一种MEMS单片集成电路及其制备方法与流程
一种mems单片集成电路及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种mems单片集成电路及其制备方法。
背景技术：
2.mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)是一种小型的器件或结构系统，其中可能包括集成的机械器件和电子器件，感应即时的或者局部环境变化；或者有相应信号输入时，对即时的或者局部环境做出某种物理上的交互动作。
3.saw(surface acoustic wave，表面声波)滤波器是mems中与rf(radio frequency，射频)相关的应用，常见于电子产品中。目前，表面声波滤波器通常是基于钽酸锂和铌酸锂材料制作而成，使用这两种材料制作的滤波器工作频率在3ghz以下，不能满足5g和未来通信的要求。
技术实现要素：
4.本技术的主要目的在于提供一种mems单片集成电路及其制备方法，旨在解决mems器件工作频率和带宽低的问题。
5.为实现上述目的，本技术提供一种mems单片集成电路的制备方法，该方法包括：
6.准备衬底，在所述衬底上形成金刚石层；
7.在所述金刚石层上形成氮化铝层；
8.在所述氮化铝层上制作mems器件和匹配电路；
9.制作所述匹配电路内部的第一互联结构，以及所述mems器件与所述匹配电路之间的第二互联结构。
10.可选地，所述在所述衬底上形成金刚石层的步骤包括：
11.对所述衬底进行抛光和清洗；
12.在清洗后的衬底上通过化学气相沉积形成金刚石层；
13.对所述金刚石层的表面进行抛光。
14.可选地，所述在所述金刚石层上形成氮化铝层的步骤之前，还包括：
15.在所述金刚石层上形成种子层；
16.对所述种子层进行退火处理。
17.可选地，所述在所述金刚石层上形成氮化铝层的步骤包括：
18.通过反应磁控溅射法在所述金刚石层上溅射形成氮化铝层。
19.可选地，所述在所述金刚石层上形成氮化铝层的步骤之后，还包括：
20.对所述氮化铝层进行掺杂处理，其中，掺杂使用的元素为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铬、锆、锰和镁中的至少一种，掺杂的浓度为1at％-50at％。
21.可选地，所述在所述氮化铝层上制作mems器件的步骤包括：
22.将金属材料蒸发或溅射在所述氮化铝层上，形成金属层，其中，所述金属材料为
金、铂、铜、铝、钼、钨、钛或钽；
23.对所述金属层依次进行涂胶、对准、曝光、显影、刻蚀、去胶、清洗处理，在所述金属层制作反射栅和叉指换能器。
24.可选地，所述在所述氮化铝层上制作mems器件的步骤之后，还包括：
25.在所述金属层上沉积形成钝化层，所述钝化层使用的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝或氧化镓。
26.可选地，所述在所述氮化铝层上制作匹配电路的步骤包括：
27.在所述氮化铝层上制作电感、电容和电阻，所述电感包括电感金属绕组、电感金属间介质层、电感通孔和电感金属连线，所述电容包括电容金属电极、电容介质层、电容金属间介质层、电容通孔和电容金属连线，所述电阻包括薄膜电阻、电阻金属间介质层、电阻通孔和电阻金属连线。
28.可选地，所述在所述氮化铝层上制作mems器件和匹配电路的步骤之前，还包括：
29.对所述氮化铝层进行刻蚀，设置所述mems器件和所述匹配电路之间的隔离带。
30.此外，为实现上述目的，本技术还提供一种mems单片集成电路，由上文所述的mems单片集成电路的制备方法制备得到。
31.本技术将压电材料氮化铝制作在金刚石层表面，将氮化铝材料的优良的压电性能和金刚石的高声波传输速度结合起来，制作出高频率的表面声波mems器件，同时将表面声波mems器件与匹配电路集成在同一芯片上，形成mems单片集成电路，达到增加带宽、提升芯片性能、减小芯片面积、减低制造成本的目的。
附图说明
32.图1为本技术mems单片集成电路的制备方法第一实施例的流程示意图；
