【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)本申請涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、電子元器件。
技術(shù)介紹
1、功能薄膜技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于光子學(xué)器件、功率器件、聲波諧振器與濾波器等核心電子元器件中。
2、在傳統(tǒng)制備異質(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)的過程中，目標(biāo)晶圓與支撐襯底晶圓進(jìn)行鍵合，之后通過高溫退火來增強(qiáng)鍵合強(qiáng)度。然而，在高溫退火過程中，鍵合界面會形成氣泡缺陷，導(dǎo)致使用該異質(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)制備的聲學(xué)、光學(xué)、電學(xué)器件等性能均會受到較大的影響，限制了異質(zhì)薄膜結(jié)構(gòu)的使用范圍。
3、相關(guān)技術(shù)中，為了減少鍵合界面的氣泡缺陷，主要通過提高鍵合步驟的真空度來改善，但是這種方式會造成鍵合強(qiáng)度的下降，可能會導(dǎo)致后續(xù)工步中發(fā)生解鍵合，影響器件的穩(wěn)定性和性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的至少一種技術(shù)問題，本申請的目的在于，提供一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、電子元器件。
2、為了解決上述技術(shù)問題，一方面，本申請?zhí)峁┮环N功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括：
3、提供輔助襯底和功能襯底，對所述功能襯底的第一表面進(jìn)行離子注入，得到缺陷層；所述第一表面遠(yuǎn)離所述缺陷層；
4、對所述輔助襯底和所述功能襯底進(jìn)行第一接合處理，得到第一中間襯底結(jié)構(gòu)；所述功能襯底中與所述輔助襯底的接合界面為所述第一表面；
5、對所述第一表面進(jìn)行第一溫度處理，沿著所述缺陷層對所述第一中間襯底結(jié)構(gòu)進(jìn)行剝離處理，形成第二中間襯底結(jié)構(gòu)；所述第二中間襯底結(jié)構(gòu)包括中間薄膜層，所述中
6、對所述第二表面進(jìn)行第二溫度處理，基于所述中間薄膜層形成功能薄膜層；
7、提供目標(biāo)襯底，將所述功能薄膜層與所述目標(biāo)襯底進(jìn)行第二接合處理，并對所述第二表面進(jìn)行第三溫度處理，形成復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)；
8、從所述第一表面處分離所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)中的輔助襯底，形成功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)；所述功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)從上到下包括所述功能薄膜層以及所述目標(biāo)襯底。
9、在一些實(shí)施例中，對所述第一表面進(jìn)行第一溫度處理的第一溫度和對所述第二表面進(jìn)行第三溫度處理的第三溫度小于對所述第二表面進(jìn)行第二溫度處理的第二溫度。
10、在一些實(shí)施例中，所述第一溫度處理、第二溫度處理和第三溫度處理滿足以下至少一種工藝條件：
11、所述第一溫度處理的時(shí)間為3h至30h，升溫速率范圍在1℃/min至2.5℃/min，所述第一溫度的范圍在100℃至600℃；
12、所述第二溫度處理的時(shí)間為3h至30h，升溫速率在1℃/min至5℃/min，所述第二溫度的范圍在200℃至1100℃；
13、所述第三溫度處理的時(shí)間為3h至30h，升溫速率范圍在0.5℃/min至2℃/min，所述第三溫度的范圍在100℃至500℃；
14、所述第一溫度處理、第二溫度處理和第三溫度處理的氣體氛圍為空氣、氧氣、氮?dú)狻⒍栊詺怏w和真空環(huán)境中的至少一種。
15、在一些實(shí)施例中，所述功能薄膜層的第一表面的晶向/極化和所述功能襯底的晶向/極化相同，所述功能薄膜層的第二表面的晶向/極化和所述功能襯底的晶向/極化相反。
16、在一些實(shí)施例中，所述目標(biāo)襯底通過中間層和所述功能薄膜層進(jìn)行第二接合處理；
17、所述功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)包括所述中間層，所述中間層位于所述目標(biāo)襯底與所述功能薄膜層之間；
18、其中，所述第二接合處理的接合方式包括等離子體活化接合、表面活化接合中至少一種。
19、在一些實(shí)施例中，所述中間層制備在所述功能薄膜層或所述目標(biāo)襯底至少一層接合表面上；
20、所述中間層的材料包括氧化硅、非晶硅或氮化硅中至少一種，且當(dāng)?shù)诙雍咸幚硎褂帽砻婊罨雍系墓に嚂r(shí)，所述中間層不能為氧化硅。
21、在一些實(shí)施例中，在從所述第一表面處分離所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)中的輔助襯底之前，所述方法還包括：
22、在所述目標(biāo)襯底遠(yuǎn)離所述第二表面的表面上形成阻擋層；
23、其中，所述阻擋層與所述輔助襯底的厚度之比大于或等于預(yù)設(shè)比值。
24、在一些實(shí)施例中，所述從所述第一表面處分離所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)中的輔助襯底包括晶圓研磨和濕法刻蝕工藝中的至少一種，所述濕法刻蝕的方法包括以下步驟中的一種或多種：
