性能方面要有较好的抗拉、抗剪、抗压、抗弯强度及适宜的硬度；在物理性能方面，要有良好的耐热、耐湿、耐溶剂、耐高低温冲击等性能，并且要有合适的热膨胀系数，高的绝缘性；此外，还必须在高温和低气压下，没有挥发物出现；对声表器件而言，粘合剂还要有良好的吸声效果等。
声表面波器件的用途、生产制作和工艺介绍
常用表面波切型
简称
主面及传播方向
128 °Y-X 128 ° 旋转Y切X向传播
LN
铌酸锂
64 °Y-X LN
Y-Z LN
64° 旋转Y切X向传播 铌酸锂
Y切Z向传播 铌酸锂
碳化硅 100 120 180 240# W28 W1 1000# 2000 W3.
规格号 # # #
4
#
5
粒度尺 160 125 80 63
28- 14- 15.5
8.5
3.5-
寸范围
20 10
2.5
晶片粗 >7 ≥5 ≥3 1-3 糙度
0.5 0.5-0.7 0.150.3
金胜
3--
1.5— 0.8- 0.5 水晶:
5
2.2 1.5 - 0.5-1.0
1.0 其他
0.8-1.5
DQ备 晶片背面粗糙度数值为LN晶片实测典型值。晶片材料不同其
注
加工粗糙度值略有差别。
四.声表面波器件制作工艺流程
1.前工序
镀金属膜
涂胶
曝光
显影
腐蚀
基
片
探针测试
清
洗
涂胶
曝光
显影
镀金属膜
剥离
镀保护膜
后工序
Hale Waihona Puke 湿法工艺①.镀膜铝 晶片
②.涂光刻胶
光刻胶 铝
晶片
③.曝光
光刻胶 铝
UV 光
晶片
④.显影
光刻 胶
铝
晶片
⑤.刻蚀
声表面波器件工艺原理-9倒装焊工艺原理
声表⾯波器件⼯艺原理-9倒装焊⼯艺原理九，声表器件倒装焊⼯艺原理序：倒装芯⽚（FC）技术，是在芯⽚的焊接区⾦属上制作凸焊点，然后将芯⽚倒扣在外壳基座上，以实现机械性能和电性能的连接，由于FC是通过凸焊点直接与底座相连，因此与其它互连技术相⽐，FC具有最⾼的封装密度、最⼩的封装尺⼨（线焊可焊的最⼩陶瓷外壳为3×3mm，⽽FC可以作到芯⽚级）、最好的⾼频性能（电感⼩）、最⼩的⾼度、最轻的重量，以及产品⾼可靠、⽣产⾼⼯效等。
倒装焊⼯艺：主要由UBM的形成、凸点的制作、倒装焊接三部分组成。
（⼀）UBM的形成：当凸焊点材料与芯⽚上的焊接区⾦属不能很好浸润粘附时（或接触电阻⼤，或热匹配差，或两种材料间易形成会导致键合强度降低的⾦属间化合物），需要在凸焊点与芯⽚压焊块之间置⼊⼀层既能与芯⽚焊接区⾦属良好粘附、⼜能与凸焊点良好浸润、还能有效阻挡两者之间相互反应扩散的⾦属膜（UBM），因我们⽆法找到可同时满⾜上述要求的材料，所以通常UBM由多层⾦属膜组成。
（说明：与凸点连接的还有底座上相应的焊接点，由于在底座制作时该部位已镀有多层⾦属，能满⾜要求，固在此不于讨论。
）1，对UBM的各层要求及材料选择：1）粘附层：要求与铝膜及钝化层间的粘附性好，低阻接触，热膨涨系数接近，热应⼒⼩。
常选⽤材料有：Cr、Ti、Ti-W、Al、V等，因它们与Al浸润性很好，固该层可较薄。
2）扩散阻挡层：能有效阻挡凸焊点材料与铝间的相互扩散，以免形成不利的⾦属间化合物，特别是⾦凸焊点，在⾼温下与铝可⽣成Al2Au、AlAu、AlAu2、Al2Au5等脆性⾦属间化合物及在接触处相互扩散形成空洞，导致键合强度降低甚⾄失效。
该层常⽤材料有：Ti、Ni、Cu、Pd、Pt、Ti-W等。
（当⽤软焊料如PbSn作凸点时，由于其回流时会吃掉浸润层，直接与阻挡层接触；此时阻挡层应⾜够厚，且与凸点相浸润，不反应产⽣有害物）3）浸润层：要求⼀⽅⾯能和凸焊点材料良好浸润，可焊性好，且不会形成不利于键合的⾦属间化合物；另⼀⽅⾯还能保护粘附层和阻挡层⾦属不被氧化、粘污。
声表面波滤波器技术综述
声表面波滤波器技术综述摘要：目前广泛使用的滤波器作为电子系统中的关键性器件，滤波器的性能直接影响了整个电子系统的性能。
各国的研究工作者致力于提高滤波器的性能和应用范畴。
关键词：声表面波滤波器叉指换能器压电材料1前言目前广泛使用的滤波器作为电子系统中的关键性器件，滤波器的性能直接影响了整个电子系统的性能。
