[發明專利]一種鉆石晶體的異質鍵合方法及異質結構

在審

• 申請號: 202110557868.1
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113284839A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 歐欣;周李平;伊艾倫;游天桂
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762;H01L27/12
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

1.一種鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，包括以下步驟：

對鉆石晶體(11)進行清潔處理；

在清潔后的所述鉆石晶體(11)的表面外延生長第一鍵合介質層(12)，得到待鍵合鉆石晶體結構(1)；

提供一待鍵合襯底(2)；

將所述待鍵合鉆石晶體(11)和所述待鍵合襯底(2)進行鍵合，得到異質結構(3)；所述第一鍵合介質層(12)與所述待鍵合襯底(2)鍵合連接。

2.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述在清潔后的所述鉆石晶體(11)的表面外延生長第一鍵合介質層(12)，得到待鍵合鉆石晶體結構(1)之后，還包括：

對所述待鍵合鉆石晶體結構(1)進行第一退火處理；

所述第一退火處理的溫度為300℃－800℃；

所述第一退火處理的氛圍包括真空、氬氣或者氮氣。

3.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述清潔處理的方法為有機溶液清洗、RCA清洗和等離子體處理中的一種或者多種。

4.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述在清潔后的所述鉆石晶體(11)的表面外延生長第一鍵合介質層(12)，得到待鍵合鉆石晶體結構(1)之后，還包括：

對所述待鍵合鉆石晶體結構(1)進行表面處理；

所述表面處理的方法包括化學機械拋光(chemicalmechanicalpolishing，CMP)、低能粒子輻照、離子束掠入射拋光法或者反應離子束刻蝕。

5.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述外延生長方法包括微波等離子體化學氣相沉積法、熱輔助化學氣相沉積法、等離子增強化學氣相沉積法、原子層沉積法和濺射法；

所述第一鍵合介質層(12)的厚度為1納米-5微米；

所述第一鍵合介質層(12)的材料包括二氧化硅、氮化硅、氧化鋁或者納米硅。

6.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述待鍵合鉆石晶體(11)和所述待鍵合襯底(2)進行鍵合，得到異質結構(3)之后，還包括：

對所述異質結構(3)進行第二退火處理。

7.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述鍵合的方法包括表面活化(SAB)鍵合和親水性鍵合；

所述鍵合的溫度范圍為20℃-800℃；

所述鍵合的氛圍包括真空、常溫常壓或者氮氣氣氛。

8.根據權利要求1所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，提供一待鍵合襯底(2)，包括：

提供一襯底(21)；

在所述襯底(21)的表面形成所述第二鍵合介質層(22)；

所述第一鍵合介質層(12)與所述第二鍵合介質層(22)鍵合連接。

9.根據權利要求8所述的鉆石晶體的異質鍵合方法，其特征在于，所述襯底(21)的材料包括硅、絕緣體上硅(SOI)、藍寶石、碳化硅、絕緣體上碳化硅(SiCOI)和氮化鋁；

所述第二鍵合介質層(22)的材料包括二氧化硅、氮化硅、氧化鋁或者納米硅。

10.一種異質結構，其特征在于，包括襯底(21)、鍵合介質層和鉆石晶體(11)；

所述襯底(21)的頂部設有所述鍵合介質層；

所述鍵合介質層的頂部設有所述鉆石晶體(11)；

所述鍵合介質層分別與所述襯底(21)、所述鉆石晶體(11)鍵合連接。