薄膜和制造薄膜的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄膜和制造薄膜的方法，所述方法包括：通過離子注入法將離子注入原始基板的表面，從而在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，其中，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)；使目標(biāo)基板與原始基板的薄膜層接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，以形成鍵合體；將鍵合體放入預(yù)定容器內(nèi)以對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱，使得薄膜層和余料層分離；在薄膜層和余料層分離之后，在預(yù)定容器內(nèi)以高壓的氣氛的條件繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱達(dá)預(yù)定時(shí)間。本發(fā)明能大大減小薄膜的缺陷密度，制作出大尺寸、晶片面積大、納米等級(jí)厚度、膜厚均勻的薄膜。
【專利說明】薄膜和制造薄膜的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]示例性實(shí)施例涉及薄膜和制造薄膜的方法，具體地說，涉及一種氧化物晶體材料薄膜和半導(dǎo)體材料薄膜的制造方法，特別是一種納米級(jí)厚度、膜厚均勻、低缺陷密度的薄膜的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈮酸鋰薄膜和鉭酸鋰薄膜在光信號(hào)處理、信息存儲(chǔ)以及電子器件等有廣泛的用途，例如，鈮酸鋰薄膜和鉭酸鋰薄膜可以成為制造高頻、高帶寬、高集成度、大容量、低功耗的光電子學(xué)器件和集成光路的基底材料。
[0003]1992年，Bruel提出了一種從半導(dǎo)體體材料上剝離薄膜的方法，稱為靈活切割，步驟主要包括離子注入，鍵合，熱分離，薄膜表面拋光等工藝。具體來說，先在原始基板上注入氫、氦等氣體離子，注入的離子的數(shù)量隨深度的分布呈高斯分布，絕大部分的注入的離子停留在原始基板表面下某一深度，深度由注入離子的能量決定，注入離子集中停留的區(qū)域稱為分離層，其厚度在幾十至數(shù)百納米左右。原始基板的在分離層和原始基板的上表面之間的部分是將被剝離的薄膜層，其他部分是將在剝離之后余留下來的余料層。薄膜層和余料層基本不含注入離子。讓目標(biāo)基板面對(duì)原始基板的薄膜層并與原始基板的薄膜層接觸，以進(jìn)行晶片的直接鍵合，以形成鍵合體。然后，對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱，加熱使溫度上升到450° C(即，分離溫度)以上，使得薄膜層和余料層分離。加熱有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是使分離層中的注入離子得到足以脫離基板原子的束縛以使它們之間形成的鍵斷開的能量，變成了氣體原子(例如氦氣He)，或者與另一脫離的注入離子相遇，變成了氣體分子(例如氫氣H2),氣體原子或分子占有一定的體積，從而在分離層中形成了微小的裂縫。隨著加熱時(shí)間的增加或加熱溫度的升高，氣體原子或分子越來越多，并互相聚合，因此在分離層中形成了微小的氣泡。當(dāng)氣泡連成一片時(shí)，最終導(dǎo)致分離層斷裂，從而分開余料層與鍵合在目標(biāo)基板上的薄膜層。這里，目標(biāo)基板作為薄膜的襯底；加熱的第二個(gè)作用是能夠增強(qiáng)鍵合晶片之間的鍵合力(即，增強(qiáng)原始基板與目標(biāo)基板之間的鍵合力)。當(dāng)薄膜層和目標(biāo)基板與余料層分離后，對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板進(jìn)行高溫退火(一般是600° C以上)，以進(jìn)一步增強(qiáng)鍵合力和消除離子注入過程中在薄膜層中形成的晶格缺陷，最后將表面拋光，得到薄膜。
[0004]這種方法中，加熱以使鍵合體分離是十分關(guān)鍵的一步，若此過程控制得當(dāng)，則可以得到完整的、缺陷較少的薄膜。除了上面所述的加熱方法來分離之外，分離鍵合晶片的方法還有多種，例如高壓水槍分離法、微波法、微波加熱混合法等，由此形成了不同的制作薄膜的方法。這些方法被廣泛應(yīng)用于絕緣體上硅(SOI)的制作。
[0005]然而，在用與靈活切割法類似的方法來形成分離溫度較低的薄膜(諸如鈮酸鋰薄膜或鉭酸鋰薄膜之類的氧化物晶體材料薄膜、砷化鎵薄膜等)時(shí)，最后在薄膜上會(huì)出現(xiàn)氣泡，導(dǎo)致薄膜成品的質(zhì)量非常差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種薄膜的制作方法。所述的方法能夠制作出大尺寸、晶片等面積大小、納米等級(jí)厚度、高均勻度膜厚、低缺陷密度的薄膜。
[0007]本發(fā)明提供一種制造薄膜的方法，所述方法包括:通過離子注入法將離子注入原始基板的表面，從而在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，其中，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)；使目標(biāo)基板與原始基板的薄膜層接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，以形成鍵合體；將鍵合體放入預(yù)定容器內(nèi)以對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱，使得薄膜層和余料層分離；在薄膜層和余料層分離之后，在預(yù)定容器內(nèi)以大于5bar的氣壓的氣氛的條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱達(dá)預(yù)定時(shí)間。
[0008]優(yōu)選以大于1bar的氣壓的氣氛的條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱達(dá)預(yù)定時(shí)間。
[0009]更加優(yōu)選地，所述氣壓為30bar至600bar。
[0010]在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中，在預(yù)定容器內(nèi)保持氣壓大于5bar的氣氛條件下加熱鍵合體。
