具有石墨芯的復合晶片及其制造方法技術

本發明專利技術涉及具有石墨芯的復合晶片及其制造方法。根據一個實施例，一種復合晶片包括具有石墨層的載體基板以及附著到載體基板的單晶半導體層。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】本申請是申請日為2011年9月30日、申請號為201110295462.7以及專利技術名稱為“”的專利技術專利申請的分案申請。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。
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。
技術介紹
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°C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。
技術實現思路
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入口 Ο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。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；將氣體離子(例如質子)注入到單晶半導體晶片的第二面以在單晶半導體晶片的預先限定的深度處形成層離層；在相對低的溫度(例如T〈400°C或者更好地<100°C)下將包括碳粉和瀝青中的至少一個的成型組合物沉積在單晶半導體基板的第二面上；以及使單晶半導體晶片和成型組合物經歷至少一個熱處理以形成附著到半導體晶片的第二面的石墨載體并且沿層離層分裂單晶半導體晶片。根據一個或多個實施例，層離層可以由微泡層或微孔層形成。可選地，具有明確限定的厚度的半導體材料的外延層可以沉積在單晶半導體材料的表面上。根據一個或多個實施例，提供了一種用于制造多個半導體器件的方法。該方法包括:提供具有石墨載體和附著到石墨載體的單晶半導體層的復合晶片；按壓單晶半導體層以形成多個半導體器件；以及切割經加工的單晶半導體層以形成多個分離的半導體器件。根據一個實施例，進一步包括在切割之前從經加工的單晶半導體層移除石墨載體。根據一個實施例，進一步包括在切割之后從經加工的單晶半導體層移除石墨載體。根據一個實施例，提供一種復合晶片包括:提供具有第一面和被布置為與第一面相對的第二面的半導體基板；將具有碳粉和瀝青中的至少一個的成型組合物沉積在半導體基板的第二面上；并且使沉積的成型組合物退火以形成附著到半導體基板的石墨載體。根據一個實施例，半導體基板可以是多晶半導體基板或者單晶半導體基板。根據一個或多個實施例，提供了一種復合晶片。該復合晶片包括具有石墨芯的載體基板、以及附著到載體基板的選自碳化硅和硅的單晶半導體基板或層。根據一個或多個實施例，提供了一種復合晶片。該復合晶片包括具有石墨芯和封裝石墨芯的保護結構的載體基板、以及附著到載體基板的單晶半導體層或基板。根據一個或多個實施例，載體基板包括亂層石墨、無定形石墨和等靜壓石墨中的至少一個。根據一個或多個實施例，載體基板進一步包括橫向圍繞石墨芯的半導體邊(rim)或緣(edge)結構。邊結構(緣結構)可以是保護結構的一部分。根據一個或多個實施例，載體基板進一步包括具有凹陷的半導體晶片，其中石墨芯設置在該凹陷中。本領域的技術人員在閱讀下面的【具體實施方式】之后并且在查看附圖之后將認識至IJ另外的特征和優點。【附圖說明】圖中的元件不必依照比例，相反重點在于圖示本專利技術的原理。而且，在附圖中，相似的附圖標記表示對應的部件。在附圖中: 圖1A至1J圖示了根據實施例的用于制造復合晶片的方法的工藝。圖2A至2B圖示了根據實施例的用于制造復合晶片的方法的工藝。圖3圖示了根據實施例的用于制造復合晶片的方法的工藝。圖4圖示了在根據實施例的復合晶片制造期間使用的質子的注入分布。圖5圖示了根據實施例的用于制造復合晶片的方法的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于制造復合晶片的方法，包括：提供包括石墨芯和封裝所述石墨芯的保護結構的載體晶片；以及使單晶半導體晶片接合到所述載體晶片。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：R貝爾格，H格魯貝爾，W萊納特，G魯爾，R弗爾格，A莫德，HJ舒爾策，K凱勒曼，M佐默，C羅特邁爾，R魯普，
申請(專利權)人：英飛凌科技股份公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE