【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及压电兰姆波谐振器设计及加工工艺，特别涉及一种基于微纳加工工艺的寄生模态抑制与品质因子提升的压电环峰兰姆波谐振器及其制作方法。
技术介绍
1、由于无线通信技术的不断发展和通信设备的小型化趋势，传统的压电声学谐振器开始面临巨大挑战。压电兰姆波谐振器，作为一种新型的压电声学谐振器，因其较小的器件体积、较高的声波相速度，以及制作工艺复杂度低的优点，成为下一代压电声学谐振器的有力候选之一。然而，目前的压电兰姆波谐振器面临几个主要问题：传统压电兰姆波谐振器通常利用方形插指电极在压电薄膜上激发的直峰兰姆波，但由于难以只激发沿特定方向传播的直峰兰姆波，传统压电兰姆波谐振器常受到各种寄生模态困扰；另一方面，理想情况下直峰兰姆波的位移幅值不会从谐振器中心到边缘递减，这使得传统压电兰姆波谐振器向周围结构泄漏的声波较多，器件能量损耗较高，难以实现高品质因子。
2、公开号为cn111262543a的专利公开了一种基于单晶生长掺钪氮化铝压电层的兰姆波谐振器，通过在电极间隙在压电层上设置贯穿孔阵列结构抑制了寄生模态。但这种设计一方面复杂了设计流程，另一方面对加工精度有着较高要求。
3、公开号为cn112688650a的专利公开了一种基于高声速材料衬底上铌酸锂压电层的兰姆波谐振器，通过将上电极部分埋入压电薄膜层中实现了寄生模态抑制。但这种设计在工艺上难以精确控制实际实现的电极埋入比例，对工艺要求较高，增加了工艺生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：针对现有压电兰姆
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种基于微纳加工工艺的寄生模态抑制与品质因子提升的压电环峰兰姆波谐振器，其包括金属上电极层(a)，压电薄膜层(b)，金属底电极层(c)，以及衬底层(d)；其中：
4、所述金属上电极层(a)包含若干个均匀间隔设置于压电薄膜层(b)上的弧形电极插指(1)；
5、所述压电薄膜层(b)包括圆形或环形的压电薄盘(2)和未释放压电层(3)；
6、所述金属底电极层(c)采用不连接正负极的浮动电位底电极，或与上电极采用相反极性连接的弧形插指底电极(4)；
7、所述衬底层(d)包括用于支撑压电薄膜层(b)的衬底(6)和释放空腔(5)；
8、所述压电薄盘(2)设置于衬底层(d)的释放空腔(5)上，用一根或多根通过图形化压电薄膜层(b)得到的、且与压电薄膜层(b)材质相同的梁与未释放压电层(3)相连。
9、优选地，所述衬底(6)为高阻硅衬底。
10、优选地，使用与上电极采用相反极性连接的弧形插指底电极时，需要通过通孔(7)将底电极向器件表面引出。
11、优选地，所述弧形电极插指(1)的数量为多个，宽度一致且在压电薄膜层(b)表面呈等间隔均匀排布；同时，各弧形电极插指共圆心，且越接近压电薄盘边缘的弧形电极插指半径越大。
12、优选地，所述弧形电极插指(8)从压电薄盘(2)中心至边缘交替连接至正极或负极，连接方式为在需连接至正极的弧形电极插指上设计一处或多处开口，设计一根或多根金属电极(9)从开口处穿过，将需连接至负极的弧形电极插指连接起来，然后以同样的方式连接需连接至正极的弧形电极插指。
13、第二方面，本专利技术还提供了一种第一方面所述的压电环峰兰姆波谐振器的制作方法，所述制作方法选自方法一和方法二中的任意一种，其中：
14、所述方法一包含以下步骤：
15、步骤1：在高阻硅衬底上生长一层压电层；
16、步骤2：在压电层上制作金属上电极；
17、步骤3：沉积一层氧化硅，并涂胶、光刻、显影、然后刻蚀来图形化氧化硅层；
18、步骤4：去除步骤3中的剩余光刻胶后，刻蚀压电层；
19、步骤5：通过晶圆减薄工艺从背面减薄高阻硅衬底；
20、步骤6：在减薄后的高阻硅衬底背面涂胶、光刻、显影、然后使用二氟化氙干法刻蚀工艺刻蚀器件区域背部硅衬底；目的是释放器件区域压电层，使器件在完成后可以正常工作；
21、步骤7：在器件区域压电层背部沉积底电极金属形成底电极；
22、步骤8：去除正面氧化硅层，完成器件制作。
23、所述方法二包含以下步骤：
24、步骤s1：在高阻硅衬底上制备金属底电极；
25、步骤s2：生长一层压电层；
26、步骤s3：沉积一层氧化硅，并涂胶、光刻、显影、然后刻蚀来图形化氧化硅层；
27、步骤s4：去除步骤s3中的剩余光刻胶后，刻蚀压电层，定义释放通孔以及上下电极通孔。刻蚀工艺可采用icp-rie、rie、湿法刻蚀、ibe等多种方法；
28、步骤s5：去除正面氧化硅层；
29、步骤s6：通过lift-off工艺沉积上电极金属并图形化，此时使用的光刻胶旋涂厚度应大于电极金属厚度；
30、步骤s7：使用二氟化氙干法刻蚀工艺刻蚀衬底硅释放器件，完成器件制作。
31、优选地，所述步骤1和步骤s2中生长压电层采用的是磁控溅射工艺、外延分子束生长(mbe)或衬底转移工艺；所述压电层的材料选用氮化铝、掺钪氮化铝和氧化锌中的一种或多种。
32、优选地，所述步骤2中的金属上电极和步骤s1中的金属底电极制作方法相同，所述金属上电极或金属底电极是通过沉积电极金属并涂胶、光刻、显影，然后刻蚀来制备，或通过剥离(lift-off)工艺沉积电极金属并图形化，此时使用的光刻胶旋涂厚度应大于电极金属厚度；
