CN108092639A - 一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器及其制备 - Google Patents

一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明属于电子技术领域,公开了一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器及其制备。所述滤波器包括柔性支撑衬底和阵列微纳米柱滤波器,阵列微纳米柱滤波器由滤波器单元周期性重复形成;衬底表面设置有若干个独立的凹槽;滤波器单元包括分别由若干个谐振子组成的串联谐振臂和并联谐振臂;谐振子包括底电极和微纳米柱压电层,底电极设置在衬底上,与凹槽形成空气腔;压电层设置在底电极上,压电层的四周设有绝缘层,压电层和一侧的绝缘层上设有顶电极,另一侧绝缘层设有通孔,通孔中设有底电极材料,底电极与相邻谐振子的顶电极连通。本发明的滤波器提高了器件结构的鲁棒性,降低了压电薄膜的损耗,具有较好的应用前景。

Description

一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器及其制备
技术领域
本发明属于电子技术领域,涉及一种微纳米柱阵列柔性体声波带通滤波器(微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器)及其制备方法。
背景技术
移动通讯中,分配给移动电话系统的频段为400MHz到2.2GHz,带宽一般为20~75MHz。接收(Tx)波段与发射(Rx)波段之间仅有20MHz的间隙,对于工作在全双工模式的CDMA和W-CDMA而言,滤波器需要有高的选择性,以确保从功放送出的功率尽可能少的回馈到接收通道,并将从天线接收到的信号以尽可能少的衰减导入前置放大器,双工器要能处理高达2瓦的输出功率,并且在发热升温后,滤波器依然能正常工作。体声波(BAW)滤波器的品质因子高,陡降性好,功率承载能力强,其应用可拓展到15GHz。因此,BAW滤波器是频带资源日益紧张、高频滤波器需求持续增长时的理想选择。
另一方面,传感器是物联网的基础元器件,在智能手机等终端设备中集成的数量也逐渐增多。探测对象包括温度、压力、湿度、酒精和甲醛等可挥发性气体(VOC)、血糖和脉搏等医学指标,应用环境主要有气相和液相。声学传感器通过射频信号的收发进行工作,是无源无线器件,因此应用非常灵活。根据Sauerbrey公式,声学传感器的频率移动与器件中心频率的平方成正比。一个0.64GHz的BAW传感器的质量灵敏度为300~400Hz/pg,若将频率提高到6.4GHz,则灵敏度可达3~4×104Hz。因此,BAW器件在高灵敏度传感器领域有广阔的应用前景。
BAW滤波器主要有固定装配反射栅谐振子(SMR)与薄膜体声波谐振子(FBAR)两种结构。SMR由压电薄膜、上下电极、布拉格声反射栅和衬底构成。反射栅由交替存在的高声阻抗和低声阻抗层构成,每一层的厚度为四分之一声波波长,以保证反射声波的相位匹配。制作SMR-BAW滤波器时的薄膜沉积顺序为反射栅、底电极、顶电极,每一层薄膜厚度控制的容差需要达到1%左右,以确保中心频率的精确可控和谐振子的性能。FBAR有空气腔型和反面刻蚀型两种结构。前者谐振结构的释放通过牺牲层的腐蚀实现,后者通过反面刻蚀实现。
FBAR滤波器的有效机电耦合系数kt2 eff、品质因子Q和带边陡降特性等指标优于SMR结构。这是因为SMR结构中有部分声能量被限制在了声学反射栅里。尽管kt2 eff由压电层的材料性质决定,器件中各膜层的晶体质量和厚度、器件结构等因素也对其有影响。kt2 eff影响滤波器的带宽和Q值,是滤波器的重要指标。相比于SMR结构BAW滤波器,FBAR滤波器的kt2 eff受工艺条件影响较小,带边陡降特性也更好。
商业化的FBAR滤波器多采用AlN为压电转换材料。一方面,由于压电薄膜生长在金属电极上,因而只能生长出多晶薄膜。多晶薄膜中晶界、不同取向晶粒的存在,使得器件损耗大。另一方面,FBAR的谐振腔结构使得其鲁棒性较差。同时,随着滤波器工作频率的提高,压电薄膜变薄,缺陷和应力的存在易使得薄膜的强度变差,从而使得鲁棒性问题更加突出,而材料的损耗也会随着频率升高增大。
