專利名稱：一種對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)材料生長技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種對^iGaAs與GaAs 進行低溫金屬鍵合的方法，利用真空鍵合機實現(xiàn)低溫III-V族材料之間、III-V族材料與 Si (Ge、GaN)等材料之間的低溫金屬鍵合。
背景技術(shù)：
光電子器件越來越向集成化、小型化發(fā)展，利用鍵合技術(shù)將異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料鍵 合在一起，從而制備各種激光器、探測器等半導(dǎo)體器件的技術(shù)越來越受到廣泛關(guān)注。這種技 術(shù)是將兩個表面平整潔凈的晶片在一定的條件下通過表面的化學(xué)鍵相互結(jié)合起來，而不受 兩種晶片材料的晶格、晶向的限制。利用鍵合技術(shù)組合新結(jié)構(gòu)材料有極大的自由度，可以充 分利用III-V族半導(dǎo)體材料的優(yōu)越的光特性和Si材料優(yōu)越的電特性，從而獲得理想的半導(dǎo) 體器件材料；另外還可以與Si電子電路集成，從而形成大規(guī)模、功能齊全的光電子集成器 件。利用多結(jié)、多能帶或多能級結(jié)構(gòu)是實現(xiàn)超高效率的太陽電池最現(xiàn)實的方法之一。 然而與太陽光譜相匹配的多結(jié)太陽電池的單層材料的晶格常數(shù)相差比較大，目前外延生長 一般采用晶格漸變等手段實現(xiàn)非晶格匹配材料的生長，但引進了一定程度的復(fù)合缺陷；或 者采用機械疊層的辦法實現(xiàn)不同晶格常數(shù)材料之間的單片集成，但這種方法電學(xué)連接非常 復(fù)雜。鍵合技術(shù)相對于前兩者有著極大的優(yōu)越性實驗方法簡單；位錯僅局域于界面，鍵 合可以突破晶向、晶格匹配等限制，最大限度地與太陽光譜匹配，實現(xiàn)高效率。為了克服晶 格失配外延對太陽電池有源層晶體質(zhì)量的破壞，人們開始探索鍵合技術(shù)在單片多結(jié)太陽電 池集成中的應(yīng)用。美國加州理工大學(xué)在國際上率先將半導(dǎo)體鍵合技術(shù)應(yīng)用于多結(jié)高效化 合物太陽電池研究中，目前研究的中心是feJnP2/GaAs和InGaAsP/InGaAs體系的直接鍵 合。同時德國Fraimhofer研究所把直接鍵合集成技術(shù)和外延層轉(zhuǎn)移技術(shù)應(yīng)用在GaAs與 Si緩沖襯底上，之后外延生長高效多結(jié)太陽電池。美國加州Anoex公司和加州理工大學(xué)等 將InGaAs太陽電池制作在hP/Si襯底上，使得在Si襯底上生長超過4節(jié)的太陽能電池 成為可能。目前鍵合的雙結(jié)電池最好指標為美國加州理工大學(xué)的Tanabe等人報道的直接 鍵合的 GaAs/InGaAs 雙結(jié)電池(K Tanabe,Anna Fontcuberta i Morral,Harry A. Atwater ane etc, Direct-bonded GaAs/InGaAs tandem solar cell, APPLIED PHYSICSLETTERS, 89，102106，2006·)，其指標如下電池效率(lsuns, AMI. 5，25 °C ) 9.3%,電池面積為 0. 337cm2，填充因子為0.62。國內(nèi)尚無相關(guān)鍵合電池效率的報導(dǎo)，國外目前尚沒有金屬鍵合 實現(xiàn)多結(jié)太陽電池的報道。對于半導(dǎo)體材料之間的直接鍵合，其鍵合界面處的半導(dǎo)體材料摻雜濃度和表面粗 糙度都有極其嚴格的要求，否則鍵合質(zhì)量不高，導(dǎo)致電池效率降低甚至假鍵合。而金屬鍵 合相對比較簡單，只需在原來的電池材料鍵合面分別蒸鍍合適厚度的金屬就可很容易鍵合 上，界面質(zhì)量很好且鍵合面積大、成功率高。