CN104779143A - 一种设置在基底上的薄膜及其制备方法 - Google Patents

一种设置在基底上的薄膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种设置在基底上的薄膜及其制备方法，本发明设置在基底上的薄膜包括基底层和薄膜层，薄膜层的厚度为10~30×103纳米，基底层材料和薄膜层材料的热膨胀系数不同；制备方法为先制备在同种材料基底上的薄膜层，薄膜层和同种材料基底之间有一层牺牲层，然后将薄膜层键合到目标基底上，再将牺牲层去除，最终得到目标基底上的薄膜层；本发明的薄膜为基底材料和薄膜材料的膨胀系数差别较大时，形成的膜厚均匀，缺陷密度低的薄膜层，薄膜的厚度达到纳米级；通过在不同材料上制备的薄膜，能实现各种材料生产工艺和生产线的兼容，可以将基底材料的半导体器件和薄膜器件进行集成，提高薄膜材料的可加工性能，进而生产出性能优良的新型器件。

Description

一种设置在基底上的薄膜及其制备方法
技术领域
 本发明涉及半导体材料和光电材料技术领域，具体涉及一种设置在基底上的薄膜及其制备方法。
背景技术
铌酸锂或钽酸锂材料由于具有优异的电光、声光、压电、光折变并且机械性能良好等优点，被广泛应用于光电子集成领域，如在光纤通讯领域中用于波导调制器，具有体积小、性能高、功耗低等优点，也可用于信息存储领域，实现高密度信息存储。但是铌酸锂或钽酸锂材料只有和基底材料融合较好时，才能发挥其性能，如若在硅基薄膜上形成铌酸锂薄膜，可实现与现有硅基材料的生产工艺和生产线兼容，可使硅基的半导体器件与铌酸锂器件进行集成，使得铌酸锂薄膜的可加工性大为提高，进而发展出性能优良的新型器件，扩大铌酸锂的市场范围，满足市场需求。但是由于基底材料如硅、石英或玻璃与钽酸锂或铌酸锂材料的热膨胀系数差别较大，难以得到大面积完整分离的薄膜。
1992年Bruel提供了一种加热剥离薄膜的方法制备薄膜，先对原始基底进行离子注入，形成薄膜层、分离层和余质层，将经过了离子注入的原始基底和目标基底键合，并对其进行加热，使得薄膜层和余质层分离并转移至目标基底。该方法的核心是加热分离薄膜，对键合体进行加热可以达到两个目的：一、使得注入的离子有足够多的能量成核并长大为气泡，当气泡数量不断增多接连成一体时，可将薄膜和原始基底剥离；二、通过加热增强原始基底与目标基底之间的键合力，使剥离的薄膜与目标基底的结合更牢固，不易破裂，从而得到剥离完整的薄膜。但是该方法只在目标基底和原始基底的热膨胀系数差别不大时较为有效，当目标基底和原始基底的热膨胀系数差别较大时，通过加热很难制备薄膜，加热温度较低，注入的离子难以吸收足够多的能量长大为气泡，使得薄膜层和余质层难以分离；加热温度较高，由于目标基底和原始基底在高温下的膨胀伸长有很大差别，当两种材料的膨胀差值超过其中某一材料的承受极限时，会使键合体拉裂拉碎，难以得到大面积完整分离的薄膜。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种设置在基底上的薄膜及其制备方法。
本发明为先制备在同种材料基底上的薄膜层，薄膜层和同种材料基底之间有一层牺牲层。然后将薄膜层键合到目标基底上。将牺牲层去除，使薄膜和同种材料基底分离，或将同种材料基底用研磨或腐蚀的方法去除，再将牺牲层去除。最终得到目标基底上的薄膜层。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种设置在基底上的薄膜，包括基底层和薄膜层，薄膜层的厚度为20~30×103纳米；基底层材料和薄膜层材料的热膨胀系数不同。
为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：
优选的一种设置在基底上的薄膜，薄膜层的厚度为25~4500纳米，薄膜层材料为铌酸锂或钽酸锂，基底层材料为硅。
进一步优选的一种设置在基底上的薄膜，薄膜层材料为铌酸锂，基底层材料为硅，薄膜层的厚度为500纳米。
 本发明还包括一种设置在基底上的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）取两片相同的原始基底，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将离子注入第一原始基底中，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层无机硅材料，得到原始基底层和牺牲层；所述的无机硅材料为二氧化硅、多晶硅或氮化硅中的一种；所述离子为氢离子或氦离子；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度50~500℃，压力0.1~30MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5~50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，用晶片键合法进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30~250℃，退火环境为0.1~30MPa的氧气或氮气氛围；
（5）将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除，或者将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层用研磨法去除后再用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除牺牲层，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度20~30×103纳米，得到设置在基底上的薄膜；所述的腐蚀溶液为氢氟酸、氢氧化钾溶液、HF+NH4F、HF+H2O2，其中氢氟酸和氢氧化钾溶液的质量浓度为10~100%、HF和NH4F的质量比为1:100~100:1，HF和H2O2的质量比为1:100~100:1。
优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）取两片相同的原始基底，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将离子注入第一原始基底中，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层二氧化硅，得到原始基底层和牺牲层；原始基底的材料为钽酸锂或铌酸锂；所述离子为氢离子或氦离子；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度50~500℃，压力0.1~30MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5~50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30~250℃，退火环境为0.1~30MPa的氧气或氮气氛围；
（5）将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除，或者将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层用研磨法去除后再用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除牺牲层，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度20~4500纳米，得到设置在硅基底上的钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜；所述的腐蚀溶液为氢氟酸、氢氧化钾溶液、HF+NH4F、HF+H2O2，其中氢氟酸和氢氧化钾溶液的质量浓度为10~100%、HF和NH4F的质量比为1:100~100:1，HF和H2O2的质量比为1:100~100:1。
