CN112688658B - 一种压电衬底、制备方法及电子元器件 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种压电衬底、制备方法及电子元器件，包括：由上至下依次层叠的压电层、低声速层和高声速层，所述低声速层的声速小于所述高声速层的声速；在所述低声速层中制备有散射层，其中，所述散射层包括呈散点分布的微粒，所述散射层中微粒的声速大于所述低声速层的声速。当声波信号遇到低声速层和高声速层界面附近一个个高声速微粒时，会产生较强的散射，而且散射效果与声波信号频率有关，声波信号频率越大，散射作用越强，散射会使声波信号产生损耗，因此散射层可以抑制高频率下的谐振强度，从而解决高频声波信号对目标声波信号的干扰问题。

Description

一种压电衬底、制备方法及电子元器件

技术领域

本申请涉及半导体制备技术领域，尤其涉及一种压电衬底、制备方法及电子元器件。

背景技术

声表面波器件主要包括具有压电特性的压电衬底01和位于压电衬底01上的叉指换能器02，其中，叉指换能器02主要用于在压电衬底01表面激励和检测声表面波，从而实现电信号和声信号间的相互转换。如图1和图2所示，叉指换能器02是由仔细取向和抛光的压电衬底01表面上沉积相互交错、周期分部的梳状金属条带(叉指电极021)组成，其中，W为叉指换能器的孔径，α为叉指宽度，P为指间距，α与P的比值η＝α/P为金属化率。

现有的压电衬底01主要包括层叠的压电层、低声速层、高声速层和衬底层。压电层为功能层，用于实现电-声信号的相互转换；低声速层和高声速层产生的声速差可以极大限度的抑制声波信号往衬底层的泄露，降低声表面波器件的损耗。

声表面波器件是用于放大输入的不同频率信号中的目标频率的声波信号，然而压电衬底中叠层结构的引入，虽然对声波信号的泄露起到了良好的限制作用，但是，不同频率的声波信号在低声速层和高声速层界面处均产生了较强的反射，进而带来许多带外频率下的较强的谐振，其中，比目标频率声波信号频率高的声波信号会对目标频率声波信号产生干扰，从而降低声表面波器件的滤波性能。

发明内容

为解决现有技术中当采用具有高低声速层叠结构的压电衬底时，会导致声表面波器件在使用过程中有不同频率声波信号的串扰的问题。本申请提供一种压电衬底、制备方法及电子元器件。

第一方面，本申请提供一种压电衬底，包括：由上至下依次层叠的压电层、低声速层和高声速层，所述低声速层的声速小于所述高声速层的声速；在所述低声速层中制备有散射层，其中，所述散射层包括呈散点分布的微粒，所述散射层中微粒的声速大于所述低声速层的声速。

进一步地，所述散射层中微粒的尺寸小于

所述散射层中微粒的分布密度大于

所述散射层与所述低声速层和高声速层交界面之间的距离小于

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。

进一步地，所述散射层中微粒的尺寸大于

进一步地，所述散射层与所述低声速层和高声速层交界面之间的距离小于

进一步地，所述散射层中微粒嵌在所述低声速层靠近所述高声速层一侧的表面。

进一步地，所述高声速层与所述散射层中微粒选用的材料相同。

进一步地，所述散射层中微粒的声速大于所述高声速层的声速的一半。

进一步地，还包括层叠于所述高声速层下的衬底层。

第二方面，本申请还提供一种压电衬底的制备方法，包括：在高声速层上制备散射层，散射层包括所述呈散点分布的微粒；在所述高声速层中制备有微粒的一侧制备第一低声速层，所述第一低声速层覆盖所述散射层，其中，所述第一低声速层的声速小于所述高声速层的声速，所述散射层中微粒的声速大于所述第一低声速层的声速；利用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一低声速层上制备压电层，得到压电衬底。

进一步地，所述在高声速层上制备呈散点分布的微粒，包括：在所述高声速层上制备散射预备层；利用光刻刻蚀所述散射预备层，得到散射层，其中，经过光刻刻蚀后得到的所述散射层包括呈散点分布的微粒。