[0011]在以大于5bar的氣壓的氣氛的條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟中，向預(yù)定容器通入氧氣，將薄膜在氣壓大于5bar或大于1bar的氣氛條件下繼續(xù)加熱預(yù)定時(shí)間以使鍵合氣體從薄膜層和目標(biāo)基板之間充分?jǐn)U散出去。
[0012]在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中所使用的氣壓大于5bar的氣氛中含有氧氣。
[0013]所述方法還包括:在大于5bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟之后，以低于2bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)加熱薄膜層并且在此低于2bar的氣壓的氣氛下的加熱過程中通入氧氣。
[0014]在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中所使用的氣壓大于5bar的氣氛中不含氧氣或含有能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的量的氧氣。
[0015]在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中，在氣壓低于2bar的氣氛條件下加熱鍵合體，使得薄膜層和余料層分離。
[0016]在以大于5bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟中，將含有氧氣且氣壓大于5bar或大于1bar的氣體充入預(yù)定容器內(nèi)，將薄膜在該氣氛條件下加熱直至鍵合氣體從薄膜層和目標(biāo)基板之間充分?jǐn)U散出去。
[0017]在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中所使用的氣壓低于2bar的氣氛含有氧氣。
[0018]在以大于5bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟之后，以低于2bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)加熱薄膜層并且在此低于2bar的氣壓的氣氛條件下的加熱過程中通入氧氣。
[0019]最后對(duì)薄膜層進(jìn)行表面拋光處理，得到成品薄膜。
[0020]離子注入法選自離子注入機(jī)注入法、等離子體浸泡離子注入法和不同注入溫度的分段注入離子注入法中的任意一種。
[0021]離子注入法中所注入的離子選自氫離子、或氦離子、或氫離子和氦離子二者。
[0022]在目標(biāo)基板的將與原始基板的薄膜層接觸的表面上涂覆有二氧化硅層。
[0023]晶片鍵合法選自直接鍵合法、陽極鍵合法、低溫鍵合法、真空鍵合法、等離子強(qiáng)化鍵合法和粘接鍵合法中的任意一種。
[0024]預(yù)定容器內(nèi)的氣氛包括氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w或者它們的混合氣體。
[0025]在預(yù)定容器內(nèi)以大于5bar的氣壓的氣氛的條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間后，使得預(yù)定容器內(nèi)的溫度達(dá)到150° C至800° C。
[0026]所述預(yù)定容器為高壓釜，當(dāng)所制造的薄膜為鈮酸鋰薄膜時(shí)，以大約4X 10161ns/cm2的劑量向原始基板注入氦離子，氦離子能量為大約230keV，目標(biāo)基板是鈮酸鋰晶片，目標(biāo)基板的將與原始基板的薄膜層接觸的表面覆蓋厚度為大約1.3微米的二氧化硅層，將鍵合體放入高壓釜內(nèi)，在薄膜層和余料層分離之后，將氣氛的壓強(qiáng)保持在大約200bar，然后升溫至大約350° C，至少保持大約10個(gè)小時(shí)。
[0027]通過將薄膜層和目標(biāo)基板從預(yù)定容器中取出并放入氣壓更低的另一容器中來實(shí)現(xiàn)降壓，或者不取出薄膜層，而是通過從預(yù)定容器中抽出氣體來實(shí)現(xiàn)降壓。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造薄膜的方法，其中，
[0029]通過離子注入法將離子對(duì)著原始基板的表面注入，在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)；利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，形成鍵合體，其中，目標(biāo)基板接觸薄膜層；將鍵合體放入第一容器中，在常壓下加熱以使薄膜層和余料層分離，在分離后薄膜層表面還沒有形成氣泡的情況下，使第一容器快速降溫；然后取出薄膜層和目標(biāo)基板，將薄膜層和目標(biāo)基板放入第二容器中，在氣壓大于5bar的氣氛條件下加熱預(yù)定時(shí)間，然后在常壓下通入氧氣加熱；將薄膜表面拋光。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造薄膜的方法，其中，通過離子注入法將離子對(duì)著原始基板的表面注入，在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)；利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，形成鍵合體，其中，目標(biāo)基板接觸薄膜層；將鍵合體放入預(yù)定容器內(nèi)，對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱，使得薄膜層和余料層分離；在薄膜層和余料層分離之后，在預(yù)定容器內(nèi)在氣壓大于1bar的氣體的包圍下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間，以使鍵合氣體從薄膜層和目標(biāo)基板之間充分?jǐn)U散出去。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種薄膜，其中，所述薄膜的分離溫度低于400° C，同時(shí)所述薄膜的厚度為20納米至1500納米，膜厚均勻度為5%，缺陷密度低于I個(gè)每平方厘米。
