[發明專利]利用柔順樹脂的半導體接合以及使用氫注入用于轉移晶片去除

有效

• 申請號: 201580055982.7
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN107078091B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 達米安·蘭貝特;約翰·施潘;斯蒂芬·克拉蘇利克
• 申請（專利權）人: 斯考皮歐技術有限公司
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/762
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 何沖;黃隸凡

具有柔順樹脂的轉移基底用于將一個或更多個芯片接合至目標晶片。在轉移基底中形成有注入區。轉移基底的一部分被蝕刻以形成聳立部。柔順材料被施加至轉移基底。芯片固定至柔順材料，其中芯片固定至聳立部上方的柔順材料。芯片在芯片被固定至柔順材料的情況下被接合至目標晶片。從芯片去除轉移基底和柔順材料。轉移基底對UV光是不透明的。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年9月5日提交的美國臨時專利申請第62/046500號和于2014年12月5日提交的題為“Semiconductor Bonding with Compliant Resin and UtilizingHydrogen Implantation for Transfer-Wafer Removal”的美國非臨時專利申請第14/562169號的優先權，其公開內容通過引用整體并入本文用于所有目的。

背景技術

本申請涉及晶片接合。更具體地，但不限于，涉及接合半導體以產生光學器件。有時在硅集成電路上采用高級電子功能(例如，光子器件偏置控制、調制、放大、數據串行化和解串行化、成幀和路由)。其一個原因是用于硅集成電路的設計和制造的全球基礎設施的存在，其使得能夠以市場化成本生產具有非常先進的功能和性能的器件。由于其間接能帶隙，硅不能用于光發射或光放大。

化合物半導體(例如，磷化銦、砷化鎵、以及相關的三元和四元材料)因為它們的直接能帶隙已經用于光通信，特別是用于發光器件和光電二極管。然而，由于在這些材料中制造器件和電路的較高成本，在這些材料上的高級電功能的集成已限于細分的高性能應用。此外，三元和四元材料與硅的集成因為材料之間的晶格失配而是具有挑戰性的。

發明內容

芯片(例如，III-V族)的使用金屬合金在目標晶片上的Skorpios TemplateAssisted Bonding^TM(STAB^TM)是具有挑戰性的，這是由于芯片(例如，包括III-V族材料的芯片)的厚度的變化，特別是當大量芯片(例如，來自不同源和/或變化厚度)被封裝在目標晶片(例如，包括硅的晶片)上時。在2013年1月18日提交的美國申請號13/745577中給出了STAB工藝的示例，該申請通過引用并入本文。在一些實施方案中，借助于轉移晶片上的柔順樹脂和目標晶片上的高度定位基座可實現在大直徑晶片上具有均勻壓力的芯片定位(例如，垂直高度，有時稱為“z高度”)。然而，不是所有的柔順樹脂都能適應用于將芯片有效接合至目標晶片的高退火溫度(例如，大于200和/或300攝氏度的溫度)。此外，在一些實施方案中，由于以下一個或更多個原因，能夠具有高退火溫度的樹脂與STAB^TM工藝不相容：

(1)去除利用樹脂附接至芯片的轉移晶片有時使用熱和剪切力，這傾向于從目標晶片上的接合位點撕裂芯片；和/或

(2)去除利用樹脂附接至芯片的轉移晶片有時使用由對短波長的光(例如，具有200nm至400nm波長的紫外線(UV)光)透明的材料(例如，玻璃或藍寶石)制成的轉移晶片的基底，以允許利用激光對通過轉移晶片的基底的樹脂剝離。不幸的是，所使用的透明材料(例如，玻璃和藍寶石)的熱膨脹系數不同于目標晶片的熱膨脹系數。例如，在一些實施方案中，目標晶片包括硅基底。當試圖使用非硅轉移基底(例如，玻璃或藍寶石)將芯片接合至目標晶片的硅基底時，硅基底與非硅基底之間的膨脹差大于芯片布置容差。當使用大的非硅基底(例如，直徑等于或大于200mm的基底)時，這個問題增加。在退火期間，芯片(例如，在轉移晶片的邊緣處的芯片)可以在室溫下從原始對準位移幾十微米。注意，硅、InP和GaAs對于波長短于約900nm的光是不透明的，因此在將轉移晶片從樹脂上剝離時，UV光不能用于照射穿過硅、InP或GaAs。