鉴于上述问题,本发明提供了一种可采用包括单晶薄膜在内的高质量压电层和柔性衬底的微纳米柱阵列FBAR滤波器结构及其制作工艺,解决了BAW滤波器材料损耗大和鲁棒性差的问题。所设计的结构和提供的加工方法可在任意尺寸衬底上加工,尤其可在大面积晶圆上实现,可选择任意组合的滤波器单元切割,以满足不同应用需求。通过衬底转移,可兼容单晶和多晶压电薄膜,尤其是可以采用单晶薄膜,因而可降低晶体缺陷引起的损耗。柔性衬底可兼容无机、有机材料,在智能穿戴、阵列传感器等领域有广阔的应用前景。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足,本发明的目的在于提供一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器及其制作工艺。本发明的滤波器是采用单晶薄膜和柔性衬底的微纳米阵列FBAR滤波器,解决了高频器件中材料损耗和鲁棒性差的问题。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,包括柔性支撑衬底和阵列微纳米柱滤波器,所述阵列微纳米柱滤波器由滤波器单元周期性重复形成;所述柔性支撑衬底包括柔性支撑基体和设置在柔性支撑基体一表面的若干个独立的凹槽;所述滤波器单元包括串联谐振臂和并联谐振臂,所述串联谐振臂和并联谐振臂分别包含若干个谐振子;所述谐振子包括底电极和微纳米柱压电层,所述底电极设置在柔性支撑衬底上,与柔性支撑基体表面的凹槽形成空气腔,所述微纳米柱压电层设置在底电极上,所述微纳米柱压电层的四周设有绝缘填充层,所述微纳米柱压电层和压电层一侧的绝缘填充层上设有顶电极,另一侧绝缘填充层设有通孔,通孔的下方为底电极,通孔中设有底电极材料,底电极通过通孔引出,底电极与相邻谐振子的顶电极连通;串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子连接,此处的谐振子为上下相邻的谐振子。
所述串联谐振臂中各谐振子依次排列,并联谐振臂中各谐振子依次排列;所述串联谐振臂中各谐振子排成一行,并联谐振臂中各谐振子排成一行;串联谐振臂和并联谐振臂平行设置。
所述微纳米柱压电层完全覆盖凹槽,优选为微纳米柱压电层中与凹槽接触的一面的面积大于凹槽口的面积。
所述串联谐振臂中同一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的相对位置与并联谐振臂相反。
所述微纳米柱压电层具有不同厚度,其厚度的变化可改变谐振器的中心频率。
所述微纳米柱压电层为图形化的微纳米柱压电层,微纳米柱压电层的横截面为多边形。
所述串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子连接是指一谐振子的微纳米柱压电层上的顶电极与另一谐振子的绝缘填充层上顶电极连接,此处的谐振子为上下相邻的谐振子且分别为串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子。
所述谐振子连接优选为并联谐振臂中谐振子的微纳米柱压电层上的顶电极与串联谐振臂中谐振子的绝缘填充层上顶电极连接;更优选形成“T”形电极连接方式。
所述空气腔与谐振子形成全反射界面,产生谐振声波。
串联谐振臂中谐振子数大于并联谐振臂中谐振子数。
所述柔性支撑基底的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、有机玻璃(PMMA)、聚乙酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等聚合物柔性材料和Cu等高延展性材料。
所述底电极、顶电极及通孔中填充的电极材料包括但不限于Al、Cu、Mo、Au、Ti等电极材料。
所述绝缘填充层中绝缘材料包括但不限于SiO2、Si3N4等绝缘材料。所述微纳米柱压电层的压电材料包括但不限于AlN、ZnO、LiNbO3、PZT等压电材料。
本发明的柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器可根据需要进行切割,获得不同用途的滤波器。
所述微纳米阵列FBAR滤波器(柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器)的制备方法,包括以下步骤:
(1)在衬底上制备微纳米柱压电层阵列和绝缘填充层,绝缘填充层位于微纳米柱与微纳米柱间间隙;
步骤(1)的具体步骤为:(a)在衬底上生长压电薄膜,在压电薄膜上形成微纳米柱阵列图形,然后刻蚀出微纳米柱压电层阵列;(b)在微纳米柱压电层阵列的间隙中沉积绝缘填充层;
步骤(1)的具体步骤还可以为:(s)在衬底上沉积绝缘填充膜,然后在绝缘填充膜上形成微纳米柱阵列图形模板,按照模板刻蚀掉绝缘填充膜,所形成的凹槽图形为阵列图形,凹槽的底部为衬底,然后在凹槽中生长微纳米柱压电层,从而形成微纳米柱压电层阵列;
