[发明专利]低温晶片键合的方法

权利要求书

1.一种低温晶片键合的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将单面抛光的Si外延片和InGaAs外延片用有机溶剂清洗，去除表面的有机物，该InGaAs外延片的底层为InP衬底；

步骤2：再分别对Si外延片和InGaAs外延片进行表面处理，以去除表面的杂质离子、除碳和亲水性处理；

步骤3：将Si外延片和InGaAs外延片进行贴合，贴合后的晶片对置于真空键合机内键合，进行第一次热处理，以驱除键合界面的水气；

步骤4：对键合后的晶片进行减薄；

步骤5：再对减薄后的晶片进行第二次热处理；

步骤6：最后腐蚀掉键合晶片的InP衬底，完成低温晶片键合的制作。

2.根据权利要求1所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中Si外延片包括：

一n型硅衬底；

一本征层，该本征层制作在n型硅衬底上；

一p型硅，该P型硅制作在本征层上。

3.根据权利要求1所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中InGaAs外延片包括：

一n型InP衬底；

一InGaAs非故意掺杂层，该InGaAs非故意掺杂层制作在n型InP衬底上；

一InP本征层，该InP本征层制作在InGaAs非故意掺杂层上；

一p型InGaAsP层，该p型InGaAsP层制作在InP本征层上；

一p型InP层，该p型InP层制作在p型InGaAsP层上；

一InGaAs本征层，该InGaAs本征层制作在p型InP层上。

4.根据权利要求1所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中真空键合的真空度为10^-4-10^-5Pa。

5.根据权利要求1所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中所述的第一次热处理时，键合的压力为1-5MPa。

6.根据权利要求1所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中所述的第一次热处理包括四个温度阶段：

(1)30-90℃范围内预键合2小时；

(2)120-200℃范围内预键合1小时；

(3)250℃预键合1小时；

(4)缓慢降温，至室温后可取出晶片，进行下一步的处理。

7.根据权利要求1所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中所述的第二次热处理包括五个温度阶段：

(1)30-90℃范围内预键合1小时；

(2)120-200℃范围内预键合1小时；

(3)250℃键合1小时；

(4)350-400℃范围内键合0.5小时；

(5)然后开始缓慢降温，至室温后可取出晶片，进行下一步的工艺处理。

8.根据权利要求7所述的低温晶片键合的方法，其特征在于，其中所述的第二次热处理在温度达到250℃以上时，升温要求缓慢，平均0.2-0.5℃/分钟；降温过程也要求同样缓慢，平均0.2-0.5℃/分钟；低于250℃以后可采取关掉键合机的温度控制系统，使键合晶片自然降温的办法降温。