用于声表面波器件的复合衬底及制造方法、声表面波器件技术

本发明专利技术提出了一种用于声表面波器件的复合衬底，压电薄膜，压电薄膜为单晶薄膜；基底，具有在基底厚度方向上相对的第一侧和第二侧，基底传播的体波声速高于压电薄膜传输的声表面波声速；氧化层，氧化层设置在所述基底与压电薄膜之间，氧化层为多晶薄膜，氧化层传播的体波声速低于压电薄膜传播的声表面波声速，氧化层具有大于零的频率温度系数，氧化层的厚度为30nm以上。由此，能够不易产生翘曲，降低插入损耗、提高温度稳定性。提高温度稳定性。提高温度稳定性。

【技术实现步骤摘要】
用于声表面波器件的复合衬底及制造方法、声表面波器件


[0001]本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种用于声表面波器件的复合衬底及制造方法、声表面波器件。

技术介绍

[0002]声表面波器件通常包括压电单晶体和沉积在压电单晶体表面的两个叉指电极。施加于电极的电信号被转化成在压电层表面传播的弹性波，弹性波到达另一个电极时，再次被转换成电信号。声表面波在压电单晶体上的传播速率直接决定了声表面器件的频率，随着声表面波器件向小型化、高功率、高频率等方向发展，压电单晶体的选择非常有限。例如，LiNbO3和LiTaO3是高度各向异性的材料，机电耦合系数依赖于结晶取向，为了获得电信号与弹性波较高的转换效率，要求机电耦合系数越大越好，LiNbO3和LiTaO3的取向仅包括X切割、Y切割、Z切割、YZ切割、36
°
旋转的Y轴、42
°
旋转的Y轴等。
[0003]为了提升声表面波器件设计制造的选择性，在不影响器件性能的前提下，采用将压电薄膜与基底配合的复合衬底，但相对于压电单晶体，该复合衬底制作的声表面波器件存在插入损耗大、温度稳定性较差等问题。并且，压电薄膜与基底之间一般通过活性化接合、原子扩散接合等方式进行结合，压电薄膜侧容易因为应力发生翘曲，导致复合衬底电性能劣化。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供了一种用于声表面波器件的复合衬底，不易产生翘曲，降低插入损耗、提高温度稳定性。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]根据本专利技术公开的第一个方面，提供了一种用于声表面波器件的复合衬底，压电薄膜，所述压电薄膜为单晶薄膜；基底，具有在基底厚度方向上相对的第一侧和第二侧，所述基底传播的体波声速高于所述压电薄膜传输的声表面波声速；氧化层，所述氧化层设置在所述基底与所述压电薄膜之间，所述氧化层为多晶薄膜，所述氧化层传播的体波声速低于所述压电薄膜传播的声表面波声速，所述氧化层具有大于零的频率温度系数，所述氧化层的厚度为30nm以上。
[0007]在一些实施方式中，氧化层包括第一氧化层和第二氧化层，所述第二氧化层设置在所述基底和所述第一氧化层之间，第一氧化层的平均晶粒尺寸小于所述第二氧化层的平均晶粒尺寸，所述第一氧化层包括二氧化硅。
[0008]在一些实施方式中，所述氧化层包括散射粒子。
[0009]在一些实施方式中，所述压电薄膜与所述氧化层之间的界面为凹凸结构，所述凹凸结构的深度小于等于所述氧化层的深度。
[0010]在一些实施方式中，还包括设置在所述基底与所述氧化层之间的屏蔽层，所述屏蔽层包括多晶硅、非晶硅、SiC、AlN、金刚石、氧化铝、类金刚石中的一种或多种，所述屏蔽层
的厚度为100nm以下。
[0011]在一些实施方式中，所述压电薄膜被选择为支持纵波或剪切横波的切角，所述压电薄膜的厚度为所述纵波或剪切横波的1.0倍以上且100.0倍以下。
[0012]在一些实施方式中，所述基底为单晶硅基底，所述氧化层通过所述单晶硅基底氧化合成。
[0013]在一些实施方式中，所述单晶硅基板远离所述压电薄膜的一侧设置第三氧化层，所述第三氧化层通过所述单晶硅基底氧化合成。
[0014]根据本专利技术的第二个方面，提供了一种声表面波器件，所述声表面器件应用了如上述的复合衬底，所述声表面波器件包括：叉指换能器，所述叉指换能器位于所述压电薄膜远离所述基体的表面，所述叉指环能器包括作为输入端的第一叉指换能器和作为输出端的第二叉指换能器；反射器，所述反射器位于所述叉指换能器两侧。
[0015]在一些实施方式中，所述叉指换能器包括第一金属膜和第二金属膜，所述第一金属膜设置在所述压电薄膜远离所述基底一侧的表面上，所述第二金属膜设置所述第一金属膜远离所述基底一侧的表面上，所述第二金属膜的厚度为所述压电薄膜的厚度的1
‑
5倍，所述第一金属膜包括Ti。
[0016]根据本专利技术的第三个方面，提供了一种复合衬底的制造方法，包括：
[0017]第1工序，准备基底，在所述基底表面形成氧化层；
[0018]第2工序，准备压电基板，从压电基板表面注入离子，形成缺陷层；
[0019]第3工序，洁净与活性化，去除所述氧化层表面和所述缺陷层表面附着的杂质，并对所述氧化层表面和所述缺陷层表面中的至少一个进行活性化处理；
[0020]第4工序，将活性化处理后的所述氧化层表面与所述缺陷层表面进行接合处理，形成衬底接合体；
