專利名稱：一種聲表面波(saw)換能器的制作方法
技術領域：
本發明涉及聲表面波器件技術領域，具體地說是一種基底為多層膜結構，叉指換能器電極為雙層膜結構的聲表面波(SAW)換能器。
背景技術：
聲表面波(SAW)技術是集聲學、電子學、壓電材料和半導體平面工藝相結合的一門邊緣學科。由于聲表面波(SAW)工作在射頻頻段，因此聲表面波(SAW)換能器具有電一聲轉換損耗低，設計靈活而且制作容易的獨特優勢，因而得到廣泛應用，是各種聲表面波器件重要組成部分。隨著通訊技術的發展，聲表面波換能器使用的頻率越來越高。目前聲表面波(SAW)器件向高頻、低傳播損耗、高機電耦合系數方向發展，對于聲表面波(SAW)換能器的常用材料如LiNb03、ZnO、LiTaO3、石英等，都存在聲速小的缺點，嚴重制約了聲表面波(SAW)換能器的頻率進一步提高，因此目前需要開發出可提高聲表面波換能器速度的多層膜基片。在現有工藝條件下，提高聲表面波換能器的性能唯一途徑是采用更高聲速的SAW壓電材料制備聲表面波換能器。中國專利201110331789. 5公開了一種立方氮化硼壓電薄膜聲表面波器件及其制備方法，采用了 IDT/c-BN/AL/金剛石的多層膜結構為壓電基底，雖然可滿足高頻、高機電耦合系數等要求，但是多層膜間的附著力有等提高。另外現有聲表面波換能器的叉指容易發生原子遷移，電極斷指率高，性能不夠穩定，使用壽命有待提高。

發明內容
本發明為了避免現有技術存在的不足之處，提供了一種聲表面波(SAW)換能器，該換能器可以實現器件高頻、低傳播損耗、高機電耦合系數、指條壽命長的需求。為解決上述技術問題，本發明所采用技術方案如下
一種聲表面波(SAW)換能器，由基底、叉指換能器電極組成，所述基底采用的是金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構，所述叉指換能器電極采用的是AL/ALN雙層膜結構。本發明結構特點還在于
在金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構中，是在襯底硅上采用氣相化學沉積方法，也稱CVD法制備金剛石膜，金剛石膜厚度20Mm。所述金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構中，是在金剛石膜上用射頻磁控濺射法制備納米氮化鋁ALN膜，膜厚O. 2-0. 3Mm。所述金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構中，是在ALN膜上采用直流磁控濺射系統制備納米AL膜，膜厚40-50nm。所述金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構中，是在納米AL膜表面用射頻磁控濺射法制備納米氮化硼BN膜，膜厚O. 8-0. 9Mm。所述AL/ALN雙層膜結構中，是在多層膜壓電基底上，采用濺射技術制備AL膜，采用射頻濺射法ALN膜，采用剝離工藝制備雙層結構的叉指換能器電極，電極厚度為40_50nm。
與已有技術相比，本發明有益效果體現在金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構中的聲表面波(SAW)相速度很高，因為金剛石聲表面波(SAW)相速度在所有物質中是最高的，而ALN、BN和金剛石相速度差別小，并且ALN的壓電系數K2值高，所以易于制備高頻率聲表面波(SAW)換能器。
ALN、BN膜和金剛石膜的材料熱膨脹系數小，熱導率高，當器件承受大功率溫度升高時，中心頻率隨溫度升高而漂移很小，表現出很好的頻率溫度特性。
金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構中的ALN膜可提高多層膜的附著力，起到進一步優化器件性能的作用。
金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構具有高機電耦合系數，因為在NB膜與ALN膜之間加了一層AL膜，可以有效地提高機電耦合系數，由于AL膜層很薄，所以它對聲波傳播速度的影響可以忽略不計；另外金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構表現出很小的速度頻散，即表面波(SAW)相速度隨頻率不同變化很小，有利于同時達到高頻、高機電耦合系數的要求。
