Beyond 5Gを目指した複合基板弾性波フィルタの作製プロセス評価法

面向Beyond 5G的复合基板声波滤波器制造工艺评价方法

基本信息

批准号：
22H01496
负责人：
大橋雄二
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01496/
关键词：
基板接合弾性波デバイス漏洩弾性表面波速度超音波マイクロスペクトロスコピー異種単結晶基板貼り合わせ構造次世代無線通信弾性表面波デバイスバルク波デバイス接合評価弾性表面波・バルク波フィルタ作製プロセス評価超音波計測

项目摘要

本年度は、異種単結晶基板貼り合わせ(HAL)構造基板作製プロセスの評価を行うための基盤技術となる超音波マイクロスペクトロスコピー(UMS)技術の改良、拡張を行なった。基板表面状態を評価するために、異なる研磨条件において基板の研磨面仕上がり状態をAFMによる観察を行い、漏洩弾性表面波(LSAW)の伝搬特性(速度、減衰の周波数依存性)への影響を検討した。現状のLFB超音波プローブでは100-300MHz帯の計測となるため、波長が数十μmのオーダーであるため、表面粗さに対する感度が鈍くなる。そのため、より高周波の超音波を利用することで超音波を短波長化して基板表面近傍の加工変質層なども含めた研磨状態を評価できるよう、現状の200MHz帯よりもより高周波対応(0.3-1GHz)の超音波プローブの作製を実施した。サファイアのロッドから片端面を円筒開口、もう一方の端面を平面とするLFBレンズを作製し、その平坦面側に金属接合により圧電結晶基板を接合してトランスジューサを形成し、LFB超音波プローブを構築した。さらに、将来的な単層基板を接合したHAL基板や多層膜付きのHAL基板評価に先立って、最も単純な構造である単層膜付き基板のバルク波特性の測定・解析手法、および境界接合状態も含めた薄膜の特性評価法を検討した。2 mm厚さの基板の片面に数μm厚さの単層膜を形成したサンプルを準備して、膜とは反対面から平面超音波プローブにより平面波を入射して、その反射応答を周波数の関数として計測する。このとき、単層膜内では音波が多重反射して干渉するため膜の特性に応じて反射係数と位相回転量が変化するため、その計測モデルを構築した。この特徴を利用することで膜の音速と密度を推定できることがわかった。

今年，我们改进和扩展了超声波显微光谱（UMS）技术，这是评估异质单晶基板层压（HAL）结构基板制造工艺的基础技术。为了评估基材的表面状况，我们使用AFM在不同抛光条件下观察了基材的抛光表面光洁度状况，并检查了泄漏表面声波（LSAW）的传播特性（速度、衰减的频率依赖性）的影响。做过。目前的LFB超声波探头在100-300MHz频段进行测量，因此波长约为几十微米，这使得它们对表面粗糙度不太敏感。因此，通过使用更高频率的超声波，缩短了超声波的波长，并且为了评估包括基板表面附近的加工变质层的抛光状况，可以使用更高的频带（0.3-1GHz））比当前的200MHz频段）进行了超声波探头的制造。采用蓝宝石棒制作一端为圆柱形开口、另一端为平坦表面的LFB透镜，并利用金属键合将压电晶体基板与平坦表面接合，形成换能器，从而构成LFB超声波探头。做过。此外，在评估未来的单层基板粘合的HAL基板和多层薄膜的HAL基板之前，我们将开发测量和分析具有最简单结构的单层薄膜基板的体波特性的方法，以及我们研究了评估薄膜特性（包括其状态）的方法。制备在 2 mm 厚的基板一侧形成几微米厚的单层薄膜的样品，使用平面超声波探头将平面波入射到薄膜的另一侧，并测量反射响应作为函数。频率被测量为。此时，声波在单层薄膜内多次反射和干涉，因此反射系数和相位旋转量会根据薄膜的特性而变化，因此我们为此建立了测量模型。人们发现，利用这一特征，可以估计膜的声速和密度。