进一步地，所述在高声速层上制备呈散点分布的微粒，包括：利用光刻方法，在高声速层上制备阻挡层，其中，所述阻挡层包括阻挡区域和非阻挡区域，所述非阻挡区域按照散射层中微粒的尺寸和分布密度分布于所述阻挡层；在具有所述阻挡层的高声速层上制备散射层，其中，散射层包括呈散点分布的微粒；去除所述阻挡层。

进一步地，所述在高声速层上制备呈散点分布的微粒包括：在所述高声速层上制备第二低声速层，所述第二低声速层与所述第一低声速层的材料相同；在所述第二低声速层上制备呈散点分布的微粒。

进一步地，所述散射层中微粒的尺寸小于

所述散射层中微粒的分布密度大于

所述散射层与所述第一低声速层和高声速层交界面之间的距离小于所述

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。

进一步地，所述散射层中微粒的尺寸大于

进一步地，所述散射层与所述第一低声速层和高声速层交界面之间的距离小于

进一步地，所述散射层中微粒嵌在所述第一低声速层靠近所述高声速层一侧的表面。

进一步地，所述高声速层与所述散射层中微粒选用的材料相同。

进一步地，所述散射层中微粒的声速大于所述高声速层的声速的一半。

进一步地，还包括层叠于所述高声速层下的衬底层。

第三方面，本申请还提供另一种压电衬底的制备方法，包括：制备高声速层，所述高声速层的材料为硅；利用热氧化方法，将所述高声速层的表面第一厚度的硅层完全氧化成具有第一厚度的第一二氧化硅层，将与第一二氧化硅层相邻的第二厚度的硅层不完全氧化成第二二氧化硅层，其中，所述第二二氧化硅层包括由散点分布的硅微粒组成的散射层，以及包裹于所述硅微粒外表面的二氧化硅；利用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一二氧化硅层上制备压电层，得到压电衬底。

进一步地，所述散射层中硅微粒的尺寸小于

所述散射层中硅微粒的分布密度大于

所述散射层与第二二氧化硅和高声速层交界面之间的距离小于所述

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。

进一步地，所述散射层中硅微粒的尺寸大于

进一步地，所述散射层与所述第二二氧化硅层和高声速层交界面之间的距离小于

进一步地，所述高声速层的材料为单晶硅、多晶硅或非晶硅。

进一步地，还包括层叠于所述高声速层下的衬底层。

第四方面，本申请还提供一种电子元器件，所述电子元器件包括第一方面任一所述的压电衬底。

本申请提供的一种压电衬底、制备方法及电子元器件，在低声速层中设置有散射层，其中散射层是由具有高声速的微粒制备而成，当声波信号遇到低声速层和高声速层界面附近一个个高声速微粒时，会产生较强的散射，而且散射效果与声波信号频率有关，声波信号频率越大，散射作用越强，散射会使声波信号产生损耗，因此散射层可以抑制高频率下的谐振强度，从而解决高频声波信号对目标声波信号的干扰问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中叉指换能器的工作原理示意图；

图2为现有技术中叉指换能器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种压电衬底的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种压电衬底的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种压电衬底应用于声表面波器件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种压电衬底的制备方法工艺流程图；

图6A为本申请实施例提供的散射预备层的结构示意图；

图6B为本申请实施例提供的采用第一种可实现方式制备得到的散射层的结构示意图；

图6C为本申请实施例提供的采用第一种可实现方式在步骤102制备得到的结构示意图；

图7A为本申请实施例提供的阻挡层的结构示意图；

图7B为本申请实施例提供的又一阻挡层的结构示意图；

图7C为本申请实施例提供的采用第二种可实现方式制备得到的散射层的结构示意图；

图7D为本申请实施例提供的采用第二种可实现方式去除阻挡层后制备得到结构的结构示意图；

图7E为本申请实施例提供的采用第二种可实现方式在步骤102制备得到的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的采用第三种可实现方式在步骤102制备得到的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种压电衬底的制备方法工艺流程图；

