异质结构和制造方法技术

本发明专利技术涉及一种异质结构，尤其是压电结构，其包括覆盖层，尤其是压电材料层，该覆盖层的材料具有第一热膨胀系数，并被装配到支撑基板，该支撑基板具有与第一热膨胀系数显著不同的第二热膨胀系数，其中在交界面处，覆盖层包括从该交界面延伸到该覆盖层中的至少一个凹槽。

Heterogeneous structure and manufacturing method

The invention relates to a heterogeneous structure, especially the piezoelectric structure, including a cover layer, especially the piezoelectric material layer and the covering layer of material having a first coefficient of thermal expansion, and is fitted to the support substrate, the substrate having first and second thermal expansion coefficient of thermal expansion coefficient is significantly different, which in the border the face, including the covering layer extending from the interface to the at least one groove in the cover layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】异质结构和制造方法
本专利技术总体上涉及异质结构(尤其是压电结构)和制造异质结构(尤其是压电结构)的方法。
技术介绍
本专利技术的目的是提出一种异质结构(尤其是压电结构)，以及一种制造异质结构(尤其是压电结构)的方法。射频(RF)表面声波(SAW)技术广泛用于各种应用，例如当前移动电话中的双工器。标准SAW技术的进一步改进导致了温度补偿的SAW装置的发展，以保持与RF体声波(BAW)技术的竞争力。可以在压电结构100内获得温度补偿的SAW，如图1A中示意性地示出的，压电结构100包括装配到支撑基板110的压电材料层120，可选地，在支撑基板110与压电材料层120之间具有粘合剂层130。在由Hashimoto等人最近发表的文章“RecentdevelopmentoftemperaturecompensatedSAWdevices”，UltrasonicsSymposium2011，IEEEInternational，第79-86页中综述了温度补偿的SAW装置的最新发展，并且更详细地说明了图1A的方法。支撑基板110从而具有压电结构的加强功能。然而，如图1A中示意性地示出的这样的压电结构100由于压电材料层120与支撑基板110各自的热膨胀系数(CTE)的显著差异而可能不适合经受热处理。这样的CTE不匹配在最坏的情况下可能是这种结构在高于预定阈值的温度下破裂的原因。例如压电材料层120中的屈曲的其它现象可能发生。此外，压电结构100的弯曲可能在热处理时超过临界值，例如高于该值静电卡盘可能失去与所述结构的接触。另外，由于各向异性应力的积累，大多数压电材料的CTE中的强各向异性使热处理变得困难。图1B示意性地示出了US8664747中所公开的方法，其中在结构100'的与层120'的装配到基板110'的面相反的面上形成了凹槽140。在具有与层120'显著不同的CTE的基板110'上形成的层120'中的这样的凹槽的形成可以帮助适应在这样的结构100'中累积的应力。然而，使用这种方法遇到了几个问题。尤其是对于具有在1-10μm范围内的相对较低厚度的层120'，必须注意，以便不损坏下面的与基板110'的交界面。例如锯切的不精确的方法可能导致基板110'的损坏(在其表面区域中留下破损的成核位置)或粘合剂层(图1B中未示出)的损坏。如果涉及后续的光刻和蚀刻步骤，这对结构110'是尤其不利的，这会导致层120'的显著的欠蚀刻。此外，基板110'可能需在其表面上装配一功能层，该功能层不应该被改变以便不失去其特定的性能。本专利技术正是消除上述问题。
技术实现思路
具体地，本专利技术涉及一种异质结构(尤其是压电结构)，其包括覆盖层(尤其是压电材料层)，该覆盖层具有第一热膨胀系数，被装配到支撑基板，该支撑基板具有与所述第一热膨胀系数显著不同的第二热膨胀系数，在交界面处，其中所述覆盖层包括从该交界面延伸到该覆盖层中的至少一个凹槽。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中所述至少一个凹槽形成在整个覆盖层上延伸的沟槽。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中由至少一个凹槽分开的覆盖层的部分具有小于预定临界长度的横向延伸，高于该预定临界长度将会发生由于在预定温度下的热处理而导致的破损。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中所述至少一个凹槽延伸到覆盖层的与支撑基板的交界面相反的表面。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中热膨胀系数中的至少一个显示出强各向异性。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中覆盖层的材料是压电材料，尤其是选自LTO、LNO、AlN、ZnO。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中支撑基板的材料选自Si、Ge、GaAs、InP、SiGe、蓝宝石的组。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中支撑基板包括与交界面相邻的功能层。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中功能层为支撑基板提供高于1kOhm/cm、优选高于5kOhm/cm的电阻率。其它有利的实施方式涉及异质结构，其中功能层具有低于10μm、优选低于1μm、或者甚至更优选低于100nm的厚度。