金屬本身具有很好的延展性，可以有效的抑制 熱應(yīng)力的釋放。同時，金屬良好的熱導(dǎo)性能和電導(dǎo)性能可以很好的降低鍵合器件的熱阻和電阻，有利于器件性能的優(yōu)化。采用合理設(shè)計的有一定圖形結(jié)構(gòu)的金屬鍵合，可以影響鍵合 界面兩側(cè)半導(dǎo)體材料的勢壘和電導(dǎo)，減少金屬對光的吸收，避免了生長隧道結(jié)的復(fù)雜性，其 優(yōu)越性大于僅采用隧道結(jié)對各串聯(lián)子電池的連接。雖然隧穿結(jié)的整體生長已經(jīng)不是難題， 但是隧穿結(jié)的光吸收會影響到GaAs中間電池的短路電流密度；而且隨著帶隙寬度的升高， 隧穿結(jié)的隧穿幾率和峰值電流會下降。應(yīng)用金屬鍵合直接將不同帶隙的相鄰子太陽電池連 接起來，不會造成明顯的電壓損失和太大的電流損失。對于金屬鍵合很容易實現(xiàn)低溫鍵合，鍵合后的晶片可以耐住所有的半導(dǎo)體工藝如 高溫煮沸、腐蝕、減薄等。目前國際上低溫鍵合的成功范例很多，如童勤義等人利用等離子 體處理晶片表面后，在200度獲得界面鍵合能高于體InP材料的鍵合能；加州大學(xué)的Mages 等人也是先經(jīng)過低溫?zé)崽幚砗笤龠M行高溫鍵合；國內(nèi)曾有過趙洪泉等人的低溫鍵合技術(shù)。 不過前兩者對實驗儀器和條件要求都很高，而第三者雖然對實驗儀器條件要求不高，但是 鍵合時間很長，鍵合過程中對操作人員的要求很高。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合 的方法，以實現(xiàn)InGaAs與GaAs的低溫金屬鍵合。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法， 該方法包括清洗單面拋光的InGaAs外延片，去除表面的有機物；在清洗干凈的MGaAs外延片上蒸鍍金屬層；對該InGaAs外延片進行光刻腐蝕，得到帶窄金屬條的InGaAs外延片；采用等離子體刻蝕去除InGaAs外延片表面的光刻膠；清洗GaAs外延片，去除表面的有機物；將清洗干凈的GaAs外延片與經(jīng)過等離子體刻蝕的InGaAs外延片進行貼合，得到 貼合后的晶片；將該貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)進行鍵合，并進行熱處理，以驅(qū)除鍵合界 面的水氣；以及對鍵合后的晶片進行減薄，并腐蝕掉鍵合的晶片的GaAs襯底。上述方案中，所述清洗單面拋光的InGaAs外延片，去除表面的有機物的步驟，包 括將單面拋光的InGaAs外延片用有機溶劑清洗，去除表面的有機物，再用等離子水沖洗 至少5分鐘。上述方案中，所述清洗GaAs外延片，去除表面的有機物的步驟，包括將GaAs外延 片用有機溶劑清洗，去除表面的有機物，再用等離子水沖洗至少5分鐘。上述方案中，所述InGaAs外延片包括一 η 型 InP 襯底 11;一 ρ型層feJnP 12，該ρ型層12制作在η型hP襯底11上；一 ρ型InGaAs層13，該ρ型InGaAs層13制作在ρ型層12上；
一 η型InGaAs層14，該η型InGaAs層14制作在ρ型InGaAs層13上；以及一 η型GahP層15，該η型GahP層15制作在η型InGaAs層14上。上述方案中，所述GaAs外延片包括一 η 型 GaAs 襯底 21;一 η型GaAs緩沖層22，該η型GaAs緩沖層22制作在η型GaAs襯底21上；一 ρ型feilnP腐蝕阻擋層23，該feilnP層23制作在GaAs緩沖層22上；一 ρ+型GaAs層對，該P+型GaAs層M制作在GaInP層23上； 一 ρ+ 型 Al0.9Ga0. ^s 層 25，該 p+ 型 Ala 9Ga0. ^s 層 25 制作在 ρ 型 GaAs 層 24 上;一 η型GaAs層洸，該η型GaAs層洸制作在P+型Ala 9Ga0. ^s層25上;一 ρ型GaAs層27，該ρ型GaAs層27制作在η型GaAs層洸上；以及一 ρ 型 Al0.2Ga0.8As 層沘，該 ρ 型 Al0.2Ga0.8As 層 28 制作在 ρ 型 GaAs 層 27 上。