(2)在微纳米柱压电层一侧的绝缘填充层上刻蚀出通孔,一微纳米柱压电层对应一通孔,通孔中沉积电极材料;在微纳米柱压电层另一侧的绝缘填充层上以及微纳米柱压电层上沉积顶电极;每一谐振子包含一微纳米柱压电层、一通孔和顶电极,每一谐振子的顶电极与相邻的一谐振子的通孔通过电极材料连接;若干个谐振子分别组合成串联谐振臂和并联谐振臂,串联谐振臂中同一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的相对位置与并联谐振臂相反;串联谐振臂中谐振子与相邻并联谐振臂中谐振子通过沉积电极材料连接;
(3)在顶电极、未被顶电极覆盖的绝缘填充层以及填充有电极材料的通孔上粘合一层热熔树脂,然后去掉衬底,然后在每一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的下方制备底电极;
(4)将带有凹槽阵列的柔性支撑衬底与底电极粘合,底电极完全覆盖凹槽,剥离热熔树脂,得到柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器。
本发明的柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器中阵列微纳米柱滤波器可在任意尺寸衬底上加工,尤其可在大面积晶圆上实现,可选择任意组合的滤波器单元切割,以满足不同应用。通过衬底转移,可兼容单晶和多晶压电薄膜,尤其是可以采用单晶薄膜,因而可降低晶体缺陷引起的损耗。柔性衬底可兼容无机、有机材料,在智能穿戴、阵列传感器等领域有广阔的应用。
与现有技术相比,本发明的FBAR滤波器具有如下优点:
(1)本发明采用柔性支撑衬底,鲁棒性高;
(2)本发明可采用固有损耗低的单晶薄膜为压电转换材料(压电层),同时兼容多晶压电薄膜,本发明的滤波器压电层选择性高;
(3)在工艺条件容许的范围内,本发明在任意尺寸衬底上同时制作包含多个滤波器单元的样品,通过切割的方式获得所需滤波器;
(4)本发明采用微米、纳米柱为谐振单元,有利于制作小型化、高频FBAR滤波器;
(5)本发明所设计的器件结构兼容多种加工工艺,工艺灵活性高;例如,在加工微纳米柱阵列FBAR滤波器芯片时,微纳米柱压电层既可采用自下而上的方式生长,也可以自上而下的方式刻蚀。
附图说明
图1为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的示意图;10-柔性支撑衬底,30-阵列微纳米柱滤波器,31-滤波器单元;
图2为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的滤波器单元的示意图即图1中虚线方框滤波器单元31对应的放大示意图;32-串联谐振臂,33-并联谐振臂,20-谐振子,22-微纳米柱压电层,24-顶电极,25-通孔,通孔25中有电极材料;
图3为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的串联谐振臂臂的剖视示意图即滤波器单元中串联谐振臂的剖视意示意图;11-柔性支撑基体,12-凹槽,20-谐振子,21-底电极,22-微纳米柱压电层,23-绝缘填充层,24-顶电极,25-通孔;
图4为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的并联谐振臂臂的剖视示意图即滤波器单元中并联谐振臂的剖视意示意图;11-柔性支撑基体,12-凹槽,20-谐振子,21-底电极,22-微纳米柱压电层,23-绝缘填充层,24-顶电极,25-通孔;
图5为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器进行任意切割的示意图;31-切割而成的滤波器单元,40-切割线;
图6为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器提高了器件结构的鲁棒性,降低了压电薄膜自身的损耗,在高频器件中有很大优势。