[0032]所述薄膜為鈮酸鋰薄膜或鉭酸鋰薄膜或砷化鎵薄膜。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種薄膜的制作方法，該方法包含下列步驟:提供一種原始基板；利用離子注入法，在所述原始基板內(nèi)形成離子聚集的分離層，使得該原始基板通過所述分離層形成:一層薄膜層，該薄膜層是原始基板中承受離子注入的區(qū)域，以及一層余料層，該余料層是原始基板中未注入離子的區(qū)域；利用晶片鍵合法，將目標(biāo)基板與原始基板進(jìn)行鍵合，使目標(biāo)基板與原始基板形成鍵合體；以及，將鍵合體在聞壓氣體(聞壓的范圍從30bar至600bar)的情況下加熱,使鍵合體分離,形成薄膜；或?qū)㈡I合體在常壓(Ibar)加熱分離，在分離后較短的時(shí)間內(nèi)，表面氣泡還沒用形成的情況下，將形成的薄膜在高壓氣體包圍的情況下加熱。將薄膜進(jìn)一步加熱以提高鍵合力和消除離子注入在薄膜內(nèi)部形成的晶格缺陷，加熱過程可以在常壓下或高壓進(jìn)行。將得到的薄膜進(jìn)行表面拋光。
[0034]本發(fā)明的核心是:在高壓氣體的包圍下，加熱鍵合體，使其分離，分離后還在高壓氣體的包圍下，繼續(xù)加熱一定的時(shí)間(5分鐘至100小時(shí))；或?qū)㈡I合體在常壓下加熱分離，在分離后較短的時(shí)間內(nèi)，表面氣泡還沒用形成的情況下，將形成的薄膜在高壓氣體包圍的情況下加熱一段時(shí)間(5分鐘至100小時(shí))。
[0035]在高壓氣體的作用下，薄膜的表面受到指向目標(biāo)基板的壓力，鍵合氣體無法膨脹，因此可以避免氣泡的產(chǎn)生，進(jìn)而使薄膜表面的氣泡面積減小，數(shù)量減少，提高了產(chǎn)品的合格率。
[0036]本發(fā)明的方法是利用在高壓氣體的包圍下進(jìn)行鍵合體或薄膜的加熱，不同于在常壓下加熱的方法。常壓氣體下加熱，常壓氣體主要是提供保護(hù)氛圍，使鍵合體或薄膜不至于發(fā)生氧化等化學(xué)反應(yīng)。高壓氣體下加熱，高壓氣體施與薄膜的表面指向目標(biāo)基板的壓力，當(dāng)壓力足夠大，與鍵合氣體產(chǎn)生的壓力相互平衡，鍵合氣體無法膨脹，因此避免了氣泡的產(chǎn)生，隨著加熱時(shí)間的延長，鍵合界面產(chǎn)生的氣體就會(huì)擴(kuò)散出薄膜，或者擴(kuò)散到目標(biāo)基板中。在溫度降至常溫后取出薄膜，由于缺乏足夠的氣體進(jìn)行膨脹，再對(duì)薄膜加熱，薄膜表面就不會(huì)出現(xiàn)氣泡。高壓氣體是利用其產(chǎn)生的壓強(qiáng)，使鍵合氣體無法膨脹，屬于物理作用。
[0037]本發(fā)明的有益效果是:能大大減小薄膜的缺陷密度,制作出大尺寸、晶片等面積大小、納米等級(jí)厚度、膜厚均勻的薄膜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]通過下面結(jié)合示例性地示出一例的附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中:
[0039]圖1表示通過離子注入法，將離子或分子離子對(duì)著原始基板的表面注入，形成薄膜層、分離層和余料層的步驟。
[0040]圖2表不將原始基板與目標(biāo)基板鍵合形成鍵合體的步驟。
[0041]圖3表示在高壓裝置內(nèi)，在高壓氣體的包圍下，對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱的步驟。
[0042]圖4表示薄膜層轉(zhuǎn)移到目標(biāo)基板上，在高壓氣體的包圍下，對(duì)薄膜進(jìn)行加熱的步驟。
[0043]圖5表示將薄膜進(jìn)行表面拋光后的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044]以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0045]本發(fā)明對(duì)用靈活切割法形成的鈮酸鋰薄膜和鉭酸鋰薄膜上出現(xiàn)氣泡的現(xiàn)象進(jìn)行了深入研究，找出了該現(xiàn)象的根本原因。
[0046]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鈮酸鋰或鉭酸鋰的鍵合體加熱時(shí)，直接鍵合的兩個(gè)晶片(原始基板和目標(biāo)基板)的表面之間會(huì)有鍵合氣體產(chǎn)生，隨加熱溫度的升高或加熱時(shí)間的延長，鍵合氣體的數(shù)量增多，導(dǎo)致壓強(qiáng)增大，鍵合氣體同時(shí)也會(huì)沿著界面擴(kuò)散，如果鍵合體分離，薄膜留在目標(biāo)基板上，鍵合氣體會(huì)使薄膜沿著離開目標(biāo)基板的方向受到壓強(qiáng)，當(dāng)壓強(qiáng)足夠大，大于薄膜與目標(biāo)基板之間的鍵合力時(shí)，鍵合氣體的壓強(qiáng)會(huì)使薄膜離開基板，形成宏觀上的空隙，隨著加熱溫度的升高或加熱時(shí)間的延長，鍵合氣體會(huì)繼續(xù)向空隙處擴(kuò)散，在空隙處聚集，在目標(biāo)基板與薄膜間形成氣泡，造成缺陷。對(duì)薄膜加熱時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類似的氣體聚集的情況，在薄膜上形成氣泡，造成缺陷。
[0047]晶片的直接鍵合是將兩個(gè)晶片(原始基板和目標(biāo)基板)相對(duì)的表面拋光的非常平整(比如表面粗糙度小于I納米)，將這兩個(gè)表面清洗干凈，互相靠近，貼合在一起，如果表面是親水性的，晶片表面自然附著的氫氧根(-0H)會(huì)依靠范德瓦爾斯力互相吸引，直接粘貼在一起，兩個(gè)晶片就形成了鍵合體，隨后對(duì)其加熱。這時(shí)，兩個(gè)晶片的鍵合界面會(huì)有鍵合氣體產(chǎn)生，一般認(rèn)為是水蒸汽(或者還有氫氣或氧氣)，比如，兩個(gè)依靠范德瓦爾斯力鍵合的氫氧根(-0H)在加熱的作用下會(huì)形成一個(gè)氧鍵(-0-)和一個(gè)水分子(H2O),氧鍵(-0-)的強(qiáng)吸引力用于結(jié)合兩個(gè)晶片，而水分子在高溫下蒸發(fā)，形成鍵合氣體。鍵合氣體一方面會(huì)向目標(biāo)基板內(nèi)部擴(kuò)散和透過薄膜向原始基板內(nèi)部擴(kuò)散，擴(kuò)散的程度用擴(kuò)散系數(shù)來衡量，溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越大；另一方面鍵合氣體在高溫下會(huì)進(jìn)行體積膨脹。在鍵合體未分離之前，因?yàn)樵蓟迮c目標(biāo)基板均較厚(原始基板與目標(biāo)基板均厚500微米左右),材料剛度大，晶片鍵合體不易變形，鍵合氣體被限制在鍵合體內(nèi)部，具有一定的壓強(qiáng)，當(dāng)鍵合體分離后，原始基板脫落，在目標(biāo)基板上留下一層薄膜，如果此時(shí)鍵合氣體還沒有擴(kuò)散到晶片內(nèi)部或者外界，則鍵合氣體被限制在目標(biāo)基板與薄膜之間。薄膜很薄(I微米左右)，容易變形，在鍵合氣體的壓強(qiáng)作用下，薄膜就有可能凸起，形成氣泡。