图9A为本申请实施例提供的在步骤202中制备得到第一二氧化硅层的结构示意图；

图9B为本申请实施例提供的在步骤202中制备得到第二二氧化硅层的结构示意图。

附图标记说明

01-压电衬底，02-叉指换能器，021-叉指电极；

110-压电层，120-低声速层，120A-第一低声速层，120B-第二低声速层，120C-第一二氧化硅层，120D-第二二氧化硅层，130-高声速层，140-散射层，140A-散射预备层，150-衬底层，160-阻挡层，160A-阻挡区域，160B-非阻挡区域，200-叉指电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，本申请实施例提供一种压电衬底，包括：由上至下依次层叠的压电层110、低声速层120和高声速层130，所述低声速层120的声速小于所述高声速层130的声速；在所述低声速层120中制备有散射层140，其中，所述散射层140包括呈散点分布的微粒，所述散射层140中微粒的声速大于所述低声速层120的声速。

为了解决现有技术中，当采用具有高低声速层叠结构的压电衬底时，会导致声表面波器件在使用过程中有不同频率声波信号的串扰，降低声表面波器件的滤波性能。本申请实施例，在低声速层120中设置有散射层140，其中散射层140是由具有高声速的微粒制备而成，散射层140的作用是：当声波信号遇到低声速层120和高声速层130界面附近一个个高声速微粒时，会产生较强的散射，而且散射效果与声波信号频率有关，声波信号频率越大，散射作用越强，散射会使声波信号产生损耗，因此散射层可以抑制高频率下的谐振强度，从而解决高频声波信号对目标声波信号的干扰问题。

由上述分析可知，为了实现对高频声波信号散射作用，以增加对高频声波信号的损耗，本申请实施例中，所述散射层140中微粒呈散点分布，以形成散射面。本申请对散射层140中微粒的尺寸和分布密度不进行具体限定，只要微粒之间留有孔隙，呈散点分布即可。

在一具体实施例中，散射层140中微粒的尺寸小于

所述散射层140中微粒的分布密度大于

所述散射层140与所述低声速层120和高声速层130交界面之间的距离小于

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。其中，微粒的尺寸是指在单个微粒在所述压电衬底的横向最大长度，所述压电衬底的横向是指晶圆的径向；微粒分布密度是指单位体积内包括的微粒数量。

首先需要说明的是，目标声波波长是指与应用本申请实施例所述压电衬底的声表面波器件想要得到的目标频率声波信号对应的声波波长，例如应用本申请实施例所述压电衬底的声表面波器件的目标频率为1G-1.2GHz，则本申请实施例中所述的目标声波波长是1G-1.2GHz对应的声波波长。另外，如图5所示，如果将压电衬底应用于声表面波器件，在压电衬底上方还设置有叉指电极200，其中，目标声波波长等于叉指电极200的指间距P的2倍。

声波频率与散射强度之间存在如下关系：声波频率高(对应的声波波长短)，散射强度强，损耗大，声波信号强度低；反之，声波频率低(对应的声波波长长)，散射强度弱，损耗小，声波信号强度高。当散射层140中微粒尺寸小于

时，散射强度与声波频率的四次方成正比，可以抑制高频率声波下的谐振强度。一般的，当散射层140中微粒尺寸小于

时，散射层140对目标声波的散射作用已经比较微弱，对目标声波的损耗影响可以忽略，但是对于高次谐波或其他短波长模式声波(高频声波)的散射强，损耗就会比较大。因此，散射层140中高声速微粒的引入可以抑制短波长模式的声波，降低信号串扰，提高滤波质量。

本申请对散射层在低声速层120中的位置不做具体限定，在一具体例子中，所述散射层可以位于靠近所述低声速层和高声速层交界面处，也就是说，散射层140距离压电层较远，如散射层140与所述低声速层120和高声速层130交界面之间的距离小于

或更进一步的，散射层140与所述低声速层120和高声速层130交界面之间的距离小于

这样可以在散射的基础上进一步增加了高频声波的传输损耗，使高频声波信号强度更低。由此可知，位于低声速层120中靠近所述高声速层130一侧表面的高声速微粒对增加高频声波散射后的传输损耗作用最强，因此，优选的，所述散射层中微粒嵌在所述低声速层靠近所述高声速层一侧的表面。

进一步地，所述散射层140中微粒的尺寸大于

散射层140中微粒的尺寸大于

以保证散射层140中微粒能够反射高频声波。

本申请实施例中压电层110可以采用任何具有压电特性的材料，例如：压电层可以为铌酸锂、钽酸锂、石英、砷化镓、陶瓷或四硼酸锂等，本申请对此不进行限定。低声速层120的声速小于高声速层130的声速，例如：低声速层120可以为二氧化硅、氧化钛、氧化锗或氮氧化硅等，高声速层130可以为硅、金刚石、蓝宝石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、石英或氮化铝等，本申请对此不进行限定。

