Fabrikasjon av Surface Acoustic Wave-enheter på Litium Niobate

Vår protokoll demonstrerer detaljene for å fremstille typiske akustiske bølgeenheter på piezoelektriske underlag som er spesielt verdifulle for folk som ønsker å komme inn i dette spirende feltet. Å holde rusk borte fra overflaten under rengjøring er avgjørende i prosessen med fabrikasjon. For å forhåndsforbrekke wafer, plasser den på en kokeplate på 100 grader Celsius i tre minutter.

Deretter flytter wafer til aluminiumsfolie. Plasser wafer på et spin coater. Bruk en dropper til å plassere negativ fotoresist på wafer som dekker ca 75% av wafer-overflaten.

For å produsere en fotoresist tykkelse på ca 1,3 mikrometer, utfør følgende program på spin coater: 500 rpm med en akselerasjon på 3000 rpm per sekund i fem sekunder, etterfulgt av 3, 500 rpm med en akselerasjon på 3000 rpm per sekund i 40 sekunder. Stek wafer ved å plassere den på en kokeplate ved 100 grader Celsius. Øk varmeplatetemperaturen til 150 grader Celsius og oppretthold den temperaturen i ett minutt.

Flytt deretter waferen fra kokeplaten og la wafer avkjøles i luften til romtemperatur. Ikke plasser wafer direkte på kokeplaten ved 150 grader Celsius. La vannet avkjøles i luft etter oppvarming.

For å utsette fotoresisten for ultrafiolett energi, overfør wafer til maske aligner. Med maskejusteringen satt til å levere lys på 375 nanometer, utsett fotoresisten for en energidose på 400 millijouler per kvadratcentimeter. For å bake wafer, legg den på en kokeplate ved 100 grader Celsius.

Etter tre minutter, overfør wafer til aluminiumsfolie hvor den avkjøles til romtemperatur. Plasser wafer i et beger fylt med ren RD6 utvikler. La waferen være nedsenket i 15 sekunder mens du forsiktig rister begeret.

Fjern wafer fra utbygger og dypp den i deionisert vann i ett minutt. Skyll deretter wafer under deionisert vannstrøm. Til slutt, bruk tørr nitrogenstrøm for å fjerne det gjenværende vannet fra wafer.

Stek vannet igjen ved 100 grader Celsius. Etter tre minutter, overfør wafer til aluminiumsfolie hvor den avkjøles til romtemperatur. Plasser wafer i en sputter deponering system og evakuere kammeret til et trykk på fem ganger 10 til den negative seks millitorr.

Deretter flyt argon på 2,5 millitorr. Deretter sputter krom med en kraft på 200 watt for fem nanometer som et vedheft lag. For å danne ledende elektroder, deponer aluminium på 400 nanometer og et effektnivå på 300 watt.

Overfør wafer til et beger og senk den ned i aceton. Sonicate begeret med middels intensitet i fem minutter. Skyll wafer med deionisert vann og tørk wafer med nitrogenstrøm.

Plasser wafer på en kokeplate på 100 grader Celsius i tre minutter. Deretter overfører du den til et stykke aluminiumsfolie og venter på at den avkjøles til romtemperatur. Plasser wafer i en sputter deponering system og evakuere kammeret til et trykk på fem ganger 10 til den negative seks millitorr.

Flow argon på 2,5 millitorr og deretter sputter krom med en effekt på 200 watt for fem nanometer som et vedheft lag. Deretter danner de ledende elektrodene ved å sputtering gull for 400 nanometer på et effektnivå på 300 watt. Plasser wafer på en spin coater.

Ved hjelp av en dropper, deponer positiv fotoresist på wafer som dekker ca 75% av wafer overflateareal. For å produsere en fotoresist tykkelse på ca 1,2 mikrometer, utfør følgende program på spin coater: 500 rpm med en akselerasjon på 3000 rpm per sekund i 10 sekunder, etterfulgt av 4000 rpm med en akselerasjon på 3000 rpm per sekund i 30 sekunder. Plasser deretter wafer på en kokeplate ved 100 grader Celsius.

Etter ett minutt, overføre wafer til aluminiumsfolie hvor det vil avkjøles til romtemperatur. Overfør waferen til maskejusterten. Med maske aligner satt til å levere lys på 375 nanometer, utsette fotoresisten for en energidose på 150 millijoules per kvadratcentimeter.

Plasser wafer i et beger fylt med ren AZ300MIF utvikler. La wafer i begeret i 300 sekunder forsiktig riste begeret. Fjern wafer fra utbygger og dypp den deionisert vann i ett minutt.

Skyll deretter wafer under deionisert flyt. Til slutt, bruk tørr nitrogenstrøm for å fjerne det gjenværende vannet fra wafer. Deretter dypp wafer i gull etchant i 90 sekunder, forsiktig rister begeret.

Etter skylling av wafer under deionisert vannstrøm, bruk tørr nitrogenstrøm for å fjerne det gjenværende deioniserte vannet fra wafer. Bortsett fra aceton, fotoresist og utvikler, er de farligste reagensene metallhandlingene som krever høyere beskyttelse som neoprenhansker og et forkle. Til slutt dypp wafer i krometchant i 20 sekunder, forsiktig rister begeret.

Skyll wafer under deionisert vannføring. Og igjen, bruk tørr nitrogenstrøm for å fjerne gjenværende vann. IDT-er ble fabrikkert ved hjelp av metodene som er beskrevet.

Avstanden mellom fingrene og fingrene selv er alle 10 mikrometer i bredde, noe som resulterer i en bølgelengde på 40 mikrometer. Et sinusformet signal ble påført IDT og en laser Doppler vibrometer ble brukt til å måle amplituden og frekvensen av den resulterende overflaten akustisk bølge. Resonansfrekvensen ble funnet å være 96.5844 megahertz, litt lavere enn designfrekvensen på 100 megahertz.

En plott av vibrasjonen på substratoverflaten viser en overflate akustisk bølge som forplanter seg fra IDTs. Basert på forholdet mellom maksimal amplitude og minimum amplitude, ble det stående bølgeforholdet beregnet til å være 2,06. Bevegelsen til en sessile dråpe aktivert av SAW-enheten ble demonstrert.

En vanndråpe på 0,2 mikroliter ble pipetted på litiumnibbat omtrent en millimeter unna IDT. Når en SAW forplanter seg og møter dråpen, lekker den inn i væsken i Rayleigh-vinkelen. Jetting vinkelen bekrefter tilstedeværelsen av en overflate akustisk bølge.

Disse teknikkene kan brukes til fabrikasjon av megahertz eller overflaten akustiskbølgeenheter. Prosessen må justeres hvis det er behov for akustiske bølgeaktuatorer med høyere frekvens. Denne protokollen gir to pålitelige metoder for å forberede høyfrekvente akustiske bølgeenheter som brukes til mikro til nanoskala acoustofluidics forskning.