一种压电谐振器制造技术

技术编号:17603551 阅读:12 留言:0更新日期:2018-03-31 16:25
本实用新型专利技术公开了一种压电谐振器,该压电谐振器包括: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。本实用新型专利技术实施例通过提供一种压电谐振器,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。本实用新型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 piezoelectric resonator

The utility model discloses a piezoelectric resonator, including the piezoelectric resonator: single crystal piezoelectric material layer; formed on the single crystal piezoelectric polycrystalline material layer side surface of the piezoelectric material layer; formed on the polycrystalline layer of piezoelectric material away from the single crystal piezoelectric material layer on one side surface of the first electrode; formed on the single crystal piezoelectric material layer from the polycrystalline piezoelectric material layer side surface electrode second. The embodiment of the utility model provides a piezoelectric resonator, solve 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; but also solve the growth of polycrystalline piezoelectric piezoelectric materials forming when the thin film materials, poor crystalline quality, reduce the performance of pressure electric resonator. The embodiment of the utility model is not only easy to realize the piezoelectric resonator at low frequency, but also improves the performance of the piezoelectric resonator, and the crystallinity of the polycrystalline piezoelectric material is relatively high.

【技术实现步骤摘要】
一种压电谐振器
本技术实施例涉及压电器件领域,尤其涉及一种压电谐振器。
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
本技术实施例提供一种压电谐振器,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。本技术实施例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。可选地,所述单晶压电材料层的材料为单晶AlN。可选地,所述多晶压电材料层的材料与所述单晶压电材料层的材料相同或不同。可选地,所述多晶压电材料层的材料为多晶AlN、锆钛酸铅压电陶瓷、多晶氧化锌、钽酸锂或铌酸锂。可选地,所述单晶压电材料层的厚度小于0.6μm。可选地,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。可选地,所述第一电极和/或所述第二电极的材料为Al、Cu、Ag、W、Pt、Ti和Mo中的一种或多种组合。本技术实施例提供的一种压电谐振器,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是本技术实施例一提供的一种压电谐振器的结构示意图;图2是本专利技术实施例二提供的一种压电谐振器的制备方法的流程图;图3-图8是本技术实施例二提供的压电谐振器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。具体实施方式下面结合附图和实施例对本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技术,而非对本技术的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1是本技术实施例六提供的一种压电谐振器的结构示意图。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,本技术实施例提供的压电谐振器具体包括:形成于单晶压电材料层11一侧表面的多晶压电材料层12;形成于多晶压电材料层12远离单晶压电材料层11一侧表面的第一电极13;形成于单晶压电材料层11远离多晶压电材料层12一侧表面的第二电极15。其中,单晶压电材料层11的材料优选可以为单晶AlN。由于AlN声波速较高,使得AlN薄膜材料可以被用来制作(GHz)高频谐振器,并且AlN材料的损耗较低,可以实现高品质因数(Q)值,而且能够在复杂的工作环境中使用,因而在移动通信中已得到广泛应用。具体地,A1N材料在的高温下依旧能够保持压电性,所以,A1N压电薄膜器件可以适应高温工作环境。良好的化学稳定性也使得A1N压电薄膜能够适应腐蚀性工作环境。A1N材料还具有良好的热传导特性,这使得由A1N制作的声波器件不会因工作产热而降低器件的使用寿命。因此,A1N可做优选材料。此外,单晶压电材料还可以为单晶氧化锌(ZnO)、单晶钽酸锂(LiTaO3)或单晶铌酸锂(LiNbO3)等。可选地,多晶压电材料层12可以与单晶压电材料层11的材料相同或不同,例如:多晶压电材料层12的材料可以为多晶AlN、锆钛酸铅压电陶瓷、多晶氧化锌、钽酸锂或铌酸锂等。其中,LiNbO3的压电耦合系数(kt2)较高,其中,压电耦合系数(kt2)是衡量压电材料压电性能强弱的重要物理量,决定了滤波器可实现的带宽。因此,LiNbO3和PZT的压电耦合系数(kt2)较高,带宽大;氧化锌(ZnO)次之,其kt2为7.5%;AlN最差,其kt2为6.5%。另外,所述品质因数(Q)是描述滤波器件的一个很重要的指标,而压电谐振器的Q值取决于压电薄膜材料的固有损耗以及体声波在衬底中的损耗。在此方面,AlN和ZnO的材料损耗要优于PZT材料。示例性的,当单晶压电材料层11的材料为单晶AlN,多晶压电材料层12的材料为多晶AlN时,在单晶AlN压电层上沉积多晶AlN压电层,与单纯用多晶AlN实现的谐振器和滤波器相比(目前业界主流大规模量产的产品),可以降低损耗,实现高Q值和低插损;当单晶压电材料层11的材料为单晶AlN,多晶压电材料层12的材料为多晶ZnO时,在单晶AlN压电层上沉积多晶ZnO,相对于多晶AlN压电层,可以提高压电谐振器的压电耦合系数kt2,进而提高压电谐振器的性能;当单晶压电材料层11的材料为单晶AlN,多晶压电材料层12的材料为多晶锆钛酸铅压电陶瓷时,在单晶AlN压电层上沉积PZT压电层,相对于多晶AlN压电层,可以提高压电谐振器的压电耦合系数kt2,进而提高压电谐振器的性能。可选地,单晶压电材料层11的厚度小于0.6μm。可选地,单晶压电材料层11和多晶压电材料层12总厚度大于或等于1.5μm。本实施例中,单晶压电材料层的厚度小于0.6μm。目前,单晶压电材料为单晶AlN时,制备的单晶AlN压电层生长到0.6μm以上时,生长工艺时间较长,工艺问题较多,受工艺和生产要求的限制,生长更厚的单晶AlN压电层会大大增加生产成本,降低生产良率,因此,仅通过单晶AlN压电层很难制备高性能的低频段(比如1GHz以下)压电谐振器。本实施例单晶AlN压电层的厚度小于0.6μm,通过沉积多晶AlN压电层来增加压电薄膜的厚度,例如,压电谐振器的谐振频率要求做到2GHz,若对应压电薄膜的厚度为1.5μm,则其中单晶AlN压电层的厚度可以为0.5μm甚至更小,多晶AlN压电层的厚度则可以为1μm,由此可以节省制备单晶AlN压电层的时间,使得整体制备时间缩短,减少工艺问题,实现低频段及高性能的压电谐振器。可选地,第一电极13与第二电极15的材料可以为Al、Cu、Ag、Pt、W、Ti和Mo中的一种或者多种组合。优选为Al和Pt,主要原因是Al材料的电本文档来自技高网...
一种压电谐振器

【技术保护点】
一种压电谐振器,其特征在于,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。

【技术特征摘要】
1.一种压电谐振器,其特征在于,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。2.根据权利要求1所述的压电谐振器,其特征在于,所述单晶压电材料层的材料为单晶AlN。3.根据权利要求2所述的压电谐振器,其特征在于,所述多晶压电材料层的材料与所述单晶压电材料层的材料相同或不同。4.根据权利要求3所述的压电...

【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:新型
国别省市:安徽,34

网友询问留言 已有0条评论
  • 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。

1