[0048]利用離子注入、鍵合等程序制作鈮酸鋰薄膜和鉭酸鋰薄膜時(shí)，與絕緣體上硅(SOI)的制作過程相比，存在重大差異:由于注入離子和原始基板材料的性質(zhì)不同，制作SOI時(shí)，鍵合體的分離溫度較高，一般在450° C以上(大約為600° C)，由于氣體分子在固體中的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度上升而大幅上升(例如呈指數(shù)關(guān)系)，鍵合氣體分子可以相對(duì)容易地?cái)U(kuò)散到二氧化硅層中，待鍵合體分離后，由于缺乏足夠的鍵合氣體，而且由于在此溫度下鍵合界面的鍵合力比較強(qiáng)，氣泡不容易形成。但對(duì)于鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶薄膜，其分離溫度只有150° C- 300° C左右(通常為200° C)，在此溫度下，鍵合體就能發(fā)生分離，形成薄膜，但是在該分離溫度下，由于分離溫度較低，鍵合氣體的擴(kuò)散系數(shù)較小，不容易擴(kuò)散到二氧化硅層或鈮酸鋰/鉭酸鋰當(dāng)中，鍵合氣體大部分仍停留在鍵合界面之間，再加上低溫下鍵合力較弱，鍵合氣體的壓強(qiáng)會(huì)使薄膜隆起，形成一個(gè)個(gè)氣泡，這些氣泡在隨后的退火以及拋光過程中會(huì)破碎，形成薄膜的缺陷，使薄膜變得不完整，破碎脫落下來的薄膜碎片有可能在拋光過程中將薄膜表面劃傷，嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的合格率。相似的現(xiàn)象也發(fā)生在GaAs薄膜上，薄膜的這種氣泡缺陷嚴(yán)重阻礙了鈮酸鋰薄膜、鉭酸鋰薄膜和其他能在較低溫度下分離的薄膜的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0049]參看圖1至圖5，圖1至圖5是本發(fā)明的薄膜制作方法的流程示意圖。
[0050]圖1表示通過離子注入法，將離子(可以是分子離子)對(duì)著原始基板的表面注入，形成薄膜層、分離層和余料層的步驟。
[0051]如圖1所示，使用離子注入法，將離子(可以是分子離子)06對(duì)著原始基板01的正表面05注入，形成分離層03，分離層將原始基板01分為上、下兩區(qū):一個(gè)為絕大部分注入離子06均經(jīng)過的區(qū)域，此為薄膜層02 ;—個(gè)為絕大部分注入離子06均沒有經(jīng)過或到達(dá)的區(qū)域，稱為余料層04。薄膜層02的厚度由離子注入能量決定。其中離子注入法包括常規(guī)離子注入機(jī)注入法、等離子體浸泡離子注入法和不同注入溫度的分段注入離子注入法。離子注入法中所注入的離子選自氫離子或氦離子，或共同注入氫離子或氦離子。
[0052]進(jìn)行該離子注入法的目的是為了將大量的離子06 (可以是分子離子)注入原始基板01的表層，分離層中的注入離子06在原始基板01內(nèi)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，注入離子嵌入晶格空隙中，產(chǎn)生體積應(yīng)變，導(dǎo)致分離層變成應(yīng)力集中區(qū)，而且分離層中的晶格之間的凝聚力也相對(duì)較低，導(dǎo)致原始基板01在分離層03附近之處的機(jī)械強(qiáng)度脆弱。
[0053]圖2表示將原始基板01與目標(biāo)基板07鍵合形成鍵合體的步驟。如圖2所示,接著利用晶片鍵合法，使原始基板01與目標(biāo)基板07鍵合在一起，形成鍵合體10。其中，在目標(biāo)基板07的表面上涂覆有一層絕緣層(例如，S12),讓該絕緣層與原始基板01的薄膜層02面對(duì)面結(jié)合，然后進(jìn)行鍵合。
[0054]其中，該晶片鍵合法可以選自直接鍵合法、陽極鍵合法、低溫鍵合法、真空鍵合法、等離子強(qiáng)化鍵合法和粘接鍵合法中的任意一種。以直接鍵合法為例，在兩個(gè)具有親水性的晶片互相貼近后，表面自然附著的氫氧根(-0H)會(huì)依靠范德瓦爾斯力互相吸引，形成鍵合體10。
[0055]圖3表示在高壓裝置內(nèi)，在高壓氣體的包圍下，對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱的步驟。如圖3所示，將鍵合體10放入高壓容器09中，充入氮?dú)饣蚝獾雀邏簹怏w(也可包含氧氣，但較危險(xiǎn))，壓強(qiáng)在30bar至600bar左右,然后升溫至150° C_800° C,在升溫過程中，注入的離子會(huì)變成氣體分子或原子，形成很多微小的氣泡，隨著加熱時(shí)間的延長或加熱溫度的升高，氣泡會(huì)越多，體積也逐漸增大，最后，氣泡互相連接，使得薄膜層和余料層分離。
[0056]與此同時(shí)，薄膜層02與目標(biāo)基板07之間的鍵合界面中有鍵合氣體產(chǎn)生，隨溫度的升高或加熱時(shí)間的延長，鍵合氣體逐漸增多，壓強(qiáng)逐漸增大，在鍵合體未分離之前，因?yàn)榫I合體較厚，材料剛度較大，不易變形，并且受高壓氣體壓力的作用，鍵合氣體被限制在原始基板和目標(biāo)基板中間，很難膨脹，氣泡不易形成。
[0057]在另一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)晶片鍵合體加熱使其分離的步驟也可以不在高壓下進(jìn)行，在后面將詳細(xì)描述。
[0058]圖4表示薄膜層轉(zhuǎn)02移到目標(biāo)基板07上，在高壓氣體的包圍下，對(duì)薄膜進(jìn)行加熱的步驟。如圖4所示，當(dāng)薄膜層02和目標(biāo)基板07與余料層分離后，薄膜層轉(zhuǎn)移到了目標(biāo)基板07上，鍵合氣體被限制在目標(biāo)基板07與薄膜02之間。
