一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件技术

本申请公开的一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件，包括依次层叠的第一功能薄膜层、第一隔离层、第二隔离层、第二功能薄膜层和衬底层；第二功能薄膜层中与第二隔离层接触的表面的粗糙度大于第二隔离层中与第一隔离层接触的表面的粗糙度，第二隔离层中与第一隔离层接触的表面的粗糙度大于第一隔离层中与第一功能薄膜层接触的表面的粗糙度；其中，第一功能薄膜层采用电光晶体材料，第二功能薄膜层采用宽禁带半导体材料。在第二隔离层和衬底层之间增设具有禁带宽度大、抗辐射能力强、击穿电场强度好、耐高温等特点的宽禁带半导体材料，能够增强第一功能薄膜层抵抗恶劣环境的能力，满足电子元器件在恶劣的环境下稳定工作的需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件


[0001]本申请涉及半导体制备
，尤其涉一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件。

技术介绍

[0002]铌酸锂、钽酸锂等电光晶体材料由于其自身具有多种优良的光学性能，如压电、铁电、光电、光弹、热释电、光折变和非线性等性质，以硅材料为衬底制备的铌酸锂或钽酸锂薄膜已被广泛应用于滤波器、光学调制器、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核心电子元器件。
[0003]现有技术中以硅材料为衬底制备的铌酸锂或钽酸锂薄膜，即硅基铌酸锂薄膜，通常结构自上往下依次为铌酸锂薄膜层、二氧化硅低折射率隔离层、硅衬底层。虽然现有技术中的硅基铌酸锂薄膜具备的强导向高折射率对比结构为在小体积范围内实现光电集成提供了材料支撑，但是，现有技术中的硅基铌酸锂薄膜抵抗恶劣条件的能力较弱，温度或电磁场发生变化均容易导致硅基铌酸锂薄膜折射率变化，例如铌酸锂折射率变小、二氧化硅折射率变大等，从而导致其应用的电子元器件失效。
[0004]因此，现亟需一种能够抵抗恶劣条件的电光晶体薄膜。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中硅基铌酸锂薄膜抵抗恶劣条件的能力较弱的技术问题，本申请提供一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件。
[0006]第一方面，本申请提供一种电光晶体薄膜，包括依次层叠的第一功能薄膜层、第一隔离层、第二隔离层、第二功能薄膜层和衬底层；所述第二功能薄膜层中与所述第二隔离层接触的表面的粗糙度大于所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度，所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度大于所述第一隔离层中与所述第一功能薄膜层接触的表面的粗糙度；其中，所述第一功能薄膜层采用电光晶体材料，所述第二功能薄膜层采用宽禁带半导体材料。
[0007]进一步地，所述第二隔离层由具有第一颗粒粒度的材料制备而成，所述第一隔离层由具有第二颗粒粒度的材料制备而成，所述第一颗粒粒度大于所述第二颗粒粒度。
[0008]进一步地，所述第二功能薄膜层的硬度大于所述第二隔离层的硬度，所述第二功能薄膜层的硬度大于所述第一隔离层的硬度。
[0009]进一步地，所述第二功能薄膜层采用金刚石材料。
[0010]进一步地，所述第二隔离层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝，所述第一隔离层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝。
[0011]进一步地，所述第二隔离层和所述第一隔离层的材料相同。
[0012]进一步地，所述第二功能薄膜层的厚度为0.4～100μm。
[0013]进一步地，所述第二功能薄膜层中与所述第二隔离层接触的表面的粗糙度小于
5nm，所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度小于2nm，所述第一隔离层中与所述第一功能薄膜层接触的表面的粗糙度小于0.5nm。
[0014]进一步地，还包括补偿功能层，所述补偿功能层层叠于所述衬底层远离第二功能薄膜层的表面。
[0015]进一步地，补偿功能层采用二氧化硅、氮化铝、氮化镓、碳化硅、金刚石、钼或钨材料。
[0016]第二方面，本申请还提供一种电光晶体薄膜的制备方法，包括：在衬底层顶表面制备第二功能薄膜层，所述第二功能薄膜层采用宽禁带半导体材料；在所述第二功能薄膜层上制备第二隔离层，使所述第二隔离层中远离所述第二功能薄膜层的表面的粗糙度小于所述第二功能薄膜层中与所述第二隔离层接触的表面的粗糙度；在所述第二隔离层上制备第一隔离层，使所述第一隔离层中远离所述第二隔离层的表面的粗糙度小于所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度；利用离子注入法和键合法，或者，利用键合法和研磨抛光法，在所述第一隔离层上制备所述第一功能薄膜层，所述第一功能薄膜层采用电光晶体材料。