33.图2为本技术mems单片集成电路的制备方法制作金刚石层的示意图；
34.图3为本技术mems单片集成电路的制备方法制作氮化铝层的示意图；
35.图4为基于aln材料的saw谐振器的示意图；
36.图5a为本技术mems单片集成电路的制备方法制作金属层的示意图；
37.图5b为本技术mems单片集成电路的制备方法制作saw谐振器的示意图；
38.图5c为本技术mems单片集成电路的制备方法刻蚀金属层和氮化铝层的示意图；
39.图6为mems单片集成电路的结构示意图；
40.图7为本技术mems单片集成电路的制备方法制作种子层的示意图；
41.图8a本技术mems单片集成电路的制备方法第三实施例制作saw谐振器的示意图；
42.图8b为本技术mems单片集成电路的制备方法第三实施例制作氮化铝层的示意图；
43.图9为本技术mems单片集成电路的连接示意图；
44.图10为本技术制作的晶圆示意图。
45.本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
46.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本技术中的实施例，本领域普通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，都属于本技术保护的范围。
47.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
48.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
49.本技术实施例提供了一种mems单片集成电路的制备方法，参照图1，
50.图1为本技术一种mems单片集成电路的制备方法第一实施例的流程示意图。
51.本实施例中，所述mems单片集成电路的制备方法包括：
52.步骤s10，准备衬底，在所述衬底上形成金刚石层；
53.图2为在衬底上制作金刚石层的示意图。衬底选用的材料可以是硅(包括绝缘硅soi，silicon-on-insulator)、sic、蓝宝石、玻璃或其他基板。衬底的尺寸，根据材料不同而定，一般为2寸-6寸。对于硅衬底，尺寸可以是4寸-12寸。
54.对衬底进行抛光和清洗；在清洗后的衬底上通过化学气相沉积形成金刚石层；对金刚石层的表面进行抛光。
55.先将衬底抛光，形成光滑的表面。表面用丙酮或其他溶液进行超声波清洗，并安装在钼基板支架上，以确保温度均匀。
56.金刚石材料的生产有多种方法。常用的方法有高压高温(hpht，high pressure high temperature)方法和化学气相沉积(cvd，chemical vapor deposition)技术。
57.高压高温合成法使石墨向金刚石进行转变，一般需要10gpa、3000℃以上的压力和温度。如果在有金属触媒参与的条件下(如fe、ni、mn、co等以及它们的合金)，石墨变为金刚石所需要的温压条件将大为降低，所以目前高温高压法合成金刚石都有金属触媒参与。作为溶剂的金属触媒处于碳源(一般为石墨)与金刚石籽晶之间。碳源处于高温端，籽晶处于低温端，由于高温端的碳源的溶解度大于低温端的溶解度，由温度差所产生的溶解度差则成为碳源由高温端向低温端扩散的驱动力，碳源在籽晶处逐渐析出，金刚石晶体渐渐长大。由于晶体生长的驱动力是由温度差所致，因此也将该方法称为温度差法。
58.化学气相沉积技术，即将气体引入真空室，然后用等离子体或微波激活和分解气体分子，导致碳原子积聚在基材上，生成金刚石。化学气相沉积法又可以分为：等离子体增强型化学气相沉积法(pecvd，plasma enhanced chemical vapor deposition)和微波等离子体化学气相沉积法(mpcvd，microwave plasma chemical vapor deposition)。
