阅读说明：本技术 一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器 (Preparation method of piezoelectric film, piezoelectric film and band-pass filter ) 是由 欧欣 陈阳 黄凯 赵晓蒙 鄢有泉 李忠旭 于 2020-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器,该方法包括：获取多个压电晶圆和多个预设衬底晶圆；对多个压电晶圆进行离子注入,得到多个离子注入后的压电晶圆；多个离子注入后的压电晶圆内具有离子注入损伤层；将多个离子注入后的压电晶圆与多个预设衬底晶圆进行键合,得到多个键合晶圆；对多个键合晶圆进行退火处理,在退火处理过程中,调控多个键合晶圆的面内应力,以调整多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度,得到多个压电薄膜；其中,多个压电薄膜之间的剥离厚度偏差小于第一预设厚度阈值。本发明能够降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差,提高薄膜剥离厚度的精确性,从而提高压电薄膜晶圆的良品率。(The invention discloses a preparation method of a piezoelectric film, the piezoelectric film and a band-pass filter, wherein the method comprises the following steps: obtaining a plurality of piezoelectric wafers and a plurality of preset substrate wafers; performing ion implantation on the plurality of piezoelectric wafers to obtain a plurality of ion-implanted piezoelectric wafers; the ion implantation damage layer is arranged in the piezoelectric wafers after the ion implantation; bonding the piezoelectric wafers subjected to the ion implantation with a plurality of preset substrate wafers to obtain a plurality of bonded wafers; annealing the plurality of bonded wafers, and regulating and controlling the in-plane stress of the plurality of bonded wafers in the annealing process so as to adjust the stripping thickness of the plurality of bonded wafers at the corresponding ion implantation damage layer to obtain a plurality of piezoelectric films; wherein, the peeling thickness deviation among the piezoelectric films is smaller than a first preset thickness threshold value. The invention can reduce the inter-wafer deviation among different wafer peeling thicknesses and improve the accuracy of the film peeling thickness, thereby improving the yield of the piezoelectric film wafer.)

一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器

技术领域

本发明涉属于半导体材料技术领域，尤其涉及一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器。

背景技术

近年来，薄膜压电材料晶圆，如薄膜铌酸锂材料(LiNbO₃)和薄膜钽酸锂材料(LiTaO₃)在集成光学以及手机等通信设备中的带通滤波器上的应用受到了广泛关注。当薄膜压电材料晶圆被用作集成光学材料时，由于其较强的光学限制作用，可以显著减小光学器件的尺寸。并且铌酸锂和钽酸锂具有较高的电光系数和二次非线性系数，因此，在集成电光调制器以及二次非线性光学研究上受到了广泛的关注。薄膜压电材料晶圆被用作表面波带通滤波器时，具有机电耦合系数大，可实现的带宽大的特点，并且由于在压电薄膜下增加了声波反射介质层和热膨胀系数较低的衬底材料，因此制备的谐振器还具有品质因数(Q值)大，温度稳定性好等特点。鉴于以上这些优点，使铌酸锂薄膜、钽酸薄膜等压电材料为功能层的绝缘体上压电材料(POI)的制备受到了广泛关注。

绝缘体上压电薄膜材料(POI)晶圆目前主要使用离子束剥离加键合的方法进行制备，在制备过程中，顶层压电功能层的厚度主要由注入离子的能量决定。通常对压电基板进行离子注入并键合异质衬底与压电基板之后，需要经过退火过程来使压电层剥离，以获得绝缘体上压电材料(POI)。但现有的制备方法并不能够确保薄膜剥离厚度的精确性，且会使得不同的晶圆剥离厚度之间的片间偏差大于10nm，此厚度偏差造成所剥离薄膜的厚度一致性较差，从而降低压电薄膜的良品率。

发明内容

为了降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差，提高薄膜剥离厚度的精确性，从而提高压电薄膜晶圆的良品率，本发明提供了一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器。

