[发明专利]异质薄膜复合结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种异质薄膜复合结构及制备方法，制备包括：提供键合衬底，具有离子注入面；于离子注入面进行离子注入，以在键合衬底的预设深度处形成缺陷层；提供支撑衬底，且具有刻蚀面，自刻蚀面刻蚀支撑衬底，以在支撑衬底上形成凹槽结构；将离子注入面与刻蚀面进行键合；沿缺陷层剥离部分键合衬底，使键合衬底的一部分转移至支撑衬底上，获得表面无泡且低应力异质薄膜复合结构。本发明在支撑衬底上光刻凹槽结构，增加了键合界面处气体与支撑衬底的接触面积，打开了界面气体向外界释放的通道，使界面处产生的气体更好的扩散进支撑衬底或外界环境，得到表面无泡的键合薄膜，也使转移的键合薄膜的应力得到释放，使异质薄膜结构有利于后期器件制备。

技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，特别是涉及一种异质薄膜复合结构及其制备方法。

背景技术

半个世纪以来，微电子技术遵循着“摩尔定律”快速发展，但是随着器件尺寸的不断缩小，微电子技术将进入“后摩尔”时代。为了满足微电子技术发展的需求，将不同的器件和模块集成，来实现芯片功能的多样化。因此，不同种材料的异质集成就显得尤为重要。传统的异质外延生长可以初步实现不同材料的异质集成，但是由于不同材料之间存在很大的晶格失配、热失配等问题，这导致外延层中存在大量的穿过位错和反相畴等缺陷，而且会在不同材料间引入很大的应力，这些缺陷和应力的存在会影响制备的异质薄膜复合结构的质量，从而降低制得器件的性能和可靠性。而采用离子束剥离转移的方法可以有效的避免这些问题。

在离子束剥离转移过程中，键合主要采用的是直接键合。在直接键合的亲水性键合或疏水性键合及随后退火过程中，会发生一系列化学反应，其中亲水性键合在键合过程中发生如下反应：M-OH+HO-S→M-O-S+HOH；对于支撑衬底材料为硅或者热氧化硅，在后续退火处理过程中H₂O分子通过扩散还会与衬底中的硅产生的发生如下反应：Si+2H₂O→SiO₂+2H₂(g)；在疏水性键合过程中会发生如下反应：M-H+H-S→M-S+H₂(g)；从反应式中可以看出，键合和退火过程中会有H₂和H₂O的气体产生，这些产生的H₂和H₂O不会完全被支撑衬底消融掉；此外，若键合界面存在有机物，在退火过程中有机物分解也会释放一部分气体，而且，一部分残存的注入离子也会逸出，在键合界面处形成气体分子。这些产生的气体会在键合界面处聚集并产生一定气压，在退火剥离过程中，当压强足够大时，会将材料薄膜拱起形成气泡，致使通过离子束剥离得到异质薄膜复合结构的表面会存在很多的气泡。并且由于热失配和晶格失配的存在，得到的异质薄膜复合结构中存在较大的应力。这些导致运用离子束剥离得到的异质薄膜复合结构质量较差。

因此，如何提供一种异质薄膜复合结构及其制备方法以解决上述异质薄膜上容易形成气泡以及应力较大等的技术问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种异质薄膜复合结构及其制备方法，用于解决现有技术中形成的异质薄膜上容易形成气泡以及应力较大等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种异质薄膜复合结构的制备方法，包括如下步骤：

1)提供一键合衬底，且所述键合衬底具有离子注入面；

2)于所述离子注入面进行离子注入，以在所述键合衬底的预设深度处形成缺陷层；

3)提供一支撑衬底，且所述支撑衬底具有刻蚀面，自所述刻蚀面刻蚀所述支撑衬底，以在所述支撑衬底上形成凹槽结构；

4)将所述键合衬底的所述离子注入面与所述支撑衬底的所述刻蚀面进行键合；以及