[发明专利]一种用于改善薄膜层炸裂的方法及薄膜材料

说明书

本申请公开一种用于改善薄膜层炸裂的方法及薄膜材料，包括：由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层；将薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合，得到第一键合体；对第一键合体热处理，得到第二键合体；将第二键合体中与非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆，以及，薄膜层均研磨抛光至目标厚度。本申请通过在离子注入区外围保留一圈非离子注入区，使注入离子后，只在离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层和分离层，从而在键合分离时，由于与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆的存在，就不会导致薄膜层从翘曲状态瞬间恢复平坦状态，从而解决了薄膜层炸裂的问题。

技术领域

本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种用于改善薄膜层炸裂的方法及薄膜材料。

背景技术

铌酸锂或钽酸锂等薄膜晶圆由于具有居里温度高、自发极化强、机电耦合系数高、优异的电光效应等优点，而被广泛的应用于非线性光学、铁电、压电、电光等领域。目前，用于制备铌酸锂或钽酸锂薄膜的方法主要包括外延生长法、离子注入和键合分离法、离子注入和研磨抛光法。

其中，离子注入和键合分离法制备薄膜的方法主要包括如下步骤：首先，向铌酸锂或钽酸锂等薄膜晶圆内注入离子，将薄膜晶圆分为薄膜层、分离层和余质层，然后，将薄膜晶圆的离子注入面和衬底层键合，形成键合体，最后，对键合体热处理，使余质层与薄膜层分离，将薄膜层保留在衬底层上，从而制备出性能接近薄膜晶圆的薄膜层。

但是，如果薄膜晶圆与衬底层采用不同的两种材质，则对非同质的薄膜晶圆与衬底层的键合体热处理时，由于薄膜晶圆和衬底层在退火分离时热膨胀系数不一样，键合在衬底层上的薄膜晶圆会发生翘曲，当达到分离的临界条件发生分离时，余质层从衬底层上剥离，翘曲的薄膜层瞬间向平坦状态恢复，由于恢复的力太大会使薄膜层炸裂。

发明内容

为解决现有技术中，对非同质的薄膜晶圆与衬底层的键合体热处理时，由于薄膜晶圆和衬底层在退火分离时热膨胀系数不一样，键合分离后薄膜层容易炸裂的问题，本申请提供一种用于改善薄膜层炸裂的方法。

第一方面，本申请提供一种用于改善薄膜层炸裂的方法，包括：

由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，其中，所述薄膜晶圆的离子注入面包括离子注入区和非离子注入区，所述非离子注入区将所述离子注入区包围，所述余质层包括与所述薄膜层对应的剩余薄膜晶圆，以及，与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆；

将所述薄膜晶圆的离子注入面与基底层键合面键合，得到第一键合体；

对所述第一键合体热处理，使与所述薄膜层对应的剩余薄膜晶圆从所述第一键合体上剥离，得到第二键合体；

将所述第二键合体中与所述非离子注入区对应的剩余薄膜晶圆，以及，所述薄膜层均研磨抛光至目标厚度，得到目标薄膜层。

进一步地，所述基底层键合面的材质与所述薄膜晶圆的材质不同。

进一步地，所述由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，包括：

确定所述薄膜晶圆的离子注入面上的离子注入区和非离子注入区；

在所述薄膜晶圆的离子注入面上方设置遮挡装置，所述遮挡装置的遮挡面与所述非离子注入区相对应，用于阻挡离子被注入到非离子注入区；

由所述薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，离子被注入到与离子注入区对应的薄膜晶圆内，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层。

进一步地，所述由薄膜晶圆的离子注入面向所述薄膜晶圆内注入离子，在与离子注入区对应的薄膜晶圆内形成薄膜层、分离层和余质层，包括：