专利名称：包括表面波滤波器和体波滤波器的声波器件及其制造方法
技术领域：
本发明的领域为带通滤波器领域，更具体而言，为声波滤波器领域。
背景技术：
射频通信在过去十年左右的时间里的发展体现在授权频带(authorized frequency band)的拥挤。为了开发可用频带，系统必须包括具有窄过渡频带的带通滤波装置。只有SAW(表面波)或BAW(体波)技术中利用材料的压电特性的谐振器滤波器能够使这些规格达到低损耗和减轻的拥挤。目前，用于这些滤波器的压电层可以通过沉积来制造，这可以设计体声波滤波器(BAW滤波器)，或者可以用大块衬底来制造，这可以设计表面声波滤波器(SAW滤波器)。电信设备的专业人员所要求的规格在带外抑制和过渡刚度方面愈加严格，对于其他参数(插入损耗、带内变化等等)也没有任何的放松。获得少许设计空间的唯一途径是显著降低由于温度弓I起的频率变化。象征性地回忆一下，石英谐振器的谐振频率的变化通过下面的公式确定f (T) = f0[ HCTF1(T-T0)+CTF2 (T-T0) V..]其中fQ为Ttl处的频率，T0为参考温度(按照惯例为25°C )，CTF1为用ppm/°C表示的一阶系数，CTF2为用ppb/°C 2表示的二阶系数。通过例如将CTFl从35ppm/°C变化到20ppm/°C或以下，可以显著提高产品的性能
水平，进而显著提高产品的竞争力。图1示意性地表示了 SAW滤波器结构在大块压电衬上，通常为叉指电极梳型Msl和Ms2的表面金属化确保了允许传播表面声波的压电材料的激励。考虑到其鲁棒性、技术上容易实现以及众多可用的滤波器结构，表面波滤波器目前仍然是用于合成和制造50MHz-3GHz范围内的RF滤波器的标准解决方案，基于指定的规格为设计者提供正确的设计策略。例如，尽管受到热漂移的影响，但是由于高耦合系数(大于10% )及品质因数Q， 钽酸盐和铌酸锂滤波器可以产生比体波滤波器更大的相对带宽。因此，可以得到接近IO13 的表面波乘积QXfmax。而对于薄膜上的体波所得到的乘积则保持在大约4X 1012。图Ib示意性地表示了体波滤波器结构压电衬底v插在两个金属化M1和M2 之间，其能够传播体波。体波滤波器是大约三十年前提出的，其频率从几MHz到几十MHz，主要采用用于窄带应用的石英上的阻抗元件或者横向耦合结构，但是其用于射频的实现方式只能追溯十年左右，是在Lakin的涉及出于这种目的使用通过阴极溅射沉积的压电层的开拓性著作 (K. M. Lakin 禾口 J. S. Wang, UHF composite bulk wave resonators,1980IEEEUltrasonics Symposium Proceedings, pages 834-837)出现之后。Agilent公司是第一个基于使用沉积的多晶材料氮化铝(AlN)薄膜的阻抗元件开发FBAR(薄膜体声波谐振器)滤波器型RF滤波器的。
BAff谐振器使用通过隔膜(AVAG0技术公司所采用的FBAR技术)或者通过Bragg 阵列anfineon公司所采用的SMR技术)与衬底声学隔离的薄压电层的厚度共振。目前在BAW技术中最为广泛运用的材料是氮化铝(AlN)，其具有呈现大约6. 5 %的压电耦合系数并且呈现低的声损耗和介电损耗的优点，这样就能够合成滤波器呈现与介于 2GHz和4GHz之间的大多数电信标准所要求的规格相匹配的通带的滤波器。但是，面临诸如DCS标准的一些频带所呈现出的极大限制的规格，不断出现许多问题。AlN所允许的压电耦合系数不允许大于3%的相对通带。这种带宽已经需要使用这样的电极其具有非常强的声阻抗(由钼或钨制成)，以便在压电层中包含弹性能， 并且具有仔细确定的厚度，以便使其对谐振器的压电耦合系数的影响最大化，如R. Aigner 在 Proceedings of thethird international symposium on acoustic wave devices for future mobilecommunication systems (2007)中的论文"Bringing BAW technology intovolume production :the Ten Commandments and the seven deadly sins” 以及 J. Kaitila的出片反物“Review of wave propagation in BAW thin filmdevices progress and prospects，，，Proceedings of the 2007IEEEUltrasonics Symposium 所述。