Herstellung von Oberflächen-Akustikwellengeräten auf Lithium-Niobat

Unser Protokoll zeigt die Details der Herstellung typischer Oberflächenschallwellengeräte auf piezoelektrischen Substraten, besonders wertvoll für Menschen, die dieses aufkeimende Feld betreten möchten. Bei der Reinigung ist es von entscheidender Bedeutung, Schmutz von der Oberfläche fernzuhalten. Um den Wafer vorzubrechen, legen Sie ihn drei Minuten lang bei 100 Grad Celsius auf eine Kochplatte.

Dann bewegen Sie den Wafer auf Aluminiumfolie. Legen Sie den Wafer auf einen Spincoater. Mit einem Trsetzer platzieren Sie negativen Photowiderstand auf den Wafer, der etwa 75 % der Waferoberfläche bedeckt.

Um eine photoresistdicke Dicke von ca. 1,3 Mikrometern zu erzeugen, führen Sie das folgende Programm auf dem Spincoater aus: 500 U/min mit einer Beschleunigung von 3.000 U/min für fünf Sekunden, gefolgt von 3 500 U/min mit einer Beschleunigung von 3.000 U/min für 40 Sekunden. Backen Sie den Wafer, indem Sie ihn bei 100 Grad Celsius auf eine Kochplatte legen. Erhöhen Sie die Warmblechtemperatur auf 150 Grad Celsius und halten Sie diese Temperatur für eine Minute aufrecht.

Dann den Wafer von der Kochplatte bewegen und den Wafer in der Luft auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Legen Sie den Wafer nicht direkt auf die Kochplatte bei 150 Grad Celsius. Lassen Sie das Wasser nach dem Erhitzen in der Luft abkühlen.

Um den Photoresist ultravioletter Energie auszusetzen, übertragen Sie den Wafer auf den Maskenaligner. Mit dem Maskenaligner, der Licht bei 375 Nanometern liefert, setzen Sie den Photoresist einer Energiedosis von 400 Millijoule pro Quadratzentimeter aus. Um den Wafer zu backen, legen Sie ihn auf eine Kochplatte bei 100 Grad Celsius.

Nach drei Minuten den Wafer auf Aluminiumfolie übertragen, wo er auf Raumtemperatur abkühlt. Legen Sie den Wafer in einen Becher gefüllt mit reinem RD6-Entwickler. Lassen Sie den Wafer 15 Sekunden lang eintauchen, während Sie den Becher sanft schütteln.

Entfernen Sie den Wafer vom Entwickler und tauchen Sie ihn für eine Minute in entionisiertes Wasser ein. Dann spülen Sie den Wafer unter deionisiertem Wasserfluss. Verwenden Sie schließlich den trockenen Stickstofffluss, um das restliche Wasser aus dem Wafer zu entfernen.

Backen Sie das Wasser wieder bei 100 Grad Celsius. Nach drei Minuten den Wafer auf Aluminiumfolie übertragen, wo er auf Raumtemperatur abkühlt. Legen Sie den Wafer in ein Sputterabscheidungssystem und evakuieren Sie die Kammer auf einen Druck von fünf mal 10 auf den negativen Sechs-Millitorr.

Als nächstes fließen Argon bei 2,5 Millitorr. Dann sputtern Chrom mit einer Leistung von 200 Watt für fünf Nanometer als Haftschicht. Um die leitfähigen Elektroden zu bilden, lagern Sie Aluminium bei 400 Nanometern und einem Leistungsniveau von 300 Watt ab.

Den Wafer in einen Becher geben und in Aceton eintauchen. Beschallen Sie den Becher mit mittlerer Intensität für fünf Minuten. Spülen Sie den Wafer mit entionisiertem Wasser und trocknen Sie den Wafer mit Stickstofffluss.

Legen Sie den Wafer drei Minuten lang bei 100 Grad Celsius auf eine Kochplatte. Dann übertragen Sie es auf ein Stück Aluminiumfolie und warten, bis es auf Raumtemperatur abkühlen. Legen Sie den Wafer in ein Sputterabscheidungssystem und evakuieren Sie die Kammer auf einen Druck von fünf mal 10 auf den negativen Sechs-Millitorr.

Fließen Sie Argon bei 2,5 Millitorr und spututtern Sie dann Chrom mit einer Leistung von 200 Watt für fünf Nanometer als Haftschicht. Als nächstes bilden Sie die leitfähigen Elektroden, indem Sie Gold für 400 Nanometer bei einem Leistungsniveau von 300 Watt sputtern. Legen Sie den Wafer auf einen Spincoater.

