[发明专利]利用柔顺树脂的半导体接合以及使用氢注入用于转移晶片去除

说明书

具有柔顺树脂的转移基底用于将一个或更多个芯片接合至目标晶片。在转移基底中形成有注入区。转移基底的一部分被蚀刻以形成耸立部。柔顺材料被施加至转移基底。芯片固定至柔顺材料，其中芯片固定至耸立部上方的柔顺材料。芯片在芯片被固定至柔顺材料的情况下被接合至目标晶片。从芯片去除转移基底和柔顺材料。转移基底对UV光是不透明的。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年9月5日提交的美国临时专利申请第62/046500号和于2014年12月5日提交的题为“Semiconductor Bonding with Compliant Resin and UtilizingHydrogen Implantation for Transfer-Wafer Removal”的美国非临时专利申请第14/562169号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文用于所有目的。

背景技术

本申请涉及晶片接合。更具体地，但不限于，涉及接合半导体以产生光学器件。有时在硅集成电路上采用高级电子功能(例如，光子器件偏置控制、调制、放大、数据串行化和解串行化、成帧和路由)。其一个原因是用于硅集成电路的设计和制造的全球基础设施的存在，其使得能够以市场化成本生产具有非常先进的功能和性能的器件。由于其间接能带隙，硅不能用于光发射或光放大。

化合物半导体(例如，磷化铟、砷化镓、以及相关的三元和四元材料)因为它们的直接能带隙已经用于光通信，特别是用于发光器件和光电二极管。然而，由于在这些材料中制造器件和电路的较高成本，在这些材料上的高级电功能的集成已限于细分的高性能应用。此外，三元和四元材料与硅的集成因为材料之间的晶格失配而是具有挑战性的。

发明内容

芯片(例如，III-V族)的使用金属合金在目标晶片上的Skorpios TemplateAssisted Bonding^TM(STAB^TM)是具有挑战性的，这是由于芯片(例如，包括III-V族材料的芯片)的厚度的变化，特别是当大量芯片(例如，来自不同源和/或变化厚度)被封装在目标晶片(例如，包括硅的晶片)上时。在2013年1月18日提交的美国申请号13/745577中给出了STAB工艺的示例，该申请通过引用并入本文。在一些实施方案中，借助于转移晶片上的柔顺树脂和目标晶片上的高度定位基座可实现在大直径晶片上具有均匀压力的芯片定位(例如，垂直高度，有时称为“z高度”)。然而，不是所有的柔顺树脂都能适应用于将芯片有效接合至目标晶片的高退火温度(例如，大于200和/或300摄氏度的温度)。此外，在一些实施方案中，由于以下一个或更多个原因，能够具有高退火温度的树脂与STAB^TM工艺不相容：

(1)去除利用树脂附接至芯片的转移晶片有时使用热和剪切力，这倾向于从目标晶片上的接合位点撕裂芯片；和/或

(2)去除利用树脂附接至芯片的转移晶片有时使用由对短波长的光(例如，具有200nm至400nm波长的紫外线(UV)光)透明的材料(例如，玻璃或蓝宝石)制成的转移晶片的基底，以允许利用激光对通过转移晶片的基底的树脂剥离。不幸的是，所使用的透明材料(例如，玻璃和蓝宝石)的热膨胀系数不同于目标晶片的热膨胀系数。例如，在一些实施方案中，目标晶片包括硅基底。当试图使用非硅转移基底(例如，玻璃或蓝宝石)将芯片接合至目标晶片的硅基底时，硅基底与非硅基底之间的膨胀差大于芯片布置容差。当使用大的非硅基底(例如，直径等于或大于200mm的基底)时，这个问题增加。在退火期间，芯片(例如，在转移晶片的边缘处的芯片)可以在室温下从原始对准位移几十微米。注意，硅、InP和GaAs对于波长短于约900nm的光是不透明的，因此在将转移晶片从树脂上剥离时，UV光不能用于照射穿过硅、InP或GaAs。