CN112259678A - 一种用于改善薄膜层炸裂的方法及薄膜材料 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种用于改善薄膜层炸裂的方法及薄膜材料，包括：由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层；将薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合，得到第一键合体；对第一键合体热处理，得到第二键合体；将第二键合体中与非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆，以及，薄膜层均研磨抛光至目标厚度。本申请通过在离子注入区外围保留一圈非离子注入区，使注入离子后，只在离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层和分离层，从而在键合分离时，由于与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆的存在，就不会导致薄膜层从翘曲状态瞬间恢复平坦状态，从而解决了薄膜层炸裂的问题。
Description
技术领域
本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种用于改善薄膜层炸裂的方法及薄膜材料。
背景技术
铌酸锂或钽酸锂等薄膜晶圆由于具有居里温度高、自发极化强、机电耦合系数高、优异的电光效应等优点，而被广泛的应用于非线性光学、铁电、压电、电光等领域。目前，用于制备铌酸锂或钽酸锂薄膜的方法主要包括外延生长法、离子注入和键合分离法、离子注入和研磨抛光法。
其中，离子注入和键合分离法制备薄膜的方法主要包括如下步骤：首先，向铌酸锂或钽酸锂等薄膜晶圆内注入离子，将薄膜晶圆分为薄膜层、分离层和余质层，然后，将薄膜晶圆的离子注入面和衬底层键合，形成键合体，最后，对键合体热处理，使余质层与薄膜层分离，将薄膜层保留在衬底层上，从而制备出性能接近薄膜晶圆的薄膜层。
但是，如果薄膜晶圆与衬底层采用不同的两种材质，则对非同质的薄膜晶圆与衬底层的键合体热处理时，由于薄膜晶圆和衬底层在退火分离时热膨胀系数不一样，键合在衬底层上的薄膜晶圆会发生翘曲，当达到分离的临界条件发生分离时，余质层从衬底层上剥离，翘曲的薄膜层瞬间向平坦状态恢复，由于恢复的力太大会使薄膜层炸裂。
发明内容
为解决现有技术中，对非同质的薄膜晶圆与衬底层的键合体热处理时，由于薄膜晶圆和衬底层在退火分离时热膨胀系数不一样，键合分离后薄膜层容易炸裂的问题，本申请提供一种用于改善薄膜层炸裂的方法。
第一方面，本申请提供一种用于改善薄膜层炸裂的方法，包括：
由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，其中，所述薄膜晶圆的离子注入面包括离子注入区和非离子注入区，所述非离子注入区将所述离子注入区包围，所述余质层包括与所述薄膜层对应的剩余薄膜晶圆，以及，与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆；
将所述薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合，得到第一键合体；
对所述第一键合体热处理，使与所述薄膜层对应的剩余薄膜晶圆从所述第一键合体上剥离，得到第二键合体；
将所述第二键合体中与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆，以及，所述薄膜层均研磨抛光至目标厚度，得到目标薄膜层。
进一步地，所述基底层键合面的材质与所述薄膜晶圆的材质不同。
进一步地，所述由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，包括：
确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区和非离子注入区；
在所述薄膜晶圆的离子注入面上方设置遮挡装置，所述遮挡装置的遮挡面与所述非离子注入区相对应，用于阻挡离子被注入到非离子注入区；
由所述薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层。
进一步地，所述由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，包括：
确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区和非离子注入区；
在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层，所述薄膜保护层覆盖于所述非离子注入区表面，用于阻挡离子被注入到非离子注入区；
由所述薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层；
去除所述薄膜保护层。
进一步地，如果用于制备所述薄膜保护层的材料为光刻胶，则在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层，包括：
利用光刻方法，在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层。
进一步地，如果用于制备所述薄膜保护层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、碳化硅或氮化铝，则在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层，包括：
利用沉积方法，在薄膜晶圆的离子注入面制备保护层；
利用刻蚀或腐蚀方法，将覆盖于所述离子注入区上的保护层去除，得到薄膜保护层，所述薄膜保护层覆盖于所述非离子注入区表面。
进一步地，如果所述薄膜晶圆为硅晶体材料，用于制备所述薄膜保护层的材料为氧化硅，则利用热氧化方法，在薄膜晶圆的离子注入面制备保护层。
进一步地，利用干法刻蚀或者湿法腐蚀方法，去除所述薄膜保护层。
进一步地，所述离子注入区为所述薄膜晶圆的同心圆，所述非离子注入区的外径与内径差为2-7mm。
进一步地，所述薄膜层为铌酸锂、钽酸锂、石英、砷化镓、硅、磷酸钛氧钾或磷酸钛氧铷晶体材料。
进一步地，所述方法还包括：在衬底层上制备隔离层，形成基底层；或者，依次在衬底层上制备缺陷层和隔离层，形成所述基底层，其中所述缺陷层位于所述衬底层和所述隔离层之间。
第二方面，本申请还提供一种薄膜材料，所述薄膜材料采用第一方面所述方法制备得到，所述薄膜材料包括目标薄膜层和基底层。
本申请提供的用于改善薄膜层炸裂的方法，通过在离子注入区外围保留一圈非离子注入区，使注入离子后，只在离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层和分离层，从而在键合分离时，只有与薄膜层对应的剩余薄膜晶圆与薄膜层分离，而薄膜层外围的与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆不会从第一键合体上剥离，因此，由于与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆的存在，就不会导致薄膜层从翘曲状态瞬间恢复平坦状态，从而解决了薄膜层炸裂的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种用于改善薄膜层炸裂的方法的制备工艺流程图；
图2为本申请实施例提供的一种用于改善薄膜层炸裂的方法中薄膜晶圆的离子注入面的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种用于改善薄膜层炸裂的方法的制备工艺流程图；
图4为本申请实施例提供的一种基底层的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的又一种基底层的结构示意图。
附图标记说明
100-薄膜晶圆，110-薄膜层，120-分离层，130-余质层，100A-离子注入区，100B-非离子注入区，200-遮挡装置，300-薄膜保护层，400-基底层，400A-衬底层，400B-隔离层，400C-缺陷层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于本申请工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”和“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。
为了解决现有技术中，对非同质的薄膜晶圆与衬底层的键合体热处理时，由于薄膜晶圆和衬底层在退火分离时热膨胀系数不一样，键合在衬底层上的薄膜晶圆会发生翘曲，当达到分离的临界条件发生分离时，余质层从衬底层剥离，翘曲的薄膜层瞬间向平坦状态恢复，由于恢复的力太大会使薄膜层炸裂的问题，本申请实施例提供一种用于改善薄膜层炸裂的方法，本申请通过将薄膜晶圆100分为离子注入区100A和非离子注入区100B，其中，离子注入区100A被非离子注入区100B包围，对应的离子注入区100A被注入离子，形成薄膜层、分离层和余质层，而非离子注入区100B不会被注入离子，因此在键合分离时，由于非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆不会从基底层上分离下来，与非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆连接的薄膜层也就不会发生从翘曲状态恢复成平坦状态导致薄膜层炸裂的问题。
以下详细介绍本申请实施例提供一种用于改善薄膜层炸裂的方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、由薄膜晶圆100的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区100A对应的薄膜晶圆100内形成薄膜层110、分离层120和余质层130，其中，所述薄膜晶圆100的离子注入面包括离子注入区100A和非离子注入区100B，所述非离子注入区100B将所述离子注入区100A包围，所述余质层130包括与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆，以及，与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆。
上述步骤1，采用离子注入法，由薄膜晶圆100的离子注入面向薄膜晶圆内进行离子注入后，薄膜晶圆的离子注入区100A内被注入离子，而薄膜晶圆的非离子注入区100B不被注入离子。本申请实施例对实现在薄膜晶圆的离子注入区100A内注入离子的方法不进行限定。
在一种可实现方式中，包括如下步骤111至步骤113：
步骤111、确定所述薄膜晶圆100的离子注入面上的离子注入区100A和非离子注入区100B。
