【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子信息材料领域，具体涉及一种基于第三代半导体的集成器件及其制作方法。
技术介绍
1、声表面波（surface acousticwave，saw）滤波器由于具有体积小、价格低、工艺简单等优势是目前射频的首选滤波技术方案，但5g通信对滤波器性能提出了高频率、大带宽、高功率、低损耗的性能要求，这已经远远超过了saw技术所能够达到的极限。其主要瓶颈是商用压电材料（钽酸锂、铌酸锂）的机电耦合系数和品质因数不足，无法支撑大带宽和低损耗的通信需求；另外由于输入功率的增加热量会在芯片聚集使得器件烧毁。如何设计新型压电材料使得saw技术能够拓展至5g是射频领域的关键技术难点。
2、为了解决上述问题，日本研究者takai等首次提出了将百纳米压电薄膜键合在较高声速的硅基底上形成压电多层膜（litao3/sio2/aln/si），使得声波能够更加局限于基片表面，大幅提升器件的机电耦合能力和品质因数，并且利用硅的热导率加强器件在高输入功率下的冷却能力。但硅基底依旧属于常规半导体衬底材料，其声速和热导率的局限依旧不能满足5g通信对器件性能的需求。例如，中国专利技术专利cn111682860a公开的集成器件制造方法及相关产品，其将sic和gan通过缓冲层降低异质外延导致的晶格失配，但是在针对滤波器、功率放大器和初始晶圆执行晶圆键合，但由于该专利主要应用的为体声波（bulkacousticwave，baw）滤波器，因此需要完成背面工艺才能得到完整的集成器件。
3、因此，为实现saw技术在5g中的应用，亟需从发展出高机电耦
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于第三代半导体的集成器件及其制作方法，不仅能够将saw滤波器和射频器件集成在一个器件内，而且gan薄膜层的引入还对器件性能起到优化的作用。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供了一种基于第三代半导体的集成器件，所述集成器件至少包括：
3、sic衬底，包括沿指定方向排布的第一sic衬底与第二sic衬底；
4、缓冲层，包括叠设在所述第一sic衬底上的第一缓冲层以及叠设在所述第二sic衬底上的第二缓冲层；
5、gan薄膜层，包括叠设在所述第一缓冲层上的第一gan薄膜层和叠设在所述第二缓冲层上的第二gan薄膜层；所述第一gan薄膜层设置于所述第一缓冲层上，所述第二gan薄膜层设置于所述第二缓冲层上；
6、压电材料层，叠设在所述第一gan薄膜层上；
7、其中，层叠设置的所述第一sic衬底、所述第一缓冲层、所述第一gan薄膜层以及所述压电材料层用于形成压电多层膜，所述压电多层膜用于形成saw滤波器。
8、优选地，所述压电材料层直接生长于所述第一gan薄膜层的表面，或者所述压电材料层键合在所述第一gan薄膜层的表面；
9、优选地，所述gan薄膜层的厚度为50~5000 nm。
10、优选地，所述gan薄膜层的厚度为200~400 nm。
11、更优选地，所述gan薄膜层的厚度为400 nm。
12、优选地，所述集成器件还包括功能层，所述功能层叠设在所述第一gan薄膜层上；
13、所述压电材料层叠设在所述功能层上；所述压电多层膜包括层叠设置的所述第一sic衬底、所述第一缓冲层、所述第一gan薄膜层、所述功能层以及所述压电材料层。
14、优选地，所述压电材料层直接生长于所述功能层的表面，或者所述压电材料层键合在所述功能层的表面。
15、优选地，所述功能层的材质包括sio2、si3n4、teo2中的任意一种或多种的组合；
16、优选地，所述功能层的厚度为50~3000 nm。
17、优选地，层叠设置的所述第二sic衬底、所述第二缓冲层以及所述第二gan薄膜层用于形成射频器件；所述sic衬底的厚度为50~500 μm。
18、优选地，所述射频器件为功率放大器。
19、优选地，所述sic衬底为晶圆级衬底。
20、优选地，所述缓冲层的厚度为50~2000 nm。
21、优选地，所述缓冲层的材质包括aln。
22、优选地，所述压电材料层的材质包括铌酸锂、钽酸锂、石英、硅酸镓镧、铌酸钾、铌镁酸铅-钛酸铅、锗酸铋、氧化锌单晶中的任意一种或多种的组合。
23、优选地，所述压电材料层的厚度为50~3000 nm。
24、在一优选地实施方式中，所述压电单晶薄膜直接生长于所述gan薄膜层表面，或者所述压电单晶薄膜键合于所述gan薄膜层表面。
25、优选地，所述sic衬底的厚度为50~500 μm；和/或，所述sic衬底为晶圆级衬底，并且包括c面、a面或r面切型。
26、与现有saw滤波器相比，本专利技术提供的技术方案充分发挥了第三代半导体的材料优势，sic的高声速将大幅提升saw的使用频率，并且通过波导效应将saw限制在压电单晶薄膜表面，改善saw滤波器的机电耦合系数和品质因数。
