[发明专利]一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及声表面波滤波器

说明书

本发明公开了压电薄膜的制备方法、压电薄膜及声表面波滤波器，该方法包括：对压电晶圆进行离子注入剥离，得到表面具有离子注入损伤层的初始压电薄膜；在预设温度范围内，通过氟离子对初始压电薄膜进行低能离子辐照去除所述离子注入损伤层，得到辐照后的压电薄膜；辐照后的压电薄膜的表面具有非晶层，所述非晶层包含所述氟离子与初始压电薄膜在离子辐照过程中进行化学反应得到的成分；使用预设混合溶液去除辐照后的压电薄膜表面的非晶层，得到压电薄膜。本发明能够降低薄膜表面粗糙度和提高薄膜厚度均匀性，同时不在薄膜表面留下非晶层。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，尤其涉及一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及声表面波滤波器。

背景技术

压电薄膜基板，比如铌酸锂(LiNbO₃)薄膜和钽酸锂(LiTaO₃)薄膜等，目前被广泛用于制备高性能的声表面波滤波器，压电薄膜的表面粗糙度和薄膜厚度均匀性对压电器件的性能具有重要影响。

现有技术主要通过离子束剥离的方法(Smart-Cut技术)在异质衬底上制备压电薄膜，但压电薄膜经过离子注入并剥离后，会在近表面形成注入损伤层。现有技术通常采用化学机械抛光技术(CMP)和低能离子辐照的方法来去除损伤层，但是CMP方法会使原本离子束剥离薄膜厚度的均匀性恶化，而传统采用稀有气体离子的低等离子辐照法会在处理后的表面形成非晶层，且该非晶层难以去除，从而影响薄膜的质量。

发明内容

为了降低薄膜表面的粗糙度和提高薄膜厚度的均匀性，同时不在薄膜表面留下非晶层，本发明提供了一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及声表面波滤波器。

一方面，本发明提供了一种压电薄膜的制备方法，所述方法包括：

对压电晶圆进行离子注入剥离，得到初始压电薄膜，所述初始压电薄膜的表面具有离子注入损伤层；

在预设温度范围内，通过氟离子对所述初始压电薄膜进行低能离子辐照去除所述离子注入损伤层，得到辐照后的压电薄膜；所述辐照后的压电薄膜的表面具有非晶层，所述非晶层包含所述氟离子与所述初始压电薄膜在离子辐照过程中进行化学反应得到的成分；

使用预设混合溶液去除所述辐照后的压电薄膜表面的非晶层，得到压电薄膜。

进一步地，所述压电薄膜为钽酸锂薄膜或铌酸锂薄膜。

进一步地，所述低能离子辐照的能量范围为200ev-5000ev。

进一步地，所述预设温度范围为25℃-300℃。

进一步地，所述离子注入损伤层的厚度为25nm-150nm，所述非晶层的厚度为1nm-10nm，去除的离子注入损伤层的厚度与去除的非晶层的厚度之和为30nm-160nm。

进一步地，所述成分为包含所述初始压电薄膜的元素的氟化物，所述非晶层为氟化物非晶层。

进一步地，在所述低能离子辐照的环境温度大于预设温度阈值时，所述氟化物非晶层中的部分氟化物进行升华，升华后的氟化非晶层的内部形成孔洞结构。

进一步地，所述使用预设混合溶液去除所述辐照后的压电薄膜表面的非晶层，得到压电薄膜，包括：

将所述辐照后的压电薄膜在70℃-90℃的所述预设混合溶液中浸泡60min-180min，去除所述非晶层，得到所述压电薄膜；

其中，所述预设混合溶液由氨水、双氧水和水按照预设体积比例进行混合得到，所述氨水与所述双氧水的体积比为2:2，所述双氧水与所述水的体积比为2:1-2:2.5。

另一方面，本发明提供了一种压电薄膜，所述压电薄膜根据上述所述的制备方法制备得到。

另一方面，本发明提供了一种声表面波滤波器，所述声表面波滤波器由上述所述的压电薄膜制备而成。