【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于声波器件，具体为一种压电复合结构、制备方法及声波器件。
技术介绍
1、铌酸锂与钽酸锂是目前用途最为广泛的压电换能材料，它们具有优良的压电、铁电、声光、热释电及电光效应，被广泛用于射频前端谐振器和滤波器和电光调制器的制备。目前5g、大数据、增强/虚拟现实等新兴领域对信息传输速率、功耗、信号质量提出了更高的要求。由于材料性质的限制，基于铌酸锂或钽酸锂体材料的器件难以满足通信系统更高的要求。为提升器件性能，以异质衬底压电薄膜材料为基础的压电复合衬底器件技术应运而生。铌酸锂或钽酸锂薄膜与异质衬底的结合使声学器件中声波能量和光学器件中光波能量更集中于压电薄膜中，使制备器件的性能提高，而且有利于器件的小型化和集成化。
2、通常将铌酸锂或钽酸锂薄膜转移到异质衬底上形成压电复合结构的方式为：对铌酸锂或钽酸锂晶圆的抛光表面进行离子注入，并将其抛光面通过绝缘介质层与目标衬底进行键合，之后通过热处理的方式将铌酸锂或钽酸锂薄膜转移到目标衬底上，并得到压电复合结构和剥离后的压电衬底。通常，剥离后的压电衬底的表面晶格被损伤。若回收利用剥离后的压电衬底，需要对其进行研磨和抛光处理以去除大量厚度的压电层，在批量生产加工的过程中需要消耗大量的材料，增加生产成本的同时易发生晶圆碎片的现象，影响生产加工的良率。若不进行回收利用，生产加工的成本也会大幅增加。因此，需要开发一种新的压电复合结构及其制备方法，可以回收利用晶格损坏的压电衬底。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种压电
2、第一方面，本申请实施例公开了一种压电复合结构，包括：
3、支撑衬底层；
4、位于支撑衬底层上的绝缘介质层；
5、位于绝缘介质层上的压电功能层；压电功能层包括上下分布的无缺陷层和第一缺陷层；第一缺陷层中，靠近绝缘介质层的表面为粗糙表面；压电功能层由包括上下分布的无缺陷层和第二缺陷层的原始压电衬底分离得到。
6、在一些可能的实施例中，
7、第一缺陷层靠近绝缘介质层的表面的粗糙度为2到25纳米；
8、第一缺陷层的厚度为5到80纳米；
9、第一缺陷层的单位原子位移dpa值为0.01到0.81；
10、第一缺陷层的缺陷浓度从下到上线性减少。
11、在一些可能的实施例中，
12、压电功能层和原始压电衬底的材料包括铌酸锂和钽酸锂中的至少一种；
13、压电功能层的厚度为100到10000纳米。
14、在一些可能的实施例中，
15、绝缘介质层的材料包括二氧化硅和氮化硅中的至少一种；
16、绝缘介质层的厚度为100到1000纳米。
17、在一些可能的实施例中，
18、支撑衬底层的材料包括硅、氧化硅、绝缘体上的硅soi、蓝宝石、碳化硅、绝缘体上的碳化硅sic、石英、氮化铝、氮化镓和金刚石中的至少一种；
19、支撑衬底层的厚度为0.2到2毫米。
20、在一些可能的实施例中，
21、压电复合结构还包括位于绝缘介质层和支撑衬底层之间的载流子陷阱层；
22、载流子陷阱层的材料包括多晶硅、非晶硅和多孔硅中的至少一种；
23、载流子陷阱层的厚度为200到2000纳米；
24、载流子陷阱层与绝缘介质层接触的表面为粗糙表面或者光滑表面。
25、第二方面，本申请实施例公开了一种压电复合结构的制备方法，包括以下步骤：
26、提供原始压电衬底和支撑衬底；原始压电衬底包括上下分布的无缺陷层和第二缺陷层；原始压电衬底为回收的压电衬底，或内部被离子注入后热处理的压电衬底，或表面被离子辐照的压电衬底；
27、对原始压电衬底进行第一次热处理，得到处理压电衬底；处理压电衬底包括无缺陷层和由第二缺陷层经过晶格质量恢复的第一缺陷层；
28、在处理压电衬底的第一缺陷层的表面制备绝缘介质层，对绝缘介质层进行平坦化处理，得到第一结合体；
29、对第一结合体中的绝缘介质层的表面进行离子注入，在处理压电衬底的无缺陷层内部形成第二缺陷层；
30、将第一结合体中的绝缘介质层与支撑衬底键合，得到第二结合体；
31、对第二结合体进行第二次热处理，以使处理压电衬底中的第二缺陷层内部解离，得到待回收的压电衬底和压电复合结构前体；
32、对压电复合结构前体进行第三次热处理和平坦化处理，除去第二缺陷层，得到压电复合结构；其中，处理压电衬底的保留部分形成压电功能层。
33、在一些可能的实施例中，
34、绝缘介质层的制备方式为化学气相沉积cvd或物理气相沉积pvd；
35、绝缘介质层的平坦化处理去除绝缘介质层的厚度为50到200纳米。
36、在一些可能的实施例中，
37、离子注入或离子辐照的离子种类为氢离子、氦离子、氮离子和氩离子中的至少一种；
38、离子注或离子辐照入的能量为5到500千电子伏特；
39、离子注入或离子辐照的剂量为1013到1017个/平方厘米。
40、在一些可能的实施例中，
41、第一次热处理的温度为250到550摄氏度，时间为2到6小时，氛围为氮气、氩气和真空环境中的至少一种，并且氛围中富含锂离子；
42、第二次热处理的温度为100到300摄氏度，时间为5到30小时，氛围为氮气、氩气和真空环境中的至少一种；
43、第三次热处理的温度为250到600摄氏度，时间为2到10小时，氛围为氮气、氩气和真空环境中的至少一种。
44、在一些可能的实施例中，
