一种制备薄膜的方法及应用技术

本申请公开一种制备薄膜的方法，所述方法向薄膜材料的键合面中进行离子注入，所得离子注入层为曲面；分别对薄膜材料以及衬底材料的键合面进行表面处理，将二者键合；对键合后的键合体进行热处理，使薄膜材料沿呈曲面的离子注入层剥离，可选地，可以对剥离后的薄膜进行抛光等后处理，所述方法能够根据应用的实际需要在衬底上制备具有特定面型参数的薄膜，特别地，基于现有技术的抛光等后处理方式，本申请提供的方法能够制备得到具有校正薄膜的不均匀性，从而提高抛光等后处理所得单晶薄膜的厚度均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种制备薄膜的方法及应用
本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种制备薄膜的方法及应用。
技术介绍
铌酸锂等压电薄膜材料具有优良的非线性光学特性、压电特性、电光特性、声光特性，在光信号处理、信息存储、射频滤波器等方面具有广泛的应用，尤其在电光调制器和射频滤波器领域体现出很大的优势。压电薄膜的厚度均匀性会对最终器件的使用频率、损耗、稳定性以及一致性具有一定的影响。实际应用中，通常需要压电薄膜的厚度非常均匀，这样既可以保证器件的性能稳定，也可以提高下游产商对于薄膜的利用率，节约生产成本。基于这些需求，对薄膜的厚度变化进行有效的调整或校正具有非常重大的意义。图1示出制备单晶薄膜的传统工艺流程示意图，如图1所示，现有技术制备压电薄膜的方法包括以下步骤：对压电薄膜材料进行离子注入，再将注入片与衬底材料键合；将键合所得键合体放入退火炉中高温退火，在退火炉中保温一定时间后，压电薄膜材料沿注入层分离，并在衬底材料上形成一层压电薄膜，从而得到压电薄膜半成品；经过抛光等表面处理，使压电薄膜半成品表面光滑，最后得到成品。目前，在同一次离子注入过程中离子注入的深度是相同的，即，在薄膜材料中形成的离子注入层是平面层，难以实现在同一次离子注入过程中得到注入深度不同的曲面离子注入层，则上述方法难以制备厚度具有预设变化规律的压电薄膜。进一步地，在上述方法中，表面处理通常将压电薄膜半成品放在抛光台上，其中，压电薄膜层向下放置，在半成品上方用气囊压迫半成品，然后转动抛光台，从而实现抛光。由于气囊的压力不可能绝对均匀，另外在晶片的边缘气囊和抛光垫可能会发生一定的形变，导致抛光过程中，晶片中心与边缘会产生很大的不均匀性。这种不均匀性所造成的晶片形变与抛光的参数如压力，抛光液，抛光垫的选择等有关系，而且具有重现性。
技术实现思路
为解决无法制备厚度具有预设变化规律的压电薄膜的问题，本申请提供一种制备薄膜的方法，所述方法通过预制体使得薄膜材料中的离子注入层形成曲面结构，剥离后在衬底材料上形成厚度具有预设变化规律的薄膜，特别地，制备一种厚度变化能够校正由抛光等后处理导致不均匀性的压电薄膜，从而减弱由于抛光等后处理导致不均匀而造成的薄膜厚度不均匀，此外，预制体的引入能够在离子注入时保护薄膜材料的表面不被所注入的离子刻蚀。特别地，对于铌酸锂、钽酸锂等含锂元素压电薄膜材料，预制体的引入还可以抑制薄膜材料在离子注入过程中锂离子挥发，提高薄膜性能，如压电性、薄膜组分的均匀性。本申请的目的在于提供以下几个方面：第一方面，一种制备薄膜的方法，所述方法包括以下步骤：向薄膜材料的键合面中进行离子注入，所得离子注入层为曲面；分别对薄膜材料以及衬底材料的键合面进行表面处理，将二者键合；对键合后的键合体进行热处理，使薄膜材料沿呈曲面的离子注入层剥离。本申请通过在薄膜材料中注入特定形态的离子注入层，使得衬底材料上形成具有特定形态的薄膜。在一种可实现的方式中，所述离子注入层为穹顶形曲面。可选地，所述离子注入面向所述键合面凸出。在一种可实现的方式中，所述向薄膜材料中进行离子注入包括：在薄膜材料的键合面上制作预制体；贯穿所述预制体向薄膜材料中进行离子注入；离子注入完成后去除预制体。其中，所述预制体的离子注入面为曲面。进一步地，所述预制体的面型以及曲面参数与后处理平面单晶薄膜后所形成曲面的面型以及曲面参数分别对应匹配。可选地，所述预制体与薄膜材料理化参数接近或者相同，例如，二氧化硅、钽酸锂和铌酸钠。在一种可实现的方式中，所述预制体可以根据包括以下步骤的方法制备：在所述薄膜材料的键合面上制作预制体基体，对所述预制体基体进行后处理，所述后处理方式与对单晶薄膜的后处理方式相同，处理方式一种可选的为抛光处理。可选地，所述预制体基体的厚度略大于对所述预制体基体后处理所除去的厚度，从而避免在对预制体基体进行抛光等后处理过程中接触到压电材料，所述预制体基体通过后处理被修整除去厚度，近似等于由薄膜材料分离所得薄膜上离子缺陷层的厚度。