[发明专利]单晶层、特别是压电层的制造方法

说明书

本发明涉及一种制造单晶层(10)的方法，其特征在于，该方法包括以下连续步骤：‑提供包含具有ABO₃组成的压电材料的供体衬底(100)，其中，A由来自Li、Na、K、H、Ca的至少一种元素构成；B由来自Nb、Ta、Sb、V的至少一种元素构成；‑提供受体衬底(110)，‑将称为“晶种层”的层(102)从所述供体衬底(100)转移至所述受体衬底(110)上，这通过将供体衬底键合于受体衬底上以使所述晶种层(102)处于键合界面处、随后减薄所述供体衬底(100)直到所述晶种层(102)而进行；‑在所述晶种层(102)的压电材料ABO₃上通过外延来生长具有A’B’O₃组成的单晶层(103)，其中：A’由以下元素Li、Na、K、H中的至少一种构成；B’由以下元素Nb、Ta、Sb、V中的至少一种构成；A’不同于A，或者B’不同于B。

技术领域

本发明涉及单晶层、特别是压电层、特别是针对采用微电子、光子或光学器件的应用的制造方法。具体而言但并非限制性的，所述器件可以是用于射频应用的表面声波器件或者体声波器件。

背景技术

在射频领域中用于滤波的声学部件中，可以分为两类主要的滤波器：

-其一，表面声波滤波器，以缩写SAW(表面声波，Surface Acoustic Wave)为人所知；

-其二，体声波滤波器和谐振器，以缩写BAW(体声波，Bulk Acoustic Wave)为人所知。

关于这些技术的综述可参见W.Steichen和S.Ballandras的文章Acousticcomponents used for filtering–Review of the different technologies,Techniques de l'Ingénieur[Engineering Technology],E2000,2008[1]。

表面声波滤波器典型地包括厚压电层(通常为数百微米(μm)厚)和沉积在所述压电层的表面上的叉指金属梳形式的两个电极。施加至电极的电信号(通常为电压变化)被转化为弹性波，其在压电层的表面上传播。如果波的频率与滤波器的频带相等，则弹性波的传播得到促进。该波在到达另一电极时再次被转化为电信号。

就体声波滤波器而言，其典型地包括薄压电层(即，通常大致小于1μm厚)和安装在所述薄层的每个主面上的两个电极。施加至电极的电信号(通常为电压变化)被转化为弹性波，其传播经过压电层。如果此弹性波的频率与滤波器的频带相等，则该弹性波的传播得到促进。该波在到达相反面的电极时再次被转化为电信号。

在表面声波滤波器的情形中，压电层必须具有优异的晶体质量，从而不会造成表面波的任何衰减。因此在此情况下，优选单晶层。目前，能够在工业上使用的合适材料为石英、LiNbO₃或LiTaO₃。压电层通过切割所述材料之一的晶锭来获得，其中，如果波将基本上在其表面上传播，则所述层的厚度所需的精度并不重要。

在体声波滤波器的情形中，压电层必须以精确控制的方式在整个层中具有确定且均一的厚度。相反地，由于晶体质量就滤波器性能的重要标准而言是次要的，目前关于所述层的晶体质量进行了妥协，并且长期以来认为多晶层是可接受的。因此，压电层通过沉积于支持衬底(例如，硅衬底)上而形成。目前，工业上用于这种沉积的材料是AlN、ZnO和Pb(Zr_X,Ti_1-X)O₃(PZT)。

因此，对于两种技术，材料选择极为有限。

然而，取决于滤波器制造商的规格，材料选择是在滤波器的不同性质间妥协的结果。特别是，压电材料的机电耦合系数是对于给定应用和给定部件架构必须使用的材料的选择的标准。