本申请实施例中，散射层140中微粒也选用具有高声速的材料，其中，散射层中微粒可以选用与高声速层130相同的材料，也可以选用与高声速层130不同的材料，本申请对此不进行限定。但是，为了起到较好的散射作用，所述散射层中微粒的声速至少要大于所述高声速层的声速的一半。

需要说明的是，本申请实施例对散射层140中微粒的形状不进行限定，可以是柱形、圆形或者其他规则或不规则的形状。

还需要说明的是，如图4所示，本申请实施例中的压电衬底还可以包括衬底层150，其中，衬底层150层叠于高声速层130下表面，本申请对衬底层150的材料不进行限定，例如可以为硅、金刚石、蓝宝石、碳化硅、氮化铝、石英、铌酸锂、钽酸锂等。例如，衬底层150可以与高声速层130采用相同的材料制备而成。另外，衬底层150可以为单层衬底，也可以为复合衬底，本申请对此也不进行限定。

如图6所示，本申请实施例还提供一种压电衬底的制备方法，包括如下步骤：

步骤101、在高声速层130上制备散射层140，散射层140包括所述呈散点分布的微粒。

如果压电衬底还包括衬底层，则在步骤101之前先准备衬底层150，然后在衬底层150上制备高声速层130；如果压电衬底不包括衬底层，则可以直接在高声速层130上制备散射层140。

本申请对在高声速层130上制备散射层140的方法不进行限定。

第一种可实现方式，先在所述高声速层130上制备散射预备层140A(如图6A所示)，然后利用光刻刻蚀所述散射预备层140A，得到散射层140(如图6B所示)，其中，经过光刻刻蚀后得到的所述散射层140包括呈散点分布的微粒。利用光刻方法刻蚀散射预备层140A时，按照想要得到的散射层140中微粒的尺寸和微粒的分布密度对散射预备层140A进行刻蚀处理。经过光刻刻蚀后得到的所述散射层140中微粒之间留有孔隙，呈散点分布。散射层140中形成的各个高声速微粒可以起到对声波的散射作用。其中，对散射层140中微粒的尺寸、分布密度等要求可以参见上述实施例，此处不再赘述。在一具体实施例中，散射层140中微粒的尺寸小于

所述散射层140中微粒的分布密度大于

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。

其中，散射预备层140A的材料选用具有高声速的材料，如硅、金刚石、蓝宝石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、石英或氮化铝等。本申请对制备散射预备层140A的方法不进行限定，例如：可以采用等离子体增强化学的气相沉积法(PECVD)、物理气相沉积法(PVD)、磁控溅射、蒸发镀膜、离子束溅射、分子束外延、原子层沉积(ALD)等方法。

第二种可实现方式，先利用光刻方法，在高声速层130上制备阻挡层160(如图7A和7B所示)，其中，所述阻挡层160包括阻挡区160A域和非阻挡区域160B，所述非阻挡区域160B按照散射层中微粒的尺寸和分布密度分布于所述阻挡层160A；然后在具有所述阻挡层160A的高声速层130上制备散射层140(如图7C所示)，其中，散射层140包括呈散点分布的微粒；最后去除所述阻挡层160(如图7D所示)。在这种可实现方式中，在高声速层上形成的散射层中只包括穿过非阻挡区域160B与高声速层结合的微粒，而阻挡区域160A对应的高声速层上并不会存在组成散射层的微粒，从而可以保证得到的散射层中各个微粒是按照预设的散射层微粒的尺寸和分布密度分布。本申请对在具有所述阻挡层的高声速层上制备散射层的方法不进行限定，在一种可实现方式中：采用沉积法，在所述阻挡层160上沉积高声速材料，高声速材料穿过非阻挡区域160B，在高声速层上形成散射层。其中，阻挡层160可以是光刻胶或其他材料，本申请对此不进行限定。例如阻挡层160为光刻胶，则可以用丙酮溶液去除阻挡层160。