59.使用pecvd技术生产金刚石时，通常在专有反应器系统中使用温度在600℃和1000℃之间的甲烷(ch4)和氢气(h2)作为进料气流。通过将甲烷和氢气混合气体通过反应区域来沉积金刚石薄膜。通过等离子体轰击，这些气体的分解发生在基板表面处。使用混合气体，h
原子有助于碳的双键或三键的解离。在沉积过程中，混合气体中甲烷的浓度在1vol％-2vol％之间，混合气体压力为1kpa-10kpa，混合气体流量为10sccm-100sccm，基板的温度为800℃-1000℃。
60.采用mpcvd方法形成金刚石层，功率1kw-10kw，微波频率2.45ghz，反应腔内压力5kpa-200kpa，反应气体为ch4和h2，在反应气体中添加少量氮气以提升生长速率，n2/ch4的气体比例为1vol％-5vol％，温度为1000℃-1500℃。制作的金刚石层厚度为0.2μm-5μm。
61.步骤s20，在所述金刚石层上形成氮化铝层；
62.图3为制作氮化铝层的示意图。氮化铝(aln)层位于金刚石层上方，作为压电层。氮化铝层中的氮化铝薄膜可以是单晶或多晶。制作aln层的方法可以为如分子束外延法(mbe，molecular beam epitaxy)、化学气相沉积法(cvd)、等离子体辅助化学气相沉积法(pacvd，plasma assisted chemical vapor deposition)、激光化学气相沉积法(lcvd，laser chemical vapor deposition)、金属有机化合物化学气相沉积法(mocvd，metal organic chemical vapor deposition)、脉冲激光沉积法(pld，pulsed laser deposition)、磁控反应溅射法(mrs，magnetron reaction sputtering)。
63.磁控反应溅射综合了磁控溅射和反应溅射的优点。磁控溅射是指在与靶表面平行的方向上施加磁场，利用电场与磁场正交的磁控管原理，减少电子对基板的轰击，实现高速低温溅射。本实施例优先采用磁控溅射法生长多晶aln材料作为氮化铝层。在制备aln时，采用金属铝靶，并充入氮气作为反应气。制作出的氮化铝层厚度为100nm-5μm。
64.为了提升氮化铝薄膜的压电系数，从而提升以氮化铝作为压电材料的谐振器的机电耦合系数，可以实施对氮化铝层进行掺杂处理，掺杂使用的元素可以为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铬、锆、锰和镁中的至少一种，掺杂的浓度为1at％-50at％。
65.以sc为例，掺杂后，sc原子取代部分al原子而形成氮化钪(scn)。氮化钪是非极性的具有岩盐(rack salt)结构的iii-v族氮化物，而氮化铝是极性的纤锌矿(wurtzite)结构的iii-v族氮化物。对aln实现sc参杂后，形成纤锌矿结构和岩盐结构之间的过渡区域，从而改善氮化铝层的压电系数。适量的sc掺杂可以使aln薄膜的压电系数增加100％-500％。
66.掺杂的方法，以掺钪(sc)加以说明。对aln薄膜进行高浓度sc掺杂形成scaln时，使用两个单独的靶和两个单独的磁控管：其中一个是纯铝，另一个是纯sc，利用功率的不同，以补偿溅射速率的巨大差异，获得两种材料的化学组成。靶材也可以是按一定比例制作的sc和al的混合靶材。在用溅射的方法制备scaln薄膜时，采用混合靶材，并充入氮气作为反应气体，生产出按一定比例掺杂的sc
x
al
(1-x)
n薄膜，其中x为(1-50)at％。
67.除了一种金属元素的掺杂，也可以两种或多种元素进行掺杂。例如，sc和cr两种元素同时掺杂。可以采用多靶材，如纯铝、纯钪、纯铬三个靶材，在同时溅射时，并充入氮气作为反应气体，生产多掺杂的sccraln薄膜。也可以使用混合靶材，按一定比例制作的sc、cr和al的混合靶材，在用溅射的方法制备掺杂的aln薄膜时，采用混合靶材，并充入氮气作为反应气体，生产出按一定比例掺杂的sc
x
cryal
(1-x-y)
n薄膜。其中，x＝(1-50)at％，y＝(1-50)at％，x+y《50at％。
68.步骤s30，在所述氮化铝层上制作mems器件和匹配电路；
