[发明专利]一种面向无线传感的微型圆盘谐振器及其加工方法

权利要求书

1.一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，包括SOI基底（2），以及集成在SOI基底（2）上的平面螺旋电感（7）和圆盘谐振体（3）；

所述圆盘谐振体（3）与平面螺旋电感（7）耦合连接，使得所述圆盘谐振体（3）的频率信息通过互感效应输出到外部检测电路，实现无线传输；所述圆盘谐振体（3）悬空放置于所述SOI基底（2）顶端中心，所述平面螺旋电感（7）设置于所述SOI基底（2）顶端边缘；所述圆盘谐振体（3）包括输入/输出金属电极、接地金属电极以及位于所述输入/输出金属电极和接地金属电极下面的压电薄膜（303）；

所述输入/输出金属电极由两片扇形金属电极（301）通过金属引线电气连接，并通过金属引线与输入/输出金属电极盘（1）电气连接而成；

所述接地金属电极由两片扇形金属电极（302）通过弧形金属引线电气连接，并通过金属引线与接地电极盘（4）电气连接而成；

所述圆盘谐振体（3）通过输入/输出金属电极盘（1）与所述平面螺旋电感（7）的输入金属电感电极盘（601）电气连接；

所述圆盘谐振体（3）通过接地金属电极盘（4）与所述平面螺旋电感（7）的输出金属电感电极盘（602）电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，所述输入/输出金属电极盘（1）通过跳线与所述输入金属电感电极盘（601）电气连接；

所述接地金属电极盘（4）通过跳线与所述输出金属电感电极盘（602）电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，所述SOI基底（2）由下到上依次包括：衬底硅（204）、第一埋氧化层（203）、以及位于顶层的掺杂硅；

所述位于顶层的掺杂硅包括中心顶层掺杂硅（201）和边缘顶层掺杂硅（202），且所述中心顶层掺杂硅（201）和边缘顶层掺杂硅（202）电气不相通；

所述圆盘谐振体（3）悬空安装于所述中心顶层掺杂硅（201）上，所述平面螺旋电感（7）安装于所述边缘顶层掺杂硅（202）上。

4.根据权利要求3所述的一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，所述输入/输出金属电极与所述中心顶层掺杂硅（201）之间设置有第二埋氧化层进行电气隔离。

5.根据权利要求4所述的一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，所述第一埋氧化层（203）和第二埋氧化层（101）的材料均采用二氧化硅，所述第一埋氧化层（203）的厚度为1.05μm，所述第二埋氧化层（101）的厚度为0.2μm。

6.根据权利要求1所述的一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，所述压电薄膜（303）的材料采用氮化铝，所述压电薄膜（303）的厚度为0.5μm。

7.根据权利要求1所述的一种面向无线传感的微型圆盘谐振器，其特征在于，所述输入/输出金属电极盘（1）、接地金属电极盘与金属引线的材料均为金属铝薄膜，厚度均为2μm。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的微型圆盘谐振器的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，选用晶向100的SOI晶圆基板，该基板具有405μm厚度的衬底硅层、1.05μm厚度的第一埋氧化层以及11μm厚度的顶层掺杂硅，顶层掺杂磷离子后的掺杂硅作为导电层，中心掺杂硅构成圆盘谐振体的接地层，平面螺旋电感基底由边缘掺杂硅通过光刻技术得到；

S2，在中心掺杂硅上生长出0.2μm的二氧化硅氧化层，通过光刻技术，得到圆盘谐振体（3）的输入/输出金属电极与中心顶层掺杂硅（201）之间的第二埋氧化层；

S3：通过溅射工艺在中心顶层掺杂硅（201）位置沉积0.5μm的氮化铝压电薄膜；

S4：通过光刻工艺得到平面螺旋电感和金属电极以及引线的形状；

S5：利用光刻技术在SOI层得到圆盘谐振体以及平面螺旋电感基底的形状；

S6：在晶片上端涂覆聚酰亚胺涂层，将聚酰亚胺作为上端保护层；

S7：将晶片翻转，首先通过光刻技术确定底部沟槽的形状，利用反应离子刻蚀去除底部第一埋氧化层，然后利用深反应离子刻蚀来完全刻蚀整个衬底硅，在刻蚀到第一埋氧化层时停止；

S8：使用干法蚀刻工艺剥离正面的聚酰亚胺涂层。