使用中波长红外辐射烧蚀的晶片去接合的利记博彩app
【专利说明】使用中波长红外福射烧蚀的晶片去接合
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年8月1日提交的美国临时申请第61/861,034号的优先权,该美 国临时申请的披露内容W引用的方式并入本文。本申请与同时申请的美国专利申请 第__号(代理人案号:Y0R92013071抓S2 )、2012年11月28日提交的美国专利申请第13/ 687,531号及2013年1月22日提交的美国专利申请第13/746,359号相关,上述申请的披露W 引用的方式并入本文。
技术领域
[0003] 本领域大体设及晶片处理技术,具体地说,设及使用接合结构将处理物晶片临时 接合至器件晶片的结构及方法,所述接合结构包括使用中波长红外福射可激光烧蚀的一个 或多个可释放层。
【背景技术】
[0004] 在半导体晶片处理领域,对大规模集成、高密度娃封装的日益增长的需求已导致 半导体管忍变得极薄。举例而言,对于一些应用,从背侧研磨及抛光娃(Si)晶片降至50皿或 更薄的厚度。尽管单晶Si具有极高机械强度,但Si晶片和/或忍片可因变薄而变得易碎。亦 可由诸如娃通孔(t虹OU曲-silicon via;TSV)处理、抛光及切割的处理步骤引入缺陷,所述 处理步骤进一步降低了薄化晶片或忍片的机械强度。因此,处理薄化Si晶片对大部分自动 化装置而言存在显著挑战。
[0005] 为了促进器件晶片的处理,机械处理物晶片(或载体晶片)通常附接于器件晶片W 增强处理期间器件晶片的机械完整性。当完成器件晶片的处理时,需要从器件晶片释放处 理物晶片。处理器件晶片的最常见途径为使用特别开发的粘合剂将处理物晶片与器件晶片 层叠。取决于诸如处理步骤、产品要求及粘合剂类型之类的因素,已使用或提出各种技术将 变薄后的器件晶片从机械处理物晶片去接合或分离,所述技术包括热释放、化学溶解、机械 释放及激光烧蚀技术。
[0006] 典型激光辅助去接合工艺使用聚合物粘合剂(所述粘合剂能够充分吸收UV(紫外 线)光谱中的能量将器件晶片接合至UV透明玻璃处理物晶片。执行激光烧蚀工艺W烧蚀 聚合物粘合剂及实现玻璃处理物晶片与器件晶片之间的去接合。在UV激光烧蚀工艺中使用 玻璃处理物具有若干缺点,所述缺点包括较差的热传导性、与特定半导体处理装置具有不 兼容性W及高成本。尽管使用Si晶片处理物可潜在克服运些缺点,但娃对UV光谱不透明,且 因此与先前开发的UV激光释放技术不可兼容。
【发明内容】
[0007] 总体上,本发明的实施例包括使用接合结构将处理物晶片临时接合至器件晶片的 结构及方法,所述接合结构包括使用中波长红外福射可激光烧蚀的一个或多个可释放层。 [000引在一个实施例中,提供一种藉由提供堆找结构处理器件晶片的方法,所述堆找结 构具有器件晶片、处理物晶片及接合结构,所述接合结构将所述器件晶片及所述处理物晶 片接合在一起,其中所述接合结构包括由导电材料形成的释放层。使用穿过所述处理物晶 片的红外能量福射所述接合结构W基本或完全气化所述释放层,W使得作为基本或完全气 化所述释放层的直接结果,从所述处理物晶片释放所述器件晶片。红外能量的波长处于约 1.12μηι至约5μηι的范围内。
[0009] 在本发明的另一个实施例中,堆找结构包括器件晶片、处理物晶片及安置于所述 器件晶片与所述处理物晶片之间的接合结构,其中所述接合结构将所述器件晶片及所述娃 晶片接合在一起。所述接合结构包括由导电材料形成的释放层,其中所述释放层被配置为 当曝露于穿过所述处理物晶片的红外激光能量下时藉由红外烧蚀被基本或完全气化,W作 为所述释放层的红外烧蚀的直接结果,引发从所述处理物晶片释放所述器件晶片。
[0010] 在各实施例的W下详细描述中将描述本发明的运些及其他实施例,应结合附图阅 读运些实施例。
【附图说明】
[0011] 图1是根据本发明的一实施例加工及处理半导体晶片的方法的流程图;
[0012] 图2示意性描绘根据本发明的一实施例包括将器件晶片临时接合至处理物晶片的 接合结构的堆找结构;
