cREO上方的外延层中的局部应变场制造技术

公开了cREO上方的外延层中的局部应变场。一种用于声波的传输的层状结构(100)，该层状结构(100)包括：基板层(102)；以及在基板层(102)上方的第二层(104)，其中，第二层(104)包括彼此相邻的多个离散部分(105)，多个离散部分(105)中的每个离散部分(105)包括第一子区域(104A)和第二子区域(104B)；以及外延层(108)，生长在第二层(104)上方，用于外延层(108)的主平面中的声波的传输，其中，要通过外延层(108)传输的声波的波长的周期(λ)近似等于第一子区域(104A)的宽度(d

【技术实现步骤摘要】
cREO上方的外延层中的局部应变场


[0001]本申请涉及半导体设计，并且更具体地，涉及用于通过局部应力外延层传输声波的层状结构，在该层状结构中，夹在基板和外延层之间的第二层包括使外延层受局部应力并改善声波通过外延层的传输的离散区域。

技术介绍

[0002]外延、外延生长和外延沉积是指在晶体基板上生长或沉积晶体层。晶体层被称为外延层。晶体基板用作模板并确定任何外延层的取向和晶格间距。在一些示例中，外延层可以是晶格匹配或晶格重合的。晶格匹配的晶体层可以具有与晶体基板的顶表面相同或非常类似的晶格间距。晶格重合的晶体层可以具有是晶体基板的晶格间距的整数倍的晶格间距。外延的质量是部分基于晶体层的结晶度。实际上，高质量的外延层将是具有最少缺陷以及少量或没有晶界的单晶。传统上，金属接触层在下游处理中在某个点处被施加到外延结构。在复杂的外延结构常常包含超过一种器件功能的情况下，这可能要求在具有大量形貌的晶片上大量刻蚀和沉积金属。
[0003]基板层与外延层之间的相互作用常常对于器件操作是重要的。基板与外延层(例如，半导体层)之间的这种相互作用的一个示例出现在诸如RF滤波器之类的薄膜谐振器中，其中整体声学性能由电极的声阻抗与压电材料的声阻抗的乘积限定。事实上，为了获得高谐振频率，重要的是使电极和压电材料二者薄。

