[发明专利]用于III－V族化合物器件的低温Au－In－Au键合方法

摘要

本发明提供了一种用于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。其特征在于所述的金属键合过程包括：蒸镀金属膜、低温键合将器件结构金属键合到Si衬底上、腐蚀去除外延片衬底。所述的方法的关键是：蒸镀合适的金属膜以及低温键合过程中合适的外加压力、退火温度和退火时间。该技术中蒸镀的金属膜有利于改善光电器件的光学热学性质，同时整合了III－V族InP或GaAs基化合物半导体材料和Si材料的各自优点，实现了衬底倒扣，为器件制作的后步工艺打下了基础。低温键合牢靠，且键合过程不会使键合后器件结构的原有的光学和电学性能变差，有利于器件结构的制作。有望在金属波导及其它半导体光电器件制作中得到广泛应用。

主权项

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。