III-V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法技术

本发明专利技术涉及半导体加工制造技术领域，特别涉及一种III

【技术实现步骤摘要】
III
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V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工制造
，特别涉及一种III
‑
V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法。

技术介绍

[0002]第二代半导体是以III
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V族材料结合的化合物半导体，作为典型代表有InP和GaAs两种直接带隙半导体材料，都具有较大的禁带宽度、光电转换效率高、电子迁移率高、抗辐射能力强、适应较恶劣的工作环境和良好的导热性等优点，使得第二代半导体材料在通信、卫星、智能驾驶和人工智能等领域大放异彩。
[0003]由于工艺技术水平的限制，使得我国目前主要使用的GaAs晶圆与InP晶圆均为小尺寸晶圆，包括2inch、3inch、4inch和6inch，暂时未具有制备8inch晶圆的水平。
[0004]为了可以利用第二代半导体的优秀性能，则需要将小尺寸的第二代半导体晶圆与大尺寸的Si晶圆进行异质键合，再将小尺寸晶圆的多余厚度去除，使整个器件的光电性能达到设计要求。但由于第二代半导体晶圆制备非常困难、成本很高且材质易碎，而现有的减薄设备均适用于大尺寸的晶圆加工工作，小尺寸晶圆在进行减薄的过程中，机台无法准确检测其实际厚度，容易发生碎片现象，因此亟需一种小尺寸晶圆与Si晶圆异质键合后的背部减薄方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种III
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V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法，能够对异质键合后的晶圆进行背部减薄。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]本专利技术提供的III
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V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法，包括如下步骤：
[0008]S1、提供III
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V族化合物半导体晶圆与第一Si晶圆的异质键合晶圆、第二Si晶圆与第三Si晶圆的直接键合晶圆以及石英环组，并使用清洗液进行清洗；
[0009]III
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V族化合物半导体晶圆与第一Si晶圆的中心重合，第二Si晶圆与第三Si晶圆的中心重合；III
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V族化合物半导体晶圆与第二Si晶圆的大小相同，第一Si晶圆与第三Si晶圆的大小相同；石英环组包含至少两个石英环，每个石英环的中间均设置有与III
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V族化合物半导体晶圆及第二Si晶圆大小相同的孔洞，石英环组中石英环的厚度均小于III
‑
V族化合物半导体晶圆的厚度且石英环的厚度依次减小；
[0010]S2、在第一Si晶圆的表面涂覆临时键合胶；
[0011]S3、将石英环放置在直接键合晶圆的表面，保证石英环的中心与第二Si晶圆及第三Si晶圆的中心重合；
[0012]S4、将步骤S3放置完成后的直接键合晶圆及石英环送入CVD机台，在石英环的表面
沉积teos层，使得teos层、石英环及临时键合胶的厚度之和等于III
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V族化合物半导体晶圆的厚度；
[0013]S5、将涂覆有临时键合胶的异质键合晶圆放置在加热盘上，升高温度至第一设定值，将步骤S4沉积teos层后的石英环放置在异质键合晶圆上，保证石英环的中心与III
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V族化合物半导体晶圆及第一Si晶圆的中心重合；再将加热盘温度降至室温完成石英环与异质键合晶圆的临时键合，使得沉积有teos层的石英环的厚度与III
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V族化合物半导体晶圆的厚度一致；
[0014]S6、将步骤S5临时键合后的石英环与异质键合晶圆送入grinding机台中，去除teos层以及与teos层相同厚度的III
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V族化合物半导体晶圆；
[0015]S7、将步骤S6去除完成后的石英环与异质键合晶圆放置在加热盘上，升高温度至第二设定值，使临时键合胶失去粘性，取下石英环，并洗去异质键合晶圆表面残留的临时键合胶，测量III
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V族化合物半导体晶圆的剩余厚度；
[0016]S8、根据步骤S7测得的剩余厚度选择其他厚度的石英环，重复步骤S2～S7，直至III
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V族化合物半导体晶圆的剩余厚度小于第一预定值；
[0017]S9、使用grinding机台对厚度小于第一预定值的III
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V族化合物半导体晶圆进行减薄至第二预定值，得到减薄后的异质键合晶圆。
[0018]进一步地，III
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V族化合物半导体晶圆为InP或GaAs晶圆。
[0019]进一步地，步骤S4中，teos层的厚度小于等于50μm，以保证teos层的质量使其在减薄过程中的去除量与III
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V族化合物半导体晶圆的去除量相同。
[0020]进一步地，步骤S6中，使用带有光学测量的Z2减薄单元去除teos层以及与teos层相同厚度的III
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V族化合物半导体晶圆；步骤S9中，使用grinding机台中的Z3单元对厚度小于第一预定值的III
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V族化合物半导体晶圆进行减薄至第二预定值。
[0021]本专利技术能够取得如下技术效果：
[0022]本专利技术提供的III
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V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法，能够对异质键合后的晶圆进行减薄，同时避免损伤小尺寸第二代半导体晶圆。
附图说明
[0023]图1是根据本专利技术实施例提供的III
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V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法的流程示意图。
[0024]图2a、2b以及2c分别是根据本专利技术实施例提供的InP晶圆与第一Si晶圆的异质键合晶圆、第二Si晶圆与第三Si晶圆的直接键合晶圆以及石英环的主视图。
[0025]图3a、3b以及3c分别是根据本专利技术实施例提供的InP晶圆与第一Si晶圆的异质键合晶圆、第二Si晶圆与第三Si晶圆的直接键合晶圆以及石英环的俯视图。
[0026]图4a和图4b分别是根据本专利技术实施例提供的涂覆有临时键合胶的InP晶圆与第一Si晶圆的异质键合晶圆的主视图与俯视图。
[0027]图5a和图5b分别是根据本专利技术实施例提供的放置有石英环的第二Si晶圆与第三Si晶圆的直接键合晶圆的主视图与俯视图。
[0028]图6a和图6b分别是根据本专利技术实施例提供的沉积有teos层的石英环的主视图与俯视图。
[0029]图7a和图7b分别是根据本专利技术实施例提供的临时键合后的InP晶圆与第一Si晶圆的异质键合晶圆与石英环的主视图与俯视图。
[0030]图8a和图8b分别是根据本专利技术实施例提供的InP晶圆减薄后的实际效果图与最终测试厚度示意图。
[0031]其中的附图标记包括：
[0032]InP晶圆1、第一Si晶圆2、第二Si晶圆3、第三Si晶圆4、石英环5、临时键合胶6、teos层7。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种III
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V族化合物半导体晶圆与Si晶圆异质键合背部减薄的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、提供III
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V族化合物半导体晶圆与第一Si晶圆的异质键合晶圆、第二Si晶圆与第三Si晶圆的直接键合晶圆以及石英环组，并使用清洗液进行清洗；所述III
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V族化合物半导体晶圆与所述第一Si晶圆的中心重合，所述第二Si晶圆与所述第三Si晶圆的中心重合；所述III
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V族化合物半导体晶圆与所述第二Si晶圆的大小相同，所述第一Si晶圆与所述第三Si晶圆的大小相同；所述石英环组包含至少两个石英环，每个石英环的中间均设置有与所述III
‑
V族化合物半导体晶圆及所述第二Si晶圆大小相同的孔洞，所述石英环组中石英环的厚度均小于所述III
‑
V族化合物半导体晶圆的厚度且石英环的厚度依次减小；S2、在所述第一Si晶圆的表面涂覆临时键合胶；S3、将所述石英环放置在所述直接键合晶圆的表面，保证所述石英环的中心与所述第二Si晶圆及所述第三Si晶圆的中心重合；S4、将步骤S3放置完成后的所述直接键合晶圆及所述石英环送入CVD机台，在所述石英环的表面沉积teos层，使得所述teos层、所述石英环及所述临时键合胶的厚度之和等于所述III
‑
V族化合物半导体晶圆的厚度；S5、将涂覆有临时键合胶的所述异质键合晶圆放置在加热盘上，升高温度至第一设定值，将步骤S4沉积teos层后的所述石英环放置在所述异质键合晶圆上，保证所述石英环的中心与所述III
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V族化合物半导体晶圆及所述第一Si晶圆的中心重合；再将加热盘温度降至室温完成所述石英环与所述异质键合晶圆的临时键合，使得沉积有teos层的所述石英环的厚度与所述III
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V族化合物半导体晶圆的厚度一致；S6、将步骤S5临时键合后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：成明，赵东旭，王云鹏，王飞，范翊，姜洋，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：