本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的示意图如图1所示,图2为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的滤波器单元的示意图即图1中虚线方框31对应的放大图(滤波器单元),图3为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的串联臂的剖视示意图即滤波器单元中串联臂的剖视意示意图;图4为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的并联臂的剖视示意图即滤波器单元中并联臂的剖视意示意图;图5为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器进行切割的示意图;图6为本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的制备工艺流程图。
本发明的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,包括柔性支撑衬底10和阵列微纳米柱滤波器30,所述阵列微纳米柱滤波器30由滤波器单元31周期性重复形成;所述柔性支撑衬底10包括柔性支撑基体11和设置在柔性支撑基体一表面的若干个独立的凹槽12;所述滤波器单元31包括串联谐振臂32和并联谐振臂33,所述串联谐振臂32和并联谐振臂33分别包含若干个谐振子;所述谐振子20包括底电极21和微纳米柱压电层22,所述底电极21设置在柔性支撑衬底10上,与柔性支撑基体11表面的凹槽12形成空气腔,所述微纳米柱压电层22设置在底电极21上,所述微纳米柱压电层22的四周设有绝缘填充层23,所述微纳米柱压电层22和压电层一侧的绝缘填充层23上设有顶电极24,另一侧绝缘填充层23设有通孔25,通孔的下方为底电极21,通孔25中设有底电极材料,底电极21通过通孔25引出,底电极21与相邻谐振子的顶电极连通;串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子连接,此处的谐振子为相邻的谐振子即串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子相邻。
所述串联谐振臂32中各谐振子依次排列,并联谐振臂33中各谐振子依次排列;所述串联谐振臂中各谐振子排成一行,并联谐振臂中各谐振子排成一行;串联谐振臂和并联谐振臂平行设置。串联谐振臂与并联谐振臂上下排列。
所述微纳米柱压电层22完全覆盖凹槽12,优选为微纳米柱压电层中与凹槽接触的一面的面积大于凹槽口的面积。
所述串联谐振臂32中同一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的相对位置与并联谐振臂33相反。优选地,串联谐振臂中同一谐振子的通孔在微纳米柱压电层的右侧,并联谐振臂中同一谐振子的通孔在微纳米柱压电层的左侧;串联谐振臂和并联谐振臂中谐振子的通孔也可互换。
所述微纳米柱压电层具有不同厚度,其厚度的变化可改变谐振器的中心频率。
所述微纳米柱压电层为图形化的微纳米柱压电层(如五边形),微纳米柱压电层的横截面为多边形(如五边形)。
所述串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子连接是指一谐振子的微纳米柱压电层上的顶电极与另一谐振子的绝缘填充层上顶电极连接,此处的谐振子为上下相邻的谐振子且分别为串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子。
所述谐振子连接优选为并联谐振臂中谐振子的微纳米柱压电层上的顶电极与串联谐振臂中谐振子的绝缘填充层上顶电极连接;更优选形成“T”形电极连接方式。
实施例
所述柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的制备方法,包括以下步骤:
(1)在Si衬底上制备微纳米柱压电层阵列和绝缘填充层,绝缘填充层位于微纳米柱与微纳米柱间间隙;
步骤(1)的具体步骤为:(a)采用金属有机物气相沉积(MOCVD)薄膜生长技术在Si衬底上生长压电薄膜(即压电材料),通过接触式曝光技术在压电薄膜上形成微纳米柱阵列图形,然后采用电感耦合等离子(ICP)刻蚀技术刻蚀出微纳米柱压电层阵列;(b)通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术在微纳米柱压电层阵列的间隙中沉积SiO2绝缘填充层(即绝缘填充层);工艺见图6;
步骤(1)的具体步骤还可以为:(s)采用PECVD在Si衬底上沉积SiO2绝缘填充膜,然后通过接触式曝光技术在绝缘填充膜上形成微纳米柱阵列图形模板,采用ICP技术按照模板刻蚀掉绝缘填充膜,所形成的凹槽图形为阵列图形,凹槽的底部为衬底,然后通过MOCVD技术在凹槽中生长微纳米柱压电层,从而形成微纳米柱压电层阵列;
