CN111128699A - 一种复合单晶压电衬底薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合单晶压电衬底薄膜及其制备方法，制备方法包括对抛光、清洗后单晶晶圆采用离子注入法注入He+或者H+时，调控单晶晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数和/或温度参数，得到单晶晶圆注入片；本发明的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法简单易行，退火分离时不需要涂胶加压或机械分离，能够避免现有工艺中机械撕裂，划伤晶片的问题；采用本发明的制备方法所得的晶片缺陷率低，成品率能达到99％以上，而现有技术的成品率一般在80％以下；并且在衬底不断裂的情况下完整分离铌酸锂/钽酸锂薄膜的制备工艺，能满足大规模的工业化生产的需要，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及单晶薄膜技术领域，具体说是一种复合单晶压电衬底薄膜及其制备方法。
背景技术
以硅材料为衬底制备的铌酸锂/钽酸锂单晶薄膜在声波器件、光信号处理、信息存储和电子器件等中有着广泛的用途，可被应用于制作滤波器、光波导调制器、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方面，具有广阔的应用前景。
现有的铌酸锂/钽酸锂单晶薄膜的制备工艺为采用常规的离子注入法得到包含分离层、注入层和余质层的单晶晶圆注入片，单晶晶圆注入片在与氧化硅层键合后在剥离，退火；现有的剥离方法有涂胶加压分离、机械分离等，但是由于单晶铌酸锂/钽酸锂薄膜的厚度非常薄，一般都是毫米级甚至是纳米级，现有的剥离方法均不适合大规模的工业化生产，因为涂胶加压分离法成本高，工艺复杂，而机械分离法容易机械撕裂、划伤晶片，晶片容易产生缺陷甚至断裂，也间接增加了薄膜的生产成本。
因此，迫切需要发明一种简单易行，成品率高，在衬底不断裂的情况下完整分离铌酸锂/钽酸锂薄膜的制备工艺，以满足大规模的工业化生产的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合单晶压电衬底薄膜及其制备方法，以解决现有制备方法中单晶薄膜成品率低，衬底易断裂，薄膜不容易完整分离的问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，包括以下步骤：
准备预单晶晶圆和预衬底晶圆；
对所述预单晶晶圆执行离子注入工艺得到单晶晶圆注入片，其中，离子注入在所述单晶晶圆的中心位置和边缘位置的注入参数不同、注入能量相同；以及，
在所述预衬底晶圆的其中一面制作介质层得到衬底晶圆；
基于所述单晶晶圆注入片和衬底晶圆制备复合单晶压电衬底薄膜。
优选的，所述注入参数包括注入剂量和/或注入温度。
优选的，对所述单晶晶圆执行离子注入工艺得到单晶晶圆注入片，包括：
由所述预单晶晶圆的中心位置到边缘位置的离子注入剂量逐渐增加；和/或由所述预单晶晶圆的中心位置到边缘位置的离子注入的注入温度逐渐降低。
优选的，所述预单晶晶圆中心位置的注入剂量为2～4×1016ions/cm2，边缘位置的注入剂量为4～8×1016ions/cm2，中心位置和边缘位置的剂量差值为2～4×1016ions/cm2。
优选的，预单晶晶圆中心位置和边缘位置的注入温度差值为15～30℃。
优选的，采用离子注入法注入He+或者H+时的注入能量为50～800keV。
优选的，基于所述单晶晶圆注入片和衬底晶圆制备复合单晶压电衬底薄膜，包括：
在所述衬底晶圆的介质层上制作氧化硅层；
将所述单晶晶圆注入片的注入面与所述衬底晶圆的氧化硅层接触，得到键合体；
对所述键合体执行热分离工艺，所述键合体在离子注入的注入层分离。
优选的，将分离注入层后的键合体在350～450℃下退火2～4小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
采用上述任一所述方法得到的复合单晶压电衬底薄膜，依次包括单晶薄膜层、氧化硅层、介质层和衬底晶圆层。
优选的复合单晶压电衬底薄膜，所述单晶薄膜层的材料为单晶铌酸锂或单晶钽酸锂；所述介质层为单晶硅的损伤层、非晶硅或多晶硅。
