Si基GaAs器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Si基GaAs器件。
【背景技術(shù)】
[0002]Si基片具有功能多樣、集成度高等優(yōu)點，常被用作半導(dǎo)體器件的襯底，但隨著現(xiàn)代無線通訊技術(shù)朝向高頻、高速、高功率、高效率發(fā)展，Si基片由于高頻特性不足，所以其應(yīng)用受限。另一方面，GaAs作為第二代半導(dǎo)體的典型代表，由于高頻特性好、工藝成熟度高等特點，廣泛地應(yīng)用于無線通訊中，但GaAs器件由于集成度不高，所以其應(yīng)用受到限制。
[0003]因此，如何將Si基片的高集成度特性與GaAs器件的高頻特性相結(jié)合，一直是當前研究的熱點。然而，由于GaAs材料與Si材料存在晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)等方面的差異，目前無法在Si基片上直接外延出高質(zhì)量的GaAs薄膜。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種Si基GaAs器件，能夠?qū)崿F(xiàn)Si基片與GaAs器件的集成。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是:提供一種Si基GaAs器件，所述Si基GaAs器件包括Si基片和外延片，所述外延片包括橫向生長形成的GaAs成核層和位于所述GaAs成核層上的GaAs器件結(jié)構(gòu)，所述Si基片上具有與所述外延片的尺寸相匹配的集成區(qū)域，所述Si基片在所述集成區(qū)域處減薄一定厚度，且所述集成區(qū)域內(nèi)具有多個貫穿所述Si基片的接地孔，所述外延片集成在所述集成區(qū)域內(nèi)，所述接地孔中電鍍有銅。
[0006]優(yōu)選地，所述Si基GaAs器件為HEMT器件、pHEMT器件、HBT器件，BiHEMT器件或MESFET 器件。
[0007]優(yōu)選地，所述接地孔的形狀為圓形、方形、長方形、六邊形或橢圓形。
[0008]優(yōu)選地，所述Si基片在所述集成區(qū)域的厚度為50-200μπι。
[0009]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本實用新型的有益效果是:
[0010]1.通過Si基片與GaAs器件的集成，可在單一芯片上實現(xiàn)射頻通信功能、信號處理功能、數(shù)據(jù)存儲功能等的集成，進一步提高器件集成度；
[0011]2.采用銅作為接地孔的電鍍金屬，與GaAs器件常用的金相比，有利于進一步降低成本，減少對Si基片的影響。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型實施例Si基GaAs器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2-6是采用本實用新型實施例Si基GaAs器件的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0015]參見圖1，是本實用新型實施例Si基GaAs器件的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型實施例的Si基GaAs器件包括Si基片1和外延片，外延片包括橫向生長形成的GaAs成核層20和位于GaAs成核層20上的GaAs器件結(jié)構(gòu)30，Si基片1上具有與外延片的尺寸相匹配的集成區(qū)域11，Si基片1在集成區(qū)域11處減薄一定厚度，且集成區(qū)域11內(nèi)具有多個貫穿Si基片1的接地孔12，外延片集成在集成區(qū)域11內(nèi)，接地孔12中電鍍有銅3。
[0016]在本實施例中，Si基GaAs器件為HEMT器件、pHEMT器件、HBT器件，BiHEMT器件或MESFET 器件。
[0017]在本實施例中，Si基片1在集成區(qū)域11的厚度為50-200μπι。接地孔12的位置與外延片的接地位置對應(yīng)，以便外延片可以通過該接地孔12與地連接?？蛇x地，接地孔12的形狀為圓形、方形、長方形、六邊形或橢圓形。
[0018]下面，將結(jié)合圖2至圖6對本實用新型實施例的Si基GaAs器件的制作方法的具體應(yīng)用進行詳細說明:
[0019]步驟一:提供GaAs襯底，在GaAs襯底上制作多個孔洞。
[0020]其中，如圖2所示，GaAs襯底100上具有多個均勻分布，排列為陣列的孔洞101?？锥?01可以為盲孔或貫穿GaAs襯底的通孔，且盲孔既可以僅在GaAs襯底100的上表面分布，也可以在GaAs襯底100的上下兩個表面分布，孔洞101可以通過光刻或刻蝕等方式形成。在本實施例中，孔洞101在GaAs襯底100上均勻分布，孔洞101的形狀可以是規(guī)則圖形，例如為圓形、橢圓形、三角形或四邊形孔洞，也可以為不規(guī)則圖形。需要注意的是，本實用新型并不對孔洞101的分布方式作限定，多個孔洞101可以均勻分布，例如排列為陣列，也可以非均勻分布?？蛇x地，孔洞101的大小為5-200μπι，孔洞101的間距為5-500μπι。
