[发明专利]一种压电薄膜及其制备方法、确定压电晶轴方向的方法

说明书

本申请提供一种压电薄膜及其制备方法、确定压电晶轴方向的方法，所述方法包括：在薄膜基板的键合面边缘预设位置制作至少一个与薄膜基板主定位边平行或垂直的定位标记；向薄膜基板的键合面注入离子，将薄膜基板依次分为薄膜层、分离层和余质层；在衬底基板上沉积一层二氧化硅层；将薄膜基板的键合面与衬底基板的二氧化硅层键合，得到键合体；对键合体进行热处理，将所述余质层与所述薄膜层分离。利用上述带有定位标记的薄膜基板制备得到的压电薄膜上同样带有定位标记，以使得到压电薄膜成品后不再利用修正后的定位边重新确定压电晶轴方向，而是利用薄膜层上的定位标记来确定压电晶轴方向，因此，能够得到该压电薄膜成品准确的最佳压电晶轴方向。

技术领域

本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种压电薄膜及其制备方法、确定压电晶轴方向的方法。

背景技术

压电薄膜材料由于具有优良的非线性光学特性、电光特性、声光特性，在光信号处理、信息存储等方面得到广泛的应用。例如，在电光调制器中就应用了压电薄膜材料，电光调制器中主要是利用了压电薄膜材料的压电效应。其中，典型的压电薄膜材料包括铌酸锂薄膜材料和钽酸锂薄膜材料，每种压电薄膜材料都有各自的最佳压电效应的晶轴方向，例如，当电光调制器使用铌酸锂薄膜时，主要是利用铌酸锂晶体Z轴方向的压电效应，因为铌酸锂晶体Z轴方向的压电效应最强。因此，在应用压电薄膜材料时，能够精确定位压电薄膜最佳压电晶轴方向是至关重要的。

目前，主要采用直接键合方法制备压电薄膜，具体的，将铌酸锂基板、钽酸锂基板等薄膜基板01的其中一面进行离子注入，使注入的离子薄膜基板01内部集中形成一层注入层；在衬底基板02上沉积二氧化硅，再将薄膜基板01的注入层面以及衬底基板02的沉积面分别进行表面活化，再将两活化面键合，得到键合体。如图1所示，薄膜基板01包括一个大切边011作为定位边，根据大切边011可以确定该薄膜材料的压电晶轴方向，例如压电晶轴方向为与大切边011垂直的Z轴方向，衬底基板02也包括一个大切边021作为定位边，在键合时，将两个定位边平行对齐。键合后，薄膜基板01由衬底基板02上剥离下来，在衬底基板02上形成薄膜层012。在此基础上，得到压电薄膜成品之前，还需要进一步对衬底基板上02的薄膜层012进行切边修正处理，具体过程包括：以衬底基板02为基准对薄膜层012的外边缘进行切边修正，得到如图2所示的压电薄膜成品。在使用制备得到的压电薄膜成品时，根据最后修正得到的薄膜层上的大切边，确定压电薄膜的压电晶轴方向，即与最后修正得到的薄膜层上的大切边垂直的Z’轴方向。

理论上，Z轴与Z’轴应该是重合的，但是，现有技术中，在两活化面键合时，通常采用机械对齐方式将两个定位边平行对齐，对准精度一般为1°左右。由此可知，由于在键合时，衬底基板02的定位边与薄膜基板01的定位边存在1°左右的偏差，因此，在以衬底基板02为基准对薄膜层012的外边缘进行切边修正后，根据得到的压电薄膜成品确定的晶轴方向(Z’轴)，也就偏离该薄膜最佳压电效应的晶轴方向(Z轴)1°左右，进而使得制备出的压电薄膜材料不能完全利用体材料的压电效应，造成压电效应的降低。

发明内容

为解决现有技术中，在以衬底基板为基准对薄膜层的外边缘进行切边修正后，根据得到的压电薄膜成品确定的晶轴方向，偏离该薄膜最佳压电效应的晶轴方向1°左右，进而使得制备出的压电薄膜材料不能完全利用体材料的压电效应，造成压电效应的降低的问题。

本申请的目的在于提供以下几个方面：

第一方面，一种压电薄膜制备方法，所述方法包括：在薄膜基板的键合面边缘预设位置制作至少一个与所述薄膜基板主定位边平行或垂直的定位标记；向所述薄膜基板的键合面注入离子，将所述薄膜基板依次分为薄膜层、分离层和余质层；将薄膜基板的键合面与衬底基板键合，得到键合体；对所述键合体进行热处理，将所述余质层与所述薄膜层分离，得到压电薄膜。

进一步地，所述在薄膜基板的键合面边缘预设位置制作至少一个与所述薄膜基板主定位边平行或垂直的定位标记的方法包括：光刻法或机械刻蚀法。