单晶压电结构及具有其的电子设备的制作方法

文档序号:20696950发布日期:2020-05-12 15:07阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种单晶压电结构,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;

基底,层叠结构设置在基底上;

声学镜,位于层叠结构的下方,

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;

每一个电极具有与其同层布置的电极连接部;

多个电极中除了位于顶层的顶电极之外,其他电极中的至少一个电极的电极连接部上侧的层结构被移除以露出该电极连接部。

2.根据权利要求1所述的单晶压电结构,其中:

所述其他电极中的每个电极的电极连接部上侧的层结构均被移除以露出该电极连接部。

3.根据权利要求2所述的单晶压电结构,其中:

顶电极之下的所有电极的电极连接部分均位于有效区域的同一侧或具有在有效区域的同一侧的部分;

电极连接部分的端部在所述同一侧依次错开以使得电极连接部分的顶面组成台阶面。

4.根据权利要求2所述的单晶压电结构,其中:

顶电极之下的至少一个电极的电极连接部分包括位于有效区域的一侧的部分,而顶电极之下的其他电极的电极连接部分位于有效区域的另一侧或具有在有效区域的另一侧的部分。

5.根据权利要求4所述的单晶压电结构,其中:

在有效区域的同侧的电极连接部分的个数不小于二的情况下,在有效区域的同侧的电极连接部分的端部依次错开且在同侧的电极连接部分顶面组成台阶面。

6.根据权利要求4所述的单晶压电结构,其中:

所述多个电极中位于最下层的底电极的电极连接部分位于有效区域的一侧或具有在有效区域的一侧的部分,而所述多个电极中除了顶电极与底电极之外的其他电极的电极连接部分位于有效区域的另一侧或具有在有效区域的另一侧的部分。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的单晶压电结构,还包括:

至少一个跨接电极引脚,所述跨接电极引脚的上端与对应电极电连接,跨接电极引脚的上端与下端之间跨接了至少一个压电层。

8.根据权利要求7所述的单晶压电结构,其中:

所述跨接电极引脚的下端与对应电极或对应压电层同层设置。

9.根据权利要求7所述的单晶压电结构,其中:

所述跨接电极引脚的上端与所述对应电极同层相接而电连接;或者

所述跨接电极引脚的上端覆盖所述对应电极的顶面而与所述对应电极电连接。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的单晶压电结构,其中:

所述跨接电极引脚与层叠结构的边缘之间在横向方向上存在间隙,所述间隙从跨接电极引脚的上端延伸到下端。

11.根据权利要求10所述的单晶压电结构,其中:

所述跨接电极引脚的上端与下端之间的部分包括多个台阶部,所述台阶部与层叠结构的边缘之间在横向方向上存在所述间隙;或者所述跨接电极引脚的上端与下端之间的部分包括竖直连接部,所述竖直连接部与层叠结构的边缘之间在横向方向上存在所述间隙;

所述间隙为空隙或者不导电介质间隙。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的单晶压电结构,其中:

所述跨接电极引脚的上端所电连接的电极为上电极;

在所述上电极下方且与所述上电极在所述厚度方向上紧邻的电极为下电极;

在所述有效区域的一侧,所述下电极的端部在横向方向上位于所述上电极的端部的内侧,以在上电极与下电极之间的压电层的下侧形成隔离层,所述隔离层与所述下电极同层,所述隔离层为空隙层或者不导电介质层。

13.根据权利要求12所述的单晶压电结构,其中:

所述下电极的端部与所述跨接电极引脚限定所述隔离层在横向方向上的边界。

14.根据权利要求7-13中任一项所述的单晶压电结构,其中:

所述多个压电层包括第一压电层与第二压电层,所述多个电极包括底电极、中间电极和顶电极,底电极、第一压电层、中间电极、第二压电层、顶电极依次叠置。

15.根据权利要求14所述的单晶压电结构,其中:

所述至少一个跨接电极引脚包括中间电极引脚和顶电极引脚中的至少一个;

