[发明专利]一种含有双极性压电结构的PMUT器件及其制备方法

权利要求书

1.一种含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

1)提供具有空腔的衬底，在所述衬底表面形成底电极层；

2)在所述底电极层表面形成压电层，所述压电层包括依次形成于所述底电极层表面的第一极性压电层和第二极性压电层；

3)于所述第二极性压电层表面依次沉积钝化层和顶电极层，并图形化所述顶电极层；

4)制备所述底电极层和所述顶电极层的电极引出结构。

2.根据权利要求1所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，具有空腔的衬底的制备方法包括键合法、牺牲层法及DIRE中的一种。

3.根据权利要求1所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，形成所述底电极层之前还包括在所述衬底表面形成过渡层的步骤，所述过渡层的材料包括压电材料或者氧化硅中的一种或两种的组合。

4.根据权利要求1所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述第一极性压电层和第二极性压电层的极性相反，所述第一极性压电层的取向向上，则所述第二极性压电层的极性取向向下；所述第一极性压电层的取向向下，则所述第二极性压电层的极性取向向上。

5.根据权利要求1所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述第一极性压电层的材料包括AlN、PZT、石英、PVDF、ZnO中的一种，所述第二极性压电层的材料包括AlN、PZT、石英、PVDF、ZnO中的一种。

6.根据权利要求1所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，在制备所述第一极性压电层之后和制备所述第二极性压电层之前还包括在所述第一极性压电层表面形成图形化的绝缘层或者绝缘层和中间电极层的叠层的步骤。

7.根据权利要求6所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中还包括制备所述中间电极层的电极引出结构的步骤。

8.根据权利要求1或6所述的含有双极性压电结构的PMUT器件的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，通过键合法、外延法或者溅射法将所述第二极性压电层形成于所述第一极性压电层表面。

9.一种含有双极性压电结构的PMUT器件，其特征在于，所述器件至少包括：

具有空腔的衬底；

底电极层，形成于所述衬底表面；

压电层，形成于所述底电极层表面，所述压电层包括依次形成于所述底电极层表面的第一极性压电层和第二极性压电层；

钝化层和顶电极层，依次形成于所述第二极性压电层表面；

电极引出结构，分别引出所述底电极层和所述顶电极层。

10.根据权利要求9所述的含有双极性压电结构的PMUT器件，其特征在于：所述衬底中具有封闭空腔，所述封闭空腔上方的衬底作为支撑层，所述支撑层的厚度不大于10um。

11.根据权利要求9所述的含有双极性压电结构的PMUT器件，其特征在于：所述器件还包括过渡层，所述过渡层形成于所述底电极层和所述衬底之间，所述过渡层的厚度不大于30nm，所述过渡层的材料包括压电材料或者氧化硅中的一种或两种的组合。

12.根据权利要求9所述的含有双极性压电结构的PMUT器件，其特征在于：所述底电极层的材料包括Pt、Mo、W、Al及Ti中的一种或多种的组合，厚度介于150nm～300nm之间，所述顶电极层的材料包括Pt、Mo、W、Al及Ti中的一种或多种的组合，厚度介于150nm～300nm之间。