25、在室溫環(huán)境下，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30％-40％之間的氫氟酸溶液或緩沖氧化物刻蝕液，刻蝕時(shí)間范圍為10s至10000s，刻蝕移除所述輔助襯底表面的氧化層；
26、在30℃至60℃的環(huán)境下，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35％～65％的氫氧化鉀溶液或四甲基氫氧化銨溶液，刻蝕時(shí)間范圍為1h至60h，刻蝕移除所述輔助襯底；
27、在30℃至60℃的環(huán)境下，使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-20％之間的氨水溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％-20％之間的雙氧水溶液的混合溶液，刻蝕時(shí)間范圍為100s至1000s，移除表面殘余微粒層。
28、另一方面，本申請還提供一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)，所述功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)通過上述任一所述的方法制備而成。
29、另一方面，本申請還提供一種電子元器件，所述電子元器件包括通過上述任一所述的方法制備得到的功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)，或者前述所述的功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)。
30、本申請的一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、電子元器件，至少具有如下有益效果：
31、本申請實(shí)施例通過引入輔助襯底來將功能薄膜層轉(zhuǎn)移至目標(biāo)襯底上，形成包括第一表面和第二表面的功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)。由于對中間薄膜層中的第二表面進(jìn)行第二溫度處理，能夠得到高質(zhì)量的功能薄膜層，同時(shí)還能夠顯著降低離子束剝離對于晶體質(zhì)量的影響；再加上，第一表面是遠(yuǎn)離功能襯底中的離子注入損傷區(qū)域，不僅能顯著降低離子束剝離對于晶體質(zhì)量的影響，而且在功能薄膜層與目標(biāo)襯底接合之后進(jìn)行第三溫度處理，無需執(zhí)行高溫退火處理，在改善接合強(qiáng)度的同時(shí)，避免接合界面的水分子等轉(zhuǎn)換為界面氣泡而對性能產(chǎn)生的不利影響，顯著改善了接合界面的氣泡缺陷的問題。
32、此外，不同于傳統(tǒng)僅能制備暴露表面的晶向與功能襯底相反的功能薄膜表面，本申請可以更方便得到第一表面與功能襯底表面晶向相同的功能薄膜，有利于原材料的高效選擇，通過本申請的制備方法可以大量低成本且高可靠的制備出需求結(jié)構(gòu)的功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一溫度處理、第二溫度處理和第三溫度處理滿足以下至少一種工藝條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)襯底通過中間層和所述功能薄膜層進(jìn)行第二接合處理；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述中間層制備在所述功能薄膜層或所述目標(biāo)襯底至少一層接合表面上；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在從所述第一表面處分離所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)中的輔助襯底之前，所述方法還包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從所述第一表面處分離所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)中的輔助襯底包括晶圓研磨和濕法刻蝕工藝中的至少一種，所述濕法刻蝕的方法包括以下步驟中的一種或多種：
9.一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)通過權(quán)利要求1-8任一所述的方法制備而成。<...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種功能薄膜異質(zhì)襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一溫度處理、第二溫度處理和第三溫度處理滿足以下至少一種工藝條件：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)襯底通過中間層和所述功能薄膜層進(jìn)行第二接合處理；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述中間層制備在所述功能薄膜層或所述目標(biāo)襯底至少一層接合表面上；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：歐欣，柯新建，黃凱，
申請(專利權(quán))人：上海新硅聚合半導(dǎo)體有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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