微波濾波器之製備

本實驗所製作的濾波器為BPF(Band-Pass Filter) ，製程流程如 圖3-5 所示。

3.4-1 基板準備

　 　所使用的基板為拋光兩吋 99.6%之氧化鋁陶瓷基板，介電常數為 9.8。其清洗步驟如圖 3-6 所示，先在 160℃的硫酸：磷酸 = 3 : 1 混 合溶液中浸泡10 分鐘，再沖泡 DI water5 分鐘，之後泡於丙酮十分鐘，

最後浸於酒精中十分鐘，再以氮氣吹乾表面即可。

3.4-2 底電極與上電極黃光製程

　 　黃光製程步驟如圖 3-2 所示，將基板以 120℃一分鐘烘烤過後，

上一層膜厚約6µm 的厚膜光組 LOR50B，120℃軟烤 3 分鐘，之後上 反轉光阻AZ5214E，90℃軟烤 1 分鐘，完成之後開始對準曝光，曝 光時間為15 秒，接著 120℃硬烤 4 分鐘，不加濾鏡反曝光一分鐘後，

即可顯影，使用FHD5 顯影 35~45 秒，DI water 定影 30 秒後於光學 顯微鏡下鑑定其型態。

3.4-3 底電極與上電極金屬製作

對於底電極之製作是以熱蒸鍍法配合濺鍍法完成，為了增加金屬 與氧化鋁基板的附著性故濺鍍厚度約 500Å 的黏著層 Cr (Adhesive

layer)，再以蒸鍍法鍍上 300Å 的 Ni 做為黏著層 Cr 與 Ag 之間的緩衝 層(Buffer layer)，以蒸鍍法製作出 2um 的 Ag，即完成底電極結構為 Ag/Ni/Cr 之製作。而上電極也是以相同的方法製作出 Ag/Ni/Cr，Cr 的濺鍍條件於表3-3。

3.4-4 PI/TiO2介電層製作

將含有底電極之氧化鋁陶瓷基板 120℃烘烤 1 分鐘，旋鍍上PI或 PI/TiO2介電層，90℃軟烤 1 分鐘；120℃軟烤 2 分鐘，接著上一層 AZ5214E反轉光阻，90℃軟烤 1 分鐘，曝光 15 秒之後，120℃硬烤 4 分鐘，不加濾鏡反曝光25 秒之後，利用FHD5 顯影 35 秒，DI water 定影30 秒，氮氣吹乾後用光學顯微鏡鑑定其型態，將完成之圖形浸 入NBA+IPA=1：1 之溶液中 20 秒去除光阻，最後送入爐管熱處理即 完成介電層之製作。

3.5 特性量測

3.5-1 物性分析

成分分析：使用FTIR、XPS、TEM分析PI與TiO2成分；TGA以及 DSC分析PI/TiO2薄膜熱性質與相變化情形。

表面型態分析：完成熱處理後的PI/TiO2薄膜，以原子力探針顯微 鏡(AFM, Digital Instruments, NanoScope )來觀察薄膜的表面型態及粗 糙度。

厚度分析：完成熱處理後的PI/TiO2薄膜，藉由JEOL FESEM 6500 分析薄膜切面，計算其厚度。

3.5-2 電性分析

(i)C-V 量測：使用惠普 HP4194(阻抗與放大相位分析儀)量測 MIM 結構電容，測得電容值及介電損失(dielectric loss)，可計算出介電常

ε

電壓

3.5-3 微波特性量測

之後，經切割、打洞、組裝之後，經由網路分析 儀量

加於上電極，下電極則接負電壓。若將電流值I 除以面積 A，電 壓V 除以膜厚 d，可得漏電流密度與外加電場(J-E)關係圖。

濾波器製作完成

測元件S 參數，量測範圍為頻率 0.045GHz 到 2GHz 之間 。

表 3-1 白金(Pt)薄膜鍍膜條件

預抽壓力(Base pressure)： 2×10^-6 Torr 鍍膜壓力(Working pressure)： 5 mTorr 氣體流量比 Ar/O2 = 20/0 射頻功率(Power density)： 2.5W/cm²

鍍膜溫度(Td)： 450℃

薄膜厚度(Film thickness) ~1000 埃

表 3-2 鈦(Ti)薄膜鍍膜條件

預抽壓力(Base pressure)： 4×10^-6 Torr 鍍膜壓力(Working pressure)： 10 mTorr 氣體流量比 Ar/O₂ = 10/10 射頻功率(Power density)： 2.3W/cm²

鍍膜溫度(Td)： 27℃

表3-3 鉻(Cr)薄膜鍍膜條件

預抽壓力(Base pressure)： 4×10^-6 Torr 鍍膜壓力(Working pressure)： 10 mTorr 氣體流量比 Ar/O2 = 10/10 射頻功率(Power density)： 2.3W/cm²

鍍膜溫度(Td)： 27℃

Sol-gel for PI/TiO

hybrid film

圖3-1 實驗流程

O NH2

2HN

Capacitance of PI/TiO

hybrid film

Filter fabrication and analysis

O

ODA dissolve in NMP RT. N2

Poly(amic acid) PAA

圖

3-2 PAA/Ti(OEt)

precursor sol

PI/TiO²薄膜烘烤

上光阻

軟烤

曝光

硬烤

反曝光

顯影

定影

去光阻 OM 檢查

圖3-3 薄膜電容黃光製程步驟

Cr

PI/TiO²薄膜

Pt Ti SiO²

Si

圖3-4 Cr/thin film/Pt/Ti/SiO2/Si結構電容

Device Design Device Fabrication

Design Alumina Substrate Cleaning

Feedback

Simulation Photolithography

Film Mask Fabrication Metal & Dielectric Film Deposition

Measurement

圖 3-5 BPF 設計製作流程

硫酸＋磷酸（3：1）160℃ 10min

D.I. water 5 min

＊丙酮 10 min

＊酒精 10 min

N

dry

＊ 於超音波震盪器中

圖3-6 氧化鋁基板清洗流程圖