[发明专利]利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法

权利要求书

1.一种利用超薄层吸附制备绝缘体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骤：

a) 提供第一衬底，在所述第一衬底上依次外延生长第一单晶薄膜、第一缓冲层、第二单晶薄膜、第二缓冲层以及顶层薄膜；

b) 进行第一次离子注入，使离子注入到所述第一缓冲层中，然后进行第一退火阶段，使所述第二单晶薄膜吸附离子，同时使所述顶层薄膜在所述第二缓冲层的媒介作用下性质发生改变，形成改性顶层薄膜；

c) 进行第二次离子注入，使离子注入到所述第一单晶薄膜与硅衬底的界面以下预设深度，然后提供具有绝缘层的第二衬底，将所述第二衬底的绝缘层与所述改性顶层薄膜键合，并进行第二退火阶段，使所述第一单晶薄膜吸附离子并形成微裂纹，从而实现剥离；

d) 进行化学腐蚀或化学机械抛光，去除残余的所述第一、第二单晶薄膜以及第一、第二缓冲层，以完成绝缘体上超薄改性材料的制备。

2.根据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步骤a)中，所述第一或第二单晶薄膜为单层单晶薄膜，所述单层单晶薄膜的材料选自Si、Ge、SiGe、SiGeC、GaAs、AlAs、AlGaAs、InGaP、AlGaAsP、GaInAsP或InP中任意一种。

3.根据权利要求2所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述单层单晶薄膜的厚度范围为3~10 nm。

4.根据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步骤a)中，所述第一或第二单晶薄膜为多层单晶薄膜，所述多层单晶薄膜由多个双层薄膜叠加而成，所述双层薄膜的材料选自Si/Ge、Si/SiGe、Ge/SiGe、Ge/GaAs、GaAs/AlGaAs或InP/InGa中任意一种。

5.根据权利要求4所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述多层单晶薄膜的总厚度小于10 nm。

6.根据权利要求2或4所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第一、第二缓冲层的材料选自Si、Ge、SiGe、SiGeC、GaAs、AlGaAs、InGaP或InP中任意一种。

7.根据权利要求6所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第二缓冲层为SiGe材料，并且所述第二单晶薄膜为单层SiGe材料时，所述第二缓冲层与所述第二单晶薄膜中的Ge组分不同；所述第二单晶薄膜为多层Si/SiGe或Ge/SiGe材料时，所述第二缓冲层与所述第二单晶薄膜任一SiGe层中的Ge组分不同。

8.根据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第一缓冲层的厚度大于100 nm且小于其在第一单晶薄膜上生长的临界厚度。

9.根据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述第二缓冲层的厚度小于其在第二单晶薄膜上生长的临界厚度。

10.根据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步骤b)中，第一次注入的离子是H或He，于所述步骤c)中，第二次注入的离子是H。

11.根据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步骤c)中，第二次离子注入的预设深度为所述第一单晶薄膜与硅衬底的界面以下30~120 nm。

12.据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述顶层薄膜的材料选自Si、Ge、SiGe、SiGeC、GaAs、AlAs、AlGaAs、InGaP、AlGaAsP、GaInAsP或InP中任意一种。

13.据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：所述顶层薄膜的厚度为5~50 nm。

14.据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步骤c)中，所述键合采用等离子强化键合法。

15.据权利要求1所述的利用超薄层吸附制备绝缘体上超薄改性材料的方法，其特征在于：于所述步骤c)中，所述键合采用直接键合法，并且还包括在所述第二退火阶段以致剥离之后进行第三退火阶段的步骤，以加强所述绝缘层与所述改性顶层薄膜的键合。