优选的复合单晶压电衬底薄膜，单晶薄膜层的厚度为100nm～5μm，二氧化硅层的厚度为100nm～10μm；介质层的厚度为100nm～10μm，单晶硅的厚度为200～500μm。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，在对单晶晶圆采用离子注入法时，调控单晶晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数、和/或注入温度，使得在薄膜的剥离温度呈梯度变化，从而保证后续退火工艺中薄膜能在衬底不断裂的情况下完整分离；这是由于一方面，注入剂量呈中心到边缘越来越大，可以使得晶片缓慢分离并且不对晶片造成缺陷，有利于晶片的热分离；另一方面，通过控制单晶晶圆的温度从中心到边缘越来越低，通常情况下注入温度越低分离速度越快，温度越高损伤越低，而本发明温度差范围的选择可以保证薄膜低损耗的同时，实现薄膜的快速完整分离。
本发明的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法简单易行，退火分离时不需要涂胶加压或机械分离，能够避免现有工艺中机械撕裂，划伤晶片的问题；采用本发明的制备方法所得的晶片缺陷率低，成品率能达到99％以上，而现有技术的成品率一般在80％以下；并且在衬底不断裂的情况下完整分离铌酸锂/钽酸锂薄膜的制备工艺，能满足大规模的工业化生产的需要，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为一种复合单晶压电衬底薄膜的结构示意图；
图2为一种复合单晶压电衬底薄膜的制备工艺流程框图；
图3为一种复合单晶压电衬底薄膜的制备工艺流程图；
图4为利用单晶晶圆注入片和带有介质层的衬底晶圆制作复合单晶压电衬底薄膜的流程框图；
附图标记：1衬底晶圆层，2介质层，3氧化硅层，4单晶薄膜层。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种复合单晶压电衬底薄膜及其制备方法，通过以下技术方案实现：
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
在步骤S110中，准备预单晶晶圆和预衬底晶圆；
预单晶晶圆是将单晶晶圆经过抛光、清洗处理后所呈现出的半成品，同样的，预衬底晶圆也是经过抛光、清洗等处理后得到具有光滑表面的半成品。其中，抛光过程使用化学机械抛光，清洗过程中使用半导体RCA清洗，获得结晶的表面。
在步骤S120中，对预单晶晶圆执行离子注入工艺得到单晶晶圆注入片，其中，离子注入在单晶晶圆的中心位置和边缘位置的注入参数不同；
注入参数包括注入剂量和/或注入温度。另外，中心位置和边缘位置的注入能量相同，可以保证注入层的深度相同，从而使剥离下来的薄膜的厚度均匀。
优选的，注入剂量从中心位置向边缘位置逐渐增大，注入剂量越大，注入层的厚度越大，从而保证在后续热分离工艺中，越容易分离。由于边缘位置的注入剂量大，所以边缘位置更加容易分离，因此在热分离过程中，边缘位置优先分离，从而由单晶晶圆的边缘位置开始，向中心位置顺序缓慢分离。
在步骤S130中，在所述衬底晶圆的其中一面制作介质层得到衬底晶圆；
衬底晶圆的一面制作介质层，介质层为单晶硅的损伤层、非晶硅或者多晶硅，衬底晶圆为硅晶圆，单晶晶圆为铌酸锂或钽酸锂晶圆。
在衬底晶圆上制作介质层时，使用LPCVD、PVD或者PECVD方法在衬底晶圆上行之多非晶硅或多晶硅，或者采用离子注入法在衬底晶圆上行制作损伤层。
在步骤S140中，基于所述单晶晶圆注入片和衬底晶圆制备复合单晶压电衬底薄膜。
最后利用单晶晶圆注入片和带有介质层的衬底晶圆制作复合单晶压电衬底薄膜，参见图4，具体的：
在步骤S141中，在衬底晶圆的介质层上制作氧化硅层。
在衬底晶圆的介质层上衬底氧化硅层采用的方法为第二沉积法或热氧化法，然后进行化学机械抛光获得光滑表面，RCA清洗得到洁净表面。
在步骤S142中，将单晶晶圆注入片的注入面与所述衬底晶圆的氧化硅层接触，得到键合体。
键合时，将单晶晶圆注入片的注入表面，以及衬底晶圆的氧化硅层活化，然后将两者靠近接触形成键合体。
在步骤S143中，对分离注入层后的键合体执行热分离工艺，所述键合体在离子注入的注入层分离。
优选的，热分离工艺为将键合体放入退火炉中，在180～280℃下保温1～4小时，键合体在注入层断开分离，然后在300～500℃下退火2～8小时，恢复注入产生的晶格损伤，得到复合单晶压电衬底薄膜。
优选的，一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，如图3所示，包括以下步骤：
①提供一片200～500μm硅晶圆和一片200-500μm单晶晶圆，将硅晶圆或者单晶晶圆分别固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，进行化学机械抛光处理获得光滑表面，然后对两种晶圆进行半导体RCA清洗，获得洁净表面；所述单晶晶圆为铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆；
②对步骤①处理后的单晶晶圆采用离子注入法注入He+或者H+，使单晶晶圆从注入面开始依次分割成分离层、注入层和余质层，注入的离子分布在注入层，得到单晶晶圆注入片；
