有效
一种体声波谐振器及其制备方法
南天翔、曹昌铭、田世伟
清华大学
摘要
本文公开一种体声波谐振器及其制备方法,体声波谐振器包括:顶电极、压电材料薄膜、底电极和衬底;其中,顶电极的外周轮廓圈定的区域设置有一个以上第一通孔,压电材料薄膜设置有一个以上第二通孔;底电极的外周轮廓圈定的区域设置有一个以上第三通孔;其中,第一通孔、第二通孔和第三通孔用于通过在衬底上刻蚀空腔的腐蚀性流体。本发明实施例在不需要应用牺牲层工艺、衬底背面光刻工艺以及布拉格反射层的情况下,通过设置的第一通孔、第二通孔和第三通孔,通过在衬底上刻蚀空腔的腐蚀性流体,简化了体声波谐振器的制备工艺。
1.一种体声波谐振器,包括:顶电极(1)、压电材料薄膜(2)、底电极(3)和衬底(4);其中,顶电极(1)的外周轮廓圈定的区域设置有一个以上第一通孔(1-1),压电材料薄膜(2)设置有一个以上第二通孔(2-1);底电极(3)的外周轮廓圈定的区域设置有一个以上第三通孔(3-1);其中,所述第一通孔(1-1)、所述第二通孔(2-1)和所述第三通孔(3-1)用于通过在衬底(4)上刻蚀空腔的腐蚀性流体;所述第二通孔(2-1)在所述顶电极(1)的外周轮廓圈定的区域上的第一投影区域与所述第一通孔(1-1)的重叠区域为第一镂空区域;所述第二通孔(2-1)在所述底电极(3)的外周轮廓圈定的区域上的第二投影区域与所述第三通孔(3-1)的重叠区域为第二镂空区域;所述第一通孔(1-1)的面积与所述顶电极(1)外周轮廓圈定区域的面积的比值为第一预设比值;所述第二通孔(2-1)的面积与所述顶电极(1)外周轮廓圈定区域的面积的比值为第二预设比值;所述第三通孔(3-1)的面积与所述顶电极(1)外周轮廓圈定区域的面积的比值为第三预设比值;所述第一预设比值大于0.001但小于0.7;所述第二预设比值大于0.001但小于0.7;所述第三预设比值大于0.001但小于0.7;所述第一镂空区域的面积与所述顶电极(1)外周轮廓圈定区域的面积的比值为第五预设比值;所述第二镂空区域的面积与所述顶电极(1)外周轮廓圈定区域的面积的比值为第六预设比值;所述第五预设比值大于0.001但小于0.7;所述第六预设比值大于0.001但小于0.7。
2.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其特征在于,所述压电材料薄膜(2)由一层以上以下任意一种压电材料组成:氮化铝、掺钪氮化铝、铌酸锂、钽酸锂和锆钛酸铅。
3.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其特征在于,所述顶电极(1)在所述底电极(3)的顶部所在平面的投影,均位于所述底电极(3)外周轮廓圈定的区域内。
4.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其特征在于,所述衬底(4)上的空腔的上表面的面积,与所述顶电极(1)的外周轮廓圈定的区域的面积的比值为第四预设比值;其中,所述第四预设比值大于0.8但小于4。
5.根据权利要求1所述的体声波谐振器,其特征在于,所述第一通孔(1-1)为以下任一形状:圆形、椭圆形、规则多边形、不规则四边形和不规则五边形;所述第二通孔(2-1)为以下任一形状:圆形、椭圆形、规则多边形、不规则四边形和不规则五边形;所述第三通孔(3-1)为以下任一形状:圆形、椭圆形、规则多边形、不规则四边形和不规则五边形。
6.根据权利要求1~5任一项所述的体声波谐振器,其特征在于,所述顶电极(1)由一层或多层导电材料组成;和/或,所述底电极(3)由一层或多层导电材料组成。
7.根据权利要求1~5任一项所述的体声波谐振器,其特征在于,所述体声波谐振器还包括顶电极引出电极(5);所述顶电极引出电极(5)和所述压电材料薄膜(2)之间设置有隔离层(6)或空腔(7);或者,所述顶电极引出电极(5)在所述底电极(3)的第四投影区域的位置设置有预设形状的缺口(3-2);其中,所述缺口(3-2)的区域包含所述第四投影区域;所述隔离层(6)或所述空腔(7)用于隔离所述顶电极引出电极(5)和所述压电材料薄膜(2)。
8.根据权利要求1~5任一项所述的体声波谐振器,其特征在于,所述体声波谐振器还包括顶电极引出电极(5)和底电极引出电极(8),所述压电材料薄膜(2)上刻蚀有隔离槽(2-2);其中,所述隔离槽(2-2)在所述底电极(3)顶部所在平面的投影位于所述底电极(3)和所述底电极引出电极(8)组成的区域内;所述隔离槽(2-2)位于由所述底电极(3)和所述底电极引出电极(8)组成区域的外周轮廓与所述顶电极(1)的外周轮廓形成的中间区域。
9.一种体声波谐振器的制备方法,包括:在衬底的上表面沉积底电极材料与底电极引出电极材料,并进行图形化处理,以获得底电极引出电极和包含第三通孔的底电极;在底电极材料上表面制备压电材料薄膜;刻蚀压电材料薄膜,获得第二通孔;在压电材料薄膜上表面沉积顶电极材料与顶电极引出电极材料,并进行图形化处理,以获得顶电极引出电极和包含第一通孔的顶电极;腐蚀性流体通过第一通孔、第二通孔和第三通孔流向衬底刻蚀空腔,释放体声波谐振器;其中,所述第二通孔在所述顶电极的外周轮廓圈定的区域上的第一投影区域与第一通孔的重叠区域为第一镂空区域;所述第二通孔在所述底电极的外周轮廓圈定的区域上的第二投影区域与所述第三通孔的重叠区域为第二镂空区域;所述第一通孔的面积与所述顶电极外周轮廓圈定区域的面积的比值为第一预设比值;所述第二通孔的面积与所述顶电极外周轮廓圈定区域的面积的比值为第二预设比值;所述第三通孔的面积与所述顶电极外周轮廓圈定区域的面积的比值为第三预设比值;所述第一预设比值大于0.001但小于0.7;所述第二预设比值大于0.001但小于0.7;所述第三预设比值大于0.001但小于0.7;所述第一镂空区域的面积与所述顶电极外周轮廓圈定区域的面积的比值为第五预设比值;所述第二镂空区域的面积与所述顶电极外周轮廓圈定区域的面积的比值为第六预设比值;所述第五预设比值大于0.001但小于0.7;所述第六预设比值大于0.001但小于0.7。




