一种砷化镓基外延层剥离转移的方法
【专利摘要】本发明是砷化镓基外延层剥离转移的方法，1）稀释的盐酸清洗砷化镓基外延片和临时衬底表面；2）砷化镓基外延片正面旋涂光刻胶；3）砷化镓基外延片正面朝上放热板上烘烤；4）冷却后与临时衬底正面相对键合；5）将砷化镓基外延片砷化镓衬底去除；6）稀释的盐酸清洗目标衬底和以临时衬底为支撑的外延片表面；7）以临时衬底为支撑的外延片正面旋涂BCB；8）以临时衬底为支撑的外延片正面朝上放在热板上烘烤；9）冷却后与目标衬底正面相对键合；10）将键合完的圆片浸泡在丙酮中，待光刻胶被溶解后目标衬底与临时衬底自动分离。优点：可将砷化镓基外延片上外延层完整转移到任意目标衬底上，工艺简单，转移中不会对砷化镓基外延层造成破坏。
【专利说明】一种砷化镓基外延层剥离转移的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种砷化镓基外延层剥离转移的方法，属于半导体工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]半导体工艺技术飞速发展的同时，也在一定程度上受到半导体材料异质生长的限制，其中利用异质集成技术在同一圆片上实现不同半导体材料的集成已成为当前研究热点。
[0003]异质外延生长是异质集成常用的方法，不过由于半导体材料之间一般存在较大的晶格失配，导致异质外延生长的半导体材料含有很高的位错密度，使得材料特性发生变化，从而器件无法使用。对于大失配的异质材料来说异质外延生长技术具有一定的难度，致使该项技术的发展与应用受到相当的限制。砷化镓基外延层只能生长在与其晶格失配较小的半导体材料上，而不能生长在硅、磷化铟等晶格失配较大的半导体材料上。
[0004]针对这一问题，目前研究人员并没有很好的解决方案，只能在晶格失配较小的半导体材料上异质外延生长，严重限制了异质集成技术的发展。
【发明内容】
[0005]本发明提出的是一种砷化镓基外延层剥离转移的方法，其目的旨在解决砷化镓基外延层与不同半导体材料之间异质集成的问题。
[0006]本发明的技术解决方案，砷化镓基外延层剥离转移的方法，包括以下步骤:
1)用稀释的盐酸清洗砷化镓基外延片和临时衬底表面，再用去离子水进行冲洗，然后放入甩干机进行甩干，临时衬底包括玻璃载片、蓝宝石、氮化铝等；
2)在砷化镓基外延片的正面旋涂光刻胶作为临时键合材料，转速1000rpm-5000rpm，时间为30-60秒；
3)将砷化镓基外延片正面朝上放在热板上烘烤2-5分钟，热板温度90-120摄氏度；
4)待砷化镓基外延片在室温下自然冷却后，将砷化镓基外延片和临时衬底正面相对在温度为180-200摄氏度的条件下键合；
5)将砷化镓基外延片的砷化镓衬底去除，得到了以临时衬底为支撑的外延片；
6)用稀释的盐酸清洗目标衬底和以临时衬底为支撑的外延片表面，再用去离子水进行冲洗，然后放入甩干机进行甩干；
7)在以临时衬底为支撑的外延片正面旋涂BCB，转速1000rpm-5000rpm，时间为30-60
秒；
8)将以临时衬底为支撑的外延片正面朝上放在热板上烘烤2-5分钟，热板温度100-110摄氏度；
9)待以临时衬底为支撑的外延片在室温下自然冷却后，将以临时衬底为支撑的外延片和目标衬底正面相对在温度为250-300摄氏度的条件下键合； 10)将键合完的圆片浸泡在丙酮中，待光刻胶被丙酮全部溶解后目标衬底将与临时衬底自动分离。
[0007]所述通过步骤I)清洗砷化镓基外延片和临时衬底；2)旋涂光刻胶并放在100-110摄氏度热板上烘烤2-5分钟；3)在温度为180-200摄氏度的条件下实现砷化镓基外延片与临时衬底的键合；4)将砷化镓基外延片的砷化镓衬底去除；5)清洗以临时衬底为支撑的外延片和目标衬底；6)旋涂光刻胶并放在100-110摄氏度热板上烘烤2-5分钟；7)在温度为250-300摄氏度的条件下实现以临时衬底为支撑的外延片与目标衬底的键合；8)将键合完的圆片浸泡在丙酮中，待光刻胶被丙酮全部溶解后目标衬底将与临时衬底自动分离，使外延层转移到目标衬底。
