CN101880913A - 一种制作铌酸锂薄膜材料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种工艺过程，用来制作铌酸锂薄膜，在铌酸锂与二氧化硅直接键合前，将铌酸锂表面或二氧化硅表面或两表面同时覆盖一层氨基。采用此工艺过程可得到大面积的形状规则的铌酸锂薄膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种制作铌酸锂薄膜材料的工艺过程。
背景技术
铌酸锂(LiNbO3，LN)薄膜材料在集成光学，光电子元器件，非线性光学等领域中有非常广泛的应用前景。文献1(Applied Physics Letters，Vol.85，No.20，p 4603)报道了一种制作铌酸锂薄膜的方法，步骤包括离子注入，二氧化硅的沉积和抛光，样品清洗，直接键合(direct bonding)，热处理分离，抛光等工艺。但制出的薄膜面积小，边缘不规则，不能满足大面积，批量化生产的工业需要。问题的根本原因在于，样品清洗后，进行直接键合时，铌酸锂表面和二氧化硅表面的结合力不够强，当热处理分离时，铌酸锂薄膜不能完全黏贴在二氧化硅表面。文献2(Nature Photonics，Vol.1.p 407)报道的制作铌酸锂薄膜的方法，利用BCB材料代替二氧化硅，但BCB材料是一种有机物，不如二氧化硅稳定，在高温下会分解，因此不如二氧化硅应用更广。
发明内容
为了克服文献1中制作出的铌酸锂薄膜面积小，边缘不规则的问题，本发明提供了一种新的技术，使铌酸锂表面与二氧化硅表面的结合力增强，从而能够制作出大面积的、形状规则的铌酸锂薄膜材料，采用本发明所示的工艺过程能完全能满足工业上批量化生产铌酸锂薄膜的要求。
本发明发现，在铌酸锂晶片表面或二氧化硅表面覆盖有氨基(NH2)的情况下，铌酸锂表面和二氧化硅表面直接键合时，其表面的键合力会大大增强。铌酸锂表面附着氨基可以写做：LN-NH2，二氧化硅表面附着氨基可以写做Si-NH2，当两表面键合并在一定温度下加热时，可以发生如下过程：LN-NH2+Si-NH2→LN-N-N-Si+H2，两表面可以通过氮键(-N-N-)键合在一起。根据此发现，本发明解决制作铌酸锂薄膜的技术问题所采用的方案是：在清洗完晶片后，在铌酸锂晶体表面和二氧化硅表面各自覆盖一层氨基，或者在两表面之一覆盖一层氨基，然后将铌酸锂晶体表面和二氧化硅表面直接键合在一起。此时铌酸锂表面和二氧化硅表面的结合力大大增强，在热处理分离时，铌酸锂薄膜就会完全黏贴在二氧化硅表面。
本发明的有益效果是，采用本发明能够制作出大面积的(3英寸或3英寸以上)，形状规则的铌酸锂薄膜材料。
附图说明
说明书附图中图1至图7是铌酸锂薄膜的制作工艺示意图
图1在铌酸锂晶片1上进行离子注入
图2在另外一片铌酸锂晶片5上进行二氧化硅沉积和抛光
图3晶片1和晶片5的清洗
图4晶片1和晶片5的表面覆盖氨基
图5晶片1和晶片5直接键合
图6热处理分离
图7铌酸锂薄膜的表面抛光
其中：
1指铌酸锂晶片
2注入离子停留区域，注入离子停留在铌酸锂晶片1内
3是指铌酸锂晶片表面和注入离子停留区域2之间的部分，是热处理分离后的铌酸锂薄膜
4指离子注入过程
5指铌酸锂晶片
6指沉积的二氧化硅层
具体实施方式
具体实施方式1
将铌酸锂晶片A进行离子注入，将另一片铌酸锂晶片B表面沉积一层二氧化硅后抛光。将A和B进行仔细的清洗。然后将A表面或B表面，或者A表面和B表面同时覆盖一层氨水，氨水的浓度在0.1％到100％之间，然后将A和B吹干或甩干。然后将A和B直接键合在一起，在一定温度下加热，待铌酸锂薄膜分离后取出晶片，然后将铌酸锂薄膜材料表面抛光。此时能得到大面积的，形状规则的铌酸锂薄膜材料。
具体实施方式2
将铌酸锂晶片A进行离子注入，将另一片铌酸锂晶片B表面沉积一层二氧化硅后抛光。将A和B进行仔细的清洗。然后将A表面或B表面，或者A表面和B表面同时浸入氨气环境当中，氨气的浓度在0.1％到100％之间，然后将A和B吹干或甩干。然后将A和B直接键合在一起，在一定温度下加热，待铌酸锂薄膜分离后取出晶片，然后将铌酸锂薄膜材料表面抛光。此时能得到大面积的，形状规则的铌酸锂薄膜材料。
Claims (3)
1.一种工艺过程，用来制作铌酸锂薄膜，其特征是，在直接键合铌酸锂与二氧化硅表面前，使铌酸锂或二氧化硅的表面覆盖一层氨基。
2.根据权利要求1所述的工艺过程，其特征是：在直接键合铌酸锂与二氧化硅表面前，将铌酸锂表面或二氧化硅表面覆盖一层氨水，或在这两个表面同时覆盖一层氨水，氨水的浓度在0.1％到100％之间，然后将表面甩干或吹干。
3.根据权利要求1所述的工艺过程，其特征是：在直接键合铌酸锂与二氧化硅表面前，将铌酸锂表面或二氧化硅表面浸入氨气中，或将这两个表面同时浸入氨气中，氨气的浓度在0.1％到100％之间，然后将表面甩干或吹干。
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