CN114959701A - 一种复合薄膜、制备方法及电子元器件 - Google Patents

一种复合薄膜、制备方法及电子元器件 Download PDF

Info

Publication number
CN114959701A
CN114959701A CN202210522181.9A CN202210522181A CN114959701A CN 114959701 A CN114959701 A CN 114959701A CN 202210522181 A CN202210522181 A CN 202210522181A CN 114959701 A CN114959701 A CN 114959701A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite
layer
wafer
substrate
composite substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210522181.9A
Other languages
English (en)
Inventor
连坤
王金翠
纪鹏飞
严先成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinan Jingzheng Electronics Co Ltd
Original Assignee
Jinan Jingzheng Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jinan Jingzheng Electronics Co Ltd filed Critical Jinan Jingzheng Electronics Co Ltd
Priority to CN202210522181.9A priority Critical patent/CN114959701A/zh
Publication of CN114959701A publication Critical patent/CN114959701A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/308—Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C23C16/402—Silicon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76—Making of isolation regions between components
    • H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/7624—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology
    • H01L21/76251—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques
    • H01L21/76254—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using semiconductor on insulator [SOI] technology using bonding techniques with separation/delamination along an ion implanted layer, e.g. Smart-cut, Unibond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1203—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Abstract

本申请公开一种复合薄膜、制备方法及电子元器件，所述制备方法，包括：利用化学气相沉积法，在衬底基板上制备隔离层，得到复合衬底；将所述复合衬底，通过水浴降温至目标温度；在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜。本申请先利用化学气相沉积法，在衬底基板上制备隔离层，得到复合衬底；然后将复合衬底，通过水浴降温至目标温度，这样降温后的复合衬底不会发生翘曲问题。

Description

一种复合薄膜、制备方法及电子元器件
技术领域
本申请属于半导体制备技术领域，尤其涉及一种复合薄膜、制备方法及电子元器件。
背景技术
在复合薄膜的制备过程中，在衬底表面沉积隔离层是非常重要的一道工艺。目前，在半导体产业界，主要采用化学气相沉积法在衬底表面沉积隔离层。其中，化学气相沉积法是通过气体混合的化学反应，在衬底表面沉积一层固体膜的工艺。
采用化学气相沉积制备隔离层时，将衬底放置在金属平板上进行高温沉积，高温沉积后进行降温处理。目前的降温方法是：将沉积有隔离层的复合衬底连同金属平板，放置在封闭样品载入室，进行自然降温。但是，这种降温方式，复合衬底的上表面接触的介质为空气，而复合衬底的下表面接触的介质为金属平板，由于空气与金属平板的热传导不同，使复合衬的上表面和下表面的降温速率有差异，进而导致复合薄膜发生翘曲。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种复合薄膜、制备方法及电子元器件。