[0008]本发明有以下优点:1)打破了晶格失配固有的限制，将砷化镓基外延层与磷化铟、硅、碳化硅等与其晶格失配较大的不同材料在同一圆片上实现异质集成；2)临时键合材料光刻胶均匀性好，使得外延层不易起皱或者断裂；3 )去键合过程无需外加机械力，不容易碎片。
[0009]本发明最大的特点在于利用外延层剥离转移的方法来实现砷化镓基外延层与其他不同半导体材料在同一圆片上的异质集成，和常规的异质外延生长的方法相比，打破了半导体材料的固有限制，能够将砷化镓基外延层与硅、磷化铟、碳化硅等与其晶格失配较大的不同材料在同一圆片上实现异质集成。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是临时衬底样品示意图。
[0011 ]图2是神化嫁基外延片样品不意图。
[0012]图3是砷化镓基外延片正面旋涂光刻胶示意图。
[0013]图4是临时衬底正面朝下和砷化镓基外延片键合示意图。
[0014]图5是将神化嫁基外延片的神化嫁衬底去除不意图。
[0015]图6是以临时衬底为支撑的外延片正面旋涂BCB示意图。
[0016]图7是目标衬底样品不意图。
[0017]图8是目标衬底正面朝下和以临时衬底为支撑的外延片键合示意图。
[0018]图9是将临时衬底和光刻I父去除不意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案
①准备样品:将砷化镓基外延片和临时衬底用稀释的盐酸(HCl)和去离子水清洗干净，放入甩干机进行甩干。如图1，如图2所示。
[0020]②在砷化镓基外延片上涂敷光刻胶:在砷化镓基外延片的正面滴适量的光刻胶，根据不同厚度需要用1000-5000转/秒的速率进行旋涂，旋涂时间不少于30秒钟，将涂好光刻胶的砷化镓基外延片正面朝上放在热板上进行预烘烤，热板温度在100-110摄氏度左右，时间2-5分钟，如图3所示。
[0021]③键合:将砷化镓基外延片和临时衬底的正面相对叠在一起，利用键合机进行圆片键合，键合温度为180-200摄氏度，键合时间30-60分钟，如图4所示。[0022]④背面工艺:键合完成后砷化镓基外延片的砷化镓衬底经过磨片，磨到50-100um左右，再用化学腐蚀液把剩余衬底腐蚀掉，如图5所示。
[0023]⑤在以临时衬底为支撑的外延片上涂敷BCB:在以临时衬底为支撑的外延片的正面滴适量的BCB，根据不同厚度需要用1000-5000转/秒的速率进行旋涂，旋涂时间不少于30秒钟，将涂好BCB的以临时衬底为支撑的外延片正面朝上放在热板上进行预烘烤，热板温度在100-110摄氏度左右，时间2-5分钟，如图6所示。
[0024]⑥键合:将以临时衬底为支撑的外延片和目标衬底的正面相对叠在一起，利用键合机进行圆片键合。键合温度为250-300摄氏度，键合时间1-2小时，如图8所示。
[0025]⑦去键合:将键合完的圆片浸泡在丙酮中，液面应全部没过圆片，待光刻胶被丙酮全部溶解后目标衬底将与临时衬底自动分离，将其小心托起用去离子水冲洗干净即可，如图9所示。
[0026]实施例1
①将砷化镓基外延片和玻璃载片放在稀释的盐酸(HCl)中浸泡60秒钟，然后去离子水冲洗，放入甩干机进行甩干。
[0027]②在砷化镓基外延片正面旋涂正性光刻胶，转速为5000转/秒，旋涂时间为90秒。
[0028]③将涂好正性光刻胶的砷化镓基外延片正面朝上放热板上，热板温度为110摄氏度，烘片时间5分钟。
[0029]④将砷化镓基外延片从热板上取出和玻璃载片正面相对叠在一起，用夹具固定好放入键合机进行键合，键合温度为200摄氏度，键合时间为60分钟。
