铌酸锂单晶薄膜及其制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112410885A(43)申请公布日2021.02.26(21)申请号202011250278.6(22)申请日2020.11.10(71)申请人珠海光库科技股份有限公司地址519000广东省珠海市高新区唐家湾镇创新三路399号(72)发明人周赤吉贵军刘昆张大鹏王兴龙(74)专利代理机构珠海智专专利商标代理有限公司44262代理人黄国豪(51)Int.Cl.C30B31/22(2006.01)C30B29/30(2006.01)C30B29/68(2006.01)G02F1/035(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称铌酸锂单晶薄膜及其制作方法(57)摘要本发明提供铌酸锂单晶薄膜及其制作方法，制作方法包括：在原料铌酸锂晶圆的光学级表面上制备介质层；穿过介质层朝向光学级表面注入离子，离子穿透光学级表面后形成离子层，在离子层和介质层之间形成单晶铌酸锂薄层；将载体晶圆与介质层键合；加热至第一预设温度，使单晶铌酸锂薄层与原料铌酸锂晶圆分离并存留在介质层上；加热至第二预设温度，第二预设温度大于第一预设温度。通过单晶铌酸锂薄层与原料铌酸锂晶圆分离，并牢固地位于介质层上，以可实现稳定的光波导。CN112410885ACN112410885A权利要求书1/1页1.铌酸锂单晶薄膜的制作方法，其特征在于，包括：在原料铌酸锂晶圆的光学级表面上制备介质层；穿过所述介质层朝向所述光学级表面注入离子，离子穿透所述光学级表面后形成离子层，在所述离子层和所述介质层之间形成单晶铌酸锂薄层；将载体晶圆与所述介质层键合；加热至第一预设温度，使所述单晶铌酸锂薄层与所述原料铌酸锂晶圆分离并存留在所述介质层上；加热至第二预设温度，所述第二预设温度大于所述第一预设温度。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：在离子注入后，且在将所述载体晶圆与所述介质层键合之前，所述制作方法还包括：对所述介质层进行抛光处理。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于：在所述介质层进行抛光处理后，所述制作方法还包括：进行清洁处理。4.根据权利要求1至3任一项所述的制作方法，其特征在于：所述第一预设温度为200℃至230℃。5.根据权利要求1至3任一项所述的制作方法，其特征在于：所述第二预设温度为250℃至350℃。6.铌酸锂单晶薄膜，其特征在于，所述铌酸锂单晶薄膜由上述权利要求1至5任一项所述的制作方法制作而成；所述铌酸锂单晶薄膜包括依次叠层布置的铌酸锂薄膜层、介质层和载体晶圆，所述铌酸锂薄膜层与所述介质层镀膜结合，所述介质层和所述载体晶圆键合。2CN112410885A说明书1/3页铌酸锂单晶薄膜及其制作方法技术领域[0001]本发明涉及光电半导体材料领域，尤其涉及一种铌酸锂单晶薄膜及其制作方法。背景技术[0002]铌酸锂单晶具有优良的透过性能、电光性能、非线性光学性能和压电性能，广泛应用于光通讯、数据中心光互连和高频滤波器件中。在其它材料基底上的纳米级厚度薄膜铌酸锂单晶，除具备以上优良特性外，还可以用于集成化的器件，是一种极具希望的新型集成光学材料。然而在其它基底材料上生长铌酸锂单晶薄膜被证明是难以实现，而机械切片技术难以制备纳米级厚度的薄膜。[0003]近年来出现的利用Smart－Cut技术制备铌酸锂单晶薄膜，使得大规模制备量产薄膜铌酸锂晶圆成为可能。其通常步骤是：首先将原料铌酸锂晶圆的表面抛光到符合晶圆键合的要求，同时准备另一个承载晶圆，例如硅(Si)晶圆，并在承载晶圆上制备一层缓冲层，例如二氧化硅(SiO2)，抛光使其满足晶圆键合的要求，然后对原料铌酸锂晶圆的抛光表面进行特定能量和特定计量的离子注入，例如氦离子(He+)，之后将原料晶圆的抛光表面与承载晶圆的抛光表面键合，在两晶圆键合后将其加热使注入的离子复合成微小气泡，膨胀后分离原料铌酸锂晶圆，留下铌酸锂薄膜在承载晶圆上。[0004]这种制备铌酸锂薄膜晶圆的方法中，最关键也是难度最大的步骤是如何在铌酸锂晶圆与承载晶圆的二氧化硅膜层之间形成足够强度的键合。由于后续制作的光波导是基于这个键合界面的，如果键合强度不够导致开裂或剥离，会破坏光波导结构。所以如何增加铌酸锂晶圆与承载晶圆表面二氧化硅薄膜的键合强度，一直是影响这种生产工艺良率的关键因素。发明内容[0005]本发明的第一目的是提供一种在异质晶圆上形成牢固键合的铌酸锂单晶薄膜的制作方法。[0006]本发明的第二目的是提供一种异质晶圆上形成牢固键合的铌酸锂单晶薄膜。[0007]为了实现本发明第一目的，本发明提供一种铌酸锂单晶薄膜的制作方法，包括：[0008]在原料铌酸锂晶圆的光学级表面上制备介质层；[0009]穿过介质层朝向光学级表面注入离子，离子穿透光学级表面后形成离