一种高平坦度异质集成薄膜结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高平坦度异质集成薄膜结构的制备方法，包括提供具有注入面的单晶晶片；从注入面向单晶晶片进行离子注入形成注入缺陷层，该注入缺陷层的上方形成单晶薄膜；将注入面与支撑衬底直接键合，得到包括单晶晶片和支撑衬底的第一复合结构；对第一复合结构进行退火处理，使得第一复合结构沿着注入缺陷层剥离，得到包括损伤层、单晶薄膜和支撑衬底的第二复合结构；通过离子束对第二复合结构进行表面处理以除去损伤层并进行抛光，得到包括单晶薄膜和支撑衬底的高平坦度异质集成薄膜结构。本发明专利技术的制备方法得到的集成薄膜结构不存在晶格失配的问题，单晶薄膜致密而具有高的质量，同时解决了异质集成薄膜结构的表面粗糙度难以处理的问题。

A Fabrication Method of High Flatness Heterogeneous Integrated Thin Film Structures

The invention relates to a preparation method of a high flatness heterogeneous integrated film structure, which includes providing a single crystal wafer with an injection surface, forming an implantation defect layer by ion implantation into a single crystal wafer, forming a single crystal film above the implantation defect layer, and directly bonding the implantation surface with the support substrate to obtain a first composite structure including a single crystal wafer and a support substrate. A composite structure is annealed to strip the first composite structure along the implanted defect layer, and a second composite structure including the damaged layer, single crystal thin film and support substrate is obtained. The second composite structure is surface treated by ion beam to remove the damaged layer and polish it, and a highly flat heterogeneous integrated thin film structure including single crystal thin film and support substrate is obtained. The integrated film structure obtained by the preparation method of the present invention has no lattice mismatch problem, the single crystal film is compact and high quality, and the problem that the surface roughness of the heterogeneous integrated film structure is difficult to handle is solved.

【技术实现步骤摘要】
一种高平坦度异质集成薄膜结构的制备方法
本专利技术涉及信息功能材料的制备，更具体地涉及一种高平坦度异质集成薄膜结构的制备方法。
技术介绍
由于硅材料优秀的电学，光学和机械性能，硅被广泛应用于微机电系统(MEMS)和微纳光学器件中。然而，由于硅材料的禁带宽度只有1.2eV左右，限制硅基微机电系统的工作环境。例如，在150℃以上硅材料的电学性能衰退，在600℃以上，硅材料的弹性系数也出现严重退化。硅基微机电系统只能在200℃以下才能保持较高的器件性能。而折射率和低禁带宽度又限制了其在光学器件领域中的应用，例如硅光器件在中红外和远红外波段的光损耗十分严重。因此，在硅(薄膜)材料器件失效的情形下，硅(薄膜)的代替材料就是不可或缺的。例如在超高温条件或强腐蚀环境下，Si器件完全失去性能，而SiC是一种宽禁带半导体材料，禁带宽度为2.3-3.4eV，在高温环境中仍然具有稳定的电学性能。SiC的努氏硬度达到2480kg/mm2，杨氏模量达到700GPa，具有出色的机械性能。此外，SiC材料化学性质稳定，可以工作在具有强腐蚀性的环境中，是Si的代替材料的有力候选。此外，再例如，考虑到SiC或LiNb本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高平坦度异质集成薄膜结构的制备方法，其特征在于，该制备方法包括步骤：S1，提供具有注入面的单晶晶片；S2，从所述注入面向单晶晶片进行离子注入，使得注入离子到达预设深度并在预设深度处形成注入缺陷层，该注入缺陷层的上方形成单晶薄膜；S3，将所述注入面与一支撑衬底直接键合，得到包括单晶晶片和支撑衬底的第一复合结构；S4，对第一复合结构进行退火处理，使得第一复合结构沿着注入缺陷层剥离，得到第二复合结构，其中，注入缺陷层形成损伤层，第二复合结构包括损伤层、单晶薄膜和支撑衬底；S5，通过离子束对第二复合结构进行表面处理以除去损伤层并进行抛光处理，得到包括单晶薄膜和支撑衬底的高平坦度异质集成薄膜结构...

【技术特征摘要】
1.一种高平坦度异质集成薄膜结构的制备方法，其特征在于，该制备方法包括步骤：S1，提供具有注入面的单晶晶片；S2，从所述注入面向单晶晶片进行离子注入，使得注入离子到达预设深度并在预设深度处形成注入缺陷层，该注入缺陷层的上方形成单晶薄膜；S3，将所述注入面与一支撑衬底直接键合，得到包括单晶晶片和支撑衬底的第一复合结构；S4，对第一复合结构进行退火处理，使得第一复合结构沿着注入缺陷层剥离，得到第二复合结构，其中，注入缺陷层形成损伤层，第二复合结构包括损伤层、单晶薄膜和支撑衬底；S5，通过离子束对第二复合结构进行表面处理以除去损伤层并进行抛光处理，得到包括单晶薄膜和支撑衬底的高平坦度异质集成薄膜结构。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单晶晶片为SiC单晶晶片、LiNbO3单晶晶片、LiTaO3单晶晶片、InP单晶晶片、GaAs单晶晶片、或Ge单晶晶片中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2中，从所述注入面注入H离子和/或He离子。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，离子注...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧欣，伊艾伦，游天桂，黄凯，王曦，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31