本發(fā)明屬于諧振器，特別涉及一種蘭姆波諧振器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、基于懸空壓電薄膜的諧振器相比于傳統(tǒng)的固態(tài)裝配型諧振器，可以激發(fā)相對(duì)高聲速、大機(jī)電耦合系數(shù)的模式，進(jìn)而可以作為高頻、大帶寬濾波器的一個(gè)組成部分。近年來(lái)，基于sh0/s0/a1模式的懸空薄膜諧振器受到了業(yè)界很大關(guān)注。但是由于薄膜懸空，導(dǎo)致諧振器振動(dòng)產(chǎn)生的熱量無(wú)法擴(kuò)散出去，相比于固態(tài)裝配型的諧振器，其功率容量和熱穩(wěn)定性大大減小，成為了制約其應(yīng)用的一個(gè)主要因素。因此如何提升懸空型諧振器的散熱，進(jìn)而加強(qiáng)其穩(wěn)定性是一個(gè)非常重要的任務(wù)，一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

2、現(xiàn)有的方法主要是基于鈮酸鋰/鉭酸鋰薄膜(壓電薄膜)-二氧化硅中間層-硅基襯底，或者鈮酸鋰/鉭酸鋰薄膜-硅基襯底這種異質(zhì)集成材料，通過(guò)刻蝕鈮酸鋰/鉭酸鋰形成釋放窗，或者背部刻蝕的方式釋放器件下方的二氧化硅和硅，形成鈮酸鋰/鉭酸鋰懸空薄膜。由于空氣熱導(dǎo)率極低，這種單一的薄膜產(chǎn)生的熱量無(wú)法散出。

3、us20200350890a1基于傳統(tǒng)的薄膜蘭姆波諧振器，提出了刻蝕孔洞的方式來(lái)抑制雜模。但是薄膜仍為單一材料薄膜，其熱量無(wú)法有效耗散，功率容量較低。

4、cn113676149b、cn113922784b都基于懸空的壓電薄膜，對(duì)電極形狀進(jìn)行微調(diào)來(lái)抑制雜模。但是薄膜仍為單一材料薄膜，其熱量無(wú)法有效耗散，功率容量較低。

5、cn116318023b在背部開(kāi)槽，但背部槽的深寬比較小，大多為扁平狀結(jié)構(gòu)，且要與電極的位置互相配合。其目的主要為了抑制雜模，并不是為了增加散熱。

6、在傳統(tǒng)的固態(tài)裝配型器件中，提升散熱的一個(gè)有效方法就是將鈮酸鋰/鉭酸鋰薄膜轉(zhuǎn)移到高導(dǎo)熱襯底上(比如碳化硅襯底)，這樣產(chǎn)生的熱量就可以通過(guò)碳化硅襯底散發(fā)出去。但在懸空薄膜結(jié)構(gòu)中，熱量沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)定的通路散發(fā)，因此僅僅將壓電薄膜與其他薄膜集成，其散熱面積無(wú)明顯改變，與空氣的接觸面積近乎不變，帶來(lái)的散熱能力提升是有限的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種蘭姆波諧振器及其制備方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是單一懸空壓電薄膜與異質(zhì)集成壓電薄膜散熱面積小，散熱能力差的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供了一種蘭姆波諧振器，所述蘭姆波諧振器結(jié)構(gòu)包括：

3、提供一壓電薄膜；

4、位于所述壓電薄膜上方的叉指電極和匯流條；

5、位于所述壓電薄膜下方的功能散熱薄膜；

6、位于所述功能散熱薄膜下方的支撐襯底；

7、所述功能散熱薄膜底部設(shè)有周期排布或非周期排布的高深寬比凹槽；

8、所述叉指電極對(duì)應(yīng)的壓電薄膜區(qū)域懸空。

9、優(yōu)選地，所述壓電薄膜的材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰中的一種或幾種；所述壓電薄膜的晶體切型為旋轉(zhuǎn)y切，對(duì)應(yīng)的歐拉角為(0，-β，0)；或?yàn)閤切，對(duì)應(yīng)歐拉角為(α，-90，-90)；或?yàn)閦切，對(duì)應(yīng)歐拉角為(α，0，0)；其中α、β為任意角度。

