[发明专利]衬底上薄膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种衬底上薄膜的制备方法，包括如下步骤：提供包括第一表面和第二表面的薄膜转移衬底；对第一表面进行离子注入并形成注入损伤层；提供包括第三表面和第四表面的支撑衬底；将薄膜转移衬底与支撑衬底键合并形成键合衬底；在水浴、油浴或盐浴中对键合衬底退火,同时采用超声或兆声功率对所述键合衬底进行处理，使键合衬底沿注入损伤层剥离，得到位于支撑衬底上的薄膜。本发明通过采用水浴、油浴或盐浴作为退火介质对键合衬底进行退火，并在退火时采用超声或兆声功率对键合衬底进行处理，使键合衬底在低于预期剥离温度的条件下剥离，减少了离子注入的剂量，优化异质材料键合时的热应力分布，降低了生产成本，提高了薄膜质量及成品率。

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术领域，特别是涉及一种衬底上薄膜的制备方法。

背景技术

随着人们对电信设备数据传输速度、性能、功耗等日益提高的追求，人们需要提供新的芯片集成方案以实现高性能、高集成度及低功耗的芯片技术。根据材料的性质不同，人们已经基于材料本身优越的性能实现了不同优越性能的芯片。例如，集成度高的硅芯片，高速高频的砷化镓芯片，大功率的氮化镓芯片，压电芯片在射频系统的滤波器上应用广泛。

目前，传统的智能剥离方法剥离面很厚，剥离裂纹大，剥离后得到的单晶材料表面很粗糙，难以制备超薄单晶薄膜；并且由于需要较高的注入剂量，不仅增加了生产时间和成本，还对晶体损伤较大，制备出高质量的超薄单晶材料难度更大。

另一方面，将滤波器与放大器集成的方法主要是通过封装技术完成，具有尺寸大、寄生效应严重等缺点。将压电材料与硅集成将提供材料级集成的晶圆衬底，为制备单片集成的模块提供材料平台。此外，将压电材料异质衬底键合，可以有效提高滤波器的工作频率、带宽并降低功耗等。利用离子束剥离方法将压电单晶转移至异质支撑衬底上已经可以提供相应的晶圆材料。然而，异质材料间不同的热膨胀系数往往会使得晶圆在键合后的加热剥离阶段出现解键合或碎裂问题，难以实现高质量单晶薄膜的制备。

因此，有必要提出一种新的衬底上薄膜的制备方法，解决上述问题。

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衬底上薄膜的制备方法，用于解决现有技术中智能剥离时剥离面厚、剥离裂纹大、需要的离子注入剂量大以及异质材料在剥离时易出现解键合或碎裂的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种衬底上薄膜的制备方法，包括如下步骤：

提供薄膜转移衬底，所述薄膜转移衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；

对所述第一表面进行离子注入，并在所述薄膜转移衬底中形成注入损伤层；

提供支撑衬底，所述支撑衬底包括相对设置的第三表面和第四表面；

将所述薄膜转移衬底与所述支撑衬底通过所述第一表面和所述第三表面进行键合，并形成键合衬底；

在水浴、油浴或盐浴中对所述键合衬底进行退火,同时采用超声或兆声功率对所述键合衬底进行处理，使所述键合衬底沿所述注入损伤层剥离，得到位于所述支撑衬底的所述第三表面上的薄膜。

作为本发明的一种可选方案，在对所述键合衬底进行退火时，根据所述键合衬底沿所述注入损伤层剥离所需的温度，选择在水浴、油浴或盐浴中的一种中对所述键合衬底进行退火。

作为本发明的一种可选方案，在水浴中对所述键合衬底进行退火时，退火介质包括去离子水，所述退火的升温速率介于0.5℃/min至10℃/min之间；在油浴中对所述键合衬底进行退火时，退火介质包括高温硅油、甘油和邻苯二甲酸二丁酯的混合液或聚乙二醇中的至少一种，所述退火的升温速率介于0.5℃/min至10℃/min之间；在盐浴中对所述键合衬底进行退火时，退火介质包括氯化钠、氯化钾、氯化钡、氰化钠、氰化钾、硝酸钠或硝酸钾中的至少一种，所述退火的升温速率介于0.5℃/min至10℃/min之间。