[发明专利]使用电场将压电层从供体基板分离

说明书

本发明涉及一种将压电层转移到支撑基板上的方法。还涉及一种用于执行所述方法的至少一部分的分离室。本发明的将压电层从供体基板分离到支撑基板上的方法包括以下步骤：a)在压电供体基板中提供预定分裂区域；b)将压电供体基板附接到支撑基板以形成复合结构；以及c)将压电层从压电供体基板分离，包括施加电场。通过使用该电场，与现有技术相比可在较低的温度下执行分离步骤。

本发明涉及一种将压电层转移到支撑基板上的方法。还涉及一种用于执行所述方法的至少一部分的分离室。

人们对包括附接有薄压电层的支撑基板(类似硅或蓝宝石)的复合结构越来越有兴趣。已提出使用从绝缘体上硅基板所知的SmartCut^TM型工艺来获得这种复合结构。

该工艺可利用压电供体基板，在供体基板内具有预定分裂区域。该预定分裂区域可通过向供体基板中注入离子来获得。供体基板随后被附接到支撑基板并经受热处理以加强供体与支撑基板之间的结合并使供体基板的其余部分在所述预定分裂区域处分离，从而将压电供体基板层转移到支撑基板上。

在热处理期间的较高温度的影响下，通过注入的离子而在所述预定分裂区域中形成的缺陷生长从而导致局部应变，这在给定的热预算下导致分离并由此导致层转移到支撑基板上。

然而，在压电供体基板的情况下，难以在不破损的情况下转移层。这是由于压电供体基板与支撑基板之间的热膨胀系数的差异较大(CTE不匹配)。因此，在热处理期间在供体与支撑基板的界面处产生应变，其在分离的那刻突然松弛并导致转移的层的破损。

因此，本发明的目的在于提供一种替代层转移方法，其对于减少由于CTE不匹配而引起的转移的压电层的破损而言特别重要。

该目的利用根据本发明的将压电层转移到支撑基板上的方法来实现，该方法包括以下步骤：a)在压电供体基板中提供预定分裂区域；b)将压电供体基板附接到支撑基板以形成复合结构；以及c)将压电层从压电供体基板分离，包括施加电场。通过施加电场，利用供体基板的压电性质来削弱所述预定分裂区域，因为电场将在压电供体基板内引入变形并且由于积累互补应变来进一步削弱所述预定分裂区域中的缺陷的区域。因此，待分离的压电层的完整分离所需的热预算可降低。

根据特定实施方式，压电供体基板可由单一压电材料(所谓的体压电基板)制成。根据其它实施方式，压电供体基板可由设置在操控基板上的压电材料层制成。在第二种情况下，可选择相对于支撑基板具有相似CTE的操控基板。与CTE的较高差异相比和/或与使用相对于支撑基板具有较高CTE差异的体压电基板相比，操控基板和支撑基板之间的CTE差异相对于两个CTE中的较大者低于10％使得辅助上述方法的热处理的热预算更高。

根据实施方式，该方法还可包括形成所述预定分裂区域的离子注入步骤以及离子注入的压电供体基板的热处理步骤，其中，热处理步骤可在0℃至200℃的温度范围内进行1h至24h之间的持续时间。热处理步骤由此可使得所述预定分裂区域中的缺陷生长。

根据优选变型，步骤b)可包括温度至多100℃或至多50℃的热处理，或者在变型中，可在介于15℃至25℃之间的室温下进行。在仅通过热处理实现分离的制造工艺中，在分离步骤之前需要使结合界面稳定，以防止在分离时不想要的结合缺陷。在现有技术中，通过在分离之前对复合结构进行加热来获得结合的增强。如上面已经提及的，在压电供体基板的情况下这种热处理导致与热膨胀系数差异有关的问题。通过在分离期间使用电场，与仅热引起的分离所需的结合能相比，供体基板与支撑基板之间的结合能可降低。这是由于如下事实：由于电场的存在而引起的机械扭曲的影响被极大地限制到压电供体基板，对与支撑基板的界面的影响较小。

根据优选变型，步骤b)可在低于10^-2mbar的压力下进行。.

优选地，步骤c)可在低于100℃，更特别地低于50℃的温度，甚至更特别地在介于15℃至25℃之间的室温下进行。因此，与没有电场辅助的分离工艺相比，可在较低的温度下获得分离。