[发明专利]单晶压电薄膜异质衬底的制备方法

权利要求书

1.一种单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，所述单晶压电薄膜异质衬底的制备方法包括如下步骤：

1)提供一单晶压电衬底，所述单晶压电衬底的一表面为注入面；

2)于所述注入面进行离子注入，于所述单晶压电衬底的预设深度处形成缺陷层；

3)提供一支撑衬底；

4)将所述单晶压电衬底经由介质埋层与所述支撑衬底键合，其中，所述介质埋层作为功能层及键合层使用；

5)自所述单晶压电衬底远离所述支撑衬底的表面对所述单晶压电衬底进行减薄处理，减薄处理过程中去除的所述单晶压电衬底的厚度小于所述缺陷层至所述单晶压电衬底远离所述支撑衬底的表面的距离；

6)沿所述缺陷层剥离部分所述单晶压电衬底，使得所述单晶压电衬底的一部分转移至所述支撑衬底上，以在所述介质埋层上形成单晶压电薄膜，得到包括依次叠置的所述支撑衬底、所述介质埋层及所述单晶压电薄膜的单晶压电薄膜异质衬底；

其中，步骤4)中，将所述单晶压电衬底经由介质埋层与所述支撑衬底键合之前，还包括采用等离子体激活工艺对键合面进行处理的步骤，以提高键合面的表面活性；步骤4)中的键合温度为-50℃～200℃；

步骤4)与步骤5)之间还包括对步骤4)得到的结构进行预退火处理的步骤，所述预退火处理在真空环境下或在氮气、氧气及惰性气体中至少一种气体形成的保护气氛下进行，预退火温度为50℃～200℃，预退火过程中的升温速率为0.5℃/min～10℃/min，预退火处理的时间为1分钟～600分钟；

步骤6)中，将步骤5)得到的结构进行退火处理以沿所述缺陷层剥离部分所述单晶压电衬底，所述退火处理在真空环境下或在氮气、氧气及惰性气体中至少一种气体形成的保护气氛下进行，退火温度为100℃～400℃；

步骤6)之后还包括对得到的所述单晶压电薄膜异质衬底进行再退火处理的步骤，所述再退火处理在真空环境下或在氮气、氧气及惰性气体中至少一种气体形成的保护气氛下进行，退火温度为100℃～600℃。

2.根据权利要求1所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，步骤2)中，于所述注入面向所述单晶压电衬底进行的离子注入为氢离子单一离子注入、氦离子单一离子注入或氢离子与氦离子共同离子注入。

3.根据权利要求2所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，所述离子注入的能量为1keV～2000keV，离子束流为1μA～100mA；离子注入的剂量为1×10¹⁶ions/cm²～1.5×10¹⁷ions/cm²，离子注入的温度为-50℃～200℃。

4.根据权利要求1所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，步骤3)中还包括于所述支撑衬底上形成所述介质埋层的步骤。

5.根据权利要求4所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，步骤3)中，于所述支撑衬底上形成所述介质埋层之前，还包括于所述支撑衬底的表面形成高声速材料层的步骤，所述介质埋层形成于所述高声速材料层的表面。

6.根据权利要求1所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，步骤4)中，将所述单晶压电衬底的所述注入面经由所述介质埋层与所述支撑衬底键合。

7.根据权利要求6所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，步骤1)与步骤2)之间还包括于所述注入面形成第一子介质埋层的步骤，步骤3)中还包括于所述支撑衬底的表面形成第二子介质埋层的步骤，所述第一子介质埋层与所述第二子介质埋层共同构成所述介质埋层。

8.根据权利要求6所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，步骤1)与步骤2)之间还包括于所述注入面形成介质埋层的步骤。

9.根据权利要求8所述的单晶压电薄膜异质衬底的制备方法，其特征在于，于所述注入面形成所述介质埋层之后，还包括于所述介质埋层表面形成高声速材料层的步骤。