一方面，本发明提供了一种压电薄膜的制备方法，该方法包括：

获取多个压电晶圆和多个预设衬底晶圆；

对所述多个压电晶圆进行离子注入，得到多个离子注入后的压电晶圆；所述多个离子注入后的压电晶圆内具有离子注入损伤层；

将多个离子注入后的压电晶圆与所述多个预设衬底晶圆进行键合，得到多个键合晶圆；

对所述多个键合晶圆进行退火处理，在退火处理过程中，调控所述多个键合晶圆的面内应力，以调整所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，得到多个压电薄膜；其中，所述多个压电薄膜之间的剥离厚度偏差小于第一预设厚度阈值。

进一步地，在所述将所述多个离子注入后的压电晶圆与所述多个预设衬底晶圆进行键合，得到多个键合晶圆之前，所述方法还包括：

对所述多个压电晶圆进行减薄和抛光处理，使所述多个压电晶圆的厚度与预设晶圆厚度之间的偏差小于预设晶圆厚度阈值；

对所述多个衬底晶圆进行减薄和抛光处理，使所述多个衬底晶圆的厚度与预设衬底厚度之间的偏差小于预设衬底厚度阈值。

进一步地，在对所述多个键合晶圆进行退火处理之前，所述方法还包括：

获取所述多个压电晶圆的第一厚度和所述多个衬底晶圆的第二厚度；

基于所述第一厚度、所述第二厚度和预设晶圆翘曲度，确定对所述多个键合晶圆进行退火处理的目标退火温度；

相应地，所述对所述多个键合晶圆进行退火处理，在退火处理过程中，调控所述多个键合晶圆的面内应力，以调整所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，得到多个压电薄膜，包括：

在所述目标退火温度对所述多个键合晶圆进行退火处理，在退火处理过程中，通过所述目标退火温度将所述多个键合晶圆的面内应力分布调整为一致，使所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度保持一致，得到多个压电薄膜。

进一步地，在所述对所述多个键合晶圆进行退火处理之前，所述方法还包括：

将所述多个键合晶圆放置在预设外部应力设备中；

相应地，所述对所述多个键合晶圆进行退火处理，在退火处理过程中，调控所述多个键合晶圆的面内应力，以调整所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，得到多个压电薄膜，包括：

对放置在所述预设外部应力设备中的多个键合晶圆进行退火处理，在所述退火处理过程中，通过所述预设外部应力设备将所述多个键合晶圆的面内应力分布调整为一致，使所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度保持一致，得到多个压电薄膜。

进一步地，当存在剥离厚度大于第二预设厚度阈值的压电薄膜时，所述方法还包括：

确定与所述剥离厚度大于第二预设厚度阈值的压电薄膜对应的第一目标压电晶圆；

选取线膨胀系数与所述第一目标压电晶圆的线膨胀系数之间的差值小于预设膨胀系数阈值的第一目标预设衬底晶圆；

将离子注入后的第一目标压电晶圆与所述第一目标衬底晶圆进行键合，得到第一目标键合晶圆；

对所述第一目标键合晶圆进行退火处理，在所述退火处理的过程中，通过小于所述预设膨胀系数阈值的差值，减小所述第一目标键合晶圆的面内应力值，使所述第一目标键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度减小，得到剥离厚度小于或等于所述第二预设厚度阈值的压电薄膜。

进一步地，当存在剥离厚度小于第三预设厚度阈值的压电薄膜时，所述方法还包括：

确定与所述剥离厚度小于第三预设厚度阈值的压电薄膜对应的第二目标压电晶圆；

选取线膨胀系数与所述第二目标压电晶圆的线膨胀系数之间的差值大于预设膨胀系数阈值的第二目标预设衬底晶圆；

将离子注入后的第二目标压电晶圆与所述第二目标衬底晶圆进行键合，得到第二目标键合晶圆；

对所述第二目标键合晶圆进行退火处理，在所述退火处理的过程中，通过大于所述预设膨胀系数阈值的差值，增大所述第二目标键合晶圆的面内应力值，使所述第二目标键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度增大，得到剥离厚度大于或等于所述第三预设厚度阈值的压电薄膜。

