专利名称：一种声表面波(saw)换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及声表面波器件技术领域，具体地说是一种基底为多层膜结构，叉指换能器电极为双层膜结构的声表面波(SAW)换能器。
背景技术：
声表面波(SAW)技术是集声学、电子学、压电材料和半导体平面工艺相结合的一门边缘学科。由于声表面波(SAW)工作在射频频段，因此声表面波(SAW)换能器具有电一声转换损耗低，设计灵活而且制作容易的独特优势，因而得到广泛应用，是各种声表面波器件重要组成部分。随着通讯技术的发展，声表面波换能器使用的频率越来越高。目前声表面波(SAW)器件向高频、低传播损耗、高机电耦合系数方向发展，对于声表面波(SAW)换能器的常用材料如LiNb03、ZnO、LiTaO3、石英等，都存在声速小的缺点，严重制约了声表面波(SAW)换能器的频率进一步提高，因此目前需要开发出可提高声表面波换能器速度的多层膜基片。在现有工艺条件下，提高声表面波换能器的性能唯一途径是采用更高声速的SAW压电材料制备声表面波换能器。中国专利201110331789. 5公开了一种立方氮化硼压电薄膜声表面波器件及其制备方法，采用了 IDT/c-BN/AL/金刚石的多层膜结构为压电基底，虽然可满足高频、高机电耦合系数等要求，但是多层膜间的附着力有等提高。另外现有声表面波换能器的叉指容易发生原子迁移，电极断指率高，性能不够稳定，使用寿命有待提高。
发明内容
本发明为了避免现有技术存在的不足之处，提供了一种声表面波(SAW)换能器，该换能器可以实现器件高频、低传播损耗、高机电耦合系数、指条寿命长的需求。为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案如下
一种声表面波(SAW)换能器，由基底、叉指换能器电极组成，所述基底采用的是金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构，所述叉指换能器电极采用的是AL/ALN双层膜结构。本发明结构特点还在于
在金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构中，是在衬底硅上采用气相化学沉积方法，也称CVD法制备金刚石膜，金刚石膜厚度20Mm。所述金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构中，是在金刚石膜上用射频磁控溅射法制备纳米氮化铝ALN膜，膜厚O. 2-0. 3Mm。所述金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构中，是在ALN膜上采用直流磁控溅射系统制备纳米AL膜，膜厚40-50nm。所述金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构中，是在纳米AL膜表面用射频磁控溅射法制备纳米氮化硼BN膜，膜厚O. 8-0. 9Mm。所述AL/ALN双层膜结构中，是在多层膜压电基底上，采用溅射技术制备AL膜，采用射频溅射法ALN膜，采用剥离工艺制备双层结构的叉指换能器电极，电极厚度为40_50nm。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构中的声表面波(SAW)相速度很高，因为金刚石声表面波(SAW)相速度在所有物质中是最高的，而ALN、BN和金刚石相速度差别小，并且ALN的压电系数K2值高，所以易于制备高频率声表面波(SAW)换能器。
ALN、BN膜和金刚石膜的材料热膨胀系数小，热导率高，当器件承受大功率温度升高时，中心频率随温度升高而漂移很小，表现出很好的频率温度特性。
金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构中的ALN膜可提高多层膜的附着力，起到进一步优化器件性能的作用。
金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构具有高机电耦合系数，因为在NB膜与ALN膜之间加了一层AL膜，可以有效地提高机电耦合系数，由于AL膜层很薄，所以它对声波传播速度的影响可以忽略不计；另外金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构表现出很小的速度频散，即表面波(SAW)相速度随频率不同变化很小，有利于同时达到高频、高机电耦合系数的要求。
