序：
利用石英作SAW 谐振器基片时，具有良好的温度特性。然而，在制作器件的过程中，各道工序都可能出现误差，即使采用最精确的工艺控制，对1GHz 以上的高频器件，产生±300KHz 的偏差，也在所难免；这样的偏差是不能满足高频传输系统的要求；因此，频率调整也就成为制作SAW 谐振器不可缺少的重要工序。 （一） 制作误差引起的频移：
SAW 谐振器制作工艺中产生频率误差的原因多种多样。由于SAW 谐振器的中心频率取决于叉指电极（IDT ）指间宽度和石英基片上SAW 的相速，而影响SAW 相速变化原因又可归纳为IDT 偏离SAW 的传播方向、形成IDT 的铝膜厚度和电极指的线宽等。由下表列出采用通用工艺制作1GHz 的SAW 器件造成频偏的主要原因及由此产生的偏离。（仅供参考） 制作误差 频率偏移 SAW 传播方向±1° 石英切割方向±1° IDT 膜厚±100A° 石英表面的电极占有比±10% ±70 KHz ±300 KHz
±200 KHz
±200 KHz
（二）修频技术：
修频的方法很多，如等离子刻蚀，金属减薄或加厚，覆盖介
质膜，聚合物质量加载，高能离子注入，紫外光照射，激活聚
合物等。下面选设备投入少、批量生产易操作的方法作简单介
绍。
1， 等离子体频率修正技术：
1） 基本原理：它是用CF 4+O 2（CF 4：80%，O 2：20%）或F 12等离子体对石英基片进行 选择性刻蚀，来改变换能器电极的台阶高度，从而改变SAW 速度及换能器的反射率，达到修正频率的目的。对谐振器而言，由于增高了台阶，除SAW 速度降低有助于降低谐振频率外，凹槽电极的换能器的反射率的提高也有助于谐振频率的降低。
在传统RIE 系统中，CF 4被离解为氟离子和CF 2 ，与SiO 2的反应生成物是SiF 4、CO 、CO 2 ；刻蚀过程大约如下：CF 4→2F+CF 2 SiO 2+4F →SiF 4+2O SiO 2+2CF 2→SiF 4+2CO ； 另外在CF 4中加入O 2 ，会反应释放出F ，因而增进了SiO 2的刻蚀速率；只是当氧超过一定量后，气相的F 原子会再结合成为F 2，反而使刻蚀速率下降。
调频所需总台阶高度h 2可由下式给出：
挠性电路板
h 2 =λ｛（h 1/λ）2 —［（f 1-f 2）λ/K V］｝1/2
式中: V—自由声表面波速度， K—系数，约为10.5， λ—声表面波波长， h 1—金属台阶高度， f 1—初始频率， f 2—调频最终频率。
由上式算出，增加1200A°台阶高度，频率降200KHz，与刻蚀实际达到台阶增高1000A°时，频率降低200KHz 基本一致。等离子体频率修正技术简单易行；对500MHz 谐振器调频200KHz（400ppm），
刻蚀30秒，没发现器件增大响应崎变，不改变器件的长期可靠性。由于等离子体频率修正是使频率降低，所以应使设计和制作的器件的初始频率偏高于所需的最终频率。
2）方法简介：（例）将基片放置在反应离子刻蚀机真空室内的平行平板电极（阴极）上，阴极接射频电源（13.56MHz ），阳极接地。当反应室抽至高真空后，充入反应性气体，将气压调至9-3Pa ，加射频电压，激励起辉光放电，使反应气体电离，产生自由电子和具有化学活性的离子及离子团，对基片进行刻蚀。下表列出当电极距离为30mm ，射频功率为280-360W ，气压为9-3Pa 时，常用压电晶体的刻蚀特性。
材料 掩膜 刻蚀气体 刻蚀速率（A 0
开钻/min）选择比（R 材料/R 掩膜） SiO 2 AI F 12 580 4.4 LiTaO 3 AI SF 6 270 1.8 LiNbO 3 AI SF 6 220 1.7
2， 减薄金属膜修频技术：
1） 基本原理：通过减薄金属膜，可使声波速度上升，换能器反射率降低，从而使谐振 器频率升高。当选择SAW 在石英中按36°旋转Y 切X 轴方向传播、占孔比为0.5时，叉指膜厚与频率有如下关系： （V-V 0）λ = 2π［0.00298 + 0.416 ( h f/ V )］ ； 式中： V ：调频后SAW 波速， V 0：自由声表面波速度， h ：铝膜厚度，
λ：声表面波波长， f: 调频最终频率
由上式不难看出，h 与波速增量呈正比关系，与f 呈反比关系。
当采用化学腐蚀减薄金属膜时，由于腐蚀时的各向同性，指宽与膜厚等量递减，作用仍是使频率升高；但因其影响甚微，故常忽略不计。
2）具体操作：修频前，对片子参数（频率）进行抽检，确定频率修正量。将片子用铝腐蚀液（现公司采用的是正性胶显影液：（CH 3）4NOH ）选择性腐蚀数秒，然后迅速用纯水冲洗干净，氮气吹干。再次测试芯片频率，确定修正量，进行选择性腐蚀，然后冲洗、吹干、测试；重复以上程序，直至频率符合要求。
3，紫外光修频：
1）基本原理：室温下，在石英SAW 谐振器芯片表面以磁
控溅射法形成二氧化硅薄膜，膜厚50-1000A °，这样的溅射
膜由于其粒状和低密度，一般具有不平整的非晶态结构，会
使SAW 发生散射和吸收，使波速变化，损耗增大；当采用