进一步地，所述离子注入所注入的离子为氢离子和/或氦离子，所述离子注入所注入的离子的能量范围为20kev-2000kev，剂量为1e¹⁵ ions/cm²-1e¹⁷ ions/cm²。

进一步地，各个压电薄膜的剥离厚度为50nm-2000nm，所述第一预设厚度阈值为10nm。

进一步地，所述键合包括直接键合、金属键合或介质层键合中的一种；所述预设衬底晶圆的材料包括硅、玻璃、碳化硅或蓝宝石中的一种。

另一方面，本发明提供了一种压电薄膜，所述压电薄膜根据上述所述的制备方法制备得到。

另一方面，本发明提供了一种带通滤波器，所述带通滤波器由上述所述的压电薄膜制备而成。

本发明实施例提供的压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器，具有如下有益效果：

1、本发明实施例通过薄膜剥离过程中，调控键合晶圆面内应力的大小来调控离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，从而调控键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度的大小，使得不同晶圆之间的薄膜剥离厚度的偏差可控制在10nm以下，既可提高单片薄膜晶圆厚度的精确性，又可以降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差。

2、通过本发明实施例提供的制备方法制备的压电薄膜之间的厚度偏差可控制在10nm以下，且单片薄膜晶圆厚度的精确性也较高，从而提高压电薄膜晶圆的良品率较高。

3、由于本发明实施例制备的压电薄膜的厚度一致性较好，因此对后续工艺的处理十分有利，特别是对薄膜剥离厚度小于100nm的应用，具有重大意义。

4、本发明实施例提供的制备方法制备得到的压电薄膜，可以用于制备带通滤波器，由于本发明实施例制备得到的压电薄膜的厚度一致性较好，且单片薄膜晶圆厚度的精确性较高，因此，可以制备性能较高的带通滤波器，提高带通滤波器的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明实施例提供的由于异质衬底与压电材料之间的线膨胀系数差，造成键合结构的弯曲的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的由于晶圆中心部位和边缘部位所承受的应力不同而导致的剥离厚度不同的示意图。

图3是本发明实施例提供的晶圆厚度不同导致的键合结构应力不同的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的一种压电薄膜的制备方法的流程示意图。

图5是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图。

图6是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图。

图7是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图。

图8是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图。

图9是本发明实施例提供的不同的预设衬底类型与压电晶圆键合后的键合晶圆，在退火剥离后得到的压电薄膜的厚度分布示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

图1是本发明实施例提供的由于异质衬底与压电材料之间的线膨胀系数差，造成键合结构的弯曲的结构示意图，如图1所示，在退火过程中，由于异质衬底与压电材料之间的线膨胀系数差，会造成键合结构的弯曲。从而造成结构内较大的热应力。大量实验表明，压电层内所受到的热应力的大小，会影响薄膜的剥离的厚度。从而使薄膜剥离厚度有10nm-50nm之间的厚度偏差。特别是对薄膜剥离厚度小于100nm的应用，此厚度偏差造成所剥离薄膜的厚度一致性较差，对后续工艺的处理十分不利。

大量实验表明，经过离子注入的晶圆在退火剥离时，晶圆内部应力对离子聚集的深度有重要影响。假设晶圆厚度偏差在±5um之间，两晶圆总厚度偏差在±10um，通过离子注入剥离转移晶圆薄膜后，厚度偏差在正负50nm范围内。

