薄膜压电器件制造技术

本实用新型专利技术涉及压电元件技术领域，尤其是涉及薄膜压电器件，该器件具有硅晶圆衬底，该硅晶圆衬底设有贯通的空腔，在空腔一端头上覆盖压电薄膜叠层，并在该压电薄膜叠层的上表面附设振动板，所述压电薄膜叠层至少具有一层压电薄膜及设在压电薄膜上下表面的电极层。本实用新型专利技术将器件生长在硅晶圆基片上，硅材料仅作为生长器件的衬底，而将器件的振动板形成于压电薄膜叠层的上表面，从而解决了常规结构中由于需要硅振动板而必须采用昂贵的SOI晶圆基片作为衬底的问题。优化结构，降低制作成本，使复杂高温工序过程中的变形简单，容易控制制作，进而有益于最终的良品率。可用于制作如麦克风、扬声器、喷墨打印头、微镜、微泵等微机电系统器件。

Thin Film Piezoelectric Devices

The utility model relates to the technical field of piezoelectric components, in particular to thin film piezoelectric devices, which have a silicon wafer substrate with a through cavity, a piezoelectric thin film stack is covered at one end of the cavity, and a vibration plate is attached on the upper surface of the piezoelectric thin film stack. The piezoelectric thin film stack has at least one piezoelectric thin film and a piezoelectric thin film mounted on the upper and lower surfaces of the piezoelectric thin film. The electrode layer of the surface. The device is grown on a silicon wafer substrate, and the silicon material is only used as the substrate of the device, while the vibration plate of the device is formed on the upper surface of the piezoelectric thin film lamination, thus solving the problem that the expensive SOI wafer substrate must be used as the substrate in the conventional structure due to the need of the silicon vibration plate. Optimize the structure, reduce the cost of production, make the deformation of complex high temperature process simple, easy to control the production, and then benefit the final yield. It can be used to fabricate micro-electromechanical system devices such as microphones, loudspeakers, inkjet printers, micro-mirrors, micro-pumps and so on.

