[发明专利]一种基于倾斜键合的薄膜制备方法及其复合薄膜

说明书

本申请公开了一种基于倾斜键合的薄膜制备方法及其复合薄膜，所述方法包括：获取单晶晶圆和衬底晶圆；将单晶晶圆和衬底晶圆进行倾斜键合；所述倾斜键合为：将单晶晶圆的一端边缘与衬底晶圆的一端边缘先接触；以接触的一端为旋转轴使单晶晶圆向衬底晶圆的方向下移，下移的过程中逐渐将空气中的水分子气泡赶出键合界面，实现单晶晶圆与衬底晶圆的完全键合，形成键合体；将键合体放入退火炉内进行热处理，得到复合薄膜。本申请通过倾斜键合的方式，解决了亲水性键合时易产生较多的水分子气泡而导致复合薄膜质量低下，成品率低的问题。

技术领域

本申请属于半导体元件制备领域，特别涉及一种基于倾斜键合的薄膜制备方法及其复合薄膜。

背景技术

复合薄膜一般包括功能薄膜层、隔离层和衬底层，其中，功能薄膜层的材料一般具有压电、铁电、光电、光弹、热释电、光折变和非线性等性质，可以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。

现有技术中，以具有压电性能的功能薄膜层为例，例如压电薄膜层为钽酸锂薄膜或者铌酸锂薄膜材料，对应的制备复合薄膜的方法一般包括以下步骤：首先，准备衬底晶圆和单晶晶圆，在衬底晶圆上制作隔离层，然后对单晶晶圆表面和衬底晶圆上的隔离层表面进行活化处理，再将单晶晶圆表面和衬底晶圆上的隔离层在室温下进行平行下移直接键合，最后退火形成复合薄膜。

上述的键合方式中，由于单晶晶圆与衬底晶圆的键合为亲水性键合，在单晶晶圆和衬底晶圆采用平行下移直接键合时，空气中的水分子气泡会在键合面内形成一层水膜，键合面内的水分子在薄膜层方向无法进行有效的扩散，易使薄膜层产生气泡缺陷，从而降低整体复合薄膜的质量及下游器件成品率；其次，水分子中的H原子在高温作用下也会和钽酸锂薄膜层或者铌酸锂薄膜层中的Li发生质子交换，从而削弱钽酸锂薄膜层和铌酸锂薄膜层的压电性，降低声表面波滤波器性能；此外，键合面内水膜的存在，就会大大的削弱低声阻层的声阻作用，从而会增大声表面波滤波器的射频信号损耗。

发明内容

为解决现有技术中，单晶晶圆和衬底晶圆采用平行下移直接键合时，空气中的水分子气泡会在键合面内形成一层水膜，键合面内的水分子在薄膜层方向无法进行有效的扩散，易使薄膜层产生气泡缺陷，从而降低整体复合薄膜的质量及下游器件成品率的问题。

本申请的目的在于提供以下几个方面：

第一方面，本申请提供一种基于倾斜键合的薄膜制备方法，包括以下步骤：

S10，获取单晶晶圆和衬底晶圆；

S20，将单晶晶圆和衬底晶圆进行倾斜键合；所述倾斜键合为：将单晶晶圆的一端边缘与衬底晶圆的一端边缘先接触；以接触的一端为旋转轴使单晶晶圆向衬底晶圆的方向下移，下移的过程中逐渐将空气中的水分子气泡赶出键合界面，实现单晶晶圆与衬底晶圆的完全键合，形成键合体；

S30，将键合体放入退火炉内进行热处理，得到复合薄膜。

优选的，所述方法还包括；

S20中所述的将单晶晶圆和衬底晶圆进行倾斜键合为：

通过离子注入法处理单晶晶圆：将离子注入单晶晶圆，将所述单晶晶圆依次分为余质层、分离层和薄膜层；

将单晶晶圆的薄膜层与衬底晶圆进行倾斜键合，形成键合体；

S30中还包括为：

在热处理的过程中，分离层的位置断裂，分离出所述余质层与所述薄膜层。

优选的，所述方法还包括；

S30中所述将键合体放入退火炉内进行热处理，得到复合薄膜为：

将键合体放入退火炉内进行热处理，得到待处理复合薄膜；