一种超平复合薄膜及其制备方法技术

本申请实施例提供的一种超平复合薄膜及其制备方法，将基于离子注入法制备的单晶注入片和衬底晶圆键合，形成键合体，然后对键合体进行退火处理，使单晶注入片的薄膜层转移至衬底晶圆上，然后对薄膜层依次进行湿法腐蚀和抛光处理。未进行离子注入的单晶晶圆无法进行腐蚀，只有通过离子注入后才可以实现腐蚀，本发明专利技术采用湿法腐蚀后，薄膜层的均匀性好，但是粗糙度不高，所以又采用了抛光处理，抛光是为了改善薄膜层的粗糙度，采用腐蚀和抛光一起处理可以使得复合薄膜的薄膜层的TTV从

【技术实现步骤摘要】
一种超平复合薄膜及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体部件制造
，尤其涉及一种超平复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]复合薄膜被广泛应用于声表面波器件、薄膜体声波谐振器、光电传感器等各种核心电子元器件。复合薄膜一般包括薄膜层、隔离层和衬底层，其中，薄膜层的材料一般具有压电、铁电、光电、光弹、热释电、光折变和非线性等性质。
[0003]以铌酸锂和钽酸锂为例，铌酸锂和钽酸锂材料由于具有居里温度高、自发极化强、机电耦合系数高、优异的电光效应等有优点广泛地应用于非线性光学、铁电、压电、电光等领域，尤其是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。复合铌酸锂薄膜和钽酸锂薄膜的制备方法主要有外延生长法，减薄抛光体材料法以及离子注入键合分离方法等，外延生长法由于铌酸锂和钽酸锂与衬底材料之间的晶格失配比较大、膨胀系数不一样等原因，很难获得大面积的，均匀完整的薄膜。采用减薄抛光的方法很难获得纳米级厚度的薄膜，而且减薄抛光过程中造成的损伤层对后面器件的影响比较大，所以目前比较常用的方法为离子注入键合分离的方法。
[0004]其中，离子注入键合分离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，退火使余料层沿注入层由键合体剥离，将薄膜层转移至衬底晶圆上制备得到复合薄膜，但是，利用这种方法制备的复合薄膜的薄膜层的厚度均匀性较差，会影响最终器件的使用效果。薄膜层的厚度均匀性(TotalThicknessVariation，TTV)指薄膜层的最大厚度与最小厚度的差值。例如，采用上述方法将4inch铌酸锂晶圆分离后所获得纳米尺度铌酸锂薄膜的厚度均匀性(TotalThickness Variation，TTV)一般为
±
30nm
‑
40nm，这严重影响了器件的使用效果，所以如何制备薄膜层TTV更好的超平复合薄膜是目前要急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种超平复合薄膜及其制备方法，以解决目前复合薄膜制备方法所制备的复合薄膜厚度均匀性差的问题。
[0006]本申请实施例提供一种超平复合薄膜制备方法，包括以下步骤：
[0007]将基于离子注入法制备的单晶注入片与衬底晶圆的工艺面键合，形成键合体，其中，所述单晶注入片依次包括薄膜层、注入层和余料层；
[0008]对所述键合体进行退火处理，使所述余料层沿所述注入层由所述键合体剥离，将所述薄膜层转移至所述衬底晶圆上；
[0009]先对所述薄膜层进行湿法腐蚀处理；
[0010]再对所述薄膜层进行抛光处理。
[0011]在一种可行的实施方式中，所述湿法腐蚀处理的厚度不小于抛光处理的厚度。
[0012]在一种可行的实施方式中，所述抛光处理的厚度范围1nm
‑
200nm。
[0013]在一种可行的实施方式中，所述抛光处理的厚度范围1nm
‑
50nm。
[0014]在一种可行的实施方式中，所述超平复合薄膜的所述薄膜层的厚度为1nm
‑
900nm。
[0015]在一种可行的实施方式中，所述单晶注入片选择铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、石英、氧化硅、氮化铝、砷化镓或硅的注入片中的至少一者。
[0016]在一种可行的实施方式中，湿法腐蚀选择的腐蚀液选择氨水和双氧水的混合液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氟氢酸溶液或四甲基氢氧化铵溶液中的至少一者。