[0059]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)晶片鍵合體分離后，繼續(xù)在高壓(至少大于5bar，優(yōu)選大于1bar,最好在30bar至600bar)下對(duì)晶片鍵合體加熱預(yù)定時(shí)間。此時(shí),鍵合氣體被限制在目標(biāo)基板07與薄膜02之間，其仍繼續(xù)受到高壓氣體壓強(qiáng)的作用，方向與薄膜面垂直且指向目標(biāo)基板，若高壓氣體的壓強(qiáng)足夠大，與鍵合力一起，大于或等于鍵合氣體的壓強(qiáng)，鍵合氣體還是不能膨脹，薄膜就不能凸起，形不成氣泡。隨著加熱時(shí)間的延長或加熱溫度的升高，鍵合氣體透過薄膜擴(kuò)散出來，或擴(kuò)散到目標(biāo)基板中。在預(yù)定時(shí)間之后，將晶片降溫，放出高壓氣體，將晶片取出。然后將晶片在常壓下加熱，此時(shí)不會(huì)形成氣泡，這是因?yàn)橹版I合氣體已經(jīng)充分?jǐn)U散出來，鍵合界面中殘存的鍵合氣體減少，沒有足夠的數(shù)量形成氣泡。常壓下加熱主要有兩個(gè)作用，一是繼續(xù)增強(qiáng)鍵合力，二是在常壓下可以安全地利用氧氣氣氛，可以補(bǔ)充鈮酸鋰或鉭酸鋰等薄膜在離子注入或加熱過程中流失的氧(例如，薄膜在高溫下以Li2O形式析出所流失的氧)。因此加熱可以是在高壓氣氛下將鍵合體加熱分離并繼續(xù)對(duì)形成的薄膜加熱，然后取出在常壓下通氧加熱。
[0060]在另一個(gè)實(shí)施例中，在高壓氣氛下將晶片鍵合體進(jìn)行加熱分離之后，可以一直在高壓氣氛下對(duì)薄膜繼續(xù)加熱而不取出薄膜，并且在加熱的過程中通入氧氣，最后直至鍵合氣體充分?jǐn)U散出去。用氧氣的好處是可以補(bǔ)充鈮酸鋰或鉭酸鋰薄膜在離子注入或加熱過程中流失的氧(例如，薄膜在高溫下以Li2O析出所流失的氧)，生產(chǎn)的薄膜可以不需要隨后的常壓加熱過程，節(jié)省了工藝步驟，但要注意高溫高壓下的氧氣非常危險(xiǎn)，可以采用氧氣與惰性氣體混合的辦法。
[0061 ] 在加熱鍵合晶片使其分離以及在高壓下繼續(xù)加熱分離的薄膜的過程中所使用的高壓氣體一般選用氮?dú)?、氬?惰性氣體)或氧氣等氣體，也可以用它們的混合氣體(例如，氧氣與任一種惰性氣體的混合氣體)。
[0062]在高壓氣體的包圍下對(duì)薄膜加熱，氣體的擴(kuò)散主要有三部分，第一部分是鍵合氣體向目標(biāo)基板內(nèi)的擴(kuò)散，鍵合氣體一般認(rèn)為是水(H2O)蒸氣(可能還有氫氣和/或氧氣)，目標(biāo)基板是覆蓋了二氧化硅的鈮酸鋰或鉭酸鋰晶片，二氧化硅一般是用等離子體增強(qiáng)沉積的辦法制成，相比鈮酸鋰或鉭酸鋰單晶材料，沉積形成的二氧化硅的晶格結(jié)構(gòu)比較疏松，水在二氧化硅中的擴(kuò)散系數(shù)比較大，能比較容易擴(kuò)散進(jìn)去。第二部分是鍵合氣體向薄膜方向的擴(kuò)散，最后透過薄膜擴(kuò)散到高壓容器中，由于水在鈮酸鋰或鉭酸鋰晶體材料中的擴(kuò)散系數(shù)也比較大，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，水分子在150° C時(shí)在鈮酸鋰中的擴(kuò)散就不能忽略。所以水容易透過鈮酸鋰或鉭酸鋰薄膜層進(jìn)行擴(kuò)散。第三部分是高壓容器09中的高壓氣體透過薄膜向目標(biāo)基板擴(kuò)散，高壓氣體一般采用氮?dú)狻鍤饣蜓鯕獾葰怏w或它們的混合氣體。目前很少有文獻(xiàn)報(bào)道氮?dú)?、氬氣等氣體在鈮酸鋰或鉭酸鋰中的擴(kuò)散系數(shù)，但是人們將金屬鈦擴(kuò)散進(jìn)鈮酸鋰時(shí)，需要1000° C以上的高溫，一般用氮或氬作為保護(hù)氣體，也就是說氮或氬的在鈮酸鋰中的擴(kuò)散可以忽略；若高壓氣體采用氧氣，氧在鈮酸鋰中的擴(kuò)散系數(shù)，即使是在710° C的高溫，擴(kuò)散系數(shù)只有1.45X10_2°m2/s，仍然非常小。綜上所述，可以得知在高壓氣體的包圍下對(duì)鍵合體或薄膜加熱，主要的物理過程是鍵合氣體向鍵合界面外部擴(kuò)散，而不是高壓氣體向鍵合界面的擴(kuò)散，外界高壓氣體幾乎不會(huì)進(jìn)入薄膜與目標(biāo)基板之間，因此高壓氣體并不會(huì)對(duì)薄膜造成不利的影響。
[0063]圖5表示將薄膜進(jìn)行表面拋光后的示意圖。如圖5所示，對(duì)薄膜進(jìn)行表面拋光，得到成品薄膜。
[0064]上面對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造薄膜的方法進(jìn)行了一個(gè)概括性的介紹，實(shí)際上，本發(fā)明可具體包括以下五種薄膜制造方法:
[0065]1、將離子注入在原始基板的內(nèi)部，形成分離層，然后利用晶片鍵合法，將原始基板與目標(biāo)基板鍵合成鍵合體，然后在高壓氣體(可以包含氧氣)的包圍下，加熱鍵合體，使其分離，得到薄膜，可進(jìn)一步通入氧氣，將薄膜在高壓氣體的包圍下繼續(xù)加熱預(yù)定時(shí)間以使鍵合氣體進(jìn)行充分?jǐn)U散，然后將薄膜表面拋光，得到成品薄膜。
[0066]2、將離子注入在原始基板的內(nèi)部，形成分離層，然后利用晶片鍵合法，將原始基板與目標(biāo)基板鍵合成鍵合體，然后在不含氧氣的高壓氣體(或可含能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的微量氧氣)的包圍下，加熱鍵合體，使其分離，得到薄膜，在高壓氣體下繼續(xù)加熱預(yù)定時(shí)間以使鍵合氣體進(jìn)行充分?jǐn)U散，然后在常壓下(將高壓容器降壓或者將薄膜取出并放入另一常壓容器中)加熱并且通入氧氣，然后將薄膜表面拋光，得到成品薄膜。
[0067]3、將離子注入在原始基板的內(nèi)部，形成分離層，然后利用晶片鍵合法，將原始基板與目標(biāo)基板鍵合成鍵合體，將鍵合體在常壓下加熱分離，在分離后較短的時(shí)間內(nèi)，表面氣泡還沒有形成的情況下，將高壓氣體(不含氧氣或可含能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的微量氧氣)充入退火爐中，將薄膜在高壓氣體包圍的情況下加熱預(yù)定時(shí)間以使鍵合氣體進(jìn)行充分?jǐn)U散，然后可以在常壓下(將高壓容器降壓或者將薄膜取出并放入另一常壓容器中)加熱，并且通入氧氣，然后將薄膜表面拋光。
