CN106209002A - 一种新型薄膜体声波谐振器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微电子器件领域，具体提供一种新型薄膜体声波谐振器及其制备方法，该薄膜体声波谐振器包括Si衬底，于Si衬底上相键合的Si键合层，于Si键合层上设置单晶铌酸锂薄片，所述Si键合层上表面开设空腔，对应设置于空腔内的下电极附着于单晶铌酸锂薄片下表面，于单晶铌酸锂薄片上表面设置上电极，所述上电极与下电极对应设置。本发明谐振器采用单晶铌酸锂薄片作为压电层，能够便捷精确的控制压电层晶格取向，显著提升谐振器的谐振频率和机电耦合系数等性能，同时，利用单晶铌酸锂薄片作为器件支撑结构，有效避免电极支撑带来的性能损害，进一步提升器件性能；并且本发明谐振器结构简单，加工重复性好，能够获得一致性良好的大规模线列和阵列。
Description
技术领域
本发明涉及微电子器件领域，具体涉及一种新型薄膜体声波谐振器及其制备方法。
背景技术
随着通信领域快速发展，大数据时代已经到来。低频段频谱被占用殆尽，而高频段频谱的技术开发还有待发展；传统成熟的表声波谐振器由于制备工艺限制，在频率方面很难突破2Ghz以上；新一代的薄膜体声波谐振器则很好的解决了该方面的技术难点，可以轻易做到应用在高频段频率上的谐振器。目前，薄膜体声波谐振器主要分为支撑型结构和空腔型结构；支撑型结构中硅衬底对器件结构具有很大影响，造成基频谐振频率和Q值变低；而空腔型结构采用电极片进行支撑，在电极片上生长压电材料，生长过程中压电材料难以取得合适晶格取向，导致器件产生多次谐波，并且，电极片的厚度对薄膜体声波谐振器带来性能的损害，如谐振频率和机电耦合系数减小。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术的缺陷提供一种新型薄膜体声波谐振器及其制备方法，本发明采用单晶铌酸锂薄片同时作为压电层及支撑结构，有效避免现有技术的缺陷，显著提高器件谐振频率和机电耦合系数等性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器包括Si衬底，于Si衬底上相键合的Si键合层，于Si键合层上设置单晶铌酸锂薄片，所述Si键合层上表面开设空腔，对应设置于空腔内的下电极附着于单晶铌酸锂薄片下表面，于单晶铌酸锂薄片上表面设置上电极，所述上电极与下电极对应设置。
进一步的，所述单晶铌酸锂薄片的厚度≤2um。所述上、下电极厚度为50-200nm。所述Si键合层的厚度>3um。
上述薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、采用剥离法在单晶铌酸锂薄片上、下表面预设位置对应制备上电极、下电极，
步骤2、在下电极表面旋涂光刻胶，作为牺牲层，
步骤3、采用PECVD法于经步骤2的单晶铌酸锂薄片下表面制备Si键合层，并对Si键合层进行抛光处理，
步骤4、将Si衬底与Si键合层进行室温键合，
步骤5、释放牺牲层，则制备得所述薄膜体声波谐振器。
本发明提供一种新型薄膜体声波谐振器，该谐振器采用单晶铌酸锂薄片作为压电层，能够便捷精确的控制压电层晶格取向，显著提升谐振器的谐振频率和机电耦合系数等性能，同时，本发明谐振器中利用单晶铌酸锂薄片作为器件支撑结构，有效避免电极支撑带来的性能损害，进一步提升器件性能；综上，本发明新型薄膜体声波谐振器能够大大提高器件性能，且结构简单，加工重复性好，能够获得一致性良好的大规模线列和阵列。另外，本发明谐振器的制备过程中Si键合层-Si衬底采用室温键合，有效避免因热应力变化导致器件损坏，大大提高合格率，即本发明谐振器制备工艺简单，制备成本低、有利于工业化生产。
附图说明
图1至图6为本发明提供新型薄膜体声波谐振器制备工艺分步结构示意图，其中，1为单晶铌酸锂薄片、2为上电极、3为下电极、4为牺牲层、5为Si键合层、6为硅衬底。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本实施例提供一种新型薄膜体声波谐振器，其结构如图6所示，包括Si衬底6，于Si衬底6上相键合的Si键合层5，于Si键合层5上设置单晶铌酸锂薄片1，所述Si键合层5上表面开设空腔，对应设置于空腔内的下电极3附着于单晶铌酸锂薄片下表面，于单晶铌酸锂薄片上表面设置上电极2，所述上电极2与下电极3对应设置。其具体制备过程包括以下步骤：
步骤1、选用厚度为2μm的单晶铌酸锂压电薄片作为压电层，如图1所示，采用剥离法在单晶铌酸锂薄片上、下表面预设位置对应制备上电极2、下电极3，如图2所示，上电极2、下电极3均采用Al电极，电极图形为100um*100um、厚度为20nm；
步骤2、在下电极表面旋涂一层光刻胶，作为牺牲层，
步骤3、采用PECVD法于经步骤2的单晶铌酸锂薄片下表面制备一层厚度为3um的Si键合层，如图3所示；并对Si键合层进行抛光处理，如图4所示；
步骤4、将Si衬底与Si键合层进行室温键合，如图5所示；
步骤5、释放牺牲层，如图6所示，则制备得所述薄膜体声波谐振器。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。
Claims (5)
1.一种新型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器包括Si衬底，于Si衬底上相键合的Si键合层，于Si键合层上设置单晶铌酸锂薄片，所述Si键合层上表面开设空腔，对应设置于空腔内的下电极附着于单晶铌酸锂薄片下表面，于单晶铌酸锂薄片上表面设置上电极，所述上电极与下电极对应设置。
2.按权利要求1所述新型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述单晶铌酸锂薄片的厚度≤2um。
3.按权利要求1所述新型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述上、下电极的厚度为50-200nm。
4.按权利要求1所述新型薄膜体声波谐振器，其特征在于，所述Si键合层的厚度>3um。
5.按权利要求1所述新型上述薄膜体声波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、采用剥离法在单晶铌酸锂薄片上、下表面预设位置对应制备上电极、下电极，
步骤2、在下电极表面旋涂光刻胶，作为牺牲层，
步骤3、采用PECVD法于经步骤2的单晶铌酸锂薄片下表面制备Si键合层，并对Si键合层进行抛光处理，
步骤4、将Si衬底与Si键合层进行室温键合，
步骤5、释放牺牲层，则制备得所述薄膜体声波谐振器。
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Effective date of registration: 20210826 Address after: 610000 room 2003, 20 / F, building 3, No. 11, Tianying Road, high tech Zone, Chengdu, Sichuan Patentee after: Chengdu xinshicheng Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 611731, No. 2006, West Avenue, Chengdu hi tech Zone (West District, Sichuan) Patentee before: University of Electronic Science and Technology of China |
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