第三种可实现方式，与上述第一种可实现方式或第二种可实现方式基本相同，不同之处在于：第三种可实现方式先在所述高声速层上制备第二低声速层120B，其中，所述第二低声速层120B与所述第一低声速层120A的材料相同；然后在所述第二低声速层120B上制备呈散点分布的微粒。其中，在第二低声速层120B上制备呈散点分布的微粒的方法可以参照上述第一种可实现方式或第二种可实现方式中在在高声速层130上制备呈散点分布的微粒的方法，本申请对此不进行限定。

由此可知，采用第三种可实现方式制备得到的压电衬底中，呈散点分布的微粒不是嵌在低声速层表面，而采用第一种或第二种可实现方式制备得到的压电衬底中，呈散点分布的微粒是嵌入在低声速的表面。

散射层中微粒的声速大于所述第二低声速层120B的声速，第二低声速层120B的声速小于高声速层130的声速。散射层中微粒和高声速层均选用具有高声速的材料，第二低声速层120B选用具有低声速的材料，例如：散射层中微粒可以为硅、金刚石、蓝宝石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、石英或氮化铝等，第二低声速层可以为二氧化硅、氧化钛、氧化锗或氮氧化硅等，高声速层可以采用与散射层140中微粒相同或不同的材料，例如：高声速层和散射层140中微粒都可以为硅、金刚石、蓝宝石、碳化硅、氮化硅、氧化铝、石英或氮化铝等材料。如果高声速层与散射层140中微粒采用不相同的材质，为了起到较好的散射作用，优选所述散射层中微粒的声速至少要大于所述高声速层的声速的一半。

需要说明的是，本申请实施例对散射层140中微粒的形状不进行限定，可以是柱形、圆形或者其他规则或不规则的形状。本申请对散射层中微粒的尺寸、分布密度、形状等要求可以参见上述实施例中的描述，此处不再赘述。

步骤102、在所述高声速层130中制备有微粒的一侧制备第一低声速层120A，所述第一低声速层120A覆盖所述散射层140，其中，所述第一低声速层120A的声速小于所述高声速层130的声速，所述散射层140中微粒的声速大于所述第一低声速层120A的声速。

第一低声速层120A可以将散射层140中各个微粒中间的空隙填充，并且将散射层140覆盖(如图6C和图7E所示)。

首先需要说明的是，本申请对散射层与高声速层130的距离不进行限定。在一具体例子中，如果上述步骤101中采用第一种或第二种可实现方式制备散射层，预设的散射层140与第一低声速层和高声速层交界面之间的距离可以小于

进一步地，所述散射层与第一低声速层和高声速层交界面之间的距离可以小于

这样使散射层位于靠近所述第一低声速层和高声速层交界面处，可以在散射的基础上进一步增加了高频声波的传输损耗，使高频声波信号强度更低。

如图8所示，如果上述步骤101中采用第三种可实现方式制备散射层，则步骤102相当于在制备有散射层140的第二低声速层120B制备第一低声速层120A，其中，第一低声速层120A和第二低声速层120B采用相同的材料，也就是说，第一低声速层120A和第二低声速层120B共同形成压电衬底中用于与高声速层形成声速差的低声速层，从而可以极大限度的抑制声波信号往衬底层的泄露。另外，第二低声速层120B的厚度根据预设的散射层140与第二低声速层和高声速层交界面之间的距离而制备。例如：预设的散射层140与第二低声速层和高声速层交界面之间的距离可以小于

则对应的，第二低声速层120B的厚度小于

进一步地，所述散射层与第二低声速层和高声速层交界面之间的距离可以小于

这样使散射层位于靠近所述第一低声速层和高声速层交界面处，可以在散射的基础上进一步增加了高频声波的传输损耗，使高频声波信号强度更低。

进一步地，所述散射层140中微粒的尺寸大于

散射层140中微粒的尺寸大于

以保证散射层140中微粒能够反射高频声波。

步骤103、利用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一低声速层上制备压电层110，得到压电衬底。

本申请实施例中压电层110可以采用任何具有压电特性的材料，例如：压电层可以为铌酸锂、钽酸锂、石英、砷化镓、陶瓷或四硼酸锂等，本申请对此不进行限定。

本申请对在所述第一低声速层上制备压电层110的方法不进行限定，例如：可以采用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法。

