体声波器件和制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，提供一种体声波器件结构及制作方法，该方法包括：在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层；在缓冲层上采用目标外延方式外延生长得到布拉格反射层；布拉格反射层用于声波反射；在布拉格反射层上采用目标外延方式外延生长得到体声波器件的功能结构；功能结构用于制作体声波器件；利用微加工手段根据功能结构，得到体声波器件

【技术实现步骤摘要】
体声波器件和制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种体声波器件和制备方法
。

技术介绍

[0002]声波滤波器是基于声波原理，通过压电材料的压电效应，实现声学谐振到电学频率的互相转换与传输，其中，固体装配型体声波滤波器
(Bulk Acoustic Wave
‑
Solidly Mounted Resonator
，
BAW
‑
SMR)
较为广泛使用
。
[0003]现有固体装配型体声波滤波器
BAW
‑
SMR
中电极所采用的金属材料一般是钼金属薄膜，压电材料一般是氮化铝或者铝钪氮薄膜，基于上述材料得到的压电薄膜材料均是非晶薄膜材料或者多晶薄膜材料，材料压电系数偏低，
BAW
滤波器性能较差
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种体声波器件和制备方法，用以解决现有技术中
BAW
滤波器性能较差的缺陷，实现提高
BAW
滤波器的性能
。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种体声波器件的制备方法，该方法包括：
[0006]在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层；
[0007]在所述缓冲层上采用所述目标外延方式外延生长得到布拉格反射层；所述布拉格反射层用于声波反射；
[0008]在所述布拉格反射层上采用所述目标外延方式外延生长得到体声波器件的功能结构；所述功能结构用于制作所述体声波器件；
[0009]利用微加工手段根据所述功能结构，得到所述体声波器件
。
[0010]可选地，所述布拉格反射层包括至少一个压电层组合层，所述压电层组合层包括第一压电层和第二压电层；其中，所述第一压电层为采用氮化铟镓
In
x
Ga1‑
x
N
薄膜材料制成的，其中，
x
为0到1之间的任意数值；所述第二压电层为采用氮化铝镓
Al
y
Ga1‑
y
N
薄膜材料制成的，其中，
y
为0到1之间的任意数值
。
[0011]可选地，所述功能结构包括第一电极层
、
第三压电层，以及第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层为采用氮化铌薄膜材料
、
氮化钽薄膜材料
、
氮化铪薄膜材料
、
氮化锆薄膜材料中至少一项制成的；所述第三压电层为采用氮化铝薄膜材料
、
氮化镓薄膜材料
、
铝钪氮薄膜材料中至少一项制成的
。
[0012]可选地，所述目标外延方式包括以下至少一项：化学气相沉积
CVD、
原子层沉积
ALD
和分子束外延
MBE。
[0013]可选地，所述衬底用于外延材料的生成与支撑，所述外延材料至少包括所述布拉格反射层和所述功能结构；所述缓冲层用于外延生长过程中缓解所述衬底与所述外延材料之间的晶格失配和热失配
。
[0014]可选地，所述衬底包括蓝宝石衬底
、
碳化硅衬底
、
硅衬底和氮化镓衬底中至少一项，所述衬底为在外延生长前经半导体清洗工艺清洗后得到的
。
[0015]可选地，所述缓冲层的生长材料包括氮化铝
、
氮化镓
、
氮化铟
、
氮化铟镓以及氮化铝镓中至少一项
。
[0016]可选地，所述体声波器件为
BAW
‑
SMR
固体装配型体声波滤波器
。
[0017]可选地，所述利用微加工手段根据所述功能结构，得到所述体声波器件，包括：
[0018]通过刻蚀方式和注入方式中至少一项在外延生长方向形成所述体声波器件之间的电隔离；
[0019]通过光刻方式
、
刻蚀方式和沉积方式中的至少一项形成所述体声波器件之间的接触电极图形；
[0020]根据所述功能结构
、
所述电隔离以及所述接触电极图形，得到所述
BAW
谐振器；
[0021]根据至少一个所述
BAW
谐振器，得到所述
BAW
‑
SMR
固体装配型体声波滤波器
。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种体声波器件，所述体声波器件为采用如上述任一种所述体声波器件的制备方法制作得到的，所述体声波器件包括：
[0023]至少一个
BAW
谐振器
。
[0024]本专利技术提供的一种体声波器件和制备方法，通过在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层，然后，在缓冲层上采用目标外延方式外延生长得到布拉格反射层，其中，布拉格反射层用于声波反射；进而，在布拉格反射层上采用目标外延方式外延生长得到体声波器件的功能结构，其中，功能结构用于制作所述体声波器件；最后，利用微加工手段根据功能结构，得到体声波器件
。
本专利技术中通过在同一个衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层，在缓冲层上采用目标外延方式外延生长得到布拉格反射层，布拉格反射层用于声波反射；进而，在布拉格反射层上采用目标外延方式外延生长得到体声波器件的功能结构，也即在单片上采用同一种目标外延方式依次叠层外延生长得到缓冲层
、
布拉格反射层以及功能结构，得到的薄膜材料为单晶薄膜材料，单晶材料的压电系数较高，进而利用微加工手段根据该单晶薄膜材料形成单片集成的体声波器件如固体装配型体声波滤波器
BAW
‑
SMR
，提高了体声波器件的性能
。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0026]图1是本专利技术提供的体声波器件的制备方法的流程示意图；
[0027]图2是本专利技术提供的体声波器件剖面的结构示意图；
[0028]图3是本专利技术提供的布拉格反射层剖面的结构示意图；
[0029]图4是本专利技术提供的功能结构剖面的结构示意图
。
[0030]附图标记：
[0031]10
：衬底；
[0032]20
：缓冲层；
[0033]30
：布拉格反射层；
[0034]40
：功能结构；
[0035]31
：第一压电层；
[0036]32
：第二压电层；
[0037]33
：第一压电层；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种体声波器件的制备方法，其特征在于，包括：在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层；在所述缓冲层上采用所述目标外延方式外延生长得到布拉格反射层；所述布拉格反射层用于声波反射；在所述布拉格反射层上采用所述目标外延方式外延生长得到体声波器件的功能结构；所述功能结构用于制作所述体声波器件；利用微加工手段根据所述功能结构，得到所述体声波器件
。2.
根据权利要求1所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述布拉格反射层包括至少一个压电层组合层，所述压电层组合层包括第一压电层和第二压电层；其中，所述第一压电层为采用氮化铟镓
In
x
Ga1‑
x
N
薄膜材料制成的，其中，
x
为0到1之间的任意数值；所述第二压电层为采用氮化铝镓
Al
y
Ga1‑
y
N
薄膜材料制成的，其中，
y
为0到1之间的任意数值
。3.
根据权利要求1或2所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述功能结构包括第一电极层
、
第三压电层，以及第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层为采用氮化铌薄膜材料
、
氮化钽薄膜材料
、
氮化铪薄膜材料
、
氮化锆薄膜材料中至少一项制成的；所述第三压电层为采用氮化铝薄膜材料
、
氮化镓薄膜材料
、
铝钪氮薄膜材料中至少一项制成的
。4.
根据权利要求3所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述目标外延方式包括以下至少一项：化学气相沉积
CVD、
原子层沉积
ALD
和分子束外延
MBE。5.
根据权利要求1或2或4所述的体声波器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖红领，冯春，姜丽娟，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：