[0021 ]步驟二:在GaAs襯底上形成外延片，外延片包括位于GaAs襯底上橫向生長的GaAs成核層和位于GaAs成核層上的GaAs器件結(jié)構(gòu)。
[0022]其中，如圖3所示，GaAs成核層20位于GaAs襯底100上，GaAs器件結(jié)構(gòu)30位于GaAs成核層20上。GaAs是具有良好橫向生長特性的材料，GaAs材料可以在GaAs襯底上橫向生長覆蓋孔洞，形成連續(xù)薄膜，由于GaAs材料與GaAs襯底的接觸面減小，可以有效地釋放接觸面由于晶格匹配和熱膨脹系數(shù)差異造成的應(yīng)力，降低缺陷密度，形成致密的薄膜。
[0023]在具體形成外延片時，可以在GaAs襯底100上通過M0CVD(Metal-organicChemical Vapor DePosit1n，金屬有機化合物化學(xué)氣相淀積)方式沉積GaAs材料，使GaAs材料形成薄膜并橫向生長覆蓋通孔，得到GaAs成核層20，并在GaAs成核層20上形成GaAs器件結(jié)構(gòu)30。
[0024]步驟三:提供支撐襯底，將支撐襯底與外延片粘合固定。
[0025]其中，如圖4所示，支撐襯底400通過膠體500與外延片粘合固定。在本實施例中，支撐襯底400的材料為S1、SiC、藍寶石或GaN。
[0026]步驟四:將外延片與GaAs襯底分離，并提供Si基片，其中，Si基片上具有與外延片的尺寸相匹配的集成區(qū)域，Si基片在集成區(qū)域處減薄一定厚度，且集成區(qū)域內(nèi)具有多個貫穿Si基片的接地孔。
[0027]其中，如圖5所示，GaAs襯底100已被去除。GaAs襯底100可以采用濕法腐蝕工藝或激光切割工藝去除，采用濕法腐蝕工藝去除GaAs襯底100時，由于GaAs襯底100具有孔洞101，可以極大地縮短腐蝕時間，使腐蝕更加徹底。Si基片1在集成區(qū)域11處可以通過光刻或刻蝕工藝進行減薄。
[0028]步驟五:利用支撐襯底將外延片轉(zhuǎn)移至集成區(qū)域，并在轉(zhuǎn)移后移除支撐襯底。
[0029]其中，GaAs襯底100去除后，利用支撐襯底400來承受外延片的重量和對外延片進行保護，由于集成區(qū)域11的尺寸與外延片的尺寸相匹配，可以方便外延片11轉(zhuǎn)移至Si基片1上的集成區(qū)域。如圖6所示，外延片被轉(zhuǎn)移到集成區(qū)域11內(nèi)，而支撐襯底400和膠體500被移除。
[0030]步驟六:在接地孔中電鍍銅，得到Si基GaAs器件。
[0031]其中，如圖1所示，接地孔12中通過電鍍的方式灌滿了銅3，可以使外延片具有良好的接地效果。
[0032]通過上述方式，本實用新型實施例的Si基GaAs器件利用已制作好的外延片直接集成到Si基片上，從而可以實現(xiàn)Si基片與GaAs器件的集成，達到兼具高集成度特性和高頻特性的效果。
[0033]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種Si基GaAs器件，其特征在于，所述Si基GaAs器件包括Si基片和外延片，所述外延片包括橫向生長形成的GaAs成核層和位于所述GaAs成核層上的GaAs器件結(jié)構(gòu)，所述Si基片上具有與所述外延片的尺寸相匹配的集成區(qū)域，所述Si基片在所述集成區(qū)域處減薄一定厚度，且所述集成區(qū)域內(nèi)具有多個貫穿所述Si基片的接地孔，所述外延片集成在所述集成區(qū)域內(nèi)，所述接地孔中電鍍有銅。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si基GaAs器件，其特征在于，所述Si基GaAs器件為HEMT器件、pHEMT器件、HBT器件，BiHEMT器件或MESFET器件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si基GaAs器件，其特征在于，所述接地孔的形狀為圓形、方形、長方形、六邊形或橢圓形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Si基GaAs器件，其特征在于，所述Si基片在所述集成區(qū)域的厚度為 50-200μηι。
【專利摘要】本實用新型提供了一種Si基GaAs器件。其包括：包括Si基片和外延片，外延片包括橫向生長形成的GaAs成核層和位于GaAs成核層上的GaAs器件結(jié)構(gòu)，Si基片上具有與外延片的尺寸相匹配的集成區(qū)域，Si基片在集成區(qū)域處減薄一定厚度，且集成區(qū)域內(nèi)具有多個貫穿Si基片的接地孔，外延片集成在集成區(qū)域內(nèi)，接地孔中電鍍有銅。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)Si基片與GaAs器件的集成。
【IPC分類】H01L21/822, H01L29/20, H01L29/778
【公開號】CN205092245
【申請?zhí)枴緾N201520897542
【發(fā)明人】陳一峰
【申請人】成都嘉石科技有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月11日