69.图4为基于aln材料的saw谐振器示意图。本实施例中的mems器件可以为saw谐振
器。谐振器可以由一个idt(interdigital transducer，叉指换能器)结构组成，也可以由两个idt结构组成。图4所示的谐振器是双端口结构。左边是输入idt，右边是输出idt。声表面波器件是在压电基片上制作两个叉指换能器，实现声能与电能的转换。左端的换能器(输入换能器)通过逆压电效应将输入的电信号转变成声波，此声波沿基片表面传播，最终由基片右边的换能器(输出换能器)将声波转变成电信号输出。整个声表面波器件的功能是通过对在压电基片上传播的声波进行各种处理，并利用声-电换能器的特性来完成的。左右两边分别制作反射栅，其功能是将能量反射回叉指换能器，从而减小能量损耗。上述谐振器可以用于制作多种器件，温度、压力传感器，气体探测器，辐射探测器，能量收集器，能量转换器，声波滤波器等。
70.图5为制作saw谐振器的示意图。如图5a所示，在制作谐振器时，可以先将金属材料蒸发或溅射在氮化铝层上，形成金属层，其中，金属材料可以为金、铂、铜、铝、钼、钨、钛或钽；对金属层依次进行涂胶、对准、曝光、显影、刻蚀、去胶、清洗处理，在金属层制作反射栅和叉指换能器，反射栅和叉指换能器的位置如图5b所示。反射栅和叉指的数量由具体应用确定。金属层的厚度为100nm-1μm。
71.在制作叉指换能器和反射栅时，可以采用金属剥离工艺，或者采用干法或湿法刻蚀工艺对金属层进行刻蚀。例如，在金属层使用的材料为铝时，采用等离子体干法进行刻蚀，使用的气体可以是cl2和bcl3，通过优化设备和工艺条件，如功率、偏压功率、压力、气体流量等参数，以及加入其它气体(如氧气)，达到提升al和aln的刻蚀选择比，以实现对金属al的刻蚀，同时尽量减小对aln层的损伤。
72.作为另一种实施例，在制作叉指换能器和反射栅时，还可以同时刻蚀金属层和氮化铝层。图5c为刻蚀金属层和氮化铝层的示意图，当金属层材料为铝时，采用等离子体干法进行刻蚀，使用的气体可以为cl2和bcl3，同样的气体也可以刻蚀aln材料，同时完成金属层和氮化铝层的刻蚀。
73.在mems器件制作完成后，可以在金属层上沉积形成钝化层，对金属层进行保护。沉积钝化层的方法可以为等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)、原子层沉积法(ald，atomic layer deposition)等方法。氧化硅和氮化硅可以通过等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)制作，制作出的钝化层厚度为10nm-500nm。采用原子层沉积法时，钝化层的材料可以是氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化镓等，厚度为0.5nm-20nm。
74.在氮化铝或钝化层上，mems器件可以与匹配电路集成。在氮化铝或钝化层上制作电感、电容和电阻，电感包括电感金属绕组、电感金属间介质层、电感通孔和电感金属连线，电容包括电容金属电极、电容介质层、电容金属间介质层、电容通孔及电容金属连线，电容金属电极又包括下金属电极和上金属电极，电阻包括薄膜电阻、电阻金属间介质层、电阻通孔和电阻金属连线。
75.在mems器件与匹配电路集成之前，还可以在氮化铝或钝化层上生长基础介质层。
76.图6为mems单片集成电路的结构示意图。如图6所示，基础介质层、金属间介质层和通孔刻蚀可以同时进行。在具体的实施中，电感、电容和电阻可以在芯片上的任何位置，围绕谐振器布局，以达到优化芯片性能和芯片面积的目的。电感金属使用的材料可以为au、al、cu、fe、ni中的至少一种或者其合金。电容介质可以为氮化硅、氧化硅，也可以是其它电介质材料，如高电介常数的硅酸铪(hafnium silicate)、硅酸锆(zirconium silicate)、二