目前没有用于与恒定损耗相关的扩大该频带的可靠解决方案。目前正在进行各种研究工作来寻找表现出更高的压电耦合系数的其他材料，但是必须指出的是，难以发现提供低的声损耗并且能够被可重复且均勻地沉积的其他材料，如P. Muralt等人的论文“Is there a bettermaterial for thin film BAW applications than A1N”，Proceedings of the2005IEEE Ultrasonics Symposium 所述。相反，诸如铌酸锂或钽酸锂的单晶材料提供非常高的机电耦合系数，可以制造呈现大约50%的相对带宽的滤波器，但是它们实现起来仍然是复杂的。此外，诸如DCS的标准既要求宽通带又要求强烈排斥相近标准。为了同时克服这些限制，必须使用具有非常强的质量系数的谐振器。因此，开始刻画由材料自身而不是由结构所带来的限制，很有可能的是，多晶材料最终不再能够满足质量系数的上升，特别是标准的频率向IOGHz上升。如D.fechon等人在 2008European Frequency andTime Forum 发表的论文 “Filters using high overtone bulk acousticresonators on thinned single-crystal piezoelectric layer，，所述，单晶材料在大于IGHz的频率处具有为大约一万数量级的固有质量系数，在这里作为感兴趣的解决方案也是出色的。基于氮化铝AlN的BAW谐振器采用能够在空气中产生声辐射的纵向振动模式， 其为其他声损耗的来源。此外，与压缩模式关联的体积变化导致材料内部的声损耗增加， H. L. Salvo 等人的 “Shear mode transducers for high Q bulk microwave resonators”， Proceedings of the41stAnnual Frequency Control Symposium(1987)中特别对此描述。减少两个损耗来源的一种方式是利用横波，这需要使用AlN以外的材料，或者需要改变所沉积的AlN层的晶体取向。研究集中在晶轴c位于衬底的平面内或者与法向成35°角的AlN层的沉积，但是所获得的材料的质量已被证明不如纵轴c的情况好，作者J. S. Wang等人的“Sputtered c-axis piezoelectric films and shear waveresonators，，，Proceedings of the 37thAnnual Frequency ControlSymposium(1983)已对此作出论证。从这种现有技术中看出，每种类型的滤波器都具有优点和缺点。例如，众所周知， SAff滤波器具有强耦合系数，能够实现更高截止度。BAff滤波器的使用主要是由于其低插入损耗以及其比SAW更加有效的温度补偿。因此，有利的是，制造一种组合了 SAW滤波器和BAW滤波器的滤波器，以从每个系统受益。于是为了将SAW滤波器和BAW滤波器集成到同一系统中，出现了封装的问题，在空间、重量及因此相关的成本以及优化每个滤波器的性能水平这些方面都存在问题。已经提出将表面声波(SAW)滤波器和体声波(BAW)滤波器共同集成到同一器件中，通过并排设置从两个或多个不同的生产线获得的BAW滤波器和SAW滤波器来进行封装， 从而实现SAW/BAW共同集成。关于同一衬底上的共同集成，N. Lobo, D. C. Malocha的文章‘School of Electrical Engineering and Computer Science University ofCentral Florida, Orlando, FL, 1051-0117/06, 2006IEEE, UltrasonicsSymposium，，中提出使用公用电极来制造SAW滤波器和BAW滤波器，出于同样的原因，不能彼此独立地实现所述两个滤波器的优化。专利US 6 424 238或专利申请US 2007/0057772中还提出通过涉及封装两个耦合的但是不是非常紧凑的芯片的方法来进行共同集成。专利申请US 2008/(^84541中所描述的不同的方法提出了用于生产BAW的衬底的制造。该专利申请提到了其他元件(LED、HEMT和其他这种类型的)的集成。但是，相同的有源层用于全部的元件，这没有考虑到每个滤波器的独立优化，在一个典型的例子中是SAW 和BAW的分别优化。最后，根据专利申请US 2008/0MM5，还提出在同一衬底上共同集成BAW和SAW， 对这些滤波器的每一个使用不同的压电材料。
