微米级单晶薄膜制造技术

本发明专利技术提供了一种微米级单晶薄膜。所述微米级单晶薄膜包括：衬底层；以及微米单晶薄膜层，位于衬底层上，其中，在衬底层与微米单晶薄膜层之间可以包括过渡层，所述过渡层可以包括与衬底层相邻设置的第一过渡层以及与微米单晶薄膜层相邻设置的第二过渡层，其中，过渡层可以包括H以及在对衬底层和微米单晶薄膜层进行等离子体键合时使用的至少一种等离子体气体的元素。

Micron single-crystal thin films

The invention provides a single crystal film with micron scale. The micron-scale single crystal film comprises a substrate layer and a micron single crystal film layer located on the substrate layer, wherein a transition layer may be included between the substrate layer and the micron single crystal film layer, and the transition layer may include a first transition layer adjacent to the substrate layer and a second transition layer adjacent to the micron single crystal film layer. The transition layer may include H and at least one plasma gas element used in plasma bonding of the substrate layer and the micron single crystal film layer.

【技术实现步骤摘要】
微米级单晶薄膜
本专利技术涉及一种微米级单晶薄膜。
技术介绍
以硅材料作为衬底制备的钽酸锂/铌酸锂单晶薄膜，可被应用于制作滤波器、光波导调制器、光波导开关、空间光调制器、光学倍频器、表面声波发生器、红外探测器和铁电体存储器等方面，带来极大的经济效益和社会效益。
技术实现思路
本专利技术提供了一种能够减少声波损耗和滤波器的插入损耗的包括微米单晶薄膜层的微米级单晶薄膜。根据本专利技术的示例性实施例，所述微米级单晶薄膜包括：衬底层；以及微米单晶薄膜层，位于衬底层上，其中，在衬底层与微米单晶薄膜层之间可以包括过渡层，所述过渡层可以包括与衬底层相邻设置的第一过渡层以及与微米单晶薄膜层相邻设置的第二过渡层，其中，过渡层可以包括H以及在对衬底层和微米单晶薄膜层进行等离子体键合时使用的至少一种等离子体气体的元素。根据本专利技术的示例性实施例，等离子体气体可以Ar、O2和N2中的至少一种。根据本专利技术的示例性实施例，微米单晶薄膜层的厚度可以为5μm至50μm。根据本专利技术的示例性实施例，过渡层中的H的浓度可以为1×1020原子/cc至1×1022原子/cc，H的浓度在过渡层中可以具有最大值，并且H的浓度可以从浓度最大值处分别朝向微米单晶薄膜层和衬底层逐渐降低。根据本专利技术的示例性实施例，第一过渡层和第二过渡层的厚度可以均为0.5nm至10nm。根据本专利技术的示例性实施例，衬底层的厚度可以为0.1mm至1mm。根据本专利技术的示例性实施例，微米单晶薄膜层可以为铌酸锂单晶薄膜、钽酸锂单晶薄膜或石英单晶薄膜。根据本专利技术的示例性实施例，衬底层可以为硅衬底、铌酸锂衬底、钽酸锂衬底、石英衬底、碳化硅衬底或蓝宝石衬底。根据本专利技术的示例性实施例，微米单晶薄膜层和衬底层的材料可以彼此相同或不同。根据本专利技术的示例性实施例，从第一过渡层到第二过渡层，衬底层的元素的含量可以逐渐降低，微米单晶薄膜层的元素的含量可以逐渐升高。根据本专利技术的示例性实施例，微米单晶薄膜层的表面可以为抛光表面或者可以为具有微米级或亚微米级粗糙度的粗糙表面。附图说明通过以下结合附图对实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚且更容易理解，在附图中：图1是示出了根据本专利技术的实施例的微米级单晶薄膜的结构的示意图；图2是示出了根据本专利技术的实施例1的微米级单晶薄膜的透射电子显微镜(TEM)图；图3是示出了图2中示出的过渡层中的元素分布图；图4是示出了图2中示出的微米级单晶薄膜的二次离子质谱(SIMS)图；图5是示出了根据本专利技术的实施例3的微米级单晶薄膜的透射电子显微镜(TEM)图；图6是示出了图5中示出的过渡层中的元素分布图；以及图7是示出了图5中示出的微米级单晶薄膜的二次离子质谱图(SIMS)图。具体实施方式现在将参照附图更充分地描述本专利技术的实施例，在附图中示出了本专利技术的实施例。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为局限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将向本领域的普通技术人员充分地传达本专利技术的实施例的构思。在下面详细的描述中，通过示例的方式阐述了多处具体的细节，以提供对相关教导的充分理解。然而，本领域技术人员应该清楚的是，可以实践本教导而无需这样的细节。在其它情况下，以相对高的层次而没有细节地描述了公知的方法、步骤和组件，以避免使本教导的多个方面不必要地变得模糊。