[发明专利]基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构及其制备方法

权利要求书

1.一种基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤1)，提供第一半导体衬底及第二半导体衬底，于所述第一半导体衬底表面形成第一绝缘层，于所述第二半导体衬底表面形成第二绝缘层；

步骤2)，基于所述第一绝缘层对所述第一半导体衬底进行剥离离子注入，于所述第一半导体衬底中定义剥离界面；

步骤3)，图形化刻蚀所述第一绝缘层，形成贯穿至所述第一半导体衬底的凹槽；

步骤4)，键合所述第一绝缘层及所述第二绝缘层，所述第二绝缘层封闭所述凹槽，以形成空腔；

步骤5)，进行退火工艺加强所述第一绝缘层与所述第二绝缘层的键合强度，并使所述第一半导体衬底从剥离界面处剥离，与所述第一绝缘层结合的部分作为SOI衬底的顶半导体层；

步骤6)，图形化刻蚀所述顶半导体层，以形成悬空并横跨于所述凹槽上的半导体纳米线结构。

2.根据权利要求1所述的基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于：所述顶半导体层的厚度不大于50纳米，所述第一绝缘层及第二绝缘层的总厚度不大于150纳米，所述凹槽的深度不大于50纳米。

3.根据权利要求1所述的基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于：步骤4)的键合气氛包括氢气、氢气及氮气的混合气体、氧气及氮气的混合气体、氧气或真空，步骤5)的退火工艺过程中，所述空腔内的所述混合气体被所述顶半导体层吸收或从所述顶半导体层中扩散出去，以降低所述空腔内的气压。

4.根据权利要求1所述的基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于：所述退火工艺包括在第一温度下进行退火以使所述第一半导体衬底从剥离界面处剥离，以及在第二温度下进行退火以加强所述第一绝缘层与所述第二绝缘层的键合强度，所述第一温度的范围介于200～900℃之间，所述第二温度的范围介于400～1200℃之间。

5.根据权利要求1所述的基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于：步骤6)中，所述纳米线结构包括位于所述凹槽两侧的半导体凸台以及连接于所述半导体凸台上的若干半导体纳米线。

6.一种基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

步骤1)，提供第一半导体衬底及第二半导体衬底，于所述第一半导体衬底表面形成第一绝缘层；

步骤2)，对所述第二半导体衬底进行剥离离子注入，于所述第二半导体衬底中定义剥离界面；

步骤3)，图形化刻蚀所述第一绝缘层，以于所述第一绝缘层中形成凹槽，所述凹槽未贯穿所述第一绝缘层；

步骤4)，键合所述第二半导体衬底及所述第一绝缘层，所述第二半导体衬底封闭所述凹槽，以形成空腔；

步骤5)，进行退火工艺加强所述第一绝缘层与所述第二半导体衬底的键合强度，并使所述第二半导体衬底从剥离界面处剥离，与所述第一绝缘层结合的部分作为SOI衬底的顶半导体层；

步骤6)，图形化刻蚀所述顶半导体层，以形成悬空并横跨于所述凹槽上的半导体纳米线结构。

7.根据权利要求6所述的基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于：所述顶半导体层的厚度不大于50纳米，所述第一绝缘层的厚度不大于150纳米，所述凹槽的深度不大于50纳米。

8.根据权利要求6所述的基于图形化SOI衬底的半导体纳米线结构的制备方法，其特征在于：步骤4)的键合气氛包括氢气、氢气及氮气的混合气体、氧气及氮气的混合气体、氧气或真空，步骤5)的退火工艺过程中，所述空腔内的所述混合气体被所述顶半导体层吸收或从所述顶半导体层中扩散出去，以降低所述空腔内的气压。