发明内容
在这一背景下，申请人在本发明中提出制造也包括BAW和SAW的共同集成的结构， 所述BAW是由单晶压电材料制造的，这样做是为了获得更好的固有质量系数，并且使用了特殊的制备方法。更具体而言，本发明的主题是一种包括至少一个表面声波滤波器和一个体声波滤波器的声波器件，其特征在于，所述声波器件在包括第二压电材料的衬底上包括包括至少一个第一金属层和一层第一单晶压电材料的叠层；所述叠层被部分蚀刻，从而限定其中存在第一压电材料和所述第二压电材料的第一区域以及其中不存在所述第一压电材料的第二区域；所述第一区域中的第二金属化以及所述第二区域中的第三金属化，所述第二金属化用于限定结合有所述第一压电材料的所述体声波滤波器，所述第三金属化用于限定结合有所述第二压电材料的表面声波滤波器。根据本发明的一种变形，所述衬底是由第二压电材料制成的。根据本发明的一种变形，所述衬底包括一层第二压电材料。根据本发明的一种变形，所述第二压电材料是LiNb03、LiTa03或La3Gii5SiO14 (硅酸镓镧)、La3Ga5.5Ta0.5014 (钽酸镓镧)型的。 根据本发明的一种变形，所述第二压电材料是SrTiO3(STO)或H^rTiO3 (PZT)或 AlN或ZnO型的。 根据本发明的一种变形，所述第一压电材料是LiNbO3 (LNO)、LiTaO3 (LTO)、 La3Ga5SiO14 (硅酸镓镧)、La3Ga5. Jeiq. 5014(钽酸镓镧),SrTiO3(STO) ,PbZrTiO3(PZT)、Α1Ν、Ζη0 型的。根据本发明的一种变形，所述衬底是蓝宝石、硅、石英、玻璃型的。根据本发明的一种变形，所述第一金属层是由铜(Cu)、铜铝合金(AlCu)、钨(W)、 钼(Mo)、AlSi、Cr型金属制成的。根据本发明的一种变形，所述器件还包括插在第一金属化和所述第二压电材料之间的至少一个分子键合层，所述分子键合层为SiO2型的低温氧化物型的。根据本发明的一种变形，所述器件还包括位于该层第二压电材料上且位于所述第一金属层下方的解耦层。根据本发明的一种变形，所述解耦层是一层空气。根据本发明的一种变形，所述解耦层包括Bragg阵列结构，所述阵列能够包括交替的钨(W)层和二氧化硅(SiO2)层。同样是本发明的主题的是一种用于制造根据本发明的包括至少一个表面声波滤波器和一个体声波滤波器的声波器件的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤形成包括至少一层第二压电材料、第一金属化层(M1)和一层第一单晶压电材料的堆叠，包括在该层第二压电材料上施加与所述第一金属化层关联的该层第一压电材料；部分蚀刻所述堆叠，从而限定其中存在所述第一压电材料和所述第二压电材料的第一区域以及其中不存在所述第一压电材料的第二区域；在所述第一区域中制造第二金属化，以限定结合有所述第一压电材料的所述体声波滤波器，以及在所述第二区域中制造第三金属化，以限定结合有所述第二压电材料的表面声波滤波器。根据本发明的一种变形，在该层第二压电材料上施加与所述第一金属化层关联的该层第一压电材料包括在包括第一金属化的顶层的第一压电材料的衬底内限定第一压电材料的薄层，限
定第一组件；将在第一压电材料的衬底内包括限定的所述第一压电材料的薄层的所述第一组件在第一金属化侧组装到所述第二压电材料上；从所述第一压电材料的薄层分离所述第一压电材料的衬底。根据本发明的一种变形，限定第一压电材料的薄层包括下列步骤将至少在表面上包括所述第一压电材料的衬底金属化；在所述衬底中注入离子，以在所述第一压电材料中产生限定所述第一压电材料的薄层的隐埋脆弱区域。根据本发明的一种变形，使用氢离子和/或氦离子来执行离子注入。根据本发明的一种变形，通过热处理来产生分离。根据本发明的一种变形，在该层第二压电材料上施加与所述第一金属化层关联的