图2是本发明实施例提供的由于晶圆中心部位和边缘部位所承受的应力不同而导致的剥离厚度不同的示意图，图2A为晶圆中心部位和边缘部位所承受的应力不同的示意图，图2B为晶圆中心部位和边缘部位剥离厚度不同的示意图。如图2所示，比较晶圆本身，异质结构在退火过程中由于热膨胀，中间承受较小的应力值，边缘承受较大的应力值，因而造成边缘部分薄膜剥离厚度较大，而中心部位薄膜剥离厚度较小，厚度偏差在10nm以上。

图3是本发明实施例提供的晶圆厚度不同导致的键合结构应力不同的结构示意图，具体地，图3A为压电材料(比如钽酸锂)和异质衬底(比如Si)厚度相同时的应力分布示意图，图3B为压电材料(比如钽酸锂)和异质衬底(比如Si)厚度相差10um的应力分布示意图。如图3所示，在退火过程中，压电材料与异质衬底之间的厚度差同样会使得异质结构的内部应力发生改变，进而影响薄膜剥离厚度。由上述现象可知，可以通过控制退火剥离时晶圆内部应力的大小，来优化晶圆剥离的深度，从而提高薄膜剥离厚度的精确性。

下面，结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例一

图4是本发明实施例提供的一种压电薄膜的制备方法的流程示意图，如图4所示，该压电薄膜的制备方法至少可以包括以下步骤：

S101.获取多个压电晶圆和多个预设衬底晶圆。

S102.对所述多个压电晶圆进行离子注入，得到多个离子注入后的压电晶圆；所述多个离子注入后的压电晶圆内具有离子注入损伤层。

其中，S101中的所述预设衬底晶圆的材料包括硅、玻璃、碳化硅或蓝宝石中的一种，压电晶圆可以为铌酸锂或钽酸锂。

以预设衬底晶圆为氧化硅晶圆为例，则可以提供多个氧化硅晶圆，每个氧化硅晶圆均具有键合面和衬底面，对每个氧化硅晶圆的衬底面进行机器减薄(Grinding)和化学机械抛光(CMP)，使每个氧化硅晶圆的厚度均达到预设衬底厚度，每个氧化硅晶圆的厚度与预设衬底厚度之间的偏差小于预设衬底厚度阈值，比如可以将偏差控制在±1μm之间。

提供多个压电晶圆，每个压电晶圆具有键合面和衬底面，且已沿键合面进行了离子注入，所述离子注入所注入的离子可以为氢离子和/氦离子，或其他稀有气体离子，所述离子注入所注入的离子的能量范围可以为20kev-2000kev，剂量可以为1e¹⁵ ions/cm²-1e¹⁷ions/cm²。对压电晶圆的衬底面进行Grinding+CMP，使压电晶圆的厚度达到预设晶圆厚度，每个压电晶圆的厚度与预设晶圆厚度之间的偏差小于预设晶圆厚度阈值，比如可以将偏差控制在±1μm之间。

其中，预设衬底厚度和预设晶圆厚度的确定方法可以如下：通过预设在一定温度加热时键合晶圆的翘曲度和应力分布形式，通过有限元仿真，计算出预设衬底厚度和预设晶圆厚度。

S103.将多个离子注入后的压电晶圆与所述多个预设衬底晶圆进行键合，得到多个键合晶圆。

本发明实施例中，可以将多个离子注入后的压电晶圆中的任意一个，与多个预设衬底晶圆中的任意一个进行键合，得到多个键合晶圆。其中，该键合可以包括直接键合、金属键合或介质层键合中的一种。

S104.对所述多个键合晶圆进行退火处理，在退火处理过程中，调控所述多个键合晶圆的面内应力，以调整所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，得到多个压电薄膜；其中，所述多个压电薄膜之间的剥离厚度偏差小于第一预设厚度阈值。

