[發明專利]硅襯底結構和氮化鋁壓電諧振器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202111472214.5
• 申請日: 2021-12-02
• 公開（公告）號: CN114142821A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 趙繼聰;張敖宇;孫海燕;施佺;宋晨光
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H03H3/007
• 分類號: H03H3/007;H03H3/02;H03H3/08;H03H9/02
• 代理公司: 江蘇隆億德律師事務所 32324
• 代理人: 倪金磊

1.硅襯底結構制備方法，其特征在于，步驟包括：

在硅襯底(1)的上表面刻蝕形成用于包圍至少部分待釋放區域的回流槽(2)；

采用高硼硅玻璃(3)在回流槽(2)中形成頂部與硅襯底(1)表面平齊的釋放保護層(4)，所述釋放保護層(4)限定出所述待釋放區域。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用高硼硅玻璃(3)在回流槽(2)中形成頂部與硅襯底(1)表面平齊的釋放保護層(4)，實現為：

將高硼硅玻璃(3)陽極鍵合在硅襯底(1)的上表面；

對高硼硅玻璃(3)施加高溫高壓，使高硼硅玻璃(3)軟化并填充回流槽(2)；

去除硅襯底(1)上下兩面多余的玻璃和硅，直至硅襯底(1)上表面露出回流槽(2)中的高硼硅玻璃(3)。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述去除硅襯底(1)上下兩面多余的玻璃和硅，直至硅襯底(1)上表面露出回流槽(2)中的高硼硅玻璃(3)，實現為：

利用機械研磨工藝分別去除硅襯底(1)上下兩面多余的玻璃和硅；

通過化學機械拋光工藝使硅襯底(1)表面平整。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述將高硼硅玻璃(3)陽極鍵合在硅襯底(1)的上表面前，還包括以下步驟：

將硅襯底(1)在200～300℃的真空環境下停留0.5～1小時。

5.氮化鋁壓電諧振器件的制備方法，其特征在于，步驟包括：

采用上述權利要求1至4中任意一項所述的方法制備硅襯底結構；

在硅襯底結構上生長種子層(6)；

在種子層(6)上生長第一金屬層并刻蝕形成底電極(7)；

在底電極(7)上淀積壓電層(8)；

在壓電層(8)上生長第二金屬層并刻蝕形成頂電極(9)；

刻蝕壓電層(8)形成貫穿壓電層(8)的開孔(10)，并制作連通頂電極(9)和底電極(7)的金屬焊盤(11)；

在與所述待釋放區域對應的壓電層(8)上刻蝕形成貫穿壓電層(8)和種子層(6)的釋放孔(12)；

通過釋放孔(12)釋放位于所述待釋放區域內的部分硅襯底(1)形成釋放腔(13)。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述刻蝕壓電層(8)形成貫穿壓電層(8)的開孔，并制作金屬焊盤(11)，實現為：

刻蝕壓電層(8)形成貫穿壓電層(8)的開孔(10)；

濺射鋁作為金屬焊盤(11)的材料；

剝離形成金屬焊盤(11)。

7.硅襯底結構，其特征在于，采用上述權利要求1至4任意一項所述的硅襯底結構制備方法制得。

8.氮化鋁壓電諧振器件，其特征在于，采用上述權利要求5至6任意一項所述的氮化鋁壓電諧振器件的制備方法制得。

9.氮化鋁壓電諧振器件，其特征在于，包括

硅襯底(1)；

設置于硅襯底(1)上的采用高硼硅玻璃材料形成的釋放保護層(4)，所述釋放保護層(4)限定有釋放腔(13)；和

設置于硅襯底(1)上的壓電諧振結構，所述壓電諧振結構的至少一部分設置在所述釋放腔(13)上方。

10.根據權利要求9所述的氮化鋁壓電諧振器件，其特征在于，

所述壓電諧振結構包括設置在硅襯底(1)上表面的種子層(6)、設置在種子層(6)上的底電極(7)、設置在底電極(7)上的壓電層(8)、設置在壓電層(8)上表面的頂電極(9)以及貫穿壓電層(8)且與底電極(7)相連的金屬焊盤(11)；

其中，所述底電極(7)的至少一部分和所述頂電極(9)設置在所述釋放腔(13)上方。