上述方案中，所述將該貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)進行鍵合的步驟中，真 空鍵合的真空度采用10_4至10_5Pa。上述方案中，所述在清洗干凈的InGaAs外延片上蒸鍍金屬層的步驟中，金屬層采 用的金屬材料為Ti/Au、AuGeNi/Au、Al或Ni/Au，金屬材料的厚度為IOnm至50nm。上述方案中，所述進行熱處理的步驟中，施加在鍵合后晶片上的壓力為IMI^a至 5MPa。上述方案中，所述進行熱處理的步驟包括以下四個溫度階段階段1 :30 90°C溫度范圍內(nèi)預(yù)鍵合1小時；階段2 :120 200°C溫度范圍內(nèi)預(yù)鍵合1小時；階段3 :300 350°C預(yù)鍵合0. 5小時;階段4 緩慢降溫，至室溫后取出晶片。上述方案中，所述熱處理在溫度為250°C以上時，升溫要求緩慢，平均0. 2 0. 5°C /分鐘；降溫過程也要求同樣緩慢，平均0. 2 0. 5°C /分鐘；而在溫度低于250°C時 采取自然降溫的方式降溫。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，實現(xiàn)了 InGaAs與 GaAs的低溫金屬鍵合，并通過金屬鍵合實現(xiàn)了晶格常數(shù)失配的GaAs/lnGaAs (或Si，Ge)雙 結(jié)太陽電池，利用鍵合界面的金屬替代隧穿結(jié)將兩級子電池連接起來，為實現(xiàn)高效太陽電 池提供了一種新的方法，使得太陽電池能突破材料限制，通過選擇與太陽光譜相匹配的多 種不同材料，連接到一起從而實現(xiàn)高效電池，為通過鍵合實現(xiàn)高效多結(jié)太陽電池打下基礎(chǔ)。2、本發(fā)明提供的對MGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，可重復(fù)性比較高，鍵 合時間大大縮短，只需要按照設(shè)定的操作流程認真執(zhí)行，就可以獲得質(zhì)量很高的鍵合晶片。 一般的襯底晶片厚度在350 μ m左右，對于比較厚的外延片(如400 μ m-460 μ m)也可使用 本發(fā)明得到高質(zhì)量的鍵合晶片。


圖1為本發(fā)明提供的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法流程圖加至圖2c為本發(fā)明提供的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的工藝流程圖； GaAs外延片10和InGaAs (Si，Ge)外延片20經(jīng)過前述方法清洗后，將P+GaAs層M的表面 與金屬層16的表面鍵合在一起，進行熱處理，然后減薄GaAs襯底21，用腐蝕液去掉GaAs襯 底21，將GaAs薄膜轉(zhuǎn)移到了 InP襯底11上；圖3是依照本發(fā)明實施例鍵合晶片界面的紅外透視圖；圖如和圖4b是依照本發(fā)明實施例鍵合晶片界面的SEM圖；圖5a是InGaAs外延片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖恥是6仏8外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明是利用真空鍵合機對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，如圖1所 示，該方法包括以下步驟步驟1 清洗單面拋光的InGaAs外延片，去除表面的有機物；步驟2 在清洗干凈的InGaAs外延片上蒸鍍金屬層；步驟3 對該InGaAs外延片進行光刻腐蝕，得到帶窄金屬條的InGaAs外延片；步驟4 采用等離子體刻蝕去除InGaAs外延片表面的光刻膠；步驟5 清洗GaAs外延片，去除表面的有機物；步驟6 將清洗干凈的GaAs外延片與經(jīng)過等離子體刻蝕的InGaAs外延片進行貼 合，得到貼合后的晶片；步驟7 將該貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)進行鍵合，并進行熱處理，以驅(qū)除 鍵合界面的水氣；以及步驟8 對鍵合后的晶片進行減薄，并腐蝕掉鍵合的晶片的GaAs襯底?