本发明实施例中，可以在一定温度下(比如，100-200℃)，对每个键合晶圆进行退火处理，加强键合结构，并调控每个键合晶圆的面内应力大小，以调控相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，从而调整每个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，使每个键合晶圆在退火过程中的翘曲度保持一致，所受热应力分布保持一致(即不同次键合晶圆退火时的应力值维持在目标应力值)，进而得到了多个压电薄膜。由于退火过程中，每个键合晶圆在退火过程中的翘曲度保持一致，所受热应力分布保持一致，剥离厚度保持一致，因此，可以降低不同压电薄膜剥离厚度的偏差，减少不同压电薄膜的厚度之间的片间偏差，使该片间偏差(即第一预设厚度阈值)控制在10nm以下。

在S104之后，为了提高制备得到的压电薄膜的质量，本发明实施例可以包括：对玻璃得到的多个压电薄膜进行CMP，以去除离子注入损伤层。

本发明实施例使不同的初始晶圆的厚度相同(即各个压电晶圆的厚度相同，各个衬底晶圆的厚度相同)，且偏差不大于±1um，在退火过程中，通过调控键合晶圆面内应力的大小来调控离子注入缺陷聚集的深度，从而调控薄膜剥离厚度的大小，使不同的键合晶圆的翘曲度保持一致，所受应力保持一致，所实现的薄膜剥离厚度的偏差可控制在10nm以下，既可提高单片薄膜晶圆厚度的精确性，精确控制各个压电薄膜的剥离厚度为100nm-2000nm，又可以降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差，使片间偏差控制在10nm以下，从而有效提高压电薄膜晶圆的良品率。

实施例二

图5是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图，如图5所示，该压电薄膜的制备方法至少可以包括以下步骤：

S201.获取多个压电晶圆和多个预设衬底晶圆。

其中，S201与S101相同，具体请参见S101的描述，在此不再赘述。

S202.获取所述多个压电晶圆的第一厚度和所述多个衬底晶圆的第二厚度。

本发明实施例中，可以确定每个压电晶圆的第一厚度以及与其进行键合的衬底晶圆的第二厚度。

S203.对所述多个压电晶圆进行离子注入，得到多个离子注入后的压电晶圆；所述多个离子注入后的压电晶圆内具有离子注入损伤层。

其中，S203与S102相同，具体请参见S102的描述，在此不再赘述。

S204.将多个离子注入后的压电晶圆与所述多个预设衬底晶圆进行键合，得到多个键合晶圆。

其中，S204与S103相同，具体请参见S103的描述，在此不再赘述。

S205.基于所述第一厚度、所述第二厚度和预设晶圆翘曲度，确定对所述多个键合晶圆进行退火处理的目标退火温度。

本发明实施例中，可以设定键合晶圆的一个预设晶圆翘曲度范围，将第一厚度、所述第二厚度带入有限元等仿真软件计算，确定维持晶圆内一定范围应力值的目标退火温度，在该目标退火温度内，可以使晶圆维持预设晶圆翘曲度。

需要说明的是，每个键合晶圆可以各自对应一个目标退火温度，由于每个键合晶圆对应的压电晶圆的厚度和衬底晶圆的厚度之间偏差较小，理论上可以认为每个键合晶圆对应的目标退火温度是相同的。

S206.在所述目标退火温度对所述多个键合晶圆进行退火处理，在退火处理过程中，通过所述目标退火温度将所述多个键合晶圆的面内应力分布调整为一致，使所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度保持一致，得到多个压电薄膜。

以压电晶圆为钽酸锂晶圆，预设衬底晶圆为氧化硅晶圆为例对S201-S206进行说明：

在键合之前测量压电晶圆的第一厚度为525um±10um，氧化硅晶圆的第二厚度为200um±20um，设定键合晶圆的一个预设晶圆翘曲度(即wafer bow值，比如1000um-2000um)，接着通过有限元等仿真方式计算键合结构的目标退火温度(如100℃-200℃，wafer bow越大，所需退火温度值越高)，最后在该退火温度对键合晶圆进行退火，得到压电薄膜。退火温度曲线设置可以如下：从室温开始，3℃/min升温至目标温度(100-150℃)，保温30-150小时(目标温度越高，所需保温时间越短)，然后自然冷却到室温。