氧化铪(hafnium dioxide)和二氧化锆(zirconium dioxide)等，以进一步提升电容密度、减小电容的面积。电容金属电极材料一般为au、al、cu，也可以是其他金属或合金。电容介质和金属的厚度，以及电容的大小和形状由具体的应用和设计决定。薄膜电阻的可选材料有ni-co系、ta系、si系、金属陶瓷系电阻膜以及au-cr、ni-p等电阻薄膜，常用的有nicr、tan。
77.如图6所示，mems器件和匹配电路之间可以设置隔离带。在mems器件所在的区域和匹配电路所在的区域之间，对氮化铝层进行刻蚀，刻蚀后的隔离带可以为空，形成空气隔离，也可以填充隔离材料。
78.步骤s40，制作所述匹配电路内部的第一互联结构，以及所述mems器件与所述匹配电路之间的第二互联结构。
79.如图6所示，第一互联结构可以为电感、电容和电阻中任意两项之间的金属互联，第二互联结构可以为mems器件与电感之间的金属互联、mems器件与电容之间的金属互联和/或mems器件与电阻之间的金属互联。金属互联可以采用之间互联或通过空气桥连接。
80.在本实施例中，将压电材料氮化铝制作在金刚石层表面，将氮化铝材料的优良的压电性能和金刚石的高声波传输速度结合起来，制作出高频率的表面声波mems器件，同时将表面声波mems器件与匹配电路集成在同一芯片上，形成mems单片集成电路，达到增加带宽、提升芯片性能、减小芯片面积、减低制造成本的目的。
81.进一步地，在本技术mems单片集成电路的制备方法第二实施例中，参照图7，在形成氮化铝层之前，在金刚石层上形成种子层。种子层可以是aln、gan或其他材料。种子层的厚度为1nm-10nm。
82.种子层可以采用金属有机化学气相沉积(mocvd)的方法在较低的温度(400℃-700℃)下进行，通过对温度、气体流量等工艺参数进行优化，获得高质量薄膜。aln薄膜的制备是利用氢气把金属有机化合物蒸气(三甲基铝，tma，trimethylaluminium)如和气态非金属氢化物(nh3)送入反应室，然后加热来分解化合物。总的反应式如下：
83.al(ch3)3+nh3＝aln+3ch484.如果使用gan作为种子层，利用氢气把金属有机化合物蒸气(三甲基镓，tmg，trimethylgallium)和气态非金属氢化物(nh3)送入反应室，然后加热来分解化合物。
85.还可以采用原子层沉积方法(ald)制作种子层。原子层沉积是一种基于连续使用气相化学工艺的薄膜沉积技术，它是化学气相沉积的一个子类。大多数ald反应使用两种称为前体的化学物质。这些前体以连续、自限性的方式一次一个地与材料表面反应。通过反复暴露于不同的前体，薄膜缓慢沉积生长。
86.氮化铝薄膜由三甲基铝(tma)和氨(nh3)通过热原子层沉积(thermal ald或热ald)和等离子体增强原子层沉积(pe-ald，plasma enhanced atomic layer deposition)在金刚石表面上沉积。对于热ald和pe-ald，沉积速率随沉积温度显着增加。等离子体显著提高了aln薄膜的沉积速率。
87.等离子体增强原子层沉积(pe-ald)可以实现在100℃至300℃之间的低温下生长aln薄膜。气态前体和氧化剂以单独的脉冲施加到基材上，每个脉冲至多吸附一个完整的单层。因此，在每个脉冲中都会沉积一层原子。基于使用三甲基铝(tma)或氯化铝(alcl4)作为铝源可实现aln的ald沉积。使用tma作为铝前驱体可实现更高的沉积速率和更低的剂量以达到饱和，这意味着在沉积的第一个循环中基材表面的成核更均匀。这将在生长aln时导致
更高的结晶度。可以分别使用tma和nh3作为铝源和氮源，通过pe-ald实现aln薄膜的晶体生长。可以通过对不同的参数，如温度、压力、脉冲时间等参数进行优化。
88.此外，在薄膜生长完成后，可以实施退火工艺处理以进一步提升aln薄膜的结晶度。退火温度可以为700℃-1100℃，退火时间可以为30sec-10min。
89.如果用gan作为种子层，由三甲基镓(tmg)和氨(nh3)通过热原子层沉积(thermal ald或热ald)和等离子体增强原子层沉积(pe-ald)在硅晶片上沉积，然后进行退火，退火温度可以为700℃-1100℃，退火时间可以为30sec-10min。