本申请实施例中，如图2所示，非离子注入区100B位于离子注入区100A外围，将离子注入区100A完全包围。也就是说，薄膜晶圆100的离子注入面除了离子注入区100A，剩余的就是非离子注入区100B，因此，离子注入区100A的形状与非离子注入区100B的形状互补，构成薄膜晶圆100的离子注入面。本申请对离子注入区100A的形状不进行限定，例如，离子注入区100A的形状可以是椭圆形，圆形或者其他规则或不规则的形状，优选的，离子注入区100A的形状为与薄膜晶圆的同心圆，对应的非离子注入区100B为与薄膜晶圆的同心环形。进一步的，非离子注入区100B的外径与内径差为2-7mm，如果非离子注入区100B的外径与内径差小于2mm，则键合分离时，非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆无法从薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆上脱离下来，从而非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆无法与薄膜层一同保留在基底层上，进而无法缓解分离时薄膜层从翘曲状态瞬间恢复平坦状态；如果非离子注入区100B的外径与内径差大于8mm，则对应的离子注入区100A太小，即形成的薄膜层区域太小，从而增加后续将非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆，以及，所述薄膜层均研磨抛光至目标厚度的工作量。因此，非离子注入区100B的外径与内径差为2-7mm，既能保证键合分离时，非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆与薄膜层一同保留在基底层上，又能保证具有足够区域的薄膜层形成。在一具体例子中，非离子注入区100B的外径与内径差为5mm。
还需要说明的是，如果离子注入区100A的形状不是与薄膜晶圆的同心圆，则离子注入区100A外边缘与非离子注入区100B外边缘之间的最小距离不应小于2mm，最大距离不应超过7mm。
步骤112、在所述薄膜晶圆100的离子注入面上方设置遮挡装置200，所述遮挡装置200的遮挡面与所述非离子注入区100B相对应，用于阻挡离子被注入到非离子注入区100B。
采用离子注入机进行离子注入时，将遮挡装置200安装于离子注入口与薄膜晶圆100之间，遮挡装置200的遮挡面刚好能够阻挡离子被注入到非离子注入区100B，即遮挡装置200的遮挡面在薄膜晶圆100的离子注入面上的垂直投影与非离子注入区100B相同。本申请对遮挡装置200的材质和安装方式不进行限定，只要能够阻挡离子被注入到非离子注入区100B即可，例如，遮挡装置200的材质为铁、不锈钢等，其中，遮挡装置200可以包括支撑腿，遮挡面通过支撑腿固定在离子注入口与薄膜晶圆100之间。
步骤113、由所述薄膜晶圆100的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区100A对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区100A对应的薄膜晶圆内形成薄膜层110、分离层120和余质层130。
由于遮挡装置200的遮挡，离子只能被注入到与离子注入区100A对应的薄膜晶圆内，而不能被注入到非离子注入区100B，从而只有在与离子注入区100A对应的薄膜晶圆内形成薄膜层110、分离层120和余质层130，因此，本申请实施例中的余质层130不仅包括与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆，还包括与非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆。
综上，在第一种可实现方式中，通过在离子注入口与薄膜晶圆100之间设置遮挡装置200的方式，使离子只能被注入到离子注入区100A，而不会被注入到非离子注入区100B。
在另一种可实现方式中，如图3所示，包括如下步骤121至步骤124：
步骤121、确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区100A和非离子注入区100B。
步骤121中确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区100A和非离子注入区100B的方法与步骤111相同，具体参见步骤111，此处不再赘述。
步骤122、在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层300，所述薄膜保护层300覆盖于所述非离子注入区100B表面，用于阻挡离子被注入到非离子注入区100B。
本申请对在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层300的方法不进行限定，在一具体例子中，如果用于制备所述薄膜保护层300的材料为光刻胶，则可以先在薄膜晶圆的离子注入面涂覆一层光刻胶，然后利用光刻方法，将离子注入区100A对应的光刻胶去除，保留非离子注入区100B对应的光刻胶，形成薄膜保护层300。
在另一具体例子中，如果用于制备薄膜保护层300的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、碳化硅或氮化铝，则在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层300的方法可以采用如下步骤：首先，利用沉积方法，在薄膜晶圆的离子注入面制备保护层；然后，利用刻蚀或腐蚀处理方法，将将覆盖于离子注入区100A上的保护层去除，保留非离子注入区100B对应的保护层，形成薄膜保护层300，所述薄膜保护层300覆盖于所述非离子注入区100B表面。
在又一具体例子中，如果所述薄膜晶圆为硅晶体材料，并且用于制备所述薄膜保护层300的材料为氧化硅，则还可以利用热氧化方法，在薄膜晶圆的离子注入面制备氧化硅保护层；然后，利用刻蚀或腐蚀处理方法，将离子注入区100A对应的氧化硅保护层去除，保留非离子注入区100B对应的氧化硅保护层，形成薄膜保护层300。
本申请实施例中，所述的薄膜晶圆100是指具有一定厚度的，用于得到薄膜层的基础材料。本申请实施例对薄膜晶圆的材料不进行限定，只要是能够通过离子注入方法形成薄膜层、分离层和余质层三层结构，然后能够通过键合加热分离的方式制备薄膜层的材料均可，例如薄膜晶圆可以为铌酸锂、钽酸锂、石英、砷化镓、硅、磷酸钛氧钾或磷酸钛氧铷等晶体材料，本申请对此不进行限定。
还需要说明的是，本申请实施例中薄膜保护层300的作用主要是保护非离子注入区100B内不被注入离子，保证只有与离子注入区100A对应的薄膜晶圆内被注入离子。因此，应理解，本申请实施例中薄膜保护层300的厚度应该保证离子不被注入到与非离子注入区100B对应薄膜晶圆内。例如，由离子注入区100A注入到对应的薄膜晶圆内的离子注入的深度为0.5μm，则对应的薄膜保护层300的厚度可以为1μm。
步骤123、由所述薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区100A对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层110、分离层120和余质层130。
上述步骤123与步骤113相同，具体可以参见步骤113，此处不再赘述。
步骤124、去除所述薄膜保护层300。
为了进一步利用键合分离方法，将薄膜层110从薄膜晶圆上剥离下来，首先需要为与基底层400键合提供一个平整的键合面，因此，在完成离子注入后，步骤124中需要将薄膜保护层300去除，得到具有平整的键合面的薄膜晶圆。
本申请实施例对去除薄膜保护层300的方法不进行限定。例如，如果薄膜保护层300的材料为光刻胶，则可以通过丙酮溶液溶解掉薄膜保护层300；又例如，如果薄膜保护层300的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、碳化硅或氮化铝，则可以通过干法刻蚀或湿法腐蚀的方法将薄膜保护层300去掉。
综上，在第二种实现方式中，通过在非离子注入区100B表面覆盖一层薄膜保护层300的方式，阻挡离子被注入到非离子注入区100B对应的薄膜晶圆内。
本申请实施例对所述离子注入的方式不做特别限定，可以使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通过热处理能够生成气体的离子，例如：氢离子或者氦离子。注入氢离子时，注入剂量可以为3×1016ions/cm2～8×1016ions/cm2，注入能量可以为120KeV～400KeV；注入氦离子时，注入剂量可以为1×1016ions/cm2～1×1017ions/cm2，注入能量可以为50KeV～1000KeV。例如，注入氢离子时，注入计量可以为4×1016ions/cm2，注入能量可以为180KeV；注入氦离子时，注入剂量为4×1016ions/cm2，注入能量为200KeV。
本申请实施例中，可以通过调整离子注入深度来调整薄膜层110的厚度，具体地，离子注入的深度越大，所制备的薄膜层110的厚度越大；相反，离子注入的深度越小，所制备的薄膜层110的厚度越小。
还需要说明的是，在注入离子时，离子束垂直向薄膜晶圆内注入，因此，可以在薄膜晶圆内形成规整的、并且与离子注入区100A对齐的薄膜层110。
步骤2、将所述薄膜晶圆的离子注入面与基底层400键合面键合，得到第一键合体，其中，所述基底层400键合面的材质与所述薄膜晶圆100的材质不同。
首先需要说明的是，本申请实施例中所述的基底层400主要是用于支撑薄膜层110的底层结构，其中，基底层400可以是单层结构，也可以是复合结构，本申请对此不进行限定。
在一具体例子中，基底层400只包括衬底层400A，衬底层400A可以采用铌酸锂、钽酸锂、磷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷、硅、氧化硅、氧化铝、石英、碳化硅、氮化硅、氮化铝、SOI、蓝宝石、砷化镓、磷化铟等材料，本申请对此不进行限定。如果基底层400只包括衬底层400A，则基底层400键合面是衬底层400A。
在另一具体例子中，如图4所示，基底层400包括衬底层400A和隔离层400B，则对应的还包括在准备好的衬底层400A上制备隔离层400B的步骤，本申请对制备隔离层400B的方法不进行限定，例如可以采用沉积法在衬底层400A上沉积目标厚度的隔离层400B；又例如，如果衬底层400A为硅材料，隔离层400B为二氧化硅材料，则可以采用氧化法在衬底层400A上氧化一层二氧化硅层作为隔离层400B。如果基底层400包括衬底层400A和隔离层400B，则基底层400键合面是隔离层400B。
其中，隔离层400B可以防止薄膜层中的信号泄露至衬底层400A，为了更好的将信号限制在薄膜层中，隔离层400B可以选用具有较低折射率或具有较大声抗阻的材料，例如二氧化硅、氮化硅、非晶硅或多晶硅等材料。另外，隔离层400B的厚度最好大于100nm。如果隔离层400B的厚度小于100nm，一方面工艺上不易制备，另一方面，厚度太小，无法有效地阻止信号的泄漏。因此，隔离层400B的厚度大于100nm，既能满足工艺要求，又能有效地阻止信号的泄漏。
