[发明专利]一种氮化铝/碳化硅复合声波谐振器的制备方法及谐振器

说明书

本发明涉及声波谐振器制备技术领域，特别涉及一种氮化铝/碳化硅复合声波谐振器的制备方法及谐振器。方法包括：获取支撑衬底；在支撑衬底上形成碳化硅单晶薄膜层；对碳化硅单晶薄膜层减薄，以使碳化硅单晶薄膜层形成超薄碳化硅单晶薄膜层；在超薄碳化硅单晶薄膜层上制作氮化铝薄膜，以使超薄碳化硅单晶薄膜层与氮化铝薄膜形成复合压电器件层；在复合压电器件层上制作上电极，上电极设置在氮化铝薄膜上。在支撑衬底上通过离子束剥离和键合的方法形成碳化硅单晶薄膜层，得到与AlN更匹配的SiC作为外延模板，大大提高了外延AlN薄膜的晶体质量，从而提高器件性能与可靠性。

技术领域

本发明涉及声波谐振器制备技术领域，特别涉及一种氮化铝/碳化硅复合声波谐振器的制备方法及谐振器。

背景技术

氮化铝(AlN)材料具有极高的声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)传播速度、低传输损耗、良好的物理、化学稳定性和热稳定性，是制备高性能声波谐振器的优质材料，可用于声波滤波器的制备。

现有技术通常在晶面为111面Si衬底表面外延c轴择优取向的多晶AlN薄膜，进而制备AlN声波谐振器器件。该现有技术具有以下缺点：

首先，由于晶型匹配选用晶面为111面的Si衬底，得到的AlN薄膜一般是c轴择优取向多晶，AlN晶体质量差、位错缺陷密度高，严重影响器件性能和可靠性。由于晶型匹配限制，往往只能得到c轴择优取向，而无法得到其他取向的AlN晶体。同时，衬底选用晶面为111面的高阻Si，只能制备上下电极器件，导致器件结构单一。此外，晶面为111面的Si衬底无法实现100晶面的Si衬底独有的CMOS兼容性，导致最终的功能器件制备无法实现与CMOS工艺兼容。

其次，AlN器件的底电极往往需要空气腔(Air Gap)，使器件基本处于悬空状态，而AlN与Si的巨大热失配造成的热应力，容易使AlN破裂，造成器件坍塌。而且，由于Si衬底热导率不高，以及AlN晶体质量差等，均会影响散热，使器件散热能力受到限制，严重影响了器件性能和可靠性。

发明内容

本发明提供一种氮化铝/碳化硅复合声波谐振器的制备方法及谐振器，以解决现有氮化铝声波谐振器制备方法所存在的问题。

为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例公开了一种氮化铝/碳化硅复合声波谐振器的制备方法，所述方法包括：

获取支撑衬底；

在所述支撑衬底上形成碳化硅单晶薄膜层；

对所述碳化硅单晶薄膜层减薄，以使所述碳化硅单晶薄膜层形成超薄碳化硅单晶薄膜层；

在所述超薄碳化硅单晶薄膜层上制作氮化铝薄膜，以使超薄碳化硅单晶薄膜层与所述氮化铝薄膜形成复合压电器件层；

在所述复合压电器件层上制作上电极，所述上电极设置在所述氮化铝薄膜上。

进一步的，所述支撑衬底为硅、氧化硅、绝缘体上硅中的至少一种。

进一步的，所述在所述支撑衬底上形成碳化硅单晶薄膜层，包括：

获取碳化硅单晶晶片；

对所述碳化硅单晶晶片进行离子注入，得到离子注入碳化硅单晶晶片；

将所述离子注入碳化硅单晶晶片与所述支撑衬底进行键合，得到异质键合结构；

对所述异质键合结构进行退火处理，以使所述离子注入碳化硅单晶晶片沿离子注入损伤面分裂得到所述碳化硅单晶薄膜层；所述碳化硅单晶薄膜层设置在所述支撑衬底上。

进一步的，所述碳化硅单晶晶片为高导电碳化硅单晶晶片或半绝缘碳化硅单晶晶片。

进一步的，所述碳化硅单晶晶片晶面为极性面、半极性面、非极性面中的任意一种。