其中，采用离子注入法注入He+或者H+时，调控单晶晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数和/或温度参数，具体的：
注入剂量从单晶晶圆的中心到边缘逐渐增加，中心的注入剂量为2～4×1016ions/cm2，边缘的注入剂量为4～8×1016ions/cm2，中心和边缘的剂量差值为2～4×1016ions/cm2；优选的中心注入剂量为2.5～3.5×1016ions/cm2。
调控单晶晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，是通过以下操作进行：注入时对束流的扫描程序采用双向电扫描方式进行设计使注入剂量从中心到边缘越来越大；
另外，单晶晶圆的注入温度从中心到边缘的温度逐渐降低，并且中心和边缘温度差为15～30℃。
温度参数的调节是通过水冷背板(水冷chuck)进行调节，温度呈现从中心往边缘越来越低(温度不均匀有利于后续分离)。温度设置有多种方案，圆形的冷水板采用不同温度循环水在冷水板上绕圆周流动，控制温度由内到外逐渐降低，30℃到15℃便于整体分离；
采用离子注入法注入He+或者H+时，注入能量一般为50～800keV，由单晶晶圆的中心位置至边缘位置的注入能量相同，保证注入层在单晶晶圆内的深度相同，从而保证薄膜的厚度均匀性。
③在清洗后的硅晶圆上用沉积法制作非晶硅或多晶硅，或者用离子注入法制作单晶硅的损伤层；所得单晶硅的损伤层、非晶硅或多晶硅即为介质层。
其中，离子注入法注入的离子为氩离子或氢离子；沉积制作介质层的方法为LPCVD、PVD或PECVD。
④在介质层上用沉积法或热氧化法制作二氧化硅层，然后进行化学机械抛光获得光滑表面，RCA清洗得到洁净表面。沉积法为LPCVD、PVD或PECVD。
⑤将单晶晶圆注入片与二氧化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体；
⑥将键合体放入退火炉中，在180～280℃下保温1～4小时，键合体在注入层断开分离，得到复合薄膜。
⑦将复合薄膜在300～500℃下退火2～8小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
优选的复合薄膜的退火温度为350～450℃，退火时间为2～4小时。
采用上述方法得到的复合单晶压电衬底薄膜，如图2所示，依次包括单晶薄膜层、二氧化硅层、介质层和单晶硅层；优选的，单晶薄膜层的材料为单晶铌酸锂或单晶钽酸锂；介质层为单晶硅的损伤层、非晶硅或多晶硅。
其中单晶薄膜层的厚度一般为100nm～5μm，二氧化硅层的厚度一般为100nm～10μm；介质层的厚度一般为100nm～10μm，单晶硅的厚度一般为200～500μm。
本发明的衬底晶圆层的材料为硅、蓝宝石、碳化硅等。
离子注入时为保证整个面内被注入到，通常是将一个直径为几毫米到几厘米的束斑进行横向和纵向扫描，横向和纵向同时扫描的方式为双向扫描。扫描方式有电扫描，机械扫描(晶圆随着chuck一块做机械运动)，或者混合扫描(一个方向是电扫描另一个方向为机械扫描)；双向电扫描是最容易实现程序控制的方式；混合扫描方式也可以实现这一功能。
水冷chuck，一般是一个静电吸盘，吸盘下通有冷却水，起到夹持和冷却晶片的作用。
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，包括以下步骤：
①提供一片200μm硅晶圆和一片200μm铌酸锂晶圆，将硅晶圆或者铌酸锂分别固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，进行化学机械抛光处理获得光滑表面，然后对两种晶圆进行半导体RCA清洗，获得洁净表面；
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用离子注入法注入He+，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成分离层、注入层和余质层，注入的离子分布在注入层，得到单晶晶圆注入片；
其中采用离子注入法注入He+时，调控铌酸锂晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，具体的：
注入剂量参数为：
注入剂量从铌酸锂晶圆的中心到边缘逐渐增加，中心的注入剂量为2×1016ions/cm2，边缘的注入剂量为4×1016ions/cm2，中心和边缘的剂量差值为2×1016ions/cm2；
调控铌酸锂晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，是通过以下操作进行：注入时对束流的扫描程序采用双向电扫描方式进行设计使注入剂量从中心到边缘越来越大；