本专利技术还涉及一种制造异质结构的方法，该方法包括以下步骤：提供支撑基板和提供覆盖层，尤其是压电材料层；在覆盖层的表面中形成至少一个凹槽；以及在支撑基板与覆盖层的包括所述至少一个凹槽的表面之间的装配交界面处装配支撑基板和覆盖层。其它有利的实施方式涉及制造异质结构的方法，该方法还包括覆盖层的与装配交界面相反的表面的减薄步骤。其它有利的实施方式涉及制造异质结构的方法，其中所述减薄步骤包括以下步骤，在装配之前注入原子或离子物质(尤其是H或He)，以在覆盖层中形成薄弱区；以及在装配后在薄弱区进行剥离。其它有利的实施方式涉及制造异质结构的方法，其中通过从研磨、抛光、蚀刻或任何组合的组中选择的技术来执行所述减薄。其它有利的实施方式涉及制造异质结构的方法，其中所述减薄步骤露出所述至少一个凹槽。下面将利用有利的实施方式并参照附图，通过举例更详细地描述本专利技术。所描述的实施方式仅是可能的构造，其中各个特征可以彼此独立地实现或者可以被省去。图1A示意性地示出了从现有技术已知的用于温度补偿的SAW装置的压电结构。图1B示意性地示出了从现有技术已知的用于适应CTE不匹配的异质结构。图2A、图2B、图2C和图2D示意性地示出了根据本专利技术的实施方式的异质结构。图3A、图3B和图3C示意性地示出了根据本专利技术的实施方式的异质结构的顶视图。图4示意性地示出了根据本专利技术的实施方式的异质结构的制造方法。图5示意性地示出了根据本专利技术的实施方式的异质结构的制造方法。现在将参照具体实施方式来描述本专利技术。对于本领域技术人员将显而易见的是，根据权利要求的范围，来自任何实施方式的特征和替代方案可以彼此独立地与任何其它实施方式的特征和替代方案组合。在本专利技术的以下描述中，示例性地涉及压电结构和压电材料层。然而，如上所述，本专利技术不限于此特定实施方式，而是涉及包括覆盖层(220、320、420、520)和支撑基板(210、410、510)的任何异质结构(200、400、400'、500')，其中覆盖层的热膨胀系数与支撑基板的热膨胀系数显著不同。这样的异质结构包括可以与可以被识别为上述覆盖层的压电材料层一起识别为异质结构的压电结构的具体实施方式。本专利技术还涉及制造这样的异质结构(200、400、400'、500')的方法。图2A示意性地示出了压电结构200，其包括压电材料层220、支撑基板210以及从装配压电材料层220和支撑基板210的交界面延伸到压电材料层220中的至少一个凹槽240。压电材料层220具有第一热膨胀系数CTE1，并且支撑基板210具有与第一热膨胀系数显著不同的第二热膨胀系数CTE2，即关系式Max(CTE1；CTE2)>Min(CTE1；CTE2)成立，尤其是制定为Max(CTE1；CTE2)/Min(CTE1；CTE2)>2(优选>4或>6)成立，其中Max(CTE1；CTE2)和Min(CTE1；CTE2)分别是CTE1和CTE2的最高值和最低值。这也适用于各向异性CTE值的情况以计算CTE中最高的不匹配。根据限定凹槽所需的精度，所述至少一个凹槽240可以通过公知的技术(例如掩模和蚀刻(包括光刻)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异质结构(200、400、400'、500')，尤其是压电结构，所述异质结构(200、400、400'、500')包括覆盖层(220、420、520)，尤其是压电材料层，所述覆盖层(220、420、520)具有第一热膨胀系数并被装配到支撑基板(210、410、510)，所述支撑基板(210、410、510)具有与所述第一热膨胀系数显著不同的第二热膨胀系数，其中在交界面处，所述覆盖层(220、420、520)包括从所述交界面延伸到所述覆盖层(220、420、520)中的至少一个凹槽(240、340、440、540)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 FR 15/012221.一种异质结构(200、400、400'、500')，尤其是压电结构，所述异质结构(200、400、400'、500')包括覆盖层(220、420、520)，尤其是压电材料层，所述覆盖层(220、420、520)具有第一热膨胀系数并被装配到支撑基板(210、410、510)，所述支撑基板(210、410、510)具有与所述第一热膨胀系数显著不同的第二热膨胀系数，其中在交界面处，所述覆盖层(220、420、520)包括从所述交界面延伸到所述覆盖层(220、420、520)中的至少一个凹槽(240、340、440、540)。2.根据权利要求1所述的异质结构(200、400、400'、500')，其中，所述至少一个凹槽(240、340、440、540)形成在整个所述覆盖层(220、420、520)上延伸的沟槽。3.根据前述权利要求中任一项所述的异质结构(200、400、400'、500')，其中，所述覆盖层(220、420、520)的被所述至少一个凹槽(240、340、440、540)分隔开的部分具有小于预定临界长度的横向延伸，超过所述预定临界长度将发生由于在预定温度下的热处理而导致的破损。4.根据前述权利要求中任一项所述的异质结构(200、400、400'、500')，其中，所述至少一个凹槽(240、340、440、540)延伸到所述覆盖层(220、420、520)的和与所述支撑基板(210、410、510)的所述交界面相反的表面。5.根据前述权利要求中任一项所述的异质结构(200、400、400'、500')，其中，所述热膨胀系数中的至少一个显示出强各向异性。6.根据前述权利要求中任一项所述的异质结构(200、400、400'、500')，其中，所述覆盖层(220、420、520)的材料是压电材料，尤其在LTO、LNO、AlN、ZnO中进行选择。7.根据前述权利要求中任一项所述的异质结构(200、400、400'、500')，其中，所述支撑基板(210、410、510)的材料在Si、Ge、GaAs、InP、SiGe、蓝宝石的组中进行选择。8.根据前述权利要求中的任一项所述的异质结构(200、400、400'、500...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿诺德·卡斯泰，达尼埃尔·德尔普拉，伯纳德·阿斯帕，I·拉杜，
申请(专利权)人：索泰克公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR