体声波器件和制备方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种体声波器件和制备方法。

背景技术：

1、声波滤波器是基于声波原理，通过压电材料的压电效应，实现声学谐振到电学频率的互相转换与传输，其中(bulk acoustic wave-film bulk acoustic resonator，baw-fbar)薄膜体声波滤波器较为广泛使用。

2、现有baw-fbar薄膜体声波滤波器中电极所采用的金属材料一般是钼金属薄膜，压电材料一般是氮化铝或者铝钪氮薄膜，基于上述材料得到的压电薄膜材料均是非晶薄膜材料或者多晶薄膜材料，材料压电系数偏低，baw滤波器性能较差。

技术实现思路

1、本发明提供一种体声波器件和制备方法，用以解决现有技术中baw滤波器性能较差的缺陷，实现提高baw滤波器的性能。

2、第一方面，本发明提供一种体声波器件的制备方法，该方法包括：

3、在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层；

4、在所述缓冲层上采用所述目标外延方式外延生长得到第一电极层；

5、在所述第一电极层上采用所述目标外延方式外延生长得到压电层；

6、在所述压电层上采用所述目标外延方式外延生长得到第二电极层；所述第一电极层和所述第二电极层用于电连接；所述压电层用于将电信号转换为声波信号；

7、利用微加工手段根据所述衬底、所述缓冲层、所述第一电极层、所述第二电极层，以及所述压电层，得到所述体声波器件。

8、可选地，所述第一电极层和所述第二电极层为采用氮化铌薄膜材料、氮化钽薄膜材料、氮化铪薄膜材料、氮化锆薄膜材料中至少一项制成的；所述压电层为采用氮化铝薄膜材料、氮化镓薄膜材料、铝钪氮薄膜材料中至少一项制成的。

9、可选地，所述目标外延方式包括以下至少一项：化学气相沉积cvd、原子层沉积ald和分子束外延mbe。

10、可选地，所述衬底用于外延材料的生成与支撑，所述外延材料至少包括所述第一电极层、所述第二电极层和所述压电层；所述缓冲层用于外延生长过程中缓解所述衬底与所述外延材料之间的晶格失配和热失配。

11、可选地，所述衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底和氮化镓衬底中至少一项，所述衬底为在外延生长前经半导体清洗工艺清洗后得到的。

12、可选地，所述缓冲层的生长材料包括氮化铝、氮化镓、氮化铟)、氮化铟镓以及氮化铝镓中至少一项。

13、可选地，所述体声波器件为baw-fbar薄膜体声波滤波器。

14、可选地，所述利用微加工手段根据所述衬底、所述缓冲层、所述第一电极层、所述第二电极层，以及所述压电层，得到所述体声波器件，包括：

15、在外延生长方向通过刻蚀方式从所述衬底刻蚀至所述缓冲层表面，直至漏出所述第一电极层；

16、通过刻蚀方式和注入方式中至少一项在外延生长方向形成所述体声波器件之间的电隔离；

17、通过光刻方式和刻蚀方式和沉积方式中的至少一项形成所述体声波器件之间的接触电极图形；

18、根据所述第一电极层、所述第二电极层、所述压电层、所述电隔离以及所述接触电极图形，得到所述baw谐振器；

19、根据至少一个所述baw谐振器，得到所述baw-fbar薄膜体声波滤波器。

20、第二方面，本发明提供一种体声波器件，所述体声波器件为采用如上述任一项所述方法制作得到的，所述体声波器件包括：

21、至少一个baw谐振器。

22、本发明提供的一种体声波器件和制备方法，通过在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层，然后，在缓冲层上采用目标外延方式外延生长得到第一电极层；进而，在第一电极层上采用目标外延方式外延生长得到压电层，在压电层上采用目标外延方式外延生长得到第二电极层，其中，第一电极层和第二电极层用于电连接；压电层用于将电信号转换为声波信号；最后，利用微加工手段根据衬底、缓冲层、第一电极层、第二电极层，以及压电层，得到体声波器件。本发明中通过在同一个衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层，在缓冲层上采用目标外延方式外延生长得到第一电极层，在压电层上采用目标外延方式外延生长得到第二电极层，也即在单片上采用同一种目标外延方式依次叠层外延生长得到第一电极层、压电层和第二电极层，也即得到baw-fbar的单晶功能结构的，单晶材料的压电系数较高，进而利用微加工手段根据该单晶功能结构形成单片集成的体声波器件如baw-fbar薄膜体声波滤波器，提高了体声波器件的性能。

技术特征：

1.一种体声波器件的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层为采用氮化铌薄膜材料、氮化钽薄膜材料、氮化铪薄膜材料、氮化锆薄膜材料中至少一项制成的；所述压电层为采用氮化铝薄膜材料、氮化镓薄膜材料、铝钪氮薄膜材料中至少一项制成的。

3.根据权利要求1或2所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述目标外延方式包括以下至少一项：化学气相沉积cvd、原子层沉积ald和分子束外延mbe。

4.根据权利要求1或2所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述衬底用于外延材料的生成与支撑，所述外延材料至少包括所述第一电极层、所述第二电极层和所述压电层；所述缓冲层用于外延生长过程中缓解所述衬底与所述外延材料之间的晶格失配和热失配。

5.根据权利要求1或2所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底和氮化镓衬底中至少一项，所述衬底为在外延生长前经半导体清洗工艺清洗后得到的。

6.根据权利要求1或2所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的生长材料包括氮化铝、氮化镓、氮化铟、氮化铟镓以及氮化铝镓中至少一项。

7.根据权利要求1或2所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述体声波器件为baw-fbar薄膜体声波滤波器。

8.根据权利要求7所述的体声波器件的制备方法，其特征在于，所述利用微加工手段根据所述衬底、所述缓冲层、所述第一电极层、所述第二电极层，以及所述压电层，得到所述体声波器件，包括：

9.一种体声波器件，其特征在于，所述体声波器件为采用如权利要求1-7任一项所述方法制作得到的，所述体声波器件包括：

技术总结
本发明涉及半导体技术领域，提供一种体声波器件和制备方法，该方法包括：在衬底上采用目标外延方式外延生长得到缓冲层；在缓冲层上采用目标外延方式外延生长得到第一电极层；在第一电极层上采用目标外延方式外延生长得到压电层；在压电层上采用目标外延方式外延生长得到第二电极层；第一电极层和第二电极层用于电连接；压电层用于将电信号转换为声波信号；利用微加工手段根据衬底、缓冲层、第一电极层、第二电极层，以及压电层，得到体声波器件。本发明提高了体声波滤波器的性能。

技术研发人员：肖红领,姜丽娟,冯春
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16