一种复合薄膜及其制备方法技术

本申请实施例提供一种复合薄膜及其制备方法，所述复合薄膜包括衬底基板、第一隔离层、第二隔离层和功能薄膜层，所述第一隔离层、所述第二隔离层和所述功能薄膜层自下而上依次层叠设置于所述衬底基板的表面，且所述第一隔离层和所述第二隔离层的材质相同，所述第二隔离层的直径小于所述第一隔离层的直径。本申请会使得第一隔离层与第二隔离层之间的键合力更强，使衬底基板与功能基板所形成的键合体具有更好的键合效果，进而使得从键合体中剥离形成的复合薄膜具有更好的结构强度和稳定性。成的复合薄膜具有更好的结构强度和稳定性。成的复合薄膜具有更好的结构强度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合薄膜及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]复合薄膜因具有压电、铁电、光电、光弹、热释电、光折变和非线性等性质，因而被广泛应用于非线性光学、铁电、压电、电光等领域中。复合薄膜一般包括功能层、隔离层和衬底层，衬底层用于支撑隔离层和功能层，功能层用于实现电
‑
声间的转换，隔离层用于隔断功能层和衬底层之间的电气耦合。其中，功能层的材料为铌酸锂和钽酸锂等，由于铌酸锂和钽酸锂具有居里温度高、自发极化强、机电耦合系数高、优异的电光效应等优点，使得复合铌酸锂薄膜和复合钽酸锂薄膜等尤其在薄膜体声波器件、滤波器、调制器等领域受到越来越广泛的关注和应用。
[0003]复合铌酸锂薄膜和复合钽酸锂薄膜的制备方法主要有外延生长法、减薄抛光法以及离子注入法等。在外延生长法中，由于由铌酸锂和钽酸锂等材料制成的薄膜层与衬底层材料(如硅、石英等)之间的晶格失配比较大、膨胀系数不一样等原因，很难获得大面积、均匀完整的复合薄膜；采用减薄抛光法则很难获得纳米级厚度的复合薄膜，并且减薄抛光过程对复合薄膜易造成损伤，该种损伤还会极大影响电子元器件的性能。因此，在复合薄膜的实际生产过程中，离子注入法应用的越来越普遍。
[0004]目前，离子注入法一般包括以下步骤：首先，对铌酸锂/钽酸锂基体进行离子注入，得到包含薄膜层、注入层和余料层的注入片；然后，将注入片的薄膜层和衬底晶圆的工艺面在大气环境下使用室温直接键合，得到键合体；最后，对键合体进行退火处理，使余料层沿注入层从键合体中剥离，从而将薄膜层转移至衬底晶圆上，并最终制备得到复合薄膜。
[0005]上述离子注入法中，一方面由于铌酸锂/钽酸锂基体与衬底晶圆的材质不同，两者的热膨胀系数差异较大，而材料的膨胀强度又与加热温度成线性关系，所以加热温度越高，两种热膨胀系数不同的材料的膨胀差值越大。因此，如果铌酸锂/钽酸锂基体与衬底晶圆直接进行加热键合，两者会因膨胀差值产生作用力，导致键合体发生弯曲。当加热温度达到分离温度时，余料层与薄膜层会瞬间整体分离，且余料层与薄膜层会在短时间内从弯曲状态恢复至平坦状态。在余料层与薄膜层恢复平坦状态的过程中，因恢复平坦时所产生的力较大，易使余料层与薄膜层发生炸裂，从而降低复合薄膜的成品率。并且，分离后的余料层也不能进行重复利用，造成衬底晶圆的严重浪费，增加复合薄膜的生产成本。
[0006]另一方面，铌酸锂/钽酸锂基体与衬底晶圆材质的不同，使得两者在实际键合过程中产生的键合力较差，且在形成的键合体的边缘位置容易出现无法键合的情况。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种复合薄膜及其制备方法，以解决目前复合薄膜键合过程中，不同材质的衬底之间键合效果差的问题。
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种复合薄膜，包括衬底基板、第一隔离层、第二隔
离层和功能薄膜层，所述第一隔离层、所述第二隔离层和所述功能薄膜层自下而上依次层叠设置于所述衬底基板的表面，且所述第一隔离层和所述第二隔离层的材质相同，所述第二隔离层的直径小于所述第一隔离层的直径。
[0009]在一些实施例中，所述功能薄膜层的直径和所述第二隔离层的直径相同，且均小于所述第一隔离层的直径。
[0010]在一些实施例中，所述第二隔离层直径与所述第一隔离层直径的差值为5
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6mm。
[0011]在一些实施例中，还包括位于所述衬底基板和所述第一隔离层之间的缺陷层，所述缺陷层用于提供捕获所述衬底基板和所述第一隔离层之间载流子的陷阱。
[0012]在一些实施例中，所述第一隔离层和所述第二隔离层的材质为二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅中的一种。
[0013]第二方面，本申请实施例提供一种复合薄膜的制备方法，用于制备如上的复合薄膜，包括下述步骤：
[0014]分别在衬底基板和功能基板的功能层表面制备第一隔离层和第二隔离层，所述第二隔离层的直径小于所述第一隔离层的直径；