各国的研究工作者致力于提高滤波器的性能和应用范畴。
声表面波(SAW)是英国物理学家 Rayleigh 在对地震波的研究中发现并提出的，是一种沿着固体表面或界面传播的弹性波，存在于一切固体中，包括各向同性和各向异性材料。
SAW器件就是利用SAW理论和技术来实现一些特定功能或进行信号处理的器件，广泛用于广播、电视机、通信和导航等领域。
Jacques Curie和Pierre Curie在1880年~1881年相继发现了压电效应和逆压电效应，为叉指换能器(InterdigitalTransducer，IDT)的发现奠定了材料和理论基础。
20 世纪 60 年代，随着光刻技术的出现和半导体平面工艺水平的发展，SAW 技术在电子领域中的应用研究开始受到重视。
声表面波滤波器是一种利用声表面波效应和谐振特性制成的对频率有选择作用的器件。
2基本原理和基本结构SAW(Surface Acoustic Wave)即声表面波，是一种在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。
某些材料沿一定方向受机械力作用而发生变形(包括压缩和拉伸2种状态)，其内部会产生极化现象，并使材料相对的2个表面产生等量异号电荷。
施加的外力越大，产生的电荷量也越多；当外力消失后，材料又恢复到起始不带电的状态；将这种现象称为正压电效应。
如果给同样的材料施加电场，这些材料将会发生机械形变；外加电场消失后，材料的形变也随之消失；如果对材料施加交变电场，将会发生机械振动；这种现象称作逆压电效应。
将具有正、逆压电效应的材料称作压电材料。
声表面波器件原理及其应用1
晶体背面打毛或刻沟槽
常用压电晶体的参数－声速
3992 4000
3488 3500 3295 3158 3000 声速
2500
2000 YZ铌酸锂 YZ 铌酸锂 128铌酸锂 128 铌酸锂 112钽酸锂 112 钽酸锂 ST石英 ST 石英
常用压电晶体的参数－机电耦合系数
6.00% 5.40% 5.00% 4.00% 3.00% 2.00% 1.00% 0.00% YZ铌酸锂 128铌酸锂 112钽酸锂 YZ 铌酸锂 128 铌酸锂 112 钽酸锂 ST石英 ST 石英 0.75% 0.11% 机电 耦合 系数 4.80%
脉冲压缩前 脉冲压缩前的雷达图象
脉冲压缩后 脉冲压缩后的雷达图象
声表压控振荡器
结构：
SAW DL
放大器 移相器 输出
振荡条件：幅度，相位
声表压控振荡器优点
和晶体振荡器相比，有较宽的压控范围，可 达1－3% 和LC振荡器相比，有良好的相位噪声。 基频工作频率高
谢 谢 大 家
调频信号的压缩
沟槽式色散线（RAC器件）
沟槽阵约1万条，槽深几百至几千埃。
色散线的相关技术指标
中心频率 带宽 色散时延 时间带宽积（时带积） 压缩比（35dB）
色散线的应用
雷达，解决距离与分辨率的矛盾，既要看的 远，又要看的清。 高速跳频台的侦察与干扰，每秒500跳。实 时，高频率分辨率（20KHz）
Байду номын сангаас1965年White和Voltmer 年 和 发明叉指换能器 60年代半导体平面 年代半导体平面 工艺的成熟
声表面波学科 理论→技术 产业 理论 技术→产业 技术
声表面波的有效激发
输入叉指换能器 输出叉指换能器
baw工艺流程
BAW工艺流程1. 引言BAW（Bulk Acoustic Wave）工艺是一种用于制造声表面波器件的技术。
BAW器件广泛应用于无线通信、雷达、传感器等领域，具有高频率、低损耗和高品质因子等优点。
本文将详细描述BAW工艺的步骤和流程。
2. BAW工艺流程概述BAW工艺流程主要包括晶圆准备、薄膜沉积、光刻定义、薄膜刻蚀、金属沉积和封装测试等步骤。
下面将逐一介绍每个步骤的详细内容。
3. 晶圆准备晶圆准备是BAW工艺的第一步，主要包括晶圆清洗和去除氧化层。
首先，将硅基片进行超声清洗，去除表面杂质和有机物；然后使用化学溶液去除硅片表面的氧化层，以保证后续工艺的顺利进行。
4. 薄膜沉积薄膜沉积是BAW工艺中非常重要的一步，用于制备声表面波器件的压电薄膜。
