[发明专利]异质薄膜结构的制备方法

说明书

本发明提供一种异质薄膜结构的制备方法，包括步骤：提供第一衬底，具有相对的第一表面及第二表面；自第一表面进行第一离子注入，形成第一缺陷层，自第二表面进行第二离子注入，形成第二缺陷层；提供具有第一键合面的第二衬底及具有第二键合面的第三衬底，将第一键合面与第一表面键合，第二键合面与第二表面键合；剥离第一衬底，在第二衬底上形成第一剥离层，在第三衬底上形成第二剥离层，获得第一异质薄膜结构以及第二异质薄膜结构，本发明采用双面进行离子注入和进行双面键合的方式，解决了异质衬底制备中，由于热失配导致的键合晶圆解键合甚至碎裂的问题，提高了衬底的产量以及效率，本发明的方案为高效声表面波滤波器的制备提供衬底支持。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别是涉及一种异质薄膜结构的制备方法。

背景技术

声表面波(SAW)滤波器在移动终端里是不可替代的，它体积小，性能好，成本低。5G通信时代，射频信号频率升高，带宽增大，频段数量增加，频段分配更加紧密，因此，对低温度系数(TCF)和高Q值的SAW滤波器的需求也将大幅增加，但是，目前性能良好的SAW滤波器的衬底依然不够理想。

1992年，法国人提出的采用离子注入在硅衬底中形成缺陷层，可以从硅衬底上剥离薄膜的方法，称为智能剥离技术，该技术在绝缘体上硅(SOI)衬底制备上获得应用，在SOI材料制备过程中，离子注入晶圆同硅衬底键合后，通过加热剥离形成顶层硅薄膜，然而在该工艺中所处理的材料均为硅基材料，不存在热失配的问题，该工艺已经可以制备出12英寸SOI晶圆。但是，例如，对于硅基压电单晶薄膜，包含压电单晶薄膜-硅基衬底的结构，压电单晶，例如钽酸锂(CTE～16×10^-6/K)同的硅(CTE～2.5×10^-6/K)热膨胀系数差异巨大，在退火剥离的过程中，由热失配产生的热应力会导致键合晶圆解键合甚至碎裂，因此，采用简单的智能剥离方法无法实现高质量压电单晶薄膜的制备。

因此，如何提供一种异质薄膜结构及制备方法，以解决现有技术中异质薄膜之间由于存在热失配等问题导致难以得到高质量的异质薄膜的问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种异质薄膜结构，用于解决现有技术中由于材料之间的热失配导致热应力产生并导致解键合甚至碎裂等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种异质薄膜结构的制备方法，包括如下步骤：

1)提供第一衬底，所述第一衬底具有相对的第一表面及第二表面；

2)自所述第一表面对所述第一衬底进行第一离子注入，以在所述第一衬底中形成第一缺陷层，自所述第二表面对所述第一衬底进行第二离子注入，以在所述第一衬底中形成第二缺陷层，所述第一缺陷层与所述第二缺陷层之间具有间距，所述第一缺陷层靠近所述第一表面且远离所述第二表面，所述第二缺陷层靠近所述第二表面且远离所述第一表面；

3)提供第二衬底及第三衬底，所述第二衬底具有第一键合面，所述第三衬底具有第二键合面，并将所述第一键合面与所述第一衬底的所述第一表面进行键合，将所述第二键合面与所述第一衬底的所述第二表面进行键合；以及

4)沿所述第一缺陷层剥离所述第一衬底，使得所述第一衬底的一部分转移至所述第二衬底上，以在所述第二衬底上形成第一剥离层，并沿所述第二缺陷层剥离所述第一衬底，使得所述第一衬底的一部分转移至所述第三衬底上，以在所述第三衬底上形成第二剥离层，获得由键合的所述第二衬底和所述第一剥离层构成的第一异质薄膜结构，以及由键合的所述第三衬底和所述第二剥离层构成的第二异质薄膜结构。

作为本发明的一种可选方案，步骤2)中，所述第一缺陷层的深度与所述第二缺陷层的深度概呈相同，步骤3)中，所述第二衬底的材料与所述第三衬底的材料相同，且所述第一衬底与所述第二衬底和所述第三衬底具有不同的膨胀系数。