[发明专利]硅基半导体与化合物半导体异构集成方法及异构集成器件

说明书

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种硅基半导体与化合物半导体异构集成方法及异构集成器件，包括下列步骤：在硅基半导体的表面沉积三氧化二铝介质层；在所述三氧化二铝介质层的表面沉积铝层，备用；在化合物半导体的表面沉积三氧化二铝介质层；对沉积有三氧化二铝介质层的化合物半导体进行氧离子注入，备用；将上述备用的硅基半导体与化合物半导体键合在一起。本发明实现硅基半导体与化合物半导体良好的键合，避免了金属键合存在的金属层对半导体材料的影响，极大提高键合效率和器件质量。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，具体涉及一种硅基半导体与化合物半导体异构集成方法及异构集成器件。

背景技术

基于硅基CMOS技术的现代集成电路随着CMOS器件的特征尺寸的不断缩小，在集成度、功耗和器件特性方面不断进步。另一方面，化合物半导体器件与集成电路在超高速电路、微波电路、太赫兹电路、光电集成电路等领域获得长足发展。由于硅基半导体CMOS芯片与化合物半导体半导体芯片很难在同一晶圆厂生产，无法实现工艺兼容，但是如果将两者有机结合进而突破集成电路设计领域存在的器件选型有限，各种不同材料器件不能混合集成的难题，必将实现集成电路设计、性能的大幅度提升。

综上所述，提供一种在硅基半导体上实现化合物半导体材料的异构集成方法是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种硅基半导体与化合物半导体异构集成方法，该方法在硅基半导体上制备三氧化二铝/铝结构，在化合物半导体上制备一种内含氧离子的三氧化二铝层，并通过键合的方法，利用铝离子与氧离子的互扩散作用，实现硅基半导体与化合物半导体良好的键合。

本发明的第二目的在于提供一种异构集成器件，该器件质量高、性能大大提升。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种硅基半导体与化合物半导体异构集成方法，其特征在于，包括以下步骤：

在硅基半导体的表面沉积三氧化二铝介质层；

在所述三氧化二铝介质层的表面沉积铝层，备用；

在化合物半导体的表面沉积三氧化二铝介质层；

对沉积有三氧化二铝介质层的化合物半导体进行氧离子注入，备用；

将上述备用的硅基半导体与化合物半导体键合在一起。

该方法可以达到以下技术效果：

在硅基半导体上制备三氧化二铝/铝结构，在化合物半导体上制备一种内含氧离子的三氧化二铝层，并通过键合的方法，利用铝离子与氧离子的互扩散作用，实现硅基半导体与化合物半导体良好的键合，避免了金属键合存在的金属层对半导体材料的影响，极大提高键合效率和器件质量。

另外，根据本发明上述硅基半导体与化合物半导体异构集成方法还可以具有如下附加的技术特征：

优选地，硅基半导体表面上的三氧化二铝介质层厚度为30-300纳米。

优选地，化合物半导体表面上的三氧化二铝介质层厚度为30-300纳米。

优选地，铝层的厚度为3-30纳米。

优选地，离子注入步骤中注入深度为3-30纳米。

优选地，键合步骤的条件为真空，温度为250-500度，键合时间为12-15小时。

优选地，化合物半导体为磷化铟或砷化镓。

综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

(1)键合效率高：

(2)异构集成器件缺陷少、质量高；