[发明专利]单晶压电层的制造方法和包含该层的微电子、光子或光学器件

说明书

本发明涉及制造作为单晶压电层的层(10)的方法，其特征在于，该方法包括：‑提供所述压电材料的供体衬底(100)，‑提供受体衬底(110)，‑将称为“胚层”(102)的层从所述供体衬底(100)转移至受体衬底(110)，‑对胚层(102)上的压电材料实施外延直至获得单晶压电层(10)所需的厚度。

技术领域

本发明涉及单晶压电材料层、特别是应用于微电子、光子或光学器件的单晶压电材料层的制造方法。具体而言但并非限制，所述器件可以是用于射频应用的体声波器件或表面声波器件。

背景技术

在射频领域中用于滤波的声学部件中，可以分为两类主要的滤波器：

-第一，“表面声波”(SAW)滤波器；

-第二，“体声波”(BAW)滤波器和谐振器；

对这些技术的综述在W.Steichen和S.Ballandras的文章“Composantsacoustiques utilisés pour le filtrage–Revue des différentes technologies”(用于滤波的声学部件——各种技术的综述),Techniques de l’Ingénieur,E2000,2008中给出。

表面声波滤波器典型地包括厚压电层(换言之，厚度通常等于数百微米(μm))和沉积在所述压电层的表面上的叉指梳状的两个电极。施加至电极的电信号(通常为电压变化)被转化为弹性波，其在压电层的表面上传播。如果波的频率与滤波器的频带相对应，则弹性波的传播得到促进。该波在到达另一电极时再次被转化为电信号。

体声波滤波器典型地包括薄压电层(换言之，厚度通常远小于1μm)和形成在所述薄层的各主面上的两个电极。施加至电极的电信号(通常为电压变化)被转化为弹性波，其传播经过压电层。如果此弹性波的频率与滤波器的频带相对应，则该弹性波的传播得到促进。该波在到达位于相反面上的电极时再次被转化为电压。

在表面声波滤波器的情形中，压电层必须具有优异的晶体质量，从而不会造成表面波的衰减。因此在此情况下，优选使用单晶层。目前，工业上可使用的合适材料为石英、LiNbO₃或LiTaO₃。压电层通过切割来自所述材料之一的晶锭来获得，如果波必须基本上在表面上传播，则所述层的厚度所需的精度并不十分重要。

在体声波滤波器的情形中，压电层必须在整个层中具有确定且均一的厚度，且必须受到精确控制。另一方面，由于晶体质量退至滤波器性能的重要参数的次一级别，目前对于晶体质量进行了妥协，并且长期以来认为多晶层是可接受的。因此，压电层通过在支持衬底(例如，硅衬底)上沉积而形成。目前，工业上用于这种沉积的材料是AlN、ZnO和PZT。

因此，在两种技术中的材料选择极为有限。

取决于滤波器制造商的规格，材料选择是在滤波器的不同性质间妥协的结果。

理想的是能够使用除上文列出那些以外的更多材料，以便在体声波滤波器或表面声波滤波器的设计方面提供更多自由度。特别是，传统上用于表面声波滤波器的材料可以代表用于体声波滤波器的令人关注的替代品。

然而，这迫使要获得这些材料的薄、均一且品质良好的层。

第一种可能是利用抛光和/或蚀刻技术将从晶锭切割的厚层减薄。然而，这些技术导致材料的大量损失并且无法实现具有所需均一性的数百纳米厚的层。