[发明专利]一种异质衬底上的薄膜结构及其制备方法

权利要求书

1.一种异质衬底上的薄膜结构制备方法，其特征在于，所述方法包括：

提供键合体，所述键合体包括异质衬底层和键合于所述异质衬底层上的薄膜材料基板层，所述薄膜材料基板层中具有缺陷层；

获取预设剥离应力，所述预设剥离应力为在第一退火温度时所述薄膜材料基板层中所述缺陷层处的第一最大热应力；

在所述第一退火温度条件下，对所述键合体进行退火处理，使所述薄膜材料基板层以所述预设剥离应力沿所述缺陷层开始剥离；

在剥离过程中，通过调整退火温度控制所述薄膜材料基板层以所述预设剥离应力沿所述缺陷层剥离，至得到所述异质衬底上的薄膜结构。

2.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述获取在第一退火温度时所述薄膜材料基板层的、所述缺陷层处的第一最大热应力，包括：

获取所述键合体的第一建模结果；

根据所述第一建模结果，以及所述薄膜材料基板层和所述异质衬底层的热力学参数进行有限元分析，得到在第一退火温度时所述薄膜材料基板层的第一热应力分布；

根据所述第一热应力分布确定所述薄膜材料基板层的、所述缺陷层处的第一最大热应力。

3.根据权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，所述通过调整退火温度控制所述薄膜材料基板层以所述预设剥离应力沿所述缺陷层剥离，至得到所述异质衬底层上的薄膜结构包括：

监测所述薄膜材料基板层在剥离过程中的形态变化；

根据所述形态变化更新所述第一建模结果，得到第二建模结果；

根据所述第二建模结果，以及所述薄膜材料基板层和所述异质衬底层的热力学参数进行有限元分析，得到在所述第一退火温度条件下、当前形态的所述薄膜材料基板层的第二热应力分布；

根据所述第二热应力分布确定当前形态的所述薄膜材料基板层的、位于所述缺陷层处的第二最大热应力；

根据所述第二建模结果和第二最大热应力进行有限元分析，得到当所述第二最大热应力等于所述预设剥离应力时的第二退火温度；

调整退火温度至所述第二退火温度，使当前形态的所述薄膜材料基板层继续以所述预设剥离应力剥离；

重复上述步骤至剥离过程结束，得到所述异质衬底上的薄膜结构。

4.根据权利要求3中所述的制备方法，其特征在于，所述监测所述薄膜材料基板层在剥离过程中的形态变化包括：

利用光学设备监测所述薄膜材料基板层在剥离过程中的牛顿环状态变化；

根据所述牛顿环状态变化得到所述薄膜材料基板层在剥离过程中的形态变化。

5.根据权利要求2-4中任一所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

统计剥离过程中退火温度随时间变化的温度曲线；

根据至少一次统计的温度曲线对所述第一建模结果对应的键合体进行退火处理，得到所述异质衬底上的薄膜结构。

6.根据权利要求1-4中任一所述的制备方法，其特征在于，所述键合体包括采用下述方式制备：

提供异质衬底和薄膜材料基板；

对所述薄膜材料基板进行离子注入，以形成缺陷层；

键合所述异质衬底和具有所述缺陷层的薄膜材料基板，得到所述键合体；其中，所述薄膜材料基板的、靠近所述缺陷层的表面为键合面。

7.根据权利要求6中所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入所注入的离子包括氢离子和稀有气体离子中的一种或几种。

8.根据权利要求6中所述的制备方法，其特征在于，在离子注入过程中，注入离子的能量范围为20kev～2000kev，注入离子的剂量为1e15～1e17。

9.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述薄膜结构的厚度为10nm～2000nm。

10.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述异质衬底层为硅衬底层、玻璃衬底层、碳化硅衬底层、蓝宝石衬底层或具有氧化层的硅衬底层。