用主要是作為離子吸附層及剝離層，其厚度超薄，在I?1nm范圍內(nèi)。本實(shí)施例中，所述硼摻雜第一材料層212的厚度優(yōu)選為2?3nm。所述硼摻雜第一材料層212中，硼摻雜濃度范圍是1E18?lE20cm 3。
[0063]所述第二材料層213作為待轉(zhuǎn)移層，其厚度可以根據(jù)需要生長。所述第二材料層213 可選自 S1、Ge、SiGe、SiGeSn、GaAs、AlAs、AlGaAs 及 InGaAs 中的任意一種。例如，若所述第二材料層213選用Si，則最終得到的絕緣層上材料為絕緣體上硅。
[0064]接著請參閱圖4，執(zhí)行步驟S3:重復(fù)所述步驟S2至少一次。
[0065]具體的，重復(fù)所述步驟S2的次數(shù)可以為一次，也可為為多次，例如2?500次，從而在所述襯底100上得到以“第一材料層/硼摻雜第一材料層/第二材料層”復(fù)合層為重復(fù)單位的多層外延層。其中，所述襯底上第一材料層和第二材料層的層數(shù)決定了重復(fù)使用的次數(shù)。作為示例，如圖4所示，與所述步驟S2之后，再次重復(fù)所述步驟S2兩次，在所述襯底100上得到三組“第一材料層/硼摻雜第一材料層/第二材料層”復(fù)合層單元，從而該襯底可重復(fù)使用三次。
[0066]再請參閱圖5，執(zhí)行步驟S4:進(jìn)行離子注入，使離子注入到最遠(yuǎn)離所述襯底100的所述第一材料層231中。
[0067]離子注入就是在真空中、低溫下，把雜質(zhì)離子加速，獲得很大動能的雜質(zhì)離子即可以直接進(jìn)入半導(dǎo)體中。離子注入的雜質(zhì)濃度分布一般呈現(xiàn)為高斯分布，并且濃度最高處不是在表面，而是在表面以內(nèi)的一定深度處。離子注入的優(yōu)點(diǎn)是能精確控制雜質(zhì)的總劑量、深度分布和面均勻性，而且是低溫工藝(可防止原來雜質(zhì)的再擴(kuò)散等)，同時可實(shí)現(xiàn)自對準(zhǔn)技術(shù)(以減小電容效應(yīng))。
[0068]具體的，通過控制注入能量E，使離子峰值分布于所述最遠(yuǎn)離所述襯底100的所述第一材料層231中。本實(shí)施例中，離子注入劑量比常規(guī)Smart cut工藝離子注入劑量(通常6E16cm3)小得多，甚至可以減小到常規(guī)離子注入劑量一半以下。較低的離子注入劑量極大的提高了晶體質(zhì)量，并減少了注入成本。作為示例，所述離子注入的劑量范圍是2E16?5E16cm30
[0069]所述離子注入采用H離子注入或H/He離子共注，其中，采用H/He離子共注的注入劑量可以小于H離子注入劑量，但是由于He為稀有氣體，較H更難激發(fā)，離子注入時間相應(yīng)更長一些。
[0070]再請參閱圖6，執(zhí)行步驟S5:提供一表面形成有絕緣層300的基板400，將所述絕緣層300與位于頂層的所述第二材料層233鍵合，形成鍵合片。
[0071]具體的，所述鍵合優(yōu)選采用真空鍵合。且在鍵合之前，可首先對所述絕緣層300表面及位于頂層的所述第二材料層233表面進(jìn)行等離子體處理，然后將所述絕緣層300與位于頂層的所述第二材料層233鍵合。所述等離子體處理可采用N2或其它氣體的等離子體。等離子體處理可以清潔待鍵合的兩個片表面，使得鍵合效果更好。
[0072]最后請參閱圖7至圖9，執(zhí)行步驟S6:對所述鍵合片進(jìn)行退火處理，使位于離子注入層上的所述硼摻雜第一材料層231吸附離子形成微裂紋，使所述鍵合片從所述硼摻雜第一材料層231處剝離，得到自下而上依次包括基板400、絕緣層300及第二材料層233的絕緣體上材料。
[0073]具體的，對所述鍵合片進(jìn)行退火處理的方法為:采用熱退火方法，首先將所述鍵合片在第一溫度下退火第一時間以加固鍵合，然后將所述鍵合片在第二溫度下退火第二時間以實(shí)現(xiàn)剝離；所述第二溫度高于第一溫度。作為示例，所述第一溫度為200?40(TC，所述第二溫度為400?800°C。退火氣氛可包括N2、Ar或O2中的任意一種。
[0074]如圖7所示，退火過程中，離子注入層(即所述第一材料層231)上的所述硼摻雜第一材料層231吸附離子，伴隨退火過程的進(jìn)行，吸附的離子在所述硼摻雜第一材料層231中形成若干氣泡(孔洞)，并進(jìn)而形成微裂紋，使所述鍵合片從所述硼摻雜第一材料層231處剝離。如圖8所示，掀起所述基板400，即可得到如圖9所示的自下而上依次包括基板400、絕緣層300及第二材料層233的絕緣體上材料。
[0075]需要說明的是，由于所述硼摻雜吸附層的厚度很薄，剝離之后得到的絕緣體上材料表面非常光滑，無需拋光。另一方面，由于所述第一材料層與硼摻雜第一材料層為同種材料，其晶格差異較小，而所述第二材料層與所述硼摻雜第一材料層晶格差異較大，因此退火過程氣泡更傾向于形成在所述第二材料層與所述硼摻雜第一材料層之間，使剝離面更靠近所述第二材料層，從而減少殘留在所述絕緣體上材料表面的硼摻雜第一材料層。
[0076]上述過程僅為一次剝離，由于所述襯底100表面還形成有多個“第一材料層/硼摻雜第一材料層/第二材料層”復(fù)合層，因此，可以繼續(xù)執(zhí)行步驟S7:選擇性腐蝕掉位于所述襯底100頂層因剝離殘留的第一材料層231，得到如圖10所示的結(jié)構(gòu)。然后重復(fù)所述步驟S4?S6，可以再次得到絕緣體上材料。
[0077]所述硼摻雜第一材料層作為施主層，只需要選擇性腐蝕即可達(dá)到較低的表面粗糙度，腐蝕速度快且無需拋光即可以重復(fù)利用，從而降低了生產(chǎn)材料成本，并簡化了工藝流程，有利于提尚生廣效率。
[0078]具體的，根據(jù)所述襯底100上殘留的“第一材料層/硼摻雜第一材料層/第二材料層”復(fù)合層的數(shù)目，可以重復(fù)所述步驟S7若干次，得到多個絕緣體上材料，直至暴露出所述襯底100。
[0079]至此，通過多次重復(fù)利用所述襯底100，制備得到了多個絕緣體上材料。
