[发明专利]一种对GaAs与Si进行低温金属键合的方法

权利要求书

1.一种对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，该方法包括：

清洗单面抛光的GaAs外延片，去除表面的有机物；

对该GaAs外延片进行光刻腐蚀，得到带窄条的GaAs外延片；

在该GaAs外延片上蒸镀金属层；

采用剥离方法去胶，得到一定厚度的金属条；

清洗Si外延片，去除表面的有机物；

采用H₂SO₄溶液及RCA1溶液对Si外延片表面进行处理，将清洗干净的Si外延片与GaAs外延片进行贴合，得到贴合后的晶片；

将该贴合后的晶片对置于真空键合机内进行键合，并进行热处理，以驱除键合界面的水气；以及

对键合后的晶片进行减薄，并腐蚀掉键合晶片的GaAs衬底。

2.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述清洗单面抛光的GaAs外延片，去除表面的有机物的步骤，包括：

将单面抛光的GaAs外延片用有机溶剂清洗，去除表面的有机物，再用等离子水冲洗至少5分钟。

3.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述清洗Si外延片，去除表面的有机物的步骤，包括：

将Si外延片用有机溶剂清洗，去除表面的有机物，再用等离子水冲洗至少5分钟。

4.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述GaAs外延片包括：

一n型GaAs衬底(16)；

一n型GaAs缓冲层(17)；

一p型GaAs层(18)，该p型层(18)制作在n型GaAs缓冲层(17)上；

一p型Al_0.9Ga_0.1As层(19)，该Al_0.9Ga_0.1As层(19)制作在p型GaAs层(18)上；

一p型GaAs层(20)，该p型GaAs层(20)制作在p型Al_0.9Ga_0.1As层(19)上；

一n型GaAs层(21)，该n型GaAs层(21)制作在p型GaAs层(20)上；

一n型Al_0.2Ga_0.8As层(22)，该n型Al_0.2Ga_0.8As层(22)制作在n型GaAs层(21)上；以及

一n型GaAs层(23)，该n型GaAs层(23)制作在n型Al_0.2Ga_0.8As层(22)上。

5.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述Si外延片包括：

一n型Si衬底(11)；

一p型Si层(12)，该p型Si层(12)制作在n型Si衬底(11)上；

一n型Si层(13)，该n型Si层(13)制作在p型Si层(12)上。

6.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述将该贴合后的晶片对置于真空键合机内进行键合的步骤中，真空键合的真空度采用10^-4至10^-5Pa。

7.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述在GaAs外延片上蒸镀金属层的步骤中，金属层采用的金属材料为Ti/Au、AuGeNi/Au、Al或Ni/Au，金属材料的厚度为200nm至350nm。

8.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述进行热处理的步骤中，施加在键合后晶片上的压力为1MPa至5MPa。

9.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述进行热处理的步骤包括以下四个温度阶段：

阶段1：30～90℃温度范围内预键合1小时；

阶段2：120～200℃温度范围内预键合1小时；

阶段3：250℃预键合0.5小时；

阶段4：缓慢降温，至室温后取出晶片。

10.根据权利要求1所述的对GaAs与Si进行低温金属键合的方法，其特征在于，所述热处理在温度为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；而在温度低于200℃时采取自然降温的方式降温。