本發(fā)明涉及一種化合物基半導(dǎo)體超薄襯底制作方法，屬于半導(dǎo)體制造的技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著太赫茲技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，化合物半導(dǎo)體材料以其可裁剪的能帶結(jié)構(gòu)、高電子遷移率等物理特性在太赫茲器件技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但是由于工作頻率高，太赫茲固體器件的襯底損耗不容忽視，降低太赫茲固體器件的襯底厚度一致都是業(yè)界提高太赫茲器件性能的重要手段，也是一個重大技術(shù)難題。

現(xiàn)有采用直接減薄方式減小太赫茲器件襯底厚度的方法，在實際工藝過程中操作誤差大，襯底平整性差，而且給后續(xù)工藝造成操作空難，急需改進(jìn)這一傳統(tǒng)減薄方式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

（一）要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是直接減薄制作太赫茲器件造成的襯底平整性差、誤差大的問題，在直接減薄過程中，由于要實現(xiàn)非常薄的襯底，在后期制作過程中，減薄速率必須降到很低，而且由于襯底薄至10微米以下，給后續(xù)工藝如去粘附劑、劃片等過程中都有著非常大的操作難度。

（二）技術(shù)方案

為了解決以上技術(shù)問題，結(jié)合附圖1-6進(jìn)行說明，本發(fā)明提供了一種化合物基半導(dǎo)體超薄襯底制作方法：其包括如下步驟：

(1)在化合物基外延材料層上制作完成太赫茲器件；

(2)采用光刻、刻蝕的方法在太赫茲器件周圍形成深的隔離臺面，刻蝕深度為3-10微米，去膠，并清洗干凈；

(3)在化合物半導(dǎo)體襯底片正面涂光刻膠，光刻膠為PMMA電子束光刻膠，并進(jìn)行180℃3分鐘堅膜；

(4)在臨時襯底片上生長保護介質(zhì)二氧化硅20納米，生長方式為PECVD；

(5)將化合物半導(dǎo)體襯底與臨時襯底片進(jìn)行粘附，粘附劑為低溫蠟；

(6)對化合物基半導(dǎo)體襯底片進(jìn)行快速減薄、慢速減薄、拋光，直到化合物基襯底厚度減薄到20-30微米；

(7)采用等離子體刻蝕的方式，刻蝕襯底背面，直到臺面外的外延層全部刻蝕掉；

(8)采用有機溶劑浸泡的方式去掉粘附劑和光刻膠，得到襯底厚度為3-10微米的化合物基半導(dǎo)體器件。

所述化合物半導(dǎo)體為砷化鎵、磷化銦、氮化鎵、碳化硅等半導(dǎo)體材料。

所述步驟(1)中，太赫茲器件包括異質(zhì)結(jié)雙極晶體管、高電子遷移率晶體管、肖特基二極管、耿式二極管等。

所述步驟(2)中，刻蝕掩膜為光刻膠4620，厚度為15微米，刻蝕方式為ICP刻蝕。

所述步驟(2)中，去膠采用丙酮、乙醇、DI水清洗。

所述步驟(3)中，在刻蝕有隔離深槽的化合物半導(dǎo)體外延片上，先涂PMMA電子束光刻膠4微米，180烘膠2分鐘；然后再涂PMMA電子束光刻膠6微米，180度熱板厚膠2分鐘，在其上一共涂PMMA電子束光刻膠10微米。

所述步驟(4)中，對臨時襯底片可以是硅片、氮化硅片、玻璃片、石英片等，在臨時襯底片表面進(jìn)行二氧化硅介質(zhì)保護，主要用于襯底片的二次回收再利用，再完成減薄之后，將二氧化硅腐蝕掉，即可恢復(fù)良好的襯底表面。

所述步驟(4)中，對臨時保護介質(zhì)可以是氮化硅、三氧化二鋁等。

所述步驟(6)中，對化合物半導(dǎo)體襯底的減薄，分為三個階段，第一階段快速減薄，可減薄至35-50微米微米厚度；第二階段為慢速減薄，可減薄至20-25微米微米；第三階段為拋光減薄。