[0080]綜上所述，本發(fā)明的制備絕緣體上材料的方法，具有以下有益效果:(I)襯底上外延有多層的摻雜超薄層結(jié)構(gòu)作為施主層，只需要選擇性腐蝕即可達(dá)到較低的表面粗糙度，腐蝕速度快且無需拋光即可以重復(fù)利用，從而降低了生產(chǎn)材料成本，并簡化了工藝流程，有利于提高生產(chǎn)效率。(2)相對于傳統(tǒng)的智能剝離方法，本發(fā)明可以使離子注入劑量減小到原來的一半甚至更小，極大的提高了晶體質(zhì)量，并減少了注入成本；(3)由于硼摻雜吸附層的厚度很薄，剝離之后得到的絕緣體上材料表面非常光滑，無需拋光。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0081]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備絕緣體上材料的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:提供一襯底； 52:在所述襯底表面依次外延第一材料層、硼摻雜第一材料層及第二材料層； 53:重復(fù)所述步驟S2至少一次； 54:進(jìn)行離子注入，使離子注入到最遠(yuǎn)離所述襯底的所述第一材料層中； 55:提供一表面形成有絕緣層的基板，將所述絕緣層與位于頂層的所述第二材料層鍵合，形成鍵合片； 56:對所述鍵合片進(jìn)行退火處理，使位于離子注入層上的所述硼摻雜第一材料層吸附離子形成微裂紋，使所述鍵合片從所述硼摻雜第一材料層處剝離，得到自下而上依次包括基板、絕緣層及第二材料層的絕緣體上材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述第一材料層選自 SiGe、SiGeSn、GaAs、AlAs、AlGaAs 及 InGaAs 中的任意一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述第一材料層的厚度小于其生長臨界厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述第二材料層選自 S1、Ge、SiGe、SiGeSn、GaAs、AlAs、AlGaAs 及 InGaAs 中的任意一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述硼摻雜第一材料層中，硼摻雜濃度范圍是1E18?lE20cm3。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述離子注入的劑量范圍是2E16?5E16cm 3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述離子注入采用H離子注入或H/He離子共注。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:于所述步驟S5中，首先對所述絕緣層表面及位于頂層的所述第二材料層表面進(jìn)行等離子體處理，然后將所述絕緣層與位于頂層的所述第二材料層鍵合。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述鍵合采用真空鍵合。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:于所述步驟S6中，對所述鍵合片進(jìn)行退火處理的方法為:采用熱退火方法，首先將所述鍵合片在第一溫度下退火第一時間以加固鍵合，然后將所述鍵合片在第二溫度下退火第二時間以實(shí)現(xiàn)剝離；所述第二溫度高于第一溫度。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述第一溫度為200?400 °C，所述第二溫度為400?800 °C。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:還包括步驟S7??選擇性腐蝕掉位于所述襯底頂層因剝離殘留的第一材料層，然后重復(fù)所述步驟S4?S6，再次得到絕緣體上材料。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:于所述步驟S3中，重復(fù)所述步驟S2的次數(shù)為2?500次。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:于所述步驟S6之后，重復(fù)所述步驟S7若干次，得到多個絕緣體上材料，直至暴露出所述襯底。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備絕緣體上材料的方法，其特征在于:所述襯底的材料選自S1、Ge及SiGe中的至少一種。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制備絕緣體上材料的方法，包括以下步驟：S1：提供一襯底；S2：在所述襯底表面依次外延第一材料層、硼摻雜第一材料層及第二材料層；S3：重復(fù)步驟S2至少一次；S4：進(jìn)行離子注入，使離子注入到最遠(yuǎn)離所述襯底的所述第一材料層中；S5：提供一表面形成有絕緣層的基板，將所述絕緣層與位于頂層的第二材料層鍵合，形成鍵合片；S6：對鍵合片進(jìn)行退火處理，使位于離子注入層上的所述硼摻雜第一材料層吸附離子形成微裂紋而剝離，得到絕緣體上材料。本發(fā)明中，所述襯底可以重復(fù)利用，從而降低了生產(chǎn)材料成本，并簡化了工藝流程；且離子注入劑量更低，有利于提高晶體質(zhì)量，減少注入成本；本發(fā)明得到的絕緣體上材料表面非常光滑，無需拋光。
【IPC分類】H01L21/762
【公開號】CN105140171
【申請?zhí)枴緾N201510532134
【發(fā)明人】狄增峰, 賈鵬飛, 薛忠營, 陳達(dá), 馬駿, 張苗
【申請人】中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月26日