[發明專利]利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法

有效

• 申請號: 201210310702.0
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN103632930A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 張苗;陳達;薛忠營;卞劍濤;母志強;狄增峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/324
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步驟：

a)?提供第一襯底，在所述第一襯底上依次外延生長第一單晶薄膜、第一緩沖層、第二單晶薄膜、第二緩沖層以及頂層薄膜；

b)?進行第一次離子注入，使離子注入到所述第一緩沖層中，然后進行第一退火階段，使所述第二單晶薄膜吸附離子，同時使所述頂層薄膜在所述第二緩沖層的媒介作用下性質發生改變，形成改性頂層薄膜；

c)?進行第二次離子注入，使離子注入到所述第一單晶薄膜與硅襯底的界面以下預設深度，然后提供具有絕緣層的第二襯底，將所述第二襯底的絕緣層與所述改性頂層薄膜鍵合，并進行第二退火階段，使所述第一單晶薄膜吸附離子并形成微裂紋，從而實現剝離；

d)?進行化學腐蝕或化學機械拋光，去除殘余的所述第一、第二單晶薄膜以及第一、第二緩沖層，以完成絕緣體上超薄改性材料的制備。

2.根據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步驟a)中，所述第一或第二單晶薄膜為單層單晶薄膜，所述單層單晶薄膜的材料選自Si、Ge、SiGe、SiGeC、GaAs、AlAs、AlGaAs、InGaP、AlGaAsP、GaInAsP或InP中任意一種。

3.根據權利要求2所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述單層單晶薄膜的厚度范圍為3~10?nm。

4.根據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步驟a)中，所述第一或第二單晶薄膜為多層單晶薄膜，所述多層單晶薄膜由多個雙層薄膜疊加而成，所述雙層薄膜的材料選自Si/Ge、Si/SiGe、Ge/SiGe、Ge/GaAs、GaAs/AlGaAs或InP/InGa中任意一種。

5.根據權利要求4所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述多層單晶薄膜的總厚度小于10?nm。

6.根據權利要求2或4所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第一、第二緩沖層的材料選自Si、Ge、SiGe、SiGeC、GaAs、AlGaAs、InGaP或InP中任意一種。

7.根據權利要求6所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第二緩沖層為SiGe材料，并且所述第二單晶薄膜為單層SiGe材料時，所述第二緩沖層與所述第二單晶薄膜中的Ge組分不同；所述第二單晶薄膜為多層Si/SiGe或Ge/SiGe材料時，所述第二緩沖層與所述第二單晶薄膜任一SiGe層中的Ge組分不同。

8.根據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第一緩沖層的厚度大于100?nm且小于其在第一單晶薄膜上生長的臨界厚度。

9.根據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第二緩沖層的厚度小于其在第二單晶薄膜上生長的臨界厚度。

10.根據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步驟b)中，第一次注入的離子是H或He，于所述步驟c)中，第二次注入的離子是H。

11.根據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步驟c)中，第二次離子注入的預設深度為所述第一單晶薄膜與硅襯底的界面以下30~120?nm。

12.據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述頂層薄膜的材料選自Si、Ge、SiGe、SiGeC、GaAs、AlAs、AlGaAs、InGaP、AlGaAsP、GaInAsP或InP中任意一種。

13.據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述頂層薄膜的厚度為5~50?nm。

14.據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步驟c)中，所述鍵合采用等離子強化鍵合法。

15.據權利要求1所述的利用超薄層吸附制備絕緣體上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步驟c)中，所述鍵合采用直接鍵合法，并且還包括在所述第二退火階段以致剝離之后進行第三退火階段的步驟，以加強所述絕緣層與所述改性頂層薄膜的鍵合。