[0017]进一步地，所述第二功能薄膜层的硬度大于所述第二隔离层的硬度，所述第二功能薄膜层的硬度大于所述第一隔离层的硬度。
[0018]进一步地，如果所述第二功能薄膜层采用金刚石材料，则在衬底层顶表面制备第二功能薄膜层包括：向反应室中输入用于沉积金刚石的反应气源，所述反应气源为甲烷和氢气；将衬底层置于衬底座上，采用沉积法在衬底层顶表面沉积金刚石，其中，在所述反应室的中部有预设频率的微波波导馈入，形成辉光放电区，在衬底层顶表面上沉积金刚石薄膜；抛光所述金刚石薄膜，使所述金刚石薄膜的表面的粗糙度＜5nm。
[0019]进一步地，在所述第二功能薄膜层上制备第二隔离层，以及，所述在所述第二隔离层上制备第一隔离层，包括：在所述第二功能薄膜层上沉积具有第一颗粒粒度的材料，形成第二隔离层；在所述第二隔离层上沉积具有第二颗粒粒度的材料，形成第一隔离层，其中，所述第一颗粒粒度大于所述第二颗粒粒度。
[0020]进一步地，所述第二隔离层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝，所述第一隔离层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝。
[0021]进一步地，所述第二隔离层和所述第一隔离层的材料相同。
[0022]进一步地，所述第二功能薄膜层的厚度为0.4～100μm。
[0023]进一步地，所述第二功能薄膜层中与所述第二隔离层接触的表面的粗糙度小于5nm，所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度小于2nm，所述第一隔离层中与所述第一功能薄膜层接触的表面的粗糙度小于0.5nm。
[0024]进一步地，所述在衬底层顶表面制备第二功能薄膜层之前还包括：在所述衬底层底表面制备补偿功能层，所述底表面是指所述衬底层远离第二功能薄膜层的表面。
[0025]进一步地，补偿功能层采用二氧化硅、氮化铝、氮化镓、碳化硅、金刚石、钼或钨材料。
[0026]第三方面，本申请还提供一种电子元器件，包括第一方面任一所述的电光晶体薄膜。
[0027]本申请提供的一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件，在第二隔离层和衬底
层之间增设具有禁带宽度大、抗辐射能力强、击穿电场强度好、耐高温等特点的宽禁带半导体材料，能够增强第一功能薄膜层抵抗恶劣环境的能力，满足电子元器件在恶劣的环境下稳定工作的需求。另外，本申请通过逐渐减小覆盖在第二功能薄膜层上结构的表面粗糙度的方式，间接实现第二功能薄膜层与第一功能薄膜层的键合，这样可以更好的控制第一隔离层厚度的均匀性，提升第一隔离层的抛光效率，并且可以使第一隔离层表面的粗糙度小于0.5nm，以达到与第一功能薄膜层直接键合的要求。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本申请实施例提供一种电光晶体薄膜的结构示意图；
[0030]图2为本申请实施例提供又一种电光晶体薄膜的结构示意图；
[0031]图3为本申请实施例提供的一种电光晶体薄膜的制备方法的工艺流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电光晶体薄膜，其特征在于，包括依次层叠的第一功能薄膜层、第一隔离层、第二隔离层、第二功能薄膜层和衬底层；所述第二功能薄膜层中与所述第二隔离层接触的表面的粗糙度大于所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度，所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度大于所述第一隔离层中与所述第一功能薄膜层接触的表面的粗糙度；其中，所述第一功能薄膜层采用电光晶体材料，所述第二功能薄膜层采用宽禁带半导体材料。2.根据权利要求1所述的电光晶体薄膜，其特征在于，所述第二隔离层由具有第一颗粒粒度的材料制备而成，所述第一隔离层由具有第二颗粒粒度的材料制备而成，所述第一颗粒粒度大于所述第二颗粒粒度。3.根据权利要求1所述的电光晶体薄膜，其特征在于，所述第二功能薄膜层采用金刚石材料。4.根据权利要求1所述的电光晶体薄膜，其特征在于，所述第二隔离层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝，所述第一隔离层为二氧化硅、氮化硅或氧化铝。5.根据权利要求1所述的电光晶体薄膜，其特征在于，所述第二功能薄膜层中与所述第二隔离层接触的表面的粗糙度小于5nm，所述第二隔离层中与所述第一隔离层接触的表面的粗糙度小于2nm，所述第一隔离层中与所述第一功能薄膜层接触的表面的粗糙度小于0.5nm。6.根据权利要求1所述的电光晶体薄膜，其特征在于，还包括补偿功能层，所述补偿功能层层叠于所述衬底层远离第二功能薄膜层的表面。7.一种电光晶体薄膜的制备方法，其特征在于，包括：在衬底层顶表面制备第二功能薄膜层，所述第二功能薄膜层采用宽禁带半导体材料；在所述第二功能薄膜层上制备第二隔离层，使所述第二隔离层中远离所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金翠，张秀全，刘阿龙，连坤，刘桂银，杨超，张涛，
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：