声表滤波器、高性能绝缘压电基板结构及其制备方法与流程

本发明涉及半导体工艺制造，特别涉及一种适用于手机等终端通信设备中的声表滤波器、绝缘压电基板结构及其制备方法。

背景技术：

1、声表滤波器(通常简称saw)主要作用原理是利用压电材料的压电特性，利用输入与输出换能器(transducer)将电波的输入信号转换成机械能，经过处理后，再把机械能转换成电的信号，以达到过滤不必要的信号及杂讯，提升收讯品质的目标。声表滤波器被广泛应用在各种无线通讯系统、电视机、录放影机及全球卫星定位系统接收器上替代lc谐振电路，用于级间耦合和滤波。

2、传统的saw器件采用铌酸锂(linbo3，ln)或钽酸锂(litao3，lt)单晶块材料进行制备，产出的器件品质因数q值较低且与cmos工艺不兼容，难以实现与硅基微系统集成。而采用高性能的压电单晶薄膜可有效地提高saw器件的q值且与cmos工艺兼容。业界ln/lt薄膜制备方法常采用金属有机物化学气相沉积，射频溅射法，溶胶-凝胶法，脉冲激光成绩法合分子束外延等，但制备的ln/lt薄膜存在取向控制难，生长温度高以及锂(li)挥发引起化学计量比偏析等技术难题，导致ln/lt薄膜择优取向度差，缺陷密度高且易生成多晶薄膜，造成性能远低于ln/lt单晶块材。此外，ln/lt也可以采用机械减薄的方法，但由于晶圆厚度的不均匀性，在减薄后，基板薄膜的厚度仍然约有10μm，无法制备出亚微米级以下的基板薄膜，进而无法制备出具有高性能的声表滤波器压电基板。

3、离子注入剥离(cis)技术能够制备亚微米厚度高质量单晶薄膜，其基于cis技术并结合晶圆键合技术开发出了键合剥离(smart-cut)技术，用于制备绝缘体上单晶ln/lt压电薄膜，但该技术受限于h+注入深度，顶层ln/lt薄膜厚度一般小于1.5μm，制备出的薄膜厚度范围有限。

4、需要说明的是，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的问题，提供一种用于高性能声表滤波器件的绝缘压电基板结构及其制备方法，通过加入二氧化硅或氮化硅的标定结构，使得减薄抛光时可以自停止在标定结构界面，减小晶圆不均匀性对制备出单晶压电薄膜均匀性的影响。

2、本发明的一实施例提供一种高性能绝缘压电基板结构，其包括晶圆、标定结构和压电衬底。

3、晶圆具有相对的上表面和下表面。标定结构包括位于晶圆上表面的膜层结构和从膜层结构向上延伸的至少一个凸台结构。压电衬底嵌在标定结构，压电衬底周边为凸台结构。

4、在一些实施例中，压电衬底的厚度范围为0.3～3μm。

5、在一些实施例中，凸台结构的厚度范围为0.3～3μm。

6、在一些实施例中，凸台结构和膜层结构是由不同工艺步骤形成。

7、在一些实施例中，压电衬底的上表面齐平于标定结构的上表面。

8、在一些实施例中，压电衬底的材料包括钽酸锂或铌酸锂。

9、在一些实施例中，标定结构的材料包括二氧化硅或氮化硅。

10、本发明的一实施例还提供一种高性能绝缘压电基板结构的制备方法，该制备方法包括下列步骤：形成复合衬底，复合衬底包括压电衬底和凸台结构，所述凸台结构嵌在所述压电衬底中，所述压电衬底位于所述凸台结构的周边；在晶圆上形成膜层结构；将膜层结构和复合衬底彼此面对面键合，使膜层结构和凸台结构连成标定结构；对压电衬底的表面进行减薄处理，直至露出标定结构。

11、在一些实施例中，在键合膜层结构和复合衬底的步骤中，键合的热处理温度为150℃～200℃，热处理的时间为8h～30h，以亲水性键合的方式将膜层结构和复合衬底键合在一起。

12、在一些实施例中，压电衬底在进行减薄处理后，压电衬底的厚度范围为0.3～3μm。

13、在一些实施例中，压电衬底的材料包括钽酸锂或铌酸锂，标定结构的材料包括二氧化硅或氮化硅，晶圆的材料包括硅。

14、本发明的一实施例还提供一种声表滤波器，其采用如前述任一实施例所述的高性能绝缘压电基板结构制作而成。

15、本发明一实施例提供的一种声表滤波器、用于高性能声表滤波器件的绝缘压电基板结构及其制备方法，通过加入标定结构的设置，能够在减薄抛光时可以自停止在标定结构界面，从而减少晶圆厚度不均匀对于器件的影响，制备出亚微米级以下的薄膜，用于高性能声表滤波器。

16、本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地特征和有益效果可以从说明书中显而易见地的得出，或者是通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书等内容中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种高性能绝缘压电基板结构，其特征在于：所述高性能绝缘压电基板结构包括：

2.根据权利要求1所述的高性能绝缘压电基板结构，其特征在于：所述压电衬底的厚度范围为0.3～3μm。

3.根据权利要求1所述的高性能绝缘压电基板结构，其特征在于：所述凸台结构的厚度范围为0.3～3μm。

4.根据权利要求1所述的高性能绝缘压电基板结构，其特征在于：所述凸台结构和所述膜层结构是由不同工艺步骤形成。

5.根据权利要求1所述的高性能绝缘压电基板结构，其特征在于：所述压电衬底的上表面齐平于所述标定结构的上表面。

6.根据权利要求1所述的高性能绝缘压电基板结构，其特征在于：所述标定结构的材料包括二氧化硅或氮化硅。

7.一种高性能绝缘压电基板结构的制备方法，其特征在于：所述高性能绝缘压电基板结构的制备方法包括下列步骤：

8.根据权利要求7所述的高性能绝缘压电基板结构的制备方法，其特征在于：在键合所述膜层结构和所述复合衬底的步骤中，键合的热处理温度为150℃～200℃，热处理的时间为8h～30h，以亲水性键合的方式将所述膜层结构和所述复合衬底键合在一起。

9.根据权利要求7所述的高性能绝缘压电基板结构的制备方法，其特征在于：所述压电衬底在进行减薄处理后，所述压电衬底的厚度范围为0.3～3μm。

10.一种声表滤波器，其特征在于：所述声表滤波器采用如权利要求1～6中任一项所述的高性能绝缘压电基板结构制作而成。

技术总结
本发明涉及半导体工艺制造技术领域，本发明提供一种高性能绝缘压电基板结构，其包括晶圆、标定结构和压电衬底，晶圆具有相对的上表面和下表面，标定结构包括位于晶圆上表面的膜层结构和从膜层结构向上延伸的至少一个凸台结构，压电衬底嵌在标定结构，压电衬底周边为凸台结构。采用此种结构的绝缘压电基板结构，能够在减薄抛光时可以自停止在标定结构界面，从而减少晶圆厚度不均匀对于器件的影响，制备出亚微米级以下的薄膜。

技术研发人员：陈作桓,张名川,于大全
受保护的技术使用者：厦门云天半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14