一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器及其制备方法，涉及谐振器技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及谐振器
，具体而言，涉及一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器及其制备方法
。

技术介绍

[0002]薄膜体声波谐振器利用压电材料将电学信号转换成为声学信号，由于声波的速度较低，声波波长短，因此与其他种类的谐振器相比，具有体积小
、
工作频率高的优点，广泛应用于射频前端电路
。
[0003]目前薄膜体声波滤波器已经大规模应用于
5G
滤波器，但是基于
AlN
的薄膜体声波谐振器的机电耦合系数过低
。
为了提高谐振器的机电耦合系数，现有技术一般采用
Sc
元素掺杂
AlN
，但是
AlScN
薄膜的热导率极低，导致谐振器有源区的热量无法及时传导到衬底，最终严重降低了谐振器的功率容量
。
[0004]针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器及其制备方法，能够增加谐振器的散热效率，改善谐振器的自加热效应，进而提高谐振器的功率容量
。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，包括：第一衬底，所述第一衬底的底面设置有凹槽；底电极，所述底电极为所述第一衬底的下层并通过覆盖所述凹槽以构成空腔；
AlScN
层，所述
AlScN
层为所述底电极的下层；单晶
AlN
层，所述单晶
AlN
层为所述
AlScN
层的下层；顶电极，所述顶电极为所述单晶
AlN
层的下层
。
[0007]本专利技术提供的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，在具有
AlScN
层的现有谐振器基础上增加具有高导热率的单晶
AlN
层，能够有效提高谐振器的散热效率，由此提高谐振器的功率容量
。
[0008]进一步的，所述
AlScN
层中的
Sc
元素含量为
5%
‑
40%。
[0009]调节
Sc
元素含量能够控制获得高质量且应力可控的
AlScN
层以及控制
AlScN
层与单晶
AlN
层导热比，由此调节谐振器成品的功率容量和机电耦合系数
。
[0010]进一步的，所述
AlScN
层中的
Sc
元素含量为
30%。
[0011]AlScN
层与单晶
AlN
层导热比最大，实现最大程度上提高谐振器成品的功率容量和机电耦合系数
。
[0012]进一步的，所述单晶
AlN
层的厚度为所述
AlScN
层的厚度的
1/3
‑
1/2。
[0013]进一步的，所述单晶
AlN
层的厚度为所述
AlScN
层的厚度的
1/3。
[0014]进一步的，所述顶电极和所述底电极均由
Pt、Mo、Ag、Al、Au
中的任意一种材料制成
。
[0015]进一步的，所述顶电极的厚度为所述
AlScN
层的
1/6。
[0016]进一步的，所述空腔的深度为
2um
‑
30um。
[0017]第二方面，本专利技术提供了一种制备方法，用于制作上述的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，包括以下步骤：
S1.
基于
MOCVD
方法，在第二衬底的顶面制作所述单晶
AlN
层；
S2.
基于磁控溅射方法，在所述单晶
AlN
层的顶面制作所述
AlScN
层；
S3.
基于磁控溅射方法，在所述
AlScN
层的顶面制作所述底电极；
S4.
基于金锡键合方法，将设置有所述凹槽的所述第一衬底键合在所述底电极的顶面；
S5.
利用氢氧化钾去除所述第二衬底；
S6.
在所述单晶
AlN
层的底面制作所述顶电极
。
[0018]以键合方式形成所需的空腔，从而无需制作牺牲层，也免除了去除牺牲层的过程，简化了制备工艺，缩短了制备周期，大大提高了制备效率
。
[0019]进一步的，步骤
S1
之前还包括步骤：
S7.
对所述第一衬底和所述第二衬底均依次进行丙酮超声清洗
、
硫酸和过氧化氢混合溶液清洗并干燥
。
[0020]避免衬底上附着了杂质影响后续各层的制作和键合过程，有利于确保谐振器成品的质量
。
[0021]由上可知，本专利技术提供的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，通过在
AlScN
层（即压电层）的底面设置单晶
AlN
层，由于单晶
AlN
层的导热率是
AlScN
层的数倍，因此谐振器产生的热量能够通过底部的单晶
AlN
层及时扩散出去，由此极大地改善谐振器的自加热效应，有利于提高谐振器的功率容量且确保其具有较高的机电耦合系数
。
[0022]本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解
。
本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书
、
以及附图中所特别指出的结构来实现和获得
。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器的结构示意图
。
[0024]图2为本专利技术实施例提供的制备方法的一种流程图
。
[0025]图3为本专利技术实施例中高功率高机电耦合系数的体声波谐振器的制备过程示意图
。
[0026]标号说明：
100、
第一衬底；
200、
底电极；
210、
空腔；
300、AlScN
层；
400、
单晶
AlN
层；
500、
顶电极；
600、
第二衬底
。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件
。
下面通过参
考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，其特征在于，包括：第一衬底（
100
），所述第一衬底（
100
）的底面设置有凹槽；底电极（
200
），所述底电极（
200
）为所述第一衬底（
100
）的下层并通过覆盖所述凹槽以构成空腔（
210
）；
AlScN
层（
300
），所述
AlScN
层（
300
）为所述底电极（
200
）的下层；单晶
AlN
层（
400
），所述单晶
AlN
层（
400
）为所述
AlScN
层（
300
）的下层；顶电极（
500
），所述顶电极（
500
）为所述单晶
AlN
层（
400
）的下层
。2.
根据权利要求1所述的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，其特征在于，所述
AlScN
层（
300
）中的
Sc
元素含量为
5%
‑
40%。3.
根据权利要求2所述的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，其特征在于，所述
AlScN
层（
300
）中的
Sc
元素含量为
30%。4.
根据权利要求1所述的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，其特征在于，所述单晶
AlN
层（
400
）的厚度为所述
AlScN
层（
300
）的厚度的
1/3
‑
1/2。5.
根据权利要求4所述的高功率高机电耦合系数的体声波谐振器，其特征在于，所述单晶
Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，
申请(专利权)人：广州市艾佛光通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：