[发明专利]离子注入薄膜晶圆剥离方法、单晶薄膜及电子元器件

说明书

本申请实施例提供一种离子注入薄膜晶圆剥离方法、单晶薄膜及电子元器件，其中，所述方法包括：准备衬底晶圆；准备离子注入后的薄膜晶圆，其中离子注入后的薄膜晶圆为具有薄膜层、分离层和余质层的薄膜晶圆；将所述薄膜晶圆的薄膜层与所述衬底晶圆键合，形成键合体；对键合体采用逐步加热的方式，实现薄膜层与余质层的逐步分离。采用前述的方案，利用逐步加热键合体，使余质层与薄膜层的逐步分离，避免余质层与薄膜层整体分离产生的作用力，使晶片炸裂的问题。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种离子注入薄膜晶圆剥离方法、单晶薄膜及电子元器件。

背景技术

以硅材料为衬底制备的铌酸锂/钽酸锂单晶薄膜在声波器件、光信号处理、信息存储和电子器件等领域有着广泛的用途，可被应用于制作滤波器、光波导调制器、光波导开关、空间光调制器、光学倍频器、表面声波发生器、红外探测器和铁电体存储器等方面，具有广阔的应用前景。

现有的铌酸锂/钽酸锂单晶薄膜的制备工艺通常为采用离子注入法得到包含薄膜层、分离层和余质层的铌酸锂/钽酸锂单晶晶圆注入片，单晶晶圆注入片再与氧化硅层键合后，形成键合体，将键合体加热进行退火剥离余质层，得到铌酸锂/钽酸锂单晶薄膜。在退火的过程中分离层中的注入离子加热形成气体，产生气泡，在分离层中形成的气泡连成一片，而使余质层与薄膜层在瞬间进行整体分离。

但是，在上述过程中，铌酸锂/钽酸锂材料和衬底材料在退火分离时热膨胀系数不一样，键合体会发生弯曲，在达到分离的临界条件发生分离时，铌酸锂/钽酸锂单晶晶圆注入片的余质层剥离，瞬间就会改变键合体的弯曲状态，使得弯曲的晶片向平坦瞬间恢复，由于恢复的力太大会使晶片炸裂。也就是说，余质层与薄膜层整体瞬间分离时，会产生非常强的作用力，而使晶片炸裂。

发明内容

本申请提供了一种离子注入薄膜晶圆剥离方法、单晶薄膜及电子元器件，以解决现有技术中，余质层与薄膜层整体瞬间分离时，会产生非常强的作用力，而使晶片炸裂问题。

第一方面，本申请实施例提供一种离子注入薄膜晶圆剥离方法，包括：

准备衬底晶圆；

准备离子注入后的薄膜晶圆，其中离子注入后的薄膜晶圆为具有薄膜层、分离层和余质层的薄膜晶圆；

将所述薄膜晶圆的薄膜层与所述衬底晶圆键合，形成键合体；

对键合体采用逐步加热的方式，实现薄膜层与余质层的逐步分离。

结合第一方面，在一种实现方式中，对键合体采用逐步加热的方式，实现薄膜层与余质层的逐步分离，包括：

加热键合体中的起始区域；

在所述起始区域被加热至余质层与薄膜层分离后，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离。

结合第一方面，在一种实现方式中，加热键合体中的起始区域包括：利用加热装置加热键合体中的起始区域。

结合第一方面，在一种实现方式中，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离，包括：控制加热装置与键合体相对运动，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离。

结合第一方面，在一种实现方式中，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离，包括：

单向移动所述加热装置，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离；

或者，单向移动所述键合体，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离。

结合第一方面，在一种实现方式中，将所述键合体中的未加热区域逐一加热至余质层与薄膜层分离，包括：