在又一具体例子中，如图5所示，基底层400包括衬底层400A、隔离层400B和缺陷层400C，则对应还包括在准备好的衬底层400A上制备缺陷层400C，然后，在制备好的缺陷层400C上继续制备隔离层400B的步骤，得到具有三层结构的基底层400。如果基底层400包括衬底层400A、隔离层400B和缺陷层400C，基底层400键合面是隔离层400B。
由于制作工艺的原因，在隔离层400B和衬底层400A之间可能存在很多缺陷和电荷，导致隔离层400B和衬底层400A之间界面的载流子集中，产生寄生电导，从而在射频应用中产生额外的损耗。因此，为了避免寄生电导的形成，本申请实施例隔离层400B和衬底层400A之间设置缺陷层400C，缺陷层400C中存在一定密度的缺陷，可以捕获存在于隔离层400B和衬底层400A之间的载流子，避免这些载流子引起隔离层400B界面处的载流子聚集，降低衬底层400A的损耗。其中，缺陷层400C可以为多晶硅、多晶锗或非晶硅等材料，本申请对此不进行限定。
需要说明的是，本申请对于基底层400并不局限于上述列举的一层、两侧、三层结构，也可以为其他更多层结构，本申请对此不进行限定。
本申请实施例提供的用于改善键合分离法制备薄膜的方法，主要解决非同质键合材料在退火分离时热膨胀系数不一样，导致薄膜层炸裂的问题。因此，本申请实施例中基底层400键合面的材质可以与所述薄膜晶圆100的材质不同。需要说明的是，如果基底层400键合面的材质与所述薄膜晶圆100的材质相同，也可以采用本申请实施例提供的方法制备薄膜材料，本申请对此不进行限定。
上述步骤2中得到的第一键合体，包括键合在一起的基底层400和薄膜晶圆100，薄膜晶圆100包括离子注入后形成的薄膜层110、分离层120和余质层130，其中，余质层130包括与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆，以及，与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆。与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆是指没有被注入离子、包围在所述薄膜层110和分离层120外围的剩余薄膜晶圆。
本申请对薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合的方式，例如，将薄膜晶圆的离子注入面进行表面活化，将基底层键合面也进行表面活化，再将两个活化后的表面进行键合，获得第一键合体。
本申请对薄膜晶圆的离子注入面进行表面活化的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种对薄膜晶圆的离子注入面进行表面活化的方式，例如，等离子体活化以及化学溶液活化等；同样地，本申请对基底层键合面表面活化的方式也不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种可用于基底层键合面进行表面活化的方式，例如，等离子体活化。
步骤3、对所述第一键合体热处理，使与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆从所述第一键合体上剥离，得到第二键合体。
本申请通过对第一键合体进行热处理，所述热处理的温度可以为100℃～600℃，在热处理过程中，所述分离层120内形成气泡，例如，H离子形成氢气，He离子形成氦气等，随着热处理进展，分离层内120的气泡连成一片，最后分离层120裂开，将与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆与所述薄膜层110分离，从而使与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆由第一键合体上剥离下来。另外，由于与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆没有被注入离子，因此热处理后，与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆依然保留在第一键合体上，而不会从第一键合体上剥离。
由此可知，在热处理过程中，退火分离达到分离的临界条件后，只有与所述薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆与所述薄膜层110分离，而薄膜层110外围的与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆不会从第一键合体上剥离，因此，由于与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆的存在，就不会导致与之连接薄膜层从翘曲状态瞬间恢复平坦状态，从而解决了薄膜层炸裂的问题。
在本申请实施例中，一种可实现的热处理方式为，将第一键合体放入加热设备中，先升温至预设温度，再在此温度下恒温保温。其中，优选的，保温条件包括：保温时间可以是1分钟～48小时，例如，保温时间为3小时，保温温度可以是100℃～600℃，例如保温时间为400℃，保温气氛可以是，在真空环境下或在氮气及惰性气体中的至少一种气体形成的保护气氛下进行。
步骤4、将第二键合体中与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆，以及，所述薄膜层110均研磨抛光至目标厚度，得到目标薄膜层。
