本發(fā)明屬于射頻濾波器，具體涉及一種具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、射頻(rf)濾波器的主要功能是衰減某些不需要頻段中的信號,而只對所需頻段中的信號產(chǎn)生最小的影響。rf濾波器在通過無線鏈路傳輸信息的通信系統(tǒng)中使用，例如，rf濾波器可以在蜂窩基站、移動電話和計算設(shè)備、衛(wèi)星收發(fā)器和地面基站、iot(物聯(lián)網(wǎng))設(shè)備、膝上型計算機和平板電腦、定點無線電鏈路和其他通信系統(tǒng)的rf前端中找到。rf濾波器也在雷達、以及電子和信息戰(zhàn)系統(tǒng)中使用。

2、用于當前通信系統(tǒng)的高性能rf濾波器通常包含聲波諧振器，該聲波諧振器包括表面聲波(saw)諧振器、體聲波(baw)諧振器、薄膜體聲波諧振器(fbar)以及橫向激勵膜體聲波諧振器(xbar)等。

3、saw諧振器通常采用poi(piezo-on-insulator，絕緣體上的壓電薄膜)結(jié)構(gòu)，poi襯底疊層結(jié)構(gòu)一般包括壓電層、氧化物層、多晶硅層和襯底，壓電層上形成有叉指電極，電極引線(pad)都是制備在部分叉指電極上，結(jié)構(gòu)如圖1。壓電層一般采用鈮酸鋰或鉭酸鋰，氧化物層一般采用二氧化硅。由于鈮酸鋰、鉭酸鋰、二氧化硅與硅的導熱系數(shù)存在數(shù)量級差異(單晶鉭酸鋰的熱導率大約為4.5w/(m·k)，二氧化硅的熱導率大約為27w/(m·k)，硅的熱導率大約為148w/(m·k))，這種差異嚴重阻礙了器件工作時熱量的傳遞，降低器件的功率耐受性，而隨著5g技術(shù)的普及及濾波器小型化要求，對saw濾波器的功率耐受性又提出了更高的要求，因此，如何加強熱傳遞效率以提升功率耐受性，成為目前急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)及其制備工藝。其通過將電極引線pad與具有高熱導系數(shù)的多晶硅層或襯底直接接觸，形成高效率熱傳通路，提升了器件功率耐受性。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

3、在第一個方面，本申請公開了一種具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，包括：設(shè)置于襯底上的多晶硅層、設(shè)置于所述多晶硅層上的溫補層、設(shè)置于所述溫補層上的壓電層以及形成于所述壓電層上的叉指電極，所述叉指電極上設(shè)置有電極引線pad，所述電極引線pad貫穿所述叉指電極、壓電層以及溫補層后與所述多晶硅層相連。

4、作為一種可選的技術(shù)方案，所述襯底采用硅si、碳化硅sic、氮化鎵gan、三氧化二鋁al2o3或金剛石材料；所述溫補層為二氧化硅。

5、作為一種可選的技術(shù)方案，所述壓電層采用壓電材料鈮酸鋰、鉭酸鋰、氮化鋁或摻鈧氮化鋁。

6、作為一種可選的技術(shù)方案，所述叉指電極采用金屬鈦ti、鋁al、銅cu、銀ag、鉬mo、鎢w、鉑pt、alcu合金以及tiw合金中的至少兩種材料；所述電極引線pad采用金屬鋁al、銅cu、銀ag、鉬mo、鎢w以及alcu合金中的至少兩種材料。

7、在第二個方面，本申請公開了上述第一個方面中的saw半導體結(jié)構(gòu)的制備工藝，包括如下步驟：提供襯底,在所述襯底上形成多晶硅層、在所述多晶硅層上形成溫補層、在所述溫補層上形成壓電層。在所述壓電層上形成叉指電極，采用干法刻蝕工藝于所述叉指電極、壓電層、溫補層的厚度方向刻蝕出第一凹槽，并于所述第一凹槽的底部暴露所述多晶硅層；或者，采用干法刻蝕工藝于所述壓電層、溫補層的厚度方向刻蝕出第一凹槽，并于所述第一凹槽的底部暴露所述多晶硅層，接著在所述壓電層上形成叉指電極。于所述第一凹槽沉積電極引線pad，沉積后電極引線pad的底部與所述多晶硅層直接接觸。

