[发明专利]用于III－V族化合物器件的低温Au－In－Au键合方法

权利要求书

1.一种用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于包括蒸镀金属膜、低温键合和腐蚀去除外延片衬底三个工艺过程，具体工艺步骤是：

(1)蒸镀金属膜

(a)清洁材料表面，将外延有光电结构的InP或GaAs基材料和Si衬底依次用四氯化碳，丙酮，无水乙醇超声清洗；然后用去离子水漂洗，N₂吹干；

(b)去除材料表面氧化物，将步骤(a)表面清洁的材料放在静止的HF+H₂O溶液中腐蚀，两者的体积比为1:10，然后用去离子水漂洗，N₂吹干；

(c)磁控溅射Ti和Au，将将步骤(b)去除表面氧化物的半导体材料送入磁控溅射台先蒸镀金属Ti再蒸镀金属Au；

(d)在步骤(c)蒸镀Ti和Au后的半导体材料表面电镀金属In，电镀金属In是在In₂(SO₄)₃电镀液中进行，电镀In速率为0.12～0.15μm/分钟；

(2)低温键合

(a)将步骤(1)蒸镀完金属膜的材料片分别解理成正方形；

(b)键合前清洗依次用四氯化碳，丙酮，无水乙醇各50℃水浴清洗；后用去离子水漂洗，N₂吹干；然后在静止的体积比为1:10的HF+H₂O的溶液中腐蚀，再用去离子水漂洗，N₂吹干；

(c)将要键合面的边与边对齐叠合在一起形成叠片，键合片子的上下两面各用一个清洗过的Si片夹住。

(d)将步骤(c)叠片移至键合装置中，施加上压强为0.5～3MPa的压力，放入封闭式退火炉中键合，键合温度为180～240℃，整个键合过程用氮气保护，氮气流速为150～250毫升/分钟；键合后样品随炉自然冷却，待低于100℃后关闭N₂，取出样品。

(3)腐蚀去除外延片衬底

(a)利用化学溶液腐蚀去除外延有光电器件结构的InP或GaAs衬底，使外延结构暴露在表面；

(b)进行光电器件结构的后步工艺制作。

2.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于所述的Ti膜厚度为5～10nm。

3.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于所述的Ti膜厚度为5～10nm。

4.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于所述的Au膜厚度为100～200nm。

5.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于所述的In膜厚度为5～20μm。

6.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于所述的解理成正方形的边长为0.5cm-1cm。

7.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于体积比为1∶10的HF+H₂O溶液中腐蚀时间为5-10秒。

8.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于所述的键合面的边与边对齐叠合一起时边与边夹角控制在±2°之内。

9.按权利要求1所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于键合时间为15-60分钟。

10.按权利要求1或8所述的用于III-V族化合物半导体光电器件结构制作的低温Au-In-Au金属键合方法，其特征在于键合时间为30分钟。