[发明专利]二维耦合的射频压电谐振器及其制备方法

权利要求书

1.一种二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，包括用于固定叉指电极的压电层(12)，压电层(12)固定于硅衬底(14)上；叉指电极用于驱动谐振器使其发生谐振，叉指电极的上电极(11b)、下电极(11a)分别固定于压电层(12)的上下两侧，横截面上位于连续压电层(12)上的叉指电极为一个谐振单元，压电层(12)上设有至少一个谐振单元，每个谐振单元包括2n+1对叉指电极，其中，n为自然数。

2.如权利要求1所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，所述压电层(12)、硅衬底(14)的结构为块状或圆盘状。

3.如权利要求1所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，同一截面上的所述叉指电极中，单数个和双数个的叉指电极的方向相反，同一方向的叉指电极的根部相互连通，末端在同一直线上或不在同一直线上。

4.如权利要求3所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，同一方向的所述叉指电极的末端构成三角形或弧形。

5.如权利要求1所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，所述压电层(12)的下电极(11a)处与硅衬底(14)之间为空腔或实心结构；当压电层(12)的下电极(11a)处与硅衬底(14)之间为空腔时，压电层(12)与硅衬底(14)之间直接连接或通过牺牲层(13)连接，硅衬底(14)/牺牲层(13)相对于下电极(11a)的下方为凹陷结构；当压电层(12)的下电极(11a)处与硅衬底(14)之间为实心结构时，压电层(12)与硅衬底(14)之间设有至少一层声学反应层。

6.如权利要求1所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，所述压电层(12)的材质为氮化铝，叉指电极的材质为金属材料。

7.如权利要求5所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，所述叉指电极的材质为铝、金、铂、钼、铜或钨。

8.如权利要求1所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，相邻两根所述叉指电极中心轴的间距(l)为压电层(12)厚度的0.2-2倍；压电层(12)的平均厚度为100nm～30μm。

9.如权利要求1所述的二维耦合的射频压电谐振器，其特征在于，所述射频压电谐振器的工作频率为1M-10GHz。

10.一种权利要求5所述的二维耦合的射频压电谐振器的制备方法，其特征在于，当压电层(12)的下电极(11a)处与硅衬底(14)之间为空腔时，包括以下步骤：

步骤1)：在硅衬底(14)上生长出牺牲层(13)，或直接将硅衬底(14)的上层作为牺牲层(13)；

步骤2)：将下电极(11a)镀在牺牲层(13)表面，进行化学机械研磨后，表面抛光；

步骤3)：在下电极(11a)表面生长压电层(12)；

步骤4)：在压电层(12)上表面对准下电极(11a)镀上电极(11b)；

步骤5)：刻蚀出谐振单元；

步骤6)：将下电极(11a)底部的牺牲层(13)刻蚀，使压电层(12)的下电极(11a)处与其下方的硅衬底(14)之间形成空腔；

当压电层(12)的下电极(11a)处与硅衬底(14)之间为空腔时，且每个谐振单元仅包含一对叉指电极时，采用上述步骤1)-6)或以下步骤制备射频压电谐振器：

步骤7)：在硅衬底(14)上形成下电极(11a)；

步骤8)：在下电极(11a)上方生长出压电层(12)；

步骤9)：在压电层(12)表面形成上电极(11b)；

步骤10)：依次刻蚀上电极(11b)、压电层(12)、下电极(11a)。