10、優(yōu)選地，所述叉指電極排布為周期性排布，在所述叉指電極兩端設(shè)置有匯流條。

11、優(yōu)選地，所述叉指電極和匯流條的材料為鋁、銅、金、鈦、鎳、鉬、鉑中的一種或幾種。

12、優(yōu)選地，所述功能散熱薄膜的材料為4h-碳化硅、6h-碳化硅、金剛石中的一種或幾種。

13、優(yōu)選地，所述高深寬比凹槽寬度與高度的比值>2。

14、進(jìn)一步地，在所述功能散熱薄膜和支撐襯底之間還設(shè)有介質(zhì)薄膜。

15、優(yōu)選地，所述介質(zhì)薄膜的材料為二氧化硅。

16、本發(fā)明還提供了一種蘭姆波諧振器的制備方法，包括如下步驟：

17、s1、制備壓電薄膜-支撐襯底與功能散熱薄膜-支撐襯底；

18、s2、將壓電薄膜-支撐襯底與功能散熱薄膜-支撐襯底進(jìn)行鍵合，其中壓電薄膜與功能散熱薄膜互相接觸；

19、s3、去除一側(cè)的支撐襯底，形成壓電薄膜-功能散熱薄膜-支撐襯底結(jié)構(gòu)；

20、s4、在壓電薄膜上方制備叉指電極和匯流條；

21、s5、背部刻蝕形成空腔結(jié)構(gòu)，使叉指電極下方的支撐襯底懸空；

22、s6、對(duì)上述功能散熱薄膜進(jìn)行背部刻蝕，形成周期排布或非周期排布的高深寬比凹槽。

23、本發(fā)明還提供了一種蘭姆波諧振器的制備方法，包括如下步驟：

24、s1、制備壓電薄膜-支撐襯底與功能散熱薄膜-支撐襯底；

25、s2、對(duì)于功能散熱薄膜進(jìn)行刻蝕，形成周期排布或非周期排布的高深寬比凹槽；

26、s3、將壓電薄膜-支撐襯底與功能散熱薄膜-支撐襯底進(jìn)行鍵合，其中壓電薄膜與功能散熱薄膜互相接觸；

27、s4、去除一側(cè)的支撐襯底，形成壓電薄膜-功能散熱薄膜-支撐襯底結(jié)構(gòu)；

28、s5、在壓電薄膜上方制備叉指電極和匯流條；

29、s6、背部刻蝕形成空腔結(jié)構(gòu)，使叉指電極下方的支撐襯底懸空。

30、有益效果

31、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置鰭片散熱式結(jié)構(gòu)，大大增加薄膜與空氣接觸的面積，顯著增強(qiáng)諧振器的散熱能力，進(jìn)而增強(qiáng)其功率容量和熱穩(wěn)定性；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)還可以通過(guò)對(duì)聲波的散射，抑制雜散模式在諧振器中的諧振，起到抑制雜散模式的作用，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種蘭姆波諧振器，其特征在于：所述蘭姆波諧振器結(jié)構(gòu)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：所述壓電薄膜的材料為鈮酸鋰、鉭酸鋰中的一種或幾種；所述壓電薄膜的晶體切型為旋轉(zhuǎn)y切，對(duì)應(yīng)的歐拉角為(0，-β，0)；或

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：所述叉指電極排布為周期性排布，在所述叉指電極兩端設(shè)置有匯流條。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：所述叉指電極和匯流條的材料為鋁、銅、金、鈦、鎳、鉬、鉑中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：所述功能散熱薄膜的材料為4h-碳化硅、6h-碳化硅、金剛石中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：所述高深寬比凹槽寬度與高度的比值>2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：在所述功能散熱薄膜和支撐襯底之間還設(shè)有介質(zhì)薄膜。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蘭姆波諧振器，其特征在于：所述介質(zhì)薄膜的材料為二氧化硅。

9.一種蘭姆波諧振器的制備方法，包括如下步驟：

10.一種蘭姆波諧振器的制備方法，包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種蘭姆波諧振器及其制備方法，包括：提供一壓電薄膜；位于所述壓電薄膜上方的叉指電極和匯流條；位于所述壓電薄膜下方的功能散熱薄膜；位于所述功能散熱薄膜下方的支撐襯底；所述功能散熱薄膜底部設(shè)有周期排布或非周期排布的高深寬比凹槽；所述叉指電極對(duì)應(yīng)的壓電薄膜區(qū)域懸空。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置鰭片散熱式結(jié)構(gòu)，大大增加薄膜與空氣接觸的面積，顯著增強(qiáng)諧振器的散熱能力，進(jìn)而增強(qiáng)其功率容量和熱穩(wěn)定性；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)還可以通過(guò)對(duì)聲波的散射，抑制雜散模式在諧振器中的諧振，起到抑制雜散模式的作用，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：歐欣,隋東辰,張師斌,鄭鵬程
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6