层中的缺陷和杂质。将二氧化硅的表面进行化学机械抛光，使表面粗糙低于1纳米；目标基板为硅基板，厚度为500微米，将硅基板进行化学机械抛光，使表面粗糙度低于1纳米。将原始基板和目标基板进行清洗后，利用直接键合工艺，将二氧化硅过渡层的抛光表面和硅基板的抛光表面键合，形成键合体。将键合体在150°C下进行退火，退火时间6小时，以进一步增强键合力。利用研磨工艺将键合体减薄，使钽酸锂厚度减薄到11微米。利用化学机械抛光工艺，将钽酸锂抛光到10微米，表面粗糙度为1纳米以下。因此，获得从上到下依次为钽酸锂酸锂薄膜、二氧化硅过渡层和硅基板的三层结构的键合体。
[0068]示例4
[0069]原始基板为钽酸锂晶片，厚度为200微米，表面粗糙度为0.4微米。用等离子体增强化学气相沉淀工艺沉积氮化硅薄膜作为过渡层，沉积厚度为2微米，沉积温度为300°C ;将氮化硅沉积片进行退火，退火温度为400°C，退火时间为3小时，以去除过渡层中的缺陷和杂质。将氮化硅表面进行化学机械抛光，使表面粗糙低于1纳米；目标基板为硅基板，厚度为450微米，将硅基板进行化学机械抛光，使表面粗糙度低于1纳米。将原始基板和目标基板进行清洗后，利用直接键合工艺，将过渡层的抛光表面和硅基板的抛光表面键合，形成键合体。将键合体在200°C下进行退火，退火时间6小时，以进一步增强键合力。利用研磨工艺进行将键合体减薄，将钽酸锂晶片减薄到3微米。利用化学机械抛光工艺，将钽酸锂抛光到2微米，表面粗糙度为1纳米。因此，获得从上到下依次为钽酸锂酸锂薄膜、氮化硅过渡层、硅基板的三层结构的新型材料。
[0070]上述示例仅对本发明的方法进行详细说明，并不意图对本发明的方法的操作步骤和条件构成限制。
[0071]综上所述，在本发明中，在原始基板的粗糙表面沉积一层过渡层，过渡层可以用PECVD、PVD等外延生长法进行制备，过渡层的材料可以为硅、二氧化硅、氮化硅等。可以将过渡层退火，退火过程中可以选用02、队等特定气体氛围，退火温度可以选择50°C至1000°C的范围，并且可以根据材料和工艺要求的不同来具体选择，目的是去除过渡层中的缺陷和杂质；然后利用化学机械抛光工艺，将过渡层表面进行抛光处理，以获得光滑的、适合直接键合工艺的表面。此外，将抛光过的过渡层表面和目标基板接触，利用直接键合工艺使两个晶片键合在一起以形成键合体，还可以将键合体在50°C到400°C的温度下进行退火以提高其键合力。
[0072]再者，利用研磨工艺使原始基板减薄至接近目标厚度，再利用化学机械抛光工艺将原始基板抛光到目标厚度，且使薄膜表面达到纳米级表面粗糙度，从而制备出具有低反射率界面的硅上的钽酸锂或铌酸锂单晶薄膜。
[0073]本发明采用了具有粗糙表面的铌酸锂或钽酸锂作为原始基板，使用CVD、PVD等工艺沉积在原始基板表面沉积硅、二氧化硅或氮化硅形成过渡层，再使用化学机械抛光工艺对此过渡层表面抛光，使得有粗糙面的原始基板能利用直接键合工艺和硅基板键合成一个整体。此工艺既解决了光波和声波在界面上的强烈的定向反射问题，又解决了硅基板和钽酸锂或铌酸锂薄膜层的直接键合问题。
[0074]应该理解，前面的内容示出了各种示例实施例，但是不应该被理解为局限于公开的特定示例实施例，对所公开的示例实施例的修改以及其它示例实施例意图包括在所附权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种单晶薄膜键合体，其特征在于，所述单晶薄膜键合体包括硅基底、铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜以及位于硅基底与铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜之间的硅基薄膜， 其中，硅基薄膜通过沉积形成在铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜上，并通过直接键合法与硅基底进行键合。2.根据权利要求1所述的单晶薄膜键合体，其特征在于，硅基薄膜的与硅基底进行键合的表面是抛光表面，硅基底的与硅基薄膜进行键合的表面是抛光表面，硅基薄膜的抛光表面与硅基底的抛光表面进行键合，以形成键合体。3.根据权利要求1所述的单晶薄膜键合体，其特征在于，娃基薄膜为娃薄膜、二氧化娃薄膜或氮化硅薄膜。4.根据权利要求1所述的单晶薄膜键合体，其特征在于，硅基薄膜通过等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、蒸发或外延生长形成在铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜上。5.根据权利要求1所述的单晶薄膜键合体，其特征在于，铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜的其上形成硅基薄膜的表面为微米级或亚微米级粗糙度的表面。6.一种制造单晶薄膜键合体的方法，其特征在于，所述方法包括: 提供具有微米级或亚微米级粗糖度的粗糖表面的原始基板； 在原始基板上沉积过渡层，并对过渡层进行表面抛光以获得能够进行直接键合工艺的光滑表面； 提供目标基板并对目标基板进行表面抛光，以获得能够进行直接键合工艺的光滑表面；以及 利用直接键合法将目标基板的抛光表面与沉积在原始基板上的过渡层的抛光表面进行键合，以形成键合体。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，原始基板为铌酸锂或钽酸锂基板。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，过渡层为硅基薄膜，硅基薄膜为硅薄膜、二氧化硅薄膜或氮化硅薄膜。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，目标基板为硅基板。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，原始基板的粗糙表面通过研磨、腐蚀或喷砂获得。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过等离子体增强化学气相沉积、物理气相沉积、溅射、蒸发或外延生长在原始基板上沉积过渡层。12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，过渡层的厚度为0.1微米至30微米。13.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对过渡层进行表面抛光以使表面粗糙度小于1纳米。14.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括:在原始基板上沉积过渡层之后，在100°C至1000°C的温度下对过渡层进行退火，以去除其中的潜在缺陷和杂质。15.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括:在形成键合体之后，在30°C至500°C的温度下对键合体进行退火，以增强键合力。16.根据权利要求6或15所述的方法，所述方法还包括:利用研磨工艺将键合体的原始基板进行研磨，并对研磨面进行抛光，以提高表面光滑度并达到目标厚度。17.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，采用化学机械抛光工艺对过渡层进行表面抛光，和/或采用化学机械抛光工艺对目标基板进行表面抛光。18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，采用化学机械抛光工艺对研磨面进行抛光。
【专利摘要】本发明提供了一种单晶薄膜键合体和一种制造单晶薄膜键合体的方法，所述单晶薄膜键合体包括硅基底、铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜以及位于硅基底与铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜之间的硅基薄膜，其中，硅基薄膜通过沉积形成在铌酸锂单晶薄膜或钽酸锂单晶薄膜上，并通过直接键合法与硅基底进行键合，硅基薄膜为硅薄膜、二氧化硅薄膜或氮化硅薄膜。本发明的三层结构的单晶薄膜键合体能够有效地降低甚至消除在钽酸锂或铌酸锂单晶薄膜和硅基板之间的界面对光波和声波的反射作用，并且降低或消除了界面间的反射作用对于光或声波信号所造成的干扰。
【IPC分类】C30B23/02, C23C14/22, C23C16/513, C30B25/02, H01L21/304
【公开号】CN105420674
【申请号】CN201510891747
【发明人】胡文
【申请人】济南晶正电子科技有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月4日