[发明专利]异质键合晶片的制备方法和应用

摘要

一种异质键合晶片的制备方法和应用，属光电子器材集成和应用的技术领域。低温直接键合的两片异质材料分别是制备有ROIC的硅晶片和制备有IP薄膜的GaAs晶片，先按照0.25μmULSI中的铜互连的化学机械平坦化工艺，使所述的硅晶片表面光滑、平整、清洁；接着，在低温下，使表面同样光滑、平整、清洁的所述的GaAs晶片与所述的硅晶片对位、预键合、低温热处理，至所述的两个异质晶片直接键合在一起，得到异质键合物；然后减薄异质键合物GaAs的厚度至20～30μm；再用ICP高密度反应离子选择刻蚀剩余的GaAs至终止层；最后用湿法蚀去终止层，得到产品，异质键合晶片。异质键合晶片可用来制作低价格的IP－ROIC的IRFPA。本发明具有制造成本低、产品超高机械强度高、可靠性好等优点。

主权项

1、一种异质键合晶片的制备方法，两片待键合的异质晶片分别是制备有ROIC的硅晶片和制备有IP薄膜的GaAs晶片，操作步骤：第一步 化学机械平坦化先把所述的硅晶片放入PECVD真空室，按照0.25μm ULSI中双层大马士革结构铜布线的工艺条件，在其制备有ROIC的一面按顺序生长Si3N4和SiO2的薄膜，然后，取出经处理的所述的硅晶片，将其按照0.25μm ULSI中的铜互连的化学机械平坦化工艺，对其键合面进行化学机械平坦化处理，使该键合面光滑、清洁、平整至可键合，即光洁度达到亚纳米级的程度；第二步 待异质键合的晶片的表面处理经第一步处理的硅晶片的表面处理：在真空室内，用感应耦合等离子体反应离子刻蚀，对经第一步处理的硅晶片的表面进行氧等离子体活化，GaAs晶片的表面处理：把GaAs晶片用饱和SeS2溶液浸泡，去除GaAs晶片表面上的本征氧化物层，生成致密的硫化物层；其特征在于，第三步 低温直接异质键合在超净室、超真空、室温和显微镜的条件下，将GaAs晶片与经第二步处理的硅晶片对位，150℃下予键合0.5～3小时，将所述的两个晶片紧贴，室温～400℃下，低温热处理0.5～3小时，所述的两晶片继续紧贴5～20小时，完成低温直接键合，得异质键合物；第四步 减薄异质键合物中的GaAs 用常规GaAs减薄工艺减薄第三步得到的异质键合物的GaAs的厚度至20～30μm，然后在GaAs/终止层的刻蚀比例≥1000的选择刻蚀条件下，用ICP高密度反应离子刻蚀剩余的GaAs晶片至终止层；第五步 去终止层用湿法蚀去第四步处理后暴露在异质键合物表面的终止层，去离子水超声洗涤，至洗涤水的PH值呈中性，脱水，氮气吹干，得到产品，异质键合晶片。