常用的薄膜沉积方法包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
PVD通过在真空环境下将金属靶材蒸发或溅射到晶圆上，形成压电材料的薄膜；CVD则是在高温下使气态前驱体分解并反应生成固态薄膜。
5. 光刻定义光刻定义是制备BAW器件图案的关键步骤。
首先，在压电材料表面涂覆一层光刻胶；然后使用光刻机将光刻胶曝光到特定的紫外光下，使其形成所需图案；最后，通过显影和烘烤等工艺步骤，去除未曝光区域的光刻胶。
6. 薄膜刻蚀薄膜刻蚀是为了去除不需要的压电材料而进行的步骤。
常用的刻蚀方法有湿法刻蚀和干法刻蚀。
湿法刻蚀通过浸泡晶圆在化学溶液中，使压电材料被溶解；干法刻蚀则是使用高能离子束或等离子体将压电材料物理性地去除。
7. 金属沉积金属沉积是为了制备BAW器件的电极而进行的步骤。
常用的金属沉积方法有物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。
在金属沉积之前，通常需要在薄膜表面进行预处理，如表面清洗、活化处理等，以提高金属与薄膜的结合强度。
8. 封装测试封装测试是BAW器件制造的最后一步。
在封装过程中，将BAW器件连接到引线或基板上，并进行焊接、密封和保护。
然后对封装好的器件进行电性能测试，如频率响应、品质因子等参数的测量。
声表面波器件工艺原理-2镀膜工艺原理
二，声表器件真空镀膜工艺原理：真空镀膜是声表面波器件制作的一个关键工序。
由于激发压电体表面波需要一个金属叉指电极换能器，因此必须在基片表面生长一层金属膜，对这层薄膜的要求是薄、均匀、与基片粘附性好且不会与基片生成有害化合物、便于超声或热压键合、薄膜淀积和光刻成型简单。
纯铝是目前常用的金属材料，电子束镀膜和磁控溅射是目前常用的成膜方法。
（一）电子束镀膜：1，电子束镀膜原理：电子束镀膜属真空蒸发技术，必须在高真空条件下进行。
如果在真空室残留大量气体分子，则会：a）残留的水气、油气、空气分子会附着在片子表面，影响膜与片子的粘附。
b）蒸发粒子受气体分子碰撞几率增多，会改变其直线运动方向，使蒸发粒子与基片表面结合的能量减小，影响蒸发速率，影响平整均匀金属薄膜的形成。
c）残余气体分子会与蒸发源、蒸发粒子反应生成化合物，影响蒸发速率，影响薄膜质量。
为了获得良好薄膜，通常要求真空度应大于1.3×10-3Pa，蒸发源与衬底间的距离应保持在分子平均自由程的1/10以下。
（有经验数据，电子束镀膜的源衬距离小于35cm，溅射镀膜的源衬距离小于10cm。
仅供参考。
）电子束镀膜是利用高能聚焦电子束打到铝源表面，使之熔化分解为原子或原子的集合体，蒸发到基片表面，形成薄膜。
目前使用的主要是e型枪（即270°偏转电子枪）电子束蒸发装置，它主要由发射电子的电子枪体和使电子作圆周运动的均匀磁场两部分组成。
电子束在磁场作用下，穿过加速极阳极孔飞入磁场空间。
调节磁场强度，制控电子束偏转半径，准确打到坩埚内的铝源上，将电子的动能转变为热能，使铝熔化并蒸发；而一部分从铝源表面反射出来的电子受磁场作用偏转，被接地阳极吸收，避免了高能电子对基片表面的损伤。
同时，铝原子被高能电子撞击会使其外层电子发生跃迁变成正离子，在磁场作用下，正离子流发生偏转；为避免铝正离子流粘污绝缘子，使高压短路；一般采用240°-270°电子束偏转角。
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吸声胶
主要工艺－划片
利用高速旋转的 树脂刀片将晶圆分 割成一个个小芯片。
半自动砂轮划片机
主要工艺－划片
主要工艺－粘片（自动SMD）
将芯片通过粘片胶 粘贴固定到外壳底 座上
主要工艺－粘片
自动粘片
主要工艺－点焊（自动铝丝键合）
与片之间达到±6%； 涂胶产能达40片/小时，显影产能达40
片/小时；
•主要工艺－探针测试
半自动探针测试
2.后工序
工艺流程
前工序
丝网涂胶
储能封帽
平行封帽
预焊
划片
光刻检验
点焊检验
初测
筛选试验
标记