7该层第一压电材料包括将包括覆盖有第一金属化的顶层的至少一层第一压电材料的第一衬底与第二压电材料组装的步骤，以及通过研磨/抛光来减薄所述第一衬底以便限定第一压电材料的薄层的步骤。根据本发明的一种变形，通过分子键合来执行组装。根据本发明的一种变形，所述第一组件包括第一键合层，第二压电材料被第二键
合层復盖。根据本发明的一种变形，所述第一组件包括解耦层。根据本发明的一种变形，该层第二压电材料是由第二压电材料的大块衬底的表面部分构成的。根据本发明的一种变形，该层第二压电材料(Pi&。2)是沉积或者通过外延或表面安装施加到衬底上的。
通过阅读接下来借助于附图作为非限制性示例给出的描述，将更好地理解本发明，其他优点将会变得明显，其中图Ia和图Ib分别显示了表面声波和体声波结构；图2显示了根据本发明的示例性器件；图3显示了基于注入/断裂来施加薄膜的方法的主要步骤；图如至图4h显示了用于制造根据本发明的器件的示例性方法的不同步骤。
具体实施例方式一般而言，如图2所示，本发明的器件包括至少在表面上包括压电材料的衬底。有利地，如下文所述，衬底可以是压电材料Pi&。2，该压电材料Pi&。2上设置有包括一层金属M1,、一层压电材料Pi6zt5l以及一层金属M2的堆叠，从而限定出在其中制造BAW型体声波滤波器的第一区域。有利地，在第二压电材料和该层金属M1之间设置声解耦层，以解耦两个压电层。衬底Pi6z。2还在第二区域中包括用于在所述压电材料的表面上限定一组电极的金属化组件M3,从而产生表面声波滤波器。压电材料可以是不同类型的压电材料可以是多晶压电材料，特别是当压电材料是沉积而成的并且可能被烘烤时更是如此(SrTiO3或H^rTiO3或AlN或SiO的情况)， 当压电材料为表面安装型时，其有利地为单晶压电材料(LiNb03、LiTaO3^ La3Ga5SiO14, La3Ga5.5Ta0.5014 的情况)。下面将描述特别适合于制造本发明的器件的制造方法。为了产生单晶材料Pi6zt5l的薄层，有利地可以使用两种类型的用于施加薄层的现有技术，其可以保持从其上取得该薄层的起始衬底的单晶性质第一种技术是基于气体离子 (典型地为氢)的注入，被称为注入/断裂技术，第二种技术是基于在键合之后机械减薄，被称为键合/机械减薄技术。这些技术可以用于将单晶体层施加到接收衬底或宿主衬底上。这些技术在硅上是完全受控的，除了其他方面，这就能够实现SOI (绝缘体上硅)晶片的工业制造。这两种技术的差别在于所要施加的材料厚度范围，键合/机械减薄方法限于最小几微米的数量级的厚度，注入/断裂方法就其本身而言能够获得非常小的厚度，通常可以小于大约0. 5 μ m，但是使用常规微电子注入机时限于大于2 μ m的值，使用高能注入机时限于几十μ m的值。文章"Silicon on insulator material technology，，，Electronic letters， 31(14)，p. 1201-1202(1995)中特别描述了注入/断裂施加方法，其特别能够制造SOI “绝缘体上硅”衬底。该方法被示意性地概括为图3中所显示的下列四个步骤步骤1 将气体种类(例如氢和/或稀有气体)注入例如硅制的施主衬底A，以形成隐埋脆弱区域，其在该衬底中界定出将要转移的薄膜。步骤2 然后例如通过直接键合(也被称为分子键合)在之前限定的薄膜的水平处将施主衬底与接收衬底B组装。步骤3 之后，通过热处理并目.可施加机械力作为辅助，在隐埋脆弱区域的水平处执行断裂步骤。所得到的结果一方面是贴附在接收衬底上的薄膜，另一方面是与初始施主衬底A相对应的剥去转移薄膜后施主衬底的剩余部分。后者可以循环以产生另一转移。步骤4 有可能可以执行最终处理，例如高温烘烤，以强化转移薄膜和接收衬底之间的键合界面。转移薄膜的厚度与离子束的注入能量直接相关。作为示例，使用常规的注入机 (能量< 210KeV)，所转移的硅的厚度从几十nm到大约2 μ m。转移层的厚度是一致和均勻的，因为它是由注入深度限定的，而不是由机械减薄限定的。这是一种例如能够制造异质结构的灵活方法。除了硅之外，已通过这种技术转移了不同的材料-SiC :L DiCioccio，F. Letertre, Y. Le Tiec, Α. Μ. Papon，C. Jaussaud 禾口 Μ· Bruel "Silicon carbide on insulator formation by SmartCutTM process，，;Master. Sci. Eng.