[发明专利]空腔型压电单晶体声波谐振器及其制备方法

权利要求书

1.一种空腔型压电单晶体声波谐振器，其特征在于，包括衬底和压电单晶薄膜，所述压电单晶薄膜具有相背对的第一面和第二面，所述第一面设有第一电极，所述第二面设有第二电极，所述第一面与衬底表面结合，所述衬底表面形成有相互连通的空气腔和排气沟道，所述第一电极设置于相应的空气腔内，所述排气沟道与设置于所述声波谐振器表面的开口连通。

2.根据权利要求1所述的空腔型压电单晶体声波谐振器，其特征在于：所述衬底表面形成有至少一个第一沟道和至少一个第二沟道，其中至少一个第一沟道和至少一个第二沟道相互交叉，所述空气腔设置在两个排气沟道的交叉处。

3.根据权利要求2所述的空腔型压电单晶体声波谐振器，其特征在于：所述衬底表面形成有多个第一沟道和/或多个第二沟道，其中多个第一沟道或多个第二沟道等间距并行排列。

4.根据权利要求3所述的空腔型压电单晶体声波谐振器，其特征在于：并行排列的相邻两个排气沟道的间距为1μm～500μm。

5.根据权利要求1所述的空腔型压电单晶体声波谐振器，其特征在于：所述空气腔与排气沟道的深度相同；和/或，所述空气腔、排气沟道的深度深度为10nm～4μm；和/或，所述排气沟道的宽度为1μm～500μm。

6.根据权利要求1所述的空腔型压电单晶体声波谐振器，其特征在于：

所述衬底包括单晶基片，所述单晶基片的材质包括硅、氮化硅、蓝宝石、金刚石、碳化硅中的任意一种或多种的组合，和/或，所述单晶基片的厚度为0.2μm～1000μm；

和/或，所述衬底包括单晶基片和形成在单晶基片上的缓冲层，所述缓冲层的材质包括氧化硅、氮化铝、氧化铝、氧化铪、氧化锆、氧化钛中的任意一种或多种的组合，和/或，所述缓冲层的厚度为10nm～3μm；

和/或，所述压电单晶薄膜的材质包括钽酸锂、铌酸锂、氮化铝、氧化锌、氮化镓、硅酸镓镧、铌酸钾中的任意一种或多种的组合；

和/或，所述第一电极、第二电极的材质包括铝、铜、铂、钼、钨、钽、镍、金、钽中的任意一种或多种的组合，和/或，所述第一电极、第二电极的厚度为10nm～3μm。

7.一种空腔型压电单晶体声波谐振器的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底表面加工形成沟槽；

在衬底表面键合压电单晶薄膜，并使结合在所述压电单晶薄膜第一面的第一电极被置于所述沟槽内，同时使所述压电单晶薄膜与沟槽配合形成相互连通的空气腔和排气沟道，所述排气沟道与外部环境连通，所述压电单晶薄膜的与第一面相背对的第二面与第二电极结合。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，具体包括：

对压电单晶晶片表面进行离子注入，以在所述压电单晶晶片内部的设定深度处形成离子注入损伤层；

在所述压电单晶晶片表面制作第一电极；

将所述压电单晶晶片表面与衬底表面键合，并使所述第一电极被置于所述沟槽内，形成键合体；

对所述键合体进行退火处理，使所述压电单晶晶片沿离子注入损伤层解理，获得压电单晶层；

将所述压电单晶层的解理面磨平抛光，形成所述压电单晶薄膜；以及

在所述压电单晶薄膜的抛光面上制作第二电极。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述离子注入的温度为50～300℃，离子注入的能量为1～2500keV，注入剂量为1×10¹⁵～9×10¹⁷cm^-1；

和/或，所述键合的温度为20～250℃，键合压力为100～1000kg；

和/或，所述退火处理的温度为50～900℃，时间为10min～100h。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，具体包括：采用干法刻蚀或者湿法刻蚀方式在所述衬底表面加工形成所述沟槽。