一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器技术

本发明专利技术公开了一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器，其制备方法包括：在第一衬底上形成单晶压电材料层；在所述单晶压电材料层远离所述第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层。本发明专利技术实施例通过提供一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器，解决了生长较厚的单晶压电材料形成压电薄膜时，生长缓慢、生产成本高、工艺难度大，很难实现低频段压电谐振器的问题；同时还解决了生长多晶压电材料形成压电薄膜时，材料结晶质量较差，压电谐振器性能降低的问题。本发明专利技术实施例既易于实现低频段压电谐振器，又可以提高压电谐振器的性能，且多晶压电材料的结晶度较高。

A preparation method of a piezoelectric resonator and a piezoelectric resonator

The invention discloses a piezoelectric resonator preparation method and a piezoelectric resonator, and the preparation method comprises the following steps: forming a single crystal piezoelectric material layer on the first substrate; forming a polycrystalline piezoelectric material layer on the surface of the single crystal piezoelectric material layer away from the side of the first substrate. The embodiment of the invention provides a preparation method of a piezoelectric resonator and piezoelectric resonator, solves the piezoelectric material forming piezoelectric thin film thick single crystal growth, slow growth, high production cost, the process is difficult, it is difficult to realize the low frequency of the piezoelectric resonator is solved with growth; the polycrystalline piezoelectric material formed of piezoelectric thin film material, crystallization of poor quality, pressure to reduce the performance of electric resonator. The embodiment of the invention can not only easily realize the low frequency piezoelectric resonator, but also improve the performance of the piezoelectric resonator, and the crystallinity of the polycrystalline piezoelectric material is high.