附图中的同样的标号表示同样的元件，因此将不重复对它们的描述。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。现在将在下文中参照附图更充分地描述本专利技术。图1是示出了根据本专利技术的实施例的微米级单晶薄膜的结构的示意图。参照图1，根据本专利技术的实施例的微米级单晶薄膜可以包括：衬底层110；以及微米单晶薄膜层120，位于衬底层110上，其中，在衬底层110与微米单晶薄膜层120之间包括过渡层115，过渡层115包括与衬底层110相邻设置的第一过渡层115a以及与微米单晶薄膜层120相邻设置的第二过渡层115b。根据本专利技术的实施例，微米级单晶薄膜可以制备为晶圆，其直径可以为2英寸～12英寸。根据本专利技术的实施例，微米级单晶薄膜的衬底层110可主要起到支撑作用。根据本专利技术的实施例，衬底层110可以为硅衬底、铌酸锂衬底、钽酸锂衬底、石英衬底、碳化硅衬底或蓝宝石衬底，但是本专利技术不限于此，而是可以选用其它适合的材料制成。此外，根据本专利技术的实施例的衬底层110的厚度可以为0.1mm～1mm。优选地，衬底层110的厚度可以为0.1mm～0.2mm、0.3mm～0.5mm或0.2mm～0.5mm。根据本专利技术的实施例，微米级单晶薄膜的微米单晶薄膜层120可以为铌酸锂单晶薄膜、钽酸锂单晶薄膜或石英单晶薄膜，但是本专利技术不限于此。根据本专利技术的实施例的微米单晶薄膜层120和衬底层110的材料可以彼此相同或不同。此外，根据本专利技术的实施例的微米单晶薄膜层120的厚度可以为5μm～50μm。优选地，微米单晶薄膜层120的厚度可以为5μm～15μm、20μm～30μm或35μm～50μm。另外，微米单晶薄膜层120的与衬底层110相对的表面可以为抛光表面或者为具有微米级或亚微米级粗糙度的粗糙表面，但是本专利技术不限于此。根据本专利技术的实施例，衬底层110与微米单晶薄膜层120可以通过等离子体键合方法键合在一起，但是本专利技术不限于此。根据本专利技术的实施例，在微米级单晶薄膜的衬底层110与微米单晶薄膜层120之间可以包括过渡层115，过渡层115可以包括与衬底层110相邻设置的第一过渡层115a以及与微米单晶薄膜层120相邻设置的第二过渡层115b。根据本专利技术的实施例，第一过渡层115a和第二过渡层115b的厚度均可以为0.5nm～10nm。优选地，第一过渡层115a和第二过渡层115b的厚度均可以为0.5nm～5nm、5.5nm～7nm或7.5nm～10nm。根据本专利技术的实施例，第一过渡层115a和第二过渡层115b可以包含衬底层110和微米单晶薄膜层120中的固有元素。从第一过渡层115a到第二过渡层115b，衬底层110的元素的含量逐渐降低，微米单晶薄膜层120的元素的含量逐渐升高。此外，根据本专利技术的实施例，过渡层115还可以包括H和在对衬底层和微米单晶薄膜层进行等离子体处理时使用的至少一种等离子体气体的元素。根据本专利技术的实施例的等离子体气体可以包括Ar、O2和N2中的至少一种，但是本专利技术不限于此。等离子体处理时使用的气体的元素来源于对衬底层110与微米单晶薄膜层120进行等离子体键合时所使用的等离子体。第一过渡层115a和第二过渡层115b可以具有H元素的原因是：采用等离子体对衬底层110与微米单晶薄膜层120的表面进行处理时，等离子体对其表面的轰击会改变其表面情况，使表面形成大量的活性化学键，从而使表面具有较高的活性。因此当等离子体处理之后暴露在空气中或用水冲洗时，会吸附大量的水分子或氢氧根，这些水分子或氢氧根可以增强键合力，因此衬底层110与微米单晶薄膜层120键合之后，在它们的键合界面具有一定浓度的H元素。根据本专利技术的实施例，过渡层115中的H的浓度可以为1×1020原子/cc至1×1022原子/cc。此外，H的浓度可以在过渡层115中具有最大值，并且H的浓度可以从浓度最大值处分别朝向微米单晶薄膜层120和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微米级单晶薄膜，所述微米级单晶薄膜包括：衬底层；以及微米单晶薄膜层，位于衬底层上，其中，在衬底层与微米单晶薄膜层之间包括过渡层，所述过渡层包括与衬底层相邻设置的第一过渡层以及与微米单晶薄膜层相邻设置的第二过渡层，其中，过渡层包括H以及在对衬底层和微米单晶薄膜层进行等离子体键合时使用的至少一种等离子体气体的元素。

【技术特征摘要】
1.一种微米级单晶薄膜，所述微米级单晶薄膜包括：衬底层；以及微米单晶薄膜层，位于衬底层上，其中，在衬底层与微米单晶薄膜层之间包括过渡层，所述过渡层包括与衬底层相邻设置的第一过渡层以及与微米单晶薄膜层相邻设置的第二过渡层，其中，过渡层包括H以及在对衬底层和微米单晶薄膜层进行等离子体键合时使用的至少一种等离子体气体的元素。2.根据权利要求1所述的微米级单晶薄膜，其中，等离子体气体包括Ar、O2和N2中的至少一种。3.根据权利要求1所述的微米级单晶薄膜，其中，微米单晶薄膜层的厚度为5μm至50μm。4.根据权利要求1所述的微米级单晶薄膜，其中，过渡层中的H的浓度为1×1020原子/cc至1×1022原子/cc，并且其中，H的浓度在过渡层中具有最大值，并且H的浓度从浓度最大值处分别朝向微米单晶薄膜层和衬底层逐渐降...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀全，朱厚彬，胡文，罗具廷，胡卉，李洋洋，
申请(专利权)人：济南晶正电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37