[发明专利]基于同一衬底制备不同厚度薄膜的方法及其结构、及应用器件

说明书

本申请实施例所公开的一种基于同一衬底制备不同厚度薄膜的方法及其结构、及应用器件，通过在具有不同厚度介质层的压电衬底上注入种类、剂量和能量均相同的离子，使得在该衬底的不同深度处形成多个损伤层，可以在同一衬底的不同区域上得到间隔开的不同厚度的异质衬底薄膜，可以提高衬底的利用率，节约衬底制造成本，并且，利用间隔开的不同厚度的异质衬底薄膜增加应用器件的空气边界，可以提高声波在薄膜边界的反射系数，进而可以提高器件的品质因子。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，尤其涉及一种基于同一衬底制备不同厚度薄膜的方法及其结构、及应用器件。

背景技术

由于钽酸锂晶体和铌酸锂晶体具有压电、铁电、声学、热释电、非线性光学、光电等性能，硅基钽酸锂薄膜和硅基铌酸锂薄膜可以为射频滤波器、热释电探测器、声表面滤波器等器件提供材料支撑。目前，主要利用离子束剥离技术来实现硅衬底与钽酸锂、铌酸锂等压电衬底的异质集成，现有的制备方法中，通常是将离子注入到整个压电衬底中，得到具有损伤层的压电衬底，再将其与硅衬底进行键合，继而通过退火剥离的方法得到硅基钽酸锂薄膜或者硅基铌酸锂薄膜，进而应用于相应的滤波器件或者探测器件的制备。

通过现有的制备方法得到的硅基钽酸锂薄膜或者硅基铌酸锂薄膜在同一衬底上的厚度是一致的，而制备不同的器件需要不同厚度的薄膜，现有的制备方法无法满足在同一衬底上制备不同厚度薄膜的需求。

发明内容

本申请实施例提供一种基于同一衬底制备不同厚度薄膜的方法及其结构、及应用器件，可以在同一衬底的不同区域上得到间隔开的不同厚度的异质衬底薄膜，可以提高衬底的利用率，节约衬底制造成本。

本申请实施例提供一种基于同一衬底制备不同厚度薄膜的方法，该方法包括：

获取第一衬底和第二衬底；第一衬底具有注入面，注入面上沉积有介质层，第二衬底具有键合面；

对介质层进行刻蚀，使得第一衬底被划分为多个已刻蚀区域和多个待刻蚀区域；多个已刻蚀区域中每个已刻蚀区域对应的介质层的厚度不同，多个已刻蚀区域中的已刻蚀区域与待刻蚀区域中的待刻蚀区域间隔分布；

从介质层对第一衬底进行离子注入，使得在介质层和第一衬底的不同深度处形成多个损伤层，得到注入后的第一衬底；介质层的厚度大于第一衬底中任一损伤层的深度；多个已刻蚀区域和多个待刻蚀区域中注入的离子的种类、注入剂量和注入能量均是相同的；

利用化学腐蚀除去注入后的第一衬底的注入面沉积的介质层；

对注入后的第一衬底中多个待刻蚀区域进行刻蚀，得到刻蚀后的第一衬底；多个待刻蚀区域中每个待刻蚀区域的刻蚀深度相等，且每个待刻蚀区域的刻蚀深度大于等于第一衬底中任一损伤层的深度；

将刻蚀后的第一衬底的注入面和第二衬底的键合面进行键合，得到异质衬底；

基于预设温度对异质衬底进行退火处理，且沿多个损伤层对键合后的第一衬底进行剥离，使得在第二衬底的不同区域上得到不同厚度的多个异质衬底薄膜。

进一步地，对第一衬底进行离子注入的离子的注入剂量的设定区间为1×10¹⁶cm^-2～5×10¹⁷cm^-2。

进一步地，对第一衬底进行离子注入的离子的注入能量的设定区间为10KeV～200KeV。

进一步地，对第一衬底进行离子注入的离子均为轻离子；

轻离子包括氢离子、氦离子和氢氦离子共注。

进一步地，预设温度的设定区间为100℃～600℃。

进一步地，第一衬底包括但不限于钽酸锂压电衬底和铌酸锂压电衬底；