[發明專利]具有石墨芯的復合晶片及其制造方法

有效

• 申請號: 201110295462.7
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102446706A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: R.貝爾格;H.格魯貝爾;W.萊納特;G.魯爾;R.弗爾格;A.莫德;H-J.舒爾策;K.凱勒曼;M.佐默;C.羅特邁爾;R.魯普
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;盧江

相關申請

本申請是在2010年9月30日提交的先前提交的美國序列號12/894,344的部分繼續，并且其整體內容通過引用合并于此。

技術領域

這里描述的實施例涉及具有石墨芯或層的復合晶片、以及用于制造具有石墨載體的復合晶片的方法的實施例。一些實施例涉及具有石墨芯或層以及單晶半導體層的復合晶片。另外的實施例涉及用于制造多個半導體器件的方法。

背景技術

處置起來是充分機械穩定的、具有不同厚度的諸如硅晶片的半導體晶片用于制造半導體器件和集成電路。在大多數情況下，出于制造期間的機械原因而非對于最終的器件，主要需要比較厚的晶片。

對于許多應用，例如諸如快速開關CMOS電路的電子元件，電路的各個器件與晶片的大半導體體積的寄生電氣耦合可能導致各個器件之間的不需要的耦合并且可能限制開關速度。因此，常常采用絕緣體上硅（SOI）晶片。這些晶片包括掩埋氧化物層，其使用于形成器件的硅層與剩余的半導體基板電氣絕緣。然而，SOI晶片比較昂貴。

另一方面，對于許多應用，諸如用于芯片卡的器件或者其中電流路徑從頂表面去往底表面的器件，期望薄的單晶半導體晶片。對于這些薄的晶片，出于加工期間的機械原因而需要另外的載體。盡管另外的載體改進了機械穩定性，但是招致了另外的成本。此外，載體常常僅容忍半導體晶片所經歷的適度加工條件并且因此限制了它們的應用。

例如諸如被粘接到半導體晶片的玻璃載體的載體常常因粘合劑的有限熱穩定性而被限于350℃以下的溫度。玻璃載體還易碎，從而在低壓和真空工藝期間必須小心。另一方面，昂貴的SOI載體系統能夠承受高溫，但是它們的制造，特別是部分地或完整地加工的晶片的接合工藝在技術上是困難的。

發明內容

根據一個或多個實施例，一種用于制造復合晶片的方法包括：提供具有石墨層的載體晶片；提供具有第一面和第二面的單晶半導體晶片；在半導體晶片的第一面和載體晶片的石墨層中的至少一個上形成接合層，該接合層具有選自由金屬、金屬碳化物、金屬硅化物、碳粉、瀝青、石墨、氧化鋁玻璃、氧化硅玻璃、以及氧化鋁和氧化硅玻璃的混合物構成的組的材料；通過接合層使單晶半導體晶片與載體晶片的石墨層連結；以及使載體晶片、單晶半導體晶片和接合層經歷熱處理以形成載體晶片和單晶半導體晶片之間的導電接合。

根據一個或多個實施例，一種用于制造復合晶片的方法包括：提供第一基板；提供具有石墨層的第二基板；在第一基板和第二基板的石墨層中的至少一個上形成具有中間相碳、瀝青以及它們的混合物中的至少一個的碳層；通過碳層使第一基板與第二基板連結；以及使碳層、第一基板和第二基板經歷熱處理以形成第一基板和第二基板之間的穩定接合。

根據一個或多個實施例，一種用于制造復合晶片的方法包括：提供具有石墨層的載體晶片；提供具有第一面和與第一面相對的第二面的單晶半導體晶片；在單晶半導體晶片的第一面上或第一面處形成至少一個結構，該結構選自由金屬化層和摻雜區構成的組；以及使單晶半導體晶片在其第一面處與載體晶片的石墨層接合。

根據一個或多個實施例，具有石墨層的載體晶片或者具有石墨層的第二基板包括具有石墨層的載體基板、具有石墨芯的載體基板和基本上由石墨構成的石墨載體中的一個。

根據一個或多個實施例，石墨可以是亂層（turbostratic）石墨、熱解石墨、等靜壓石墨以及它們的混合物中的一個。

根據一個或多個實施例，提供了一種用于制造復合晶片的方法。該方法包括：提供具有第一面和被布置為與第一面相對的第二面的單晶半導體晶片；將包括碳粉和瀝青中的至少一個的成型組合物沉積在半導體晶片的第二面上；并且使沉積的成型組合物退火以形成附著到半導體晶片的石墨載體。根據一個實施例，此外或可替選地，成型組合物包括形成膏狀或可流動聚合物組合物的諸如芳香烴的烴。

根據一個或多個實施例，提供了一種用于制造復合晶片的方法。該方法包括：提供具有石墨芯和封裝石墨芯的保護結構的載體晶片；以及使單晶半導體基板接合到載體晶片。根據一個或多個實施例，保護結構包括阻擋層材料，其具有足以防止在含氧氣氛中的加工期間的氧和/或氫擴散的氧擴散和/或氫擴散阻擋層性質。保護結構可以例如是硅層。保護結構可以在接合位置處相對于載體晶片的剩余部分不同。例如，可以使保護結構變薄，部分地移除保護結構或者由另一材料部分地替換保護結構。