；趫D1所示的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法流程圖，圖加至圖2c 示出了本發(fā)明提供的對^GaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的工藝流程圖，包括如下步驟步驟1 將單面拋光的InGaAs外延片10用有機溶劑清洗，去除表面的有機物，再 用等離子水沖洗5分鐘以上；如圖恥所示，所述的InGaAs外延片10包括一 nShP 襯底 11;一 ρ型層feJnP 12，該ρ型層12制作在η型hP襯底11上；一 ρ型InGaAs層13，該ρ型InGaAs層13制作在ρ型層12上；一 η型InGaAs層14，該η型InGaAs層14制作在ρ型InGaAs層13上；以及一 η型GahP層15，該η型GahP層15制作在η型InGaAs層14上。步驟2 在InGaAs外延片10上蒸鍍金屬層16 ；該金屬層16制作在η型feilnP層 15上，其中金屬層16采用的金屬材料可以為Ti/Au、AuGeNi/Au、Al、Ni/Au等，金屬材料的 厚度10 50nm左右(圖4的金屬條厚度采用的是20nm)。步驟3 對InGaAs外延片10進行光刻腐蝕(或采用剝離技術(shù)得到金屬條)，根據(jù) 器件要求設(shè)計金屬條的寬度(如對于太陽電池的設(shè)計，要求金屬條占據(jù)表面面積不能超過6% )，得到帶窄金屬條的InGaAs外延片；步驟4 去除InGaAs外延片10上的光刻膠，由于金屬較薄可以采用RIE技術(shù)對表 面進行處理，經(jīng)過等離子體表面處理的InGaAs外延片10更有利于鍵合成功；步驟5 將GaAs外延片20用有機溶劑清洗，去除表面的有機物，再用等離子水沖 洗5分鐘以上。如圖所示，所述的GaAs外延片20包括一 η 型 GaAs 襯底 21;一 η型GaAs緩沖(buffer)層22，該η型GaAs緩沖層22制作在η型GaAs襯底 21上；一 ρ型feilnP腐蝕阻擋層23，該feilnP層23制作在GaAs緩沖層22上；一 ρ+型GaAs層對，該P+型GaAs層M制作在GaInP層23上； 一 ρ+ 型 Al0.9Ga0. ^s 層 25，該 p+ 型 Ala 9Ga0. ^s 層 25 制作在 ρ 型 GaAs 層 24 上;一 η型GaAs層洸，該η型GaAs層洸制作在P+型Ala 9Ga0. ^s層25上;一 ρ型GaAs層27，該ρ型GaAs層27制作在η型GaAs層洸上；一 ρ 型 Al0.2Ga0.8As 層沘，該 ρ 型 Al0.2Ga0.8As 層 28 制作在 ρ 型 GaAs 層 27 上。GaAs外延片的清洗過程①用丙酮棉球擦拭GaAs外延片20的表面，在顯微鏡下觀察無明顯的臟污顆粒，這 樣的外延片才可以用于鍵合；②用乙醇、丙酮、三氯乙烯按順序來回高溫超聲煮洗GaAs外延片20各3遍，最后 用乙醇清洗完后，用去離子水反復(fù)沖洗5分鐘，目的在于清除表面有機物污染；步驟6 將清洗干凈的GaAs外延片20和經(jīng)過等離子體處理的InGaAs外延片10進 行貼合，貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)鍵合，進行熱處理，以驅(qū)除鍵合界面的水氣。這里所述的熱處理包括(1)將放置有兩貼合好的外延片的夾具置于真空鍵合機內(nèi)，密封之后通過施力裝 置給晶片施加一定的壓力，一般在1至5ΜΙ^之間。然后開始抽真空，到達一定的真空度 (3 X KT3Pa以下)后可以開始設(shè)定低溫30至90度，在30至90°C溫度范圍內(nèi)預(yù)鍵合1小時 左右。在保溫過程中真空度保持在10_4至10_5Pa。(2)預(yù)鍵合后的晶片進行1小時以上的120至200攝氏度的低溫鍵合，壓力同上。 此過程可以去除界面間的水汽，此過程鍵合時間越長鍵合能越大。(3)預(yù)鍵合后的晶片再進行0. 