[发明专利]拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法、单晶薄膜及谐振器

权利要求书

1.一种拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：

选择至少两个小尺寸单晶晶圆，在各小尺寸单晶晶圆的下表面注入高能量离子，使得各小尺寸单晶晶圆内部形成损伤层，损伤层将小尺寸单晶晶圆分隔成上压电层和单晶薄膜层，得到具有损伤层的小尺寸单晶晶圆；

在衬底的上表面划分出与各具有损伤层的小尺寸单晶晶圆匹配的键合区域，在键合区域内制备与各具有损伤层的小尺寸单晶晶圆匹配的键合层；

将各具有损伤层的小尺寸单晶晶圆的下表面叠放于一一对应的键合区域内，进行键合处理和晶圆劈裂处理，移除上压电层，制得拼接小尺寸单晶薄膜。

2.根据权利要求1所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：小尺寸单晶晶圆包括石英、铌酸锂、钽酸锂、氮化铝、氧化锌、钛酸钡、磷酸二氢钾、铌镁酸铅、氮化镓、砷化镓、磷化铟、碳化硅、金刚石中的一种。

3.根据权利要求2所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：小尺寸单晶晶圆的规格为1×1mm²-100×100mm²；优选地，小尺寸单晶晶圆的规格为5×5mm²-10×10mm²。

4.根据权利要求3所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：晶圆劈裂处理包括退火处理或激光聚焦加热处理中的至少一种；优选地，激光聚焦加热处理过程为：对应各小尺寸单晶晶圆设定激光聚焦的位置和聚焦能量，逐一对各单晶薄膜层进行加热直到上压电层从单晶薄膜层剥离下来。

5.根据权利要求4所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：高能量离子能量为10KeV-500keV；优选地，高能量离子能量为100-200KeV，注入离子剂量为1×10¹⁶-8×10¹⁶ions/cm²；优选地，注入离子剂量为3×10¹⁶-5×10¹⁶ions/cm²。

6.根据权利要求5所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：键合温度为150℃-500℃；键合时间为10min-600min；单晶晶圆劈裂温度为180℃-500℃；晶圆劈裂时间为10min-600min。

7.根据权利要求6所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法，其特征在于：

键合层材质采用二氧化硅(SiO₂)、Si、Ge、金属、合金、苯并环丁烯(BCB)、硅倍半环氧乙烷(HSQ)或旋转涂布玻璃(SOG)中的一种；

衬底的材质包括硅(Si)、绝缘层上硅、玻璃、石英、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、砷化镓、金刚石中的一种。

8.一种拼接式小尺寸单晶薄膜，其特征在于：基于如权利要求1-7中任一所述的拼接式小尺寸单晶薄膜的制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的拼接式小尺寸单晶薄膜，其特征在于：包括衬底，衬底上设有至少两个小尺寸单晶薄膜层；各小尺寸单晶薄膜层与衬底间设有键合层。

10.一种谐振器，其特征在于：包括如权利要求8-9中任一所述的拼接式小尺寸单晶薄膜。