DE102019104452B4 - Funktionaler Wafer und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Funktionaler Wafer mit einer piezoelektrischen AlScN-Schicht, der Folgendes aufweist:- einen Trägerwafer (CW),- eine Keimschicht (SL), die eine Dicke dsaufweist und auf einer oberen Oberfläche des Trägerwafers oder auf einer auf dem Trägerwafer gebildeten Strukturierung abgeschieden ist,- eine erste Volumenschicht (BL) mit einer Dicke dB, die auf der Keimschicht abgeschieden ist, wobei die Keimschicht und die Volumenschicht die gleiche AlScN-Zusammensetzung aufweisen, wobei die Keimschicht eine kontinuierliche Phase (CP), die eine c-Achse-Orientierung aufweist, und Kristallite (TP) einer sekundären Phase mit einer Orientierung, die relativ zu der kristallografischen c-Achse geneigt ist, aufweist, wobei die Kristallite die Form von Pyramidenstümpfen mit einer ebenen Oberseite parallel zu der Oberfläche der Keimschicht aufweisen, wobei in der Volumenschicht die oberen Ebenen der meisten der Pyramidenstümpfe der Keimschicht durch eine kontinuierliche Phase mit c-Achse-Orientierung überwachsen sind, wobei für die Dicken der AlScN-Schichten Folgendes gilt:dB= nds und 3< n <100.

Description

  • Für piezoelektrische Vorrichtungen ist eine hohe Orientierung des piezoelektrischen Films wünschenswert. Um die höhere Ausrichtung des Films zu fördern, kann eine Keimschicht eingesetzt werden, die erst auf ein Substrat auf Waferebene abgeschieden wird. Jedoch wird die piezoelektrische Leistungsfähigkeit mit diesem Ansatz verringert, da dann üblicherweise ein Material mit einer niedrigeren piezoelektrischen Konstante vorhanden ist. Außerdem ist ein zweiter Abscheidungsschritt mit einem anderen Gerät oder in einer anderen Kammer notwendig.
  • In dem Fall von piezoelektrischem AlScN ist das Wachstum von fehlausgerichteten Kristallen ein weit verbreitetes Problem, das üblicherweise bei Filmen mit mehr als 5 At.-% Sc angetroffen wird. Diese Defekte werden als pyramidale Kristalle sichtbar, die fehlausgerichtet sind und eine c-Achse aufweisen, die gegenüber der Normalen zu der Schichtebene geneigt ist. Wenn zu einer höheren Sc-Konzentration gewechselt wird, wird eine Zunahme des Anteils fehlausgerichteter Kristalle beobachtet, die in dem piezoelektrischen Film vorhanden sind.
  • Es ist allgemein bekannt, dass in einem Abscheidungsprozess einer hoch orientierten Schicht die Nukleation der ersten wenigen Atomschichten kritisch für den Anteil an Defekten ist, die später in dem Film beobachtet werden. Aber in dem Fall von AlScN ist bisher keine kommerzielle Lösung verfügbar, um in AlScN die Bildung solch hoher Defektdichten zu vermeiden.
  • EP 3 153 603 A1 offenbart ein Verfahren zum Abscheiden eines Additivs, das einen Aluminiumnitridfilm enthält, der mindestens ein Additivelement enthält, ausgewählt aus Sc, Y, Ti, Cr, Mg und Hf, durch gepulstes reaktives Gleichstromsputtern, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Abscheiden eine erste Schicht des Additivs, das einen Aluminiumnitridfilm enthält, auf einen Filmträger durch gepulstes gleichstromreaktives Sputtern mit einer an den Filmträger angelegten elektrischen Vorspannungsleistung; und Abscheiden einer zweiten Schicht des Additivs, das einen Aluminiumnitridfilm enthält, auf der ersten Schicht durch gepulstes DC-reaktives Sputtern ohne an den Filmträger angelegte elektrische Vorspannungsleistung oder mit an den Filmträger angelegter elektrischer Vorspannungsleistung, die niedriger als die elektrische Vorspannungsleistung ist angewendet während der Sputterabscheidung der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht die gleiche Zusammensetzung wie die erste Schicht aufweist.