所述步驟(7)中，刻蝕過程必須在臺面外區(qū)域進(jìn)行刻蝕監(jiān)控，刻蝕速率控制在1微米每分鐘以內(nèi)，由于光刻膠與化合物半導(dǎo)體的刻蝕速率不同，到刻蝕完化合物半導(dǎo)體，過刻蝕30sec后完成刻蝕。

所述步驟(8)中，首先采用去蠟液對低溫蠟進(jìn)行浸泡去除，然后選用丙酮、乙醇、DI水對襯底片進(jìn)行清洗，從而得到襯底厚度為3-10微米的化合物基半導(dǎo)體器件。

（三）有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明有以下有益效果：

本發(fā)明采用的化合物半導(dǎo)體襯底減薄方法，首先在正面進(jìn)行臺面隔離和襯底厚度標(biāo)定，進(jìn)而得到相應(yīng)的減薄和刻蝕工藝，主要是通過正面刻蝕工藝確定襯底厚度，工藝簡單，厚度可控性好，其次在背面工藝中采用刻蝕的方法，通過刻蝕監(jiān)控確保了襯底厚度誤差，并可以通過調(diào)整刻蝕速率減小襯底的厚度誤差，為太赫茲器件的參數(shù)穩(wěn)定性提供保證。

附圖說明：

圖1為化合物半導(dǎo)體襯底制作深臺面后示意圖

圖2為化合物半導(dǎo)體襯底片涂光刻膠粘附劑后結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為臨時襯底片生長SiO2后示意圖

圖4為將化合物半導(dǎo)體襯底片與臨時襯底片進(jìn)行粘附后的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5為將化合物半導(dǎo)體襯底進(jìn)行減薄拋光后的結(jié)構(gòu)示意圖

圖6為將化合物半導(dǎo)體襯底片進(jìn)行背面刻蝕后的結(jié)構(gòu)示意圖

附圖中標(biāo)記表示為：1-化合物半導(dǎo)體襯底片，2-PMMA和粘附劑-低溫蠟，3-臨時襯底片，4-二氧化硅。

具體實施方式

本實施例提供一種化合物半導(dǎo)體砷化鎵襯底減薄的方法，包括如下步驟：

(1)在砷化鎵化合物外延材料層上制作完成肖特基二極管太赫茲器件；

(2)采用AZ4620光刻膠作為掩膜在太赫茲器件周圍定義形成深的隔離臺面，采用ICP刻蝕，刻蝕氣體為氯氣和三氯化硼，刻蝕深度為6微米，用丙酮去膠，并采用丙酮、乙醇、去離子水清洗干凈；

(3) 在刻蝕有隔離深槽的砷化鎵外延片上，先涂PMMA電子束光刻膠4微米，180烘膠2分鐘；然后再涂PMMA電子束光刻膠6微米，180度熱板厚膠2分鐘，在其上一共涂PMMA電子束光刻膠10微米。

(4)在石英襯底片上生長保護介質(zhì)二氧化硅20納米，生長方式為PECVD；

(5)將砷化鎵半導(dǎo)體襯底正面與石英襯底片進(jìn)行粘附，粘附劑為低溫蠟；

(6)對砷化鎵半導(dǎo)體襯底片進(jìn)行快速減薄、慢速減薄、拋光，直到化合物基襯底厚度減薄到25微米左右；

(7)采用ICP等離子體刻蝕的方式，刻蝕氣體為氯氣和三氯化硼，刻蝕襯底背面，采用ICP系統(tǒng)自帶的終點檢測系統(tǒng)進(jìn)行刻蝕監(jiān)控，直到臺面外的外延層全部刻蝕掉，露出PMMA光刻膠，過刻蝕30sec，停止刻蝕；

(8)采用去蠟液、丙酮、乙醇等有機溶劑浸泡的方式去掉粘附劑和光刻膠，得到襯底厚度為6微米的化合物基半導(dǎo)體器件。

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(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。