[發(fā)明專利]壓電薄膜式溫度傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110255505.2
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113049128B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮勇;尤政;賀如松
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00;H03H9/17
• 代理公司: 北京華進京聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 方曉燕

本申請涉及一種壓電薄膜式溫度傳感器及其制備方法。壓電薄膜式溫度傳感器包括：襯底，設(shè)置于所述襯底的布拉格反射層，設(shè)置于所述布拉格反射層遠離所述襯底的部分表面的第一電極，設(shè)置于所述第一電極和所述布拉格反射層遠離所述襯底的表面的壓電薄膜層，以及設(shè)置于所述壓電薄膜層遠離所述第一電極的表面的第二電極。所述壓電薄膜層為單晶材料層。本申請中，所述壓電薄膜式溫度傳感器采用所述布拉格反射層作為聲學反射層，相比于空氣型或背蝕空腔型薄膜體聲波諧振器結(jié)構(gòu)剛度較好，工藝相對簡單，良品率高，更加適合大批量生產(chǎn)。本申請中所述壓電薄膜式溫度傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，可無線化且與互補金屬氧化物半導體工藝兼容的良好特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及微電子器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種壓電薄膜式溫度傳感器及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，能源裝備、鋼鐵冶金、航空航天領(lǐng)域，對溫度的實時監(jiān)測需求越來越強烈。在1000℃的高溫惡劣環(huán)境下，傳統(tǒng)的熱電偶、光學測溫方案存在較大的局限性，包括體積較大、安裝難度高、有線連接在高溫下容易失效、測試精度低、輸出信號易受共模干擾、信號延遲大等問題。因此急需尋求一種可行的高溫傳感方案。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對傳統(tǒng)的熱電偶、光學測溫方案存在較大局限性的問題，提供一種壓電薄膜式溫度傳感器及其制備方法。

一種壓電薄膜式溫度傳感器，包括：

襯底；

布拉格反射層，設(shè)置于所述襯底；

第一電極，設(shè)置于所述布拉格反射層遠離所述襯底的部分表面；

壓電薄膜層，設(shè)置于所述第一電極和所述布拉格反射層遠離所述襯底的表面，所述壓電薄膜層為單晶材料層；

第二電極，設(shè)置于所述壓電薄膜層遠離所述第一電極的表面。

在一個實施例中，所述布拉格反射層包括：多個反射組，每個反射組包括兩個阻抗層，一個高聲阻抗層和一個低聲阻抗層，相鄰的兩個所述反射組之間的所述阻抗層的類型不同。

在一個實施例中，所述布拉格反射層包括：四至六個所述反射組。

在一個實施例中，所述布拉格反射層包括：

四個反射組，與所述襯底接觸的阻抗層為所述高聲阻抗層，與所述第一電極接觸的阻抗層為所述低聲阻抗層。

在一個實施例中，所述襯底的材料為SiC，所述高聲阻抗層的材料為AlN，所述低聲阻抗層的材料為SiO₂，所述壓電薄膜層的材料為c軸晶向的單晶AlN，所述第一電極和所述第二電極的材料為金屬Mo。

在一個實施例中，所述襯底的厚度為350μm±10μm，所述高聲阻抗層的厚度為1.09μm±0.005μm，所述低聲阻抗層的厚度為0.56μm±0.002μm，所述壓電薄膜層的厚度為2μm±0.01μm，所述第一電極和所述第二電極的厚度均為0.1μm±0.005μm。

本申請還提供一種壓電薄膜式溫度傳感器的制備方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底的表面沉積布拉格反射層；

在所述布拉格反射層遠離所述襯底的部分表面沉積第一電極；

在所述第一電極和所述布拉格反射層遠離所述襯底的表面沉積壓電薄膜層；

在所述壓電薄膜層遠離所述第一電極的表面沉積第二電極。

在一個實施例中，所述在所述襯底的表面沉積布拉格反射層的步驟包括：

在所述襯底的表面形成四個反射組，其中，每個所述反射組包括兩個不同類型的阻抗層，一個高聲阻抗層和一個低聲阻抗層，相鄰的兩個所述反射組之間的所述阻抗層類型不同。