  • DE 10 2016 107 658 A1 offenbart ein Resonatorelement zur Verwendung in einem Filter. Das Resonatorelement umfasst einen ersten Resonator, der akustisch mit einem zweiten Resonator gekoppelt ist. Der erste Resonator weist Anschlüsse zur Einbindung in eine Filterstruktur auf. Ein Abstimmungsschaltkreis ist mit dem zweiten Resonator gekoppelt, um zu ermöglichen, das Resonatorelement abzustimmen.
  • Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen funktionalen Wafer mit einer piezoelektrischen AlScN-Schicht bereitzustellen, die eine geringere Anzahl an Defekten aufweist und daher eine stärkere Kopplung als solche AlScN-Schichten bereitstellt, die gemäß dem Stand der Technik abgeschieden sind. Das Herstellungsverfahren sollte zum Produzieren von Schichten aus AlScN mit einem Sc-Anteil von mehr als 5 At.-% bis zu 43 At.-% anwendbar sein.
  • Diese und andere Ziele können durch einen piezoelektrischen Verbundwafer nach Anspruch 1 und durch ein Herstellungsverfahren gemäß einem weiteren unabhängigen Anspruch erfüllt werden.
  • Ausführlichere Einzelheiten und vorteilhafte Ausführungsformen können aus abhängigen Ansprüchen entnommen werden.
  • Es ist eine allgemeine Idee der Erfindung, nicht zu versuchen, das Bilden von Defekten in einer Keimschicht aus AlScN zu vermeiden, sondern die Wachstumsrate dieser Defekte zu reduzieren. Dies erfolgt durch Abschneiden der Spitzen der pyramidalen Defekte in einer ersten Schicht durch Entfernen eines Teils der produzierten dünnen AlScN-Schicht, um eine obere Oberfläche zu erreichen, die planarisiert ist und Pyramidenspitzen aufweist, die von der oberen Oberfläche hervorstehen. Eine Keimschicht mit einer planaren Oberfläche wird erreicht. Dann wird eine Hauptschicht in einem üblichen Prozess abgeschieden. Während dieses Abscheidungsprozesses ist das Wachstum der Defekte aufgrund des reduzierten Oberflächenbereichs der geschnittenen Kristallite der Defekte reduziert. Eine kontinuierliche Phase, die aus korrekt orientierten Kristallen besteht, überwächst die planarisierten Spitzen der Defekte in der Keimschicht und die Hauptschicht wird mit einer geringeren Anzahl oder Dichte an Defekten erreicht.
  • Das Ergebnis ist ein funktionaler Wafer basierend auf einem starren Trägerwafer als Substrat und einer darauf aufgebrachten Abfolge aus piezoelektrischen AlScN-Schichten mit der gleichen AlScN-Zusammensetzung. Unterhalb der Abfolge aus piezoelektrischen AlScN-Schichten kann der Trägerwafer eine Strukturierung aus einer funktionalen Schicht umfassen, die zum Bilden eines funktionalen Wafers notwendig ist, aus dem später elektrische Vorrichtungen, wie akustische Filter, gebildet werden.
  • Die Abfolge aus piezoelektrischen AlScN-Schichten umfasst eine Keimschicht und eine erste Volumenschicht. Die Dicke ds der Keimschicht ist mit Blick auf die Dicke dB der Volumenschicht klein. Die Keimschicht umfasst eine kontinuierliche Phase, die eine c-Achsen-Orientierung aufweist, und darin verteilte Kristallite einer sekundären Phase mit einer Orientierung, die relativ zu der kristallografischen c-Achse der kontinuierlichen Phase geneigt ist. In der Keimschicht weisen die Kristallite die Form von abgeschnittenen Pyramiden oder Pyramidenstümpfen mit einer ebenen Oberseite parallel zu der Oberfläche der Keimschicht auf. Diese Oberseite ist bündig mit der Oberfläche der Keimschicht. In der Volumenschicht sind die oberen Ebenen der meisten der Pyramidenstümpfe der Keimschicht durch eine kontinuierliche Phase mit c-Achse-Orientierung überwachsen. Die Dicken der AlScN-Schichten können im Folgenden so festgelegt sein, dass Folgendes gilt:
    • dB = nds und 3< n <100.
  • Dies ist in der Idee begründet, dass eine frühe Planarisierung der ersten abgeschiedenen AlScN-Schicht zum Unterdrücken von zu viel Wachstum der Defekte hilfreich ist. Jedoch muss, wenn die Dicke der ersten Schicht während der Planarisierung reduziert wird, die Kontinuität der Keimschicht sichergestellt werden.
  • Daher muss die erste Schicht eine minimale Dicke erreichen, so dass keine partielle oder vollständige Entfernung der ersten Schicht während der Planarisierung auftritt.
  • Infolgedessen weist die Volumenschicht eine Defektdichte auf, die mit Blick auf die Keimschicht und auch mit Blick auf die AlScN-Schichten, die gemäß einem Prozess der Technik produziert werden, erheblich reduziert ist. Auf diese Weise ist keine sekundäre Keimschicht notwendig, um einen hoch orientierten piezoelektrischen Film zu erzielen. Trotz der Tatsache, dass die Keimschicht eine geringere piezoelektrische Kopplung als die Volumenschicht aufweist, ist die Kopplung der gesamten Abfolge aus AlScN-Schichten höher als wenn eine optimierte sekundäre Keimschicht aus einem Material mit schlechter oder ohne piezoelektrische Kopplung verwendet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform folgt die Dicke der Keimschicht der folgenden Beziehung: 10nm < ds < 100nm. Mit einer Keimschichtdicke dsvon wenigstens 10 nm kann ein Lift-Off sicher vermieden werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann ein weiterer Vorteil erreicht werden, wenn auch die Volumenschicht einer weiteren Planarisierung unterzogen wird, bevor die gewünschte Dicke der AlScN-Schichten erreicht wird. Nach diesem Schritt wird die AlScN-Abscheidung fortgesetzt, um eine weitere Volumenschicht zu erzeugen.
  • Infolgedessen umfasst die kontinuierliche Phase der (ersten) Volumenschicht Kristallite ähnlich jenen der Keimschicht mit einer Form einer abgeschnittenen Pyramide, wobei die obere Ebene der Pyramidenstümpfe mit der oberen Oberfläche der Volumenschicht ist. Die abgeschiedene weitere Volumenschicht auf der oberen Oberfläche der (ersten) Volumenschicht weist eine weiter verringerte Anzahl an Defekten auf. In der gesamten Schichtabfolge nimmt die Anzahl an Kristalliten mit geneigter Orientierung von der unteren Keimschicht zu der weiteren Volumenschicht ab.
  • Der Trägerwafer kann eine Strukturierung aus funktionalen Schichten auf seiner oberen Oberfläche umfassen, die zum Bilden elektrischer Vorrichtungen aus dem funktionalen Wafer notwendig ist.
  • Die elektrische Vorrichtung kann ein BAW-Resonator oder ein Array aus BAW-Resonatoren, die auf dem Trägerwafer gebildet sind, sein. Dann umfasst die Strukturierung eine Vielzahl an Bragg-Spiegeln und eine untere Elektrode für eine Vielzahl an BAW-Resonatoren. Jeder Bragg-Spiegel ist durch eine alternierende Abfolge von Spiegelschichten mit relativ hoher und relativ niedriger akustischer Impedanz gebildet. Wenigstens zwei solche Spiegelschichten sind notwendig, um eine ausreichende akustische Reflexion durch den Spiegel bereitzustellen.
  • Eine dielektrische Schicht mit niedriger Impedanz bildet eine obere Schicht des Bragg-Spiegels. Jede untere Elektrode ist auf einem jeweiligen Bragg-Spiegel angeordnet.
  • Schließlich vervollständigt eine obere Elektrodenstrukturier auf der Volumenschicht den BAW-Resonator.
  • Eine verwendbare BAW-Resonator-Vorrichtung, wie zum Beispiel ein Filter, umfasst eine Anzahl an BAW-Resonatoren, die elektrisch so geschaltet sind, dass sie einen Filterschaltkreis bilden, z. B. in einer Abzweigtyp- oder einer Kreuzgliedtypanordnung. Die Verschaltung erfolgt integral durch Strukturieren jeweiliger unterer und oberer Elektroden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Verbundwafers mit einer Abfolge aus AlScN-Schichten umfasst die folgenden Schritte:
    1. a) Bereitstellen eines Trägerwafers,
    2. b) Reinigen einer oberen Oberfläche des Trägerwafers mit einem inerten Plasma,
    3. c) Abscheiden einer ersten Schicht aus AlScN auf der oberen Oberfläche des Trägerwafers, wobei die erste Schicht eine kontinuierliche Phase, die eine c-Achse-Orientierung aufweist, und eine sekundäre Phase, die pyramidale Kristallite bildet, die von der oberen Oberfläche der ersten Schicht hervorstehen, mit einer bezüglich der kristallografischen c-Achse geneigten Orientierung aufweist,
    4. d) Reduzieren der Dicke der ersten Schicht, um eine Keimschicht mit einer planarisierten oberen Oberfläche zu erreichen, wodurch die Spitzen der pyramidalen Kristallite abgeschnitten werden,
    5. e) Abscheiden einer Volumenschicht aus AlScN auf die obere Oberfläche der Keimschicht mit einer reduzierten Konzentration von Kristalliten mit einer geneigten Orientierung.
  • Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Anzahl an fehlausgerichteten Kristalliten und Defekten in der gesamten Schichtabfolge aus AlScN-Schichten erheblich reduziert. Ein auffälligerer Vorteil ist, dass ein willkürliches Trägermaterial verwendet werden kann, das normalerweise viele Defekte produziert, wenn eine AlScN-Schicht in einem üblicherweise verwendeten Prozess darauf abgeschieden wird. Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Kosten für teure Substrate eingespart werden, ohne die Qualität der produzierten AlScN-Schichten zu reduzieren.
  • Gemäß einer bevorzugten Variante wird Schritt c) durchgeführt, bis die erste Schicht eine erste Dicke d1 gemäß 10nm < d1 < 100nm erreicht. Bevorzugt wird der Abscheidungsprozess für die erste Schicht gestoppt, wenn eine Schichtdicke d1 der ersten Schicht 10 nm - 50 nm erreicht.
  • Des Weiteren können der Planarisierungsschritt c) und der Abscheidungsschritt d) wiederholt werden, bevor die gewünschte Gesamtdicke der AlScN-Schichtabfolge erreicht wird. Dadurch wird die Qualität der produzierten AlScN-Schicht weiter verbessert, da das Wachstum nichtgewollter fehlausgerichteter Kristallite zwei Mal gestoppt wird.
  • Entsprechend können die Schritte c) und d) öfter wiederholt werden, um die Qualität der abgeschiedenen Schichten weiter zu verbessern, insbesondere wenn die Defektdichte zu sehr zunimmt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein PVD-Verfahren in Schritt c) und e) zur Schichtabscheidung verwendet.
  • Bevorzugt umfassen die Schritte b) und d) eine Plasmaätzung in einem Ar-Plasma, um den Trägerwafer in Schritt b) zu reinigen und um einige wenige Nanometer des AlScN der ersten Schicht oder einer Zwischenvolumenschicht zurückzuätzen, wenn die Schritte c) bis e) wiederholt werden und die produzierte AlScN-Schicht planarisiert wird.
  • Nachfolgend werden die Erfindung und das Herstellungsverfahren ausführlicher unter Bezugnahme auf Ausführungsformen und die begleitenden Figuren erklärt.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Zum besseren Verständnis können manche Abmessungen in vergrößerter Form dargestellt sein, so dass keine absoluten oder relativen Abmessungen aus den Figuren entnommen werden können.
    • 1 bis 5 zeigen einen piezoelektrischen Verbundwafer in unterschiedlichen Phasen der Herstellung;
    • 6 zeigt einen piezoelektrischen Verbundwafer gemäß einer zweiten Ausführungsform;
    • 7 zeigt eine Fotografie einer Draufsicht auf eine Schicht aus einem Piezoelektrikum, die ohne einen Planarisierungs- oder Rückätzungsschritt aufgewachsen ist;
    • 8 zeigt in einer Fotografie eine Draufsicht auf eine Schicht aus einem Piezoelektrikum, die gemäß der Erfindung mit einem Rückätzungsschritt aufgewachsen ist;
    • 9 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines piezoelektrischen Verbundwafers.
  • 1 zeigt einen Trägerwafer CW in einer Querschnittsansicht. Die Figur ist eine vereinfachte Darstellung und zeigt keinerlei Struktur oder Muster, die bereits auf den Trägerwafer aufgebracht sein kann.
  • In Abhängigkeit von der Funktionalität des funktionalen Wafers kann der Trägerwafer ein leitfähiges Elektrodenmaterial (z. B. Aluminium, Titan, Wolfram oder Molybdän) oder ein dielektrischer Träger (z. B. Si, SiO2, SiN) sein oder dieses wenigstens umfassen.
  • Wie bereits erwähnt, kann eine Strukturierung auf dem Trägerwafer ein Array aus Bragg-Spiegeln umfassen, die mit einer unteren Elektrode zum Bilden von BAW-Resonatoren versehen sind.
  • Andere mögliche elektrische Vorrichtungen, die aus dem funktionalen Wafer gebildet werden, erfordern möglicherweise nur einen Trägerwafer ohne irgendeine funktionale Schicht zwischen dem Träger und der piezoelektrischen Schicht. Dünnfilm-SAW-Bauelemente können direkt auf einem Träger gebildet werden, da deren Elektroden auf der piezoelektrischen Schicht aufgebracht werden.
  • Eine abbedeckende Deckschicht OL (Overlayer), z. B. ein Oxid, eine Kontaminationsschicht oder eine beliebige andere Korrosionsschicht, kann die obere Oberfläche des Trägerwafers bedecken.
  • Falls die abdeckende Deckschicht (OL) für das Wachstum des piezoelektrischen Films schädlich ist, kann der Trägerwafer unter Verwendung eines Ar-Plasmas gereinigt werden.
  • 2 zeigt den Trägerwafer CW (mit oder ohne Strukturierung) mit der entfernten Deckschicht. Wenn darauf eine Schicht aus AlN mit einem geringen Sc-Anteil von weniger als etwa 5 At.-% oder ohne Sc abgeschieden wird, kann diese Trägerwafervorbehandlung zum Erreichen einer zufriedenstellenden Qualität der piezoelektrischen Schicht ausreichen. Für Filme mit hoher Sc-Konzentration hat sich dies als unzulänglich herausgestellt.
  • 3 zeigt eine erste Schicht aus AlScN nach einer Abscheidung in einem PVD-Prozess. Die Zusammensetzung der ersten Schicht ist von der gleichen Konzentration wie die dervspäteren Volumenschicht. Jedoch kann der Sc-Anteil zwischen 5 At.-% -43 At.-% festgelegt werden. Es kann gesehen werden, dass außer der gewünschten kontinuierlichen Phase CP mit c-Achsen-Orientierung Defekte DC gebildet wurden. Diese Defekte bilden pyramidale Kristallite, die in der kontinuierlichen Phase CP eingebettet sind, aber aus der oberen Oberfläche der ersten AlScN-Schicht hervorstehen. Falls eine Abscheidung von AlScN fortgesetzt würde, würden diese Kristallite kontinuierlich wachsen.
  • Daher wird die Abscheidung der ersten Schicht L1 bei einer erreichten Dicke von etwa 10 nm bis 50 nm gestoppt, die viel geringer als die gewünschte abschließende Dicke der AlScN-Schicht ist. Dann wird der bisher produzierte Wafer mit dem dünnen piezoelektrischen Film aus AlScN zur Wachstumsverbesserung in eine Vorreinigungskammer bewegt und einem Ar-Plasma ausgesetzt, das einige wenige nm an Material entfernt. Da die Defektkristallite von der Oberfläche der ersten Schicht hervorstehen, werden sie bevorzugt geätzt und daher wird die Oberfläche der ersten Schicht planarisiert.
  • 4 zeigt den so produzierten Wafer mit der gedünnten und planarisierten oberen Oberfläche. Die früheren Pyramiden DC sind zu abgeschnittenen Pyramiden TP reduziert, die auch als Pyramidenstümpfe bezeichnet werden. Diese gedünnte erste Schicht kann nun als eine perfekte Keimschicht SL zum weiteren Aufwachsen einer Volumen-AlScN-Schicht verwendet werden, die eine hohe Phasenreinheit aufweist und daher eine hohe piezoelektrische Kopplung und Qualität zeigt.
  • Dafür wird der Wafer wieder in die Abscheidungskammer eingeführt und die Abscheidung beginnt, um eine Volumenschicht BL aus perfekt orientiertem AlScN zu produzieren. 5 zeigt den Verbundwafer in dieser Phase. Die Gesamtdicke der Keimschicht SL und der Volumenschicht BL kann die gewünschte Dicke mit nur sehr wenigen Defekten erreichen. Falls der Wafer zum Bilden von Dünnfilm-SAW- oder - BAW-Vorrichtungen verwendet wird, wäre eine Gesamtdicke von 200 nm bis 1500 nm ausreichend.
  • Auf diese Weise kann eine AlScN-Volumenschicht mit einer willkürlichen höheren Dicke produziert werden. Jedoch kann die produzierte Volumenschicht BL während des weiteren Wachstums beginnen, wieder eine zunehmende und eine zu hohe Anzahl an Defekten aufzuweisen. Dann kann der Rückätzprozess wiederholt werden.
  • 6 zeigt den so produzierten Wafer, wobei die erste Volumenschicht BL gedünnt und in eine zweite Keimschicht SL2 transformiert ist. Auf der zweiten Keimschicht SL2 wird eine weitere Volumenschicht BL abgeschieden. Aufgrund des positiven Effekts der ersten Keimschicht SL1 werden die Defekte in der ersten Volumenschicht, die die spätere zweite Keimschicht ist, hinsichtlich Anzahl und Dichte reduziert.
  • Als Referenz zeigt 7 in einer Draufsicht ein Elektronenmikroskopbild einer Schicht aus piezoelektrischem AlScN, die ohne Rückätzen der AlScN-Schicht in einem Zwischenschritt gewachsen ist. Das Bild wurde von einer AlScN-Schicht mit einem mittleren Sc-Anteil angefertigt. Es kann gesehen werden, dass eine hohe Anzahl an Defekten DC gebildet wurde, die aus der oberen Oberfläche hervorstehen.
  • 8 zeigt in einer Draufsicht ein entsprechendes Elektronenmikroskopbild einer Schicht aus piezoelektrischem AlScN der gleichen Zusammensetzung, das gemäß der Erfindung mit einem Zwischenrückätzschritt gewachsen wurde. Beim Vergleich mit 7 wird der Effekt der Erfindung in vollem Umfang ersichtlich. In dem dargestellten Abschnitt mit der gleichen Größe wie der in 7 dargestellte Abschnitt können nur zwei kleine Defekte DC gesehen werden. Dies belegt die überlegene Qualität einer AlScN-Schicht und den extrem positiven Effekt der Erfindung.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Verbundwafers gemäß der Erfindung zusammenfasst und erklärt. Die Prozessschritte a) bis e) werden wie oben erklärt durchgeführt. Dann kann in Schritt f) die Qualität der in Schritt e) erzeugten AlScN-Schicht analysiert werden, um die Kristallqualität der bis zu diesem Schritt erreichten AlScN-Schicht zu bestimmen. Falls die Analyse bei N eine nichtzufriedenstellende Qualität belegt, kann der Prozess mit dem Widerholen der Schritte c) bis e) fortgesetzt werden. Falls die erreichte Qualität bei J hoch und zufriedenstellend ist, kann der Abscheidungsprozess gestoppt werden. Falls notwendig, kann die Abscheidung weiterer Keimschichten und das Durchführen anschließender Ätzschritte einige Male wiederholt werden, bis die gewünschte Volumenfilmqualität und Volumenfilmdicke erreicht sind.
