本发明专利技术公开了一种声表面波器件及其制备方法。所述声表面波器件包括第一压电层，所述第一压电层的表面分布有输入区和输出区，所述输入区内设置有输入叉指换能器，所述输出区内设置有输出叉指换能器，所述输入叉指换能器与输出叉指换能器通过传输通道配合，所述传输通道包括第二压电层，所述第二压电层设置在凹槽结构内，所述凹槽结构开设于第一压电层的表面并分布于输入区和输出区之间；所述第一压电层、第二压电层由III族氮化物形成。本发明专利技术以氮化铝作为主要的声表面波材料，同时在氮化铝上形成高质量的氮化镓作为传输通道，大大减少了声表面波的传播耗损，有效提高了声表面波的传播速度，获得了具有高机电耦合系数的高频声表面波器件。面波器件。面波器件。
【技术实现步骤摘要】
一种声表面波器件及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种声表面波器件及其制备方法，属于半导体器件领域。
技术介绍
[0002]近年来，随着移动通信的飞速发展，使得无线电通信频带成为一个有限而宝贵的自然资源。在第三代数字系统中，全球漫游频率范围为1.8～2.2GHz，卫星定位系统(GPS)频率为1.575GHz，低地球轨道新卫星通信(LEO)的应用频率范围为1.6GHz～2.5GHz，可见，目前的移动通信系统的应用频率越来越高，急需高频的声表面波(SAW)滤波器。无论是从声表面波技术自身的发展，还是从声表面波器件的应用要求来看，声表面波技术都需要向高频、高性能的方向发展。
[0003]若要提高声表面波器件的中心频率，有以下两种途径：一是使器件材料的声表面波传播速度更大，即选用高声速材料；二是使器件的叉指指条更细。后一种途径会受到半导体工艺技术的限制，能够提升器件频率的程度有限，而常规SAW材料，如石英、铌酸锂LiNbO3、氧化锌ZnO等，声表面波相速较低，一般低于4000m/s，从而严重制约了声表面波器件频率的进一步提高。因此，寻找一种具有高声表面波速度的新型材料，并设计一种基于此新型材料的声表面波器件显得尤为重要。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种基于III族氮化物材料的声表面波器件及其制备方法，以克服现有技术的不足。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术的一个方面提供了一种声表面波器件，其包括第一压电层，所述第一压电层的表面分布有输入区和输出区，所述输入区内设置有输入叉指换能器，所述输出区内设置有输出叉指换能器，所述输入叉指换能器与输出叉指换能器通过传输通道配合，所述传输通道包括第二压电层，所述第二压电层设置在凹槽结构内，所述凹槽结构开设于第一压电层的表面并分布于输入区和输出区之间；所述第一压电层、第二压电层由III族氮化物形成。
[0007]进一步的，所述第一压电层的材质包括AlN，所述第二压电层的材质包括GaN。
[0008]进一步的，所述凹槽结构的深度小于所述第一压电层的厚度。
[0009]进一步的，所述第二压电层的表面与所述第一压电层的表面齐平。
[0010]在一些实施方式中，所述第一压电层的厚度为5～20μm。
[0011]在一些实施方式中，所述凹槽结构为多个，且多个所述的凹槽结构沿第二方向间隔排布，所述输入区和输出区沿第一方向间隔设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。
[0012]在一些实施方式中，所述凹槽结构的深度为所述第一压电层厚度的二分之一到四分之三。
[0013]进一步的，所述输入叉指换能器包括第一插指电极结构以及与所述第一插指电极
结构配合的第一输入焊盘、第二输入焊盘，所述第一插指电极结构包括穿插设置的第一指条部分和第二指条部分，所述第一指条部分与第一输入焊盘电连接，所述第二指条部分与第二输入焊盘电连接。
[0014]进一步的，所述输出叉指换能器包括第二插指电极结构以及与所述第二插指电极结构配合的第一输出焊盘、第二输出焊盘，所述第二插指电极结构包括穿插设置的第三指条部分和第四指条部分，所述第三指条部分与第一输出焊盘电连接，所述第四指条部分与第二输出焊盘电连接。
[0015]进一步的，所述声表面波器件还包括设置于所述第一压电层表面的第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述第一接地焊盘、第二接地焊盘沿第二方向分布于所述传输通道两侧，所述输入区和输出区沿第一方向分布于所述传输通道两侧，所述第二方向与第一方向垂直。
[0016]进一步的，所述声表面波器件还包括衬底和依次形成在衬底上的成核层、第三压电层、介质层，所述第一压电层设置于所述介质层上。
[0017]进一步的，所述声表面波器件还包括第一吸声结构、第二吸声结构，所述第一吸声结构、输入叉指换能器、输出叉指换能器、第二吸声结构在所述第一压电层表面沿第一方向依次设置。
[0018]在一些实施方式中，所述衬底的材质包括GaN。
[0019]在一些实施方式中，所述衬底的厚度为0.1～1mm。
[0020]在一些实施方式中，所述衬底的位错密度为102～104/cm2。
[0021]在一些实施方式中，所述成核层为单层结构或多层堆叠结构。
[0022]在一些实施方式中，所述成核层的材质包括AlN。
