[发明专利]一种制备复合压电薄膜的方法

说明书

本申请公开了一种制备复合压电薄膜的方法，所述方法在对键合体加热过程中，持续对所述键合体施加与键合体表面成预设角度的外力，吸收余料层由注入层剥离过程中产生的应力，从而保持复合压电薄膜物理结构的完好，减小在剥离瞬间的翘曲程度，降低复合压电薄膜不良品率，根据本申请所提供方法制备复合压电薄膜的良品率大于90％。

技术领域

本申请属于功能性半导体领域，特别涉及一种制备复合压电薄膜的方法。

背景技术

铌酸锂薄膜、钽酸锂薄膜等压电薄膜材料具有优良的非线性光学特性、电光特性和声光特性，因此，其在声波器件、光信号处理、信息存储和电子器件等中有着广泛的用途，可被应用于制作滤波器、光波导调试器、光波导开关、空间光调制器、光学倍频器、表面声波发生器、红外探测器和铁电存储器等方面，具有广阔的应用前景。

目前，制备压电单晶薄膜具有明显优势的方法为直接键合。直接键合一般首先利用离子注入法处理压电晶片，在所述压电晶片中形成薄膜层和余料层以及位于薄膜层和余料层之间的注入层；同时，在衬底基板的一个表面制备隔离层，再将薄膜层与隔离层互相接触，形成键合体；然后，对键合体加热使注入层气化以实现薄膜分离，从而完成压电单晶薄膜的制备。直接键合法不仅能够很好地保持体材料的特性，而且所述键合体中薄膜层与衬底层的键合界面清晰。

然而，在对键合体加热实现薄膜分离的过程中，由于压电材料与衬底材料为异质结合，二者的热膨胀系数不同，因此，在受热后的二者的收缩程度不同，导致加热过程中键合体会产生翘曲，当余料层由键合体上完全剥离下来的一瞬间，集中于余料层与薄膜层之间的作用力瞬间释放，对压电薄膜产生较大的作用力，进而导致所制得压电薄膜容易存在缺陷甚至发生断裂，这也增加了压电薄膜的生产成本。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供一种制备复合压电薄膜的方法，所述方法在对键合体加热过程中，持续对所述键合体施加与键合体表面成预设角度的外力，吸收余料层由注入层剥离过程中产生的应力，从而保持复合压电薄膜物理结构的完好，减小在剥离瞬间的翘曲程度，降低复合压电薄膜不良品率，根据本申请所提供方法制备复合压电薄膜的良品率大于90％。

本申请的目的在于提供一种制备复合压电薄膜的方法，所述方法包括：

采用离子注入和键合工艺制备键合体；

向所述键合体施加指向所述键合体的压力，并进行热处理，获得从所述键合体上剥离而得的复合压电薄膜。

在一种可实现的方式中，所述压力与所述键合面成预设角度，所述预设角度为80°～90°。

在一种可实现的方式中，所述压力均匀地施加于所述键合面上。

可选地，施加于所述键合面上压力的压强为2KPa～20KPa，优选为5KPa～10KPa。在上述压强范围下既可使注入层中的离子顺利结合形成气态分子，还能够吸收余料层与薄膜层在剥离过程中所产生的应力，从而减小薄膜层以及余料层的翘曲形变，进而降低薄膜层的形变程度以及由形变而导致的薄膜损伤甚至碎裂。

在一种可实现的方式中，在所述余料层沿所述注入层剥离后，还可以包括：

停止热处理，冷却制备体系；

待所述制备体系冷却后，取出余料以及复合压电薄膜。

可选地，在取出所述复合压电薄膜后，还可以对所述复合压电薄膜进行后处理，所述后处理包括清洗、研磨抛光等。

在一种可实现的方式中，向所述键合体施加指向所述键合体的压力并进行热处理可以包括：

将所述键合体放置于液相体系中；

通过对所述液相体系加热实现对所述键合体进行热处理，直至所述余料层沿所述注入层剥离。