[发明专利]复合结构及相关制造方法

说明书

本发明涉及一种包括异质结构(5)的用于声波装置的复合结构(9)，其包括：具有第一面和第二面的压电材料的有用层(2)，第一面布置在支撑基材(1)上的第一结合界面处，所述支撑基材(1)具有比有用层(2)的热膨胀系数低的热膨胀系数，复合结构(9)的特征在于，其包括功能层(6)，所述功能层(6)的整个表面布置在有用层(2)的第二面上的第二结合界面处并且具有比有用层(2)的热膨胀系数低的热膨胀系数。本发明还涉及用于制造复合结构(9)的方法。

技术领域

本发明涉及复合结构和异质结构领域。更具体而言，其涉及用于声波装置的复合结构。

背景技术

在表面或本体声波装置(下文分别称为“SAW”和“BAW”)的领域中，包括布置在硅基材上的钽酸锂(LiTaO3)层的异质结构引起越来越大的兴趣：一方面是因为，由于它们的硅支撑基材，使它们与标准的微电子设备和工艺相兼容，另一方面是因为它们具有技术优势，例如SAW装置的频率响应的温度依赖性较低，如下文中所解释：K.Hashimoto，M.Kadota等，Recent development of temperature compensated SAW devices，IEEEUltrason.Symp.2011，第79至86页，2011。

例如，分别通过由LiTaO3和Si制成的两个基材的分子粘合的结合而基于组装，可以开发LiTaO3/Si异质结构。为了在这些异质结构上制造声波装置，有利的是能够达到至少250℃的温度以便能够使用材料和工艺，保证高性能装置的实现。LiTaO3 层和Si支撑基材之间的结合界面的强度是在高温下，特别是在大于或等于250℃的温度下为该结构提供适当的机械强度的基本因素之一。

这导致在250℃左右的温度范围内，在声波装置的任何制造步骤之前，增加异质结构的结合能的问题，尽管两种材料的热膨胀系数(CTE)存在显著差异。

此外，当需要具有非常薄的LiTaO3层的异质结构(例如用于制造本体声波装置，即BAW装置)时，一种解决方案是使用Smart工艺来转移所述层，其包括通过引入诸如氢和/或氦等轻物质形成隐埋在LiTaO₃供体基材中的脆弱平面，将该供体基材直接结合到硅支撑基材上，并且在隐埋的脆弱平面处分离以便将LiTaO₃表面层转移到硅上。已知表面层在转移后在其厚度上仍然具有缺陷和轻物质。因此，为了修复该层，有利的是在合适的温度范围内退火以允许缺陷被修复并且轻物质被释放而不会损害转移的薄层的质量或异质结构的机械强度。举例来说，对于LiTaO₃层选择的适合的温度范围将在400℃和600℃之间。

此外，考虑到材料LiTaO₃和Si之间的热膨胀系数非常显著的差异，问题是 LiTaO₃/Si异质结构不能应对这些高热负载。

本发明的目的

因此，本发明的一个目的在于提供克服现有技术的缺点的结构和制造方法。更具体而言，本发明的一个目的在于提供一种复合结构，其包括在界面处布置在支撑件上的有用层，所述有用层能够应对足够高的热负载以加强该界面或至少部分地修复表面层上的缺陷或开发某些组件。

发明内容

本发明涉及一种包括异质结构的用于声波装置的复合结构，所述异质结构包括：

-具有第一面和第二面的压电材料的有用层，第一面布置在支撑基材上的第一结合界面处，该支撑基材的热膨胀系数比有用层的热膨胀系数低，

该复合结构显著性在于，其包括功能层，该功能层的整个表面布置在有用层的第二面上的第二结合界面处并且具有小于有用层的热膨胀系数。