注入能量为50keV；
③在清洗后的硅晶圆上用第二离子注入法注入氩离子制作单晶硅的损伤层，厚度为100nm，作为介质层；
④在介质层上用LPCVD法制作二氧化硅层，然后进行化学机械抛光至厚度为100nm，获得光滑表面，RCA清洗得到洁净表面；
⑤将单晶晶圆注入片与二氧化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体；
⑥将键合体放入退火炉中，在180℃下保温1小时，键合体在注入层断开分离，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜在300℃下退火2小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
所得复合单晶压电衬底薄膜，依次包括单晶薄膜层、二氧化硅层、介质层和单晶硅层；其中单晶薄膜层的材料为单晶铌酸锂；介质层为单晶硅的损伤层。
实施例2
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，包括以下步骤：
①提供一片500μm碳化硅晶圆和一片500μm钽酸锂晶圆，将碳化硅晶圆或者钽酸锂晶圆分别固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，进行化学机械抛光处理获得光滑表面，然后对两种晶圆进行半导体RCA清洗，获得洁净表面；
②对步骤①处理后的钽酸锂晶圆采用离子注入法注入H+，使钽酸锂晶圆从注入面开始依次分割成分离层、注入层和余质层，注入的离子分布在注入层，得到单晶晶圆注入片；
其中采用离子注入法注入H+时，调控钽酸锂晶圆中心位置与边缘位置的温度参数，具体的：
温度参数为：钽酸锂晶圆的温度从中心到边缘的温度逐渐降低，并且中心和边缘温度差为15～30℃；
温度参数的调节是通过水冷背板(水冷chuck)进行调节，温度呈现从中心往边缘越来越低(温度不均匀有利于后续分离)，温度设置有多种方案，圆形的冷水板采用不同温度循环水在冷水板上绕圆周流动，控制温度由内到外逐渐降低，30℃到15℃便于整体分离；
采用离子注入法注入H+时，注入能量为800keV；
③在清洗后的碳化硅晶圆上用PVD法制作厚度为10μm的非晶硅，作为介质层；
④在介质层上用PVD法制作二氧化硅层，然后进行化学机械抛光获得光滑表面，厚度为10μm，RCA清洗得到洁净表面；
⑤将单晶晶圆注入片与二氧化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体；
⑥将键合体放入退火炉中，在280℃下保温4小时，键合体在注入层断开分离，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜在500℃下退火8小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
所得复合单晶压电衬底薄膜依次包括单晶薄膜层、二氧化硅层、介质层和碳化硅硅层；其中单晶薄膜层的材料为单晶钽酸锂；介质层为非晶硅。
实施例3
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，包括以下步骤：
①提供一片200μm硅晶圆和一片250μm铌酸锂晶圆，将硅晶圆或者铌酸锂晶圆分别固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，进行化学机械抛光处理获得光滑表面，然后对两种晶圆进行半导体RCA清洗，获得洁净表面；
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用离子注入法注入He+，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成分离层、注入层和余质层，注入的离子分布在注入层，得到单晶晶圆注入片；
其中采用离子注入法注入He+时，调控铌酸锂晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数和温度参数，具体的：
注入剂量参数为：
注入剂量从铌酸锂晶圆的中心到边缘逐渐增加，中心的注入剂量为4×1016ions/cm2，边缘的注入剂量为8×1016ions/cm2；
调控铌酸锂晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，是通过以下操作进行：注入时对束流的扫描程序采用双向电扫描方式进行设计使注入剂量从中心到边缘越来越大；
温度参数为：铌酸锂晶圆的温度从中心到边缘的温度逐渐降低，并且中心和边缘温度差为15～30℃；
