[發明專利]一種壓電薄膜及其制備方法、確定壓電晶軸方向的方法

有效

• 申請號: 202010143541.5
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111341904B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張秀全;劉桂銀;李真宇;薛海蛟
• 申請（專利權）人: 濟南晶正電子科技有限公司
• 主分類號: H10N30/072
• 分類號: H10N30/072;H10N30/04;H10N30/09;H10N30/30;H01L23/544
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請提供一種壓電薄膜及其制備方法、確定壓電晶軸方向的方法，所述方法包括：在薄膜基板的鍵合面邊緣預設位置制作至少一個與薄膜基板主定位邊平行或垂直的定位標記；向薄膜基板的鍵合面注入離子，將薄膜基板依次分為薄膜層、分離層和余質層；在襯底基板上沉積一層二氧化硅層；將薄膜基板的鍵合面與襯底基板的二氧化硅層鍵合，得到鍵合體；對鍵合體進行熱處理，將所述余質層與所述薄膜層分離。利用上述帶有定位標記的薄膜基板制備得到的壓電薄膜上同樣帶有定位標記，以使得到壓電薄膜成品后不再利用修正后的定位邊重新確定壓電晶軸方向，而是利用薄膜層上的定位標記來確定壓電晶軸方向，因此，能夠得到該壓電薄膜成品準確的最佳壓電晶軸方向。

技術領域

本申請屬于半導體元件制備領域，特別涉及一種壓電薄膜及其制備方法、確定壓電晶軸方向的方法。

背景技術

壓電薄膜材料由于具有優良的非線性光學特性、電光特性、聲光特性，在光信號處理、信息存儲等方面得到廣泛的應用。例如，在電光調制器中就應用了壓電薄膜材料，電光調制器中主要是利用了壓電薄膜材料的壓電效應。其中，典型的壓電薄膜材料包括鈮酸鋰薄膜材料和鉭酸鋰薄膜材料，每種壓電薄膜材料都有各自的最佳壓電效應的晶軸方向，例如，當電光調制器使用鈮酸鋰薄膜時，主要是利用鈮酸鋰晶體Z軸方向的壓電效應，因為鈮酸鋰晶體Z軸方向的壓電效應最強。因此，在應用壓電薄膜材料時，能夠精確定位壓電薄膜最佳壓電晶軸方向是至關重要的。

目前，主要采用直接鍵合方法制備壓電薄膜，具體的，將鈮酸鋰基板、鉭酸鋰基板等薄膜基板01的其中一面進行離子注入，使注入的離子薄膜基板01內部集中形成一層注入層；在襯底基板02上沉積二氧化硅，再將薄膜基板01的注入層面以及襯底基板02的沉積面分別進行表面活化，再將兩活化面鍵合，得到鍵合體。如圖1所示，薄膜基板01包括一個大切邊011作為定位邊，根據大切邊011可以確定該薄膜材料的壓電晶軸方向，例如壓電晶軸方向為與大切邊011垂直的Z軸方向，襯底基板02也包括一個大切邊021作為定位邊，在鍵合時，將兩個定位邊平行對齊。鍵合后，薄膜基板01由襯底基板02上剝離下來，在襯底基板02上形成薄膜層012。在此基礎上，得到壓電薄膜成品之前，還需要進一步對襯底基板上02的薄膜層012進行切邊修正處理，具體過程包括：以襯底基板02為基準對薄膜層012的外邊緣進行切邊修正，得到如圖2所示的壓電薄膜成品。在使用制備得到的壓電薄膜成品時，根據最后修正得到的薄膜層上的大切邊，確定壓電薄膜的壓電晶軸方向，即與最后修正得到的薄膜層上的大切邊垂直的Z’軸方向。

理論上，Z軸與Z’軸應該是重合的，但是，現有技術中，在兩活化面鍵合時，通常采用機械對齊方式將兩個定位邊平行對齊，對準精度一般為1°左右。由此可知，由于在鍵合時，襯底基板02的定位邊與薄膜基板01的定位邊存在1°左右的偏差，因此，在以襯底基板02為基準對薄膜層012的外邊緣進行切邊修正后，根據得到的壓電薄膜成品確定的晶軸方向(Z’軸)，也就偏離該薄膜最佳壓電效應的晶軸方向(Z軸)1°左右，進而使得制備出的壓電薄膜材料不能完全利用體材料的壓電效應，造成壓電效應的降低。

發明內容

為解決現有技術中，在以襯底基板為基準對薄膜層的外邊緣進行切邊修正后，根據得到的壓電薄膜成品確定的晶軸方向，偏離該薄膜最佳壓電效應的晶軸方向1°左右，進而使得制備出的壓電薄膜材料不能完全利用體材料的壓電效應，造成壓電效應的降低的問題。

本申請的目的在于提供以下幾個方面：

第一方面，一種壓電薄膜制備方法，所述方法包括：在薄膜基板的鍵合面邊緣預設位置制作至少一個與所述薄膜基板主定位邊平行或垂直的定位標記；向所述薄膜基板的鍵合面注入離子，將所述薄膜基板依次分為薄膜層、分離層和余質層；將薄膜基板的鍵合面與襯底基板鍵合，得到鍵合體；對所述鍵合體進行熱處理，將所述余質層與所述薄膜層分離，得到壓電薄膜。

進一步地，所述在薄膜基板的鍵合面邊緣預設位置制作至少一個與所述薄膜基板主定位邊平行或垂直的定位標記的方法包括：光刻法或機械刻蝕法。