CN105529244B - 一种化合物半导体基片与硅基片进行键合的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种化合物半导体和硅基半导体进行键合的方法，其包括如下步骤：（1）对硅基半导体材料进行清洗，之后在其键合面沉积二氧化硅;(2)对化合物半导体进行清洗，之后在其上涂覆BCB，不烘干；（3）在未烘干的BCB表面滴满光刻胶PMMA，用沉积了二氧化硅的硅片正对该面，按压、排挤光刻胶PMMA，再将粘合到一起的硅片和化合物半导体基片放置在100度热板进行烘烤；（4）将两种半导体在250度条件下进行热键合。本发明所述的化合物半导体与硅基半导体键合方法，温度低于250度，且采用BCB和二氧化硅等材料进行键合。

Description

一种化合物半导体基片与硅基片进行键合的方法
技术领域
本发明涉及一种化合物半导体基片与硅基片进行键合的方法，属于半导体制造的技术领域。
技术背景
化合物半导体材料以其可裁剪的能带结构、高电子迁移率等物理特性在众多技术领域得到广泛应用，但是硅基CMOS技术是现代微电子产业的基础，将应用于微波、光电等领域的化合物半导体器件和电路与硅基CMOS技术进行异质集成一直以来都是产业界与科研领域非常关注的重大技术难题。
现有的直接键合技术存在着表面处理温度高，键合层容易产生空洞和非键合区，键合率低，键合效果差，从而影响器件制备和器件性能。因此，提高键合效率已经成为实现良好的化合物半导体与硅基半导体键合急需解决的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提出的是一种化合物半导体基片与硅基片进行BCB键合的方法，其目的旨在解决直接键合键合温度高、键合效果差的问题。
(二)技术方案
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种化合物半导体基片与硅基片键合的方法：其包括如下步骤：
(1)对硅基片进行丙酮、乙醇、去离子水各2分钟的超声清洗或者RCA清洗，之后在其键合面采用PECVD沉积系统生长二氧化硅薄膜30纳米；
(2)对化合物半导体基片进行丙酮、乙醇、去离子水各2分钟的超声清洗，，之后在其上涂覆BCB，转速为2000转每分钟，不烘干；
(3)在沉积了二氧化硅的硅基片正面滴光刻胶PMMA，将化合物半导体基片BCB面向下，按压、排挤光刻胶PMMA，充分排挤掉键合面处的气泡，再将粘合到一起的化合物半导体基片与硅基片放置在100摄氏度热板进行烘烤；
(4)将化合物半导体基片与硅基片在250摄氏度条件下进行热键合。
根据上述方案，在步骤1中，如果硅半导体表面有沾污，采用RCA清洗；如果表面无沾污或者少量沾污，采用丙酮、乙醇、DI水各2分钟超声清洗方式。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明有以下有益效果：
本发明采用的键合温度低，两种材料表面生长二氧化硅的温度不超过300摄氏度；而且本发明主要键合物为BCB介质，在最初黏合时采用光刻胶溶液，挤掉键合面处的气泡，在热键合过程中，通过BCB自身的固化使得键合效果更加突出；最后本发明沉积的介质都在50纳米以内，BCB键合操作更加简单，需要的设备简单，更容易实现化合物半导体表面集成电路工艺与硅基半导体表面集成电路工艺的集成。
附图说明：
图1为硅基片结构示意图；
图2为化合物半导体基片结构示意图；
图3为化合物半导体基片与硅基片键合过程示意图；
图4为化合物半导体基片与硅基片键合后结构示意图。
附图中标记表示为：1-硅基片，2-二氧化硅，3-化合物半导体基片，4-BCB，5-PMMA电子束胶。
具体实施方式
如图1至4所示，本实施例提供一种化合物半导体磷化铟基片(代表化合物半导体基片采用了磷化铟基片)和硅片进行键合的方法，包括如下步骤：
准备一个4英寸(100)晶向的圆形硅基片，该硅基片1，如果表面有沾污，进行标准的RCA清洗，具体步骤如下
配置RCA清洗所用清洗溶液I、溶液II和溶液III；溶液I为氨水(质量浓度27％)：双氧水(质量浓度30％)：去离子水＝1：1：5体积比配置；溶液II为氢氟酸(质量浓度50％)：去离子水＝1：50体积比配置；溶液III为盐酸(质量浓度37％)：双氧水(质量浓度30％)：去离子水＝1：1：6体积比配置。
将硅基片1依次进行如下清洗：在溶液I中，在80℃浸泡10分钟后，放入去离子水清洗1分钟，之后将硅基片浸泡在溶液II中，常温浸泡1分钟后，放入去离子水冲洗1分钟，最后放入溶液III中，在80℃浸泡10分钟，再放入去离子水清洗1分钟。
将清洗过的硅基片1从甩干机甩干后，放入PECVD腔体内沉积二氧化硅2 30纳米，生长温度为250摄氏度。
对2英寸的磷化铟基片3进行如下清洗：将所述磷化铟基片3浸入丙酮、乙醇、去离子水中依次进行超声清洗5分钟，最后放在盐酸(质量浓度37％):去离子水＝1：10体积比的溶液中，清洗5分钟，最后用去离子水冲洗，超声清洗1分钟。
将清洗后的磷化铟基片3放入匀胶台涂BCB粘附剂4,转速为2000rpm，时间1分钟。
在硅基半导体片(本实施例中为二氧化硅2)中央滴PMMA电子束胶5，比磷化铟基片3面积稍小，将磷化铟基片3上的BCB粘附剂面朝下，倒扣按压在PMMA电子束胶5位置上，转动并调整晶向位置，最后用滤纸将多余的PMMA电子束胶5吸走。再将粘合到一起的硅基片1和磷化铟基片3放置在100摄氏度热板进行烘烤；
将处理好的硅基片1和磷化铟基片3迅速放入键合机内进行键合，硅基片1在下，磷化铟基片3在上，键合温度为250摄氏度，键合腔体内充满氮气。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种化合物半导体基片与硅基片进行键合的方法，其包括如下步骤：
(1)对硅基片进行丙酮、乙醇、去离子水各2分钟的超声清洗或者RCA清洗，之后在其键合面采用PECVD沉积系统生长二氧化硅薄膜30纳米；
(2)对化合物半导体基片进行丙酮、乙醇、去离子水各2分钟的超声清洗，之后在其上涂覆BCB，转速为2000转每分钟，不烘干；
(3)在沉积了二氧化硅的硅基片正面滴光刻胶PMMA，将化合物半导体基片BCB面向下，按压、排挤光刻胶PMMA，充分排挤掉键合面处的气泡，再将粘合到一起的化合物半导体基片与硅基片放置在100摄氏度热板进行烘烤；
(4)将化合物半导体基片与硅基片在250摄氏度条件下进行热键合。
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