纳米级单晶薄膜制造技术

提供了一种可以改善单晶薄膜与衬底键合力的纳米级单晶薄膜。所述纳米级单晶薄膜包括纳米级单晶薄膜层、第一过渡层、隔离层、第二过渡层和衬底层，第一过渡层位于纳米级单晶薄膜层与隔离层之间，第二过渡层位于隔离层与衬底层之间。本实用新型专利技术提供了一种具有减少的内部缺陷和增大的键合力的纳米级单晶薄膜，可减少传输损耗并且可避免纳米级单晶薄膜在切割工艺中发生大面积的解键合现象，从而可以提高纳米级单晶薄膜的使用率和电子器件的成品率。

【技术实现步骤摘要】
纳米级单晶薄膜
本技术涉及一种纳米级单晶薄膜，具体地，涉及一种包含厚度为10nm～2000nm的薄膜层的纳米级单晶薄膜。
技术介绍
钽酸锂单晶薄膜和铌酸锂单晶薄膜等氧化物单晶薄膜，由于机电耦合系数大，作为压电材料时，被广泛应用于声表面波(SAW)元件的材料，在光信号处理、信息存储以及电子器件等中有着广泛的用途，其可以用作制备高频、高带宽、高集成度、大容量、低功耗的光电子学器件和集成光路的基础材料。随着对降低器件功耗、减小器件体积和提高器件集成度的需求越来越高，晶片的厚度也越来越薄。
技术实现思路
本技术的示例性实施例提供了一种可以改善单晶薄膜与衬底键合力的纳米级单晶薄膜。本技术的示例性实施例提供了一种纳米级单晶薄膜，所述纳米级单晶薄膜可以包括：纳米级单晶薄膜层；隔离层；衬底层；以及第一过渡层和第二过渡层，第一过渡层位于纳米级单晶薄膜层与隔离层之间，第二过渡层位于隔离层与衬底层之间。根据本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不同，第一过渡层可以包含浓度为1×1019个原子/cc～1×1022个原子/cc的H元素，并且还可以包含等离子体处理时所使用的元素。根据本技术的示例性实施例，纳米级单晶薄膜层的材料可以为铌酸锂、钽酸锂或石英，纳米级单晶薄膜层的厚度为10nm～2000nm。根据本技术的示例性实施例，衬底层的材料可以为铌酸锂、钽酸锂、硅、石英、蓝宝石或碳化硅，衬底层的厚度为0.1mm～1mm。根据本技术的示例性实施例，隔离层可以为二氧化硅层，隔离层的厚度可以为0.05μm～4μm，第一过渡层的厚度可以为2nm～10nm，第二过渡层的厚度可以为0.5nm～15nm。根据本技术的示例性实施例，纳米级单晶薄膜层的材料与衬底层的材料可以相同。根据本技术的示例性实施例，纳米级单晶薄膜层的材料与衬底层的材料可以不相同。根据本技术的纳米级单晶薄膜的有益效果在于第一过渡层和第二过渡层可释放应力，减少单晶薄膜和隔离层内的缺陷，提高单晶薄膜和隔离层的质量，可以起到减少传输损耗的作用；此外，释放应力可以使界面处的介质更加均匀，减少光在传播过程中的散射，从而减少传输损耗。根据本技术的纳米级单晶薄膜具有增大的单晶薄膜的键合力，可避免纳米级单晶薄膜在切割工艺中发生大面积的解键合现象，从而可以提高纳米级单晶薄膜的使用率和电子器件的成品率。附图说明通过下面结合附图对示例性实施例的描述，本技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1是示出根据本技术的示例性实施例的纳米级单晶薄膜的示意图；图2是示出与图1的纳米级单晶薄膜对应的硅衬底的纳米级钽酸锂单晶薄膜(LTOISI)的透射电子显微镜(TEM)图；图3和图4分别是图2中的A区域和B区域的TEM放大图；图5是LTOISI的二次离子质谱图(SIMS)；图6和图7分别是LTOISI的键合面和沉积面的元素分布图；图8是示出与图1的纳米级单晶薄膜对应的铌酸锂衬底的纳米级铌酸锂单晶薄膜(LNOI)的透射电子显微镜(TEM)图；图9和图10分别是图8中的C区域和D区域的TEM放大图；图11是LNOI的二次离子质谱图(SIMS)；图12和图13分别是LNOI的键合面和沉积面的元素分布图；以及图14是示出对根据示例性实施例的LTOISI样品进行键合力测试实验的示意图。具体实施方式现在，将详细地参考本技术的实施例和方法，这些实施例和方法构成了专利技术人目前已知的实践本技术的最佳方式。然而，需要理解的是，所公开的实施例仅是可以以各种替换形式实施的该技术的举例说明。因此，这里公开的具体细节不应被理解为限制，仅是针对该技术的任何方面的代表性基础和/或用于教导本领域技术人员以各种形式应用本技术的代表性基础。