[发明专利]基于CMOS硅基平台的低成本多芯片选区异质集成方法

摘要

本发明公开了一种基于CMOS硅基平台的低成本多芯片选区异质集成方法，涉及硅与非硅材料的异质集成领域。该方法包括：在非硅衬底上通过外延，光刻，刻蚀等工艺制作出共面电极非硅芯片；然后在非硅芯片的晶圆正面注入热固性聚合物溶剂并固化，通过选择性腐蚀工艺去掉衬底与缓冲层，并通过光刻溅射等工艺形成键合金属层；利用集成了非硅芯片台面与对版标记的版图通过CMOS工艺在SOI晶圆的顶层硅上制作出硅基器件结构与键合金属层；利用集成非硅芯片与硅基芯片的版图完成对准贴合，并通过真空键合完成非硅芯片在硅基芯片上异质集成。本发明操作简单，工艺兼容性好，制作成本低，集成度高，可用于硅基平台上非硅材料功能器件的有效集成。

主权项

1.一种基于CMOS硅基平台的低成本多芯片选区异质集成方法，其特征在于，该集成方法包括以下步骤：S1、在非硅衬底上依次外延出非硅功能芯片所需的外延片材料结构，该外延片材料结构包括缓冲层，腐蚀停止层，键合缓冲层，N型接触层，有源层以及P型接触层；S2、在该外延片材料结构上通过刻蚀形成至少两个非硅功能芯片台面；然后在每个非硅功能芯片台面的基础上，通过刻蚀、光刻、剥离工艺制作出共面电极的非硅功能芯片；S3、在由非硅衬底和非硅功能芯片组成的晶圆的电极面旋涂热固性聚合物溶剂，使该溶剂完全渗入到腐蚀停止层；然后将该晶圆放入灌有热固性聚合物溶剂的盒中，并放入真空烘烤箱中固化，形成聚合物印章；S4、将带有聚合物印章的晶圆放入湿法腐蚀液中，通过选择性湿法腐蚀工艺去掉非硅衬底与缓冲层，直到腐蚀停止层完全暴露；S5、通过光刻、表面蒸镀或溅射、以及剥离工艺，在腐蚀停止层底面形成键合金属层，成为制作好的非硅功能芯片晶圆；S6、利用包含非硅功能芯片台面与对版标记的光刻版，通过CMOS工艺在一个SOI晶圆的顶层硅上制作出硅基功能芯片结构与非硅键合区域结构，并在非硅键合区域结构中通过光刻、表面蒸镀或溅射、以及剥离工艺，形成键合金属层；S7、利用集成了非硅功能芯片台面、硅基功能芯片结构的版图以及对版标记，将步骤S5中制作好的非硅功能芯片晶圆与当前SOI晶圆对准贴合；S8、将贴合好的两个晶圆放入真空键合设备并抽真空；再充入惰性气体并抽真空；然后升温并加压，促使两个晶圆的键合金属层通过范德华力充分结合，最后降温冷却至常温；S9、取出键合好的晶圆后去除顶部的聚合物印章，并水浴清洗。