[发明专利]单晶薄膜复合基板及其制造方法

说明书

本发明公开了一种单晶薄膜复合基板及其制造方法，所述单晶薄膜复合基板包括：衬底基板；隔离层，位于衬底基板上；补偿层，位于衬底基板下；单晶薄膜功能层，位于隔离层上，其中，隔离层和补偿层由相同的材料形成。本发明解决了单晶薄膜复合基板中的衬底基板明显翘曲的缺陷，并且同时避免了制备工艺的繁琐且降低了工艺成本。

技术领域

本发明涉及一种翘曲得到改善的单晶薄膜复合基板以及制造所述单晶薄膜复合基板的方法，具体地讲，涉及一种晶圆翘曲得到改善的单晶薄膜复合基板以及制造所述单晶薄膜复合基板的方法。

背景技术

铌酸锂薄膜、钽酸锂薄膜等压电薄膜材料具有优良的非线性光学特性、电光特性、声光特性，其在光信号处理、信息存储等电子器件领域具有广泛的应用。铌酸锂薄膜和钽酸锂薄膜等具备强导向高折射率对比结构，因此其可以作为基板为小体积范围内实现的光电结构提供材料支撑。

铌酸锂薄膜和钽酸锂薄膜复合基板在集成光学领域和声学领域具有非常广阔的应用前景。目前，铌酸锂薄膜复合基板的结构通常为以下两种结构：1)其直接利用铌酸锂裸片制备，即，上层为铌酸锂薄膜、中间层为SiO₂、底层为铌酸锂衬底的三明治结构；2)上层为铌酸锂薄膜、中间层为SiO₂、底层为Si衬底的三明治结构。在铌酸锂薄膜复合基板中，由于异质结合(两个不同材料的薄膜结合在一起，由于热膨胀系数不同，在受热后的收缩程度不同)会存在一些翘曲，这会影响后续的器件加工工艺。例如，后续工艺为光刻，如果衬底翘曲过大，则光刻机每步进一次均需重新聚焦，严重影响了光刻工艺的效率。

现有技术中，通常在晶圆成品或者衬底背部沉积硅化物层来改善已经发生翘曲的薄膜，但是如果薄膜的翘曲已经达到一定程度，此时在衬底背部沉积硅化物，则容易导致翘曲更严重。此外，现有技术中通常使用等离子体化学气相沉积来沉积硅化物，但是等离子体化学气相沉积时的温度较高，如果利用等离子体化学气相沉积在衬底背部沉积硅化物，则容易损坏晶圆表面的薄膜，并且晶圆表面的电极、半导体等器件的性能也会受到影响。另外，由于铌酸锂薄膜具有压电性，如果在成品铌酸锂薄膜的背部再沉积硅化物，则硅化物对铌酸锂薄膜施加应力(压力或拉力)，使铌酸锂薄膜的折射率发生改变，进而影响了铌酸锂薄膜的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够显著改善晶圆的翘曲的单晶薄膜复合基板以及制造所述单晶薄膜复合基板的方法，从而解决了单晶薄膜复合基板中的衬底基板明显翘曲的缺陷，并且同时避免了制备工艺的繁琐且降低了工艺成本。

所述单晶薄膜复合基板通过在衬底基板的背面设置补偿层来抑制衬底基板的翘曲。本发明的技术方案可以通过简易的工艺来形成抑制衬底基板的翘曲的补偿层。所述单晶薄膜复合基板的补偿层和隔离层由相同的材料形成，使用相同的材料形成补偿层和隔离层可以保证隔离层和补偿层的应力相同，从而使施加到单晶薄膜功能层的应力均匀，进一步减小翘曲。

为了实现上述目的，本发明提供了一种单晶薄膜复合基板，所述单晶薄膜复合基板包括：衬底基板；隔离层，位于衬底基板上；补偿层，位于衬底基板下；单晶薄膜功能层，位于隔离层上，其中，隔离层和补偿层可以由相同的材料形成。

根据示例性实施例，隔离层与补偿层可以具有相同的厚度。

根据示例性实施例，隔离层与补偿层可以均为二氧化硅层或者可以均为氮化硅层。

根据示例性实施例，单晶薄膜功能层可以为铌酸锂层或钽酸锂层，衬底基板可以为硅基板、铌酸锂基板或钽酸锂基板。

根据示例性实施例，通过等离子体化学气相沉积或热氧化法形成隔离层和补偿层。