优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，离子注入能量为10~30000keV，注入剂量为1014~1018ions/cm2。
优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，注入离子为氦离子，注入离子为氦离子，离子注入能量为10~3000keV，注入剂量为1015~7×1017ions/cm2。
进一步优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂原始基底两片，对两片原始基底进行处理，其中一片原始基底采用离子注入法将氦离子注入原始基底中，从而将原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内，离子注入的能量为250keV，注入剂量为4×1016ions/cm2；在另一片原始基底上沉积一层二氧化硅，得到原始基底层和牺牲层，沉积的条件为功率150W，压强500mTorr，基板温度80℃，沉积时间为30分钟；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的两片原始基片进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力10MPa，氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热3小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）将目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为50℃，退火环境为1MPa的氮气氛围；
（5）使用HF和H2O的质量比1:1的混合溶液对步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层去除，得到在目标基底硅基底上的铌酸锂薄膜，对目标基底硅基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度500纳米，得到在硅基底上的铌酸锂薄膜。
本发明的优点在于：
本发明在基底上的薄膜为基底材料和薄膜材料的膨胀系数差别较大时，形成的膜厚均匀，缺陷密度低的薄膜层，薄膜的厚度达到纳米级；通过在不同材料上制备的薄膜，能实现各种材料生产工艺和生产线的兼容，可以将基底材料的半导体器件和薄膜器件进行集成，提高薄膜材料的可加工性能，进而生产出性能优良的新型器件。
本发明还提供了在热膨胀系数不同的基底上薄膜的制备方法，该方法依靠晶片键合、腐蚀或研磨工艺将薄膜从原始基底转移到膨胀系数差别较大的目标基底上，并且不会破坏其结构；本发明的制备方法可以应用于大尺寸薄膜的转移上，实现薄膜在原始基底与目标基底之间的整体转移，而不受原始基底与目标基底热膨胀系数差别的限制；该方法生产的薄膜的种类多，可生产硅基底上的钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜、石英基底上的钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜、玻璃基底上的钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜、钽酸锂或铌酸锂基底上的硅薄膜等。
具体实施方式
一种设置在基底上的薄膜，包括基底层和薄膜层，薄膜层的厚度为20~30×103纳米；基底层材料和薄膜层材料的热膨胀系数不同，如硅基底上的钽酸锂薄膜、硅基底上的铌酸锂薄膜、石英基底上的钽酸锂薄膜、石英基底上的铌酸锂薄膜、玻璃基底上的钽酸锂薄膜、玻璃基底上的铌酸锂薄膜、铌酸锂基底上的硅薄膜、钽酸锂基底上的硅薄膜等。
为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：
优选的一种设置在基底上的薄膜，薄膜层的厚度为25~4500纳米，薄膜层材料为铌酸锂或钽酸锂，基底层材料为硅，通过对薄膜层材料、基底层材料和薄膜层厚度的选择可以制备更精密的光电子元件。
进一步优选的一种设置在基底上的薄膜，薄膜层材料为铌酸锂，基底层材料为硅，薄膜层的厚度为500纳米。
 本发明还包括一种设置在基底上的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）取两片相同的原始基底，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将离子注入第一原始基底中，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层无机硅材料，得到原始基底层和牺牲层；所述的无机硅材料为二氧化硅、多晶硅或氮化硅中的一种；所述离子为氢离子或氦离子；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度50~500℃，压力0.1~30MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5~50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，用晶片键合法进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30~250℃，退火环境为0.1~30MPa的氧气或氮气氛围；
（5）将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除，或者将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层用研磨法去除后再用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除牺牲层，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度20~30×103纳米，得到设置在基底上的薄膜；所述的腐蚀溶液为氢氟酸、氢氧化钾溶液、HF+NH4F、HF+H2O2，其中氢氟酸和氢氧化钾溶液的质量浓度为10~100%、HF和NH4F的质量比为1:100~100:1，HF和H2O2的质量比为1:100~100:1。
优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）取两片相同的原始基底，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将离子注入第一原始基底中，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层二氧化硅，得到原始基底层和牺牲层；原始基底的材料为钽酸锂或铌酸锂；所述离子为氢离子或氦离子；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度50~500℃，压力0.1~30MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5~50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30~250℃，退火环境为0.1~30MPa的氧气或氮气氛围；
