[发明专利]一种异质半导体薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

获取具有第一抛光面的半导体单晶晶片；

获取具有第二抛光面的异质衬底；

在所述半导体单晶晶片的所述第一抛光面上沉积一层缓冲层，所述半导体单晶晶片和所述缓冲层共同构成第一复合结构；

向所述半导体单晶晶片注入阻挡层离子，所述阻挡层离子穿过所述缓冲层，在所述半导体单晶晶片内形成阻挡层；其中，所述阻挡层离子的注入所述第一复合结构中的深度为：距离所述缓冲层外侧表面20纳米至200纳米；所述阻挡层离子的注入剂量为2×10¹³ions/cm²至5×10¹⁷ions/cm²；

对形成所述阻挡层后的所述第一复合结构进行第一次退火处理：所述第一次退火处理中，退火温度为300摄氏度至1000摄氏度、退火时间为30分钟~24小时、退火氛围为氮气氛围；

沿所述半导体单晶晶片的沟道向所述半导体单晶晶片注入H离子，H离子的原子序数小于所述阻挡层离子的原子序数，H离子的注入能量大于所述阻挡层离子的注入能量；

将注入H离子后的第一复合结构在处理液中浸泡，去除所述第一复合结构中的缓冲层；

将所述半导体单晶晶片的所述第一抛光面与所述异质衬底的所述第二抛光面进行键合，得到第二复合结构；

对所述第二复合结构进行第二次退火处理，得到异质半导体薄膜。

2.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，

所述半导体单晶晶片为非故意掺杂的半导体单晶晶片；

所述半导体单晶晶片的尺寸为2英寸-6英寸；

所述半导体单晶晶片的厚度为200微米-500微米；

所述半导体单晶晶片的所述第一抛光面的表面粗糙度小于1纳米。

3.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，

所述异质衬底为金刚石、类金刚石、碳化硅、蓝宝石、石英、氧化锌、氮化铝或硅；

所述异质衬底的所述第二抛光面的表面粗糙度小于1纳米；

所述异质衬底的尺寸为2英寸至8英寸，厚度为100微米至600微米。

4.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，

所述缓冲层为氧化钽层、二氧化钛层、钛酸钡层、二氧化锆层、二氧化铪层或氧化铝层；

沉积所述缓冲层的方法为等离子增强原子层沉积法、激光沉积法，分子束外延法或等离子体增强化学气相沉积法。

5.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，

所述阻挡层离子为He离子、B离子、O离子、Ne离子或Ar离子；

所述向所述半导体单晶晶片注入阻挡层离子的步骤中：所述阻挡层离子的注入能量为35Kev至200Kev，所述阻挡层离子的注入温度为30℃至200℃。

6.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，所述沿所述半导体单晶晶片的沟道向所述半导体单晶晶片注入H离子步骤中：H离子的注入能量为500 Kev至5Mev，注入剂量5×10¹⁵ions/cm²至5×10¹⁷ions/cm²，注入温度为30℃至200℃。

7.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，

去除所述缓冲层的方法为湿法腐蚀法。

8.根据权利要求1所述的异质半导体薄膜的制备方法，其特征在于，

所述键合的方法为亲水性键合法、热键合法、SAB键合法或间接键合法；

所述键合的条件为：真空度为1E-7帕至5E-7帕、压力为10兆帕至20兆帕以及温度为室温。

9.一种异质半导体薄膜，其特征在于，采用如权利要求1至8任一所述的异质半导体薄膜的制备方法制成。