[发明专利]预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器及制作方法

权利要求书

1.预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：包括预设空腔型(4)的SOI基片和设置在SOI基片上的换能器，所述换能器包括底电极(5)、顶电极(7)和设置在底电极(5)与顶电极(7)之间的压电薄膜(6)，所述底电极(5)与SOI基片相结合，所述底电极(5)、顶电极(7)和压电薄膜(6)的叠加区域与预设空腔(4)相对。

2.根据权利要求1所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述SOI基片设置有衬底硅(1)和顶层硅(3)，所述衬底硅(1)上设置有与顶层硅(3)形成预设空腔(4)的沟槽。

3.根据权利要求1所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述衬底硅(1)和顶层硅(5)之间设置二氧化硅层(2)，所述二氧化硅层(2)上设有沟槽，所述沟槽与顶层硅(3)形成预设空腔(4)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述换能器上设置有使腐蚀液或腐蚀气体注入预设空腔(4)的刻蚀窗口。

5.根据权利要求4所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述顶电极(7)为近似椭圆形电极。

6.根据权利要求5所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述沟槽深度为0.5微米到200微米。

7.根据权利要求6所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器，其特征在于：所述压电薄膜（6）为AlN或ZnO材质的压电薄膜，厚度介于0.01微米至10微米，所述底电极(5)或顶电极(7)为高声阻抗材质的电极，所述底电极(5)和顶电极(7)厚度分别为0.01微米至2.5微米。

8.预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在衬底硅的上表面通过热氧化形成一层二氧化硅层，并在二氧化硅层刻蚀出衬底硅的掩模板；

(2)利用二氧化硅层作为掩模板在衬底硅片上刻蚀出沟槽；

(3)将带沟槽的衬底硅与顶层硅键合；

(4)对顶层硅进行减薄处理，形成带有空腔结构的SOI基片；

(5)镀上底电极并对底电极进行刻蚀；

(6)在底电极上依次镀上压电薄膜和顶电极，并进行刻蚀；

(7)在空腔上方的换能器上刻蚀出腐蚀窗口，使腐蚀液或腐蚀气体能进入空腔内；

(8)将腐蚀液或腐蚀气体经腐蚀窗口注入空腔中，对空腔上部的顶层硅进行腐蚀。

9.根据权利要求8所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)包括将衬底硅片经热氧化在表面形成一层二氧化硅膜，在二氧化硅SiO₂膜上刻蚀出圆形、椭圆形、方形或多边形的图案作为衬底硅片掩模板。

10.根据权利要求8所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于：所述步骤(2)中利用掩模板刻蚀出沟槽是指先利用掩模板刻蚀二氧化硅层，然后在衬底硅上刻蚀形成沟槽。

11.根据权利要求8所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中衬底硅与顶层硅键合方式为先通过键合工艺形成一片无沟槽SOI基片；然后将衬底硅带沟槽的一侧与无沟槽SOI基片的顶层硅键合，形成预设空腔；最后将无沟槽SOI基片进行初步机械减薄，通过化学腐蚀将无沟槽绝缘体硅层全部除去，完成顶层硅由无沟槽SOI基片向有沟槽SOI基片的转移。

12.根据权利要求8所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于：所述步骤(8)中的腐蚀液采用HF-HNO₃溶液、KOH溶液或TMAH四甲基氢氧化铵溶液，若采用干法刻蚀，腐蚀气体采用XeF₂气体。

13.根据权利要求8所述的预设空腔型SOI基片薄膜体声波谐振器的制作方法，其特征在于：所述步骤(1)至(8)中的SOI基片上的顶层硅可用水晶或熔融石英材料代替。