[发明专利]一种衬底上的InP外延转移方法及制得的半导体器件

说明书

本发明涉及一种衬底上的InP外延转移方法及制得的半导体器件。该方法包括下列步骤：步骤a：将InP外延片上远离衬底的一面键合在托片上，去除所述InP外延片的衬底；步骤b：去除衬底后在所述InP外延片远离所述托片的一面上涂覆BCB键合层；步骤c：将硅CMOS芯片晶圆正面涂覆BCB键合层；步骤d：将所述步骤b得到的InP外延片与所述步骤c得到的硅CMOS芯片进行BCB键合，得到键合片；步骤e：去除所述键合片上的托片。本发明实现了外延和集成电路芯片的高效转移，减少了转移中产生的质量缺陷。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，特别涉及一种衬底上的InP外延转移方法及制得的半导体器件。

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。

如何在硅基半导体上实现InP材料的外延的转移，是实现硅器件和InP基器件集成的重要途径，必然可以提升异构集成集成电路的制造能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种衬底上的InP外延转移方法，该方法实现了外延和集成电路芯片的高效转移，减少了转移中产生的质量缺陷。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种衬底上的InP外延转移方法，包括下列步骤：

步骤a：将InP外延片上远离衬底的一面键合在托片上，去除所述InP外延片的衬底；

步骤b：去除衬底后在所述InP外延片远离所述托片的一面上涂覆BCB键合层；

步骤c：将硅CMOS芯片晶圆正面涂覆BCB(苯并环丁烯)键合层；

步骤d：将所述步骤b得到的InP外延片与所述步骤c得到的硅CMOS芯片进行BCB键合，得到键合片；

步骤e：去除所述键合片上的托片。

该方法达到了以下技术效果：

首先，本发明采用的键合方式——BCB键合的工艺温度无需超过250℃，对外延、集成电路的影响很微弱，相比现有技术减少了高温产生的质量缺陷。

其次，本发明涉及的所有步骤都是化合物半导体常见工序，便于工业化生产。

此外，将衬底去除工艺与键合工艺有机融合，实现了外延和集成电路芯片的高效转移。

本发明中，步骤d的键合是指借助外延片上的BCB层与硅CMOS芯片上的BCB层之间的粘合键合在一起。

另外，本发明还对每个步骤的方法及工艺条件进行了优化，具体如下。

优选地，所述托片为石英片。托片作为最终要去除的转移介质，可采用任意常规的耐高温、对芯片无不利影响的材质，包括但不限于典型的石英片。

优选地，当托片为石英片时，所述步骤a的键合手段为：通过低温蜡将所述InP外延与所述托片键合。

优选地，所述步骤d中，BCB键合时的压力8～12MPar，更优选10～12MPar，时间7～9小时，更优选7～8小时，温度200～250℃，更优选200℃。

优选地，步骤e中去除托片的方法是：将键合片放置在50～60℃丙酮中浸泡5～6小时。

优选地，所述步骤a中的去除方法为：先减薄，后腐蚀。