[发明专利]一种铁电晶体的化学反应式薄膜剥离方法

权利要求书

1.一种铁电晶体的化学反应式薄膜剥离方法，其特征在于，包括：

步骤1、在硅衬底A表面制备一层SiO₂层；

步骤2、在铁电晶体衬底B表面制备一层钝化层，从所述钝化层一侧向所述铁电晶体衬底B中注入两种元素离子，在所述铁电晶体衬底B形成离子注入层；其中，两种元素离子的注入深度一致，且两种元素离子之间可发生化学反应；

步骤3、去除铁电晶体衬底B表面的钝化层，并对硅衬底A和铁电晶体衬底B进行抛光；

步骤4、对抛光后的硅衬底A和铁电晶体衬底B进行活化，活化后将硅衬底A的SiO₂层一侧和铁电晶体衬底B去除钝化层的一侧进行晶圆键合；

步骤5、对复合晶圆加热，使铁电晶体衬底B内部的两种元素离子发生化学反应，使铁电晶体衬底B在离子注入层处发生分离；

步骤6、分离完毕后在硅片衬底A上保留一层铁电晶体薄膜，对铁电晶体薄膜进行抛光，完成薄膜剥离。

2.如权利要求1所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述铁电晶体衬底B的材料包括磷酸二氢钾、钛酸钡、铌酸锂和铌酸钾中的一种，所述钝化层包括二氧化硅层、氮化硅层和硅氧氮层中的一种。

3.如权利要求1所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在所述步骤2中，两种元素离子为碳离子和氢离子或氮离子和氢离子。

4.如权利要求3所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在所述步骤2中，先注入碳离子、后注入氢离子，或，先注入氮离子、后注入氢离子。

5.如权利要求1～4中任一项所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在所述步骤2中，两种元素离子的注入能量为30～800keV，注入剂量为10¹⁵～10¹⁸/cm²，注入时保持腔室内部的压强为10^-2～10^-5Pa。

6.如权利要求1所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在步骤3中，抛光后的硅衬底A和铁电晶体衬底B的表面粗糙度小于0.5nm。

7.如权利要求1所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在步骤4中，采用氩离子、氧离子或氮离子对抛光后的硅衬底A和铁电晶体衬底B进行活化，等离子体活化功率为150～600W，活化时间为20～300s。

8.如权利要求1所述的薄膜剥离方法，其特征在于，在步骤4中，键合腔室内的真空度小于10^-5Pa，施加的键合力为5～100kN，键合时间为10～100s。

9.如权利要求1所述的薄膜剥离方法，其特征在于，所述步骤5，具体包括：

将键合完毕的复合晶圆放置在退火炉的石英管基台上，向石英炉管内通入氮气，氮气的流速为5～10sccm，将石英炉管内的温度升高至400℃～1200℃之间，退火时间为1～20h；注入的碳离子和氢离子在铁电晶体内部发生化学反应，生成反应气泡；气泡的富集层处发生聚集合并，共同对铁电晶体B施加膨胀力，使得薄膜发生分离；剩余的铁电晶体B可以进行抛光重新利用。