[发明专利]一种复合单晶压电基板及其制备方法

说明书

本申请公开了一种复合单晶压电基板及其制备方法，所述复合单晶压电基板包括依次叠加的衬底层、损伤层、二氧化硅层和单晶压电层，其中，所述损伤层包覆于所述衬底层内部，并且，损伤层‑二氧化硅层的界面与衬底层‑二氧化硅层的界面共面，所述结构损伤由激光刻蚀形成，能够捕获载流子，从而削弱甚至消除信号损耗，本申请提供的方法首先在衬底层上利用热氧化的方法制备二氧化硅层，再通过激光刻蚀的方法在衬底层‑二氧化硅层界面处制备损伤层，并使所述损伤层完全位于衬底层中，将热氧化步骤设置于制备损伤层之前，能够有效避免热氧化工艺对损伤层中损伤的恢复，从而保证损伤层具有较高的捕获载流子的能力。

技术领域

本申请属于功能性半导体材料领域，特别涉及一种复合单晶压电基板及其制备方法。

背景技术

复合单晶压电基板在声表面波滤波器中表现出较好的性能，复合单晶压电基板包括依次叠加的单晶压电层、低声阻层和高声阻衬底层。低声阻层主要用于与高声阻层形成声阻差，使得声波的能量主要集中于单晶压电层和低声阻层中，限制能量下漏。二氧化硅是低声阻层最常用的材料，与一般的压电材料相反，二氧化硅层具有正的声速温度系数，对压电材料的频率温度系数起到补偿作用，从而降低最终器件的频率温度漂移系数，补偿效果与二氧化硅层的厚度有关。因此，复合单晶压电基板对低声阻层具有两方面的要求：一是声波传输损耗低；二是厚度均匀性。同时硅、碳化硅材料因为其成熟的制备和加工工业化程度，成为高声阻材料的首选。在现有技术中，通过热氧化方式生长而得的SiO₂在上述两项要求中的表现最出色。

然而，实际制造所得的复合单晶压电基板在二氧化硅层和衬底层的界面处存在很多电荷，这些电荷能够吸引衬底层中的载流子聚集于界面，从而在二者界面处形成导电层，这个导电层能够与声表面波滤器件在使用过程产生的电磁场相互作用造成信号损耗。

现有技术在二氧化硅层与衬底层之间引入一层多晶硅层，利用多晶硅中自然存在的结构损伤捕获载流子，从而减少导电层对信号的干扰。但是，多晶硅的引入使得获得良好的二氧化硅层变得非常困难，并且带来其他的问题：首先，多晶硅一般采用沉积工艺来制备，所用原料一般是含有Si元素的气体或液体，这些原料不环保；其次，在制备二氧化硅的热氧化温度下，多晶硅会再结晶化，导致该多晶硅层捕获载流子效果降低，因此，在制备多晶硅后无法利用热氧化的方式制作高质量的二氧化硅。

发明内容

为解决上述问题中的至少一个，本申请提供一种复合单晶压电基板，所述复合单晶压电基板包括依次叠加的衬底层、损伤层、二氧化硅层和单晶压电层，其中，所述损伤层包覆于所述衬底层内部，并且，损伤层-二氧化硅层的界面与衬底层-二氧化硅层的界面共面，所述损伤层具有结构损伤，所述结构损伤由激光刻蚀形成，所述结构损伤能够捕获载流子，从而避免在衬底层-二氧化硅层的界面处形成导电层，进而削弱甚至消除信号损耗。本申请还提供一种制备所述复合单晶压电基板的方法，所述方法首先在衬底层上利用热氧化的方法制备二氧化硅层，再通过激光刻蚀的方法在衬底层-二氧化硅层界面处制备损伤层，并使所述损伤层完全位于衬底层中，本申请提供的方法利用热氧化方法制备二氧化硅层，使制得的二氧化硅层致密且均匀，并且，本申请提供的方法将热氧化步骤设置于制备损伤层之前，能够有效避免热氧化工艺对损伤层中损伤的恢复，从而保证损伤层具有较高的捕获载流子的能力。

本申请的目的在于提供一种复合单晶压电基板，所述复合单晶压电基板包括依次叠加的衬底层1、损伤层2、二氧化硅层3和单晶压电层4，其中，所述损伤层2包覆于所述衬底层1中，并且，损伤层-二氧化硅层的界面与衬底层-二氧化硅层的界面共面，所述损伤层具有结构损伤，所述结构损伤由激光刻蚀形成，所述损伤层2的损伤密度为10¹¹个/cm²以上，优选地，所述损伤密度为10¹¹至10¹⁴个/cm²。