[發明專利]一種高平坦度異質集成薄膜結構的制備方法

有效

• 申請號: 201811347767.6
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109671618B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 歐欣;伊艾倫;游天桂;黃凱;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: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L21/265;H01L21/425
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪;宋麗榮

1.一種高平坦度異質集成薄膜結構的制備方法，其特征在于，該制備方法包括步驟：

S1，提供具有注入面的單晶晶片；

S2，從所述注入面向單晶晶片進行離子注入，使得注入離子到達預設深度并在預設深度處形成注入缺陷層，該注入缺陷層的上方形成單晶薄膜；

S3，將所述注入面與一支撐襯底直接鍵合，得到包括單晶晶片和支撐襯底的第一復合結構；

S4，對第一復合結構進行退火處理，使得第一復合結構沿著注入缺陷層剝離，得到第二復合結構，其中，注入缺陷層形成損傷層，第二復合結構包括損傷層、單晶薄膜和支撐襯底；

S5，通過離子束對第二復合結構進行表面處理以除去損傷層并進行拋光處理，得到包括單晶薄膜和支撐襯底的高平坦度異質集成薄膜結構，其中，利用離子束轟擊單晶薄膜的表面以去除損傷層，同時利用濺射原理對單晶薄膜進行平坦化處理，該拋光處理包括利用500ev-10kev的第一離子束進行初步平坦化處理以使其表面粗糙度達到1.5nm-10nm，該拋光處理還包括利用1ev-500ev的第二離子束進行精修平坦化處理以使其表面粗糙度達到0.1nm-1nm，其中，第二離子束的能量小于第一離子束的第一能量。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述單晶晶片為SiC單晶晶片、LiNbO₃單晶晶片、LiTaO₃單晶晶片、InP單晶晶片、GaAs單晶晶片、或Ge單晶晶片中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S2中，從所述注入面注入H離子和/或He離子。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，離子注入的能量為20keV-2MeV，劑量為1×10¹⁶cm^-2-1×10¹⁷cm^-2，預設深度為100nm-2μm。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述支撐襯底為硅襯底和/或藍寶石襯底。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S3中，所述支撐襯底上生長一層介質層，所述注入面與所述介質層鍵合，鍵合溫度介于20℃和800℃之間。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟S4中，在真空、氮氣、氬氣或氫氣的環境下進行退火處理以使得單晶薄膜通過退火處理被轉移到支撐襯底上。