[发明专利]异质键合结构翘曲度的调节方法及后处理方法

说明书

本发明提供一种异质键合结构翘曲度的调节方法及后处理方法，翘曲度调节方法包括：提供具有第一键合面的第一衬底及具有第二键合面的第二衬底，将第一键合面与第二键合面进行键合处理，以于键合结构中产生第一热应力；对键合结构进行固键退火处理，以产生第二热应力；将键合结构降温至第一温度，以产生第三热应力，第一温度小于键合温度且大于等于室温，第一热应力、第二热应力及第三热应力三者中至少两者的方向相反，以实现异质键合结构的翘曲度的调节，本发明通过调节键合过程中、固键退火过程及冷却过程中的热应力，达到调节键合结构翘曲度的问题，并可以通过翘曲度的调节，在后续键合结构加工中获得具有低翘曲度的异质键合片。

技术领域

本发明属于异质衬底制备技术领域，特别是涉及一种异质键合结构翘曲度的调节方法及后处理方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，半导体行业最常用的衬底材料硅已经不能满足器件小型化和功能多样化的要求。由于硅材料本身的物理性质限制，如禁带宽度小、迁移率低以及间接带隙等，使得硅材料在高频大功率、高温电子和光电应用方面受到极大的限制。

目前，将不同的材料进行集成以同时使用不同材料的优势特点，如将具有不同特性的功能材料，如宽禁带半导体、高迁移率材料、具有直接带隙结构的半导体以及压电、铁电等功能材料与硅材料或者其他衬底材料集成，可以同时使用硅或者其他衬底材料与功能材料的特点制备尺寸小型化且功能多样化的单片集成模块。目前，实现不同材料异质集成的方法主要有异质外延生长和异质键合两种工艺，以功能材料与硅衬底为例，由于功能材料与硅衬底具有晶格失配、晶型失配和热膨胀系数失配等问题，在硅衬底上外延生长的功能材料一般具有位错密度大等问题，甚至只能形成多晶或非晶结构，功能薄膜的晶体质量差，无法利用它们制备高性能的器件与硅器件集成。由于异质键合不需要考虑硅衬底与功能材料的外延匹配关系，因此可以通过键合的方法直接将硅衬底与功能材料进行集成。然而，对于异质键合的结构，存在翘曲度的问题，现有的工艺难以得到理想的异质键合结构的翘曲度。

因此，如何提供一种异质键合结构翘曲度的调节方法及后处理方法，以解决现有技术中存在的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于热应力补偿制备异质键合结构的方法以及异质键合结构的后处理方法，用于解决现有技术中异质键合结构的翘曲度难以调节的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于热应力补偿的异质键合结构翘曲度的调节方法，包括如下步骤：

1)提供第一衬底及第二衬底，所述第一衬底具有第一键合面，所述第二衬底具有第二键合面，并将所述第一键合面与所述第二键合面进行键合处理，以于所述键合处理后的键合结构中产生第一热应力；

2)对所述键合结构进行固键退火处理，以产生第二热应力；

3)将步骤2)得到的结构降温至第一温度，以产生第三热应力，所述第一温度小于所述键合温度且所述第一温度大于等于室温，其中，所述第一热应力、所述第二热应力及所述第三热应力三者中至少两者的方向相反，以实现所述异质键合结构的翘曲度的调节。

作为本发明的一种可选方案，步骤1)中，所述键合处理包括高温键合，所述高温键合的键合温度介于40℃-450℃之间。

作为本发明的一种可选方案，步骤1)中，所述第一衬底的材料选自于硅、氧化硅、蓝宝石、锗、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓及氮化铝中的任意一种，所述第二衬底的材料选自于硅、氧化硅、蓝宝石、锗、铌酸锂、钽酸锂、碳化硅、氮化镓、氮化铝中的任意一种，且所述第一衬底的材料与所述第二衬底的材料不同。

作为本发明的一种可选方案，步骤2)中所述固键退火处理的固键退火温度大于步骤1)中所述键合处理的键合温度。