[发明专利]将压电层转移至载体衬底上的工艺

说明书

本发明涉及一种将压电层(3)转移至载体衬底(6)上的工艺，所述工艺包括：‑提供包括异质结构(4)的供体衬底(40)，所述异质结构(4)包括结合至操作衬底(2)的压电衬底(3)，和位于压电衬底(3)和操作衬底(2)之间界面处的经聚合的粘合剂层(10)，‑在压电衬底(3)中形成弱化区域(7)，从而界定待转移的压电层(31)，‑提供载体衬底(6)，‑在载体衬底(6)和/或压电衬底(3)的主面上形成介电层(8)，‑将供体衬底(40)结合至载体衬底(6)，所述介电层(8)位于结合界面处，‑在低于或等于300℃的温度下，沿弱化区域(7)分割并分离供体衬底(40)。

技术领域

本发明涉及一种制造用于转移压电层的供体衬底的工艺，以及一种用于转移这种压电层的工艺。本发明特别地应用于射频器件的制造，例如谐振器或滤波器。

背景技术

已知的做法是在衬底上制造射频(RF)器件(例如谐振器或滤波器)，所述衬底从其底部至其表面依次包括通常由半导体材料(例如硅)制成的载体衬底、电绝缘层和压电层。

体声波(BAW)器件通常包括薄的压电层(即，厚度通常基本上小于1μm)和两个电极，所述两个电极布置在所述薄层的每个主面上。施加至电极的电信号(通常为电压变化)被转换为穿过压电层传播的弹性波。如果弹性波的频率与滤波器的频带相对应，则会促进该弹性波的传播。当该波到达位于相反面上的电极时，该波再次被转换为电信号。

压电层通常通过将厚的压电材料衬底(例如，通过切片锭获得)转移至载体衬底而获得。载体衬底例如为硅衬底。

压电层的转移需要将厚的压电衬底结合至载体衬底，随后使厚的压电衬底变薄，从而仅在载体衬底上留下用于制造RF器件的期望厚度的薄的压电层。

为了使压电衬底与载体衬底良好粘合，通常在两个衬底的每一个上沉积氧化物(例如氧化硅SiO₂)层，并且通过所述氧化物层将所述衬底结合。

为了加强这种氧化物-氧化物结合，已知的做法是在结合之前对待结合的表面进行等离子体活化，并在结合之后进行固结退火。

所述固结退火通常在100℃至300℃之间的温度下进行。

然而，由于压电材料和载体衬底的材料具有非常不同的热膨胀系数，因此实施这种退火导致组件显著变形。

为了克服这种类型的问题，已知的做法是使用供体虚拟衬底，即异质结构，其中厚的压电衬底结合至操作衬底。因此，在将所述供体虚拟衬底和载体衬底结合之后，将厚的压电衬底保持在操作衬底和载体衬底之间。操作衬底和载体衬底的材料和厚度的选择使得可以确保热膨胀系数的一定对称性，从而可以在施加热处理期间使组件的变形最小。

因此，可以通过接合厚的压电衬底和硅衬底来制造供体虚拟衬底，所述厚的压电衬底和硅衬底均覆盖有氧化物层。

但是，这种异质结构具有几个缺点。

首先，在厚的压电衬底上沉积氧化物层使所述压电衬底基本上成曲形(弯曲)，这与为平坦衬底设计的工艺的后续步骤不太兼容。

此外，结合所需的氧化物层的形成是冗长且昂贵的。

最后，如上所述，由于厚的压电衬底和操作衬底之间热膨胀系数的差异，异质结构不能进行固结退火。然而，在没有固结退火的情况下，两个衬底的氧化物层的结合能保持非常低，使得供体虚拟衬底的机械强度不足。因此，在使厚的压电衬底变薄的步骤中，可能在结合界面处产生断裂。

发明内容

本发明的一个目的是克服上述缺点，具体是设计一种用于将薄的压电层从厚衬底转移至载体衬底的供体衬底，所述供体衬底的制造成本较低，具有更好的机械强度和/或低于现有衬底的曲率。

为此，本发明提供了一种制造用于将压电层转移至载体衬底的供体衬底的工艺，所述工艺的主要特征在于其包括以下步骤：