[发明专利]cREO上方的外延层中的局部应变场

说明书

公开了cREO上方的外延层中的局部应变场。一种用于声波的传输的层状结构(100)，该层状结构(100)包括：基板层(102)；以及在基板层(102)上方的第二层(104)，其中，第二层(104)包括彼此相邻的多个离散部分(105)，多个离散部分(105)中的每个离散部分(105)包括第一子区域(104A)和第二子区域(104B)；以及外延层(108)，生长在第二层(104)上方，用于外延层(108)的主平面中的声波的传输，其中，要通过外延层(108)传输的声波的波长的周期(λ)近似等于第一子区域(104A)的宽度(d_A)与第二子区域(104B)的宽度(d_B)之和。

技术领域

本申请涉及半导体设计，并且更具体地，涉及用于通过局部应力外延层传输声波的层状结构，在该层状结构中，夹在基板和外延层之间的第二层包括使外延层受局部应力并改善声波通过外延层的传输的离散区域。

背景技术

外延、外延生长和外延沉积是指在晶体基板上生长或沉积晶体层。晶体层被称为外延层。晶体基板用作模板并确定任何外延层的取向和晶格间距。在一些示例中，外延层可以是晶格匹配或晶格重合的。晶格匹配的晶体层可以具有与晶体基板的顶表面相同或非常类似的晶格间距。晶格重合的晶体层可以具有是晶体基板的晶格间距的整数倍的晶格间距。外延的质量是部分基于晶体层的结晶度。实际上，高质量的外延层将是具有最少缺陷以及少量或没有晶界的单晶。传统上，金属接触层在下游处理中在某个点处被施加到外延结构。在复杂的外延结构常常包含超过一种器件功能的情况下，这可能要求在具有大量形貌的晶片上大量刻蚀和沉积金属。

基板层与外延层之间的相互作用常常对于器件操作是重要的。基板与外延层(例如，半导体层)之间的这种相互作用的一个示例出现在诸如RF滤波器之类的薄膜谐振器中，其中整体声学性能由电极的声阻抗与压电材料的声阻抗的乘积限定。事实上，为了获得高谐振频率，重要的是使电极和压电材料二者薄。

发明内容

在一些情况下，声布拉格反射器(ABR)被用于围绕谐振腔以形成谐振器。这种谐振器可以提高效率，但制造起来要复杂得多。在本发明中，夹在基板层和外延层之间的第二层可以使外延层受局部应力。通过提供可以使后续生长的层受局部应力的层，可以制作改善的外延生长器件。第二层可以包括形成在基板层上方的多个离散区域。离散区域中的每个与另一个离散区域相邻。每个离散区域包括至少两个不同的材料，例如，每个离散区域可以包括以下材料中的两个：cERO、无孔硅、多孔硅和完全耗尽的多孔硅。这些离散区域产生局部应力，该局部应力可以被用于操控在具有离散区域的第二层上方形成的外延层的面内特性。

例如，离散区域可以包括第一子区域和第二子区域。离散区域可以包括结晶稀土氧化物(crystalline rare earth oxide)和第二材料(例如，无孔硅、多孔硅、氧化硅(SiO₂)等)。第二层中的这种离散区域可以改善在图案化模板晶片上方的附加材料的外延生长。

USPN 10,573,686中公开了半导体层上方的层状结构中的层的外延生长，USPN10,573,686的内容通过引用整体并入本文。

通过在离散区域的第一子区域中利用cREO，第二层可以控制施加到后续生长层的应力。cREO的厚度控制施加到在包含cREO的区域的第二层上方生长的外延层的应力。这些离散区域不仅促进附加材料的进一步外延生长，而且还与例如表面声波(SAW)滤波器类似，通过反射通过外延层传输的声波而用作声布拉格反射器(ABS)。SAW滤波器包括耦接的机电谐振器，该机电谐振器将电信号转换为所期望的谐振频率的声波。谐振频率被选择以给出所期望的带通频率。一个离散区域中的第一子区域和第二子区域的组合宽度可以被定义为第二层的周期(λ)，并且以与要传输的声波的波长的预定关系被选择。另外，在确定第二层的周期以及周期内的子区域的相对宽度时，考虑离散区域的子区域中的材料的单个声阻抗。离散区域通过具有由波长的周期限定的间距用作声布拉格反射器，离散区域在外延层上施加改善的声波传输的效率。也就是说，当声波传播通过外延层时，离散区域反射波长并防止其离开外延层。