第一方面，本申请提供一种复合薄膜的制备方法，包括：利用化学气相沉积法，在衬底基板上制备隔离层，得到复合衬底；将所述复合衬底，通过水浴降温至目标温度；在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜。
在一种可实现方式中，所述将所述复合衬底，通过水浴降温至目标温度，包括：通过真空吸笔将所述复合衬底转移至石英舟内；将放置有所述复合衬底的所述石英舟放置于水浴中降温。
在一种可实现方式中，控制所述水浴的温度由初始温度降至所述目标温度，其中，所述初始温度为100℃，所述目标温度为20-30℃。
在一种可实现方式中，所述化学气相沉积法为常压化学气相沉积法、低压化学气相沉积法、等离子体辅助化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和高密度等离子体化学气相沉积法中任一种。
在一种可实现方式中，所述化学气相沉积法中，采用的反应温度为200℃～900℃，沉积时间0.01h～10h。
在一种可实现方式中，所述在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜，包括：通过离子注入法向单晶晶圆注入离子，将所述单晶晶圆依次分为余质层、分离层和薄膜层；将所述单晶晶圆与所述复合衬底的隔离层键合，得到键合体；对所述键合体热处理，将所述余质层与所述薄膜层分离，得到复合薄膜。
在一种可实现方式中，所述在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜，包括：将单晶晶圆和所述复合衬底的隔离层键合，得到键合体；对所述键合体热处理，得到复合薄膜预制备体；对所述复合薄膜预制备体中单晶晶圆减薄处理，在所述复合衬底上形成目标厚度的薄膜层。
在一种可实现方式中，所述衬底基板为铌酸锂、钽酸锂、硅晶圆、碳化硅晶圆、氮化硅、石英、蓝宝石或石英玻璃；所述单晶晶圆为铌酸锂、钽酸锂、石英、陶瓷、四硼酸锂、磷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷、砷化镓或硅。
第二方面，本申请提供一种复合薄膜，所述复合薄膜通过如第一方面任一所述的复合薄膜制备方法制备得到。
第三方面，本申请提供一种电子元器件，所述电子元器件包括第二方面所述的复合薄膜。
综上，本申请提供的一种复合薄膜、制备方法及电子元器件，先利用化学气相沉积法，在衬底基板上制备隔离层，得到复合衬底；然后将复合衬底，通过水浴降温至目标温度，这样降温后的复合衬底不会发生翘曲问题。
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复合薄膜的制备方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的利用离子注入-键合法，制备复合薄膜的方法流程图；
图3为本申请实施例提供的利用键合-减薄法，制备复合薄膜的方法流程图。
附图标记说明
100-衬底基板，200-隔离层，300-单晶晶圆，400-键合体；
310-余质层，320-分离层，330-薄膜层。
具体实施方式
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，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本申请提供一种复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1、利用化学气相沉积法，在衬底基板100上制备隔离层200，得到复合衬底。
本申请对步骤S1采用的具体的化学气相沉积法不进行限定，例如可以采用常压化学气相沉积法、低压化学气相沉积法、等离子体辅助化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和高密度等离子体化学气相沉积法中任一种。
以隔离层为氧化硅层为例，可以采用SiH4在衬底基板上沉积氧化硅层，其中，常压化学气相沉积法(APCVD)对应的反应温度为450-500℃，低压化学气相沉积法(LPCVD)对应的反应温度为300-900℃，等离子体辅助化学气相沉积法对应的反应温度为250-450℃，等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)对应的反应温度为350℃，高密度等离子体化学气相沉积法(HDPCVD)对应的反应温度为300-400℃。
其中，化学气相沉积法对应的沉积时间，可以根据目标制备隔离层的厚度而定，例如，沉积时间可以为0.01h～10h。
需要说明的是，本申请中衬底基板100可以是单层衬底，也可以是复合衬底，即衬底基板100包括至少一层衬底层。其中，每层衬底层的材料可以相同或不同，本申请对此不进行限定。例如：衬底层材料可以为铌酸锂、钽酸锂、硅晶圆、碳化硅晶圆、氮化硅、石英、蓝宝石或石英玻璃等，本申请对此不进行限定。
还需要说明的是，本申请对隔离层200的材料不进行限定，例如隔离层200可以是二氧化硅、氮氧化硅、氧化氮化硅、氮化硅中的一种。
步骤S2、将复合衬底，通过水浴降温至目标温度。
