[發(fā)明專利]單晶薄膜復(fù)合基板及其制造方法

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• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110828298A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張秀全;朱厚彬;羅具廷;李真宇
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南晶正電子科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/18
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 張曉;韓芳

本發(fā)明公開了一種單晶薄膜復(fù)合基板及其制造方法，所述單晶薄膜復(fù)合基板包括：襯底基板；隔離層，位于襯底基板上；補(bǔ)償層，位于襯底基板下；單晶薄膜功能層，位于隔離層上，其中，隔離層和補(bǔ)償層由相同的材料形成。本發(fā)明解決了單晶薄膜復(fù)合基板中的襯底基板明顯翹曲的缺陷，并且同時避免了制備工藝的繁瑣且降低了工藝成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種翹曲得到改善的單晶薄膜復(fù)合基板以及制造所述單晶薄膜復(fù)合基板的方法，具體地講，涉及一種晶圓翹曲得到改善的單晶薄膜復(fù)合基板以及制造所述單晶薄膜復(fù)合基板的方法。

背景技術(shù)

鈮酸鋰薄膜、鉭酸鋰薄膜等壓電薄膜材料具有優(yōu)良的非線性光學(xué)特性、電光特性、聲光特性，其在光信號處理、信息存儲等電子器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。鈮酸鋰薄膜和鉭酸鋰薄膜等具備強(qiáng)導(dǎo)向高折射率對比結(jié)構(gòu)，因此其可以作為基板為小體積范圍內(nèi)實現(xiàn)的光電結(jié)構(gòu)提供材料支撐。

鈮酸鋰薄膜和鉭酸鋰薄膜復(fù)合基板在集成光學(xué)領(lǐng)域和聲學(xué)領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。目前，鈮酸鋰薄膜復(fù)合基板的結(jié)構(gòu)通常為以下兩種結(jié)構(gòu)：1)其直接利用鈮酸鋰裸片制備，即，上層為鈮酸鋰薄膜、中間層為SiO₂、底層為鈮酸鋰襯底的三明治結(jié)構(gòu)；2)上層為鈮酸鋰薄膜、中間層為SiO₂、底層為Si襯底的三明治結(jié)構(gòu)。在鈮酸鋰薄膜復(fù)合基板中，由于異質(zhì)結(jié)合(兩個不同材料的薄膜結(jié)合在一起，由于熱膨脹系數(shù)不同，在受熱后的收縮程度不同)會存在一些翹曲，這會影響后續(xù)的器件加工工藝。例如，后續(xù)工藝為光刻，如果襯底翹曲過大，則光刻機(jī)每步進(jìn)一次均需重新聚焦，嚴(yán)重影響了光刻工藝的效率。

現(xiàn)有技術(shù)中，通常在晶圓成品或者襯底背部沉積硅化物層來改善已經(jīng)發(fā)生翹曲的薄膜，但是如果薄膜的翹曲已經(jīng)達(dá)到一定程度，此時在襯底背部沉積硅化物，則容易導(dǎo)致翹曲更嚴(yán)重。此外，現(xiàn)有技術(shù)中通常使用等離子體化學(xué)氣相沉積來沉積硅化物，但是等離子體化學(xué)氣相沉積時的溫度較高，如果利用等離子體化學(xué)氣相沉積在襯底背部沉積硅化物，則容易損壞晶圓表面的薄膜，并且晶圓表面的電極、半導(dǎo)體等器件的性能也會受到影響。另外，由于鈮酸鋰薄膜具有壓電性，如果在成品鈮酸鋰薄膜的背部再沉積硅化物，則硅化物對鈮酸鋰薄膜施加應(yīng)力(壓力或拉力)，使鈮酸鋰薄膜的折射率發(fā)生改變，進(jìn)而影響了鈮酸鋰薄膜的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠顯著改善晶圓的翹曲的單晶薄膜復(fù)合基板以及制造所述單晶薄膜復(fù)合基板的方法，從而解決了單晶薄膜復(fù)合基板中的襯底基板明顯翹曲的缺陷，并且同時避免了制備工藝的繁瑣且降低了工藝成本。

所述單晶薄膜復(fù)合基板通過在襯底基板的背面設(shè)置補(bǔ)償層來抑制襯底基板的翹曲。本發(fā)明的技術(shù)方案可以通過簡易的工藝來形成抑制襯底基板的翹曲的補(bǔ)償層。所述單晶薄膜復(fù)合基板的補(bǔ)償層和隔離層由相同的材料形成，使用相同的材料形成補(bǔ)償層和隔離層可以保證隔離層和補(bǔ)償層的應(yīng)力相同，從而使施加到單晶薄膜功能層的應(yīng)力均勻，進(jìn)一步減小翹曲。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種單晶薄膜復(fù)合基板，所述單晶薄膜復(fù)合基板包括：襯底基板；隔離層，位于襯底基板上；補(bǔ)償層，位于襯底基板下；單晶薄膜功能層，位于隔離層上，其中，隔離層和補(bǔ)償層可以由相同的材料形成。

根據(jù)示例性實施例，隔離層與補(bǔ)償層可以具有相同的厚度。

根據(jù)示例性實施例，隔離層與補(bǔ)償層可以均為二氧化硅層或者可以均為氮化硅層。

根據(jù)示例性實施例，單晶薄膜功能層可以為鈮酸鋰層或鉭酸鋰層，襯底基板可以為硅基板、鈮酸鋰基板或鉭酸鋰基板。

根據(jù)示例性實施例，通過等離子體化學(xué)氣相沉積或熱氧化法形成隔離層和補(bǔ)償層。