[0030]⑤键合好后对砷化镓基外延片的砷化镓衬底背面减薄，减薄到100微米左右，再用H2SO4和H2O2混合溶液把减薄的衬底腐蚀掉。
[0031]⑥在以玻璃载片为支撑的外延片正面旋涂BCB，转速为5000转/秒，旋涂时间为90秒。
[0032]⑦将以玻璃载片为支撑的外延片正面朝上放热板上，热板温度为110摄氏度，烘片时间2-5分钟。
[0033]⑧将以玻璃载片为支撑的外延片从热板上取出和硅圆片正面相对叠在一起，用夹具固定好放入键合机进行键合，键合温度为300摄氏度，键合时间为2小时。
[0034]⑨将键合完的圆片浸泡在丙酮中，液面应全部没过圆片，待正性光刻胶被丙酮全部溶解后硅圆片将与蓝宝石自动分离，将其小心托起用去离子水冲洗干净即可。
[0035]实施例2
①将砷化镓基外延片和玻璃载片放在稀释的盐酸(HCl)中浸泡30秒钟，然后去离子水冲洗，放入甩干机进行甩干。
[0036]②在砷化镓基外延片正面旋涂正性光刻胶，转速为1000转/秒，旋涂时间为60秒。
[0037]③将涂好正性光刻胶的砷化镓基外延片正面朝上放热板上，热板温度为100摄氏度，烘片时间2分钟。
[0038]④将砷化镓基外延片从热板上取出和玻璃载片正面相对叠在一起，用夹具固定好放入键合机进行键合，键合温度为180摄氏度，键合时间为30分钟。[0039]⑤键合好后对砷化镓基外延片的砷化镓衬底背面减薄，减薄到100微米左右，再用H2SO4和H2O2混合溶液把减薄的衬底腐蚀掉。
[0040]⑥在以玻璃载片为支撑的外延片正面旋涂BCB，转速为1000转/秒，旋涂时间为60秒。
[0041]⑦将以玻璃载片为支撑的外延片正面朝上放热板上，热板温度为100摄氏度，烘片时间2分钟。
[0042]⑧将以玻璃载片为支撑的外延片从热板上取出和硅圆片正面相对叠在一起，用夹具固定好放入键合机进行键合，键合温度为250摄氏度，键合时间为I小时。
[0043]⑨将键合完的圆片浸泡在丙酮中，液面应全部没过圆片，待正性光刻胶被丙酮全部溶解后硅圆片将与蓝宝石自动分离，将其小心托起用去离子水冲洗干净即可。
[0044]经过以上步骤，就实现了对砷化镓基外延层的剥离转移。
【权利要求】
1.一种砷化镓基外延层剥离转移的方法，其特征是该方法包括以下步骤: 1)用稀释的盐酸清洗砷化镓基外延片和临时衬底表面，再用去离子水进行冲洗，然后放入甩干机进行甩干，临时衬底包括玻璃载片、蓝宝石、氮化铝等； 2)在砷化镓基外延片的正面旋涂光 刻胶作为临时键合材料，转速1000rpm-5000rpm，时间为30-60秒； 3)将砷化镓基外延片正面朝上放在热板上烘烤2-5分钟，热板温度90-120摄氏度； 4)待砷化镓基外延片在室温下自然冷却后，将砷化镓基外延片和临时衬底正面相对在温度为180-200摄氏度的条件下键合； 5)将砷化镓基外延片的砷化镓衬底去除，得到了以临时衬底为支撑的外延片； 6)用稀释的盐酸清洗目标衬底和以临时衬底为支撑的外延片表面，再用去离子水进行冲洗，然后放入甩干机进行甩干； 7)在以临时衬底为支撑的外延片正面旋涂BCB，转速1000rpm-5000rpm，时间为30-60秒； 8)将以临时衬底为支撑的外延片正面朝上放在热板上烘烤2-5分钟，热板温度100-110摄氏度； 9)待以临时衬底为支撑的外延片在室温下自然冷却后，将以临时衬底为支撑的外延片和目标衬底正面相对在温度为250-300摄氏度的条件下键合； 10)将键合完的圆片浸泡在丙酮中，待光刻胶被丙酮全部溶解后目标衬底将与临时衬底自动分离。
【文档编号】H01L21/683GK103904015SQ201410107176
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】吴立枢, 赵岩, 程伟 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所