在一具体实施例中，采用离子注入法和键合分离法，在所述第一声速层120B上制备压电层110，包括以下步骤：

步骤11、向压电薄膜基体中进行离子注入，将所述压电薄膜基体依次分为压电层、分离层和余质层。

上述步骤11中所述的压电薄膜基体是指具有一定厚度的，用于得到压电层的基础材料，即具有一定厚度的晶圆。压电薄膜基体可以为铌酸锂或钽酸锂等压电材料，本申请对此不进行限定。

可以由压电薄膜基体的一面向所述压电薄膜基体内部进行离子注入，从而在压电薄膜基体上形成压电层、分离层和余质层。

本申请实施例对所述离子注入的方式不做特别限定，可以使用现有技术中任意一种离子注入的方式，所注入的离子可以为通过热处理能够生成气体的离子，例如：氢离子或者氦离子。注入氢离子时，注入剂量可以为3×10¹⁶ions/cm²～8×10¹⁶ions/cm²，注入能量可以为120KeV～400KeV；注入氦离子时，注入剂量可以为1×10¹⁶ions/cm²～1×10¹⁷ions/cm²，注入能量可以为50KeV～1000KeV。例如，注入氢离子时，注入计量可以为4×10¹⁶ions/cm²，注入能量可以为180KeV；注入氦离子时，注入剂量为4×10¹⁶ions/cm²，注入能量为200KeV。

本申请实施例中，可以通过调整离子注入深度来调整压电层的厚度，具体地，离子注入的深度越大，所制备的压电层的厚度越大；相反，离子注入的深度越小，所制备的压电层的厚度越小。

步骤12，将压电薄膜基体的离子注入面与第一低声速层键合，得到键合体。

本申请实施例中，所述键合体是指压电薄膜基体与第一低声速层键合后形成的键合体，其中，压电薄膜基体未从第一低声速层上剥离，所述的离子注入面是指向压电薄膜基体注入离子的一面。

本申请对压电薄膜基体与第一低声速层键合的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种键合的方式，例如，将压电薄膜基体的键合面进行表面活化，将第一低声速层的键合面也进行表面活化，再将两个活化后的表面进行键合，获得键合体。

本申请对第一低声速层和薄膜基体的键合面进行表面活化的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种对第一低声速层和薄膜基体进行表面活化的方式，例如，等离子体活化以及化学溶液活化等；同样地，本申请对第一低声速层的键合面表面活化的方式也不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种可用于第一低声速层的键合面进行表面活化的方式，例如，等离子体活化。

步骤13，对所述键合体进行热处理，将所述余质层与所述压电层分离。

在一种可实现的方式中，对键合体进行热处理，所述热处理的温度可以为100℃～600℃，在热处理过程中，所述分离层内形成气泡，例如，H离子形成氢气，He离子形成氦气等，随着热处理进展，分离层内的气泡连成一片，最后分离层裂开，将余质层与所述压电层分离，从而使余质层由键合体上剥离下来，在第一低声速层表面形成一层压电层，再将压电层抛光减薄至50-3000nm(例如400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm等)，得到具有纳米级厚度的压电层。

在另一具体实施例中，采用键合法和研磨抛光法，在第一低声速层上制备压电层，包括以下步骤：首先，将准备好的压电薄膜基体与第一低声速层键合，得到键合体，其中，压电薄膜基体与第一低声速层键合的方式可以参照上述步骤12的描述，此处不再赘述。然后，将键合体进行热处理，以提升薄膜基体与第一低声速层的键合力。例如，将键合体放入加热设备内在高温下进行保温，保温工艺在真空环境下或在氮气及惰性气体中至少一种气体形成的保护气氛下进行，保温温度可以是100℃～600℃，例如保温时间为400℃，保温时间可以是1分钟～48小时，例如，保温时间为3小时。最后，对键合体上的压电薄膜基体机械研磨和抛光，将压电薄膜基体减薄至预设的压电层厚度。例如，预设的压电层厚度为20μm，则可以先采用机械研磨的方式将键合体上的压电材料，即压电薄膜基体减薄至22μm，然后继续抛光至20μm，得到压电层。其中，压电的厚度可以为400nm-100μm。