在叉指换能器电极AL/ALN双层膜结构中，ALN层起到防止AL膜中的原子迁移，提高薄膜的功率承受力和附着力，且大大提高电极的使用寿命。
图I本发明涉及的声表面波换能器示意图。
图2本发明的压电基底多层膜结构图。
图3本发明的叉指换能器电极双层膜结构图。
图中标号1叉指换能器电极、2基底、3金刚石膜、4ALN膜、5 AL膜、6 BN膜、7 AL 膜、8 ALN膜。
具体实施方式
以下结合附图通过具体实施方式
对本发明做进一步说明实施例一种声表面波(SAW)换能器，如图所示，首先利用微波等离子CVD法，在衬底硅上制备金刚石膜3，金刚石膜厚度20Mm。要求晶粒细小，均匀，致密；所述CVD方法的氩气、氢气、甲烧体积比大约为15:4:1,流量600sccm。
对金刚石膜3表面抛光，先用金刚石微粉进行粗抛，再用二氧化硅为研磨料进行表面精密修复，使金刚石膜3表面粗糙度小于3nm。
在高真空溅射室里，以AL靶作为靶材，在金刚石膜3表面进行高真空磁控溅射， 沉积一层薄ALN膜4，膜厚O. 3Mm。高真空磁控溅射的N2 = Ar体积比流量比为9:13，流量为 20sccm,祀基距为8 cm。
在ALN膜4表面用直流磁控溅射的方法制作纳米AL膜5，膜厚50nm。直流磁控溅射的本底真空度为3. 3X 10_4Pa，氩气流量为20sccm，靶距为6. Ocm0
在纳米AL膜5上使用超高真空射频磁控溅射系统制备NB膜6，膜厚O. 9Mm。射频磁控溅射系统的本底真空度为3. OX 10_4Pa，N2:Ar体积流量比为2:18，总流量为20sCCm， 革巴距为6. 5cm。
在压电基底2上，采用剥离工艺制备叉指换能器电极1，电极厚度为50nm。具体步骤在压电基底2表面涂一层均匀的光刻胶，利用光刻机并通过掩膜曝光后，再显影处理，最终得到电极图形。采用溅射技术在光刻胶上沉积AL膜7，溅射系统的本底真空为3 X 10_4Pa，靶基距为4cm，氩气流量为60 Sccm0继而在AL膜7上，采用射频溅射法制备ALN膜8，射频溅射的N2 = Ar体积比流量比为7:13，流量为20sCCm。最后，将光刻胶及沉积在光刻胶上的物质溶解掉，形成AL/ALN双层膜结构的叉指换能器电极I。
权利要求
1.一种声表面波(SAW)换能器，包括基底、叉指换能器电极组成，其特征在于，所述基底为金刚石/ALN/A1/ BN多层膜结构，所述叉指换能器电极是AL/ALN双层膜结构。
2.根据权利要求I所述的一种声表面波(SAW)换能器，其特征在于，所述金刚石/ALN/ Al/ BN多层膜结构中，是在衬底硅上制备金刚石膜，金刚石膜厚度20Mm。
3.根据权利要求I所述的一种声表面波(SAW)换能器，其特征在于，所述金刚石/ALN/ Al/ BN多层膜结构中，是在金刚石膜上制备氮化铝ALN膜，膜厚0.2-0. 3Mm。
4.根据权利要求I所述的一种声表面波(SAW)换能器，其特征在于，所述金刚石/ALN/ Al/ BN多层膜结构中，是在ALN膜上采用直流磁控溅射系统制备纳米AL膜，膜厚40_50nm。
5.根据权利要求I所述的一种声表面波(SAW)换能器，其特征在于，所述金刚石/ALN/ Al/ BN多层膜结构中，是在纳米AL膜表面用射频磁控溅射法制备纳米氮化硼BN膜，膜厚O.8-0. 9Mm0
6.根据权利要求I所述的一种声表面波(SAW)换能器，其特征在于，所述AL/ALN双层膜结构中，是在多层膜压电基底上，采用溅射技术制备AL膜，采用射频溅射法ALN膜，采用剥离工艺制备双层结构的叉指换能器电极，电极厚度为40-50nm。
全文摘要
本发明公开了一种声表面波(SAW)换能器，包括基底、叉指换能器电极组成，其特征在于，所述基底采用的是金刚石/ALN/Al/BN多层膜结构，所述叉指换能器电极采用的是AL/ALN双层膜结构。本发明可以实现高频、低传播损耗、高机电耦合系数、指条寿命长的需求。
文档编号H03H9/25GK102983831SQ20121058399
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者朱小萍, 刘传祥, 郑庆华 申请人:淮南联合大学, 朱小萍, 刘传祥, 郑庆华