27、为了实现另一个目的，本专利技术还提供了上述集成器件的制作方法，具体地，包括以下步骤：
28、所述集成器件包括集成器件saw滤波器，所述saw滤波器包括压电多层膜，所述制作方法包括以下步骤：
29、提供sic衬底；其中，所述sic衬底包括沿指定方向排布的第一sic衬底与第二sic衬底；
30、在所述第一sic衬底与所述第二sic衬底上生长gan薄膜层；其中，并所述gan薄膜层至少包括叠设在所述第一sic衬底上的第一gan薄膜层和叠设在所述第二sic衬底上的第二gan薄膜层；
31、在所述第一gan薄膜层上生长压电材料层；
32、其中，所述压电多层膜包括层叠设置的所述第一sic衬底、所述第一gan薄膜层以及所述压电材料层。
33、作为一种优选的实施方式，上述集成器件的制作方法还包括：在所述第一gan薄膜层上直接生长压电多层膜。
34、作为一种优选的实施方式，将内部形成有损伤层的压电单晶薄膜与所述gan薄膜层键合，再使压电单晶薄膜沿损伤层解离，获得结合在gan薄膜层上的压电材料层。
35、作为一种优选的实施方式，至少将所述压电材料层叠设在所述gan薄膜层表面第二区域上的部分去除，使所述gan薄膜层表面第二区域暴露出，而保留所述压电材料层叠设在所述gan薄膜层表面第一区域上的部分。
36、优选地，在所述sic衬底上依次生长缓冲层、所述gan薄膜层以及功能层。
37、优选地，在所述功能层上生长所述压电材料层。
38、优选地，在第一设定条件下，通过离子注入工艺在压电单晶薄膜内形成损伤层，所述离子注入工艺采用的离子包括氢离子和/或氦离子；离子注入的能量为1~2000 kev，剂量为1×1016~1.5×1017 cm-2；所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于第三代半导体的集成器件，其特征在于，所述集成器件至少包括：
2.根据权利要求1所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于：所述压电材料层直接生长于所述第一GaN薄膜层的表面，或者所述压电材料层键合在所述第一GaN薄膜层的表面；
3.根据权利要求1或2所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于：所述集成器件还包括功能层，所述功能层叠设在所述第一GaN薄膜层上；
4.根据权利要求3所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于，所述压电材料层直接生长于所述功能层的表面，或者所述压电材料层键合在所述功能层的表面；
5.根据权利要求1或2所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于：层叠设置的所述第二SiC衬底、所述第二缓冲层以及所述第二GaN薄膜层用于形成射频器件；所述SiC衬底的厚度为50~500 μm；
6.一种基于第三代半导体的集成器件的制作方法，其特征在于，所述集成器件包括集成器件SAW滤波器，所述SAW滤波器包括压电多层膜；所述制作方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的集成器件的制作方
8.根据权利要求6所述的集成器件的制作方法，其特征在于，具体包括：
9.根据权利要求6-8任一项所述的集成器件的制作方法，其特征在于，具体包括：
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于第三代半导体的集成器件，其特征在于，所述集成器件至少包括：
2.根据权利要求1所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于：所述压电材料层直接生长于所述第一gan薄膜层的表面，或者所述压电材料层键合在所述第一gan薄膜层的表面；
3.根据权利要求1或2所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于：所述集成器件还包括功能层，所述功能层叠设在所述第一gan薄膜层上；
4.根据权利要求3所述的基于第三代半导体的集成器件，其特征在于，所述压电材料层直接生长于所述功能层的表面，或者所述压电材料层键合在所述功能层的表面；
5.根据权利要求1或2所述的基于第三代半导体的集成器件，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘峰，苏荣宣，王瑞，钱梦萱，
申请(专利权)人：苏州达波新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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