技术实现思路

[0004]在一些情况下，声布拉格反射器(ABR)被用于围绕谐振腔以形成谐振器。这种谐振器可以提高效率，但制造起来要复杂得多。在本专利技术中，夹在基板层和外延层之间的第二层可以使外延层受局部应力。通过提供可以使后续生长的层受局部应力的层，可以制作改善的外延生长器件。第二层可以包括形成在基板层上方的多个离散区域。离散区域中的每个与另一个离散区域相邻。每个离散区域包括至少两个不同的材料，例如，每个离散区域可以包括以下材料中的两个：cERO、无孔硅、多孔硅和完全耗尽的多孔硅。这些离散区域产生局部应力，该局部应力可以被用于操控在具有离散区域的第二层上方形成的外延层的面内特性。
[0005]例如，离散区域可以包括第一子区域和第二子区域。离散区域可以包括结晶稀土氧化物(crystalline rare earth oxide)和第二材料(例如，无孔硅、多孔硅、氧化硅(SiO2)等)。第二层中的这种离散区域可以改善在图案化模板晶片上方的附加材料的外延生长。
[0006]USPN 10,573,686中公开了半导体层上方的层状结构中的层的外延生长，USPN 10,573,686的内容通过引用整体并入本文。
[0007]通过在离散区域的第一子区域中利用cREO，第二层可以控制施加到后续生长层的应力。cREO的厚度控制施加到在包含cREO的区域的第二层上方生长的外延层的应力。这些
离散区域不仅促进附加材料的进一步外延生长，而且还与例如表面声波(SAW)滤波器类似，通过反射通过外延层传输的声波而用作声布拉格反射器(ABS)。SAW滤波器包括耦接的机电谐振器，该机电谐振器将电信号转换为所期望的谐振频率的声波。谐振频率被选择以给出所期望的带通频率。一个离散区域中的第一子区域和第二子区域的组合宽度可以被定义为第二层的周期(λ)，并且以与要传输的声波的波长的预定关系被选择。另外，在确定第二层的周期以及周期内的子区域的相对宽度时，考虑离散区域的子区域中的材料的单个声阻抗。离散区域通过具有由波长的周期限定的间距用作声布拉格反射器，离散区域在外延层上施加改善的声波传输的效率。也就是说，当声波传播通过外延层时，离散区域反射波长并防止其离开外延层。
[0008]层结构可以被包括在射频(RF)滤波器中。在第二层上方生长的外延层(例如，半导体层)可以是用作耦接的机电谐振器的压电材料。外延层可以是用于RF滤波器的第一电极。外延层对于RF滤波器中的电极特别有用，因为它们提供具有单晶结构的金属的高导电性，该单晶结构用作用于后续在金属层上方生长单晶层(例如，半导体层)的模板。单晶半导体层可用作RF滤波器中的半导体材料，因为它们提供较高的压电系数、较窄的带宽和较低的损耗。
[0009]也就是说，通过利用具有由第二层的周期(λ)限定并以要传输的声波的波长的预定关系选择的离散区域的第二层，层状结构可以支持在图案化模板晶片上方的附加材料的改善的外延生长，导致后续膜的较高的质量。
[0010]一种用于声波的传输的层状结构，该层状结构包括：基板层；在基板层上方的第二层，其中，第二层包括彼此相邻的多个离散部分，多个离散部分中的每个离散部分包括第一子区域和第二子区域；以及外延层，在第二层上方生长，用于外延层的主平面中的声波的传输，其中，要通过外延层传输的声波的波长的周期(λ)近似等于第一子区域的宽度与第二子区域的宽度之和。
[0011]有利地，离散部分向外延层施加局部应力，这改善了声传输。
[0012]第一子区域可以选自包括无孔硅、多孔硅、结晶稀土氧化物(cREO)及其组合的组；并且其中，第二子区域可以选自包括无孔硅、多孔硅、结晶稀土氧化物(cREO)及其组合中的组。
[0013]外延层可以是半导体层、RE
‑
III
‑
N层、外延金属层、结晶稀土氧化物(cREO)层和硅层中的一个。
[0014]基板可以包括选自包括硅(Si)、锗(Ge)、绝缘体上硅(SOI)和SiGe的组中的一个或多个IV族元素。
[0015]层状结构还可以包括设置在外延层(108)上方的电极(112)，其中，电极(112)基于第二层(104)的周期(λ)而分布。
[0016]一种形成用于声波的传输的层状结构的方法，该方法包括：提供基板层；刻蚀基板层的表面，以在基板层上方形成第二层，第二层包括彼此相邻的多个离散部分，多个离散部分中的每个离散部分包括第一子区域和第二子区域，其中，第一子区域形成空隙(void)；将材料沉积到第二层的第一子区域的空隙中，以在第二层中形成局部应力；以及在第二层上方生长外延层，用于声波的传输，其中，当要通过外延层传输声波时，声波的波长的周期(λ)与第一子区域的宽度和第二子区域的宽度之和匹配。
[0017]有利地，离散部分向外延层施加局部应力，这改善了声传输。
[0018]该方法还可以包括：利用阳极刻蚀来处理第二层的第二子区域，以使第二子区域是多孔的。
[0019]将外延材料生长到第二层的第一子区域中可以包括生长选自包括无孔硅、多孔硅、结晶稀土氧化物(cREO)及其组合的组中的材料。
[0020]在第二层上方生长外延层可以包括生长半导体层、RE
‑
III
‑
N层、外延金属层、结晶稀土氧化物(cREO)层和硅层中的一个。
[0021]一种形成用于声波的传输的层状结构的方法，该方法包括：提供基板层；在基板层上方沉积第二层，第二层包括其间具有空隙的彼此相邻的多个离散的第二子区域；将材料沉积到空隙中以形成第二层的第一子区域，以在第二层中提供局部应力；以及在第二层上方生长外延层，用于声波的传输，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于声波的传输的层状结构(100)，所述层状结构(100)包括：基板层(102)；在基板层(102)上方的第二层(104)，其中，第二层(104)包括彼此相邻的多个离散部分(105)，所述多个离散部分(105)中的每个离散部分(105)包括第一子区域(104A)和第二子区域(104B)；以及外延层(108)，生长在第二层(104)上方，用于外延层(108)的主平面中的声波的传输，其中，要通过外延层(108)传输的声波的波长的周期(λ)近似等于第一子区域(104A)的宽度(d
A
)与第二子区域(104B)的宽度(d
B
)之和。2.根据权利要求1所述的层状结构(100)，其中，第一子区域(104A)选自包括无孔硅、多孔硅、结晶稀土氧化物(cREO)及其组合的组；以及其中，第二子区域(104B)选自包括无孔硅、多孔硅、结晶稀土氧化物(cREO)及其组合的组。3.根据权利要求1或2所述的层状结构(100)，其中，外延层(108)是半导体层(508)、RE
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III
‑
N层(608)、外延金属层(708)、结晶稀土氧化物(cREO)层(808)和硅层(908)中的一个。4.根据任何前述权利要求所述的层状结构(100)，其中，基板(120)包括选自包括硅(Si)、锗(Ge)、绝缘体上硅(SOI)和SiGe的组中的一个或多个IV族元素。5.根据任何前述权利要求所述的层状结构(100)，还包括设置在外延层(108)上方的电极(112)，其中，电极(112)基于第二层(104)的周期(λ)而分布。6.一种形成用于声波的传输的层状结构(100)的方法，所述方法包括：提供基板层(102)；刻蚀基板层(102)的表面，以在基板层(102)上方形成第二层(104)，第二层(104)包括彼此相邻的多个离散部分(105)，所述多个离散部分(105)中的每个离散部分(105)包括第一子区域(104A)和第二子区域(104B)，其中，第一子区域(104A)形成空隙；将材料沉积到第二层(104)的第一子区域(104A)的空隙中，以在第二层(104)中形成局部应力；以及在第二层(104)上方生长外延层(108)，用于声波的传输,其中，当要通过外延层(108)传输声波时，声波的波长的周期(λ)与第一子区域(104A)的宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：IQE公开有限公司，
类型：发明
国别省市：