（5）将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除，或者将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层用研磨法去除后再用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除牺牲层，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度20~4500纳米，得到设置在硅基底上的钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜；所述的腐蚀溶液为氢氟酸、氢氧化钾溶液、HF+NH4F、HF+H2O2，其中氢氟酸和氢氧化钾溶液的质量浓度为10~100%、HF和NH4F的质量比为1:100~100:1，HF和H2O2的质量比为1:100~100:1。
优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，离子注入能量为10~3000keV，注入剂量为1014~1018ions/cm2。
优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，注入离子为氦离子，离子注入能量为10~3000keV，注入剂量为1016~5×1017ions/cm2。
进一步优选的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂原始基底两片，对两片原始基底进行处理，其中一片原始基底采用离子注入法将氦离子注入原始基底中，从而将原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内，离子注入的能量为250keV，注入剂量为4×1016ions/cm2；在另一片原始基底上沉积一层二氧化硅，得到原始基底层和牺牲层，沉积的条件为功率150W，压强500mTorr，基板温度80℃，沉积时间为30分钟；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的两片原始基片进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力10MPa，氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热3小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为50℃，退火环境为10MPa的氮气氛围；
（5）使用HF和H2O的质量比1:1的混合溶液对步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层去除，得到在目标基底硅基底上的铌酸锂薄膜，对目标基底硅基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度500纳米，得到在硅基底上的铌酸锂薄膜。
实施例1
设置在硅基底上的铌酸锂薄膜，铌酸锂薄膜的厚度为10纳米。
设置在硅基底上的铌酸锂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂的原始基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氦离子注入第一原始基底中，氦离子注入能量为500    keV，剂量为5×1016ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内；在第二原始基底上通过等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积一层疏松的厚度为2.2μm二氧化硅，其中功率为200W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力0.1MPa，氧气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始铌酸锂基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30℃，退火环境为1MPa的氧气氛围；
（5）利用研磨的办法，用研磨机将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层去除，露出牺牲层的二氧化硅，然后用10%的氢氟酸腐蚀溶液去除二氧化硅，得到在硅基底上的薄膜，对硅基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度10纳米，得到硅基底上的铌酸锂薄膜。
实施例2
设置在硅基底上的钽酸锂薄膜。钽酸锂薄膜的厚度为30×103纳米。
设置在硅基底上的钽酸锂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供钽酸锂原始基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氢离子注入第一原始基底中，氢离子注入能量为     2500keV，剂量为7×1017ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氢离子分布在分离层内；在第二原始基底上通过PECVD法沉积一层厚度为3μm的多晶硅材料，其中功率为250W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度500℃，压力30MPa，氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光至30×103纳米，待用；
（4）取目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为180℃，退火环境为0.1MPa的氮气氛围；
（5）直接对步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层的多晶硅材料用100%氢氟酸腐蚀溶液去除，得到在目标基底硅基底上的钽酸锂薄膜。
实施例3
设置在石英基底上的钽酸锂薄膜，钽酸锂薄膜的厚度为500纳米。
 设置在石英基底上的钽酸锂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供钽酸锂原始基底两片分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氦离子注入第一原始基底中，氦离子注入能量为     250keV，剂量为5×1016ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层厚度为3微米的氮化硅，其中功率为250W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力5MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热3小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底石英基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为50℃，退火环境为10MPa的氧气氛围；
（5）利用研磨的办法，用研磨机将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层去除，露出牺牲层的氮化硅，然后用干法腐蚀工艺去除牺牲层的氮化硅，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度500纳米，得到设置在石英基底上的钽酸锂薄膜。
实施例4
设置在玻璃基底上的铌酸锂薄膜，铌酸锂薄膜的厚度为10×103纳米。