90.在本实施例中，在金刚石层上可以控制合成原子级厚度的种子层，形成纳米材料薄膜，提升后续氮化铝层的生长质量。
91.进一步地，在本技术mems单片集成电路的制备方法第三实施例中，参照图8，在制作mems器件时，如图8a所示，先在金刚石层上形成金属层，制作反射栅和叉指换能器，如图8b所示，再制作氮化铝层，氮化铝层的厚度大于金属层。
92.金刚石层的制作方法与上述实施例相同。在金刚石层上沉积形成金属层，再对金属层进行涂胶、对准、曝光、显影、刻蚀、去胶、清洗的工艺步骤制作反射栅和叉指换能器。金属层材料可以是au、pt、cu、al、mo、w、ti、或ta。金属层的厚度为100nm-1μm。基于已制作的完成的金属层进行氮化铝层的制备，氮化铝层的制备方法参见前述实施例，在此不再赘述。氮化铝层的厚度为200nm-2μm。在氮化铝层制作完成后，可以采用与第一实施例的图5c对应的方法对金属层和氮化铝层同时进行刻蚀。
93.在本实施例中，反射栅和叉指换能器直接接触金刚石层，声波可以在金刚石层表面传播，且金刚石层的表面声速高，因此可以提高制作的mems器件的频率。
94.本技术实施例还提供一种mems单片集成电路，参照图9，图9为本技术实施例一种mems单片集成电路的连接示意图。图9中所示的电路仅作为示例性说明，不构成对电路设计的限制。
95.如图9所示，mems单片集成电路中可以包括mems器件和匹配电路。v
in
表示电压输入，v
out
表示电压输出，c表示电容，l表示电感，mems器件、电感、电容和电阻之间的连接方式可以为串联或并联。mems单片集成中元器件的数量，如谐振器、电感、电容和电阻，根据具体设计而定，可以是零(如电阻)。
96.mems单片集成电路可以包括依次层叠设计的衬底、金刚石层和氮化铝层，在氮化铝层上设置有mems器件和匹配电路，匹配电路内部设置第一互联结构，mems器件与匹配电路之间设置第二互联结构。金刚石层和氮化铝层之间还可以设置种子层。氮化铝层中的氮化铝材料可以为经过掺杂的氮化铝。对于mems器件部分，氮化铝层和mems器件的层叠次序可以进行调换。mems器件和匹配电路之间可以设置隔离带。mems器件所在的层次之上还可以设置钝化层。
97.将金刚石层制作在衬底上，在金刚石层上制作aln层做为压电材料，制作表面声波(saw)谐振器和滤波器，可以提升器件的工作频率和品质因子。声波在aln材料表面传播速度为6000m/s，在金刚石表面的传播速度为13000m/s，器件的频率与声速的关系为：v＝λ/f，其中f为频率，v为声波传播速度，λ是idt的间距。因此，在相同idt间距(相同的工艺能力)的情况下，器件的工作频率将增加2倍以上。
98.除了频率之外，通信器件的另一主要指标是带宽。为了进一步提升带宽，本实施例
提供的mems单片集成电路将mems器件与rlc电路集成，形成mems mmic(monolithic microwave integrated circuit，单片微波集成电路)。rlc电路作为mems器件的匹配电路，形成多种功能。例如，rlc匹配电路可以形成带通滤波器，与saw滤波器集成在同一芯片上，可以提升滤波器的带宽，同时提高器件集度、减小功耗、降低芯片面积和制造成本。
99.图10为根据本技术制作完成的晶圆示意图。晶圆中的芯片产品可以是saw谐振器、saw滤波器、saw mmic(saw单片集成电路)。在无线通信系统中，比如无线、手机、wifi和其它智能终端设备，此晶圆产品具有更高的频率、更大的带宽，可以在无线通信领域的到广泛的应用。同时，根据本技术制作的saw谐振器，也可以用于各类传感器，比如温度传感器、压力传感器、质量传感器、化学传感器、生物传感器等。
100.上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
101.以上仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
技术特征：
