°C并保持10小時(shí)，在此加熱過程中，鈮酸鋰晶片在氦離子停留的位置分離；然后降至室溫，鈮酸鋰單晶薄膜的厚度在0.83μπι左右；將鈮酸鋰單晶薄膜加熱，周圍氣氛是氧氣(02)，溫度是300°C -800°C，此退火過程用來消除離子注入在鈮酸鋰薄膜中造成的損傷；然后對鈮酸鋰單晶薄膜的表面進(jìn)行拋光，得到具有0.5 μ m厚的鈮酸鋰單晶薄膜的三層結(jié)構(gòu)體。
[0070]提供單晶硅片；利用直接鍵合法，將單晶硅片與鈮酸鋰單晶薄膜的表面鍵合在一起；將硅片研磨至20 μπι，之后再拋光至18 μπι，從而得到復(fù)合單晶薄膜產(chǎn)品。
[0071]實(shí)施例4
[0072]準(zhǔn)備覆蓋有二氧化硅層的單晶硅襯底，其中，二氧化硅層的厚度為0.2 μ m，單晶硅襯底的厚度為500 μπι。
[0073]提供鈮酸鋰晶片；在室溫下，利用直接鍵合法將該鈮酸鋰晶片鍵合到單晶硅襯底上的二氧化硅層上；將鈮酸鋰晶片研磨至3 μm，然后拋光至2 μm，從而得到具有2 μπι厚的鈮酸鋰單晶薄膜的三層結(jié)構(gòu)體。
[0074]提供單晶硅片；利用直接鍵合法，將單晶硅片與鈮酸鋰單晶薄膜的表面鍵合在一起；將硅片研磨至3 μπι，之后再拋光至2 μπι，從而得到復(fù)合單晶薄膜產(chǎn)品。
[0075]實(shí)施例5
[0076]準(zhǔn)備覆蓋有二氧化硅層的單晶硅襯底，其中，二氧化硅層的厚度為5 μ m，單晶硅襯底的厚度為500 μπι。
[0077]提供鈮酸鋰晶片；采用離子注入法，將氦離子(He1+和/或He 2+)注入鈮酸鋰晶片中，氦離子注入能量為250keV，劑量為4X 10161ns/cm2o
[0078]利用直接鍵合法，在室溫下，將注入后的鈮酸鋰晶片的注入面與單晶硅襯底上的二氧化硅層鍵合在一起，形成鍵合體；將鍵合體升溫至250°C并保持10小時(shí)，在此加熱過程中，鈮酸鋰晶片在氦離子停留的位置分離；然后降至室溫，鈮酸鋰單晶薄膜的厚度在
0.83 μπι左右；將鈮酸鋰單晶薄膜加熱，周圍氣氛是氧氣(02)，溫度是300°C -800°C，此退火過程用來消除離子注入在鈮酸鋰薄膜中造成的損傷；然后對鈮酸鋰單晶薄膜的表面進(jìn)行拋光，得到具有0.5 μπι厚的鈮酸鋰單晶薄膜的三層結(jié)構(gòu)體。
[0079]提供S0I，在室溫下，利用晶片鍵合法將SOI晶片鍵合到與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上。
[0080]用5 %?30 %的NaOH溶液在30°C?90°C的溫度下對SOI晶片中的硅襯底進(jìn)行刻蝕，以去除SOI晶片中的硅襯底并且暴露SOI晶片中的二氧化硅層，NaOH溶液的濃度和溫度一定時(shí)，刻蝕時(shí)間由硅襯底的厚度決定。
[0081]用1 %?30%的HF溶液，對暴露的二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，以去除S0I晶片中的二氧化硅層并暴露S0I晶片中的硅薄膜層，從而在鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上形成硅薄膜，由此得到復(fù)合單晶薄膜產(chǎn)品。
[0082]實(shí)施例6
[0083]準(zhǔn)備覆蓋有二氧化硅層的單晶硅襯底，其中，二氧化硅層的厚度為2 μ m，單晶硅襯底的厚度為500 μπι。
[0084]提供鈮酸鋰晶片；在室溫下，利用直接鍵合法將該鈮酸鋰晶片鍵合到單晶硅襯底上的二氧化硅層上；將鈮酸鋰晶片研磨至10 μ m，然后拋光至8 μ m，從而得到具有8 μ m厚的鈮酸鋰單晶薄膜的三層結(jié)構(gòu)體。
[0085]提供S0I，在室溫下，利用晶片鍵合法將S0I晶片鍵合到與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上。
[0086]用單面研磨的方法，以去除S0I晶片中的硅襯底并暴露S0I晶片中的二氧化硅層。
[0087]用1 %?30%的HF溶液，對暴露的二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，以去除S0I晶片中的二氧化硅層并暴露S0I晶片中的硅薄膜層，從而在鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上形成硅薄膜，由此得到復(fù)合單晶薄膜產(chǎn)品。
[0088]綜上所述，本發(fā)明將鈮酸鋰材料和硅材料鍵合在一起，形成鈮酸鋰和硅的復(fù)合單晶薄膜材料，該復(fù)合單晶薄膜材料具備鈮酸鋰材料良好的非線性光學(xué)、聲光、電光等效應(yīng)的同時(shí)具備硅材料的加工工藝成熟的特性，因此本發(fā)明的復(fù)合單晶薄膜能夠與現(xiàn)有IC生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)更好的兼容，具有非常廣闊的產(chǎn)業(yè)前景。
[0089]此外，由于鈮酸鋰和硅的物理化學(xué)性質(zhì)存在相對大的差異，目前尚沒有穩(wěn)定、有效的工藝可用作工業(yè)化的生產(chǎn)，而本發(fā)明提出的制造鈮酸鋰和硅的復(fù)合單晶薄膜的方法能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、有效的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0090]雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體地示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不脫離如所附權(quán)利要求和它們的等同物所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在此做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。應(yīng)當(dāng)僅僅在描述性的意義上而不是出于限制的目的來考慮實(shí)施例。因此，本發(fā)明的范圍不是由本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】來限定，而是由權(quán)利要求書來限定，該范圍內(nèi)的所有差異將被解釋為包括在本發(fā)明中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合單晶薄膜，其特征在于，所述復(fù)合單晶薄膜包括: 襯底； 光學(xué)隔離層，位于襯底上； 鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜，位于光學(xué)隔離層上； 硅薄膜，位于鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單晶薄膜，其特征在于，所述復(fù)合單晶薄膜還包括:位于鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜與硅薄膜之間的另一光學(xué)隔離層。