本发明实施例中，在目标退火温度对每个键合晶圆进行退火，通过该目标退火温度调控每个键合晶圆的面内应力大小，以调控相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，从而调整每个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，使每个键合晶圆在退火过程中的翘曲度保持一致，所受热应力分布保持一致，剥离厚度保持一致，进而得到了多个压电薄膜。由于退火过程中，每个键合晶圆在退火过程中的翘曲度保持一致，所受热应力分布保持一致，剥离厚度保持一致，因此，可以降低不同压电薄膜剥离厚度的偏差，减少不同压电薄膜的厚度之间的片间偏差，使该片间偏差(即第一预设厚度阈值)控制在10nm以下。

本发明通过由两个晶圆的初始厚度确定的目标退火温度，调控晶圆面内应力的大小来调控离子注入缺陷聚集的深度，从而调控薄膜剥离厚度的大小，所实现的薄膜剥离厚度的偏差可控制在10nm以下，既可提高单片薄膜晶圆厚度的精确性，精确控制各个压电薄膜的剥离厚度为100nm-2000nm，又可以降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差，使片间偏差控制在10nm以下，从而有效提高压电薄膜晶圆的良品率。

实施例三

图6是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图，如图6所示，该压电薄膜的制备方法至少可以包括以下步骤：

S301.获取多个压电晶圆和多个预设衬底晶圆。

S302.对所述多个压电晶圆进行离子注入，得到多个离子注入后的压电晶圆；所述多个离子注入后的压电晶圆内具有离子注入损伤层。

S303.将多个离子注入后的压电晶圆与所述多个预设衬底晶圆进行键合，得到多个键合晶圆。

其中，S301-S303与S101-S103相同，具体请参见S101-S103的描述，在此不再赘述。

S304.将所述多个键合晶圆放置在预设外部应力设备中。

本发明实施例中，还可以通过对每个键合晶圆施加外部应力的方式，从而在退火过程中改变键合晶圆的面内应力。该预设外部应力设备可以为应力盘，通过该应力盘将键合晶圆束缚住。

在实际应用中，可以为每个键合晶圆均设置一个应力盘，也可以将所有的键合晶圆均放置在一个应力盘中。

S305.对放置在所述预设外部应力设备中的多个键合晶圆进行退火处理，在所述退火处理过程中，通过所述预设外部应力设备将所述多个键合晶圆的面内应力分布调整为一致，使所述多个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度保持一致，得到多个压电薄膜。

本发明实施例中，可以通过预设退火温度对每个键合晶圆进行退火，在退火过程中，通过该预设外部应力设备使每个键合晶圆变形量保持一致或使每个键合晶圆达到不变形的地步，以调控相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，从而调整每个键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度，使每个键合晶圆在退火过程中的翘曲度保持一致，所受热应力分布保持一致，进而得到了多个压电薄膜，进而得到了多个压电薄膜。由于退火过程中，每个键合晶圆在退火过程中的翘曲度保持一致，所受热应力分布保持一致，剥离厚度保持一致，因此，可以降低不同压电薄膜剥离厚度的偏差，减少不同压电薄膜的厚度之间的片间偏差，使该片间偏差(即第一预设厚度阈值)控制在10nm以下。

本发明通过对键合晶圆施加外部应力，调控晶圆面内应力的大小来调控离子注入缺陷聚集的深度，从而调控薄膜剥离厚度的大小，所实现的薄膜剥离厚度的偏差可控制在10nm以下，既可提高单片薄膜晶圆厚度的精确性，精确控制各个压电薄膜的剥离厚度为100nm-2000nm，又可以降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差，使片间偏差控制在10nm以下，从而有效提高压电薄膜晶圆的良品率。

