[发明专利]具有纳米级空腔结构的SOI衬底及其制备方法

权利要求书

1.一种具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

提供第一基底，所述第一基底包括第一衬底及形成于所述第一衬底上的第一介质层；

于所述第一基底上形成至少一个叠层结构，所述叠层结构自下而上包括下牺牲材料层、牺牲介质层以及上牺牲材料层；

对所述上牺牲材料层图形化形成上牺牲层，所述上牺牲层包括若干个间隔排布的上牺牲单元及显露所述牺牲介质层的上开口，所述上开口定义需要形成的空腔结构的位置；

于所述上牺牲单元的侧壁上形成辅助侧墙，并于所述辅助侧墙之间显露的所述牺牲介质层表面形成辅助牺牲层，所述辅助牺牲层填充所述上开口，其中，所辅助侧墙的厚度定义需要形成的所述空腔结构的宽度；

对所述第一基底进行离子注入，以在所述第一衬底中形成预设剥离层；

去除所述辅助侧墙及所述辅助侧墙下方对应的所述牺牲介质层以形成第一辅助凹槽；去除所述辅助牺牲层及所述上牺牲层，并基于所述第一辅助凹槽向下刻蚀所述叠层结构以形成第二辅助凹槽，所述第二辅助凹槽显露所述第一介质层；

去除所述牺牲介质层并基于所述第二辅助凹槽刻蚀所述第一介质层形成第三辅助凹槽，所述第三辅助凹槽显露所述第一衬底；

去除所述下牺牲层并基于所述第三辅助凹槽刻蚀所述第一衬底形成凹槽结构，所述凹槽结构的底部高于所述预设剥离层；

提供第二基底，将所述第一基底形成有所述凹槽结构的一面与所述第二基底相键合，得到初始键合结构，所述凹槽结构构成所述空腔结构；

沿所述预设剥离层剥离所述第一基底，将所述第一基底的一部分转移至所述第二基底上，以在所述第二基底上形成转移衬底膜层，得到由所述第二基底以及所述转移衬底膜层构成的具有空腔结构的SOI衬底。

2.根据权利要求1所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，形成所述辅助侧墙的方法包括步骤：于所述上牺牲单元的表面及显露的所述牺牲介质层表面形成辅助介质材料层；去除所述上牺牲单元及所述牺牲介质层上方的所述辅助介质材料层，并保留所述上牺牲单元侧壁的所述辅助介质材料层，得到所述辅助侧墙。

3.根据权利要求2所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，所述辅助介质材料层的材料与所述牺牲介质层的材料不同。

4.根据权利要求1所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，所述上牺牲材料层的厚度小于所述下牺牲材料层的厚度；所述牺牲介质层的厚度小于所述第一介质层的厚度；所述第一介质层的厚度大于2nm；所述辅助侧墙的尺寸为纳米级，所述辅助侧墙的宽度介于5nm-15nm之间。

5.根据权利要求1所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，形成所述辅助牺牲层的步骤包括：于所述上牺牲单元顶部、所述辅助侧墙表面以及所述辅助侧墙之间显露的所述牺牲介质层表面形成辅助牺牲材料层；减薄所述辅助牺牲材料层以显露所述辅助侧墙，得到所述辅助牺牲层，其中，减薄后所述上牺牲层、所述辅助侧墙及所述辅助牺牲层的高度相同，且所述高度大于所述空腔结构的深度。

6.根据权利要求1所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，形成所述凹槽结构后还包括步骤：减薄所述第一介质层至预设厚度或去除所述第一介质层，以控制表面粗糙度小于0.5nm。

7.根据权利要求1所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，进行所述离子注入形成所述预设剥离层的步骤包括：对所述第一基底进行第一离子注入，以在所述第一基底中形成初始剥离层；在所述初始剥离层的位置进行第二离子注入，以形成所述预设剥离层，其中，所述第一离子注入的注入粒子包括含B杂质，所述第二离子注入的注入粒子包括H离子、He离子中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的具有纳米级空腔结构的SOI衬底的制备方法，其特征在于，所述预设剥离层与需要形成的所述空腔结构之间具有预设距离，所述预设距离依据所述空腔结构设定，其中，所述设定方式包括所述预设距离大于所述空腔结构的空腔特征尺寸的1/8。