， vol. B46，pp. 349-356(1997)；-GaAs :E. Jalaguier, B. Aspar, S. Pocas，J. F. Michaud，M. Zussy, A. M. Papon 禾口 Μ. Bruel "Transfer of thin GaAs film on silicon substrateby proton implantation process，，，Electronic letters，vol. 34，No. 4，pp. 408-409 (1998)；-InP :E. Jalaguier, B. Aspar, S. Pocas, J. F. Michaud, A. M. Papon 禾口 Μ· Bruel "Transfer of thin InP film onto silicon substrate by protonimplantation process，，，IEEE Proc. Ilth International Conference on IndiumPhosphide and Related Materials，Davos (Switzerland)(1999)；-GaN :A.Tauzin，T.Akatsu，M.Rabarot, J. Dechamp :“Transfersof 2-inch GaN films onto sapphire substrates using Smart CutTMtechnology”， Electronics Letters 26th May 2005vol. 41No. 11 ；-或者 Ge :C. Deguet 等人-200mm Germanium-On-Insulator (GeOI) structures realized from epitaxial Germanium wafers by the Smart Cut technology-Electro Chemical Society 2005o
可以在石英、硅、Ge、GaAs、蓝宝石等等的不同的接收衬底上制造这些转移。因此这种方法可以提出集成电极或Bragg滤波器，而不会对技术产生很大的干扰，这特别适合于本发明所解决的问题。实际上，目前在用于MEMS微系统的大多数元件中是通过PVD或溶胶凝胶型沉积技术来制造压电材料层。通常，要为这些元件产生的层是在几百nm和一微米之间的厚度范围内。这就是用于该厚度范围的压电和单晶电致伸缩层的制造的控制构成显著的技术障碍的原因。研究已经显示了通过注入/断裂来转移压电层的可能性。特别可以参考下歹Il 出片反物Integration of single-crystal LiNbO3 thin film onsilicon by laser irradiation and ion implantation-induced layer transfer, Y.B.Park, B.Min, J.Vahala*H.A.Atwater，Advanced Materials, vol. 18 Q006) 1533。这些作者论证了通过共同注入80keV,5el6离子/cm2剂量的H离子和lel7离子/cm2剂量的115keV氦能来制造SOOnm的LiNbO3的转移。该出版物的独创性在于使用作为用于该用途的加热源的 CW-CO2 (100MW. m_2)激光器来实现的转移机制。M. Alexe 所进行的石if 究"Ferroelectric oxide single-crystal line layers by wafer bonding and Hydrogen/Helium implantation, I. Radu, I. Szafraniak, R. Scholz, M. Alexe，U. Gosele, Mat. Res. Soc. Symp. Proc.，vol. 748 (2003) ” 通过使用氦离子和氢离子解决了寻找不同材料(例如1^恥03丄仏比3、51~1103或者甚至H^rTiO3)的最优气泡条件(用于通过注入/断裂转移的决定性条件)的问题。