[0068]4、將離子注入在原始基板的內(nèi)部，形成分離層，然后利用晶片鍵合法，將原始基板與目標(biāo)基板鍵合成鍵合體，將鍵合體在常壓下加熱分離，在分離后較短的時(shí)間內(nèi)，表面氣泡還沒有形成的情況下，將含有氧氣的高壓氣體充入退火爐中，將薄膜在高壓氣體包圍的情況下加熱預(yù)定時(shí)間以使鍵合氣體進(jìn)行充分?jǐn)U散，然后將薄膜表面拋光。
[0069]5、將離子注入在原始基板的內(nèi)部，形成分離層，然后利用晶片鍵合法，將所述原始基板與目標(biāo)基板鍵合成鍵合體，將鍵合體在退火爐中常壓下加熱分離，在分離后較短的時(shí)間內(nèi)，表面氣泡還沒用形成的情況下，將退火爐快速降溫，從而鍵合氣體體積不會(huì)膨脹(根據(jù)PV=nRT，體積甚至有可能收縮)，不會(huì)出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象，取出薄膜后，將其放入高壓容器中，在高壓氣體包圍的情況下加熱一段時(shí)間，然后可以在常壓下通入氧氣加熱，然后將薄膜表面拋光。
[0070]上面五種薄膜制造方法主要是針對(duì)氧化物晶體材料薄膜來說的，而對(duì)于砷化鎵等非氧化物晶體材料薄膜，由于不需要補(bǔ)充流失的氧氣，所以在薄膜的制造過程中不用通入氧氣。
[0071]下面以鈮酸鋰薄膜的制作為例，以具體參數(shù)說明本發(fā)明應(yīng)用高壓氣體氣氛下加熱、制作薄膜的過程。
[0072]實(shí)施例1
[0073]原始基板為鈮酸鋰晶片，經(jīng)過劑量為4X10161ns/cm2的氦離子(He1+和/或He2+)注入，氦離子能量230keV，目標(biāo)基板是鈮酸鋰晶片，表面覆蓋一層厚度為1.3微米的二氧化硅。兩晶片在室溫用直接鍵合法成為鍵合體，將鍵合體置于高壓釜內(nèi)，充入氮?dú)?N2)，壓強(qiáng)保持在200bar，然后升溫至350° C，保持10個(gè)小時(shí)，然后降至室溫，放掉壓力后取出晶片，此時(shí)鍵合體已經(jīng)分離，將鈮酸鋰薄膜晶片在常壓下加熱，周圍氣氛是氧氣(02)，溫度是300° C- 8000 C，然后進(jìn)行薄膜的表面拋光，得到鈮酸鋰薄膜。
[0074]實(shí)施例2
[0075]原始基板為鈮酸鋰晶片，經(jīng)過劑量為4X10161ns/cm2的氦離子(He1+和/或He2+)注入，氦離子能量230keV，目標(biāo)基板為鈮酸鋰晶片，表面覆蓋一層厚度為1.3微米的二氧化硅。兩晶片于室溫用直接鍵合法鍵合為鍵合體，將此鍵合體置于烘箱內(nèi)，升溫至200° C，待鍵合體分離后立即停止加熱，取出帶鈮酸鋰薄膜的晶片后，將其放入高壓釜內(nèi)，充入氮?dú)?，壓?qiáng)保持在200bar，然后升溫至350° C，保持10個(gè)小時(shí)，然后降至室溫，放掉壓力后取出晶片，將鈮酸鋰薄膜晶片在常壓下加熱，溫度是300° C- 8000 C，周圍氣氛是氧氣，然后進(jìn)行薄膜的表面拋光，得到鈮酸鋰薄膜。
[0076]實(shí)施例3
[0077]原始基板為鈮酸鋰晶片，經(jīng)過劑量為4X10161ns/cm2的氦離子(He1+和/或He2+)注入，氦離子能量230keV，目標(biāo)基板是鈮酸鋰晶片，表面覆蓋一層厚度為1.3微米的二氧化硅。兩晶片在室溫用直接鍵合法成為鍵合體，將鍵合體置于高壓釜內(nèi)，充入氧氣(O2)，壓強(qiáng)保持在200bar，然后升溫至400° C，保持10個(gè)小時(shí)，然后降至室溫，放掉壓力后取出晶片，此時(shí)鍵合體已經(jīng)分離，然后進(jìn)行薄膜的表面拋光，得到鈮酸鋰薄膜。
[0078]由上可知，本發(fā)明公開了一種方法，當(dāng)對(duì)鍵合體或薄膜加熱時(shí)，增加其周圍氣氛氣體的壓強(qiáng)在30至600個(gè)大氣壓之間，當(dāng)鍵合體分離后，在周圍氣氛氣體壓強(qiáng)的作用下，薄膜受到垂直于且指向目標(biāo)基板方向的壓力的作用，這個(gè)壓力與鍵合氣體產(chǎn)生的壓力互相抵消，薄膜就不能離開基板，不能形成氣泡，從而減小了產(chǎn)品缺陷，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0079]本發(fā)明通過仔細(xì)分析鈮酸鋰鍵合體或晶體薄膜加熱時(shí)的物理過程，巧妙地利用了周圍氣氛的壓力對(duì)成膜質(zhì)量的巨大影響，進(jìn)而提出對(duì)鍵合體或薄膜加熱時(shí)，增加其周圍氣氛的壓力到一定程度，使鍵合體分離時(shí)以及對(duì)薄膜加熱時(shí)的微觀物理過程發(fā)生改變，達(dá)到使產(chǎn)品缺陷減少，生產(chǎn)流程簡化，設(shè)備投資減少的目的。
[0080]為了增加鍵合力，現(xiàn)有技術(shù)中通常所用的方法有等離子表面處理法，用等離子體處理需要鍵合的晶片表面(即，用等離子體進(jìn)行轟擊需要鍵合的表面以使鍵合力增強(qiáng))，然后進(jìn)行直接鍵合。本發(fā)明與等離子表面處理法相比，有如下優(yōu)點(diǎn):
[0081]1、薄膜缺陷更少，產(chǎn)品質(zhì)量提高。在準(zhǔn)備目標(biāo)基板的過程中，不可避免的要遇到缺陷，比如鈮酸鋰薄膜需要的目標(biāo)基板是覆蓋著二氧化硅的鈮酸鋰襯底。二氧化硅一般是用化學(xué)氣相沉積法在鈮酸鋰襯底上制備，在制備過程中，總會(huì)有一些雜質(zhì)顆粒落到襯底表面，這些顆粒在隨后的拋光或清洗過程中容易脫落，在二氧化硅層中留下小坑或劃痕，造成晶片表面缺陷。即使顆粒沒有脫落，這些顆粒會(huì)造成晶片表面局部的不平整。若用等離子體表面處理法，鍵合時(shí)在表面缺陷處兩個(gè)晶片沒有接觸，鍵合力幾乎是零。在顆粒處由于兩個(gè)晶面的接觸不完全，鍵合力弱，如果在常壓下加熱，鍵合氣體就會(huì)向表面缺陷處和顆粒處聚集，形成比較大的氣體壓力，分離后的薄膜就容易鼓起氣泡或破裂，造成薄膜缺陷。而利用本發(fā)明的方法，使分離后的鍵合體在高壓氣體環(huán)境下加熱，高壓氣體的壓力平衡了晶片表面缺陷處或顆粒處的鍵合氣體壓力，分離后的薄膜就不容易鼓起氣泡或破裂，因此可以大大減小薄I旲中的缺陷，提聞廣品的質(zhì)量。