首先需要说明的是，无论采用哪一种化学气相沉积法制备隔离层200，都要将衬底基板100放置在金属平板上进行高温沉积。因此，在完成化学气相沉积后，需要将制备得到的复合衬底进行降温处理。
本申请通过水浴降温的方式，对复合衬底进行降温处理，这样，复合衬底各表面接触的介质均为水，也就不存在不同表面降温速率有差异的问题，从而解决了复合薄膜容易发生翘曲的问题。
在一种可实现方式中，本申请可以先通过真空吸笔将复合衬底转移至石英舟内；然后，将放置有复合衬底的石英舟放置于水浴中降温。
真空吸笔是一种转移晶片的工具，本申请通过真空吸笔转移复合衬底，可以放置复合衬底表面被污染。其中，真空吸笔可以采用耐高温材料制备而成。
石英舟是一种以二氧化硅为原料高温熔制而成的一种器皿，其中，石英舟可以同时放置多个复合衬底，这样可以通过石英舟对批量复合衬底降温处理。
为避免复合衬底直接放置在冷水中，发生炸裂，本申请将水浴的初始温度设置为100℃，然后，控制水浴的温度由初始温度慢慢降至目标温度，其中，目标温度一般为室温，20-30℃。
经过上述水浴降温处理后的复合衬底，不会出现翘曲现象。
步骤S3、在复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜。
本申请对制备薄膜层的方法不进行限定，例如，可以利用离子注入-键合法或者键合-减薄法，制备复合薄膜。
以下分别介绍利用离子注入-键合法和键合-减薄法制备复合薄膜的方法。
如图2所示，采用离子注入-键合法，制备复合薄膜的方法包括以下步骤：
步骤S31、通过离子注入法向单晶晶圆300注入离子，将单晶晶圆300依次分为余质层310、分离层320和薄膜层330。
本申请实施例对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：注入的离子可以为氢离子、氦离子、氮离子、氧离子或氩离子。注入离子时，注入剂量可以为2×1016ions/cm2～4×1016ions/cm2，注入能量可以为40KeV～400KeV，例如，注入能量为50KeV。
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330的厚度，具体地，离子注入的深度越大，所制备的薄膜层330的厚度越大；相反，离子注入的深度越小，所制备的薄膜层330的厚度越小。
其中，单晶晶圆300是用于制备薄膜层330的基础材料，单晶晶圆300可以是为铌酸锂、钽酸锂、石英、陶瓷、四硼酸锂、磷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷、砷化镓或硅，本申请对此不进行限定。
步骤S32、将单晶晶圆300与复合衬底键合，得到键合体400。
键合后，单晶晶圆30的薄膜层330与复合衬底中隔离层200接触，层叠于隔离层200之上，这样键合体400由上至下依次层叠有余质层310、分离层320、薄膜层330、隔离层200和衬底基板100。
本申请对键合的方式不做特别限定，可以采用现有技术中任意一种键合的方式，例如，采用表面活化的方式键合，获得键合体。本申请对表面活化的方式也不进行限定，例如可以采用等离子体活化或化学溶液活化等方法。
步骤S33、对键合体400热处理，将余质层310与薄膜层330分离，得到复合薄膜。
对键合体400进行热处理，热处理的温度可以为100-600℃，热处理的时间可以为1分钟～48小时，在热处理过程中，分离层320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320内的气泡连成一片，最后分离层320裂开，将余质层310与薄膜层330分离，从而使余质层310由键合体400上剥离下来，得到复合薄膜，其中，复合薄膜由上之下依次层叠有薄膜层330、隔离层200和衬底基板100。
如图3所示，采用键合-减薄法，制备复合薄膜分方法包括以下步骤：
步骤S41、将单晶晶圆300和复合衬底键合，得到键合体400。
在键合-减薄法中，直接将单晶晶圆300和复合衬底中隔离层200键合，对单晶晶圆300和隔离层200键合的方法可以参见步骤S32的描述，此处不再赘述。
步骤S42、对键合体400热处理，得到复合薄膜预制备体。
在键合-减薄法中，对键合体400热处理的目的是增强单晶晶圆300和所述隔离层200之间的键合力，本申请对步骤S42中热处理工艺条件不进行限定，例如，热处理的温度可以为100-600℃，热处理的时间可以为1分钟～48小时。
步骤S43、对复合薄膜预制备体中单晶晶圆300减薄处理，在复合衬底上形成目标厚度的薄膜层330。
本申请对采用的具体减薄处理方法不进行限定，例如可以是研磨抛光减薄或机械切削减薄等。将复合薄膜预制备体中单晶晶圆进行减薄处理，直至在复合衬底上形成目标厚度的薄膜层，应理解，该薄膜层与单晶晶圆材料相同，但厚度远小于研磨抛光前单晶晶圆的厚度。
需要说明的是，上述实施例中仅以在衬底基板100上制备一层隔离层为例进行示例性说明，并不表示对制备隔离层层数的限定，本申请也可以在衬底基板100上制备多层隔离层。例如，可以在衬底基板100上制备交替堆叠的二氧化硅层和氮化硅层。
还需要说明的是，本申请在制备隔离层200之前，也可以预先在衬底基板100上制备介质层，然后在介质层上制备隔离层。其中，也可以采用化学气相沉积法在衬底基板100上制备介质层。在采用化学气相沉积法在衬底基板100上制备介质层时，所采用的反应温度可以为200-650℃，沉积时间可以为0.01h～10h。其中，介质层可以为多晶硅或非晶硅。