传统的研磨减薄工艺可将单晶薄膜减薄至数微米至数十微米，但此方法不仅需要牺牲晶片的大部分厚度而增加生产成本，且微米级厚度的单晶薄膜已无法满足当今设备对单晶薄膜厚度的需求。本技术的专利技术人发现，纳米级的铌酸锂和钽酸锂薄膜在相关器件小型化、高频处理、快速、节能方面具有明显的优势。可以采用智能剥离方法(Smartcut)来获得纳米级厚度单晶薄膜。智能剥离方法不仅可以满足器件对单晶薄膜厚度的需求，还可在获得纳米级厚度的单晶薄膜的同时不牺牲剩余的晶片，可明显的提升晶片的利用率，降低生产成本。在智能剥离方法的过程中，常将氧化物单晶薄膜与支撑衬底键合后进行分离，单晶薄膜与衬底键合力的大小将直接影响到后期制备器件进行切割工艺时的成品率。为此，本技术的示例性实施例提供了一种可以改善单晶薄膜与衬底键合力的纳米级单晶薄膜。所述纳米级单晶薄膜可以包括薄膜层、隔离层和衬底层，薄膜层与隔离层之间具有第一过渡层，隔离层与衬底层之间具有第二过渡层。下面将参照附图详细地描述根据本技术的示例性实施例的纳米级单晶薄膜。图1是示出根据本技术的示例性实施例的纳米级单晶薄膜的示意图。参照图1，根据本技术的示例性实施例的纳米级单晶薄膜10可以顺序地包括薄膜层100、第一过渡层310、隔离层400、第二过渡层320和衬底层200。第一过渡层310位于薄膜层100与隔离层400之间，第二过渡层320位于隔离层400与衬底层200之间。根据本技术的示例性实施例，纳米级单晶薄膜10可以制备为晶圆，其直径可以为2英寸～12英寸。根据本技术的示例性实施例，薄膜层100是纳米级单晶薄膜层，并且可以是压电薄膜层。薄膜层100的材料可以是铌酸锂、钽酸锂或石英。薄膜层100的表面是抛光面。薄膜层100的厚度为10nm～2000nm。优选地，薄膜层100的厚度为10nm～200nm、300～900nm、或900nm～1500nm。根据本技术的示例性实施例，衬底层200的材料可以是铌酸锂、钽酸锂、硅、石英、蓝宝石或碳化硅。衬底层200的厚度为0.1mm～1mm。优选地，衬底层200的厚度可以为0.1mm～0.2mm、0.3mm～0.5mm或0.2mm～0.5mm。根据本技术的示例性实施例，衬底层200的材料可以与薄膜层100的材料相同。然而，技术不限于此，衬底层200的材料可以与薄膜层100的材料也可以不同。根据本技术的示例性实施例，隔离层400可以是在衬底层200上通过沉积法或氧化法制备的二氧化硅层。隔离层400的厚度可以为0.05μm～4μm。优选地，隔离层400的厚度可以为0.05μm～0.5μm、0.5μm～1μm、1μm～2μm或2μm～3μm。根据本技术的示例性实施例，第一过渡层310和第二过渡层320可以为非晶态，第一过渡层310与第二过渡层320的厚度不同。第一过渡层310的厚度为2nm～10nm，第二过渡层320的厚度为0.5nm～15nm。根据本技术的示例性实施例，第一过渡层310含有一定浓度的H元素。第一过渡层310中的H元素的浓度可以为1×1019/cc～1×1022/cc。H元素来源于等离子体处理之后的表面所吸附的水分子，并且可以形成氢键，从而促进键合并增强纳米级单晶薄膜的键合力。因此，通过增大第一过渡层310中的H元素的浓度可以增强纳米级单晶薄膜的键合力。根据本技术的示例性示例，可以通过多种方法增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米级单晶薄膜，其特征在于，所述纳米级单晶薄膜包括：纳米级单晶薄膜层；隔离层；衬底层；以及第一过渡层和第二过渡层，第一过渡层位于纳米级单晶薄膜层与隔离层之间，第二过渡层位于隔离层与衬底层之间。

【技术特征摘要】
2017.10.13 CN 20171095096501.一种纳米级单晶薄膜，其特征在于，所述纳米级单晶薄膜包括：纳米级单晶薄膜层；隔离层；衬底层；以及第一过渡层和第二过渡层，第一过渡层位于纳米级单晶薄膜层与隔离层之间，第二过渡层位于隔离层与衬底层之间。2.根据权利要求1所述的纳米级单晶薄膜，其特征在于，第一过渡层和第二过渡层的厚度不同，第一过渡层包含浓度为1×1019个原子/cc～1×1022个原子/cc的H元素，并且还包含等离子体处理时所使用的元素。3.根据权利要求1所述的纳米级单晶薄膜，其特征在于，纳米级单晶薄膜层的材料为铌酸锂、钽...

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