上述提供的压电衬底的制备方法，在第一低声速层中设置有散射层140，其中散射层140是由具有高声速的微粒制备而成，散射层140的作用是：当声波信号遇到低声速层和高声速层界面附近一个个高声速微粒时，会产生较强的散射，而且散射效果与声波信号频率有关，声波信号频率越大，散射作用越强，散射会使声波信号产生损耗，因此散射层可以抑制高频率下的谐振强度，从而解决高频声波信号对目标声波信号的干扰问题。

如图9所示，本申请还提供一种压电衬底的制备方法，该方法主要适用于高声速层为多晶硅，低声速层为二氧化硅，散射层中微粒为硅的情况，具体可以包括如下步骤：

步骤201、制备高声速层130，所述高声速层130的材料为硅。

如果压电衬底还包括衬底层，则在步骤201之前先准备衬底层，然后在衬底层上制备高声速层130。

本申请对高声速层选用的硅材料不进行限定，高声速层的材料可以是单晶硅、多晶硅或非晶硅。

步骤202、利用热氧化方法，将所述高声速层130的表面第一厚度的硅层完全氧化成第一二氧化硅层120C，将与第一二氧化硅层120C相邻的第二厚度的硅层不完全氧化成第二二氧化硅层120D，其中，所述第二二氧化硅层120D包括由散点分布的硅微粒组成的散射层140，以及包裹于所述硅微粒外表面的二氧化硅。

以高声速层的材料的多晶硅为例，如图9A所示，利用热氧化方法，可以将高声速层130由外表面向内氧化，为了得到低声速层，将高声速层130的表面第一厚度的多晶硅层完全氧化成第一二氧化硅层120C，进一步的为了得到位于低声速层中的散射层，继续将与形成的第一二氧化硅层相邻的第二厚度的多晶硅层不完全氧化，形成第二二氧化硅层120D。其中，第二二氧化硅层120D中包括已经被氧化形成的二氧化硅，以及尚未被氧化的硅微粒。由于氧化气氛(如H₂O，O₂等)在多晶硅的晶粒之间扩散速度较快，会对多晶硅的晶粒表层先氧化，进而第二厚度多晶硅层中的多晶硅晶粒都可以被不完全氧化成由二氧化硅包裹的硅微粒。如图9B所示，各个硅微粒之间由包裹的二氧化硅间隔开，因此散射层中的硅微粒呈散点分布于第二氧化硅层120D。

需要说明的是，如果高声速层的材料为单晶硅或非晶硅，其制备低声速层和散射层的原理与上述在多晶硅上制备低声速层和散射层的原理相同，因此，在单晶硅或非晶硅数上制备低声速层和散射层的方法可以参见上述在多晶硅上制备低声速层和散射层的描述，此处不再赘述。

其中，可以通过调整热氧化的条件，如氧化温度、氧化时间、氧化气氛等，控制第一二氧化硅层120C和第二二氧化硅层120D的厚度，以及，控制第二二氧化硅层120D中硅微粒的尺寸，本申请对此不进行限定。

步骤203、利用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一二氧化硅层上制备压电层，得到压电衬底。

步骤203可以参见上述实施例中步骤103的描述，此处不再赘述。

本申请还提供一种电子元器件，所述电子元器件上述实施例中任一所述的压电衬底。例如电子元器件为声表面波器件，则在压电衬底上还设置有叉指换能器(如图5所示)。

在一个实例中，压电衬底的制备方法包括如下步骤：

1.提供一个硅衬底。

2.在硅衬底上生长高声速层，高声速层材料为氮化硅，生长方式为PVD。

3.在高声速层上生长第二低声速层，第二低声速层为氮氧化硅，厚度10nm。

4.在第二低声速层上生长厚度为20nm的散射预备层，散射预备层材料为氮化硅；然后利用光刻刻蚀方法，将散射预备层刻蚀成直径20nm的圆柱形氮化硅微粒，氮化硅微粒呈方形矩阵分布，距离为20nm，上述呈方形矩阵分布的氮化硅形成散射层。