(2)采用接触式曝光对准曝光技术找准通孔的位置(通孔在串联谐振臂中位于微纳米柱压电层的右侧,在并联臂中位于压电层的左侧,其与压电层的距离不小于10μm、不大于50μm),采用ICP技术刻蚀在微纳米柱压电层一侧的绝缘填充层上刻蚀出通孔,一微纳米柱压电层对应一通孔,通孔中沉积电极材料(即填充电极材料的通孔);定制具有顶电极图形的光刻掩膜版,采用抬离工艺,以接触式曝光和RF/DC溅射技术在微纳米柱压电层另一侧的绝缘填充层上以及微纳米柱压电层上沉积顶电极(Mo薄膜图形电极);每一谐振子包含一微纳米柱压电层、一通孔和顶电极,每一谐振子的顶电极与相邻的一谐振子的通孔通过电极材料连接;若干个谐振子分别组合成串联谐振臂和并联谐振臂,串联谐振臂中同一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的相对位置与并联谐振臂相反;串联谐振臂中谐振子与相邻并联谐振臂中谐振子通过沉积电极材料连接;工艺见图6;
(3)在顶电极、未被顶电极覆盖的绝缘填充层以及填充有电极材料的通孔上粘合一层热熔树脂(乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)),保护样品上表面并提供支撑;采用机械磨抛的方式将Si衬底减薄至30μm内,再用碱性溶液腐蚀剩余的Si,之后采用具有底电极图形的光刻掩膜版,采用抬离工艺,制作Mo底电极图形(即去掉衬底,然后在每一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的下方制备底电极);工艺见图6;
(4)将带有凹槽阵列的PDMS柔性支撑衬底在紫外线的照射下(柔性支撑衬底)与底电极粘合,底电极完全覆盖凹槽,加热热熔树脂剥离热熔树脂,得到柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器;工艺见图6。
在本实施例中,采用AlN单晶薄膜为压电转换材料(压电薄膜),除AlN薄膜外,压电转换材料还可以是其他具有压电性能的材料,如ZnO(氧化锌)、PZT(锆钛酸铅)、LiNbO3(铌酸锂)等。
在本实施例中,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性支撑衬底,除PDMS外,其它无机、有机柔性衬底也可作为支撑,如Cu、聚乙酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。
本实施例绝缘填充的材料除SiO2外,还可以是Si3N4等绝缘介质材料,也可以是绝缘高分子等弹性体材料。
本实施例中顶电极的制备中所述抬离工艺为MEMS技术和半导体工业中的一种通用电极制作工艺。顶电极材料和电极材料、底电极材料除Mo外,还可以是Au、Al、W等其他金属材料,或石墨烯等高导电性材料;沉积金属电极的方法不限于溅射,还可以是热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射等技术。
PDMS柔性支撑衬底的制作中,还包括步骤:定制包含空腔图形的掩膜版,采用接触式曝光技术,在任意Si衬底上定义空腔的位置,采用ICP刻蚀技术,刻蚀出具有深度不小于50μm的凹槽,将以1:10比例混合的PDMS原料A组分和B组分导入凹槽中,在50-70℃加热5小时使其固化,将固化后的PDMS柔性支撑衬底从Si衬底上剥离。
器件制作完成后,采用激光切割技术,沿附图5所示切割线位置(40-切割线),进行切割,得到所需滤波器单元(滤波器单元31)。
本实施例的微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的制备工艺流程图如图6所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:包括柔性支撑衬底和阵列微纳米柱滤波器,所述阵列微纳米柱滤波器由滤波器单元周期性重复形成;所述柔性支撑衬底包括柔性支撑基体和设置在柔性支撑基体一表面的若干个独立的凹槽;所述滤波器单元包括串联谐振臂和并联谐振臂,所述串联谐振臂和并联谐振臂分别包含若干个谐振子;所述谐振子包括底电极和微纳米柱压电层,所述底电极设置在柔性支撑衬底上,与柔性支撑基体表面的凹槽形成空气腔,所述微纳米柱压电层设置在底电极上,所述微纳米柱压电层的四周设有绝缘填充层,所述微纳米柱压电层和压电层一侧的绝缘填充层上设有顶电极,另一侧绝缘填充层设有通孔,通孔的下方为底电极,通孔中设有底电极材料,底电极通过通孔引出,底电极与相邻谐振子的顶电极连通;串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子连接,此处的谐振子为上下相邻的谐振子。