在叉指換能器電極AL/ALN雙層膜結構中，ALN層起到防止AL膜中的原子遷移，提高薄膜的功率承受力和附著力，且大大提高電極的使用壽命。


圖I本發明涉及的聲表面波換能器示意圖。
圖2本發明的壓電基底多層膜結構圖。
圖3本發明的叉指換能器電極雙層膜結構圖。
圖中標號1叉指換能器電極、2基底、3金剛石膜、4ALN膜、5 AL膜、6 BN膜、7 AL 膜、8 ALN膜。
具體實施方式
以下結合附圖通過具體實施方式
對本發明做進一步說明實施例一種聲表面波(SAW)換能器，如圖所示，首先利用微波等離子CVD法，在襯底硅上制備金剛石膜3，金剛石膜厚度20Mm。要求晶粒細小，均勻，致密；所述CVD方法的氬氣、氫氣、甲燒體積比大約為15:4:1,流量600sccm。
對金剛石膜3表面拋光，先用金剛石微粉進行粗拋，再用二氧化硅為研磨料進行表面精密修復，使金剛石膜3表面粗糙度小于3nm。
在高真空濺射室里，以AL靶作為靶材，在金剛石膜3表面進行高真空磁控濺射， 沉積一層薄ALN膜4，膜厚O. 3Mm。高真空磁控濺射的N2 = Ar體積比流量比為9:13，流量為 20sccm,祀基距為8 cm。
在ALN膜4表面用直流磁控濺射的方法制作納米AL膜5，膜厚50nm。直流磁控濺射的本底真空度為3. 3X 10_4Pa，氬氣流量為20sccm，靶距為6. Ocm0
在納米AL膜5上使用超高真空射頻磁控濺射系統制備NB膜6，膜厚O. 9Mm。射頻磁控濺射系統的本底真空度為3. OX 10_4Pa，N2:Ar體積流量比為2:18，總流量為20sCCm， 革巴距為6. 5cm。
在壓電基底2上，采用剝離工藝制備叉指換能器電極1，電極厚度為50nm。具體步驟在壓電基底2表面涂一層均勻的光刻膠，利用光刻機并通過掩膜曝光后，再顯影處理，最終得到電極圖形。采用濺射技術在光刻膠上沉積AL膜7，濺射系統的本底真空為3 X 10_4Pa，靶基距為4cm，氬氣流量為60 Sccm0繼而在AL膜7上，采用射頻濺射法制備ALN膜8，射頻濺射的N2 = Ar體積比流量比為7:13，流量為20sCCm。最后，將光刻膠及沉積在光刻膠上的物質溶解掉，形成AL/ALN雙層膜結構的叉指換能器電極I。
權利要求
1.一種聲表面波(SAW)換能器，包括基底、叉指換能器電極組成，其特征在于，所述基底為金剛石/ALN/A1/ BN多層膜結構，所述叉指換能器電極是AL/ALN雙層膜結構。
2.根據權利要求I所述的一種聲表面波(SAW)換能器，其特征在于，所述金剛石/ALN/ Al/ BN多層膜結構中，是在襯底硅上制備金剛石膜，金剛石膜厚度20Mm。
3.根據權利要求I所述的一種聲表面波(SAW)換能器，其特征在于，所述金剛石/ALN/ Al/ BN多層膜結構中，是在金剛石膜上制備氮化鋁ALN膜，膜厚0.2-0. 3Mm。
4.根據權利要求I所述的一種聲表面波(SAW)換能器，其特征在于，所述金剛石/ALN/ Al/ BN多層膜結構中，是在ALN膜上采用直流磁控濺射系統制備納米AL膜，膜厚40_50nm。
5.根據權利要求I所述的一種聲表面波(SAW)換能器，其特征在于，所述金剛石/ALN/ Al/ BN多層膜結構中，是在納米AL膜表面用射頻磁控濺射法制備納米氮化硼BN膜，膜厚O.8-0. 9Mm0
6.根據權利要求I所述的一種聲表面波(SAW)換能器，其特征在于，所述AL/ALN雙層膜結構中，是在多層膜壓電基底上，采用濺射技術制備AL膜，采用射頻濺射法ALN膜，采用剝離工藝制備雙層結構的叉指換能器電極，電極厚度為40-50nm。
全文摘要
本發明公開了一種聲表面波(SAW)換能器，包括基底、叉指換能器電極組成，其特征在于，所述基底采用的是金剛石/ALN/Al/BN多層膜結構，所述叉指換能器電極采用的是AL/ALN雙層膜結構。本發明可以實現高頻、低傳播損耗、高機電耦合系數、指條壽命長的需求。
文檔編號H03H9/25GK102983831SQ20121058399
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月30日 優先權日2012年12月30日
發明者朱小萍, 劉傳祥, 鄭慶華 申請人:淮南聯合大學, 朱小萍, 劉傳祥, 鄭慶華