综上，本申请提供的复合薄膜的制备方法，先利用化学气相沉积法，在衬底基板上制备隔离层，得到复合衬底；然后将复合衬底，通过水浴降温至目标温度，这样降温后的复合衬底不会发生翘曲问题。
本申请还提供一种复合薄膜，该复合薄膜通过本申请实施例提供的复合薄膜制备方法制备而成。
在一种可实现方式中，本申请提供一种复合薄膜，包括依次层叠的薄膜层、隔离层和衬底基板，其中，衬底基板可以是单层衬底或复合衬底。
在又一种可实现方式中，本申请提供一种复合薄膜，包括依次层叠的薄膜层、隔离层、介质层和衬底基板。
本申请还提供一种电子元器件，该电子元器件采用本申请实施例提供的复合薄膜。
实例一
实例一提供的一种复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：
①准备一片四英寸硅晶圆和铌酸锂晶圆，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。其中，铌酸锂晶圆为经过处理后的铌酸锂晶圆。
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用剥离离子注入法注入He+，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成余质层、分离层和薄膜层，注入的He+分布在分离层，得到单晶铌酸锂晶圆注入片。
采用剥离离子注入法注入He+时，注入剂量参数为：注入剂量为2×1016ions/cm2，注入能量为40keV，注入深度220nm。
③在清洗后的硅晶圆上在300℃左右，通过PECVD法用通过SiH4沉积二氧化硅层，沉积时间0.2h，沉积厚度100nm，即为隔离层，通过真空吸笔将沉积有二氧化硅的硅晶圆转移到石英舟内，并将石英舟连同沉积的硅晶圆放置在100℃的水浴中降至室温，然后RCA清洗得到洁净表面。
④将单晶铌酸锂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。
⑤将键合体在180℃下退火4小时，键合体分离层的位置断裂，分离出余质层与薄膜层，得到复合薄膜。
⑥将复合薄膜固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，对薄膜层进行化学机械抛光处理，然后进行RCA清洗，获得洁净表面。
实例二
实例二提供的一种制造复合薄膜的方法，包括如下步骤：
①准备一片6英寸硅晶圆和铌酸锂晶圆，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。其中，铌酸锂晶圆为经过处理后的铌酸锂晶圆。
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用剥离离子注入法注入氩离子，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成余质层、分离层和薄膜层，注入的氩离子分布在分离层，得到单晶铌酸锂晶圆注入片。
采用剥离离子注入法注入氩离子时，注入剂量参数为：注入剂量为3×1016ions/cm2，注入能量为400keV，注入深度为285nm。
③在清洗后的硅晶圆上在575-650℃下，通过LPCVD法用热分解硅烷淀积多晶硅，沉积时间为2h，沉积厚度为1μm，即为介质层。
④在介质层上在700-800℃下，通过LPCVD法用二氯二氢硅和氨气LPCVD沉淀制作氮化硅，沉积时间为2h，沉积厚度为1μm，即为隔离层，通过真空吸笔将沉积有多晶硅和氮化硅的硅晶圆转移到石英舟内，并将石英舟连同沉积的硅晶圆放置在100℃的水浴中降至室温，RCA清洗得到洁净表面。
⑤将单晶铌酸锂晶圆注入片与氮化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体。
⑥将键合体在200℃下退火3小时，键合体分离层的位置断裂，分离出余质层与薄膜层，得到复合薄膜。
⑦将复合薄膜固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，对薄膜层进行化学机械抛光处理，然后进行RCA清洗，获得洁净表面。
实例三
实例三提供的一种制造复合薄膜的方法，包括如下步骤：
①准备一片3英寸硅晶圆和钽酸锂晶圆，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。其中，钽酸锂晶圆为经过处理后的钽酸锂晶圆。
②对步骤①处理后的钽酸锂晶圆采用剥离离子注入法注入He+，使钽酸锂晶圆从注入面开始依次分割成余质层、分离层和薄膜层，注入的He+离子分布在分离层，得到单晶钽酸锂晶圆注入片；
采用剥离离子注入法注入He+时，注入剂量参数为：注入剂量为4×1016ions/cm2；注入能量为225keV，注入深度706nm；
③在清洗后的硅晶圆上在350℃下，通过PECVD法用硅烷和氧化二氮的混合气体沉积二氧化硅层，沉积厚度为5μm，沉积时间1.5H，即为隔离层，通过真空吸笔将沉积有二氧化硅的硅晶圆转移到石英舟内，并将石英舟连同沉积的硅晶圆放置在100℃的水浴中降至室温，RCA清洗得到洁净表面。