[0017]在一种可行的实施方式中，在将基于离子注入法制备的单晶注入片与衬底晶圆的工艺面键合之前，所述方法还包括：
[0018]在所述衬底晶圆的工艺面上制备隔离层；
[0019]在制备隔离层之前，在所述衬底晶圆的工艺面上制备缺陷层。
[0020]在一种可行的实施方式中，所述衬底晶圆选择为硅、碳化硅、蓝宝石、石英、SOI、砷化镓中的至少一者。
[0021]在一种可行的实施方式中，所述隔离层的材料为二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅中的至少一者；所述缺陷层为多晶硅、非晶硅、多晶锗的至少一者。
[0022]另一方面，本申请还提供一种超平复合薄膜，该超平复合薄膜通过上述超平复合薄膜制备方法所制备得到。
[0023]本申请实施例提供的一种超平复合薄膜及其制备方法，将基于离子注入法制备的单晶注入片和衬底晶圆键合，形成键合体，然后对键合体进行退火处理，使单晶注入片的薄膜层转移至衬底晶圆上，然后对薄膜层依次进行湿法腐蚀和抛光处理。未进行离子注入的单晶晶圆无法进行腐蚀，只有通过离子注入后才可以实现腐蚀。本专利技术采用湿法腐蚀后，薄膜层的均匀性好，但是粗糙度不高，所以又采用了抛光处理。抛光是为了改善薄膜层的粗糙度，采用腐蚀和抛光一起处理可以使得薄膜层的TTV从
±
30
‑
40nm左右降低至
±
10nm左右，从而可以获得薄膜层厚度均匀性好的超平复合薄膜。
附图说明
[0024]图1是现有技术所制备的复合薄膜的薄膜层的厚度均匀性的检测结果示意图；
[0025]图2是本申请一实施例提供的一种超平复合薄膜制备方法的流程示意图；
[0026]图3是通过本申请一实施例所制备的超平复合薄膜的薄膜层的厚度均匀性的检测结果示意图；
[0027]图4是本申请一实施例提供的超平复合薄膜的结构示意图；
[0028]图5是本申请另一实施利提供的超平复合薄膜的结构示意图。
[0029]附图标记说明：
[0030]100
‑
薄膜层；200
‑
隔离层；300
‑
衬底晶圆；400
‑
缺陷层。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0032]在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0033]复合薄膜被广泛应用于声表面波器件、薄膜体声波谐振器、光电传感器等各种核心电子元器件。复合薄膜包括薄膜层、隔离层和衬底层，其中，薄膜层的材料一般具有压电、铁电、光电、光弹、热释电、光折变和非线性等性质。薄膜层的厚度均匀性(TotalThicknessVariation，T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超平复合薄膜制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将基于离子注入法制备的单晶注入片与衬底晶圆的工艺面键合，形成键合体，其中，所述单晶注入片依次包括薄膜层、注入层和余料层；对所述键合体进行退火处理，使所述余料层沿所述注入层由所述键合体剥离，将所述薄膜层转移至所述衬底晶圆上；先对所述薄膜层进行湿法腐蚀处理；再对所述薄膜层进行抛光处理。2.根据权利要求1所述的超平复合薄膜制备方法，其特征在于，所述湿法腐蚀处理的厚度不小于抛光处理的厚度。3.根据权利要求1所述的超平复合薄膜制备方法，其特征在于，所述抛光处理的厚度范围1nm
‑
200nm；或者，所述抛光处理的厚度范围1nm
‑
50nm。4.根据权利要求1所述的超平复合薄膜制备方法，其特征在于，所述超平复合薄膜的所述薄膜层的厚度为1nm
‑
900nm。5.根据权利要求1所述的超平复合薄膜制备方法，其特征在于，所述单晶注入片选择铌酸锂、钽酸锂、碳化...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡卉，胡文，刘桂银，张秀全，孟瑶，
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：