[發明專利]用于基板的自組裝的方法和依此獲得的設備

在審

• 申請號: 201310374241.8
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103762285A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: P·索薩;張文奇;S·阿米尼
• 申請（專利權）人: IMEC公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/00;H01S5/343;B82Y40/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張欣

技術領域

本發明涉及半導體光電子和MEMS封裝領域，更具體地，涉及用于將半導體、光電子和MEMS設備自組裝成功能性系統的方法。?

背景技術

將微米級別和納米級別的半導體設備集成為多功能系統是半導體封裝領域的主要挑戰之一。挑戰來自于制造不同的半導體設備所需的制造步驟的不兼容性。作為這種不兼容性的結果，不能采用單片集成方案（其中諸設備在共同的基板上制造）。因此，在多樣化功能性系統中，半導體設備被分開制造，且在隨后的階段被組裝，以形成多功能系統。?

機器人拾-放是用于將分立的半導體設備組裝和封裝成功能性系統的常用方法。該技術已經被用于大規模半導體設備的集成，且已被證明是準確且可靠的。然而，隨著半導體設備尺寸繼續縮小，該組裝技術變得不那么可取。機器人拾-放方法的主要劣勢在于，其沒有提供用于組裝小型半導體設備（包括數以百計甚至千計的精細間距的微凸塊）的所需準確度。此外，鑒于機器人拾-放技術的順序性特點，產量相當地低，由此導致形成多功能系統的整體工藝變得昂貴。?

一種替代機器人拾-放的可選封裝方案是半導體設備的自組裝（SA）。自組裝（SA）的使用允許元件自發組織成有序的圖案和結構而不需人工干預。結果，SA具有并行的特點，且可應用于寬的半導體設備尺度范圍。?

Fukushima等人（Fukushima,T.；Ohara,Y.；Murugesan,M.；Bea,J.-C.；Lee,K.-W.；Tanaka,T.；Koyanagi,M.）著述有Self-assembly?technologies?with?high-precision?chip?alignment?and?fine-pitch?microbump?bonding?for?advanced?die-to-wafer3D?integration（用于先進的管芯到晶片3D集成的，采用高精度芯片對準和精細間距微凸塊接合的自組裝技術），電子組件和技術會議(ECTC)（Electronic?Components?and?Technology?Conference），2011IEEE61st,vol.,no.,pp.2050-2055，2011年5月31日-2011年6月3日，描述了利用形成在接合表?面上的銦/金微凸塊陣列的半導體基板SA方法。然而，半導體基板的精確對準依然是個問題。這是因為半導體基板的精確對準高度依賴于相對于精細間距的微凸塊的疏水區域的形成。結果，疏水區域形成期間的誤差可導致小滴限制區（小滴限制區受疏水區的控制）和微凸塊之間的偏移。該偏移對于具有精細間距的微凸塊的半導體設備的組裝而言事關重大。這種偏移可導致精細間距的微凸塊之間的短路或是弱連接，藉此危害功能性系統的產率。此外，所給出的方法并未提供用于保護包括氧化材料的微凸塊（其在半導體制造中是常用的）免于氧化的任何預防措施。所提議的SA方法的又一缺點是使用熱壓縮來持久接合半導體基板，此舉可損害某些包含對該步驟期間施加的高溫以及力敏感的設備的半導體基板。另外，在高溫下的最終熱壓縮可引起歸因于CTE失配的某種偏移。?

因此，需要提供一種SA方法，其提供具有精細間距的微凸塊的設備的高組裝準確度，且兼容于常規的處理流程。?

發明內容

本發明的一個目標是提供一種方法，其實現半導體光電子和MEMS設備的高準確度的自組裝（SA），藉此克服現有技術的缺陷。?

本發明的又一目的是提供一種SA方法，其兼容于用于形成包括氧化材料的精細間距的微凸塊的常規處理流程。?

根據本發明，利用顯示權利要求的技術特征的方法和系統來實現這些和其他目的。?

在本發明的第一方面中，提出一種方法，用于通過在基板上定義具有不同的表面液體張力屬性的區域來實現基板的SA，該方法包括以下步驟：a)提供帶有主表面的基板，該主表面具有第一表面液體張力屬性，該主表面至少部分地以籽晶層所覆蓋，且還包括在所述籽晶層上形成的至少一個微凸塊，藉此將部分籽晶層暴露在外；b）圖案化所暴露的籽晶層，藉此暴露出部分主表面，并且形成至少一個閉環結構，該閉環結構封圍所述主表面的一區域，以及；c）化學處理所述基板的所述主表面，藉此在所述至少一個閉環結構和所述至少一個微凸塊的表面上形成第二表面液體張力屬性，所述第二表面液體張力屬性顯著不同于所述主表面的所述第一表面液體張力屬性。?