8、在第三個方面，本申請公開了另一種具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，包括：設(shè)置于襯底上的多晶硅層、設(shè)置于所述多晶硅層上的溫補層、設(shè)置于所述溫補層上的壓電層以及形成于所述壓電層上的叉指電極，所述叉指電極上設(shè)置有電極引線pad；所述壓電層和溫補層的厚度方向設(shè)有第二凹槽，所述第二凹槽內(nèi)填充導熱層，所述導熱層的兩端分別與所述叉指電極和多晶硅層直接接觸。

9、作為一種可選的技術(shù)方案，所述導熱層沿厚度方向延伸至直接與襯底接觸。

10、在第四個方面，本申請公開了上述第三個方面中的saw半導體結(jié)構(gòu)的制備工藝，包括如下步驟：提供襯底，在所述襯底上形成多晶硅層、在所述多晶硅層上形成溫補層、在所述溫補層上形成壓電層。采用干法刻蝕工藝于所述壓電層、溫補層的厚度方向刻蝕出第二凹槽，并于所述第二凹槽的底部暴露所述多晶硅層，接著在所述第二凹槽內(nèi)填充導熱層。或者，采用干法刻蝕工藝于所述壓電層、溫補層、多晶硅層的厚度方向刻蝕出第三凹槽，并于所述第三凹槽的底部暴露所述襯底，接著在所述第三凹槽內(nèi)填充導熱層。在導熱層上方形成部分叉指電極層，使得導熱層的兩端分別與叉指電極和多晶硅層直接接觸，或者，使得導熱層的兩端分別與叉指電極和襯底直接接觸。

11、作為一種可選的技術(shù)方案，所述導熱層采用金屬鋁al、銅cu、銀ag、鉬mo、鎢w以及alcu合金中的至少兩種材料。

12、本發(fā)明的有益效果為：本申請中，將電極引線pad下方的膜層全部或部分刻蝕掉，使得pad與熱導率相對較高的多晶硅或支撐層硅直接接觸，形成高效率的熱傳通路，提升了器件的功率耐受性。

技術(shù)特征：

1.具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：設(shè)置于襯底上的多晶硅層、設(shè)置于所述多晶硅層上的溫補層、設(shè)置于所述溫補層上的壓電層以及形成于所述壓電層上的叉指電極，所述叉指電極上設(shè)置有電極引線pad，所述電極引線pad貫穿所述叉指電極、壓電層以及溫補層后與所述多晶硅層相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述襯底采用硅si、碳化硅sic、氮化鎵gan、三氧化二鋁al2o3或金剛石材料；所述溫補層為二氧化硅。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述壓電層采用壓電材料鈮酸鋰、鉭酸鋰、氮化鋁或摻鈧氮化鋁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述叉指電極采用金屬鈦ti、鋁al、銅cu、銀ag、鉬mo、鎢w、鉑pt、alcu合金以及tiw合金中的至少兩種材料；所述電極引線pad采用金屬鋁al、銅cu、銀ag、鉬mo、鎢w以及alcu合金中的至少兩種材料。

5.saw半導體結(jié)構(gòu)的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

6.具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：設(shè)置于襯底上的多晶硅層、設(shè)置于所述多晶硅層上的溫補層、設(shè)置于所述溫補層上的壓電層以及形成于所述壓電層上的叉指電極，所述叉指電極上設(shè)置有電極引線pad；所述壓電層和溫補層的厚度方向設(shè)有第二凹槽，所述第二凹槽內(nèi)填充導熱層，所述導熱層的兩端分別與所述叉指電極和多晶硅層直接接觸。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具備高功率耐受性的saw半導體結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述導熱層沿厚度方向延伸至直接與襯底接觸。

8.saw半導體結(jié)構(gòu)的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的saw半導體結(jié)構(gòu)的制備工藝，其特征在于：所述導熱層采用金屬鋁al、銅cu、銀ag、鉬mo、鎢w以及alcu合金中的至少兩種材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種具備高功率耐受性的SAW半導體結(jié)構(gòu)及其制備工藝，SAW半導體結(jié)構(gòu)包括：設(shè)置于襯底上的多晶硅層、設(shè)置于所述多晶硅層上的溫補層、設(shè)置于所述溫補層上的壓電層以及形成于所述壓電層上的叉指電極，所述叉指電極上設(shè)置有電極引線PAD，所述電極引線PAD貫穿所述叉指電極、壓電層以及溫補層后與所述多晶硅層相連。其通過將電極引線PAD與具有高熱導系數(shù)的多晶硅層或襯底直接接觸，形成高效率熱傳通路，提升了器件功率耐受性。

技術(shù)研發(fā)人員：張志民,張樹民,汪泉,張敬迎,王園園
受保護的技術(shù)使用者：左藍微（江蘇）電子技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19