33、所述沉积电极金属之前先沉积钛金属作为粘附层；所述沉积选用热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射工艺；
34、所述电极金属选自铝、铂、金和钼中的一种或多种。
35、优选地，所述方法一和方法二中所涉及的刻蚀工艺采用电感耦合反应离子刻蚀(icp-rie)、离子束刻蚀(ibe)、氟化氢干法蒸汽腐蚀或湿法刻蚀。
36、优选地，所述步骤7中沉积底电极金属之前先沉积钛金属作为粘附层；所述底电极金属选自铝、铂、金和钼中的一种或多种，所述沉积选用热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射工艺。
37、优选地，所述步骤s6中沉积上电极金属之前先沉积钛金属作为粘附层；所述上电极金属选自铝、铂、金和钼中的一种或多种，所述沉积选用热蒸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于微纳加工工艺的寄生模态抑制与品质因子提升的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，包括金属上电极层(a)，压电薄膜层(b)，金属底电极层(c)，以及衬底层(d)；其中：
2.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，所述衬底(6)为高阻硅衬底。
3.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，使用与上电极采用相反极性连接的弧形插指底电极时，需要通过通孔(7)将底电极向器件表面引出。
4.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，所述弧形电极插指(1)的数量为多个，宽度一致且在压电薄膜层(b)表面呈等间隔均匀排布；同时，各弧形电极插指共圆心，且越接近压电薄盘边缘的弧形电极插指半径越大。
5.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，所述弧形电极插指(8)从压电薄盘(2)中心至边缘交替连接至正极或负极，连接方式为在需连接至正极的弧形电极插指上设计一处或多处开口，设计一根或多根金属电极(9)从开口处穿过，将需连接至负极的弧形电极插指连接起来，然后以同样的方式连接需连接至正极的弧形电极插指
6.权利要求1～5中任意一项所述的压电环峰兰姆波谐振器的制作方法，其特征在于，所述制作方法选自方法一和方法二中的任意一种，其中：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1和步骤S2中生长压电层采用的是磁控溅射工艺、外延分子束生长(MBE)或衬底转移工艺；所述压电层的材料选用氮化铝、掺钪氮化铝和氧化锌中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2中的金属上电极和步骤S1中的金属底电极制作方法相同，所述金属上电极或金属底电极是通过沉积电极金属并涂胶、光刻、显影，然后刻蚀来制备，或通过剥离(lift-off)工艺沉积电极金属并图形化，此时使用的光刻胶旋涂厚度应大于电极金属厚度；
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法一和方法二中所涉及的刻蚀工艺采用电感耦合反应离子刻蚀(ICP-RIE)、离子束刻蚀(IBE)、氟化氢干法蒸汽腐蚀或湿法刻蚀。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤7中沉积底电极金属之前先沉积钛金属作为粘附层；所述底电极金属选自铝、铂、金和钼中的一种或多种，所述沉积选用热蒸发、电子束蒸发或磁控溅射工艺；
...【技术特征摘要】
1.一种基于微纳加工工艺的寄生模态抑制与品质因子提升的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，包括金属上电极层(a)，压电薄膜层(b)，金属底电极层(c)，以及衬底层(d)；其中：
2.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，所述衬底(6)为高阻硅衬底。
3.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，使用与上电极采用相反极性连接的弧形插指底电极时，需要通过通孔(7)将底电极向器件表面引出。
4.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，所述弧形电极插指(1)的数量为多个，宽度一致且在压电薄膜层(b)表面呈等间隔均匀排布；同时，各弧形电极插指共圆心，且越接近压电薄盘边缘的弧形电极插指半径越大。
5.根据权利要求1所述的压电环峰兰姆波谐振器，其特征在于，所述弧形电极插指(8)从压电薄盘(2)中心至边缘交替连接至正极或负极，连接方式为在需连接至正极的弧形电极插指上设计一处或多处开口，设计一根或多根金属电极(9)从开口处穿过，将需连接至负极的弧形电极插指连接起来，然后以同样的方式连接需连接至正极的弧形电极插指。
6.权利要求...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。