[发明专利]柔性半导体复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一异质复合结构，所述异质复合结构包括牺牲衬底以及位于所述牺牲衬底表面的异质薄膜，其中，所述牺牲衬底具有一刻蚀面，且所述牺牲衬底中形成有自所述刻蚀面向内延伸的凹槽结构，所述异质薄膜位于所述刻蚀面的表面；

2)提供一柔性衬底，将所述柔性衬底与所述异质薄膜远离所述刻蚀面的一侧相结合；

3)采用腐蚀工艺腐蚀所述牺牲衬底，以实现所述异质薄膜与所述牺牲衬底的分离，获得包括所述柔性衬底及所述异质薄膜的柔性半导体复合薄膜。

2.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述异质复合结构的制备方法包括如下步骤：

1-1)提供一键合衬底，且所述键合衬底具有一离子注入面，并自所述离子注入面对所述键合衬底进行离子注入，以在所述键合衬底的预设深度处形成一缺陷层；

1-2)提供所述牺牲衬底，并将所述键合衬底的所述离子注入面与所述牺牲衬底的所述刻蚀面进行键合；以及

1-3)沿所述缺陷层剥离部分所述键合衬底，使所述键合衬底的一部分转移至所述牺牲衬底上，以获得包括所述牺牲衬底以及位于所述牺牲衬底表面的异质薄膜的所述异质复合结构，其中，所述异质薄膜由转移至所述牺牲衬底上的所述键合衬底构成。

3.根据权利要求2所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1-2)中，进行所述键合的键合方式包括直接键合；所述直接键合的方式包括亲水性键合及疏水性键合中的任意一种。

4.根据权利要求2所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1-1)中，进行所述离子注入的方式包括氢离子注入、氦离子注入及氢氦离子共注入中的任意一种；步骤1-3)中，通过对步骤1-2)得到的结构进行退火处理，以沿所述缺陷层剥离部分所述键合衬底，其中，所述退火处理的方式包括低温退火与高温退火相结合的方式。

5.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述异质薄膜的材料包括Si、Ge、III-V族化合物、SiC、LiNbO₃以及LiTaO₃中的任意一种；步骤2)中，所述柔性衬底的材料包括聚二甲硅氧烷、聚酰亚胺、聚乙烯乙二醇、聚醚砜以及聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述凹槽结构的端部开口延伸至所述牺牲衬底的外侧壁上。

7.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述凹槽结构的形状包括条形、环形或不规则形；所述凹槽结构的深度介于10nm～5μm之间。

8.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述凹槽结构包括若干个平行等间距排布的第一凹槽单元。

9.根据权利要求8所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中的所述凹槽结构还包括若干个平行等间距排布的第二凹槽单元，其中，所述第一凹槽单元与所述第二凹槽单元交叉设置。

10.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，采用黏附剂实现所述柔性衬底与所述异质薄膜远离所述刻蚀面的一侧的结合；所述的黏附剂包括苯丙环丁烯、聚二甲硅氧烷、紫外固化黏附层以及铟锡氧化物中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述腐蚀工艺包括采用腐蚀剂进行化学腐蚀的工艺，其中，所述腐蚀剂氢氟酸、BOE以及碱性溶液中的至少一种。

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的柔性半导体复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述牺牲衬底包括支撑衬底层及氧化层，其中，所述凹槽结构形成于所述氧化层中，且步骤3)中，通过所述腐蚀工艺腐蚀所述氧化层，以实现所述异质薄膜与所述牺牲衬底的分离。