使用H+注入和B+/H+共同注入，在LiTaO3 Φ τΤ^Ι^WfF^“Investigation of H+and B+/H+implantation in LiTa03 single crystals，，，Nuclear Instruments and Methodsin Physics Research, B 184(2001)p. 53, 这些作者主要关注的是表征注入所产生的破坏以及复原烘烤的作用。最后，根据注入/ 断裂技术 J-S. Moulet 和 al ；"High piezoelectricproperties in LiNb03 transferred layer by the Smart Cut technology forultra wide band BAff filter application, IEDM 2008-IEEE-International-Electron-Devices-Meeting. -Tec hnical-Digest. 2008，申请人本人提出了用于转移LiNb03的方案。这就是为什么本发明的特别适合于本发明的器件设计的方法提出结合了在单晶薄层中的压电材料上制造SAW和BAW滤波器的优点和能够通过用于施加单晶薄层(特别是通过注入/断裂)的技术在同一衬底上制造SAW元件和BAW元件的优点，同时，就晶体取向和每种类型的元件的独立优化而言，能够提供更大的选择空间。因此，图如至图4i显示了这种方法的不同步骤。如图如所示，在第一压电材料Pi6zt5l的衬底上沉积金属层轧。之后，如图4b所示，根据压电材料的性质，例如基于H+、He或两种类型的混合物， 并且根据所要转移的厚度，使用介于1 X IO16和1 X 1017at/cm2之间的剂量并且使用介于 50keV和MOkeV之间的能量，执行离子注入操作，以产生用于在压电衬底Pi6zt5l内限定待转移的压电薄层Cpi6zt5l的隐埋脆弱区域。应注意的是，如果热条件允许的话，可以在沉积金属层虬之前执行注入。之后，有利地，如图如所示，例如使用充分致密而不需要致密化的低温二氧化硅 (例如，通过离子束溅射进行沉积)，在金属层上面沉积几十甚至是数百纳米的键合层C。lt) 然后，制备该层以适合于直接键合操作，制备例如可以通过抛光(CMP型使用基于胶体二氧化硅的泥浆的机械化学抛光)进行，其可以使表面获得直接键合所需要的粗糙度和化学活化。并行地，如图4d所示，有利地，从大块单晶第二压电材料Pi&。2的衬底产生中间层 C2 (如果是Bragg阵列的话，其可以直接用作声解耦层，或者是在除去之后，这时代替除去的层的空气用于实际的解耦)的沉积以及适合于后续的分子键合操作的键合层C。2的沉积。 更具体而言，选择大块压电衬底(例如LiNb03、LiTa03等类型的)用于SAW应用(在材料的取向、性质等方面)。层C2可以包括例如牺牲层或者Bragg阵列(几百nm的W/Si02交替层)，表面上有一层例如SiO2，其将在后续用于键合并且用作键合层Cc2。类似地，键合层Ccl可以是最终设置在第二压电材料和第一金属层Ml之间的Bragg阵列的不可分割的部分。当SAW被补偿时，层Ccl和Cc2还可以发挥补偿压电材料的温度变化的作用。还可以设置额外的层，以确保该补偿。之后如图如所示，通过分子键合来键合两个衬底。然后应用热处理(在100°C和500°C之间，优选250°C )，以便开始转移第一材料 Pi-的薄膜，如图4f所示，这可以使待转移的薄压电层Pi^与第一压电材料的衬底的其余部分分离。可以应用未表示的精制方法(例如热处理和/或抛光，以获得适合于元件的后续制造的粗糙度)。然后，蚀刻以这种方式产生的一部分堆叠，以便限定分别专用于形成体声波滤波器和专用于形成表面声波滤波器的两个区域，如图4g所示。更具体而言，例如通过干法蚀刻蚀刻顶层，以露出材料Pi&。2的层，从而能够彼此独立地产生和优化两个元件(在电极的设计/材料等方面)。然后执行金属化M2的制造，该金属化M2与BAW型滤波器的顶部电极相对应，底部电极由金属化M1构成。之后还执行材料Pi6z。2的表面上的金属化M3的制造，在金属化M3中 “设计” SAff滤波器的设计所必需的电极，如图3所示。在该阶段，如果已经设置了牺牲解耦层，则可以例如通过选择性蚀刻将其去除，以在该层第二压电材料和金属化层M1之间留下确保两个压电层之间的声解耦的空气。