[發明專利]異質薄膜結構的制備方法

有效

• 申請號: 201811035898.0
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN110880920B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 歐欣;鄢有泉;黃凱;李忠旭;游天桂;王曦
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H03H3/02
• 分類號: H03H3/02;H03H9/56
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發明提供一種異質薄膜結構的制備方法，包括步驟：提供第一襯底，具有相對的第一表面及第二表面；自第一表面進行第一離子注入，形成第一缺陷層，自第二表面進行第二離子注入，形成第二缺陷層；提供具有第一鍵合面的第二襯底及具有第二鍵合面的第三襯底，將第一鍵合面與第一表面鍵合，第二鍵合面與第二表面鍵合；剝離第一襯底，在第二襯底上形成第一剝離層，在第三襯底上形成第二剝離層，獲得第一異質薄膜結構以及第二異質薄膜結構，本發明采用雙面進行離子注入和進行雙面鍵合的方式，解決了異質襯底制備中，由于熱失配導致的鍵合晶圓解鍵合甚至碎裂的問題，提高了襯底的產量以及效率，本發明的方案為高效聲表面波濾波器的制備提供襯底支持。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，特別是涉及一種異質薄膜結構的制備方法。

背景技術

聲表面波(SAW)濾波器在移動終端里是不可替代的，它體積小，性能好，成本低。5G通信時代，射頻信號頻率升高，帶寬增大，頻段數量增加，頻段分配更加緊密，因此，對低溫度系數(TCF)和高Q值的SAW濾波器的需求也將大幅增加，但是，目前性能良好的SAW濾波器的襯底依然不夠理想。

1992年，法國人提出的采用離子注入在硅襯底中形成缺陷層，可以從硅襯底上剝離薄膜的方法，稱為智能剝離技術，該技術在絕緣體上硅(SOI)襯底制備上獲得應用，在SOI材料制備過程中，離子注入晶圓同硅襯底鍵合后，通過加熱剝離形成頂層硅薄膜，然而在該工藝中所處理的材料均為硅基材料，不存在熱失配的問題，該工藝已經可以制備出12英寸SOI晶圓。但是，例如，對于硅基壓電單晶薄膜，包含壓電單晶薄膜-硅基襯底的結構，壓電單晶，例如鉭酸鋰(CTE～16×10^-6/K)同的硅(CTE～2.5×10^-6/K)熱膨脹系數差異巨大，在退火剝離的過程中，由熱失配產生的熱應力會導致鍵合晶圓解鍵合甚至碎裂，因此，采用簡單的智能剝離方法無法實現高質量壓電單晶薄膜的制備。

因此，如何提供一種異質薄膜結構及制備方法，以解決現有技術中異質薄膜之間由于存在熱失配等問題導致難以得到高質量的異質薄膜的問題實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種異質薄膜結構，用于解決現有技術中由于材料之間的熱失配導致熱應力產生并導致解鍵合甚至碎裂等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種異質薄膜結構的制備方法，包括如下步驟：

1)提供第一襯底，所述第一襯底具有相對的第一表面及第二表面；

2)自所述第一表面對所述第一襯底進行第一離子注入，以在所述第一襯底中形成第一缺陷層，自所述第二表面對所述第一襯底進行第二離子注入，以在所述第一襯底中形成第二缺陷層，所述第一缺陷層與所述第二缺陷層之間具有間距，所述第一缺陷層靠近所述第一表面且遠離所述第二表面，所述第二缺陷層靠近所述第二表面且遠離所述第一表面；

3)提供第二襯底及第三襯底，所述第二襯底具有第一鍵合面，所述第三襯底具有第二鍵合面，并將所述第一鍵合面與所述第一襯底的所述第一表面進行鍵合，將所述第二鍵合面與所述第一襯底的所述第二表面進行鍵合；以及

4)沿所述第一缺陷層剝離所述第一襯底，使得所述第一襯底的一部分轉移至所述第二襯底上，以在所述第二襯底上形成第一剝離層，并沿所述第二缺陷層剝離所述第一襯底，使得所述第一襯底的一部分轉移至所述第三襯底上，以在所述第三襯底上形成第二剝離層，獲得由鍵合的所述第二襯底和所述第一剝離層構成的第一異質薄膜結構，以及由鍵合的所述第三襯底和所述第二剝離層構成的第二異質薄膜結構。

作為本發明的一種可選方案，步驟2)中，所述第一缺陷層的深度與所述第二缺陷層的深度概呈相同，步驟3)中，所述第二襯底的材料與所述第三襯底的材料相同，且所述第一襯底與所述第二襯底和所述第三襯底具有不同的膨脹系數。