Mit einem Trsetzer, legen Sie positiven Photowiderstand auf den Wafer, der etwa 75% der Waferoberfläche bedeckt. Um eine photoresistdicke Dicke von ca. 1,2 Mikrometern zu erzeugen, führen Sie das folgende Programm auf dem Spincoater aus: 500 U/min mit einer Beschleunigung von 3.000 U/min für 10 Sekunden, gefolgt von 4.000 U/min mit einer Beschleunigung von 3.000 U/min für 30 Sekunden. Dann legen Sie den Wafer auf eine Kochplatte bei 100 Grad Celsius.

Nach einer Minute den Wafer auf Aluminiumfolie übertragen, wo er auf Raumtemperatur abkühlt. Übertragen Sie den Wafer auf den Maskenausrichter. Mit dem Maskenaligner, der Licht bei 375 Nanometern liefert, setzen Sie den Photoresist einer Energiedosis von 150 Millijoule pro Quadratzentimeter aus.

Legen Sie den Wafer in einen Becher gefüllt mit reinem AZ300MIF-Entwickler. Lassen Sie den Wafer 300 Sekunden lang im Becher liegen und den Becher sanft schütteln. Entfernen Sie den Wafer vom Entwickler und tauchen Sie es für eine Minute entionisiertes Wasser ein.

Dann spülen Sie den Wafer unter deionisiertem Fluss. Verwenden Sie schließlich den trockenen Stickstofffluss, um das restliche Wasser aus dem Wafer zu entfernen. Als nächstes tauchen Sie den Wafer 90 Sekunden lang in Gold-Etchant ein und schütteln Sie sanft den Becher.

Nachdem Sie den Wafer unter entionisiertem Wasserfluss abspült haben, verwenden Sie trockenen Stickstoffstrom, um das verbleibende entionisierte Wasser aus dem Wafer zu entfernen. Neben Aceton, Photoresist und Entwickler sind die gefährlichsten Reagenzien die Metallaktionen, die einen höheren Schutz erfordern, wie Neoprenhandschuhe und eine Schürze. Schließlich tauchen Sie den Wafer für 20 Sekunden in Chrom etchant ein und schütteln Sie sanft den Becher.

Spülen Sie den Wafer unter entionisiertem Wasserfluss. Und wieder, verwenden Sie trockenen Stickstofffluss, um verbleibendes Wasser zu entfernen. IDTs wurden mit den beschriebenen Methoden hergestellt.

Der Abstand zwischen den Fingern und den Fingern selbst beträgt alle 10 Mikrometer in der Breite, was zu einer Wellenlänge von 40 Mikrometern führt. Ein sinusförmiges Signal wurde auf das IDT aufgebracht und ein Laser-Doppler-Vibrometer wurde verwendet, um die Amplitude und Frequenz der resultierenden Oberflächen-Akustikwelle zu messen. Die Resonanzfrequenz lag bei 96,5844 Megahertz, etwas niedriger als die Designfrequenz von 100 Megahertz.

Eine Darstellung der Schwingung auf der Substratoberfläche zeigt eine oberflächenakustische Welle, die sich von den IDTs aus ausbreitet. Basierend auf dem Verhältnis zwischen der maximalen Amplitude und der minimalen Amplitude wurde das Standwellenverhältnis auf 2,06 berechnet. Die Bewegung eines sessilen Tröpfchens, das durch das SAW-Gerät betätigt wurde, wurde demonstriert.

Ein Wassertropfen von 0,2 Mikrolitern wurde auf Lithium-Niobat etwa einen Millimeter vom IDT entfernt pipettiert. Wenn sich ein SAW ausbreitet und auf das Tröpfchen trifft, sickert es im Rayleigh-Winkel in die Flüssigkeit. Der Jetting-Winkel bestätigt das Vorhandensein einer Oberflächen-Akustikwelle.

Diese Techniken können für die Herstellung von Megahertz oder der Oberflächen-Akustikwellengeräte verwendet werden. Der Prozess muss angepasst werden, wenn höhere Frequenz-Akustikwellenantriebe erforderlich sind. Dieses Protokoll bietet zwei zuverlässige Methoden zur Vorbereitung hochfrequenter Oberflächen-Akustikwellengeräte, die für die forschung an nano- bis nanoskaliger Akustofluidik verwendet werden.