[發(fā)明專利]一種復合單晶壓電基板及制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010315140.3
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113541626A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 李真宇;朱厚彬;張秀全;王金翠;張濤
• 申請（專利權）人: 濟南晶正電子科技有限公司
• 主分類號: H03H3/08
• 分類號: H03H3/08;H03H9/64;H01L41/312;H01L41/311;H01L41/18
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開一種復合單晶壓電基板及其制備方法，所述復合單晶壓電基板包括硅襯底層(1)、二氧化硅層(2)和單晶壓電層(3)，其中，所述硅襯底層(1)的表面被損傷形成損傷層(4)，所述損傷層(4)與所述二氧化硅層(2)接觸，本申請?zhí)峁┑姆椒▽⒏邷毓に嚥襟E設置于損傷層(4)形成之前，并透過所述二氧化硅層(2)“遠程隔空”制備損傷層(4)，使得所述二氧化硅層(2)的厚度均勻性好，損傷層(4)中用于捕獲載流子的缺陷密度大，所述復合單晶壓電基板的結構穩(wěn)定，能夠有效捕獲由于硅襯底層(1)與二氧化硅層(2)界面上不可避免的缺陷而生成的載流子，從而提高基于所述復合單晶壓電基板制得器件的性能。

技術領域

本申請屬于功能性半導體材料制備領域，特別涉及一種復合單晶壓電基板及其制備方法。

背景技術

復合單晶壓電基板在聲表面波濾波器中能夠表現(xiàn)出較好的性能，復合單晶壓電基板包括依次疊加的單晶壓電層、低聲阻層和高聲阻襯底層。低聲阻層主要用于與高聲阻層形成聲阻差，使得聲波的能量主要集中于單晶壓電層和低聲阻層中，限制能量下漏。二氧化硅是低聲阻層最常用的材料，與一般的壓電材料相反，二氧化硅層具有正的聲速溫度系數(shù)，對壓電材料的頻率溫度系數(shù)起到補償作用，從而降低最終器件的頻率溫度漂移系數(shù)，補償效果與二氧化硅層的厚度有關。因此，復合單晶壓電基板對低聲阻層具有兩方面的要求：一是聲波傳輸損耗低；二是厚度均勻性。同時硅、碳化硅材料因為其成熟的制備和加工工業(yè)化程度，成為了高聲阻材料的首選。

在現(xiàn)有技術中，通過熱氧化方式生長而得的SiO₂在上述兩項要求中的表現(xiàn)最出色。此外，復合單晶壓電基板一般要求各層界面粗糙度小于0.5nm，從而減少聲波在各界面發(fā)生散射而造成能量損失和避免后續(xù)光刻時激光在界面發(fā)生漫反射造成圖形失真。然而，實際制造所得的復合單晶壓電基板在二氧化硅層和硅襯底層的界面處存在很多電荷，這些電荷能夠吸引硅襯底層中的載流子聚集于界面，從而在二者界面處形成導電層，這個導電層能夠與聲表面波濾器件在使用過程產生的電磁場相互作用造成信號損耗。

現(xiàn)有技術在二氧化硅層與硅襯底層之間引入一層多晶硅層，利用多晶硅中自然存在的晶格缺陷捕獲載流子，從而減少導電層對信號的干擾。但是，多晶硅的引入使得獲得良好的二氧化硅層變得非常困難，并且?guī)砥渌膯栴}：首先，多晶硅一般采用沉積工藝來制備，所用原料一般是含有Si元素的氣體或液體，這些原料不環(huán)保；其次，在制備二氧化硅的熱氧化溫度下，多晶硅會再結晶化，導致該多晶硅層捕獲載流子效果降低，因此，在制備多晶硅后無法利用熱氧化的方式制作高質量的二氧化硅。

發(fā)明內容

為解決現(xiàn)有技術制備具有多晶硅層復合單晶壓電基板過程中所存在的問題，本申請?zhí)峁┮环N復合單晶壓電基板，所述復合單晶壓電基板包括硅襯底層、二氧化硅層和單晶壓電層，其中，在硅襯底層與二氧化硅層的界面引入損傷層，所述損傷層存在晶格缺陷，該晶格缺陷可用于捕獲載流子，從而削弱信號損耗，本申請還提供一種制備上述復合單晶壓電基板的方法，所述方法首先在硅襯底層頂面上利用熱氧化工藝制備二氧化硅層，再利用離子注入或者激光刻蝕等方法在硅襯底層與二氧化硅層的界面處形成損傷層，本申請?zhí)峁┑姆椒▽嵫趸に嚥襟E設置在損傷層制備之前，可有效避免熱氧化工藝對損傷層的影響，提升損傷層捕獲載流子的性能；另外，通過熱氧化工藝制備的二氧化硅層的致密性、均勻性均較好，進而，使下游制備的器件性能好。

本申請的目的在于提供一種復合單晶壓電基板，所述復合單晶壓電基板依次包括硅襯底層1、二氧化硅層2和單晶壓電層3，其中，所述硅襯底層1自其與二氧化硅層的界面至其內部具有預設深度的區(qū)域被損傷形成損傷層4，所述損傷層4與所述二氧化硅層2相接。

本申請在硅襯底層與二氧化硅層相接的界面上設置預設厚度的損傷層，所述損傷層能夠捕獲聚集于二者界面的載流子，從而削弱導電層，減少聲表面波濾器件在使用過程中的信號損耗。