完整的目标薄膜层，包括离子注入区对应形成的薄膜层110和非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆部分，因此为了得到目标薄膜层，本申请实施例采用研磨抛光方法，首先将与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆研磨至与薄膜层110相同的厚度，再继续将具有相同厚度的薄膜层110和与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆研磨抛光至目标厚度，得到目标薄膜层，所述目标薄膜层完整层叠于基底层上，其中，目标薄膜层可以是具有纳米级厚度的薄膜层，例如目标薄膜层的厚度可以为50-3000nm，(例如400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm等)。
综上可知，本申请实施例提供的用于改善薄膜层炸裂的方法，通过在离子注入区外围保留一圈非离子注入区，使注入离子后，只在离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层和分离层，从而在键合分离时，只有与薄膜层110对应的剩余薄膜晶圆与薄膜层110分离，而薄膜层110外围的与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆不会从第一键合体上剥离，因此，由于与所述非离子注入区100B对应的剩余薄膜晶圆的存在，就不会导致薄膜层从翘曲状态瞬间恢复平坦状态，从而解决了薄膜层炸裂的问题。
进一步地，利用本申请实施例提供的用于改善薄膜层炸裂的方法制备得到的薄膜材料包括基底层，以及层叠于基底层上的目标薄膜层。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于改善薄膜层炸裂的方法，其特征在于，包括：
由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，其中，所述薄膜晶圆的离子注入面包括离子注入区和非离子注入区，所述非离子注入区将所述离子注入区包围，所述余质层包括与所述薄膜层对应的剩余薄膜晶圆，以及，与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆；
将所述薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合，得到第一键合体；
对所述第一键合体热处理，使与所述薄膜层对应的剩余薄膜晶圆从所述第一键合体上剥离，得到第二键合体；
将所述第二键合体中与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆，以及，所述薄膜层均研磨抛光至目标厚度，得到目标薄膜层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，包括：
确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区和非离子注入区；
在所述薄膜晶圆的离子注入面上方设置遮挡装置，所述遮挡装置的遮挡面与所述非离子注入区相对应，用于阻挡离子被注入到非离子注入区；
由所述薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，包括：
确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区和非离子注入区；
在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层，所述薄膜保护层覆盖于所述非离子注入区表面，用于阻挡离子被注入到非离子注入区；
由所述薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层；
去除所述薄膜保护层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果用于制备所述薄膜保护层的材料为光刻胶，则在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层，包括：
利用光刻方法，在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果用于制备所述薄膜保护层的材料为氧化硅、氮化硅、氧化铝、碳化硅或氮化铝，则在所述薄膜晶圆的离子注入面制备薄膜保护层，包括：
利用沉积方法，在薄膜晶圆的离子注入面制备保护层；
利用刻蚀或腐蚀方法，将覆盖于所述离子注入区上的保护层去除，得到薄膜保护层，所述薄膜保护层覆盖于所述非离子注入区表面。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果所述薄膜晶圆为硅晶体材料，用于制备所述薄膜保护层的材料为氧化硅，则利用热氧化方法，在薄膜晶圆的离子注入面制备保护层。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入区为所述薄膜晶圆的同心圆，所述非离子注入区的外径与内径差为2-7mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜层为铌酸锂、钽酸锂、石英、砷化镓、硅、磷酸钛氧钾或磷酸钛氧铷晶体材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底层键合面的材质与所述薄膜晶圆的材质不同。
10.一种薄膜材料，其特征在于，所述薄膜材料采用如权利要求1-9任一所述方法制备得到，所述薄膜材料包括目标薄膜层和基底层。
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