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合單晶薄膜，其特征在于，光學(xué)隔離層為二氧化硅層，襯底為硅襯底。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合單晶薄膜，其特征在于，襯底的厚度為10μπι-2000 μπι，光學(xué)隔離層的厚度為5nm_10 μm，銀酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜的厚度為5nm_50 μπι,娃薄膜的厚度為5nm_50 μπι。5.一種制造復(fù)合單晶薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 準(zhǔn)備覆蓋有光學(xué)隔離層的襯底； 在襯底的其上覆蓋有光學(xué)隔離層的表面上形成鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜； 在鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上形成硅薄膜。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，形成鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜的步驟包括: 使鈮酸鋰晶片或鉭酸鋰晶片與光學(xué)隔離層接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將鈮酸鋰晶片或鉭酸鋰晶片與光學(xué)隔離層鍵合； 對鈮酸鋰晶片或鉭酸鋰晶片的背對光學(xué)隔離層的表面進(jìn)行研磨，之后進(jìn)行表面拋光處理，從而形成鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，形成鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜的步驟包括: 通過離子注入法將離子注入到鈮酸鋰晶片或鉭酸鋰晶片，從而在鈮酸鋰晶片或鉭酸鋰晶片中形成注入層、分離層和余質(zhì)層，其中，分離層位于注入層和余質(zhì)層之間，注入的離子分布在分離層內(nèi)； 使注入層與光學(xué)隔離層接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將鈮酸鋰晶片或鉭酸鋰晶片與光學(xué)隔離層鍵合，以形成鍵合體； 對鍵合體進(jìn)行加熱，使得注入層和余質(zhì)層分離； 對注入層進(jìn)行表面拋光，從而形成鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，形成硅薄膜的步驟包括: 使硅片與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將硅片與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜鍵合； 對硅片的背對鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜的表面進(jìn)行研磨，之后進(jìn)行表面拋光處理，從而形成硅薄膜。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，形成硅薄膜的步驟包括: 通過離子注入法將離子注入到硅片，從而在硅片中形成注入層、分離層和余質(zhì)層，其中，分離層位于注入層和余質(zhì)層之間，注入的離子分布在分離層內(nèi)； 使注入層與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將硅片與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜鍵合，以形成鍵合體； 對鍵合體進(jìn)行加熱，使得注入層和余質(zhì)層分離； 對注入層進(jìn)行表面拋光，從而形成硅薄膜。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，形成硅薄膜的步驟包括: 使SOI晶片的硅薄膜層與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將SOI晶片與鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜鍵合； 對SOI晶片的硅襯底進(jìn)行研磨或刻蝕，以去除硅襯底并且暴露SOI晶片的二氧化硅層； 對暴露的二氧化硅層進(jìn)行拋光或蝕刻，以去除二氧化硅層并暴露硅薄膜層，從而在鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上形成硅薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復(fù)合單晶薄膜和制造復(fù)合單晶薄膜的方法。所述復(fù)合單晶薄膜包括：襯底；光學(xué)隔離層，位于襯底上；鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜，位于光學(xué)隔離層上；硅薄膜，位于鈮酸鋰單晶薄膜或鉭酸鋰單晶薄膜上。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合單晶薄膜具備鈮酸鋰或鉭酸鋰材料良好的非線性光學(xué)、聲光、電光等效應(yīng)，同時(shí)還具備硅材料的加工工藝成熟的特性，因此本發(fā)明的復(fù)合單晶薄膜能夠與現(xiàn)有的IC生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)更好的兼容，具有非常廣闊的產(chǎn)業(yè)前景。此外，根據(jù)本發(fā)明的制造復(fù)合單晶薄膜的方法能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定、有效的工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】H01L21/265, H01L21/02, H01L31/18
【公開號】CN105321806
【申請?zhí)枴緾N201510520492
【發(fā)明人】胡文
【申請人】濟(jì)南晶正電子科技有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年8月21日