[發明專利]柔性半導體復合薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201810941708.5
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN109192670A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 歐欣;林家杰;張師斌;伊艾倫;周鴻燕;王成立;王曦
• 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: H01L21/48
• 分類號: H01L21/48
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

1.一種柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)提供一異質復合結構，所述異質復合結構包括犧牲襯底以及位于所述犧牲襯底表面的異質薄膜，其中，所述犧牲襯底具有一刻蝕面，且所述犧牲襯底中形成有自所述刻蝕面向內延伸的凹槽結構，所述異質薄膜位于所述刻蝕面的表面；

2)提供一柔性襯底，將所述柔性襯底與所述異質薄膜遠離所述刻蝕面的一側相結合；

3)采用腐蝕工藝腐蝕所述犧牲襯底，以實現所述異質薄膜與所述犧牲襯底的分離，獲得包括所述柔性襯底及所述異質薄膜的柔性半導體復合薄膜。

2.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述異質復合結構的制備方法包括如下步驟：

1-1)提供一鍵合襯底，且所述鍵合襯底具有一離子注入面，并自所述離子注入面對所述鍵合襯底進行離子注入，以在所述鍵合襯底的預設深度處形成一缺陷層；

1-2)提供所述犧牲襯底，并將所述鍵合襯底的所述離子注入面與所述犧牲襯底的所述刻蝕面進行鍵合；以及

1-3)沿所述缺陷層剝離部分所述鍵合襯底，使所述鍵合襯底的一部分轉移至所述犧牲襯底上，以獲得包括所述犧牲襯底以及位于所述犧牲襯底表面的異質薄膜的所述異質復合結構，其中，所述異質薄膜由轉移至所述犧牲襯底上的所述鍵合襯底構成。

3.根據權利要求2所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1-2)中，進行所述鍵合的鍵合方式包括直接鍵合；所述直接鍵合的方式包括親水性鍵合及疏水性鍵合中的任意一種。

4.根據權利要求2所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1-1)中，進行所述離子注入的方式包括氫離子注入、氦離子注入及氫氦離子共注入中的任意一種；步驟1-3)中，通過對步驟1-2)得到的結構進行退火處理，以沿所述缺陷層剝離部分所述鍵合襯底，其中，所述退火處理的方式包括低溫退火與高溫退火相結合的方式。

5.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述異質薄膜的材料包括Si、Ge、III-V族化合物、SiC、LiNbO₃以及LiTaO₃中的任意一種；步驟2)中，所述柔性襯底的材料包括聚二甲硅氧烷、聚酰亞胺、聚乙烯乙二醇、聚醚砜以及聚對苯二甲酸乙二醇酯中的一種或多種的組合。

6.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述凹槽結構的端部開口延伸至所述犧牲襯底的外側壁上。

7.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述凹槽結構的形狀包括條形、環形或不規則形；所述凹槽結構的深度介于10nm～5μm之間。

8.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述凹槽結構包括若干個平行等間距排布的第一凹槽單元。

9.根據權利要求8所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中的所述凹槽結構還包括若干個平行等間距排布的第二凹槽單元，其中，所述第一凹槽單元與所述第二凹槽單元交叉設置。

10.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟2)中，采用黏附劑實現所述柔性襯底與所述異質薄膜遠離所述刻蝕面的一側的結合；所述的黏附劑包括苯丙環丁烯、聚二甲硅氧烷、紫外固化黏附層以及銦錫氧化物中的至少一種。

11.根據權利要求1所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述腐蝕工藝包括采用腐蝕劑進行化學腐蝕的工藝，其中，所述腐蝕劑氫氟酸、BOE以及堿性溶液中的至少一種。

12.根據權利要求1-11中任意一項所述的柔性半導體復合薄膜的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述犧牲襯底包括支撐襯底層及氧化層，其中，所述凹槽結構形成于所述氧化層中，且步驟3)中，通過所述腐蝕工藝腐蝕所述氧化層，以實現所述異質薄膜與所述犧牲襯底的分離。