小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法

本发明涉及半导体加工制造领域，具体提供一种小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法。

背景技术：

1、随着集成电路技术的不断发展，越来越多具有优秀特性的半导体材料跃入人们的视野。磷化铟(inp)作为第二代半导体材料的代表，具有高光电转换效率、超高的饱和电子漂移、高禁带宽度、较强的抗辐射能力和良好的导热性等优点，使其广泛应用在探测器、激光器和传感器等方面，在人工智能、航空航天和智能驾驶等领域都有非常大的应用潜力。

2、但是由于inp材质的晶圆易碎，目前仅有美国和日本掌握大尺寸inp晶圆的制备方法，且进行了技术封锁，使得我国目前普遍使用的inp晶圆仅为2寸，而随着半导体技术的快速发展，各种晶圆尺寸越做越大，相应的工艺设备也在越做越大，这使得小尺寸inp晶圆无法通过光刻工艺在其表面做好键合对准标记，导致其与8寸硅(si)晶圆键合后铜柱无法实现互连。同时，在键合设备运行过程中，由于inp晶圆尺寸过小，机台无法准确识别inp晶圆的位置，极容易出现碎片的情况，造成严重的财产损失。目前，2寸inp晶圆裸片售价就在千元以上，若经过如：光刻、溅射、外延、tsv等工艺后，单片成本就已远远超过万元。

3、因此，亟需一种可以将具有优秀特性的小尺寸inp晶圆与8寸晶圆实现异质键合的方法。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供了一种小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法，主要包括以下步骤：

2、s1、对8寸的临时载片和小于8寸的磷化铟晶圆进行清洗，并通过临时键合胶将磷化铟晶圆胶结在临时载片的中心位置；

3、s2、将胶结在临时载片上的磷化铟晶圆进行化学机械抛光，并去除表面铜层，使磷化铟晶圆的铜柱的高度低于磷化铟晶圆的表面；

4、将8寸的硅晶圆进行化学机械抛光，并保证硅晶圆的铜柱与磷化铟晶圆的铜柱状态相同；

5、s3、对磷化铟晶圆进行光刻工艺，并在临时载片上反刻有标记；

6、s4、键合机依据标记识别磷化铟晶圆，将磷化铟晶圆与硅晶圆实现键合，并保证磷化铟晶圆的铜柱与硅晶圆的铜柱互连；

7、s5、加热去除临时载片。

8、优选的，在s1中，采用sc-1清洗液对临时载片和磷化铟晶圆进行清洗。

9、优选的，在s1中，通过涂胶机将临时键合胶旋涂在临时载片的表面。

10、优选的，加热去除临时载片的具体过程如下：通过加热使临时键合胶受热变质并失去粘性，将临时载片去掉，并清洗掉磷化铟晶圆上残留的临时键合胶，实现磷化铟晶圆与硅晶圆的异质键合。

11、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

12、本发明有效实现了小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合，同时保证了铜柱互连问题，本发明使得小尺寸磷化铟晶圆不再受到半导体加工工艺技术的限制，使其可以应用于高端芯片设计的工艺开发，实现探测器、激光器和传感器等器件的量产，降低了磷化铟晶圆在进行cmp、光刻和键合等相关工艺过程中碎片的风险，提高了半导体设备对不同尺寸晶圆的兼容性，降低了磷化铟晶圆的应用成本。

技术特征：

1.一种小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法，其特征在于，在s1中，采用sc-1清洗液对所述临时载片和所述磷化铟晶圆进行清洗。

3.如权利要求1所述的小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法，其特征在于，在s1中，通过涂胶机将临时键合胶旋涂在所述临时载片的表面。

4.如权利要求1所述的小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法，其特征在于，加热去除所述临时载片的具体过程如下：通过加热使临时键合胶受热变质并失去粘性，将所述临时载片去掉，并清洗掉所述磷化铟晶圆上残留的临时键合胶，实现所述磷化铟晶圆与所述硅晶圆的异质键合。

技术总结
本发明提供一种小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合方法，包括以下步骤：通过临时键合胶将磷化铟晶圆胶结在临时载片的中心位置；将胶结在临时载片上的磷化铟晶圆和8寸的硅晶圆进行化学机械抛光，并去除表面铜层，使晶圆的铜柱的高度低于晶圆的表面；对磷化铟晶圆进行光刻工艺，并在临时载片上反刻有标记；键合机依据标记识别磷化铟晶圆，将磷化铟晶圆与硅晶圆实现键合，并保证磷化铟晶圆的铜柱与硅晶圆的铜柱互连；加热去除临时载片。本发明有效实现了小尺寸磷化铟晶圆与8寸硅晶圆的异质键合，同时保证了铜柱互连问题，降低了磷化铟晶圆在进行CMP、光刻和键合等过程中碎片的风险，降低了磷化铟晶圆的应用成本。

技术研发人员：成明,赵东旭,王云鹏,王飞,范翊,姜洋
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13