1.一种mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：准备衬底，在所述衬底上形成金刚石层；在所述金刚石层上形成氮化铝层；在所述氮化铝层上制作mems器件和匹配电路；制作所述匹配电路内部的第一互联结构，以及所述mems器件与所述匹配电路之间的第二互联结构。2.如权利要求1所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述衬底上形成金刚石层的步骤包括：对所述衬底进行抛光和清洗；在清洗后的衬底上通过化学气相沉积形成金刚石层；对所述金刚石层的表面进行抛光。3.如权利要求1所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述金刚石层上形成氮化铝层的步骤之前，还包括：在所述金刚石层上形成种子层；对所述种子层进行退火处理。4.如权利要求1所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述金刚石层上形成氮化铝层的步骤包括：通过反应磁控溅射法在所述金刚石层上溅射形成氮化铝层。5.如权利要求1所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述金刚石层上形成氮化铝层的步骤之后，还包括：对所述氮化铝层进行掺杂处理，其中，掺杂使用的元素为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铬、锆、锰和镁中的至少一种，掺杂的浓度为1at％-50at％。6.如权利要求1所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述氮化铝层上制作mems器件的步骤包括：将金属材料蒸发或溅射在所述氮化铝层上，形成金属层，其中，所述金属材料为金、铂、铜、铝、钼、钨、钛或钽；对所述金属层依次进行涂胶、对准、曝光、显影、刻蚀、去胶、清洗处理，在所述金属层制作反射栅和叉指换能器。7.如权利要求6所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述氮化铝层上制作mems器件的步骤之后，还包括：在所述金属层上沉积形成钝化层，所述钝化层使用的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝或氧化镓。8.如权利要求1所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所述氮化铝层上制作匹配电路的步骤包括：在所述氮化铝层上制作电感、电容和电阻，所述电感包括电感金属绕组、电感金属间介质层、电感通孔和电感金属连线，所述电容包括电容金属电极、电容介质层、电容金属间介质层、电容通孔和电容金属连线，所述电阻包括薄膜电阻、电阻金属间介质层、电阻通孔和电阻金属连线。9.如权利要求1-8任一项所述的mems单片集成电路的制备方法，其特征在于，所述在所
述氮化铝层上制作mems器件和匹配电路的步骤之前，还包括：对所述氮化铝层进行刻蚀，设置所述mems器件和所述匹配电路之间的隔离带。10.一种mems单片集成电路，其特征在于，由权利要求1-9中任一项所述的mems单片集成电路的制备方法制备得到；所述mems单片集成电路包括依次层叠设计的衬底、金刚石层和氮化铝层，在所述氮化铝层上设置mems器件和匹配电路，所述匹配电路内部设置第一互联结构，所述mems器件与所述匹配电路之间设置第二互联结构。
技术总结
本申请公开了一种MEMS单片集成电路及其制备方法，该方法包括：准备衬底，在所述衬底上形成金刚石层；在所述金刚石层上形成氮化铝层；在所述氮化铝层上制作MEMS器件和匹配电路；制作所述匹配电路内部的第一互联结构，以及所述MEMS器件与所述匹配电路之间的第二互联结构。本申请在衬底上形成金刚石层，使用氮化铝作为压电材料，形成MEMS集成器件，实现了提升MEMS器件的工作频率和带宽的技术效果。提升MEMS器件的工作频率和带宽的技术效果。提升MEMS器件的工作频率和带宽的技术效果。
