[发明专利]用于制造混合结构的方法

说明书

本发明涉及用于制造混合结构(60)的方法，该混合结构包括具有有效厚度并且设置在支承基板(1)上的压电材料的有效层(20)，该支承基板具有基板厚度和低于该有效层(20)的热膨胀系数的热膨胀系数，该方法包括以下步骤：a)设置粘合结构的步骤，该粘合结构包括压电材料供体基板和支承基板(1)，粘合结构具有处于这两个基板之间的粘合界面(5)；b)薄化供体基板的第一步骤，以形成具有中间厚度并且设置在支承基板(1)上的薄层，这种组装形成薄化结构；c)在退火温度热下处理薄化结构的步骤；d)在步骤c)之后薄化薄化层以形成有效层(20)的第二步骤。

技术领域

本发明涉及制造混合结构的领域，尤其是包括压电材料层的结构。

背景技术

在声表面波或体积装置领域(英文术语分别为针对“表面声波(Surface AcousticWave)”的“SAW”和针对“体声波(Bulk Acoustic Wave)”的“BAW”)，包括置于硅基板上的钽酸锂(LiTaO₃)层的异质结构受到越来越大的关注：一方面，由于它们的硅支承基板与标准微电子设备和方法兼容，其提供增长机会和降低成本；另一方面，由于它们具有技术优势，如对温度的依赖性较小、SAW装置的频率响应，如在K.Hashimoto、M.Radota等人的文章Recent development of temperature compensated SAW devices,IEEEUltrasound.Symp.2011,pages 79to 86,2011.Symp.2011,pages 79to 86,2011中说明的。

例如，LiTaO₃/Si异质结构可以分别通过粘合两个LiTaO₃和Si基板并且通过分子粘合这两个LiTaO₃和Si基板而经组装制备。为了在这些异质结构上制造声波装置，有利的是，能够施加高于200℃或250℃的温度，以允许使用确保装置性能良好的材料和工艺。

保持LiTaO₃层与Si支承基板之间的粘合界面，是管理该结构在温度下并且尤其超过200℃时的良好机械强度的重要因素之一。

因此，在声波装置的制造步骤之前，增强异质结构的界面能量显得很重要；在通过分子粘合将层粘合到支承基板上而制造的异质结构的情况下，粘合界面具体可以通过在大约200℃至300℃的温度范围内施加热处理来增强。因此，由于两种材料的热膨胀系数(根据Anglo-Saxon术语，针对“热膨胀系数(Coefficient of Thermal Expansion)”的CTE)的显著差异，因此存在将这种热处理施加至异质结构而不破坏它的问题。

另一方面，当需要具有非常薄的LiTaO₃层的异质结构(例如用于制造体积声波装置)时，一种解决方案是利用Smart方法转印所述层，包括：通过引入诸如氢或氦之类的轻物质而埋置在LiTaO₃供体基板(donor substrate)中的易碎图样(fragile plan)，将该供体基板直接粘合(通过分子粘合)到硅支承基板上，并且在所埋置易碎图样的水平面处分离以在Si上转印LiTaO₃表面层。已知转印后的表面层在其厚度上仍然具有缺陷和轻物质。因此，有利的是，固化(cure)该层，以在合适的温度范围内执行退火：以允许固化缺陷和排空轻物质，而不会破坏所转印薄层的质量或异质结构的机械强度。例如，对于LiTaO₃层来说，适合的温度范围处于400℃与600℃之间。

还有问题是，LiTaO₃/Si异质结构，考虑到这两种材料之间热膨胀系数的非常大的差异，几乎不支持这些高热累积(budget)。