温度参数的调节是通过水冷背板(水冷chuck)进行调节，采用不同温度循环水在冷水板上绕圆周流动，控制温度由内到外逐渐降低；
采用离子注入法注入He+时，注入能量一般为300keV；
③在清洗后的硅晶圆上用PECVD法制作多晶硅，厚度为1μm，即为介质层；
④在介质层上用热氧化法制作二氧化硅层，然后进行化学机械抛光获得光滑表面，厚度为1μm，RCA清洗得到洁净表面；
⑤将单晶晶圆注入片与二氧化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体；
⑥将键合体放入退火炉中，在200℃下保温2小时，键合体在注入层断开分离，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜在350℃下退火4小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
所得复合单晶压电衬底薄膜，依次包括单晶薄膜层、二氧化硅层、介质层和单晶硅层；其中单晶薄膜层的材料为单晶铌酸锂；介质层为多晶硅。
实施例4
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，包括以下步骤：
①提供一片300μm硅晶圆和一片400μm钽酸锂晶圆，将硅晶圆或者钽酸锂晶圆分别固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，进行化学机械抛光处理获得光滑表面，然后对两种晶圆进行半导体RCA清洗，获得洁净表面；
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用离子注入法注入H+，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成分离层、注入层和余质层，注入的离子分布在注入层，得到单晶晶圆注入片；
其中采用离子注入法注入H+时，调控钽酸锂晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数和温度参数，具体的：
注入剂量参数为：
注入剂量从钽酸锂晶圆的中心到边缘逐渐增加，中心的注入剂量为3.5×1016ions/cm2，边缘的注入剂量为6×1016ions/cm2。
调控钽酸锂晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，是通过以下操作进行：注入时对束流的扫描程序采用双向电扫描方式进行设计使注入剂量从中心到边缘越来越大；
温度参数为：钽酸锂晶圆的温度从中心到边缘的温度逐渐降低，并且中心和边缘温度差为15～30℃；
温度参数的调节是通过水冷背板(水冷chuck)进行调节，采用不同温度循环水在冷水板上绕圆周流动，控制温度由内到外逐渐降低，30℃到15℃便于整体分离；
采用离子注入法注入H+时，注入能量一般为100keV；
③在清洗后的硅晶圆上用PVD法制作非晶硅，厚度为500nm，即为介质层；
④在介质层上用PECVD法制作二氧化硅层，厚度为5μm，然后进行化学机械抛光获得光滑表面，RCA清洗得到洁净表面；
⑤将单晶晶圆注入片与二氧化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体；
⑥将键合体放入退火炉中，在220℃下保温3小时，键合体在注入层断开分离，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜在450℃下退火4小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
所得复合单晶压电衬底薄膜，依次包括单晶薄膜层、二氧化硅层、介质层和单晶硅层；其中单晶薄膜层的材料为单晶钽酸锂；介质层为非晶硅。
实施例5
一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，包括以下步骤：
①提供一片410μm硅晶圆和一片300μm铌酸锂晶圆，将硅晶圆或者铌酸锂晶圆分别固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，进行化学机械抛光处理获得光滑表面，然后对两种晶圆进行半导体RCA清洗，获得洁净表面；
②对步骤①处理后的单晶晶圆采用离子注入法注入He+，使单晶晶圆从注入面开始依次分割成分离层、注入层和余质层，注入的离子分布在注入层，得到单晶晶圆注入片；所述单晶晶圆为铌酸锂晶圆；
其中采用离子注入法注入He+时，调控单晶晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，具体的：
注入剂量参数为：