[0082]2.生產(chǎn)流程簡化，產(chǎn)品的合格率提高。晶片的直接鍵合時(shí)，兩個(gè)晶片的表面要求十分干凈，任何一點(diǎn)灰塵都會(huì)造成薄膜的缺陷。利用等離子處理法時(shí)，在放入等離子處理機(jī)進(jìn)行處理前，還需要增加一道晶片清洗的步驟，以去除晶片傳輸或等離子處理法時(shí)落在晶片表面的灰塵。本發(fā)明減少了這一多余的清洗步驟，避免了等離子處理法時(shí)落上的灰塵或由于清洗不徹底造成的缺陷，簡化了生產(chǎn)流程，提高了產(chǎn)品的合格率。
[0083]3.設(shè)備投資少，產(chǎn)品成本降低。用等離子體處理法，需要有比較昂貴的等離子處理機(jī)，一般包括高頻電源，真空泵、控制系統(tǒng)等。若用本發(fā)明，設(shè)備用高壓釜，其投資僅有等離子處理機(jī)的二十分之一左右，減少了設(shè)備投資，降低了產(chǎn)品成本。
[0084]雖然本發(fā)明的具體實(shí)施例以鈮酸鋰或鉭酸鋰為例進(jìn)行了具體描述，但是本發(fā)明不限于此，本發(fā)明的制作薄膜的方法特別有利于分離溫度較低的薄膜(諸如鈮酸鋰薄膜或鉭酸鋰薄膜之類的氧化物晶體材料薄膜、砷化鎵薄膜)的制造過程，可防止在此類薄膜上出現(xiàn)氣泡，提高了薄膜成品的質(zhì)量。當(dāng)然，對(duì)于分離溫度較高的薄膜，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造薄膜的方法。
[0085]出于促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的原理的理解的目的，已經(jīng)對(duì)附圖中示出的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，并已經(jīng)使用了特定的語言來描述這些實(shí)施例。然而，該特定的語言并非意圖限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明應(yīng)被解釋成包括對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言通常會(huì)出現(xiàn)的所有實(shí)施例。此外，除非元件被特別地描述為“必不可少的”或“關(guān)鍵的”，否則沒有元件或模塊對(duì)本發(fā)明的實(shí)施是必不可少的。
[0086]雖然上面已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有公知常識(shí)者在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做出各種的修改、潤飾和變型。但是應(yīng)當(dāng)理解，在本領(lǐng)域技術(shù)人員看來，這些修改、潤飾和變型仍將落入權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的示例性實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)。
[0087]最后，除非這里指出或者另外與上下文明顯矛盾，否則這里描述的所有方法的步驟可以以任意合適的順序執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1.一種制造薄膜的方法，所述方法包括: 通過離子注入法將離子注入原始基板的表面，從而在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，其中，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)； 使目標(biāo)基板與原始基板的薄膜層接觸，進(jìn)而利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，以形成鍵合體； 將鍵合體放入預(yù)定容器內(nèi)以對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱，使得薄膜層和余料層分離； 在薄膜層和余料層分離之后，在預(yù)定容器內(nèi)以大于5bar的氣壓的氣氛的條件繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱達(dá)預(yù)定時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造薄膜的方法，其中， 所述氣壓為30bar至600bar。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造薄膜的方法，其中， 在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中，在預(yù)定容器內(nèi)保持氣壓大于5bar的氣氛條件下加熱鍵合體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造薄膜的方法，其中， 在以大于5bar的氣壓的氣氛的條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟中，向預(yù)定容器通入氧氣，將薄膜在氣壓大于5bar的氣氛條件下繼續(xù)加熱預(yù)定時(shí)間以使鍵合氣體從薄膜層和目標(biāo)基板之間充分?jǐn)U散出去。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造薄膜的方法，其中， 在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中所使用的氣壓大于5bar的氣氛中含有氧氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造薄膜的方法，其中，所述方法還包括: 在大于5bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟之后，以低于2bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)加熱薄膜層并且在此低于2bar的氣壓的氣氛下的加熱過程中通入氧氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造薄膜的方法，其中， 在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中所使用的氣壓大于5bar的氣氛中不含氧氣或含有能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的量的氧氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制造薄膜的方法，其中， 