⑤将单晶钽酸锂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将键合体在220℃下退火3小时，键合体分离层的位置断裂，分离出余质层与薄膜层，得到复合薄膜。
⑦将复合薄膜固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，对薄膜层进行化学机械抛光处理，然后进行RCA清洗，获得洁净表面。
实例四
实例四提供的一种制造复合薄膜的方法，包括如下步骤：
①准备一片6英寸碳化硅晶圆和铌酸锂晶圆，将碳化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。其中，铌酸锂晶圆为经过处理后的铌酸锂晶圆。
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用剥离离子注入法注入He+，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成余质层、分离层和薄膜层，注入的He+分布在分离层，得到单晶铌酸锂晶圆注入片。
采用剥离离子注入法注入He+时，注入剂量参数为：注入剂量为3×1016ions/cm2，注入能量为35keV，注入深度165nm。
③在清洗后的碳化硅晶圆上在200-250℃下，通过PECVD法用一氧化氮(N2O)和Si3N4沉积氮氧化硅，沉积厚度为500nm，沉积时间为0.03H，即为隔离层，通过真空吸笔将沉积有的氮氧化硅的硅晶圆转移到石英舟内，并将石英舟连同沉积的硅晶圆放置在100℃的水浴中降至室温，RCA清洗得到洁净表面。
⑤将单晶铌酸锂晶圆注入片与氮氧化硅接触，采用直接键合法键合，得到键合体。
⑥将键合体在240℃下退火2小时，键合体分离层的位置断裂，分离出余质层与薄膜层，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，对薄膜层进行化学机械抛光处理，然后进行RCA清洗，获得洁净表面。
实例五
实例五提供的一种制造复合薄膜的方法，包括如下步骤：
①准备一片3英寸硅晶圆和铌酸锂晶圆，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。其中，铌酸锂晶圆为经过处理后的铌酸锂晶圆。
②对步骤①处理后的铌酸锂晶圆采用剥离离子注入法注入He+，使铌酸锂晶圆从注入面开始依次分割成余质层、分离层和薄膜层，注入的He+分布在分离层，得到单晶铌酸锂晶圆注入片。
采用剥离离子注入法注入He+时，注入剂量参数为：注入剂量为3×1016ions/cm2，注入能量为400keV，注入深度1.14μm。
③在清洗后的硅晶圆上，在450℃下，通过LPCVD法用SiH4、N2O、NH3来反应沉积氧化氮化硅层，沉积厚度为5μm，沉积时间为10h，即为隔离层，通过真空吸笔将沉积有二氧化硅的硅晶圆转移到石英舟内，并将石英舟连同沉积的硅晶圆放置在100℃的水浴中降至室温，RCA清洗得到洁净表面。
⑤将单晶铌酸锂晶圆注入片与氧化氮化硅层接触，采用直接键合法键合，得到键合体。
⑥将键合体在100℃下退火48小时，键合体分离层的位置断裂，分离出余质层与薄膜层，得到复合薄膜。
⑦将复合薄膜固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，对薄膜层进行化学机械抛光处理，然后进行RCA清洗，获得洁净表面。
实例六
实例六提供的一种制造复合薄膜的方法，包括如下步骤：
①准备一片4英寸硅晶圆和钽酸锂晶圆，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。其中，钽酸锂晶圆为经过处理后的钽酸锂晶圆。
②对步骤①处理后的钽酸锂晶圆采用剥离离子注入法注入H+，使钽酸锂晶圆从注入面开始依次分割成余质层、分离层和薄膜层，注入的H+离子分布在分离层，得到单晶钽酸锂晶圆注入片；
采用剥离离子注入法注入H+时，注入剂量参数为：注入剂量为4×1016ions/cm2；注入能量为400keV，注入深度2.62μm；
③在清洗后的硅晶圆上在350℃下，用LPCVD法分解硅烷沉积非晶硅，沉积厚度为500nm，沉积时间1h，即为介质层。
④在介质层上在450℃下，通过LPCVD法用氧化硅烷的方法沉积二氧化硅层，沉积厚度为5μm，沉积时间为10h，即为隔离层，通过真空吸笔将沉积有的氮氧化硅的硅晶圆转移到石英舟内，并将石英舟连同沉积的硅晶圆放置在100℃的水浴中降至室温，RCA清洗得到洁净表面。
⑤将单晶钽酸锂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将键合体在300℃下退火30分钟，键合体分离层的位置断裂，分离出余质层与薄膜层，得到复合薄膜；
⑦将复合薄膜固定在抛光设备的多孔陶瓷吸盘上，对薄膜层进行化学机械抛光处理，然后进行RCA清洗，获得洁净表面。
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。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，尤其是复合薄膜对应的实施例部分可以参见复合薄膜的制备方法部分。
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)