注入剂量从单晶晶圆的中心到边缘逐渐增加，中心的注入剂量为2.5×1016ions/cm2，边缘的注入剂量为6×1016ions/cm2；
调控单晶晶圆中心位置与边缘位置的注入剂量参数，是通过以下操作进行：注入时对束流的扫描程序采用双向电扫描方式进行设计使注入剂量从中心到边缘越来越大；
采用离子注入法注入He+时，注入能量一般为500keV；
③在清洗后的硅晶圆上用离子注入法注入氩离子，制作单晶硅的损伤层，即为介质层；厚度为5μm；
④在介质层上用PECVD法制作二氧化硅层，然后进行化学机械抛光获得光滑表面，厚度为500nm，RCA清洗得到洁净表面；
⑤将单晶晶圆注入片与二氧化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体；
⑥将键合体放入退火炉中，在240℃下保温2小时，键合体在注入层断开分离，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜在350℃下退火5小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
所得复合单晶压电衬底薄膜，依次包括单晶薄膜层、二氧化硅层、介质层和单晶硅层；其中单晶薄膜层的材料为单晶铌酸锂；介质层为单晶硅的损伤层。
对比例1
采用对比例1的工艺，不同之处为步骤②中的注入剂量与位置无关，为2×1016ions/cm2。
对比例2
采用对比例2的工艺，不同之处为步骤②中的注入温度与位置无关，为常温。
对比例3
采用对比例3的工艺，不同之处为步骤②中的注入温度与位置无关，为常温；注入剂量与位置无关，为4×1016ions/cm2。
采用实施例1～5的制备方法，在衬底不断裂的情况下很容易完整分离，晶片无划伤和撕裂的情况，无缺陷；成品率在99％以上；而采用对比例1～3的制备方法，衬底容易断裂，薄膜不能完整分离，成品率均在80％以下。
Claims (10)
1.一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
准备预单晶晶圆和预衬底晶圆；
对所述预单晶晶圆执行离子注入工艺得到单晶晶圆注入片，其中，离子注入在所述单晶晶圆的中心位置和边缘位置的注入参数不同、注入能量相同；以及，
在所述预衬底晶圆的其中一面制作介质层得到衬底晶圆；
基于所述单晶晶圆注入片和衬底晶圆制备复合单晶压电衬底薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，所述注入参数包括注入剂量和/或注入温度。
3.根据权利要求2所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，对所述单晶晶圆执行离子注入工艺得到单晶晶圆注入片，包括：
由所述预单晶晶圆的中心位置到边缘位置的离子注入剂量逐渐增加；和/或由所述预单晶晶圆的中心位置到边缘位置的离子注入的注入温度逐渐降低。
4.根据权利要求3所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，
所述预单晶晶圆中心位置的注入剂量为2～4×1016ions/cm2，边缘位置的注入剂量为4～8×1016ions/cm2，中心位置和边缘位置的剂量差值为2～4×1016ions/cm2。
5.根据权利要求3所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，所述预单晶晶圆中心位置和边缘位置的注入温度差值为15～30℃。
6.根据权利要求1所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于：采用离子注入法注入He+或者H+时的注入能量为50～800keV。
7.根据权利要求1所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，基于所述单晶晶圆注入片和衬底晶圆制备复合单晶压电衬底薄膜，包括：
在所述衬底晶圆的介质层上制作氧化硅层；
将单晶晶圆注入片的注入面与衬底晶圆的氧化硅层接触，得到键合体；
对所述键合体执行热分离工艺，所述键合体在离子注入的注入层分离。
8.根据权利要求7所述的一种复合单晶压电衬底薄膜的制备方法，其特征在于，将分离注入层后的键合体在350～450℃下退火2～4小时，得到复合单晶压电衬底薄膜。
9.采用权利要求1～8任一所述方法得到的复合单晶压电衬底薄膜，其特征在于：依次包括单晶薄膜层、氧化硅层、介质层和衬底晶圆层。
10.根据权利要求9所述的复合单晶压电衬底薄膜，所述单晶薄膜层的材料为单晶铌酸锂或单晶钽酸锂；所述介质层为单晶硅的损伤层、非晶硅或多晶硅。
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