[0015]对所述功能基板进行离子注入，使离子穿过所述第二隔离层进入所述功能基板的功能层内部，并在所述功能层中依次形成层叠的余质层、注入层和功能薄膜层，其中，所述功能薄膜层与所述第二隔离层接触，注入的粒子分布在所述注入层中；
[0016]将所述第二隔离层与所述第一隔离层键合，得到第一键合体；
[0017]对所述第一键合体进行退火处理，以使所述功能薄膜层沿所述注入层与所述余质层分离，并转移至所述衬底基板，得到所述复合薄膜。
[0018]在一些实施例中，在衬底基板的表面制备第一隔离层之前，所述制备方法还包括：在衬底基板的表面制备缺陷层。
[0019]在一些实施例中，所述分别在衬底基板和功能基板的功能层表面制备第一隔离层和第二隔离层包括：
[0020]提供功能层和辅助基板，并分别在所述功能层和辅助基板的表面制备第二隔离层和第三隔离层；
[0021]将所述第三隔离层和所述功能层背向所述第二隔离层的表面键合，并形成呈第二键合体的所述功能基板，所述功能基板包括依次层叠的所述辅助基板、所述第三隔离层、所述功能层和所述第二隔离层；
[0022]在所述衬底基板的表面制备第一隔离层。
[0023]在一些实施例中，所述分别在衬底基板和功能基板的功能层表面制备第一隔离层和第二隔离层包括：
[0024]提供功能层和辅助基板；
[0025]在所述功能层相对的两个表面分别制备第二隔离层和第三隔离层；
[0026]将辅助基板与所述第三隔离层键合，并形成呈第三键合体的所述功能基板，所述功能基板包括依次层叠的所述辅助基板、所述第三隔离层、所述功能层和所述第二隔离层；
[0027]在所述衬底基板上制备第一隔离层。
[0028]在一些实施例中，所述衬底基板、所述功能基板和所述辅助基板的热膨胀系数均相同或者相近。
[0029]由于采用了上述技术方案，本申请所取得的技术效果为：
[0030]本申请提供一种复合薄膜，包括依次层叠设置的衬底基板、第一隔离层、第二隔离层和功能薄膜层，通过第一隔离层和第二隔离层实现衬底基板与功能薄膜层之间的键合。其中，将第一隔离层和第二隔离层设置为相同的材质，使得第一隔离层与第二隔离层具有相同或相近的热膨胀系数，从而在加热键合过程中，降低因两者膨胀差值过大而引发的功能薄膜层炸裂的风险，利于复合薄膜良品率的提升。并且，这种相同材质的设置方式还会使得第一隔离层与第二隔离层之间的键合力更强，使衬底基板与功能基板所形成的键合体具有更好的键合效果，进而使得从键合体中剥离形成的复合薄膜具有更好的结构强度和稳定性。此外，第二隔离层的直径小于第一隔离层的直径，由于降低了第一隔离层与第二隔离层的接触面积，从而使得第二隔离层整体上全部位于第一隔离层的键合面中，极大程度上避免了两者边缘位置出现无法键合的情况，利于复合薄膜键合效果的进一步改善。
附图说明
[0031]图1是本申请实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合薄膜，其特征在于，包括衬底基板(100)、第一隔离层(110)、第二隔离层(230)和功能薄膜层(223)，所述第一隔离层(110)、所述第二隔离层(230)和所述功能薄膜层(223)自下而上依次层叠设置于所述衬底基板(100)的表面，且所述第一隔离层(110)和所述第二隔离层(230)的材质相同，所述第二隔离层(230)的直径小于所述第一隔离层(110)的直径。2.根据权利要求1所述的复合薄膜，其特征在于，所述功能薄膜层(223)的直径和所述第二隔离层(230)的直径相同，且均小于所述第一隔离层(110)的直径。3.根据权利要求2所述的复合薄膜，其特征在于，所述第二隔离层(230)直径与所述第一隔离层(110)直径的差值为5
‑
6mm。4.根据权利要求1所述的复合薄膜，其特征在于，还包括位于所述衬底基板(100)和所述第一隔离层(110)之间的缺陷层(400)，所述缺陷层(400)用于提供捕获所述衬底基板(100)和所述第一隔离层(110)之间载流子的陷阱。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的复合薄膜，其特征在于，所述第一隔离层(110)和所述第二隔离层(230)的材质为二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅中的一种。6.一种复合薄膜的制备方法，用于制备如权利要求1
‑
5任一项所述的复合薄膜，其特征在于，包括下述步骤：分别在衬底基板和功能基板的功能层表面制备第一隔离层和第二隔离层，所述第二隔离层的直径小于所述第一隔离层的直径；对所述功能基板进行离子注入，使离子穿过所述第二隔离层进入所述功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金翠，连坤，张涛，董玉爽，李慧青，胡卉，胡文，
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：