[发明专利]化合物半导体单晶薄膜层的转移方法及单晶GaAs-OI复合晶圆的制备方法

权利要求书

1.一种化合物半导体单晶薄膜层的转移方法，其特征在于，包括：

在第一衬底上制备石墨过渡层；

在所述石墨过渡层上生长化合物半导体单晶薄膜层，所述化合物半导体单晶薄膜层与第一衬底具有相同晶格结构；

在所述化合物半导体单晶薄膜层上制备第一介质层；

在第二衬底上制备第二介质层；

通过所述第一介质层和第二介质层的键合，使所述第一衬底和第二衬底相结合；

施加一个横向的外部压力，使所述化合物半导体单晶薄膜层与第一衬底在所述石墨过渡层处横向分裂，将所述化合物半导体单晶薄膜层转移到所述第二衬底上；

其中，所述第一衬底为单晶GaAs衬底或单晶Ge衬底，所述化合物半导体单晶薄膜层为GaAs单晶薄膜层，所述第二衬底为Si衬底，所述第一介质层和第二介质层均选用Si₃N₄层；

Si衬底与所述Si₃N₄介质层之间还制备有SiO₂层。

2.一种基于如权利要求1所述的转移方法的单晶GaAs-OI复合晶圆的制备方法，其特征在于，包括：

制备A晶圆：

在单晶GaAs衬底或单晶Ge衬底上制备石墨过渡层；

在所述石墨过渡层上外延生长GaAs单晶薄膜层；

在所述GaAs单晶薄膜层上制备Si₃N₄介质层；

制备B晶圆：

在Si衬底表面制备Si₃N₄介质层作为埋氧层；

制备单晶GaAs-OI复合晶圆；

将A晶圆、B晶圆上顶层的Si₃N₄层与Si₃N₄层之间进行键合，使A晶圆、B晶圆紧密结合；

在A晶圆上施加一个横向的外部压力，使复合晶圆在石墨过渡层处横向分裂去除所述单晶GaAs衬底或单晶Ge衬底、所述石墨过渡层，得到单晶GaAs-OI复合晶圆，其结构依次为Si衬底、Si₃N₄介质层和GaAs单晶薄膜层。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述A晶圆中：

所述石墨过渡层的厚度为50-100nm，所述GaAs单晶薄膜层的厚度为10-2000nm，所述Si₃N₄层的厚度为100-400nm。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述B晶圆中：

所述Si衬底与所述Si₃N₄介质层之间还制备有SiO₂层；

所述Si₃N₄层的厚度为100-400nm。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在外部压力横向分离去除所述单晶GaAs衬底或单晶Ge衬底、所述石墨过渡层后，

通过化学腐蚀和机械磨抛法将所述GaAs单晶薄膜层残留的石墨过渡层研磨掉，得到高质量的GaAs单晶薄膜层表面。