终测
编带
粘片 点焊 入库
主要工艺－丝网涂胶（吸声胶）
丝网涂胶
SAW滤波器凃胶的重要性
主要工艺－丝网涂胶
M2000涂胶显影机
3“、4”标准圆片的光刻胶涂覆及曝光后 图形显影，满足特征尺寸CD≥0.5μm声 表面波器件的光刻胶涂覆及曝光后图形 显影工艺制作要求；
涂敷光刻胶均匀性和一致性：3＂片内为 ±2%，片与片之间达到±2%；
显影均匀性和一致性：当以CD=0.5um 作为测试线宽时，3＂片内为±6%，片
电转换为声 （逆压电效应）
声转换为电 （正压电效应）
工作原理是输入换能器将电信号变成声信号 ，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声 信号变成电信号输出。
换能器空间图形 对应脉冲响应图形
通过指条位置和重迭长度的设计即可控制换 能器的脉冲响应，从而也就控制了换能器的频率
响应
SAW滤波器构成及频响
压电基片+IDT（半导体工艺）
电-- 声（SAW）--电 Hfilter(f)=HIDT1(f) *HIDT2(f)
三.主要声表面波器件用晶片材料
LT、LN主要功能
压电效应---表面波器件 热释电效应----红外探测 电光效应---光开关、光调制 光折变效应-----全息存储 非线性光学效应-----激光倍频
主要工艺－测试
主要工艺－测试
自动SMD测试分选系统
Y切Z向传播 铌酸锂
X切112.2 °旋转Y向传播 钽酸锂
简称 3 6 °Y-X
LT
42 °Y-X LT
45 °X-Z LBO ST-X
QUARTZ
主面及传播方向
36 ° 旋转Y切X向传播 钽酸锂
42 ° 旋转Y切X向传播 钽酸锂
45 ° 旋转X切Z向传播 四硼酸锂
ST切X向传播 α-石英
晶片背面的加工粗糙度
曝光工作台定位精度：100nm
适用工艺：剥离工艺和湿法工艺
主要工艺－光刻
GAMMA涂胶显影机
3＂和4＂标准圆片的光刻胶涂覆及曝光后图形显影，满足特征尺寸 CD≤0.35μm声表面波器件的光刻胶涂覆及曝光后图形显影工艺制作要求涂敷
光刻胶均匀性和一致性：4＂片内为±2%，片与片之间达到±2%；
主要工艺－光刻
设备名称: KDF磁控溅射镀膜机
主要技术指标
➢ 均匀性 单片 ±2%〔AL) ±2～3%(sio2) 片与片 ±3～5% (AL) ±5～8% (SIO2) 批与批 ±3 ～ 5% (AL) ±5～8% (SIO2)
➢ 镀层材料 AL、AL-CU2%合金、TI ➢ 产量 3英寸 16片/炉、 4英寸 9片/炉
适用工艺
➢ 湿法工艺 ➢ 单层金属膜和SIO2保护膜
主要工艺—镀膜
设备名称: LEYBOLD(莱宝)电子束镀膜机 主要技术指标
➢ 均匀性 单片 ±1.5% 片与片： ±2.5% 批与批： ±2.5%
➢ 镀层材料 AL、AL-CU2%合金、TI ➢ 产量 3英寸 36片/炉 4英寸 18片/炉
2.2 1.5 1.0 0.5-1.0
其他
0.8-1.5
DQ备 晶片背面粗糙度数值为LN晶片实测典型值。晶片材料不同其
注
加工粗糙度值略有差别。
四.声表面波器件制作工艺流程
1.前工序
镀金属膜
涂胶
曝光
显影
腐蚀
基
片
探针测试
清
洗
涂胶
ห้องสมุดไป่ตู้
曝光
显影
镀金属膜
剥离
镀保护膜
后工序
湿法工艺
①.镀膜
铝 晶片
②.涂光刻胶
主要工艺—镀膜
设备名称: BAK-SAW 电子束镀膜机
主要技术指标
➢ 均匀性 单片： ±1% 片与片： ±2% 批与批： ±2%
➢镀层材料 AL、AL-CU2%合金、TI、CU ➢ 产量 3 英寸 36片/炉
4 英寸 18片/炉
适用工艺
➢ 剥离工艺和湿法工艺 ➢ 单层和多层镀膜
主要工艺—镀膜
主要工艺－平行焊接
现有平行封装设备工艺能力： 能够封装从3mm×3mm到25mm×9mm的表贴器件（SMD）
，深腔外壳最大尺寸可达250mm×30mm； 军品水汽含量能够控制在5000PPM以下
主要工艺－平行焊接
主要工艺－储能封焊
