[發(fā)明專利]異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910129433.X
• 申請(qǐng)日: 2019-02-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109904065B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 歐欣;黃凱;趙曉蒙;李文琴;鄢有泉;李忠旭;王曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/18
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/18;H01L29/06;H01L21/02
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋纓

本發(fā)明提供一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：提供第一襯底，具有離子注入面；自離子注入面進(jìn)行離子注入，以形成缺陷層；提供第二襯底，具有鍵合面，將鍵合面與離子注入面進(jìn)行鍵合，得到初始鍵合結(jié)構(gòu)；基于局部加熱的方式對(duì)初始鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理，以沿缺陷層剝離部分第一襯底，以在第二襯底上形成一襯底薄膜，得到包括第二襯底及襯底薄膜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于局部加熱的方式實(shí)現(xiàn)最終異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備，局部加熱退火工藝可以降低鍵合結(jié)構(gòu)中的熱應(yīng)力，提高制備過(guò)程中異質(zhì)鍵合結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而降低異質(zhì)鍵合結(jié)構(gòu)在退火剝離過(guò)程中的整體熱應(yīng)力和翹曲，本發(fā)明制備的單晶功能薄膜可以用于制備高性能的聲學(xué)、光學(xué)和電學(xué)器件及各類(lèi)傳感器件等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)

目前，使用離子束剝離技術(shù)制備異質(zhì)結(jié)構(gòu)，如異質(zhì)集成單晶薄膜襯底，是一種很有前景的技術(shù)方案。與傳統(tǒng)的異質(zhì)外延技術(shù)相比，離子束剝離的方法制備的單晶薄膜等具有更好的晶體質(zhì)量。此外，該方法對(duì)于相鍵合的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，如支撐襯底和功能薄膜，沒(méi)有外延匹配的要求，因此，幾乎可以實(shí)現(xiàn)在任意襯底上制備所需的薄膜。

然而，離子束剝離技術(shù)中的最大問(wèn)題是需要對(duì)異質(zhì)鍵合結(jié)構(gòu)加熱剝離，因?yàn)楫愘|(zhì)鍵合材料具有熱膨脹系數(shù)失配，常用的退火方法會(huì)在異質(zhì)鍵合結(jié)構(gòu)中引入巨大的熱應(yīng)力甚至導(dǎo)致鍵合結(jié)構(gòu)碎裂，常規(guī)退火技術(shù)在離子束剝離制備異質(zhì)結(jié)構(gòu)中具有很大的局限。

因此，如何提供一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的離子束剝離工藝中加熱導(dǎo)致鍵合結(jié)構(gòu)應(yīng)力引入甚至碎裂等問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：

1)提供第一襯底，且所述第一襯底具有離子注入面；

2)自所述離子注入面對(duì)所述第一襯底進(jìn)行離子注入，以在所述第一襯底中形成缺陷層；

3)提供第二襯底，且所述第二襯底具有鍵合面，并將所述鍵合面與所述離子注入面進(jìn)行鍵合，以得到初始鍵合結(jié)構(gòu)；以及

4)基于局部加熱的方式對(duì)所述初始鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱處理，以沿所述缺陷層剝離部分所述第一襯底，使得所述第一襯底的一部分轉(zhuǎn)移至所述第二襯底上，以在所述第二襯底上形成一襯底薄膜，得到包括所述第二襯底及所述襯底薄膜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟4)中，所述局部加熱包括熱傳導(dǎo)加熱及輻射加熱中的至少一種。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟4)中，進(jìn)行所述局部加熱的方式包括掃描式加熱及步進(jìn)式加熱中的至少一種，其中，所述局部加熱的路徑包括圓形路線、折線形路線以及極坐標(biāo)路線中的任意一種。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟4)中，以掃描區(qū)域單元為單位進(jìn)行所述局部加熱，其中，在進(jìn)行所述局部加熱過(guò)程中，對(duì)每一所述掃描區(qū)域單元對(duì)應(yīng)的所述初始鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行所述加熱處理的加熱時(shí)間相同。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟4)中，所述掃描區(qū)域單元的最大尺寸介于0.5mm-10mm之間；對(duì)應(yīng)每一所述掃描區(qū)域單元的所述加熱時(shí)間介于1s-20s之間。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟4)中還包括步驟：進(jìn)行所述局部加熱時(shí)對(duì)未加熱區(qū)域進(jìn)行降溫處理。

作為本發(fā)明的一種可選方案，進(jìn)行所述降溫處理的方式包括采用熱沉技術(shù)及主動(dòng)降溫中的至少一種。