[發明專利]一種微機械壓電式圓盤諧振器及其制作方法

在審

• 申請號: 202010095279.1
• 申請日: 2020-02-16
• 公開（公告）號: CN111200411A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 趙繼聰;諸政;孫海燕;宋晨光;孫玲
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H9/17
• 代理公司: 江蘇隆億德律師事務所 32324
• 代理人: 倪金磊

1.一種微機械壓電式圓盤諧振器，其特征在于，包括：壓電式器件及底部支撐結構，

所述壓電式器件包括頂部輸入電極(8)、底部接地電極(1)以及設于所述頂部輸入電極(8)和底部接地電極(1)之間的壓電振動層(5)；

所述底部支撐結構包括基底及固定于所述底部接地電極(1)底部中心位置與所述基底與之間的支撐錨(6)，所述支撐錨為(6)材料選自低阻硅。

2.如權利要求1所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器，其特征在于，所述支撐錨(6)為圓柱體，所述支撐錨(6)的半徑為3μm，所述支撐錨高度為1um，壓電式器件為圓盤形，所述壓電振動層(5)的半徑為30um，厚度為1um，所述頂部輸入電極(8)與所述底部接地電極(1)的金屬電極厚度均為100nm。

3.如權利要求2所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器，其特征在于，所述頂部輸入電極(8)材料選用金或鉬，所述底部接地電極(1)材料選用金或鉬，所述壓電振動層(5)的材料選用氮化鋁。

4.如權利要求1所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器，其特征在于，所述底部支撐結構為SOI基片，所述SOI基片頂層為低阻硅層(2)，中間層為氧化層(3)，底層為高阻硅層(4)，所述支撐錨(6)為所述低阻硅層(2)的部分。

5.制作如權利要求1～4任一項所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、干法刻蝕SOI基片頂層低阻硅(2)中心位置周圍預設區域形成用來釋放壓電式器件的凹腔(7)，同時形成位于基片中心的支撐錨(6)，；

步驟2、在所述凹腔(7)的表面生長第一二氧化硅犧牲層(9)，磨平生長的第一二氧化硅犧牲層(9)至支撐錨(6)露出第一二氧化硅犧牲層(9)上表面；

步驟3、在基片頂部的第一二氧化硅犧牲層(9)上表面以支撐錨(6)為中心淀積金屬層并圖案化制作預設形狀的底部接地電極(1)；

步驟4、淀積氮化鋁層，干法刻蝕圖案化得到預設形狀的壓電振動層(5)并露出底部接地電極(1)端部的接線區域；

步驟5、在刻蝕后的頂部生長第二二氧化硅犧牲層(9)，并磨平至壓電振動層(5)露出上表面；

步驟6、在第二二氧化硅犧牲層(9)和壓電振動層(5)上表面淀積金屬層并圖案化形成頂部輸入電極(8)；

步驟7、刻蝕第一二氧化硅犧牲層(9)和第二二氧化硅犧牲層(9)以釋放器件。

6.根據權利要求5所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器的制作方法，其特征在于，所述步驟2利用PECVD生長第一二氧化硅犧牲層(9)，并通過CMP工藝研磨至支撐錨(6)露出；所述步驟5利用PECVD生長第二二氧化硅犧牲層(9)，并通過CMP工藝研磨至氮化鋁層露出。

7.根據權利要求5所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器的制作方法，其特征在于，所述步驟3利用濺射沉積金薄膜，并通過剝離工藝制作底部接地電極(1)；所述步驟6利用濺射沉積金薄膜，并通過剝離工藝制作底頂部信號輸入電極(8)。

8.根據權利要求5所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器的制作方法，其特征在于，所述步驟4利用濺射沉積氮化鋁薄膜，利用干法刻蝕確定壓電振動層(5)的形狀，并刻蝕形成通孔進入底部接地電極(1)。

9.根據權利要求5所述的一種微機械壓電式圓盤諧振器的制作方法，其特征在于，所述步驟7利用氫氟酸(HF)氣體刻蝕第一二氧化硅犧牲層(9)和第二二氧化硅犧牲層(9)以釋放器件。