[發明專利]一種單晶壓電襯底結構、制備方法及聲波器件

在審

• 申請號: 202210398264.1
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN115101657A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 歐欣;柯新建;黃凱
• 申請（專利權）人: 上海新硅聚合半導體有限公司
• 主分類號: H01L41/053
• 分類號: H01L41/053;H01L41/22;H03H9/02;H03H9/64
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 黃盼

本申請涉及一種單晶壓電襯底結構，包括：支撐襯底、表面隔離層、載流子陷阱層、絕緣層和壓電層；表面隔離層設置于支撐襯底的一側表面上；載流子陷阱層設置于表面隔離層遠離支撐襯底的一側表面上；絕緣層設置于載流子陷阱層遠離支撐襯底的一側表面上；壓電層設置于絕緣層遠離支撐襯底的一側表面上，壓電層與絕緣層鍵合；表面隔離層的厚度小于等于20nm；表面隔離層的材料包括第一預設比例含量的硅和第二預設比例含量的隔離材料。本申請在支撐襯底與載流子陷阱層之間沉積表面隔離層或在支撐襯底表面自然氧化形成表面隔離層，有效防止了載流子陷阱層的重結晶現象，提高了載流子陷阱層的載流子俘獲效率，有效降低高頻時器件的射頻損耗，提高器件性能。

技術領域

本申請涉及材料制備技術及射頻器件領域，特別涉及一種單晶壓電襯底結構、制備方法及聲波器件。

背景技術

隨著5G通信的到來，人們對單個射頻前端器件的性能、功耗和頻譜利用效率等方面都提出了更高的要求。基于單晶壓電薄膜的聲表面波濾波器作為實現高性能射頻濾波元件，其具有高性能、低成本和器件尺寸小的優點，并受到了廣泛的關注。其制備的基礎是基于單晶壓電層、絕緣層以及支撐襯底層三層結構構成的復合襯底。

現有復合襯底在高溫工藝處理后會產生重結晶的現象，導致復合襯底的晶粒數量的減少，進一步導致復合襯底的晶界數量的減少，使載流子俘獲效率降低。因此，需要一種改進的單晶壓電襯底結構及其制備方案，以解決上述問題。

發明內容

針對現有技術的上述問題，本申請提供一種單晶壓電襯底結構、制備方法及聲波器件，以解決現有技術中復合襯底重新結晶等技術問題。具體技術方案如下：

一方面，本申請提供一種單晶壓電襯底結構，包括：支撐襯底、表面隔離層、載流子陷阱層、絕緣層和壓電層；

所述表面隔離層設置于所述支撐襯底的一側表面上；

所述載流子陷阱層設置于所述表面隔離層遠離所述支撐襯底的一側表面上；

所述絕緣層設置于所述載流子陷阱層遠離所述支撐襯底的一側表面上；

所述壓電層設置于所述絕緣層遠離所述支撐襯底的一側表面上，所述壓電層與所述絕緣層鍵合；

所述表面隔離層的厚度小于等于20nm；

所述表面隔離層的材料包括第一預設比例含量的硅和第二預設比例含量的隔離材料。

進一步地，所述第一預設比例為30％～50％；所述第二預設比例為40％～80％；

所述隔離材料包括氧、氮和碳中的至少一種。

進一步地，所述表面隔離層的形成方式包括沉積和支撐襯底表面氧化中的至少一種。

進一步地，所述載流子陷阱層為多晶硅材料；所述載流子陷阱層的厚度為0.3～4.5um。

進一步地，所述載流子陷阱層為多晶硅材料的情況下，所述載流子陷阱層的多晶硅包括沿支撐襯底厚度方向擇優取向生長的柱狀晶粒，所述柱狀晶粒的橫向尺寸為0.01～2um。

進一步地，所述支撐襯底的材料包括硅、鍺、藍寶石、石英、碳化硅和金剛石中的至少一種。

進一步地，所述絕緣層的材料包括氧化硅；所述絕緣層的厚度為200～800nm。

進一步地，所述表面隔離層遠離支撐襯底的一側表面為粗糙面；

所述粗糙面的粗糙度小于等于10nm。

另一方面，本申請還提供一種單晶壓電襯底結構的制備方法，所述方法包括：

提供支撐襯底；