45、在处理压电衬底表面制备绝缘介质层之前，还可以对处理压电衬底进行倒角；
46、倒角的方式为t型倒角；
47、倒角去除边缘的宽度为0.5到3.5毫米；
48、倒角去除边缘的深度为5到30微米。
49、在一些可能的实施例中，
50、在键合之前，还可以在支撑衬底的表面制备载流子陷阱层，得到第三结合体；
51、将第三结合体中的载流子陷阱层与第一结合体中的绝缘介质层键合，得到第二结合体。
52、在一些可能的实施例中，
53、载流子陷阱层的制备方式为化学气相沉积cvd或者物理气相沉积pvd；
54、载流子陷阱层远离支撑衬底的表面为光滑表面，对载流子陷阱层的光滑表面平坦化处理后进行键合；
55、或者载流子陷阱层远离支撑衬底的表面为光滑表面，在载流子陷阱层的光滑表面制备绝缘介质层，对绝缘介质层平坦化处理后进行键合；
56、或者载流子陷阱层远离支撑衬底的表面为粗糙表面，在载流子陷阱层的粗糙表面制备绝缘介质层，对绝缘介质层平坦化处理后进行键合。
57、第三方面，本申请实施例公开了一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电复合结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述第一缺陷层靠近所述绝缘介质层的表面的粗糙度为2到25纳米；
3.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述压电功能层和所述原始压电衬底的材料包括铌酸锂和钽酸锂中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述绝缘介质层的材料包括二氧化硅和氮化硅中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述支撑衬底层的材料包括硅、氧化硅、绝缘体上的硅SOI、蓝宝石、碳化硅、绝缘体上的碳化硅SIC、石英、氮化铝、氮化镓和金刚石中的至少一种；
6.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述压电复合结构还包括位于所述绝缘介质层和所述支撑衬底层之间的载流子陷阱层；
7.一种压电复合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的压电复合结构的制备方法，其特征在于，所述绝缘介质层的制备方式为化学气相沉积CVD或物理气相沉积PVD；
9.根据
10.根据权利要求7所述的压电复合结构的制备方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度为250到550摄氏度，时间为2到6小时，氛围为氮气、氩气和真空环境中的至少一种，并且氛围中富含锂离子；
11.根据权利要求7所述的压电复合结构的制备方法，其特征在于，在所述处理压电衬底表面制备所述绝缘介质层之前，还可以对所述处理压电衬底进行倒角；
12.根据权利要求7所述的压电复合结构的制备方法，其特征在于，在所述键合之前，还可以在所述支撑衬底的表面制备载流子陷阱层，得到第三结合体；
13.根据权利要求12所述的压电复合结构的制备方法，其特征在于，所述载流子陷阱层的制备方式为化学气相沉积CVD或者物理气相沉积PVD；
14.一种声波器件，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的压电复合结构以及叉指电极；
...【技术特征摘要】
1.一种压电复合结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述第一缺陷层靠近所述绝缘介质层的表面的粗糙度为2到25纳米；
3.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述压电功能层和所述原始压电衬底的材料包括铌酸锂和钽酸锂中的至少一种；
4.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述绝缘介质层的材料包括二氧化硅和氮化硅中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述支撑衬底层的材料包括硅、氧化硅、绝缘体上的硅soi、蓝宝石、碳化硅、绝缘体上的碳化硅sic、石英、氮化铝、氮化镓和金刚石中的至少一种；
6.根据权利要求1所述的压电复合结构，其特征在于，所述压电复合结构还包括位于所述绝缘介质层和所述支撑衬底层之间的载流子陷阱层；
7.一种压电复合结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的压电复合结构的制备方法，其特征在于，所述绝缘介质层的制备方式为化学气相沉积c...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，柯新建，黄凯，
申请(专利权)人：上海新硅聚合半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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