在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中，在氣壓低于2bar的氣氛條件下加熱鍵合體，使得薄膜層和余料層分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造薄膜的方法，其中， 在以大于5bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟中，將含有氧氣且氣壓大于5bar的氣體充入預(yù)定容器內(nèi)，將薄膜在該氣氛條件下加熱直至鍵合氣體從薄膜層和目標(biāo)基板之間充分?jǐn)U散出去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造薄膜的方法，其中， 在對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱以使薄膜層和余料層分離的步驟中所使用的氣壓低于2bar的氣氛含有氧氣。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造薄膜的方法，其中，在以大于5bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間的步驟之后，以低于2bar的氣壓的氣氛條件下繼續(xù)加熱薄膜層并且在此低于2bar的氣壓的氣氛條件下的加熱過程中通入氧氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6、9和11中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中， 最后對(duì)薄膜層進(jìn)行表面拋光處理，得到成品薄膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中， 離子注入法選自離子注入機(jī)注入法、等離子體浸泡離子注入法和不同注入溫度的分段注入離子注入法中的任意一種。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中， 離子注入法中所注入的離子選自氫離子、或氦離子、或氫離子和氦離子二者。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造薄膜的方法，其中， 在目標(biāo)基板的將與原始基板的薄膜層接觸的表面上涂覆有二氧化硅層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中， 晶片鍵合法選自直接鍵合法、陽極鍵合法、低溫鍵合法、真空鍵合法、等離子強(qiáng)化鍵合法和粘接鍵合法中的任意一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中， 預(yù)定容器內(nèi)的氣氛包括氮?dú)饣蛘叨栊詺怏w或者它們的混合氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中， 在預(yù)定容器內(nèi)以大于5bar的氣壓的氣氛的條件下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間后，使得預(yù)定容器內(nèi)的溫度達(dá)到150° C至800° C。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的制造薄膜的方法，其中，所述預(yù)定容器為高壓釜， 當(dāng)所制造的薄膜為鈮酸鋰薄膜時(shí)，以大約4X 10161nS/cm2的劑量向原始基板注入氦離子，氦離子能量為大約230keV，目標(biāo)基板是鈮酸鋰晶片，目標(biāo)基板的將與原始基板的薄膜層接觸的表面覆蓋厚度為大約1.3微米的二氧化硅層，將鍵合體放入高壓釜內(nèi)，在薄膜層和余料層分離之后，將氣氛的壓強(qiáng)保持在大約200bar，然后升溫至大約350° C，保持大約10個(gè)小時(shí)。
20.根據(jù)權(quán)利要求6或11所述的制造薄膜的方法，其中， 通過將薄膜層和目標(biāo)基板從預(yù)定容器中取出并放入氣壓更低的另一容器中來實(shí)現(xiàn)降壓，或者不取出薄膜層，而是通過從預(yù)定容器中抽出氣體來實(shí)現(xiàn)降壓。
21.一種制造薄膜的方法，其中， 通過離子注入法將離子對(duì)著原始基板的表面注入，在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)； 利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，形成鍵合體，其中，目標(biāo)基板接觸薄膜層； 將鍵合體放入第一容器中，在常壓下加熱以使薄膜層和余料層分離，在分離后薄膜層表面還沒有形成氣泡的情況下，使第一容器快速降溫； 然后取出薄膜層和目標(biāo)基板，將薄膜層和目標(biāo)基板放入第二容器中，在氣壓大于5bar的氣氛條件下加熱預(yù)定時(shí)間，然后在常壓下通入氧氣加熱； 將薄膜表面拋光。
22.一種制造薄膜的方法，其中， 通過離子注入法將離子對(duì)著原始基板的表面注入，在原始基板中形成薄膜層、分離層和余料層，薄膜層位于原始基板的表面，分離層位于薄膜層和余料層之間，注入離子分布在分離層內(nèi)； 利用晶片鍵合法將原始基板與目標(biāo)基板鍵合在一起，形成鍵合體，其中，目標(biāo)基板接觸薄膜層； 將鍵合體放入預(yù)定容器內(nèi)，對(duì)鍵合體進(jìn)行加熱，使得薄膜層和余料層分離； 在薄膜層和余料層分離之后，在預(yù)定容器內(nèi)在氣壓大于1bar的氣體的包圍下繼續(xù)對(duì)薄膜層和目標(biāo)基板加熱預(yù)定時(shí)間。
23.一種薄膜，其中，所述薄膜的分離溫度低于400° C，同時(shí)所述薄膜的厚度為20納米至1500納 米，膜厚均勻度為5%，缺陷密度低于I個(gè)每平方厘米。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的薄膜，所述薄膜為鈮酸鋰薄膜或鉭酸鋰薄膜或砷化鎵薄膜。
【文檔編號(hào)】H01L21/683GK104078407SQ201310109350
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】胡卉, 胡文 申請(qǐng)人:濟(jì)南晶正電子科技有限公司