[发明专利]太赫兹GaAs肖特基二极管芯片衬底替换方法及异构芯片

说明书

本发明提供了一种太赫兹GaAs肖特基二极管芯片衬底替换方法及异构芯片，属于半导体技术领域，包括制备外延晶圆片；肖特基二极管基本结构制作；减薄外延晶圆片；在减薄后的外延晶圆片背面涂预设厚度的低介质胶，形成低介电常数衬底；在低介电常数衬底的表面粘接临时保护性基板；去除外延晶圆片正面的临时性磨片基板；阳极阴极隔离腐蚀；一次固化低介电常数衬底；去除低介电常数衬底表面的临时保护性基板；二次固化所述低介电常数衬底，完成芯片的制作。本发明提供的太赫兹GaAs肖特基二极管芯片衬底替换方法，直接能够制造小于10微米的异构衬底，无需对异构替换后的衬底做减薄处理，且直接涂胶固化形成衬底，制作容易，工艺参数易于控制。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种太赫兹GaAs肖特基二极管芯片衬底替换方法及基于该方法制备的异构芯片。

背景技术

电磁频谱中0.1THz～10THz频率范围称为太赫兹(THz)频段，是宏观电子学向微观光子学过渡的频段。由于具有其他波段不具备的波长短、透过率高、带宽宽等独特性质，在安检成像、通信、生物医药、军事以及空间技术等领域具有重要的应用价值。THz技术是近年来迅速发展的一个新兴学科交叉和研究热点，在电子、信息、生命、国防、航天等方面蕴含着巨大应用前景，THz频带应用技术受到越来越广泛的关注。

THz二极管倍频/混频电路是利用二极管半导体器件非线性特性，倍频器利用其产生基波信号的谐波，提取相应阶次谐波，从而获得频率为基波频率倍数的射频源；混频器利用其进行频率搬移，进行滤波器选频，这些电路构成了太赫兹技术应用的基础。

经典的太赫兹电路，GaAs肖特基二极管芯片通过导电银胶倒装焊粘在石英芯片上，石英电路再通过导电银胶粘在腔体内，这就构成一个经典的太赫兹电路(混合集成电路)应用模块。

这种传统的混合集成电路形式的太赫兹肖特基二极管的电路结构具有两个比较大的缺陷：随着太赫兹应用频率的提高，太赫兹二极管芯片的取片和操作工艺难度加大；二极管的GaAs衬底随着频率提升，对太赫兹电路性能影响加大。为解决这些问题，出现了MASTER(The Method of Adhesion by Spin-on-dielectric Temperature EnhancedReflow)技术，其核心思想是将二极管芯片和外围电路制作在GaAs晶圆衬底上，然后将衬底磨掉，用胶粘在石英基片上，形成石英衬底，本质是一种衬底替换。然后进行切片，形成石英衬底的电路。

这种技术其实为二极管芯片外延结构晶圆键合在石英基片上，进行衬底替换，其优点为降低了电路的寄生电容，提高了太赫兹电路的性能，其难点主要有两点：一是石英基片的减薄和加工，因为电路工作频率在太赫兹频段，频率高石英基片必须很薄，甚至到十几微米，对石英的减薄和加工都构成挑战；二是由于采用晶圆键合工艺，需要昂贵的晶圆键合设备，严苛工艺环境控制，以保证石英基板与GaAs外延结构粘附性，具体工艺操作较难控制。

发明内容

本发明实施例提供一种太赫兹GaAs肖特基二极管芯片衬底替换方法及异构芯片，将高介电常数的GaAs单晶衬底替换成低介电常数衬底，能够降低石英减薄制作的难度，降低肖特基二极管的寄生电容，提高肖特基二极管的截止频率，提高太赫兹电路制造的可重复性和电路仿真的准确性，同时，衬底直接用涂敷低介质液态材料代替代固态石英，省去了半导体与石英基片的晶圆键合工艺过程，提高小于10微米以下衬底厚度的控制的精确性。

为实现上述目的，第一方面，本发明采用的技术方案是：提供一种太赫兹GaAs肖特基二极管芯片衬底替换方法，包括：

制备外延晶圆片；

在所述外延晶圆片上制作肖特基接触作为阳极，欧姆接触作为阴极；

在所述外延晶圆片正面粘接临时性磨片基板，以此作为临时性衬底，减薄所述外延晶圆片；

在减薄后的外延晶圆片背面涂敷预设厚度的低介质胶，形成低介电常数衬底；