[發明專利]一種壓電復合薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202010315141.8
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN113540338A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李真宇;朱厚彬;張秀全;楊超;李洋洋
• 申請（專利權）人: 濟南晶正電子科技有限公司
• 主分類號: H01L41/18
• 分類號: H01L41/18;H01L41/311;H01L41/312;H03H3/10;H03H9/02;H03H9/64
• 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

本發明公開了一種壓電復合薄膜及其制備方法，壓電復合薄膜具體包括依次疊加的襯底層、低聲阻層以及壓電層，其中，低聲阻層中摻有一定含量的氯離子，氯離子均勻分布在低聲阻層之中或者位于低聲阻層中的局部區域。本發明的技術方案中，加入氯離子能夠有效地捕獲低聲阻層中的可移動的堿金屬離子，形成中性的氯化物，避免低聲阻層中的堿金屬離子對聲表面波濾波器激發的電磁場造成影響，保證聲表面波濾波器的穩定性。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種壓電復合薄膜及其制備方法。

背景技術

應用于聲表面波濾波器中的壓電復合薄膜具體包括壓電層、低聲阻層和高聲阻襯底。圖1為本發明提供的目前壓電復合薄膜的基本結構示意圖，如圖1所示，壓電層為功能層，實現電-聲的相互轉換，一般為LN或LT壓電單晶結構。

但是，目前的壓電復合薄膜的SiO₂層中，通常會存在一些可移動的帶正電的堿金屬離子，例如Na⁺，Li⁺等，其中的Na⁺主要來源于空氣中，壓電復合薄膜生產過程中操作人員呼出氣體中的Na⁺含量也比較高；Li⁺主要來源于LT材料，在壓電復合薄膜的制作過程中，鍵合工藝和離子注入工藝都需要對薄膜進行高溫退火，此時會提升壓電層中Li⁺向SiO₂層擴散。這些堿金屬離子在SiO₂層中的擴散系數較大，尤其是在溫度較高時或電場的作用下移動現象更明顯，聲表面波濾波器在工作時產生能量損失造成溫度上升，進而有助于堿金屬離子的移動。同時作為壓電層的鉭酸鋰也是一種熱釋電材料，壓電復合薄膜所處環境溫度的變化會造成其兩個表面產生電荷，也為SiO₂層中堿金屬離子的移動帶來了便利。

上述這些可移動的堿金屬離子一方面會與聲表面波濾波器激發的射頻電磁場相互作用產生損耗，另一方面堿金屬離子在壓電復合薄膜中不同位置的聚集會對聲表面波濾波器帶來不同的影響，使聲表面波濾波器的穩定性變差。

發明內容

本發明提供了一種壓電復合薄膜及其制備方法，以解決目前壓電復合薄膜中存在堿金屬離子而造成的聲表面波濾波器的穩定性差的問題。

第一方面，本發明提供了一種壓電復合薄膜，包括依次疊加的襯底層、低聲阻層以及壓電層，其特征在于，低聲阻層中摻有氯離子，所述氯離子均勻分布在低聲阻層之中或者位于低聲阻層中的局部區域。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，所述低聲阻層中氯離子的含量大于2x10¹⁸ atoms/cm³。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，壓電層的材料為單晶鉭酸鋰或單晶鈮酸鋰，以及，所述壓電層的厚度為100～2000nm。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，所述襯底層與所述低聲阻層之間設置具有預設缺陷密度的捕獲層。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，所述捕獲層形成于所述襯底層的表面區域。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，所述捕獲層的缺陷密度為大于1x10¹¹/cm²，以及所述捕獲層的厚度為200～3000nm。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，所述低聲阻層的材料為二氧化硅，以及，所述低聲阻層的厚度為100～5000nm，所述低聲阻層的厚度均勻度小于1％。

結合第一方面，在第一方面的一種可實現方式中，所述襯底層的材料為電阻率大于5000Ω·cm的單晶硅，以及，所述襯底層的厚度為150～1000μm。

第二方面，本發明提供了一種壓電復合薄膜制備方法，包括：