可以设想上文所描述的方法的不同选择实际上，用于实现转移操作的另一种方法可以是例如通过直接键合来组装两个衬底，然后通过研磨/抛光步骤来减薄第一压电材料PiM1的衬底。在这种情况下所获得的材料的厚度通常大于几微米。根据另一种变形，可以用复合衬底来代替材料Pi&。2的大块衬底，所述复合衬底由其上转移(通过注入/断裂或者键合/机械减薄)或者沉积或者通过外延施加了压电层的宿主衬底(例如蓝宝石、硅、石英或类似类型的适合于温度补偿的材料)组成。例如可以以蓝宝石衬底上的AlN外延为例。类似地，可以用复合衬底来代替在其中制造第一压电材料的薄层的材料Pi6zt5l的大块衬底，所述复合衬底由其上转移(通过注入/断裂或者键合/机械减薄)或者沉积或者通过外延施加了第一压电材料层的宿主衬底(例如蓝宝石、硅、石英或类似类型的适合于温度补偿的材料)组成。
权利要求
1.一种包括至少一个表面声波(SAW)滤波器和一个体声波(BAW)滤波器的声波器件， 其特征在于，所述声波器件在包括第二压电材料(Ρ ζ。2)的衬底上包括包括至少一个第一金属层(M1)和一层第一单晶压电材料(P&J的叠层；所述叠层被部分蚀刻，从而限定其中存在第一压电材料和所述第二压电材料的第一区域以及其中不存在所述第一压电材料的第二区域；所述第一区域中的第二金属化(M2)以及所述第二区域中的第三金属化(M3),所述第二金属化(M2)用于限定结合有所述第一压电材料的所述体声波滤波器，所述第三金属化(M3) 用于限定结合有所述第二压电材料的表面声波滤波器。
2.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述衬底是由第二压电材料制成的。
3.根据权利要求1所述的声波器件，其特征在于，所述衬底包括一层第二压电材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的声波器件，其特征在于，所述第二压电材料是 LiNbO3、LiTaO3、Lafa5SiO14 (硅酸镓镧)、La3Gii5. Jeiq. 5014 (钽酸镓镧)型的。
5.根据权利要求3所述的声波器件，其特征在于，所述第二压电材料是SrTiO3(STO)或 PbZrTiO3 (PZT)或 AlN 或 ZnO 型的。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的声波器件，其特征在于，所述第一压电材料是 LiNbO3 (LNO)、LiTaO3 (LTO)、La3Ga5SiO14 (硅酸镓镧)、La3Ga5.5Ta0.5014 (钽酸镓镧)、 SrTiO3(STO)、PbZrTiO3 (PZT)、A1N、ZnO 型的。
7.根据权利要求3所述的声波器件，其特征在于，所述衬底是蓝宝石、硅、石英、玻璃型的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的声波器件，其特征在于，所述第一金属层是由铜 (Cu)、铜铝合金(AlCu)、钨(W)、钼(Mo)、AlSi、Cr型金属制成的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的声波器件，其特征在于，其还包括插在第一金属化和所述第二压电材料之间的至少一个分子键合层，所述分子键合层为S^2型的低温氧化物型的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的声波器件，其特征在于，其还包括位于该层第二压电材料上且位于所述第一金属层下方的解耦层。
11.根据权利要求10所述的声波器件，其特征在于，所述解耦层为一层空气。
12.根据权利要求10所述的声波器件，其特征在于，所述解耦层包括Bragg阵列结构。
13.根据权利要求12所述的声波器件，其特征在于，所述Bragg阵列包括交替的钨(W) 层和二氧化硅(SiO2)层。
14.一种用于制造声波器件的方法，所述声波器件是根据权利要求1至13所述的包括至少一个表面声波(SAW)滤波器和一个体声波(BAW)滤波器的声波器件，其特征在于，该方法包括下列步骤形成包括至少一层第二压电材料(Piiz。2)、第一金属化层(M1)和一层第一单晶压电材料 (Pi4zol)的堆叠，包括在该层第二压电材料(Piiz。2)上施加与所述第一金属化层(M1)关联的该层第一压电材料(PiizJ ；部分蚀刻所述堆叠，从而限定其中存在所述第一压电材料和所述第二压电材料的第一区域以及其中不存在所述第一压电材料的第二区域；在所述第一区域中制造第二金属化(M2)，以限定结合有所述第一压电材料的所述体声波滤波器，以及在所述第二区域中制造第三金属化(M3),以限定结合有所述第二压电材料的所述表面声波滤波器。
