【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子器件，具体涉及一种晶圆级高性能声表面波谐振器及其制备方法。
技术介绍
1、声表面波器件是利用声一电换能器的特征对压电材料基片表面上传播的声信号进行各种处理，并完成各种功能的固体器件，主要由具有压电特性的基底材料和在该材料的抛光面上制作的由金属薄膜组成的相互交错的叉指状换能器组成，其声表面波器件具有小型化、高可靠、多功能和晶圆级高性能的特性，用在雷达、无线通信、光纤通信及广播电视系统中获得广泛的应用。
2、由于saw声表面波器件的声波传播是在固体的表面，能量主要集中在固体表面，所以表面受到外界的刺激时，声波特性会变化较大。随着无线通信技术的进一步发展，对声表面波器件的性能提出了更高的要求，如更高的工作频率和更高的品质因子。目前，提升声表面波器件的工作频率或更高的品质因子有效的方法是采用压电单晶薄膜和非压电衬底的键合方式来提升激励的声波模式特性，如水平剪切声表面波模式或在纵漏声表面波模式等。
3、目前，声表面波器件常用的衬底材料为硅、蓝宝石、碳化硅、石英或多晶金刚石等。其中由于多晶金刚石衬底具有最高的声速，因此基于多晶金刚石衬底的声表面波器件已经被广泛关注。但是，由于多晶金刚石衬底的工艺水平限制，晶圆级大尺寸金刚石的生长依然是一个很大的问题，制备成本高，难以满足日益发展的通讯技术对其提出的更高需求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种晶圆级高性能声表面波谐振器及其制备方法。通过高阻硅上沉积多晶金刚石薄膜用作声表面波器件的衬
2、本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
3、本专利技术的目的之一是提供一种晶圆级高性能声表面波谐振器，所述晶圆级高性能声表面波谐振器包括高阻硅支撑衬底，用于降低射频损耗，所述高阻硅支撑衬底的本征硅电阻率大于5kω·cm，在所述高阻硅支撑衬底上依次层叠设有多晶金刚石层、压电层和叉指电极。
4、需要说明的是，金刚石优异的热学和声学特性对于声表面波器件具有非常大的吸引力。但由于多晶金刚石衬底的工艺水平限制，晶圆级大尺寸金刚石的生长依然是一个很大的问题，制备成本高，难以满足日益发展的通讯技术对其提出的更高需求。但由于声表面波能量通常集中在衬底表面几个波长内，声表面波沿着传播方向传播时，能量会向衬底泄露，使用高声速的多晶金刚石薄膜可以抑制声学能量的泄露，减少声学能量损失。因此对于声表面波器件而言，使用金刚石薄膜即可大大提升器件性能。本专利技术通过高阻硅上沉积多晶金刚石薄膜用作声表面波器件的衬底，通过多晶金刚石薄膜可以抑制声表面波谐振器的能量泄露，提升声表面波器件工作频率，采用的高阻硅支撑衬底，具有良好的绝缘性能、射频性能和化学稳定性，可以降低器件射频损耗，提升声表面波器件性能，从而可以提供晶圆级大尺寸的衬底，得到晶圆级、低成本制的高性能声表面波器件。
5、在一些的实施例中，所述高阻硅支撑衬底的厚度为0.2mm~1mm。需要说明的是，本专利技术采用的高阻硅支撑衬底，具有良好的绝缘性能、射频性能和化学稳定性，可以降低器件射频损耗，提升声表面波器件性能。但高阻硅支撑衬底的厚度过大，器件体积同样增加，不利于小型化集成，厚度过小，在后续工艺中易碎。
6、在一些的实施例中，所述多晶金刚石层的厚度为0.1μm~100μm。需要说明的是，受到合成金刚石衬底设备微波频率、衬底内应力等条件限制很难得到晶圆级大尺寸的低成本金刚石衬底，在硅衬底上制备金刚石薄膜可以大大降低制备难度和制备成本。
7、需要说明的是，多晶金刚石薄膜层具有高的声速，可以抑制能量向衬底的泄露。其中金刚石也可以是单晶金刚石，但是生长本专利技术所需厚度的单晶金刚石在工艺上实现难度很大。多晶金刚石薄膜层的厚度过低，抑制能量泄露效果变差，但提高厚度，晶圆内的粗糙度变大，衬底应力增大，衬底容易碎裂。
8、在一些的实施例中，所述压电层的厚度为0.1μm~2μm，所述压电层的材质为钽酸锂或铌酸锂。本专利技术通过控制压电材料的种类、切型和厚度从而激励具有不同特性的声表面波，来满足不同器件需求。
9、在一些的实施例中，所述叉指电极的厚度为0.05μm~1μm，所述叉指电极的材质为钛、铝、铬、银、金或铜。
10、在一些的实施例中，在多晶金刚石层和压电层之间还设有温补层，所述温补层的材质为二氧化硅，温补层的厚度为0.05um~10μm。需要说明的是，本专利技术对温补层的制备方式不做具体的限定，其目的是采用常规制备的方式在多晶金刚石层和压电层之间制备温补层，如温补层通过等子体增强化学气相沉积、干法氧化或湿法氧化等在多晶金刚石层表面制备得到，然后通过键合工艺将压电层键合在温补层上。温补层一方面是为了压电层的键合提供了更好的界面，便于键合；另一方面，可以提升声表面波器件的频率温度特性。
