[发明专利]一种厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法

权利要求书

1.一种厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

1)提供第一衬底，于所述第一衬底表面外延一掺杂的单晶薄膜；

2)于所述单晶薄膜上依次外延一重掺杂单晶层及一顶层半导体材料；

3)从所述顶层半导体材料表面将剥离离子注入至所述单晶薄膜下方的第一衬底预设深度的位置；其中，所述剥离离子的注入剂量为2E16/cm²～3E16/cm²，所述预设深度为20nm～40nm；

4)提供表面具有绝缘层的第二衬底，并键合所述绝缘层及所述顶层半导体材料；

5)进行退火处理，使所述单晶薄膜吸附位于所述第一衬底预设深度处的所述剥离离子，最终使所述重掺杂单晶层与所述第一衬底从该单晶薄膜处分离；其中，退火的气氛为O₂，所述退火处理包括步骤：首先，于300℃进行第一次保温，保温时间为120min，以加强所述第二衬底及所述顶层半导体材料的键合强度；然后，于600℃进行第二次保温，保温时间为30min，以使所述单晶薄膜吸附所述第一衬底中的剥离离子，并使所述剥离离子逐渐聚集后产生大量的气泡，最终使所述单晶薄膜断裂，实现所述第一衬底与所述重掺杂单晶层的剥离；

6)采用预设溶液腐蚀以去除所述重掺杂单晶层，其中，所述预设溶液对所述重掺杂单晶层的腐蚀速率大于其对所述顶层半导体材料的腐蚀速率。

2.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述预设溶液对所述重掺杂单晶层与所述顶层半导体材料的腐蚀速率比不小于1000。

3.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述单晶薄膜的厚度不大于7nm。

4.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述单晶薄膜的材料包括Si、Ge、SiGe、GeSn、GaAs及AlGaAs中的一种，所述单晶薄膜的掺杂离子包括C、B、P、Ga、In、As及Sb中的一种或两种以上，掺杂离子的浓度为1E18/cm³～1E22/cm³。

5.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述重掺杂单晶层的材料包括Si、Ge、SiGe、GeSn、GaAs及AlGaAs中的一种，掺杂离子包括C、B、P、Ga、In、As及Sb中的一种或两种以上，掺杂离子的浓度为不小于1E20/cm³，厚度为50nm～200nm。

6.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述顶层半导体材料的材料包括Si、Ge、SiGe、GeSn、GaAs及AlGaAs中的一种，厚度为5nm～20nm。

7.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述剥离离子为H离子、或H离子与He组合。

8.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：键合前还包括步骤：采用N₂对所述绝缘层及第二衬底表面进行等离子处理。

9.根据权利要求1所述的厚度可控的绝缘体上半导体材料的制备方法，其特征在于：所述第一衬底为Si衬底、第二衬底为表面具有二氧化硅层的Si衬底。