1.一种复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
利用化学气相沉积法，在衬底基板上制备隔离层，得到复合衬底；
将所述复合衬底，通过水浴降温至目标温度；
在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述复合衬底，通过水浴降温至目标温度，包括：
通过真空吸笔将所述复合衬底转移至石英舟内；
将放置有所述复合衬底的所述石英舟放置于水浴中降温。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，控制所述水浴的温度由初始温度降至所述目标温度，其中，所述初始温度为100℃，所述目标温度为20-30℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积法为常压化学气相沉积法、低压化学气相沉积法、等离子体辅助化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法和高密度等离子体化学气相沉积法中任一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积法中，采用的反应温度为200℃～900℃，沉积时间0.01h～10h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜，包括：
通过离子注入法向单晶晶圆注入离子，将所述单晶晶圆依次分为余质层、分离层和薄膜层；
将所述单晶晶圆与所述复合衬底的隔离层键合，得到键合体；
对所述键合体热处理，将所述余质层与所述薄膜层分离，得到复合薄膜。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在所述复合衬底上制备薄膜层，得到复合薄膜，包括：
将单晶晶圆和所述复合衬底的隔离层键合，得到键合体；
对所述键合体热处理，得到复合薄膜预制备体；
对所述复合薄膜预制备体中单晶晶圆减薄处理，在所述复合衬底上形成目标厚度的薄膜层。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述衬底基板为铌酸锂、钽酸锂、硅晶圆、碳化硅晶圆、氮化硅、石英、蓝宝石或石英玻璃；所述单晶晶圆为铌酸锂、钽酸锂、石英、陶瓷、四硼酸锂、磷酸钛氧钾、磷酸钛氧铷、砷化镓或硅。
9.一种复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜通过如权利要求1-8任一所述的复合薄膜制备方法制备得到。
10.一种电子元器件，其特征在于，所述电子元器件包括权利要求9所述的复合薄膜。
CN202210522181.9A 2022-05-13 2022-05-13 一种复合薄膜、制备方法及电子元器件 Pending CN114959701A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210522181.9A CN114959701A (zh) 2022-05-13 2022-05-13 一种复合薄膜、制备方法及电子元器件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210522181.9A CN114959701A (zh) 2022-05-13 2022-05-13 一种复合薄膜、制备方法及电子元器件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114959701A true CN114959701A (zh) 2022-08-30

Family

ID=82984292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210522181.9A Pending CN114959701A (zh) 2022-05-13 2022-05-13 一种复合薄膜、制备方法及电子元器件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114959701A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07320234A (ja) * 1994-05-20 1995-12-08 Sumitomo Special Metals Co Ltd 複合薄膜ヘッドの製造方法
CN1696338A (zh) * 2005-06-06 2005-11-16 贵研铂业股份有限公司 化学气相沉积设备
CN107718405A (zh) * 2017-10-17 2018-02-23 陈淑萍 一种用于热压成型核辐射屏蔽板的下模结构
CN210174235U (zh) * 2019-05-23 2020-03-24 广东中粘新材料科技有限公司 一种高温涂胶薄膜冷却装置
CN111337319A (zh) * 2020-02-13 2020-06-26 大连医科大学 一种断层塑化标本水浴装置及其水浴硬化方法
CN112233979A (zh) * 2020-11-18 2021-01-15 华虹半导体(无锡)有限公司 防止晶圆翘曲的热退火处理方法及装置
