本發(fā)明涉及一種包括附接到載體的鐵電層的集成結構體，并且涉及一種用于制造該結構體的方法。這種結構體例如可用于形成射頻(rf)組件，具體地是體彈性波組件。
背景技術：
1、存在利用鐵電材料的極化特性和彼此相反的極化疇的存在或受它們影響的若干類型的應用。這些應用包括表面聲波(saw)器件或體聲波(baw)器件。這些應用的存在導致了用于控制鐵電層的極化疇的方法的發(fā)展。
2、名稱為“seeing?is?believing-in-depth?analysis?by?co-imaging?ofperiodically-poled?x-cut?lithium?niobate?thin?films”的文章(sven?reitzig等人，2021年11月發(fā)表于crystals期刊，第288頁)描述了借助二氧化硅層集成在硅襯底上的鈮酸鋰層，并且通過在周期性地設置在該層的自由表面上的電極之間施加電壓來控制該層的平行于其延伸的平面的極化。應當注意，在晶體的唯一自由面上僅包括電極的這種結構體中，在沒有嵌入電極的情況下，借助電場來控制將垂直于襯底的極化將需要電壓，而這存在導致二氧化硅層擊穿的風險。
3、文獻ep?0592226?a1描述了一種光學頻率轉換器件，該器件通過在鐵電襯底的面上周期性并置反向極化的平行條帶而獲得，該鐵電襯底具有垂直于襯底的延伸平面(即垂直于該面)的自發(fā)極化。條帶的極化反轉是通過掩模進行質子交換獲得的。
4、文獻wo?2005/052682?a1描述了通過沿著并置的周期性條帶施加電場，借助放置在鐵電晶體的一個面和與晶體相對的面上的凝膠電極，具有垂直于該鐵電晶體的一個面的自發(fā)極化的鐵電晶體的極化的局部反轉。
5、上述結構體和方法盡管允許在鐵電層的表面上有效地控制鐵電層的極化疇，但仍然是不切實際的，并且不允許在該層的厚度上控制極化和將其集成在載體上。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的第一個目的是提供一種鐵電極化層，該鐵電極化層可選地為集成在襯底上的形式，該鐵電極化層具有極化疇，該極化疇具有相對于該層的平面相反且垂直或傾斜的取向，其中所述疇分布在鐵電層的厚度上，其中所述鐵電層能夠用于例如基于體聲波的應用。本發(fā)明的第二個目的是一種用于獲得上述集成鐵電層的制造方法。本發(fā)明的第三個目的是一種用于在厚度上局部且受控地反轉任何鐵電元件的極化的方法。
2、為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明的第一方面是一種結構體，該結構體包括鐵電層，該鐵電層在第一體積中具有第一極化并且在不同于第一體積的第二體積中具有與第一極化相反的第二極化，其中第一極化和第二極化垂直于或傾斜于鐵電層取向，第一體積的表面形成鐵電層的面并且第一體積插置在鐵電層的該面與第二體積之間，第二體積具有比第一體積更高的氫濃度，被稱為極性反轉濃度，并且極性反轉濃度的范圍為每立方厘米1019個氫原子至1022個氫原子。
3、根據(jù)本發(fā)明的該結構體的優(yōu)點是提供一種集成結構體，該集成結構體包括襯底，在該襯底上附著有鐵電層，該鐵電層具有相對于該層和襯底的延伸平面的垂直或傾斜極化，其中該極化在鐵電層的厚度上被調制。這種結構體在保持低成本的同時有利于例如體聲學功能的集成。
4、根據(jù)本發(fā)明的第一方面的單獨考慮的或根據(jù)任何技術上可行的組合考慮的附加非限制性特征：
5、-結構體還可包括載體以及插置在該載體與鐵電層之間的金屬層；
6、-鐵電層可由單晶形成；
7、-鐵電層可包含鈮酸鋰或鉭酸鋰；
8、-載體可包含單晶硅。