[0021]第5工序，沿所述缺陷层进行剥离与表面平坦化处理，得到包括压电薄膜、氧化层与基底的复合衬底。
[0022]本专利技术取得的有益效果如下：
[0023]本专利技术提供复合衬底，可以通过将设置在所述基底与所述压电薄膜之间的氧化层设置为多晶薄膜，由次可以降低分布在氧化层和基底中的声表面波能量所导致的插入损耗。并且，为了降低滤波器的插入损耗，减少滤波器的谐振频率会受外界环境温度的影响而产生漂移，还将氧化层设置为具有大于零的频率温度系数和氧化层的厚度为30nm以上。根据本专利技术的这种复合衬底有利于实现提供一种不易产生翘曲，低插入损耗、高温度稳定性的高电性能的滤波器。
附图说明
[0024]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0025]图1是本专利技术的复合衬底的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术的又一种复合衬底的结构示意图；
[0027]图3是本专利技术的又一种复合衬底的结构示意图；
[0028]图4是本专利技术的又一种复合衬底的结构示意图；
[0029]图5是本专利技术的又一种复合衬底的结构示意图；
[0030]图6a是本专利技术的一种应用复合衬底的滤波器结构示意图；
[0031]图6b是本专利技术的一种应用复合衬底的滤波器的IDT电极俯视图；
[0032]图7是本专利技术的复合衬底的加工方法的流程示意图。
[0033]附图标记说明
[0034]1压电薄膜；2氧化层；3基底；
[0035]21第一氧化层；22第二氧化层；
[0036]4第三氧化层；
[0037]5散射粒子；6叉指换能器；7凹凸结构。
具体实施方式
[0038]为了可以更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0039]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0040]实施例一
[0041]本专利技术的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种用于声表面波器件的复合衬底，该复合衬底包括压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于声表面波器件的复合衬底，其特征在于：压电薄膜，所述压电薄膜为单晶薄膜；基底，具有在基底厚度方向上相对的第一侧和第二侧，所述基底传播的体波声速高于所述压电薄膜传输的声表面波声速；氧化层，所述氧化层设置在所述基底与所述压电薄膜之间，所述氧化层为多晶薄膜，所述氧化层传播的体波声速低于所述压电薄膜传播的声表面波声速，所述氧化层具有大于零的频率温度系数，所述氧化层的厚度为30nm以上。2.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述氧化层包括第一氧化层和第二氧化层，所述第二氧化层设置在所述基底和所述第一氧化层之间，第一氧化层的平均晶粒尺寸小于所述第二氧化层的平均晶粒尺寸，所述第一氧化层包括二氧化硅。3.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述氧化层包括散射粒子。4.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述压电薄膜与所述氧化层之间的界面为凹凸结构，所述凹凸结构的深度小于等于所述氧化层的深度。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的复合衬底，其特征在于，还包括设置在所述基底与所述氧化层之间的屏蔽层，所述屏蔽层包括多晶硅、非晶硅、SiC、AlN、金刚石、氧化铝、类金刚石中的一种或多种，所述屏蔽层的厚度为100nm以下。6.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述压电薄膜被选择为支持纵波或剪切横波的切角，所述压电薄膜的厚度为所述纵波或剪切横波的1.0倍以上且100.0倍以下。7.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述基底为单晶硅基底，所述氧化层通过所述单晶硅基底氧化合成。8.根据权利要求7所述的复合衬底，其特征在于，所述单晶硅基板远离所述压电薄膜的一侧设置第三氧化层，所述第三氧化层通过所述单晶硅基底氧化合成。9.一种声表面波器件，其特征在于，所述声表面器件应用了如权利要求1
‑
7任一权利要求所述的复合衬底，所述声表面波器件包括：叉指换能器，所述叉指换能器位于压电薄膜远离基底的表面，所述叉指环能器包括作为输入端的第一叉指换能器和作为输出端的第二叉指...

【专利技术属性】
技术研发人员：王阳，吴洋洋，曹庭松，陆彬，
申请(专利权)人：北京超材信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：