[发明专利]一种压电复合薄膜黑化的方法及黑化压电复合薄膜

说明书

本申请公开一种压电复合薄膜黑化的方法及黑化压电复合薄膜，先对所述黑化的压电晶圆进行离子注入，将所述黑化的压电晶圆依次分为余质层、分离层和压电薄膜层；然后将离子注入后的黑化的压电晶圆与所述衬底基板键合，得到键合体；之后在氧气气氛下，对所述键合体进行一次退火处理，得到压电复合薄膜；最后在氢气气氛下，对所述压电复合薄膜进行二次退火处理，使所述压电薄膜层黑化，得到黑化压电复合薄膜。本申请中压电复合薄膜中压电薄膜层经过氢气二次退火处理后，氧空位浓度增加、电阻率减小，实现对压电薄膜层的黑化。

技术领域

本申请属于半导体制备技术领域，尤其涉及一种压电复合薄膜黑化的方法及黑化压电复合薄膜。

背景技术

铌酸锂和钽酸锂晶体由于其自身具有多种优良的光学性能，如压电、铁电、光电、光弹、热释电、光折变和非线性等光学性质，已被广泛应用于声表面波器件、薄膜体声波谐振器、光电传感器等各种核心电子元器件。

由于铌酸锂和钽酸锂晶体均为铁电晶体，因此，其具有较高的热释电系数和电阻率。这样，在利用铌酸锂和钽酸锂晶圆制备电子元器件时，铌酸锂和钽酸锂晶圆表面很容易积累大量的静电荷，这些静电荷的释放会损伤铌酸锂和钽酸锂晶圆，从而影响制备得到的电子元器件的使用性能和成品率。

为解决上述问题，在一种实现方式中，预先对铌酸锂和钽酸锂晶圆进行黑化处理，其中，黑化处理是指通过高温化学还原等方法处理铌酸锂和钽酸锂晶圆，以降低铌酸锂和钽酸锂晶圆的热释电效应和电阻率，经过黑化处理后的铌酸锂和钽酸锂晶圆会由无色透明状态变成茶色；进一步的，采用经过黑化处理后的铌酸锂和钽酸锂晶圆制备电子元器件，即可解决上述静电荷的释放会损伤铌酸锂或钽酸锂晶圆的问题。

但是，申请人发现，对于采用压电复合薄膜的电子元器件，虽然使用了预先黑化处理后的铌酸锂和钽酸锂晶圆，但在，将制备得到的压电复合薄膜应用于电子元器件中时，依然存在静电荷的释放损伤电子元器件的现象，也就是说，压电复合薄膜中的薄膜层黑化效果褪去变白。

此时，如果采用传统的黑化方法(如涂层、贴片等)对压电复合薄膜中的薄膜层重新黑化，会对薄膜层带来损伤层，并导致薄膜层上颗粒沾污难以去除，表面黑化不均匀等问题。因此，还需进一步对薄膜层化学抛光处理(一般要抛掉几微米到几十微米)，而对于薄膜层来说，无法容忍对其表面高去除量的化学抛光处理。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请提供一种压电复合薄膜黑化的方法及黑化压电复合薄膜。

第一方面，本申请提供一种压电复合薄膜黑化的方法，包括：准备黑化的压电晶圆和衬底基板，其中，所述压电晶圆为铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆；对所述黑化的压电晶圆进行离子注入，将所述黑化的压电晶圆依次分为余质层、分离层和压电薄膜层；将离子注入后的黑化的压电晶圆与所述衬底基板键合，得到键合体；对所述键合体进行至少一次交替的白化处理与黑化处理，使所述压电薄膜层黑化，得到黑化压电复合薄膜，其中，所述黑化压电复合薄膜包括依次层叠的衬底基板和黑化的压电薄膜层；其中，所述白化处理包括：在氧气气氛下，对所述键合体进行一次退火处理，使所述压电薄膜层白化，得到压电复合薄膜，所述压电复合薄膜包括依次层叠的衬底基板和白化的压电薄膜层；所述黑化处理包括：在氢气气氛下，对所述压电复合薄膜进行二次退火处理，使所述白化的压电薄膜层黑化，得到黑化压电复合薄膜，其中，所述黑化压电复合薄膜包括依次层叠的衬底基板和黑化的压电薄膜层。

在一种可实现方式中，如果所述压电晶圆为未经黑化处理的铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆，则对所述键合体进行至少一次交替的白化处理与黑化处理，包括：对所述键合体进行第一次黑化处理；对所述第一次黑化处理后的键合体进行2-3次交替的白化处理与黑化处理，使所述压电薄膜层黑化。

在一种可实现方式中，如果所述压电晶圆为经过黑化处理的铌酸锂晶圆或钽酸锂晶圆，则对所述键合体进行至少一次交替的白化处理与黑化处理，包括：对所述键合体进行2-3次交替的白化处理与黑化处理，使所述压电薄膜层黑化。