[0023]在一些实施方式中，所述成核层的厚度为0.5～5nm。
[0024]在一些实施方式中，所述第三压电层的材质包括AlN。
[0025]在一些实施方式中，所述第三压电层的厚度为50～300nm。
[0026]在一些实施方式中，所述介质层的材质包括Al2O3。
[0027]在一些实施方式中，所述介质层的厚度为3～20nm。
[0028]本专利技术的另一个方面提供了一种所述声表面波器件的制备方法，其包括：
[0029]在第一压电层的表面覆设第一掩膜结构，所述第一掩膜结构具有与所述输入插指换能器、输出插指换能器以及第一接地焊盘、第二接地焊盘对应的图形化开口，并于所述图形化开口内沉积金属材料，从而在所述第一压电层的表面形成输入插指换能器、输出插指换能器以及第一接地焊盘、第二接地焊盘；
[0030]在所述第一压电层的表面覆设第二掩膜结构，所述第二掩膜结构具有与所述传输通道对应的图形化开口，并自所述图形化开口处对所述第一压电层进行刻蚀，从而在所述第一压电层中形成与所述传输通道对应的凹槽结构，所述凹槽结构的深度小于所述第一压电层的厚度；
[0031]于所述凹槽结构内形成第二压电层，并使所述第二压电层的表面与所述第一压电层的表面齐平，从而形成所述传输通道。
[0032]进一步的，所述制备方法具体包括：
[0033]提供衬底；
[0034]在第一温度条件下，于所述衬底上形成成核层；
[0035]在第二温度条件下，于所述成核层上依次形成第三压电层；
[0036]于所述第三压电层上形成介质层；
[0037]在第三温度条件下，于所述介质层上形成第一压电层；
[0038]其中，所述第一温度高于第二温度，所述第三温度高于第一温度。
[0039]在一些实施方式中，形成所述介质层的方式可以选用溅射或原子层沉积的方式。
[0040]进一步的，所述制备方法还包括：在所述第一压电层表面形成第一吸声结构、第二吸声结构。
[0041]在一些较为具体的实施方案中，所述的制备方法具体可以包括如下步骤：
[0042]步骤1)提供衬底；
[0043]步骤2)在第一温度条件下，采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方式在所述衬底上沉积成核层；
[0044]步骤3)在第二温度条件下，在所述成核层上依次沉积第三压电层，所述第一温度高于第二温度；
[0045]步骤4)采用溅射或原子层沉积的方式在所述第三压电层形成介质层；
[0046]步骤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种声表面波器件，其特征在于，包括第一压电层，所述第一压电层的表面分布有输入区和输出区，所述输入区内设置有输入叉指换能器，所述输出区内设置有输出叉指换能器，所述输入叉指换能器与输出叉指换能器通过传输通道配合，所述传输通道包括第二压电层，所述第二压电层设置在凹槽结构内，所述凹槽结构开设于第一压电层的表面并分布于输入区和输出区之间；所述第一压电层、第二压电层由III族氮化物形成。2.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于：所述第一压电层的材质包括AlN，所述第二压电层的材质包括GaN。3.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于：所述凹槽结构的深度小于所述第一压电层的厚度；和/或，所述第二压电层的表面与所述第一压电层的表面齐平；和/或，所述第一压电层的厚度为5～20μm；和/或，所述凹槽结构为多个，且多个所述的凹槽结构沿第二方向间隔排布，所述输入区和输出区沿第一方向间隔设置，所述第二方向与所述第一方向垂直。4.根据权利要求1或3所述的声表面波器件，其特征在于：所述凹槽结构的深度为所述第一压电层厚度的二分之一到四分之三。5.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于：所述输入叉指换能器包括第一插指电极结构以及与所述第一插指电极结构配合的第一输入焊盘、第二输入焊盘，所述第一插指电极结构包括穿插设置的第一指条部分和第二指条部分，所述第一指条部分与第一输入焊盘电连接，所述第二指条部分与第二输入焊盘电连接；和/或，所述输出叉指换能器包括第二插指电极结构以及与所述第二插指电极结构配合的第一输出焊盘、第二输出焊盘，所述第二插指电极结构包括穿插设置的第三指条部分和第四指条部分，所述第三指条部分与第一输出焊盘电连接，所述第四指条部分与第二输出焊盘电连接。6.根据权利要求1所述的声表面波器件，其特征在于：所述声表面波器件还包括设置于所述第一压电层表面的第一接地焊盘和第二接地焊盘，所述第一接地焊盘、第二接地焊盘沿第二方向分布于所述传输通道两侧，所述输入区和输出区沿第一方向分布于所述传输通道两侧，所述第二方向与第一方向垂直；和/或，所述声表面波器件还包括衬底和依次形成在衬底上的成核层、第三压电层、介质层，所述第一...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宗亮，
申请(专利权)人：江苏第三代半导体研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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