5小時左右的300至350攝氏度的低溫鍵合。進一 步清除界面水汽，增加界面鍵合能。鍵合界面的成鍵方式伴隨溫度的上升和氣體的逸出，從 預(yù)鍵合時的范德瓦爾斯結(jié)合轉(zhuǎn)變成為原子鍵結(jié)合。(4)然后開始緩慢降溫，到室溫后可取出晶片，進行下一步的處理。注意250°C以 后升溫和降溫的過程要比較緩慢，平均0. 2-0. 5°C /分鐘左右，防止熱應(yīng)力得不到及時釋放 而導(dǎo)致鍵合失敗。步驟7 對鍵合后的晶片進行減薄。將上述鍵合的晶片取出后，機械減薄GaAs襯 底，減薄到100 μ m左右。步驟8 腐蝕掉鍵合晶片的GaAs襯底21，完成低溫金屬鍵合的制作。GaAs襯底21的腐蝕步驟如下
(1)用光刻膠或蠟保護晶片側(cè)面，防止腐蝕液側(cè)蝕。( 將鍵合好的晶片置于體積比為H3PO4 H2O2 H2O=I 1 3的溶液中進行 GaAs襯底21的腐蝕；然后用體積比為HCL H2O = 2 1的溶液腐蝕去掉fe^nP阻擋層 23，獲得表面層為P+GaAs的電極接觸層M，這樣表面約幾微米的GaAs薄膜就轉(zhuǎn)移到了 InP 襯底上，得到了鍵合的GaAsAnGaAs雙結(jié)太陽電池晶片。(3)利用有機溶劑去除膠或蠟，這里如果鍵合的質(zhì)量不好，在熱處理除蠟的過程中 晶片會出現(xiàn)解鍵合。我們這種低溫鍵合的方法得到的晶片鍵合能比較高，在除蠟過程中晶 片完整，沒有出現(xiàn)解鍵合現(xiàn)象。從實驗的結(jié)果來看，這種低溫金屬鍵合的效果很好。圖3所示鍵合晶片的紅外透 視圖非常亮，沒有牛頓環(huán)，表明界面間沒有鍵合上的部分很少。對制作的InGaAs/GaAs晶 片進行了鍵合界面的SEM圖測試，界面十分平整，中間有一層金屬條紋(圖4b中的白色 部分)；在沒有金屬的地方有空隙，空隙在遠離金屬條的地方又沒有了，說明鍵合的質(zhì)量很 好。利用磷酸等腐蝕液將鍵合晶片GaAs襯底腐蝕完后，GaAs薄膜已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了 InP襯 底上，測試鍵合晶片的I-V特性，說明鍵合的InGaAs/GaAs晶片界面實現(xiàn)了歐姆接觸，鍵合 界面的電特性良好。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，該方法包括 清洗單面拋光的InGaAs外延片，去除表面的有機物；在清洗干凈的InGaAs外延片上蒸鍍金屬層；對該InGaAs外延片進行光刻腐蝕，得到帶窄金屬條的InGaAs外延片； 采用等離子體刻蝕去除InGaAs外延片表面的光刻膠； 清洗GaAs外延片，去除表面的有機物；將清洗干凈的GaAs外延片與經(jīng)過等離子體刻蝕的InGaAs外延片進行貼合，得到貼合 后的晶片；將該貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)進行鍵合，并進行熱處理，以驅(qū)除鍵合界面的 水氣；以及對鍵合后的晶片進行減薄，并腐蝕掉鍵合的晶片的GaAs襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述清洗單面拋光的InGaAs外延片，去除表面的有機物的步驟，包括將單面拋光的InGaAs外延片用有機溶劑清洗，去除表面的有機物，再用等離子水沖洗 至少5分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述清洗GaAs外延片，去除表面的有機物的步驟，包括將GaAs外延片用有機溶劑清洗，去除表面的有機物，再用等離子水沖洗至少5分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述InGaAs外延片包括一 η 型 InP 襯底(11)；一 P型層& ιΡ(12)，該ρ型層(12)制作在η型InP襯底(11)上； 一 ρ型InGaAs層(13)，該ρ型InGaAs層(13)制作在ρ型層(12)上； 一 η型InGaAs層(14)，該η型InGaAs層(14)制作在ρ型InGaAs層(13)上；以及 