11、本专利技术的目的之二是提供上述晶圆级高性能声表面波谐振器的制备方法，包括以下步骤：
12、s1、提供一高阻硅支撑衬底。
13、s2、在所述高阻硅支撑衬底上制备多晶金刚石层。
14、s3、在所述多晶金刚石层上键合压电层。
15、s4、在所述压电层上制备叉指电极。
16、s5、得到晶圆级高性能声表面波谐振器。
17、需要说明的是，本专利技术对多晶金刚石、叉指电极的制备方式不做限定，其目的是采用常规制备的方式在高阻硅支撑衬底表面制备多晶金刚石层、或压电层上制备叉指电极等，可以采用常规沉积的方式在高阻硅支撑衬底表面沉积多晶金刚石层、压电层和叉指电极等；以及对键合工艺的方式不做具体的限定，其目的是采用常规的键合工艺将压电层键合到多晶金刚石层，得到相对应厚度压电层。
18、本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
19、本专利技术通过高阻硅上设置多晶金刚石薄膜，用作声表面波器件的衬底，从而可以提供晶圆级大尺寸的衬底，得到晶圆级、低成本的晶圆级高性能声表面波器件，多晶金刚石薄膜抑制声表面波谐振器的能量泄露，提升声表面波器件工作频率；采用的高阻硅支撑衬底，具有良好的绝缘性能、射频性能和化学稳定性，可以降低器件射频损耗，提升声表面波器件性能。
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1.一种晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述晶圆级高性能声表面波谐振器包括高阻硅支撑衬底（1），用于降低射频损耗，所述高阻硅支撑衬底（1）的本征硅电阻率大于5kΩ·m，在所述高阻硅支撑衬底（1）上依次层叠设有多晶金刚石层（2）、压电层（3）和叉指电极（4）。
2.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述高阻硅支撑衬底（1）的厚度为0.2mm~1mm。
3.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述多晶金刚石层（2）的厚度为0.1μm~100μm。
4.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，压电层（3）的厚度为0.1μm~2μm。
5.根据权利要求4所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述压电层（3）的材质为钽酸锂或铌酸锂。
6.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指电极（4）的厚度为0.05μm~1μm。
7.根据权利要求6所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述叉指电极（4）的材质为
8.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，在多晶金刚石层（2）和压电层（3）之间还设有温补层（5），所述温补层（5）的材质为二氧化硅。
9.根据权利要求8所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述温补层（5）的厚度为0.05μm~10μm。
10.一种权利要求1~9任一项所述的晶圆级高性能声表面波谐振器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述晶圆级高性能声表面波谐振器包括高阻硅支撑衬底（1），用于降低射频损耗，所述高阻硅支撑衬底（1）的本征硅电阻率大于5kω·m，在所述高阻硅支撑衬底（1）上依次层叠设有多晶金刚石层（2）、压电层（3）和叉指电极（4）。
2.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述高阻硅支撑衬底（1）的厚度为0.2mm~1mm。
3.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，所述多晶金刚石层（2）的厚度为0.1μm~100μm。
4.根据权利要求1所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其特征在于，压电层（3）的厚度为0.1μm~2μm。
5.根据权利要求4所述的晶圆级高性能声表面波谐振器，其...
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