  • Bezugszeichenliste
    • CW:
    Trägerwafer
    OL:
    Deckschicht/Kontaminationsschicht
    DC:
    Defektkristallite
    L1:
    erste Schicht aus AlScN
    TP :
    abgeschnittene Pyramide
    BL:
    Volumenschicht
    a) bis f) :
    Prozessschritte
    CP:
    kontinuierliche Phase
    SL:
    Keimschicht

Claims (10)

  1. Funktionaler Wafer mit einer piezoelektrischen AlScN-Schicht, der Folgendes aufweist: - einen Trägerwafer (CW), - eine Keimschicht (SL), die eine Dicke ds aufweist und auf einer oberen Oberfläche des Trägerwafers oder auf einer auf dem Trägerwafer gebildeten Strukturierung abgeschieden ist, - eine erste Volumenschicht (BL) mit einer Dicke dB, die auf der Keimschicht abgeschieden ist, wobei die Keimschicht und die Volumenschicht die gleiche AlScN-Zusammensetzung aufweisen, wobei die Keimschicht eine kontinuierliche Phase (CP), die eine c-Achse-Orientierung aufweist, und Kristallite (TP) einer sekundären Phase mit einer Orientierung, die relativ zu der kristallografischen c-Achse geneigt ist, aufweist, wobei die Kristallite die Form von Pyramidenstümpfen mit einer ebenen Oberseite parallel zu der Oberfläche der Keimschicht aufweisen, wobei in der Volumenschicht die oberen Ebenen der meisten der Pyramidenstümpfe der Keimschicht durch eine kontinuierliche Phase mit c-Achse-Orientierung überwachsen sind, wobei für die Dicken der AlScN-Schichten Folgendes gilt: dB = nds und 3< n <100.
  2. Funktionaler Wafer nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei für die Dicke der Keimschicht (SL) Folgendes gilt: 10nm < ds < 100nm.
  3. Funktionaler Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die kontinuierliche Phase der Volumenschicht Kristallite ähnlich jenen der Keimschicht mit einer Form einer abgeschnittenen Pyramide aufweist, wobei die obere Ebene der Pyramidenstümpfe bündig mit der oberen Oberfläche der Volumenschicht ist, - wobei eine weitere Volumenschicht auf der oberen Oberfläche der Keimschicht abgeschieden ist, - wobei die Anzahl an Kristalliten mit geneigter Orientierung von der unteren Keimschicht zu der weiteren Volumenschicht abnimmt.
  4. Funktionaler Wafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strukturierung eine Vielzahl an Bragg-Spiegeln und eine untere Elektrode für eine Vielzahl an BAW-Resonatoren aufweist, jeder Bragg-Spiegel eine dielektrische Schicht mit niedriger Impedanz als obere Schicht aufweist, jede untere Elektrode auf einem jeweiligen Bragg-Spiegel angeordnet ist.
  5. Funktionaler Wafer nach dem vorhergehenden Anspruch, der eine obere Elektrode auf der Volumenschicht aufweist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines funktionalen Wafers mit einer piezoelektrischen AlScN-Schicht, das die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines Trägerwafers mit einer oberen Oberfläche, die eine Strukturierung aus funktionalen Schichten aufweisen kann, b) optionales Reinigen der oberen Oberfläche des Trägerwafers mit einem inerten Plasma, c) Abscheiden einer ersten Schicht aus AlScN auf der oberen Oberfläche des Trägerwafers, wobei die erste Schicht eine kontinuierliche Phase (CP), die eine c-Achse-Orientierung aufweist, und eine sekundäre Phase, die pyramidale Kristallite bildet, die von der oberen Oberfläche der ersten Schicht hervorstehen, mit einer bezüglich der kristallografischen c-Achse geneigten Orientierung aufweist, d) Reduzieren der Dicke der ersten Schicht, um eine Keimschicht mit einer planarisierten oberen Oberfläche zu erreichen, wobei die Spitzen der pyramidalen Kristallite abgeschnitten werden, e) Abscheiden einer Volumenschicht aus AlScN auf die obere Oberfläche der Keimschicht mit einer reduzierten Konzentration von Kristalliten mit einer geneigten Orientierung.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schritte c) bis e) wenigstens einmal wiederholt werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Schritt c) durchgeführt wird, bis die erste Schicht eine erste Dicke d1 gemäß 10nm < d1 < 100nm erreicht.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, wobei in Schritt c) und e) ein PVD-Verfahren zur Schichtabscheidung verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-9, wobei die Schritte b) und d) eine Plasmaätzung in einem Ar-Plasma aufweisen.
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