[發明專利]GaN功率IC與Si CMOS驅動異質集成芯片的制備方法在審

申請號：	202211183776.2	申請日：	2022-09-27
公開（公告）號：	CN115621203A	公開（公告）日：	2023-01-17
發明（設計）人：	戴家赟;周建軍;王登貴;王釗;孔月嬋	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：	H01L21/8238	分類號：	H01L21/8238;H01L27/07
代理公司：	南京經緯專利商標代理有限公司 32200	代理人：	姚建楠
地址：	210016 江蘇***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	gan 功率 ic si cmos 驅動集成芯片制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種GaN功率IC與SiCMOS驅動異質集成芯片的制備方法，將GaN功率IC功能薄層與SiCMOS驅動襯底進行集成，通過微電子工藝中的微帶線工藝實現信號的互聯，構建GaN基功率IC與SiCMOS驅動異質集成芯片，在顯著降低集成芯片面積的前提下，減小額外寄生和傳輸損耗，實現綜合性能提升。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別涉及異質集成芯片的制備方法。

背景技術

由于AlGaN/GaN異質結間存在極強的極化效應，能夠形成極高遷移率和載流子濃度的二維電子氣(2DEG)。GaN基功率IC利用AlGaN/GaN異質結2DEG工作，器件具有導通電阻小、開關速度快的優點，使得器件的通態損耗和開關大大降低。因此GaN功率IC非常適合應用于高頻、高功率、高壓的電子電力器件，在新能源汽車、電力、光伏、LED等領域有上百億美元的應用前景。

由于GaN工藝的集成度較低，為了滿足GaN功率IC的安全正常工作要求，通常需要在GaN功率IC旁配置一個功能相對復雜、集成度較高的Si CMOS驅動電路，例如由Si CMOS構成的數字電源控制器可以保障高頻運行下的GaN器件能夠實時地對輸出電壓的變化做出響應。目前GaN和Si CMOS驅動這兩種不同工藝體系下的電路采用的是金絲鍵合的方式組合，互聯金絲長度較長，導致集成芯片額外寄生較大，傳輸損耗較高，影響集成芯片性能。近年來新采用的基于微球(bump)芯片鍵合的工藝，可以一定程度上減小互聯長度，但是通過幾個微球堆疊而成的集成芯片，會對使用可靠性帶來一定的挑戰。

發明內容

本發明提出一種GaN功率IC與Si CMOS驅動異質集成芯片的制備方法，其目的是為了解決，現有通常采用的分立結構導致額外寄生傳輸損耗較大，且總體積較大的問題。為此，本發明采用的技術方案如下：

一種GaN功率IC與Si CMOS驅動異質集成芯片的制備方法，包括以下步驟：

設計GaN功率IC電路，流片得到GaN功率IC晶圓；

設計Si CMOS驅動電路，流片得到Si CMOS晶圓；

在GaN功率IC晶圓正面旋涂粘附劑，將GaN功率IC晶圓正面與臨時載片正面相對進行臨時鍵合；

將與臨時載片鍵合的GaN功率IC晶圓的襯底減薄，將與臨時載片鍵合的GaN功率IC晶圓的剩余襯底去除；

在Si CMOS晶圓正面旋涂永久鍵合材料；

將去除Si襯底后的GaN功率IC背面與Si CMOS正面進行永久鍵合；

將GaN功率IC背面與Si CMOS鍵合結構中的臨時載片分離出來，并對分離后的鍵合結構進行清洗；

在清洗后的GaN功率IC與Si CMOS鍵合結構上方制備微帶線，將信號端口進行互聯，得到由GaN功率IC與Si CMOS驅動電路組成的異質集成芯片。

進一步地，所述GaN功率IC電路的襯底材料包括但不限于Si基GaN、SiC基GaN、GaN基GaN或藍寶石基GaN中的一種，所述GaN功率IC中的GaN器件結構包括但不限于垂直導通型或平面導通型中的一種。