所述中间电极引脚的上端电连接到中间电极的电极连接部,下端与底电极间隔开且与底电极同层布置;

所述顶电极引脚的上端连接到顶电极的电极连接部;且所述顶电极引脚的下端与底电极间隔开且与底电极同层布置,或者所述顶电极引脚的下端与中间电极间隔开且与中间电极同层布置,或者所述顶电极的下端与底电极的顶面相接而彼此电连接。

16.根据权利要求15所述的单晶压电结构,其中:

所述中间电极引脚与所述顶电极引脚分别设置在有效区域的两侧。

17.根据权利要求7-13中任一项所述的单晶压电结构,其中:

所述多个压电层包括第一压电层与第二压电层;

所述多个电极包括底电极、第一中间电极、第二中间电极和顶电极;

所述单晶压电结构还包括耦合层,耦合层设置在第一中间电极与第二中间电极之间;且

底电极、第一压电层、第一中间电极、耦合层、第二中间电极、第二压电层、顶电极依次叠置。

18.根据权利要求17所述的单晶压电结构,其中:

所述至少一个跨接电极引脚包括第一中间电极引脚、第二中间电极引脚和顶电极引脚中的至少一个;

所述第一中间电极引脚的上端电连接到第一中间电极的电极连接部,下端与底电极间隔开且与底电极同层布置;

所述第二中间电极引脚的上端电连接到第二中间电极的电极连接部,下端与底电极间隔开且与底电极同层布置;

所述顶电极引脚的上端连接到顶电极的电极连接部;且所述顶电极引脚的下端与底电极间隔开且与底电极同层布置,或者所述顶电极引脚的下端与第一中间电极间隔开且与第一中间电极同层布置,或者所述顶电极的下端与底电极的顶面相接而彼此电连接。

19.根据权利要求18所述的单晶压电结构,其中:

所述第一中间电极引脚、第二中间电极引脚分别设置在有效区域的两侧。

20.根据权利要求18所述的单晶压电结构,其中:

第一中间电极引脚与第二中间电极引脚为同时与第一中间电极和第二中间电极电连接的共用电极引脚。

21.根据权利要求2-20中任一项所述的单晶压电结构,其中:

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;

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。

22.根据权利要求21所述的单晶压电结构,其中:

在单晶压电结构的厚度方向上,位于上层薄膜结构中的压电层的面积小于位于下层薄膜结构中的压电层的面积。

23.根据权利要求1所述的单晶压电结构,其中:

第一压电层和第二压电层的晶向为同向或反向。

24.根据权利要求1-23中任一项所述的单晶压电结构,其中:

压电层的材料包括单晶铌酸锂(linbo3)、单晶钽酸锂(litao3)、单晶氮化铝(aln)、石英(quartz)、单晶锆钛酸铅(pzt)、铌镁酸铅-钛酸铅(pmn-pt)中的至少一种。

25.一种电子设备,包括根据权利要求1-24中任一项所述的单晶压电结构。

26.根据权利要求25所述的电子设备,其中:

所述电子设备包括mems压电麦克风、mems超声换能器、mems扬声器、mems水听器、单晶耦合谐振滤波器中的至少一种。


技术总结
本发明涉及单晶压电结构,以及具有该单晶压电结构的电子设备。所述单晶压电结构包括: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,多个压电层与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;基底,层叠结构设置在基底上;声学镜,位于层叠结构的下方,其中: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有效区域;每一个电极具有与其同层布置的电极连接部;多个电极中除了位于顶层的顶电极之外,其他电极中的至少一个电极的电极连接部上侧的层结构被移除以露出该电极连接部。其还可包括跨接电极引脚,其上端与对应电极电连接且上端与下端之间跨接了至少一个压电层。

技术研发人员:庞慰;张孟伦;杨清瑞
受保护的技术使用者:诺思(天津)微系统有限责任公司
技术研发日:2019.12.31
技术公布日:2020.05.12
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