2.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:所述串联谐振臂中各谐振子依次排列,并联谐振臂中各谐振子依次排列;串联谐振臂和并联谐振臂平行设置。
3.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:所述微纳米柱压电层完全覆盖凹槽。
4.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:所述串联谐振臂中同一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的相对位置与并联谐振臂相反。
5.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:所述微纳米柱压电层为图形化的微纳米柱压电层,微纳米柱压电层的横截面为多边形。
6.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:所述串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子连接是指一谐振子的微纳米柱压电层上的顶电极与另一谐振子的绝缘填充层上顶电极连接,此处的谐振子为上下相邻的谐振子且分别为串联谐振臂中谐振子与并联谐振臂中谐振子。
7.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:所述谐振子连接为并联谐振臂中谐振子的微纳米柱压电层上的顶电极与串联谐振臂中谐振子的绝缘填充层上顶电极连接。
8.根据权利要求1所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器,其特征在于:串联谐振臂中谐振子数大于并联谐振臂中谐振子数;
所述柔性支撑基底的材料为聚二甲基硅氧烷、有机玻璃、聚乙酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、Cu高延展性材料;
所述底电极、顶电极及通孔中填充的电极材料为Al、Cu、Mo、Au、Ti电极材料;
所述绝缘填充层中绝缘材料为SiO2、Si3N4绝缘材料;所述微纳米柱压电层的压电材料为AlN、ZnO、LiNbO3、PZT压电材料。
9.根据权利要求1~8任一项所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)在衬底上制备微纳米柱压电层阵列和绝缘填充层,绝缘填充层位于微纳米柱与微纳米柱间间隙;
(2)在微纳米柱压电层一侧的绝缘填充层上刻蚀出通孔,一微纳米柱压电层对应一通孔,通孔中沉积电极材料;在微纳米柱压电层另一侧的绝缘填充层上以及微纳米柱压电层上沉积顶电极;每一谐振子包含一微纳米柱压电层、一通孔和顶电极,每一谐振子的顶电极与相邻的一谐振子的通孔通过电极材料连接;若干个谐振子分别组合成串联谐振臂和并联谐振臂,串联谐振臂中同一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的相对位置与并联谐振臂相反;串联谐振臂中谐振子与相邻并联谐振臂中谐振子通过沉积电极材料连接;
(3)在顶电极、未被顶电极覆盖的绝缘填充层以及填充有电极材料的通孔上粘合一层热熔树脂,然后去掉衬底,然后在每一谐振子的微纳米柱压电层和通孔的下方制备底电极;
(4)将带有凹槽阵列的柔性支撑衬底与底电极粘合,底电极完全覆盖凹槽,剥离热熔树脂,得到柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器。
10.根据权利要求9所述微纳米柱柔性阵列薄膜体声波谐振子滤波器的制备方法,其特征在于:步骤(1)的具体步骤为:(a)在衬底上生长压电薄膜,在压电薄膜上形成微纳米柱阵列图形,然后刻蚀出微纳米柱压电层阵列;(b)在微纳米柱压电层阵列的间隙中沉积绝缘填充层;
或者步骤(1)的具体步骤为:(s)在衬底上沉积绝缘填充膜,然后在绝缘填充膜上形成微纳米柱阵列图形模板,按照模板刻蚀掉绝缘填充膜,所形成的凹槽图形为阵列图形,凹槽的底部为衬底,然后在凹槽中生长微纳米柱压电层,从而形成微纳米柱压电层阵列。
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