[發明專利]一種厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310382840.4
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104425342B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 張苗;陳達;狄增峰;薛忠營;王剛;劉林杰;母志強;葉林
• 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: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L21/683
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

1.一種厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟：

1)提供第一襯底，于所述第一襯底表面外延一摻雜的單晶薄膜；

2)于所述單晶薄膜上依次外延一重摻雜單晶層及一頂層半導體材料；

3)從所述頂層半導體材料表面將剝離離子注入至所述單晶薄膜下方的第一襯底預設深度的位置；其中，所述剝離離子的注入劑量為2E16/cm²～3E16/cm²，所述預設深度為20nm～40nm；

4)提供表面具有絕緣層的第二襯底，并鍵合所述絕緣層及所述頂層半導體材料；

5)進行退火處理，使所述單晶薄膜吸附位于所述第一襯底預設深度處的所述剝離離子，最終使所述重摻雜單晶層與所述第一襯底從該單晶薄膜處分離；其中，退火的氣氛為O₂，所述退火處理包括步驟：首先，于300℃進行第一次保溫，保溫時間為120min，以加強所述第二襯底及所述頂層半導體材料的鍵合強度；然后，于600℃進行第二次保溫，保溫時間為30min，以使所述單晶薄膜吸附所述第一襯底中的剝離離子，并使所述剝離離子逐漸聚集后產生大量的氣泡，最終使所述單晶薄膜斷裂，實現所述第一襯底與所述重摻雜單晶層的剝離；

6)采用預設溶液腐蝕以去除所述重摻雜單晶層，其中，所述預設溶液對所述重摻雜單晶層的腐蝕速率大于其對所述頂層半導體材料的腐蝕速率。

2.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述預設溶液對所述重摻雜單晶層與所述頂層半導體材料的腐蝕速率比不小于1000。

3.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述單晶薄膜的厚度不大于7nm。

4.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述單晶薄膜的材料包括Si、Ge、SiGe、GeSn、GaAs及AlGaAs中的一種，所述單晶薄膜的摻雜離子包括C、B、P、Ga、In、As及Sb中的一種或兩種以上，摻雜離子的濃度為1E18/cm³～1E22/cm³。

5.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述重摻雜單晶層的材料包括Si、Ge、SiGe、GeSn、GaAs及AlGaAs中的一種，摻雜離子包括C、B、P、Ga、In、As及Sb中的一種或兩種以上，摻雜離子的濃度為不小于1E20/cm³，厚度為50nm～200nm。

6.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述頂層半導體材料的材料包括Si、Ge、SiGe、GeSn、GaAs及AlGaAs中的一種，厚度為5nm～20nm。

7.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述剝離離子為H離子、或H離子與He組合。

8.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：鍵合前還包括步驟：采用N₂對所述絕緣層及第二襯底表面進行等離子處理。

9.根據權利要求1所述的厚度可控的絕緣體上半導體材料的制備方法，其特征在于：所述第一襯底為Si襯底、第二襯底為表面具有二氧化硅層的Si襯底。