一 η 型 feilnP 層(15)，該 η 型 feilnP 層(15)制作在 η 型 InGaAs 層(14)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述GaAs外延片包括一 η 型 GaAs 襯底 Ql)；一 η型GaAs緩沖層Q2)，該η型GaAs緩沖層Q2)制作在η型GaAs襯底Ql)上； 一 ρ型feilnP腐蝕阻擋層03)，該feilnP層Q3)制作在GaAs緩沖層Q2)上； 一 P+型GaAs層04)，該ρ+型GaAs層Q4)制作在feilnP層Q3)上； 一 P+ 型 Al0.9Ga0. ^s 層(25)，該 p+ 型 Al0.9Ga0. ^s 層(25)制作在 ρ 型 GaAs 層(24)上； 一 η 型 GaAs 層 Q6)，該 η 型 GaAs 層 Q6)制作在 ρ+ 型 Ala9Giia ,As 層 Q5)上； 一 ρ型GaAs層、2 )，該ρ型GaAs層、2 )制作在η型GaAs層(26)上；以及 一 ρ 型 Al0.2Ga0.8As 層⑶)，該 ρ 型 Al0.2Ga0.8As 層(28)制作在 ρ 型 GaAs 層(27)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述將該貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)進行鍵合的步驟中，真空鍵合的真空度采用10_4 至 l(T5Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所述在清洗干凈的InGaAs外延片上蒸鍍金屬層的步驟中，金屬層采用的金屬材料為Ti/Au、 AuGeNi/Au, Al或Ni/Au，金屬材料的厚度為IOnm至50nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述進行熱處理的步驟中，施加在鍵合后晶片上的壓力為IMI^a至5MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于，所 述進行熱處理的步驟包括以下四個溫度階段階段1 :30 90°C溫度范圍內(nèi)預(yù)鍵合1小時； 階段2 :120 200°C溫度范圍內(nèi)預(yù)鍵合1小時； 階段3 :300 350°C預(yù)鍵合0. 5小時； 階段4 緩慢降溫，至室溫后取出晶片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，其特征在于， 所述熱處理在溫度為250°C以上時，升溫要求緩慢，平均0. 2 0. 5°C /分鐘；降溫過程也要 求同樣緩慢，平均0. 2 0. 5°C /分鐘；而在溫度低于250°C時采取自然降溫的方式降溫。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對InGaAs與GaAs進行低溫金屬鍵合的方法，包括清洗單面拋光的InGaAs外延片，去除表面的有機物；在清洗干凈的InGaAs外延片上蒸鍍金屬層；對該InGaAs外延片進行光刻腐蝕，得到帶窄金屬條的InGaAs外延片；采用等離子體刻蝕去除InGaAs外延片表面的光刻膠；清洗GaAs外延片，去除表面的有機物；將清洗干凈的GaAs外延片與經(jīng)過等離子體刻蝕的InGaAs外延片進行貼合，得到貼合后的晶片；將該貼合后的晶片對置于真空鍵合機內(nèi)進行鍵合，并進行熱處理，以驅(qū)除鍵合界面的水汽；對鍵合后的晶片進行減薄，并腐蝕掉鍵合的晶片的GaAs襯底。利用本發(fā)明，實現(xiàn)了InGaAs與GaAs的低溫金屬鍵合。
文檔編號H01L21/02GK102110595SQ20101059570
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者彭紅玲, 渠宏偉, 鄭婉華, 馬紹棟 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所