CN113906553A (zh) * 2019-06-06 2022-01-07 三菱电机株式会社 金属基座板的翘曲控制构造、半导体模块及逆变器装置
CN114141630A (zh) * 2021-12-01 2022-03-04 济南晶正电子科技有限公司 一种二次离子注入薄膜晶圆方法、复合薄膜及电子元器件

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07320234A (ja) * 1994-05-20 1995-12-08 Sumitomo Special Metals Co Ltd 複合薄膜ヘッドの製造方法
CN1696338A (zh) * 2005-06-06 2005-11-16 贵研铂业股份有限公司 化学气相沉积设备
CN107718405A (zh) * 2017-10-17 2018-02-23 陈淑萍 一种用于热压成型核辐射屏蔽板的下模结构
CN210174235U (zh) * 2019-05-23 2020-03-24 广东中粘新材料科技有限公司 一种高温涂胶薄膜冷却装置
CN113906553A (zh) * 2019-06-06 2022-01-07 三菱电机株式会社 金属基座板的翘曲控制构造、半导体模块及逆变器装置
CN111337319A (zh) * 2020-02-13 2020-06-26 大连医科大学 一种断层塑化标本水浴装置及其水浴硬化方法
CN112233979A (zh) * 2020-11-18 2021-01-15 华虹半导体(无锡)有限公司 防止晶圆翘曲的热退火处理方法及装置
CN114141630A (zh) * 2021-12-01 2022-03-04 济南晶正电子科技有限公司 一种二次离子注入薄膜晶圆方法、复合薄膜及电子元器件

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110581212B (zh) 一种单晶单畴压电薄膜及其制备方法
CN114420834A (zh) 一种基于倾斜键合的薄膜制备方法及其复合薄膜
EP2525390B1 (en) Method for producing bonded wafer
EP1983071B1 (en) Method for manufacturing pyrolytic boron nitride composite substrate
CN113394338A (zh) 一种异质单晶薄膜的制备方法及异质单晶薄膜
CN116669523A (zh) 一种热释电复合薄膜的制备方法
CN114959701A (zh) 一种复合薄膜、制备方法及电子元器件
CN113193109A (zh) 一种复合薄膜的制备方法及复合薄膜
CN116613058A (zh) 一种复合基底、复合薄膜及其制备方法
CN115915899A (zh) 一种优化注入颗粒的复合薄膜及其制备方法
KR101946570B1 (ko) 적층구조 박막 제조방법, 이에 의해 제조된 적층구조 박막 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법
US20070155132A1 (en) Method of manufacture for a component including at least one single-crystal layer on a substrate
CN114122250A (zh) 一种黑化单晶压电复合薄膜及其制备方法
CN114141630A (zh) 一种二次离子注入薄膜晶圆方法、复合薄膜及电子元器件
US6590243B2 (en) Ferroelastic lead germanate thin film and deposition method
CN114068803A (zh) 一种基于离子注入的黑化单晶压电复合薄膜及其制备方法
CN112671363A (zh) 复合衬底、复合薄膜及其制备方法，及射频声表面波器件
CN106653677A (zh) 一种soi片的制备方法
CN112951708A (zh) 一种复合衬底及其制备方法、复合薄膜
CN115207206B (zh) 一种近化学计量比复合薄膜及其制备方法
CN112951709B (zh) 一种半导体衬底、电子元器件以及半导体衬底的制备方法
CN112750686B (zh) 一种多层衬底、电子元器件及多层衬底制备方法
CN110752151B (zh) 硅基应力补偿金属中间层化合物半导体晶圆的结构及制备方法
CN117497477A (zh) 复合薄膜及其制备方法
US20230422619A1 (en) Method for producing a crystalline layer of pzt material by transferring a seed layer of srtio3 to a silicon carrier substrate and epitaxially growing the crystalline layer of pzt, and substrate for epitaxial growth of a crystalline layer of pzt

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination