[发明专利]用于制造半导体器件的复合晶圆

说明书

技术领域

本发明总体涉及半导体器件结构和用于在衬底上制造半导体器件的工艺；更具体地，本发明涉及利用一种复合晶圆来制作化合物半导体（compound semiconductor）器件的装置和方法。

背景技术

前段制程（FEOL）加工指的是直接在半导体材料（例如，基于硅或氮的化合物半导体材料）中形成电子器件（例如，晶体管）。半导体材料通常在称为晶圆的薄圆片上形成。后段制程（BEOL）加工指的是制作工艺的第二部分，其中单个器件与晶圆表面上的金属（例如，图案线或迹线）互连。在BEOL加工之后，执行在制造之后的加工（通常还称为后段加工）。后段工艺步骤典型地包括晶圆测试、晶圆背面磨削（backgrinding）（还称为背面减薄（backlapping）或晶圆打薄）、裸片（die）分离、裸片测试、封装和最后的器件测试。

更通常的，半导体晶圆的厚度被制作为确保在FEOL和BEOL加工期间的机械稳定性。取决于材料类型，例如厚度大致在650-750μm之间的直径4英寸的晶圆通常提供足以避免在高温加工步骤期间产生裂纹和翘曲的稳定性。晶圆背面磨削是后段工艺步骤，在晶圆背面磨削期间，晶圆厚度减小至使得裸片分离更加容易，并且还允许集成电路（IC）的高密度封装。裸片分离是单个裸片或微芯片被单独挑拣出。该分离工艺典型地涉及对晶圆进行机械切割或划割（例如，使用激光），然后沿着该划线来断裂该晶圆，分离出单个的裸片。

发明内容

本发明提供以下技术方案：

1.一种复合晶圆，包括：

第一衬底，具有第一竖直厚度和一个顶部表面，所述顶部表面被制备处于用于随后的半导体材料外延沉积的状态；

一个载体衬底，布置在该第一衬底下方，该载体衬底具有大于所述第一竖直厚度的第二竖直厚度；以及

一个间层，将所述第一衬底键合至所述载体衬底。

2.根据技术方案1所述的复合晶圆，其中所述第一厚度在100-200μm厚的近似范围内。

3.根据技术方案1所述的复合晶圆，其中所述第二厚度为近似400μm厚或者更厚。

4.根据技术方案1所述的复合晶圆，其中所述第一衬底包括蓝宝石。

5.根据技术方案1所述的复合晶圆，其中所述载体衬底选自蓝宝石、硅、碳化硅、金刚石、氮化镓、氮化铝、氮化硼和氧化锌。

6.根据技术方案1所述的复合晶圆，其中所述顶部表面是被抛光的状态。

7.一种方法，包括：

将第一衬底键合至一个载体衬底，所述第一衬底具有一个顶部表面，并且具有第一材料类型和第一厚度，所述载体衬底具有第二材料类型和大于所述第一厚度的第二厚度；

在所述第一衬底上形成一个或多个氮化物层；

在所述一个或多个氮化物层中制造基于氮化物的半导体器件。

8.根据技术方案7所述的方法，包括解键合所述载体衬底。

9.根据技术方案7所述的方法，其中键合步骤包括在所述第一衬底和所述载体衬底之间形成一个间层，所述间层将所述载体衬底键合至所述第一衬底。

10.根据技术方案9所述的方法，其中所述间层包括二氧化硅。

11.根据技术方案7所述的方法，其中所述第一衬底包括蓝宝石，所述第一厚度在100-200μm厚的近似范围内。

12.根据技术方案7所述的方法，其中所述第二厚度为近似400μm厚或更厚。

13.根据技术方案7所述的方法，其中所述载体衬底选自蓝宝石、硅、碳化硅、金刚石、氮化镓、氮化铝、氮化硼和氧化锌。

14.根据技术方案8所述的方法，其中解键合步骤包括在化学溶液中进行湿蚀刻。

15.根据技术方案8所述的方法，其中所述基于氮化物的半导体器件在晶圆的一个个裸片上形成，并且该方法还包括在解键合步骤之前分离所述一个个裸片。

16.根据技术方案8所述的方法，其中所述基于氮化物的半导体器件在晶圆的一个个裸片上形成，并且该方法还包括在解键合步骤之后分离所述一个个裸片。

17.根据技术方案7所述的方法，还包括在形成所述一个或多个氮化物层之前抛光所述第一衬底的顶部表面。

18.根据技术方案17所述的方法，其中所述顶部表面的抛光形成原子级平坦的顶部表面。

19.一种方法，包括：

提供第一衬底和一个载体衬底，所述第一衬底具有第一材料类型和范围在100-200μm厚的第一厚度，所述载体衬底具有第二材料类型和至少350μm厚的第二厚度；以及