[發明專利]一種砷化鎵基外延層剝離轉移的方法

在審

• 申請號: 201410107176.7
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103904015A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 吳立樞;趙巖;程偉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種砷化鎵基外延層剝離轉移的方法，屬于半導體工藝技術領域。

背景技術

半導體工藝技術飛速發展的同時，也在一定程度上受到半導體材料異質生長的限制，其中利用異質集成技術在同一圓片上實現不同半導體材料的集成已成為當前研究熱點。

異質外延生長是異質集成常用的方法，不過由于半導體材料之間一般存在較大的晶格失配，導致異質外延生長的半導體材料含有很高的位錯密度，使得材料特性發生變化，從而器件無法使用。對于大失配的異質材料來說異質外延生長技術具有一定的難度，致使該項技術的發展與應用受到相當的限制。砷化鎵基外延層只能生長在與其晶格失配較小的半導體材料上，而不能生長在硅、磷化銦等晶格失配較大的半導體材料上。

針對這一問題，目前研究人員并沒有很好的解決方案，只能在晶格失配較小的半導體材料上異質外延生長，嚴重限制了異質集成技術的發展。

發明內容

本發明提出的是一種砷化鎵基外延層剝離轉移的方法，其目的旨在解決砷化鎵基外延層與不同半導體材料之間異質集成的問題。

本發明的技術解決方案，砷化鎵基外延層剝離轉移的方法，包括以下步驟：

1）用稀釋的鹽酸清洗砷化鎵基外延片和臨時襯底表面，再用去離子水進行沖洗，然后放入甩干機進行甩干，臨時襯底包括玻璃載片、藍寶石、氮化鋁等；

2）在砷化鎵基外延片的正面旋涂光刻膠作為臨時鍵合材料，轉速1000rpm-5000rpm，時間為30-60秒；

3）將砷化鎵基外延片正面朝上放在熱板上烘烤2-5分鐘，熱板溫度90-120攝氏度；

4）待砷化鎵基外延片在室溫下自然冷卻后，將砷化鎵基外延片和臨時襯底正面相對在溫度為180-200攝氏度的條件下鍵合；

5）將砷化鎵基外延片的砷化鎵襯底去除，得到了以臨時襯底為支撐的外延片；

6）用稀釋的鹽酸清洗目標襯底和以臨時襯底為支撐的外延片表面，再用去離子水進行沖洗，然后放入甩干機進行甩干；

7）在以臨時襯底為支撐的外延片正面旋涂BCB，轉速1000rpm-5000rpm，時間為30-60秒；

8）將以臨時襯底為支撐的外延片正面朝上放在熱板上烘烤2-5分鐘，熱板溫度100-110攝氏度；

9）待以臨時襯底為支撐的外延片在室溫下自然冷卻后，將以臨時襯底為支撐的外延片和目標襯底正面相對在溫度為250-300攝氏度的條件下鍵合；

10）將鍵合完的圓片浸泡在丙酮中，待光刻膠被丙酮全部溶解后目標襯底將與臨時襯底自動分離。

所述通過步驟1）清洗砷化鎵基外延片和臨時襯底；2）旋涂光刻膠并放在100-110攝氏度熱板上烘烤2-5分鐘；3）在溫度為180-200攝氏度的條件下實現砷化鎵基外延片與臨時襯底的鍵合；4）將砷化鎵基外延片的砷化鎵襯底去除；5）清洗以臨時襯底為支撐的外延片和目標襯底；6）旋涂光刻膠并放在100-110攝氏度熱板上烘烤2-5分鐘；7）在溫度為250-300攝氏度的條件下實現以臨時襯底為支撐的外延片與目標襯底的鍵合；8）將鍵合完的圓片浸泡在丙酮中，待光刻膠被丙酮全部溶解后目標襯底將與臨時襯底自動分離，使外延層轉移到目標襯底。

本發明有以下優點：1）打破了晶格失配固有的限制，將砷化鎵基外延層與磷化銦、硅、碳化硅等與其晶格失配較大的不同材料在同一圓片上實現異質集成；2）臨時鍵合材料光刻膠均勻性好，使得外延層不易起皺或者斷裂；3）去鍵合過程無需外加機械力，不容易碎片。

本發明最大的特點在于利用外延層剝離轉移的方法來實現砷化鎵基外延層與其他不同半導體材料在同一圓片上的異質集成，和常規的異質外延生長的方法相比，打破了半導體材料的固有限制，能夠將砷化鎵基外延層與硅、磷化銦、碳化硅等與其晶格失配較大的不同材料在同一圓片上實現異質集成。

附圖說明

圖1是臨時襯底樣品示意圖。

圖2是砷化鎵基外延片樣品示意圖。

圖3是砷化鎵基外延片正面旋涂光刻膠示意圖。

圖4是臨時襯底正面朝下和砷化鎵基外延片鍵合示意圖。

圖5是將砷化鎵基外延片的砷化鎵襯底去除示意圖。

圖6是以臨時襯底為支撐的外延片正面旋涂BCB示意圖。

圖7是目標襯底樣品示意圖。

圖8是目標襯底正面朝下和以臨時襯底為支撐的外延片鍵合示意圖。

圖9是將臨時襯底和光刻膠去除示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步描述本發明的技術解決方案