受激准分子激光器光照时，随光照时间加长，谐振器的中心
频率将增大到接近溶石英的计算值；并且激光照射不会干扰
器件的电性能，即使温度变化引起频率变动，也可在短时间
内趋于稳定。以674MHz 为例，激光照二氧化硅膜（200A °）
10″，谐振频率变化近300KHz ；有分析认为，产生这种现
象的原因是，在激光照射下表层二氧化硅膜进一步晶化。
石英基片经切磨抛后，表面亦存在一层由石英微粒构成的薄
硼硅酸盐玻璃膜，具有与上述相同的不平整结构。只是采用同样的激光照射，
谐振器的频率变化幅度为上例的一半。此法虽调幅不大，但不
需溅射二氧化硅膜，有利于简化调频工艺。
附表：受激准分子激光器的典型特征
使用气体
能量/脉冲 波长 脉冲重复频率
KrF 40Mj 2480A ° 200Hz
2）具体方法：由于上述调整方法需使用受激准分子激光器，
不符合批量生产实际。有研究采用紫外光代替激光照射，把高
压水银灯用凹面反射镜聚光照射，时间由光阀控制，照射功率
铣刀头装配图在管芯表面约为3W/mm 2，高压水银灯功率500W 。实验结果，可获得与激光照射相同效果。 4， 激活聚合物修频：
SAW 器件的频率是压电基片的弹性强度的函数，弹性强度的微小变化会引起SAW 速度 变化，进而引起器件频率变化。为实现这种变化，在谐振器表面某一特定区域内覆盖一层聚
合物，聚合物受光、热或电子束的辐射后发生固化，固化收缩作用使基片发生应变，在应变场的作用下，基片的弹性强度发生变化，从而导致器件的频率飘移。频率漂移量取决于聚合物的固化程度，漂移的方向取决于聚合物的排列。
所用聚合物（例如聚酰亚胺）的气体释放性必须很
弱，以保证老化率保持在可接受程度。只要能作到聚半导体胶水
合物厚度均匀，位置精确，可以用任何一种可行的方
法淀积聚合物。对旋转Y切石英（包括ST切）来说，
聚合物淀积在基片的底面，其覆盖面与有源谐振元件
同大小，频率校正效果最好，对器件的响应特性和老
化性能影响最小。
聚合物淀积后即进行加温，使之部分固化并释放气
体；然后根据所用的聚合物选用高温、光照或电子束来激活聚合物，使其进一步固化，达到调整频率的目的。在SAW器件的使用温度下，可能会发生热激活的聚合，但对聚酰亚胺之类聚合物的影响完全可以忽略，不会影响器件的响应频率和老化性能。
（三） 影响SAW谐振器频率稳定性原因分析、及改善频率稳定性的部分途径：
1，影响SAW谐振器频率稳定性的主要因素：
1）温度影响：
a）不同切型的石英基片制作的器件温度性能（温度系数）不同。 SAW谐振器频率对温度依赖性有两个方面：静态温度效应和动态温度效应。常见的ST-切石英的频率与温度呈抛物线关系，是静态温度效应。动态温度效应是由温度升降而产生的，频率变化幅度与温度变化对时间的变化率成正比，且对SAW器件的装配具有极大依赖性。扁头螺丝
b）在一定温度下，管芯表面污染物会最终达到平衡，一旦温度改变，将打乱原有平衡，使污染物的分布改变，并引起频率变化。
c）高温处理会改变SAW的相速。
d）当器件内有聚合物存在时，在SAW器件的使用温度下，可能会发生热激活的聚合，
使频率变化。（与聚合有关的化学反应率是温度的指数函数，正比于exp（-E/KT），其中E是聚合物的聚合能，K是波尔兹曼常数，T是绝对温度。因不同聚合物E值不同，所以聚合程度也不同。）
2）应力影响：应力的微小变化会改变SAW相速，引起频率变化。
3）封装影响：长期频率稳定，取决于SAW器件的封装；不良封装会使芯片表面吸附水汽及各种腐蚀性气体，引起电极表面状况变化。
4）芯片表面的平整度、光洁度的影响。
5）各种化学和物理污染的影响：物理污染会因污染物的位移使频率改变；化学污染则会引起叉指电极及基片表面的变化。有资料报道，环氧粘结材料的污染会造成大约-80ppm的频率变化。晶片切磨抛后残留的微粒具有很强吸附力，随时间推移因应力变形而松动脱落，也会引起频率漂移。
6）功率影响：当叉指电极使用纯铝膜时，增大对器件的激励功率，会使器件的老化性能变坏。
7）光照影响：当声表谐振器芯片受紫外光照射时，频率会向上漂移。
2，改善SAW谐振器频率稳定性的途径：
1）尽量设计高Q值、低插入损耗器件。
2）选择温度性能稳定的石英切面和声波传播方向。并对基片表面的平整度、光洁度要提出相应要求。
3）生产过程中，要加强清洗，保证芯片洁净；当芯片采用酸、碱处理时，要用水彻底冲洗干净。要使用挥发物少的粘结剂。封装环境要洁净，并采用高纯N2保护。要避免各类物理、
化学污染。
4）封装前要充分固化；并应进行至少1h的高温退火处理，以消除应力、改变芯片表面状态。要加强密封捡漏。
5）镀膜可采用钛-铝双层结构，或在铝中掺铜或钛。
6）在芯片表面生长200A°的二氧化硅，既可用于调频，又可用于表面保护。
7）采用性能稳定的电源和测试系统。
编者：杜文玺duwenxiabc@yahoo
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