绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜及其制备方法，所述制备方法包括：提供一绝缘体上硅衬底，绝缘体上硅衬底包括位于顶层硅、埋氧层、背衬底中的任一者中或任意相邻两者之间的界面处的多个空腔；在第一生长温度下于顶层硅上外延生长AlN缓冲层；在第二生长温度下于AlN缓冲层上外延生长第一AlN层；在第三生长温度下于第一AlN层上外延生长第二AlN层。本发明专利技术利用内嵌空腔的绝缘体上硅衬底，减少高温生长单晶AlN薄膜时晶格失配及热失配所带来的影响，从而可以实现无裂纹的单晶AlN薄膜生长。长。长。

【技术实现步骤摘要】
绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及MEMS器件结构制造技术，特别是涉及一种压电薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]无线通信技术向高频、高性能方向的迅速发展，对高性能的频率控制器件提出越来越多的需求，尤其是前端中滤波器在提高信号的抗干扰性及信噪比方面的作用日益凸显。利用单晶高质量AlN制备的相关器件在高频通信、传感等领域显示出了广阔的应用前景。
[0003]以射频前端为例，现阶段，商业应用最为成熟的射频前端滤波器件如体声波谐振器(BAW)大多采用多晶AlN压电薄膜材料，多晶薄膜结构存在大量的晶界和缺陷，声波在其中传播时会被晶界和缺陷散射，造成能量损耗，降低有效机电耦合效率，品质因数Q值提升困难。相反，单晶压电薄膜晶体质量好、缺陷少，利用单晶压电薄膜制备的具有更高频率和Q值的BAW谐振器，已逐渐成为进一步提升谐振器的谐振频率和性能的研究热点。然而，单晶AlN薄膜制备较为困难，表面易出现开裂等情况，制约了BAW谐振器中单晶压电薄膜的使用。
[0004]因此，本专利技术提供一种晶体质量好、缺陷少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：提供一绝缘体上硅衬底，所述绝缘体上硅衬底包括位于顶层硅、埋氧层和背衬底中的任一者中或任意相邻两者之间的界面处的多个空腔；在第一生长温度下于所述绝缘体上硅衬底上方外延生长AlN缓冲层；在第二生长温度下于所述AlN缓冲层上外延生长第一AlN层；在第三生长温度下于所述第一AlN层上外延生长第二AlN层，其中所述第一生长温度低于所述第二生长温度和所述第三生长温度。2.根据权利要求1所述绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜的制备方法，其特征在于：所述空腔具有在0.1um
‑
20um范围内的深度，所述空腔具有圆形横截面且直径在0.2μm
‑
100μm范围内，或者具有矩形横截面且边长尺寸在0.2μm
‑
100μm范围内，并且任意两相邻空腔的间隔为单个空腔尺寸的1倍
‑
5倍。3.根据权利要求1所述的绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括：在执行外延生长所述AlN缓冲层之前，预处理所述绝缘体上硅衬底表面。4.根据权利要求3所述的绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜的制备方法，其特征在于，预处理所述绝缘体上硅衬底的步骤包括：在20mbar
‑
150mbar的腔室压力、600℃
‑
1200℃的温度下通入铝源持续1s
‑
50s以于所述顶层硅上生长预铺铝层，其中所述预铺铝层的生长厚度为0.5nm
‑
5nm。5.根据权利要求1所述的绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜的制备方法，其特征在于：于30mbar
‑
150mbar的腔室压力、800℃
‑
1200℃范围内的第一生长温度下，通入包含
Ⅴ
族元素源与Ⅲ族元素源的第一气体混合物持续150s
‑
450s以于所述顶层硅上外延生长所述AlN缓冲层，同时所述预铺铝层的至少一部分转变成氮化铝，其中所述第一气体混合物包含摩尔流量比为100:1
‑
1000:1的
Ⅴ
族元素源与Ⅲ族元素源。6.根据权利要求1所述的绝缘体上硅衬底上单晶AlN薄膜的制备方法，其特征在于：于10mbar
‑
100mbar的腔室压力、1200℃
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：母志强，姜文铮，朱宇波，陈玲丽，俞文杰，李卫民，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：