[發(fā)明專利]基于柔性襯底的聲表面波器件的結構及其制造方法

無效

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• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102420582A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 周劍;余德永;金浩;王德苗;馮斌
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江百士迪科技有限公司
• 主分類號: H03H9/145
• 分類號: H03H9/145;H03H3/08
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本發(fā)明涉及一種聲表面波器件技術領域，尤其涉及一種基于柔性襯底的聲表面波器件的結構及其制造方法。

背景技術

聲表面波（Surface?Acoustic?Wave,?SAW）是沿著彈性固體表面或界面上傳播的一種彈性波,?聲表面波器件則是利用聲表面波來完成各種復雜信號處理的器件。隨著半導體平面工藝、材料科學、微機械加工技術（MEMS）、微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，SAW器件以其小型化、多功能、高頻率、高可靠性和數(shù)字輸出等特性，被廣泛應用于移動通信、航空航天、雷達、電子對抗、遙控遙測、廣播電視、傳感器等各類軍用和民用電子系統(tǒng)中。

傳統(tǒng)的聲表面波器件都是基于硬性襯底材料的，如金剛石襯底（專利公開號CN?1257940A）、藍寶石襯底（專利公開號?CN?101325240A）、鈮酸鋰襯底（專利公開號CN?1731676A）等。在這些公開專利中，所有的襯底均為硬性材料，質量大，不能彎曲，所以在制備過程中不能卷繞式（roll-to-roll）連續(xù)化生產(chǎn)，制備的器件也不能安裝在曲面上，這極大地限制了聲表面波器件的生產(chǎn)和用途。

傳統(tǒng)的壓電薄膜型聲表面波器件都是利用壓電薄膜激發(fā)瑞利波，由于瑞利波的聲速比對稱板波要低，所以制備出的器件諧振頻率相對較低，很難適應集成電路中的高頻無線通信應用；另外，基于瑞利波模式的傳感器在應用于液體傳感器時，由于粒子縱向運動，能量會輻射到液體中，導致Q值降低。

有機柔性襯底不同于硬性襯底（如藍寶石、金剛石等），有著材質柔軟、輕薄、可以彎曲、可以卷繞式連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點，從而使基于柔性襯底的聲表面波器件具有輕便、柔軟、可卷繞式連續(xù)化生產(chǎn)、可安裝在曲面上工作等優(yōu)點。

此外，將沉積了SAW工作區(qū)的柔性襯底背面體深刻蝕后，可以在工作區(qū)內激勵起板波，板波模式的柔性SAW器件具有Q值高、諧振頻率高等特點，可作為高頻通信濾波器和傳感器集成在柔性印制電路板中，并且在運用于液體傳感器時不會有像瑞利波模式的SAW傳感器那樣輻射能量而導致Q值下降的現(xiàn)象。

發(fā)明內容????????????????????????????

本發(fā)明的一個目的是提供一種基于柔性襯底的聲表面波器件，本發(fā)明的另一個目的是提供制造這種聲表面波器件的方法。

一種基于柔性襯底的聲表面波器件結構，包括：襯底、底電極層、壓電層、頂電極層，工作區(qū)由底電極層、壓電層、頂電極層構成，其特征在于，所述的底電極層的下方設置有柔性襯底，柔性襯底上設置有開口。

所述的柔性襯底為：聚脂、聚酰亞胺、液晶聚合物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚丙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯對苯二甲酯、聚丙烯己二酯、聚四氟乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚砜、尼龍中的任一種有機材料制備的薄膜，其厚度為5～250?μm。

所述的底電極層至少為：鋁、金、銀、銅、鐵、鉑、鈦、鎳、鉻、鎢、鉬、鋅、鈷、鋯、鈮中的一種金屬材料制成的薄膜，該薄膜的厚度為10～500?nm。

所述的壓電層至少為：氧化鋅、氮化鋁、鋯鈦酸鉛中的一種壓電薄膜，其厚度為0.5～10?μm。

所述的壓電層至少為：氧化鋅、氮化鋁、鋯鈦酸鉛中的兩種材料組合的復合膜層，其厚度為0.5～10?μm。

所述的頂電極層由叉指換能器和反射柵組成，叉指換能器厚度為20～500?nm，反射柵厚度為20～500?nm。

一種基于柔性襯底的聲表面波器件結構的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

制備柔性襯底，采用物理、化學方法合成柔性襯底薄膜；

制備底電極層：采用磁控濺射或者蒸發(fā)方法中的一種方法直接在柔性襯底上制備底電極層；?

制備壓電層：采用低溫物理沉積方法或低溫化學沉積方法中的一種方法直接在柔性襯底上制備壓電層；?

制備頂電極層：在上述壓電層上，經(jīng)過沉積金屬電極、光刻、刻蝕，或光刻、沉積金屬電極、剝離工藝形成所需電極層；

⑤背面刻蝕襯底：采用干法刻蝕方法，對柔性襯底進行背面體深刻蝕，使得底電極層的下表面能夠與空氣直接接觸。

所述的頂電極層是經(jīng)過沉積金屬、表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測工藝流程制備。

所述的頂電極層是經(jīng)過表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、沉積金屬、剝離工藝流程制備。