[发明专利]一种POI衬底、高频声波谐振器及其制备方法

说明书

本申请提供一种POI衬底、高频声波谐振器及其制备方法，该POI衬底的制备方法包括以下步骤：获取重掺杂SiC衬底和压电衬底；对重掺杂SiC衬底进行多次H离子注入，在重掺杂SiC衬底中形成富H层，获得含富H层的重掺杂SiC衬底；其中，每次注入H离子的能量不同；对含富H层的重掺杂SiC衬底进行退火处理；对压电衬底进行离子注入，在压电衬底的设定深度位置形成缺陷层，获得含缺陷层的压电衬底；将含富H层的重掺杂SiC衬底的注入面和含缺陷层的压电衬底的注入面进行键合，获得键合结构；对键合结构进行退火剥离处理，使得含缺陷层的压电衬底部分被剥离，形成含压电薄膜的键合结构；对含压电薄膜的键合结构进行后退火处理及对压电薄膜进行表面处理。

技术领域

本申请涉及半导体制备技术领域，特别涉及一种POI衬底、高频声波谐振器及其制备方法。

背景技术

随着高速通信时代的进入，射频前端滤波器的工作所需的工作频段越来越高，与此同时与以前的滤波器有着相同的带宽要求以及品质因子(Q值)表现。然而，目前声表面波滤波器普遍工作频率低于2GHz。基于目前的硅基工艺，并不能在硅衬底上实现高频的器件设计，而另一方面器件还受限于压电材料的本征性能——目标弹性波波速不高。通过特征尺寸的减小虽能有效提高工作频率，但增加了工艺难度，导致滤波器的带宽以及品质因子(Q值)的表现大幅下降，同时成品率大大降低。

目前产业上比较通用的是通过在压电薄膜下设置高声速层来提高压电材料中目标弹性波波速。SiC作为工业上已经成熟并大规模商业化的高声速半导体，是目前最为理想的衬底材料。然而目前依旧存在如下问题：1、现有技术中需要采用绝缘SiC衬底以避免漏电问题，而目前这种衬底的成本极高，是普通SiC晶圆的3倍以上。2、采用普通异质外延沉积得到的SiC高声速材料层取向杂乱，对于提高压电膜中传播的目标弹性波声速及性能的提升不明显。同质外延则面临成本问题3、采用普通较低成本的高掺杂SiC则面临漏电问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种POI衬底的制备方法，包括以下步骤：

获取重掺杂SiC衬底和压电衬底；

对所述重掺杂SiC衬底进行多次H离子注入，在所述重掺杂SiC衬底中形成富H层，获得含富H层的重掺杂SiC衬底；其中，每次注入H离子的能量不同；

对所述含富H层的重掺杂SiC衬底进行退火处理；

对所述压电衬底进行离子注入，在所述压电衬底的设定深度位置形成缺陷层，获得含缺陷层的压电衬底；

将所述含富H层的重掺杂SiC衬底的注入面和所述含缺陷层的压电衬底的注入面进行键合，获得键合结构；

对所述键合结构进行退火剥离处理，使得所述含缺陷层的压电衬底部分被剥离，形成含压电薄膜的键合结构；

对所述含压电薄膜的键合结构进行后退火处理及对所述压电薄膜进行表面处理。

进一步地，对所述重掺杂SiC衬底进行H离子注入的次数为3-5次；

其中，每次注入H离子的能量为50keV-2MeV；多次注入H离子的能量设定规律平均分布；每次注入H离子的剂量为1×10¹⁵cm^-2-1×10¹⁷cm^-2；每次注入H离子的温度为25℃-400℃；每次注入H离子的方向为沿所述SiC衬底的0001晶向偏3-7°注入；

所述富H层各处的H元素密度平均分布。

进一步地，对所述含富H层的重掺杂SiC衬底进行退火处理步骤中，退火温度为900℃至1150℃，退火时间为4至12小时，退火气氛为氮气、氩气或真空中的任意一种。

进一步地，所述压电衬底的材料包括硅、锗、石英、蓝宝石、铌酸锂或钽酸锂中的任意一种。