实施例四

图7是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图，如图7所示，当存在剥离厚度大于第二预设厚度阈值的压电薄膜时，该方法还可以包括：

S401.确定与所述剥离厚度大于第二预设厚度阈值的压电薄膜对应的第一目标压电晶圆。

S402.选取线膨胀系数与所述第一目标压电晶圆的线膨胀系数之间的差值小于预设膨胀系数阈值的第一目标预设衬底晶圆。

S403.将离子注入后的第一目标压电晶圆与所述第一目标衬底晶圆进行键合，得到第一目标键合晶圆。

S404.对所述第一目标键合晶圆进行退火处理，在所述退火处理的过程中，通过小于所述预设膨胀系数阈值的差值，减小所述第一目标键合晶圆的面内应力值，使所述第一目标键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度减小，得到剥离厚度小于或等于所述第二预设厚度阈值的压电薄膜。

在实际应用中，如果实施例一至实施例三得到的多个压电薄膜中存在剥离厚度大于第二预设厚度阈值的压电薄膜，即该压电薄膜的厚度过大，则可以通过对厚度过大的压电薄膜的厚度进行微调，从而得到厚度满足要求的压电薄膜。

具体地，假设厚度过大的压电薄膜为薄膜A，如S401所示，可以确定制备该薄膜A的第一目标压电晶圆，并如S402所述，重新选用与第一目标压电晶圆线膨胀系数差小的第一目标预设衬底晶圆(即重新选用不同种类的衬底晶圆)，保持第一目标压电晶圆与第一目标预设衬底晶圆之间的厚度比例，与实施例一至实施例三中的压电晶圆与预设衬底晶圆之间的厚度比例相同(例如，实施例一至实施例三中的预设衬晶圆是Si，本实施例中的预设衬晶圆是SiC，压电晶圆均为LiNbO₃，则Si与LiNbO₃的厚度比例，与SiC与LiNbO₃的厚度比例相同)，并保持退火温度与实施实施例一至实施例三中的相同(例如，实施例一至实施例三中的预设衬晶圆是Si，本实施例中的预设衬晶圆是SiC，压电晶圆均为LiNbO₃，实施例一至实施例三中的Si与LiNbO₃的键合晶圆的退火温度为100℃，则本实施例中的SiC与LiNbO₃的退火温度也为100℃)，接着如S404所述，在该退火温度下对第一目标键合晶圆进行退火处理，由于线膨胀系数差小，可以减小所述第一目标键合晶圆的面内应力值，从而减小相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，使所述第一目标键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度减小，得到剥离厚度小于或等于所述第二预设厚度阈值的压电薄膜。

本发明实施例中，可以通过减小应力从而使薄膜剥离厚度减小，比如，可以通过选用与压电晶圆的热膨胀系数差小的不同种类衬底晶圆，以减小压电晶圆与衬底晶圆组合而成的键合结构的热膨胀系数差，从而在同一温度下退火时减小键合结构的热应力值，进而减小相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度进行调整，由此减小压电薄膜的剥离厚度。

实施例五

图8是本发明实施例提供的另一种压电薄膜的制备方法的流程示意图，如图8所示，当存在剥离厚度小于第三预设厚度阈值的压电薄膜时，该方法还包括：

S501.确定与所述剥离厚度小于第三预设厚度阈值的压电薄膜对应的第二目标压电晶圆。

S502.选取线膨胀系数与所述第二目标压电晶圆的线膨胀系数之间的差值大于预设膨胀系数阈值的第二目标预设衬底晶圆。

S503.将离子注入后的第二目标压电晶圆与所述第二目标衬底晶圆进行键合，得到第二目标键合晶圆。

S504.对所述第二目标键合晶圆进行退火处理，在所述退火处理的过程中，通过大于所述预设膨胀系数阈值的差值，增大所述第二目标键合晶圆的面内应力值，使所述第二目标键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度增大，得到剥离厚度大于或等于所述第三预设厚度阈值的压电薄膜。

