本发明提供一种带有空腔的半导体衬底的制备方法，包括如下步骤：提供第一衬底与第二衬底，第一衬底包括支撑层、支撑层表面的氧化层以及氧化层表面的器件层；在第二衬底表面形成图形化的空腔；在第二衬底和/或器件层表面形成绝缘层；以绝缘层和器件层为中间层，将第一衬底与第二衬底键合在一起；对键合后的衬底实施退火步骤；对第一衬底的支撑层实施机械研磨以减薄，并保留厚度大于5μm的支撑层；对保留部分的支撑层实施化学机械抛光以将保留部分的支撑层全部去除；腐蚀去除氧化层，形成带有空腔的半导体衬底。本发明的优点在于，采用机械研磨、化学机械抛光及腐蚀结合的方式，防止顶层硅层在机械研磨过程中由于只有局部支撑而破碎的情况发生。