[發(fā)明專利]一種頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器及其制備方法

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• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112543010A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國強(qiáng);張鐵林;劉紅斌;衣新燕;趙利帥;歐陽佩東
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H03H9/17
• 分類號(hào): H03H9/17;H03H3/02;H03H9/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

1.一種頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，包括襯底、空氣隙、電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)及電極引出層；所述襯底與所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)連接，襯底與所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)的連接面向襯底內(nèi)凹陷，形成空氣隙；所述電極引出層與所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)連接；所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)包括底電極、壓電層、中間電極及頂電極，電極與壓電層相間排布形成三明治結(jié)構(gòu)，所述底電極上層疊壓電層，所述中間電極被壓電層包裹，頂電極層疊在壓電層上；所述壓電層及中間電極的數(shù)量均為n個(gè)，n為整數(shù)且n的取值≥1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)中的底電極和中間電極均通過電極引出層與外界偏置電壓源相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)中不同的電極的電位設(shè)置為相同極性或相反極性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述襯底為單晶Si；所述壓電層為壓電薄膜，所述壓電層為PZT、AlN、ZnO、CdS、LiNbO₃中的一種以上；所述底電極、中間電極和頂電極均為金屬電極層，所述金屬電極層為Pt、Mo、W、Ti、Al、Au、Ag中的一種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述壓電層的厚度為500nm-3μm；所述頂電極、中間電極和底電極的厚度為20nm-1μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述電極引出層的厚度為0.3-1μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器，其特征在于，所述空氣隙的深度為0.5-2μm。

8.一種制備權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)對襯底進(jìn)行刻蝕得到凹槽，在凹槽中沉積SiO₂作為填充層；

(2)在步驟(1)所述填充層上沉積金屬電極，并進(jìn)行圖形化處理，得到所述底電極；

(3)在步驟(2)所述底電極上沉積n個(gè)壓電層、n個(gè)中間電極及一個(gè)頂電極，n為整數(shù)且n的取值≥1，電極與壓電層相間，底電極、壓電層、中間電極及頂電極形成三明治結(jié)構(gòu)，得到所述電極和壓電層的三明治結(jié)構(gòu)；

(4)在壓電層上刻蝕出電極引出的通孔并沉積金屬得到電極引出層；

(5)刻蝕連通下方填充層的通孔并釋放填充層得到空氣隙，得到所述頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述沉積SiO₂的方法為PECVD；步驟(2)所述沉積金屬電極的方法為磁控濺射或蒸鍍；步驟(3)所述沉積壓電層的方法包括PVD、MOCVD、PLD、ALD中的一種以上。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的頻率可調(diào)的薄膜體聲波諧振器的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，在壓電層上刻蝕出電極引出的通孔的方法為利用掩膜刻蝕或光刻；所述掩膜的材料為SiO₂或者光刻膠；沉積金屬得到電極引出層的方法為蒸鍍或磁控濺射。