9、本發(fā)明的第二方面涉及一種用于制造具有局部受控極化的結構體的方法，該方法包括以下步驟：提供具有第一極化的鐵電元件；通過穿過鐵電元件的面的氫離子的離子注入，使所述鐵電元件的給定嵌入體積富集所述氫離子，其中鐵電元件的第一體積插置在鐵電元件的給定嵌入體積與該面之間；以及在引入氫離子之后，在500℃至700℃的溫度下對鐵電元件進行退火，以便將所述鐵電元件在所述給定體積中的第一極化切換到具有與第一極化相反取向的第二極化，其中第一體積在退火之后具有第一極化。
10、根據(jù)本發(fā)明的該方法的優(yōu)點在于其簡單、靈活并且可基于來自半導體工業(yè)的已知和成熟制造技術容易地集成到更廣泛的制造方法中。此外，它允許在鐵電元件的厚度上控制鐵電元件的極化并且適用于集成在襯底上的薄層。
11、根據(jù)本發(fā)明的第二方面的單獨考慮的或根據(jù)任何技術上可行的組合考慮的附加非限制性特征：
12、-第一極化可以是單疇(mono-domain)的，相對于鐵電元件的面垂直或傾斜；
13、-在選擇性富集氫離子期間，可調整氫離子的注入劑量，以獲得范圍為每立方厘米1019個氫原子至1022個氫原子的氫濃度；
14、-氫離子注入可在范圍在3kev與210kev之間的能量水平下實施；
15、-鐵電元件可以是鈮酸鋰或鉭酸鋰層；
16、-該方法還可包括組裝鐵電襯底和載體，然后分離或減薄鐵電襯底，以便界定鐵電元件；并且
17、-載體可以是單晶硅襯底，并且金屬層可插置在該單晶硅襯底與鐵電襯底之間。
1.結構體(struct)，所述結構體包括鐵電層(ferrolay)，所述鐵電層在第一體積(v1)中具有第一極化(p1)并且在不同于所述第一體積的第二體積(v2)中具有與所述第一極化相反的第二極化(p2)，其特征在于，所述第一極化和所述第二極化垂直于或傾斜于所述鐵電層取向，所述第一體積(v1)的表面形成所述鐵電層(ferrolay)的面(sup)并且所述第一體積(v1)插置在所述鐵電層的這個面與所述第二體積(v2)之間，
2.根據(jù)權利要求1所述的結構體，所述結構體還包括載體(sprt)以及插置在所述載體與所述鐵電層之間的金屬層(m1)。
3.根據(jù)權利要求1至2中任一項所述的結構體，其中所述鐵電層由單晶形成。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的結構體，其中所述鐵電層包含鈮酸鋰或鉭酸鋰。
5.根據(jù)權利要求2所述的結構體，其中所述載體包含單晶硅。
6.用于制造鐵電元件(10)的方法，所述方法包括以下步驟：
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述第一極化(p1)是單疇的，相對于所述鐵電元件的面(sup)垂直或傾斜。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的方法，其中選擇性富集氫離子期間，調整氫離子(h+)的注入劑量，以便在所述給定體積(v2)中獲得范圍為每立方厘米1019個氫原子至1022個氫原子的氫濃度。
9.根據(jù)權利要求6至8中任一項所述的方法，其中氫離子的所述離子注入在3kev至210kev的能量水平下實施。
10.根據(jù)權利要求6至9中任一項所述的方法，其中所述鐵電元件(10，ferrolay)是鈮酸鋰或鉭酸鋰層。
11.根據(jù)權利要求6至10中任一項所述的方法，所述方法還包括組裝鐵電襯底(ferrosub)和載體(sprt)，然后分離或減薄所述鐵電襯底以界定所述鐵電元件(ferrolay)。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述載體(sprt)是單晶硅襯底，并且金屬層(m1)插置在所述單晶硅襯底與所述鐵電襯底(ferrosub)之間。