设置在玻璃基底上的铌酸锂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂原始基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氢离子注入第一原始基底中，氢离子注入能量为    1100keV，剂量为4×1017ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氢离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层厚度为3μm的二氧化硅，其中功率为250W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力0.1MPa，氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热30小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底玻璃基底与步骤（3）经过抛光处理后的铌酸锂薄膜层相接触，用晶片键合法进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为100℃，退火环境为0.1MPa的氮气氛围；
（5）利用研磨的办法，用研磨机将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层去除，露出牺牲层的二氧化硅，然后用干法腐蚀工艺去除牺牲层的二氧化硅，得到目标基底玻璃基底上的铌酸锂薄膜，对目标基底玻璃基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度10×103纳米，得到设置在玻璃基底上的铌酸锂薄膜。
实施例5
设置在铌酸锂基底上的硅薄膜，硅薄膜的厚度为50纳米。
设置在铌酸锂基底上的硅薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供原始基底硅基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氢离子注入第一原始基底中，氢离子注入能量为55 keV，剂量为5×1016ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氢离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层厚度为2.4μm的二氧化硅，其中功率为200W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度500℃，压力0.1MPa，氧气氛围下对步骤（2）的键合体加热20小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底铌酸锂基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为100℃，退火环境为0.1MPa的氧气氛围；
（5）用HF和NH4F质量比为50:50的混合溶液将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层的二氧化硅去除，得到目标基底铌酸锂基底上的硅薄膜，对目标基底铌酸锂基底上的硅薄膜采用化学机械抛光法将硅薄膜抛光至目标厚度50纳米，得到设置在铌酸锂基底上的硅薄膜。
实施例6
设置在钽酸锂基底上的硅薄膜，硅薄膜的厚度为15×103纳米。
设置在钽酸锂基底上的硅薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供原始基底硅基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氢离子注入第一原始基底中，氢离子注入能量为     1500 keV，剂量为3×1017ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氢离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层厚度为10μm的多晶硅，其中功率为250W，压强为500 mTor，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的两片原始基片进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度500℃，压力0.1MPa，氧气氛围下对步骤（2）的键合体加热30小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底钽酸锂基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为100℃，退火环境为0.1MPa的氧气氛围；
（5）用HF和NH4F质量比为100:1的混合溶液将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层的多晶硅去除，得到目标基底钽酸锂基底上的硅薄膜，对目标基底钽酸锂基底上的硅薄膜采用化学机械抛光法将硅薄膜抛光至目标厚度15×103纳米，得到设置在钽酸锂基底上的硅薄膜。
实施例7
设置在硅基底上的铌酸锂薄膜，薄膜的厚度为50nm。
设置在硅基底上的铌酸锂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂原始基底两片，对两片原始基底进行处理，其中一片原始基底采用离子注入法将氦离子注入原始基底中，氦离子注入能量为55keV，剂量为4×1016      ions/cm2，从而将原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内；在另一片原始基底上沉积一层厚度为3μm的二氧化硅，沉积的条件为功率150 W，压强500 mTorr，基板温度80 ℃；得到原始基底层和牺牲层，
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的两片原始基片进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力0.1MPa，氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热3小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）将目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为50℃，退火环境为0.1MPa的氮气氛围；
（5）使用HF和NH4F的质量比1:1的混合溶液对步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层去除，得到在目标基底硅基底上的铌酸锂薄膜，对目标基底硅基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度50纳米，得到在硅基底上的铌酸锂薄膜。
实施例8
设置在硅基底上的铌酸锂薄膜，薄膜的厚度为500nm。
设置在硅基底上的铌酸锂薄膜的制备方法，包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂的原始基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氦离子注入第一原始基底中，氦离子注入能量为500    keV，剂量为5×1016ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内；在第二原始基底上通过等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积一层疏松的厚度为2μm二氧化硅，其中功率为150W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力1MPa，氧气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始铌酸锂基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30℃，退火环境为1MPa的氧气氛围；
