[发明专利]一种异质衬底薄膜转移对准方法

说明书

本发明公开了一种异质衬底薄膜转移对准方法，通过两次背面套刻和标记转移，解决了异质衬底集成薄膜材料的便捷有效的对准问题；通过两次背面套刻，将转移的薄膜材料和目标衬底器件纳入到同一对准参照系中，为后续基于标准微电子工艺的异质集成技术奠定基础，有助于进一步提升异质集成精度和集成密度。

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，特别涉及了一种薄膜转移对准方法。

背景技术

不同材料和不同结构的器件具有各自独特的性能优势，将这些材料通过键合等技术手段集成到同一衬底上后，能够融合发挥不同材料器件的性能优势，获得更好的综合性能。为了实现更高密度的集成和更高精度的互连，其中一种技术手段是将GaAs、InP、GaN、SiC、LiNbO₃等功能薄膜键合转移到某一目标衬底，然后进行集成器件电路等结构的制备。然而，InP、GaAs等薄膜材料材料在可见光下并不透明，此外不同掺杂也使得部分材料在红外光下不透明，导致目标衬底上的标记无法被直接检测和使用。

针对这一问题，需要开发一种异质衬底薄膜转移对准方法，来解决异质衬底集成不同半导体材料器件的高精度对准问题。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种异质衬底薄膜转移对准方法，解决转移集成到其他衬底的异质材料薄膜上的结构与目标衬底上原有器件结构的对准问题。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种异质衬底薄膜转移对准方法，包括以下步骤：

（1）在目标衬底正面完成器件电路的制备和对准标记A阵列的制备；

（2）在目标衬底背面，通过双面套刻完成对准标记B阵列的制备，其中对准标记B与对准标记A相互匹配；

（3）将待转移薄膜材料从原始衬底剥离转移到目标衬底正面；

（4）在转移至目标衬底上的薄膜材料正面，利用目标衬底背面的对准标记B，通过双面套刻，定位出目标衬底正面的对准标记A位置，并刻蚀掉该位置的薄膜材料，暴露出对准标记A阵列；

（5）利用对准标记A阵列，通过标准微电子工艺进行半导体器件流片以及与目标衬底器件结构的异质互连。

基于上述技术方案的优选方案，所述目标衬底的材质包括但不限于InP、GaAs、GaN、Si、SiC或金刚石。

基于上述技术方案的优选方案，其特征在于，所述目标衬底采用标准晶圆或者长度不超过5cm的小片。

基于上述技术方案的优选方案，在目标衬底正面制备的器件电路包括Si CMOS、SiPIN、Si BJT、InP HBT、GaAs HBT、GaN HEMT、SiC MOS、Ga₂O₃ MOS和LiNbO₃ SAW中的一种及其相应的匹配传输电路。

基于上述技术方案的优选方案，在目标衬底正面制备的器件电路的最小重复单元尺寸范围为100μm到20000μm。

基于上述技术方案的优选方案，对准标记A的形状为条形、十字形或米字形，尺寸范围为50μm×50μm至1000μm×1000μm，对准标记A阵列的间距在目标衬底正面制备的器件电路的最小重复单元的尺寸相同。

基于上述技术方案的优选方案，对准标记B的形状为条形、十字形或米字形，尺寸范围为50μm×50μm至1000μm×1000μm，对准标记B阵列的间距与对准标记A阵列的间距一致。

基于上述技术方案的优选方案，所述待转移薄膜材料包括但不限于Si、InP、GaAs、GaN、SiC、Ga₂O₃或LiNbO₃。

基于上述技术方案的优选方案，转移后的薄膜材料的厚度范围为50nm至20μm。