15.根据权利要求14所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，在该层第二压电材料(Pi4z。2)上施加与所述第一金属化层(M1)关联的该层第一压电材料(Pi&J包括在包括第一金属化的顶层的第一压电材料的衬底内限定第一压电材料的薄层，限定第一组件；将在第一压电材料的衬底内包括限定的所述第一压电材料的薄层的所述第一组件在第一金属化侧组装到所述第二压电材料上；从所述第一压电材料的薄层分离所述第一压电材料的所述衬底。
16.根据权利要求15所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，限定第一压电材料的薄层包括下列步骤将至少在表面上包括所述第一压电材料的衬底金属化；在所述衬底中注入离子，以在所述第一压电材料中产生限定所述第一压电材料的薄层的隐埋脆弱区域。
17.根据权利要求16所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，使用氢离子和/或氦离子来执行离子注入。
18.根据权利要求15所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，通过热处理来产生分离。
19.根据权利要求14所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，在该层第二压电材料(Pi4z。2)上施加与所述第一金属化层(M1)关联的该层第一压电材料(Pi&J包括将包括覆盖有第一金属化的顶层的至少一层第一压电材料的第一衬底与第二压电材料组装的步骤，以及通过研磨/抛光来减薄所述第一衬底以便限定第一压电材料的薄层的步骤。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，通过分子键合来执行组装。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，所述第一组件包括第一键合层，第二压电材料被第二键合层覆盖。
22.根据权利要求21所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，所述第一组件包括解耦层。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，该层第二压电材料(Piiz。2)是由第二压电材料的大块衬底的表面部分构成的。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的用于制造声波器件的方法，其特征在于，该层第二压电材料(Piiz。2)是沉积或者通过外延施加或者表面安装到衬底上的。
全文摘要
本发明涉及一种包括至少一个表面声波(SAW)滤波器和一个体声波(BAW)滤波器的声波器件，其特征在于，其在包括第二压电材料(Pié2o2)的衬底上包括包括至少一个第一金属层(M1)和一层第一单晶压电材料(Piézo1)的叠层，其中所述叠层被部分蚀刻，从而限定其中存在第一压电材料和第二压电材料的第一区域以及其中不存在第一压电材料的第二区域；所述第一区域中的第二金属化(M2)以及所述第二区域中的第三金属化(M3)，所述第二金属化(M2)用于限定整合了所述第一压电材料的所述体声波滤波器，所述第三金属化(M3)用于限定整合了所述第二压电材料的表面声波滤波器。本发明还涉及一种用于制造本发明的器件的方法，有利地使用与Smart CutTM方法所采用的相类似的施加步骤或者机械键合/减薄步骤。
文档编号H03H3/08GK102577115SQ201080044960
公开日2012年7月11日 申请日期2010年10月4日 优先权日2009年10月9日
发明者A·莱因哈特, C·德盖, E·德费, L·克拉弗利耶 申请人:原子能和能源替代品委员会