在实际应用中，如果实施例一至实施例三得到的多个压电薄膜中存在剥离厚度小于第三预设厚度阈值的压电薄膜，即该压电薄膜的厚度过小，则可以通过对厚度过小的压电薄膜的厚度进行微调，从而得到厚度满足要求的压电薄膜。

具体地，假设厚度过大的压电薄膜为薄膜B，如S501所示，可以确定制备该薄膜B的第二目标压电晶圆，并如S502所述，重新选用与第二目标压电晶圆线膨胀系数差大的第二目标预设衬底晶圆(即重新选用不同种类的衬底晶圆)，保持第二目标压电晶圆与第二目标预设衬底晶圆之间的厚度比例，与实施例一至实施例三中的压电晶圆与衬底晶圆之间的厚度比例相同，并保持退火温度与实施实施例一至实施例三中的相同，接着如S504所述，在该退火温度下对第二目标键合晶圆进行退火处理，由于线膨胀系数差大，可以增大所述第二目标键合晶圆的面内应力值，从而减小相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，使所述第二目标键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度减小，得到剥离厚度大于或等于所述第三预设厚度阈值的压电薄膜。

本发明实施例中，可以通过增大应力从而使薄膜剥离厚度增大，比如，可以通过选用与压电晶圆的热膨胀系数差大的不同种类衬底晶圆，以增大压电晶圆与衬底晶圆组合而成的键合结构的热膨胀系数差，从而在同一温度下退火时增大键合结构的热应力值，进而增大相应的离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度进行调整，由此增大压电薄膜的剥离厚度。

图9是本发明实施例提供的不同的预设衬底类型与压电晶圆键合后的键合晶圆，在退火剥离后得到的压电薄膜的厚度分布示意图，具体地，图9A为LiNbO₃与Si衬底键合得到的压电薄膜的厚度分布示意图，图9B为LiNbO₃与SiC衬底键合得到的压电薄膜的厚度分布示意图。其中，Si热膨胀系数为2.5×10^-6/K、LiNbO₃热膨胀系数为15.4×10^-6/K、SiC热膨胀系数为4.7×10^-6/K，从图9中可以看出，两晶圆之间的热膨胀系数差越大(如LiNbO₃与Si衬底键合)，退火过程中的应力分布值越大，薄膜剥离厚度也越大，反之，两晶圆之间的热膨胀系数差越小(如LiNbO₃与SiC衬底键合)，退火过程中的应力分布值越小，薄膜剥离厚度也越小。

本发明实施例提供的一种压电薄膜的制备方法、压电薄膜及带通滤波器，具有如下有益效果：

1、本发明实施例通过薄膜剥离过程中，调控键合晶圆面内应力的大小来调控离子注入损伤层在退火过程中的聚集深度，从而调控键合晶圆在相应的离子注入损伤层处发生剥离的剥离厚度的大小，使得不同晶圆之间的薄膜剥离厚度的偏差可控制在10nm以下，既可提高单片薄膜晶圆厚度的精确性，又可以降低不同晶圆剥离厚度之间的片间偏差。

2、通过本发明实施例提供的制备方法制备的压电薄膜之间的厚度偏差可控制在10nm以下，且单片薄膜晶圆厚度的精确性也较高，从而提高压电薄膜晶圆的良品率较高。

3、由于本发明实施例制备的压电薄膜的厚度一致性较好，因此对后续工艺的处理十分有利，特别是对薄膜剥离厚度小于100nm的应用，具有重大意义。

4、本发明实施例提供的制备方法制备得到的压电薄膜，可以用于制备带通滤波器，由于本发明实施例制备得到的压电薄膜的厚度一致性较好，且单片薄膜晶圆厚度的精确性较高，因此，可以制备性能较高的带通滤波器，提高带通滤波器的使用范围。

需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。