锂氮化锂表面声波设备的制造

依靠众所周知的逆压电效应，原子偶极子产生与电场应用相对应的应变，压电晶体如锂牛锂锂锂（LN）、锂钛锂锂锂TaO_{3 3（LT），}可用作机电传感器，用于微尺度应用^{1、2、3、4、5、6。2,3,4,5,61}通过在 10 – 1000 MHz 下产生高达 1 nm 的位移， SAW 驱动的振动克服了传统超声的典型障碍：小加速度、长和大器件尺寸。操纵流体和悬浮粒子的研究最近加速，最近大量和可获取的评论^{77，8，9，10。8,9,10}

制造SAW集成微流体器件需要制造压电基板上的电极（数字传感器（IDT）11，以产生¹¹SAW。当连接到交流的电气输入时，梳形手指在基板上产生压缩和张力。SAW设备的制造已经出现在许多出版物中，无论是使用升降紫外线光刻与金属溅射或湿蚀刻工艺^10。然而，缺乏制造这些设备的知识和技能是许多研究团体进入同流体学的主要障碍，即使在今天也是如此。对于升空技术12、13、14，在表面上创建具有反图案的牺牲层（光阻），当目标材料（金属）沉积在整个晶圆上时，它可以到达所需区域的基板，然后采用”升空”步骤去除剩余的光阻。^12,13,14相比之下，在湿蚀刻工艺^{15、16、17、1816,17,18}中，金属首先沉积在晶圆上，然后用直接图案在金属上产生光刻，以保护所需的区域免受金属蚀刻的”蚀刻”。¹⁵

在最常用的设计中，直 IDT、SAW 器件谐振频率的波长由手指对的周期性定义，其中手指宽度和手指之间的间距均为 /4¹⁹。为了平衡电流传输效率和基板的质量载荷效应，压电材料上沉积的金属厚度被优化为SAW波长²⁰的1%左右。如果沉积的金属^{不足，可能}导致手指过早衰竭。另一方面，由于质量加载效应，过厚的金属薄膜会导致 IDT 谐振频率降低，并可能从 IDT 产生无意的声学腔，从而隔离它们从周围基板产生的声波。因此，选择的光阻和紫外线照射参数在升空技术中有所不同，具体取决于 SAW 器件的不同设计，尤其是频率。在这里，我们详细介绍了在双面抛光 0.5 mm 厚的 128° Y 旋转切割 LN 晶圆上生产 100 MHz SAW 生成装置的升降过程，以及制造相同设计的 100 MHz 器件的湿蚀刻工艺。我们的方法提供微流体系统，能够调查各种物理问题和生物应用。