（5）利用研磨的办法，用研磨机将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层去除，露出牺牲层的二氧化硅，然后用10%的氢氟酸腐蚀溶液去除二氧化硅，得到在硅基底上的薄膜，对硅基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度500纳米，得到硅基底上的铌酸锂薄膜。

Claims (8)

1.一种设置在基底上的薄膜，其特征在于：包括基底层和薄膜层，薄膜层的厚度为10~30×103纳米；基底层材料和薄膜层材料的热膨胀系数不同。
2.根据权利要求1所述的一种设置在基底上的薄膜，其特征在于：薄膜层的厚度为25~4500纳米，薄膜层材料为铌酸锂或钽酸锂，基底层材料为硅。
3.根据权利要求2所述的一种设置在基底上的薄膜，其特征在于：所述薄膜层材料为铌酸锂，基底层材料为硅，薄膜层的厚度为500纳米。
4.一种如权利要求1所述的在基底上的薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取两片相同的原始基底，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将离子注入第一原始基底中，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层无机硅材料，得到原始基底层和牺牲层；所述的无机硅材料为二氧化硅、多晶硅或氮化硅中的一种；所述离子为氢离子或氦离子；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度50~500℃，压力0.1~30MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5~50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，用晶片键合法进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30~250℃，退火环境为0.1~30MPa的氧气或氮气氛围；
（5）将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除，或者将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层用研磨法去除后再用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除牺牲层，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度10~30×103纳米，得到设置在基底上的薄膜；所述的腐蚀溶液为氢氟酸、氢氧化钾溶液、HF+NH4F、HF+H2O2，其中氢氟酸和氢氧化钾溶液的质量浓度为10~100%、HF和NH4F的质量比为1:100~100:1，HF和H2O2的质量比为1:100~100:1。
5.根据权利要求4所述的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取两片相同的原始基底，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将离子注入第一原始基底中，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入离子分布在分离层内；在第二原始基底上沉积一层二氧化硅，得到原始基底层和牺牲层；原始基底的材料为钽酸锂或铌酸锂；所述离子为氢离子或氦离子；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度50~500℃，压力0.1~30MPa，氧气或氮气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5~50小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30~250℃，退火环境为0.1~30MPa的氧气或氮气氛围；
（5）将步骤（4）处理后的键合体中的牺牲层用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除，或者将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层用研磨法去除后再用腐蚀溶液或干法腐蚀工艺去除牺牲层，得到目标基底上的薄膜，对目标基底上的薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度20~4500纳米，得到设置在硅基底上的钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜；所述的腐蚀溶液为氢氟酸、氢氧化钾溶液、HF+NH4F、HF+H2O2，其中氢氟酸和氢氧化钾溶液的质量浓度为10~100%、HF和NH4F的质量比为1:100~100:1，HF和H2O2的质量比为1:100~100:1。
6.根据权利要求4所述的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，其特征在于：离子注入能量为10~30000keV，注入剂量为1014~1019ions/cm2。
7.根据权利要求5所述的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，其特征在于：注入离子为氦离子，离子注入能量为10~3000keV，注入剂量为1015~5×1017ions/cm2。
8.根据权利要求4所述的一种设置在基底上的薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）提供铌酸锂的原始基底两片，分别为第一原始基底和第二原始基底，对第一原始基底采用离子注入法处理，将氦离子注入第一原始基底中，氦离子注入能量为500    keV，剂量为5×1016ions/cm2，从而将第一原始基底从上到下分为薄膜层、分离层和余质层，注入氦离子分布在分离层内；在第二原始基底上通过等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）沉积一层疏松的厚度为2μm二氧化硅，其中功率为150W，压强为500 mTorr，温度为25℃，得到原始基底层和牺牲层；
（2）采用晶片键合法对步骤（1）处理后的第一原始基底和第二原始基底进行键合，得到一种具有五层结构的键合体，从下而上依次为原始基底层、牺牲层、薄膜层、分离层和余质层；
（3）在温度250℃，压力1MPa，氧气氛围下对步骤（2）的键合体加热0.5小时，使得薄膜层和余质层分离，得到三层结构体，从上而下依次为原始铌酸锂基底层、牺牲层和薄膜层；对三层结构体进行退火，然后将薄膜层的表面进行抛光处理，待用；
（4）取目标基底硅基底与步骤（3）经过抛光处理后的薄膜层相接触，以晶片键合的方式进行键合，得到一种四层结构的键合体，从下而上依次为目标基底层、薄膜层、牺牲层、原始基底层；对所得的键合体进行退火处理；退火温度为30℃，退火环境为1MPa的氧气氛围；
（5）利用研磨的办法，用研磨机将步骤（4）处理后的键合体中的原始基底层去除，露出牺牲层的二氧化硅，然后用10%的氢氟酸腐蚀溶液去除二氧化硅，得到在硅基底上的薄膜，对硅基底上的铌酸锂薄膜采用化学机械抛光法将薄膜抛光至目标厚度500纳米，得到硅基底上的铌酸锂薄膜。
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