【技术实现步骤摘要】
薄膜压电器件
本技术涉及压电元件
，尤其是涉及薄膜压电器件。
技术介绍
压电功能执行器件通常具有一个振动板覆盖在一个空腔上，压电薄膜层叠在振动板上形成一个驱动器。电极层叠在每层压电材料的上下两个表面形成电极，以使得压电薄膜能够被施加在电极上的电压所驱动。现有薄膜压电器件多是生长于SOI晶圆基片上。SOI晶圆基片是衬底硅、二氧化硅以及器件硅的三层结构。现有的薄膜压电器件以SOI上表面的器件硅材料作为振动板。SOI晶圆基片成本高昂，且在SOI晶圆基片上生长电极、压电功能材料等薄膜材料层通常是个复杂的高温工序过程。在高温工序过程中由于各层材料的温度膨胀系数不同而使得整个基片及其生长在基片上的功能材料一起发生姿态变化而导致膜层内应力分布。SOI晶圆基片本身具有衬底硅、二氧化硅、器件硅三层材料，这种三层材料结构在复杂的高温环境下会产生复杂的变形并影响生长于其表面的各膜层的应力，同时在镂空蚀刻时，不同层材料需要分步蚀刻加工，但实际作业中，镂空蚀刻深度难以控制，导致成品质量不稳定，且制作成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种薄膜压电器件，优化结构，使复杂高温工序过程中的变形简单，容易控制制作，进而有益于最终的良品率。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：薄膜压电器件，该器件具有硅晶圆衬底，该硅晶圆衬底设有贯通的空腔，在空腔一端头上覆盖压电薄膜叠层，并在该压电薄膜叠层的上表面附设振动板，所述压电薄膜叠层至少具有一层压电薄膜及设在压电薄膜上下表面的电极层。上述方案中，所述振动板是干膜，干膜为一层、两层或者多层材料。上述方案中，所述压电薄膜叠层具有多层压电薄膜时，相邻压电薄膜之间电极被该相邻压电薄膜所共有。上述方案中，所述压电薄膜的厚度小于5微米。上述方案中，所述各层压电薄膜具有不同的相结构。本技术将器件生长在硅晶圆基片上，硅材料仅作为生长器件的衬底，而将器件的振动板形成于压电薄膜叠层的上表面，从而解决了常规结构中由于需要硅振动板而必须采用昂贵的SOI晶圆基片作为衬底的问题。优化结构，降低制作成本，使复杂高温工序过程中的变形简单，容易控制制作，进而有益于最终的良品率。可用于制作如麦克风、扬声器、喷墨打印头、微镜、微泵等微机电系统器件。附图说明：附图1为本技术单层压电薄膜其一实施结构示意图；附图2为本技术双层压电薄膜其一实施结构示意图。具体实施方式：以下将结合附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。参阅图1、2所示，系本技术的较佳实施例示意图，本技术有关一种薄膜压电器件，该器件具有硅晶圆衬底1，该硅晶圆衬底1设有贯通的空腔11，在空腔11一端头上覆盖压电薄膜叠层2，并在该压电薄膜叠层2的上表面附设振动板3，所述压电薄膜叠层2至少具有一层压电薄膜21及设在压电薄膜21上下表面的电极层22。所述振动板3是干膜，干膜为一层、两层或者多层材料。这样，本技术将器件生长在硅晶圆基片上，硅材料仅作为生长器件的衬底，而将器件的振动板形成于压电薄膜叠层的上表面，从而解决了常规结构中由于需要硅振动板而必须采用昂贵的SOI晶圆基片作为衬底的问题。优化结构，降低制作成本，使复杂高温工序过程中的变形简单，容易控制制作，进而有益于最终的良品率。振动板3是附设在压电薄膜叠层2的上表面上，能够降低压电薄膜被电压驱动时产生的内应力，振动板3释放空间更大，从而降低结构发生破坏的风险，提高结构使用的安全性，延长使用寿命。图2所示，所述压电薄膜叠层2具有多层压电薄膜21时，相邻压电薄膜21之间电极被该相邻压电薄膜所共有，结构简单，制作成本低，工作稳定、可靠。进一步优选地，所述压电薄膜21的厚度小于5微米，以及所述各层压电薄膜21具有不同的相结构；使压电薄膜被电压驱动时产生极佳内应力，带动振动板3工作。制作成本低，运动性好。各层压电薄膜21有不同的相结构，当施加交流电压到压电薄膜21，在压电薄膜21上会发生电荷增加，从而增大压电薄膜21矫顽力，继而可达到更大的施加电场而不会产生去极化，且在高温或低温的环境下，压电薄膜21电压比更稳定，其放电电压曲线中不会出现明显的跌宕，具有良好工作性能，延长使用寿命。本技术将器件生长在硅晶圆基片上，硅材料仅作为生长器件的衬底，而将器件的振动板形成于压电薄膜叠层的上表面，从而解决了常规结构中由于需要硅振动板而必须采用昂贵的SOI晶圆基片作为衬底的问题。制作更简单，制作成本低，成品率高，可用于制作如麦克风、扬声器、喷墨打印头、微镜、微泵等微机电系统器件。当然，本技术还可有其他多种实施例，在不背离本技术精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本技术作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本技术所附的权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.薄膜压电器件，其特征在于：该器件具有硅晶圆衬底（1），该硅晶圆衬底（1）设有贯通的空腔（11），在空腔（11）一端头上覆盖压电薄膜叠层（2），并在该压电薄膜叠层（2）的上表面附设振动板（3），所述压电薄膜叠层（2）至少具有一层压电薄膜（21）及设在压电薄膜（21）上下表面的电极层（22）。

【技术特征摘要】
1.薄膜压电器件，其特征在于：该器件具有硅晶圆衬底（1），该硅晶圆衬底（1）设有贯通的空腔（11），在空腔（11）一端头上覆盖压电薄膜叠层（2），并在该压电薄膜叠层（2）的上表面附设振动板（3），所述压电薄膜叠层（2）至少具有一层压电薄膜（21）及设在压电薄膜（21）上下表面的电极层（22）。2.根据权利要求1所述的薄膜压电器件，其特征在于：所述振动板（3）是干膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗超，何维嵩，
申请(专利权)人：东莞希越电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44