[发明专利]超薄超平晶片基板及其制备方法

说明书

提供了一种制备超薄超平晶片基板的方法及一种超薄超平晶片基板。该方法包括：准备原始基板和衬底基板；利用离子注入法处理原始基板，以形成薄膜层和余质层以及位于薄膜层与余质层之间的注入层；在衬底基板的一个表面上形成隔离层；使原始基板的薄膜层的表面与衬底基板的隔离层的表面接触，以形成键合体；将键合体上的原始基板研磨至目标厚度；将键合体加热到实现薄膜层分离的温度，并保温预定时间，从而同时形成超薄超平晶片基板以及包括具有薄膜层、隔离层以及衬底基板的三层结构的纳米级单晶复合薄膜基板。

技术领域

本发明涉及一种超薄超平晶片基板及其制备方法，具体地，涉及一种同时制备超薄超平晶片基板和纳米级单晶薄膜复合基板的方法及通过该方法制备的超薄超平晶片基板。

背景技术

随着科技日新月异的发展，对降低器件的功耗，减小器件体积和提高器件集成度的呼声也越来越高，正是在这样的背景下，晶片减薄技术发展越来越快。对于超薄超平晶片，由于其超薄的特性而在一些特殊领域中有非常广阔的应用。

例如，超薄硅片可用于自适应光学的可变形反射镜，优秀的电气性能使得以超薄硅片为反射镜面的可变形镜子具有低功耗、高响应频率及高光学效率。另外，超薄太阳能级硅片的使用，也可大大降低光伏电池的成本。此外，在众多类型的热释电红外传感器用材料中，由于LiTaO₃(LT)、LiNiO₃(LN)晶体具有化学稳定性高、居里温度高、热释电系数大、介电损耗小、环保以及在1～20μm波长范围内具有一致的光谱效应等优良特性，非常适合于制备高性能的热释电探测器。但是，热释电红外探测器的电压响应率和探测率与晶片的厚度成反比，与传统厚晶片材料制备的探测器相比，超薄LT或LN晶片基板制备的热释电红外探测器具有探测率高、光谱响应宽、工作频率宽和响应速度快等众多优点。

然而，超薄超平晶片基板的制备以及工业化加工是行业内的难点，主要是因为目前超薄晶片的加工方法主要是：先将待研磨晶片用蜡或其他粘结剂贴合到一个衬底晶片上，然后对顶层晶圆进行减薄和抛光，再利用加热或化学溶液溶解等方式，去除粘结剂，将超薄晶片取下来，并清洗干净。目前这个工艺所面临的最大困难，主要是晶片减薄到几微米到几十微米厚度之后，晶片的机械强度大大降低，并且在后续的研磨、抛光、取片清洗等工艺过程中都需要对晶片表面施加机械作用力，晶片非常容易发生碎裂，从而导致成品率低，为此需要一些价格昂贵的设备才能解决这些问题，种种因素造成超薄晶片的价格非常昂贵。且由于贴片过程中，要甩蜡或粘结剂，所以晶片的厚度均匀性受粘结剂均匀性的影响，很难做到<3μm的均匀性。另外，对于利用腐蚀来减薄铌酸锂和钽酸锂晶片的方法，因为铌酸锂、钽酸锂由于其化学活性低而非常难于腐蚀，所以加工效率低不适于制备超薄晶片。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术难题，本发明的目的在于提供一种超薄超平晶片基板以及一种制备超薄超平晶片基板的方法。

根据本发明的一方面提供了一种同时生产一片超薄超平晶片基板和另外一片纳米级单晶薄膜复合基板的方法。

根据本发明，提供了一种制备超薄超平晶片基板的方法，所述方法可以包括以下步骤：准备原始基板和衬底基板；利用离子注入方法将离子注入原始基板的表面，从而在原始基板中形成薄膜层和余质层以及位于薄膜层与余质层之间的注入层，注入的离子分布在注入层内；使原始基板的薄膜层的表面与衬底基板的一个表面接触，以利用晶片键合法形成键合体；将键合体上的原始基板研磨至目标厚度，并对研磨表面进行化学机械抛光；将经过研磨并抛光后的键合体加热到实现薄膜层分离的温度，并保温预定时间，以同时形成超薄超平晶片基板和纳米级单晶复合薄膜基板，其中，纳米级单晶复合薄膜基板包括三层结构，该三层结构包括薄膜层、隔离层以及衬底基板，且超薄超平晶片基板包括从原始基板剥离的余质层，其中，超薄超平晶片基板的厚度为1μm至150μm，且总体厚度偏差小于1μm。

在示例实施例中，原始基板的材料可以包括硅、石英、铌酸锂或钽酸锂。

在示例实施例中，原始基板和衬底基板可以包括相同的或不同的材料。