[發(fā)明專利]硅基復(fù)合襯底的加工方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910980302.2
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110767532A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王叢;高達;王經(jīng)緯;劉銘;劉興新;于小兵;周立慶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L31/18
• 代理公司: 11010 工業(yè)和信息化部電子專利中心
• 代理人: 焉明濤

本發(fā)明提出了一種硅基復(fù)合襯底的加工方法，包括：獲取硅片；在所述硅片上外延生長預(yù)設(shè)膜厚的第一緩沖層；其中，在所述第一緩沖層外延生長過程中，控制生長環(huán)境的溫度變化速率小于等于10℃/min。根據(jù)本發(fā)明的硅基復(fù)合襯底的加工方法，通過控制第一緩沖層的預(yù)設(shè)膜厚，有利于降低硅基復(fù)合襯底的平整度。而且，在硅基外延生長第一緩沖層時，通過控制溫度變化速率小于等于10℃/min，進一步降低了硅基復(fù)合襯底的平整度，從而提高了硅基復(fù)合襯底的加工質(zhì)量。而且，有利于降低后續(xù)器件工藝的難度，使得大面陣器件工藝的實現(xiàn)成為可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及芯片加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅基復(fù)合襯底的加工方法。

背景技術(shù)

高質(zhì)量的碲鎘汞(HgCdTe)薄膜材料是制備高性能碲鎘汞紅外焦平面探測器的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)HgCdTe薄膜主要以碲鋅鎘(CdZnTe)單晶材料為襯底，采用液相外延(LPE)或分子束外延(MBE)等方法進行HgCdTe薄膜材料的制備。隨著第三代HgCdTe紅外焦平面技術(shù)向著大規(guī)模、高性能、雙多色方向發(fā)展，傳統(tǒng)CdZnTe基HgCdTe材料由于CdZnTe體晶生長困難，難以獲得大面積晶體材料。CdZnTe襯底機械強度較低、晶體均勻性較差、襯底雜質(zhì)多、價格昂貴等缺點日益顯現(xiàn)，逐漸成為制約HgCdTe紅外探測技術(shù)發(fā)展的瓶頸。與傳統(tǒng)的CdZnTe相比，Si基HgCdTe薄膜具有以下幾個優(yōu)點：更大的可用面積；更低的材料成本；與Si讀出電路的熱應(yīng)力自動匹配；較高的機械強度和平整度；更高的熱導(dǎo)率。

Si基襯底與Si讀出電路天然熱匹配可以有效解決大面積襯底的獲得和探測器芯片高低溫沖擊可靠性問題，但是分子束外延方法外延Si基HgCdTe材料存在一個較大的困難，由于Si材料和HgCdTe之間存在著較大的晶格失配(19.3％)，外延過程中不可避免地引入大量的穿越位錯，比CdZnTe基HgCdTe材料高不止一個數(shù)量級，因此，必須在Si表面外延合適的緩沖層，減小晶格失配。通常的方法是在Si片表面外延CdTe緩沖層形成復(fù)合襯底。

目前外延的Si基CdTe材料在外延HgCdTe材料后，經(jīng)過劃片，制備小面陣(<640×512)的器件時，表面平整度復(fù)合要求，對器件工藝中光刻、倒裝互聯(lián)等工藝幾乎沒有影響。

但是在進行大面陣器件制備時，外延材料不再進行劃片，采用晶圓流片法，直接在外延完成的Si基材料上進行器件工藝。暴露出現(xiàn)有外延材料平整度過大的問題，給器件工藝造成巨大的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是降低硅基復(fù)合襯底的平整度，本發(fā)明提出一種硅基復(fù)合襯底的加工方法。

根據(jù)本發(fā)明實施例的硅基復(fù)合襯底的加工方法，包括：

獲取硅片；

在所述硅片上外延生長預(yù)設(shè)膜厚的第一緩沖層；

其中，在所述第一緩沖層外延生長過程中，控制生長環(huán)境的溫度變化速率小于等于10℃/min。

根據(jù)本發(fā)明實施例的硅基復(fù)合襯底的加工方法，通過控制第一緩沖層的預(yù)設(shè)膜厚，有利于降低硅基復(fù)合襯底的平整度。而且，在硅基外延生長第一緩沖層時，通過控制溫度變化速率小于等于10℃/min，進一步降低了硅基復(fù)合襯底的平整度，從而提高了硅基復(fù)合襯底的加工質(zhì)量。而且，有利于降低后續(xù)器件工藝的難度，使得大面陣器件工藝的實現(xiàn)成為可能。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述在所述硅片上外延生長預(yù)設(shè)膜厚的第一緩沖層，包括：

獲取預(yù)設(shè)形狀的原料錠；

加熱蒸發(fā)所述原料錠，以在所述硅片上外延生長所述第一緩沖層；

當(dāng)所述第一緩沖層的生長時間達到時間閾值時，完成所述第一緩沖層的生長。

在本發(fā)明的一些實施例中，采用預(yù)設(shè)形狀的坩堝加工形成預(yù)設(shè)形狀的所述原料錠。