[发明专利]单晶压电结构及其制造方法、单晶压电层叠结构的电子设备

说明书

本发明涉及单晶压电结构及其制造方法，及单晶压电层叠结构，以及电子设备。单晶压电结构包括：层叠结构，包括在单晶压电结构的厚度方向上层叠设置的多个压电层与多个电极，每个压电层为单晶压电层，每个压电层的上下两侧设置有电极，每个压电层及其上下两侧的电极构成薄膜结构，每个薄膜结构具有上、下电极层以及位于上、下电极层之间的压电层；基底，层叠结构设置于基底；声学镜，其中：在厚度方向上，位于上层的薄膜结构中的至少一层的面积不大于位于下层的薄膜结构中的对应层的面积，和/或位于上层的薄膜结构作为整体的面积不大于位于下层的薄膜结构作为整体的面积，和/或每一个薄膜结构中上电极层的面积≤压电层的面积≤下电极层的面积。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体领域，尤其涉及一种单晶压电结构及其制造方法，一种单晶压电层叠结构，以及一种具有该结构的电子设备。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)是微机电系统的简称。MEMS器件内部结构尺寸一般是微米或纳米级别，同时MEMS是一个独立的智能系统。MEMS器件能够将一种形式的能量转换为另一种形式的能量，如将电能转化为机械能或者机械能转化为电能。本发明中所涉及到的MEMS换能器是指能将声波的机械能和电能相互转换的换能器。一般来说，MEMS器件需要压电材料实现不同形式的能量转换。当在压电材料上施以交变电场时，压电材料将按所施交变电场的频率而振动，若所施交变电场的频率刚好是该MEMS器件的谐振频率，则振幅值将大大增加，在该频率处具有更高的能量转换效率，当MEMS器件作为换能器时具有较大的发射灵敏度。另一方面，当声波传至压电材料上，将引起压电材料的振动和形变，这一振动又将在压电材料的两端电极上引起交变的电荷分布，当声波频率是在MEMS器件的谐振频率点时，在该频率处具有更高的能量转换效率，当MEMS器件作为换能器时具有较大的接收灵敏度。

传统压电MEMS器件的压电薄膜材料大多采用磁控溅射等物理或化学沉积技术制备，为多晶压电薄膜，其压电特性较差(主要体现为机电耦合系数较低)，缺陷密度较高(主要体现为品质因数较低)，散热性不佳(主要体现为功率容量较低)，而且晶向选择有限(无法选择器件设计的最优晶向和压电系数)。这些缺陷导致多晶压电MEMS器件性能不够好，如Q值不高、灵敏度不高、插入损耗较高等。

发明内容

为缓解或解决现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本发明。

根据本发明的实施例的一个方面，提出了一种单晶压电结构，包括：

多个压电层，每一个压电层为单晶压电层；

多个电极，每个压电层的上下两侧设置有电极，所述多个压电层与所述多个电极共同形成在单晶压电结构的厚度方向上层叠的层叠结构，每个压电层及其上下两侧的电极一起构成一个薄膜结构，每一个薄膜结构具有上电极层、下电极层以及位于上电极层与下电极层之间的压电层；

基底，层叠结构设置在基底上；

声学镜，

其中：

所述多个压电层、多个电极与声学镜在压电层的厚度方向上的重叠区域构成所述单晶压电结构的有效区域；

在单晶压电结构的厚度方向上，位于上层的薄膜结构中的至少一层的面积不大于位于下层的薄膜结构中的对应层的面积，和/或位于上层的薄膜结构作为整体的面积不大于位于下层的薄膜结构作为整体的面积，和/或每一个薄膜结构中上电极层的面积≤压电层的面积≤下电极层的面积。

本发明的实施例还涉及一种单晶压电结构的制造方法，包括步骤：

提供基底；

设置声学镜；