在一种可实现的方式中，对所述预制体后处理除去的厚度与对衬底材料上所形成单晶薄膜后处理除去的厚度匹配，从而保证预制体上的形变量能够等比例补偿单晶薄膜的后处理导致的形变量。在一种可实现的方式中，所述方法在薄膜材料沿呈曲面的离子注入层剥离后还包括：对衬底材料上剥离所得的单晶薄膜进行后处理。可选地，对所述单晶薄膜后处理完成后，所述单晶薄膜为平面。第二方面，本申请还提供一种单晶薄膜，所述单晶薄膜由前述第一方面所述方法剥离或者制备。第三方面，本申请还提供一种晶圆，所述晶圆包括衬底和第二方面所述单晶薄膜，所述单晶薄膜附着于所述衬底的表面。与现有技术相比，本申请提供的制备薄膜的方法能够根据应用的实际需要在衬底上制备具有特定面型参数的薄膜，特别地，基于现有技术的抛光等后处理方式，本申请提供的方法能够制备得到具有校正由抛光等后处理导致的薄膜的不均匀性，从而提高抛光等后处理所得单晶薄膜的厚度均匀性。附图说明图1示出制备单晶薄膜的传统工艺流程示意图；图2示出本申请一优选实施方式的制备薄膜的流程示意图；图3示出一种设置有多个子预制体的键合体。附图标记说明1-薄膜材料，2-离子注入层，3-预制体，4-衬底材料，5-键合体。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。图2示出本申请一优选实施方式的制备薄膜的流程示意图，如图2所示，本申请提供的制备薄膜的方法至少包括以下步骤1至步骤3：步骤1，向薄膜材料的键合面中进行离子注入，所得离子注入层为曲面。在本申请中，所述薄膜材料是指用于在衬底材料上形成单晶薄膜的裸片原料，可选地，所述薄膜材料也为圆片，并且，其直径与衬底材料的直径相同。所述薄膜材料包括铌酸锂、钽酸锂等，还可以是现有技术中能够采用离子注入方式在衬底材料上形成单晶薄膜的其它材料。如图2所示，可以由所述薄膜材料(1)的一面向所述薄膜材料内部进行离子注入，从而在所述薄膜材料内部形成一层离子注入层(2)，其中，所述薄膜材料上用于离子注入的表面需要平整光滑，一种可实现的方式为通过抛光使薄膜材料的注入面达到上述粗糙度要求。可以理解的是，所述薄膜材料的离子注入面即为其与衬底材料键合的键合面。本申请对离子注入的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种离子注入的方式，所注入的离子可以为能够热处理生成气体的离子，例如：氢离子或者氦离子。所述离子注入层中的离子经过热处理可以生成气体，所生成的气体能够将所述薄膜材料沿离子注入层分成两部分，其中，与衬底材料键合的部分剥离后即为单晶薄膜。在离子注入后，薄膜材料在离子注入层的上下界面会形成缺陷层，即，通过离子注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n向薄膜材料的键合面中进行离子注入，所得离子注入层为曲面；/n分别对薄膜材料以及衬底材料的键合面进行表面处理，将二者键合；/n对键合后的键合体进行热处理，使薄膜材料沿呈曲面的离子注入层剥离。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
向薄膜材料的键合面中进行离子注入，所得离子注入层为曲面；
分别对薄膜材料以及衬底材料的键合面进行表面处理，将二者键合；
对键合后的键合体进行热处理，使薄膜材料沿呈曲面的离子注入层剥离。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入层为穹顶形曲面，优选地，所述离子注入面向所述键合面凸出。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述向薄膜材料中进行离子注入包括：
在薄膜材料的键合面上制作预制体；
贯穿所述预制体向薄膜材料中进行离子注入；
离子注入完成后去除预制体。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预制体的离子注入面为曲面。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述预制体的面型以及曲面参数与抛光平面单晶薄膜后所形成曲面的面型以及曲面参数分别对应匹配。


6.根据权利要求3至5任一项所述的方法，其特征在于，所述预制体与薄膜材料理化参数接近或者相同。


7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李真宇，张秀全，杨超，李洋洋，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：山东;37