【技术实现步骤摘要】
一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器
本专利技术实施例涉及压电器件领域，尤其涉及一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器。
技术介绍
薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，FBAR)又称为压电薄膜体声波谐振器，其原理是压电薄膜的逆压电效应将输入的高频电信号转化为一定频率的声信号，并产生谐振，其中谐振频率处的声波损耗最小。通过压电谐振技术可以制备更先进的电子元器件，并为通信技术提供更广泛的应用前景。通常，压电谐振器包括相对设置的两个电极以及位于两个电极之间的压电薄膜。目前，现有的技术方案中常采用单晶AlN压电材料或多晶AlN压电材料制备压电薄膜，但单晶AlN压电材料的生长或者沉积的速度慢，内应力不易控制，增加了较多的工艺问题，导致生产成本较高，难以得到厚度较大的压电薄膜，很难制备低频段更高性能的滤波器；而生长多晶AlN压电材料形成的压电薄膜的厚度可以达到较厚的厚度，可以实现低频段谐振器，但多晶AlN结晶质量较差，会使得品质因数Q和压电耦合系数kt2较低，导致制备的谐振器的性能降低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器，既可以容易制备厚度较厚的压电薄膜，易于实现低频段的压电谐振器，且降低了生产成本及工艺难度，又可以提高压电谐振器的性能，且多晶压电材料的结晶度较高。第一方面，本专利技术实施例提供了一种压电谐振器的制备方法，包括：在第一衬底上形成单晶压电材料层；在所述单晶压电材料层远离所述第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种压电谐振器，包括：单晶压电材料层；形成于所述单晶压电材料层一侧表面的多晶压电材料层；形成于所述多晶压电材料层远离所述单晶压电材料层一侧表面的第一电极；形成于所述单晶压电材料层远离所述多晶压电材料层一侧表面的第二电极。本专利技术实施例提供的一种压电谐振器的制备方法和压电谐振器，通过在第一衬底上形成单晶压电材料层，再在单晶压电材料层上形成多晶压电材料层，以此形成由单晶压电材料层和多晶压电材料层组成的压电薄膜，可以通过调整单晶压电材料层和多晶压电材料层的厚度比来优化压电谐振器的综合性价比，可以通过调整压电薄膜的总厚度来实现低频段压电谐振器，在实现低频段压电谐振器的情况下，还可以形成较薄的单晶压电材料层和较厚的多晶压电材料层来降低生产成本及工艺难度；同时，由于单晶压电材料的结晶度高，因此，在单晶压电材料层上沉积的多晶压电材料的晶格起点排列更整齐，进而提高了多晶压电材料层中多晶压电材料的结晶度，进一步提高了压电谐振器的性能。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种压电谐振器制备方法的流程图；图2-图3是本专利技术实施例一提供的制备流程中各步骤对应的压电谐振器的剖面结构示意图；图4是本专利技术实施例二提供的一种压电谐振器制备方法的流程图；图5是本专利技术实施例三提供的一种压电谐振器制备方法的流程图；图6是本专利技术实施例四提供的一种压电谐振器制备方法的流程图；图7是本专利技术实施例五提供的一种压电谐振器制备方法的流程图；图8-图11是本专利技术实施例五提供的电极制备流程中各步骤对应的压电谐振器的剖面结构示意图；图12是本专利技术实施例六提供的一种压电谐振器的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种压电谐振器制备方法的流程图，图2-图3是本专利技术实施例一提供的制备流程中各步骤对应的压电谐振器的剖面结构示意图。本实施例可适用于提高压电谐振器性能的情况。如图1所示，本专利技术实施例提供的压电谐振器的制备方法具体包括：步骤110、在第一衬底上形成单晶压电材料层。参考图2，首先，在第一衬底10上形成单晶压电材料层11，其中，单晶压电材料层11的材料可以是单晶AlN，可以通过外延方法形成。示例性的，外延方法可以包括金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)又叫金属有机化学气相外延(MOVPE)，可以选择铝的有机物(一般可以是三甲基铝)作为铝源，氨气作为反应的氮源，可以在载流气体氢气输运下，将有机铝源和过剩的氨气输入到真空的反应腔内，在高温作用下，有机铝源与氨气发生反应，生产出高质量的单晶压电材料层11。此外，可选地单晶压电材料还可以为氧化锌(ZnO)、钽酸锂(LiTaO3)、铌酸锂(LiNbO3)等，使其在第一衬底上形成单晶压电材料层11。步骤120、在单晶压电材料层远离第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层。参考图3，可以通过沉积方法在单晶压电材料层11远离第一衬底10一侧的表面形成多晶压电材料层12。其中，多晶压电材料层12与单晶压电材料层11的材料可以相同或不同，可选地，多晶压电材料层12的材料可以是多晶AlN，沉积方法可以为射频磁控溅射沉积技术，具体的，利用高纯Al靶(99.99％)，以高纯的Ar、N2，分别作为溅射气体和反应气体，在制备高质量单晶AlN材料层的基础上，通过对实验参数如工作气压、衬底温度、N2流量以及靶基距离等进行调整，制备多晶AlN薄膜材料。由于在第一衬底10上形成单晶压电材料层11，其结晶度高，可以使其表面沉积的多晶压电材料12存在排列更整齐的晶格起点，因此可以使得在所述的第一衬底10上沉积的多晶AlN压电材料的结晶度更高，性能更好。此外，可选地多晶压电材料还可以为氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)、钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)等，使其在制备的单晶压电材料层11上形成多晶压电材料层12。本专利技术实施例提供的一种压电谐振器的制备方法，通过在第一衬底上形成单晶压电材料层，再在单晶压电材料层上形成多晶压电材料层，以此形成由单晶压电材料层和多晶压电材料层组成的压电薄膜，可以通过调整单晶压电材料层和多晶压电材料层的厚度比来优化压电谐振器的综合性价比，可以通过调整压电薄膜的总厚度来实现低频段压电谐振器，在实现低频段压电谐振器的情况下，还可以形成较薄的单晶压电材料层和较厚的多晶压电材料层来降低生产成本及工艺难度；同时，由于单晶压电材料的结晶度高，因此，在单晶压电材料层上沉积的多晶压电材料的晶格起点排列更整齐，进而提高了多晶压电材料层中多晶压电材料的结晶度，进一步提高了压电谐振器的性能。上述技术方案中，单晶压电材料层11和多晶压电材料层12的总厚度(即压电薄膜的厚度)大于或等于1.5μm，可以满足压电谐振器的谐振频率为100MHz～3GHz(低频段)的要求。实施例二图4为本专利技术实施例二提供的一种压电谐振器制备方法的流程图。本实施例在实施例一的基础上进行优化，在第一衬底上形成单晶压电材料层包括：提供单晶衬底；在所述单晶衬底上外延生长单晶AlN，形成单晶AlN压电层。多晶压电材料层与单晶压电材料层的材料相同。相应地，在单晶压电材料层远离第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层包括：在单晶AlN压电层远离第一衬底一侧的表面沉积多晶AlN，形成多晶AlN压电层。具体的，如图4所示，本实施例的方法包括：步骤210、提供单晶衬底；其中，若所制备的单晶压电材料层11的材料为单晶AlN，则所提供的单晶衬底可以是SiC、蓝宝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电谐振器的制备方法，其特征在于：包括：在第一衬底上形成单晶压电材料层；在所述单晶压电材料层远离所述第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层。

【技术特征摘要】
1.一种压电谐振器的制备方法，其特征在于：包括：在第一衬底上形成单晶压电材料层；在所述单晶压电材料层远离所述第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层。2.根据权利要求1所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，在第一衬底上形成单晶压电材料层包括：提供单晶衬底；在所述单晶衬底上外延生长单晶AlN，形成单晶AlN压电层。3.根据权利要求2所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述多晶压电材料层与所述单晶压电材料层的材料相同。4.根据权利要求3所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，在所述单晶压电材料层远离所述第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层包括：在所述单晶AlN压电层远离所述第一衬底一侧的表面沉积多晶AlN，形成多晶AlN压电层。5.根据权利要求2所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述多晶压电材料层与所述单晶压电材料层的材料不同。6.根据权利要求5所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，在所述单晶压电材料层远离所述第一衬底一侧的表面形成多晶压电材料层包括：采用沉积法在所述单晶AlN压电层远离所述第一衬底一侧的表面沉积锆钛酸铅压电陶瓷、多晶氧化锌、钽酸锂或铌酸锂，形成PZT压电层、ZnO压电层、LiTaO3压电层或LiNbO3压电层。7.根据权利要求2-6任一项所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述单晶AlN压电层的厚度小于0.6μm。8.根据权利要求1所述的压电谐振器的制备方法，其特征在于，所述单晶压电材料层和所述多晶压电材料层的总厚度大于或等于1.5μm。9.根据权利要求1所述的压电谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：何军，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：安徽安努奇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34