5.生长500nm厚度的氮氧化硅层覆盖上述圆柱形氮化硅微粒，并抛光上述第低声速层至400nm，并获得光滑表面。

6.采用离子注入和键合分离方法制作600nm厚度铌酸锂压电层在上述衬底上，以获得最终具有多层结构的压电衬底。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，尤其是压电衬底的制备方法对应的实施例部分可以参见压电衬底的结构实施例部分。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种压电衬底，其特征在于，包括：由上至下依次层叠的压电层、低声速层和高声速层，所述低声速层的声速小于所述高声速层的声速；

在所述低声速层中制备有散射层，其中，所述散射层包括呈散点分布的微粒，所述散射层中微粒的声速大于所述低声速层的声速；

所述散射层中微粒的尺寸小于

所述散射层中微粒的分布密度大于

所述散射层与所述低声速层和高声速层交界面之间的距离小于

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。

2.根据权利要求1所述的压电衬底，其特征在于，所述散射层中微粒的尺寸大于

3.根据权利要求1所述的压电衬底，其特征在于，所述散射层与所述低声速层和高声速层交界面之间的距离小于

4.根据权利要求1所述的压电衬底，其特征在于，所述散射层中微粒嵌在所述低声速层靠近所述高声速层一侧的表面。

5.根据权利要求1所述的压电衬底，其特征在于，所述高声速层与所述散射层中微粒选用的材料相同。

6.根据权利要求1所述的压电衬底，其特征在于，所述散射层中微粒的声速大于所述高声速层的声速的一半。

7.根据权利要求1所述的压电衬底，其特征在于，还包括层叠于所述高声速层下的衬底层。

8.一种压电衬底的制备方法，其特征在于，包括：

在高声速层上制备散射层，散射层包括呈散点分布的微粒；

在所述高声速层上制备有微粒的一侧制备第一低声速层，所述第一低声速层覆盖所述散射层，其中，所述第一低声速层的声速小于所述高声速层的声速，所述散射层中微粒的声速大于所述第一低声速层的声速，所述散射层中微粒的尺寸小于

所述散射层中微粒的分布密度大于

所述散射层与所述第一低声速层和高声速层交界面之间的距离小于所述

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍；

利用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一低声速层上制备压电层，得到压电衬底。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在高声速层上制备呈散点分布的微粒，包括：

在所述高声速层上制备散射预备层；

利用光刻刻蚀所述散射预备层，得到散射层，其中，经过光刻刻蚀后得到的所述散射层包括呈散点分布的微粒。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在高声速层上制备呈散点分布的微粒，包括：

利用光刻方法，在高声速层上制备阻挡层，其中，所述阻挡层包括阻挡区域和非阻挡区域，所述非阻挡区域按照散射层中微粒的尺寸和分布密度分布于所述阻挡层；

在具有所述阻挡层的高声速层上制备散射层，其中，散射层包括呈散点分布的微粒；

去除所述阻挡层。

11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在高声速层上制备呈散点分布的微粒，包括：

在所述高声速层上制备第二低声速层，所述第二低声速层与所述第一低声速层的材料相同；

在所述第二低声速层上制备呈散点分布的微粒。

12.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述散射层中微粒的尺寸大于

13.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述散射层与所述第一低声速层和高声速层交界面之间的距离小于

14.一种压电衬底的制备方法，其特征在于，包括：

制备高声速层，所述高声速层的材料为硅；

利用热氧化方法，将所述高声速层的表面第一厚度的硅层完全氧化成第一二氧化硅层，将与第一二氧化硅层相邻的第二厚度的硅层不完全氧化成第二二氧化硅层，其中，所述第二二氧化硅层包括由散点分布的硅微粒组成的散射层，以及包裹于所述硅微粒外表面的二氧化硅；

利用离子注入法和键合分离法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一二氧化硅层上制备压电层，得到压电衬底。

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述散射层中硅微粒的尺寸小于

所述散射层中硅微粒的分布密度大于

所述散射层与第二二氧化硅层和高声速层交界面之间的距离小于所述

其中，λ为目标声波波长，所述目标声波波长等于用于与所述压电衬底配合的叉指电极指间距的2倍。

16.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述散射层中硅微粒的尺寸大于

17.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述高声速层的材料为单晶硅、多晶硅或非晶硅。

18.一种电子元器件，其特征在于，所述电子元器件包括权利要求1-7任一所述的压电衬底。

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