同样利用电阻放电原理，使用大型电容组对焊接面进行充电，放电 瞬间在封焊面形成高热，融化器件封焊环，达到焊接到目的，同时 对器件内部水汽含量也可以进行控制。
碳化硅 100 120 180# 240# W28 W1 1000#
规格号 # #
4
2000# W3.5
粒度尺 160 125 80 63
28-20 14- 15.5
8.5
3.5-
寸范围
10
2.5
晶片粗 >7 ≥5 ≥3 1-3 糙度
0.5 0.5-0.7 0.150.3
金胜
3--5
1.5— 0.8- 0.5- 水晶:
系统精清洗部分由以下构成：RBS1槽、RBS2槽、 溢流清洗槽、QDR1槽、QDR2槽、兆声清洗槽、甩干 机。
STANGL精清洗采用的是湿法批量式清洗，所用的工 艺为RBS洗液超声清洗结合SC1洗液兆声清洗的方式， 因该清洗系统设计时未考虑酸洗槽，有些晶片在清洗前 得预先经过一次酸浸泡处理工艺。
该系统专用于Φ3″和Φ4″标准晶圆片的清洗，日产量 为300-400片/班（8小时）。
从上面可以看出LN、LT是一种多功能晶 体，我们在实践中注意各种性能对使用和 生产相互影响。比如热释电产生静电吸尘 、静电击裂晶片影响．
常用表面波切型
简称 128 °Y-X
LN 64 °Y-X
LN Y-Z LN
X-112.2 °Y LT
主面及传播方向
128 ° 旋转Y切X向传播 铌酸锂
64° 旋转Y切X向传播 铌酸锂
声表面波器件制作工艺介绍 单击此处编辑母版标题样式
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一.声表面波器件的用途
滤波器: 电子通讯
移动设备 无线宽带 广播电视
-------------------------------
谐振器: 移动设备
无匙安全系统
射频识别： 鉴别：身份识别，
物体识别， 运输方式跟踪
-----------------------------------------
适用工艺
➢ 剥离剥离和湿法工艺 ➢ 单层和多层金属膜
主要工艺—镀膜
膜厚测试: FRT表面轮廓仪
ALPHA-STEP 台阶仪
主要工艺－光刻
分布重复式投影曝光
主要技术指标:
最小分辨率：0.5um
最大视场：15×19mm
掩膜版尺寸：5英寸
晶片尺寸：3英寸
光源波长：I线（365nm） 缩影倍率：5：1
光刻胶
铝
晶片
③.曝光
光刻胶 铝
UV 光
晶片
④.显影
光刻 胶
铝
晶片
⑤.刻蚀
光刻胶 铝
晶片
⑥.去胶
铝
晶片
B、剥离工艺
①.涂光刻胶
光刻胶
晶片
②.曝光
光刻胶
UV 光
晶片
③.显影
光刻胶
晶片
④.镀膜
铝 光刻胶
晶片
⑤.去胶
铝 晶片
制作完成图形
主要工艺－清洗
全自动清洗机
主要工艺－清洗
STANGL精清洗系统
降到第一焊点
加超声能量键合
上升到线弧高度
主要工艺－点焊（自动铝丝键合）
降到第二焊点
加超声形成第二个焊点
断线
主要工艺－点焊
6400型自动点焊机
主要工艺－点焊线拉力和芯片剪切力测试
主要工艺－预焊
预焊工序用于将 表贴器件的盖板与基 座固定起来。
主要工艺－平行封焊
封焊工序将预焊后的 器件焊接完毕。
传感器： 感知：压力,温度
液体，气体 生物传感
-----------------------------------------
特殊应用：特殊压电材料，
改变物理特性
二.声表面波器件工作原理
声表面波—SAW（SurfaceAcousticWave）就是 在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基 片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。SAW滤 波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光 面上制作两个声电换能器——叉指换能器（IDT） 。它采用半导体集成电路的平面工艺，在压电基片 表面蒸镀一定厚度的铝膜，把设计好的两个IDT的 掩膜图案，利用光刻方法沉积在基片表面，分别作 为输入换能器和输出换能器。