[0013] 图3示意性描绘根据本发明的另一个实施例包括将器件晶片临时接合至处理物晶 片的接合结构的堆找结构;
[0014] 图4示意性描绘根据本发明的另一个实施例包括将器件晶片临时接合至处理物晶 片的接合结构的堆找结构;
[0015] 图5示意性描绘根据本发明的另一个实施例包括将器件晶片临时接合至处理物晶 片的接合结构的堆找结构;
[0016] 图6示意性描绘根据本发明的另一个实施例包括将器件晶片临时接合至处理物晶 片的接合结构的堆找结构;
[0017] 图7示意性描绘根据本发明的另一个实施例包括将器件晶片临时接合至处理物晶 片的接合结构的堆找结构;
[0018] 图8图示根据本发明的一实施例形成粘合材料的方法,所述粘合材料用于将处理 物晶片临时接合至器件晶片并使能红外激光烧蚀释放技术;
[0019] 图9示意性描绘根据本发明的一实施例使用中波长红外能量执行激光去接合工艺 来释放器件晶片及处理物晶片的设备;
[0020] 图10Α及图10Β图示根据本发明的一实施例可在图9的设备中实施W执行激光去接 合工艺的激光扫描图案;
[0021] 图11图示根据本发明的一实施例用于在IR激光扫描工艺期间有效重叠脉冲激光 束光点W有效烧蚀释放层的方法。
【具体实施方式】
[0022] 现将进一步针对使用接合结构将处理物晶片临时接合至器件晶片的结构及方法 描述本发明的实施例,所述接合结构包括一个或多个可释放层,所述可释放层吸收中波长 红外福射("中I時畐射")W藉由红外福射烧蚀实现晶片去接合。举例而言,图1是图示根据本 发明的一实施例加工及处理半导体晶片的方法的流程图。参看图1,所述方法包括藉由使用 包括释放层的接合结构将处理物晶片(或处理物衬底)接合至器件晶片来执行晶片接合工 艺(步骤10)。在本发明的一个实施例中,处理物晶片是Si处理物晶片(或衬底),所述Si处理 物晶片被接合至Si器件晶片,因为使用机械Si处理物晶片使得与标准CMOS娃晶片处理技术 能够兼容。在本发明的其他实施例中,处理物晶片可由玻璃或其他适合的材料形成,所述材 料对用于IR激光烧蚀的红外(infrared; IR)光谱中的某些波长为透明或半透明(例如,至少 50%透明)。
[0023] 此外,根据本发明的实施例的释放层包括薄金属层和/或由金属颗粒所形成的粘 合层,该层充当可使用低功率中IR福射基本或完全烧蚀(气化)的可释放层W使器件及处理 物晶片去接合。具体地说,在一个实施例中,将处理物晶片临时接合至器件晶片的接合结构 由一个或多个释放层(例如,薄金属薄膜,具有金属颗粒的粘合剂)形成,所述层被配置为强 力地吸收从脉冲IR激光发射的中IR能量及W低烧蚀能量阔值提供高烧蚀效率W使得处理 物晶片能够从器件晶片快速释放。实际上,使用运些接合结构,可藉由释放层(约束于接合 结构内的极浅深度中)容易地吸收来自IR激光的中IR能量的超短脉冲,从而在接合结构及 处理物晶片的接口处快速且有效地气化释放层的至少一部分及从器件晶片释放处理物晶 片。下文将参看图2至图8进一步详细描述将处理物晶片接合至器件晶片的各种结构及方 法。
[0024] 再参看图1,一旦完成晶片接合工艺,可用附接于器件晶片的处理物晶片执行标准 晶片处理步骤(步骤11)。举例而言,在本发明的一个实施例中,将处理物晶片接合至器件晶 片的活性表面上所形成的BE化(back-end-of-line;后段制程)结构。在此情况中,可执行标 准晶片处理步骤,诸如将器件晶片的背侧(非活性)表面研磨/抛光成薄器件晶片。其他晶片 处理步骤包括穿过器件晶片的背侧至器件晶片的活性侧面上所形成的集成电路形成娃通 孔。可使用额外工艺步骤W沉积薄膜(诸如(但不限于)Si〇2和/或Si3N4),所述薄膜藉由娃衬 底和/或处理物晶片上的压缩力或张力,帮助最小化娃活性晶片和/或接合对的非平面性 (或弯曲)。
[0025] 在其他实施例中,器件晶片(在其表面上具有切割带)可与附接的处理物晶片经历 晶片切割工艺,W使得个体管忍或多个管忍可藉由临时处理物晶片保持用于管忍组装或其 他工艺(其中所述管忍组装至衬底或另一完整厚度管忍),及随后在诸如后组装或后底部填 充之类的后续操作中被释放。在运些处理步骤期间,处理物晶片将对器件晶片给予些许结 构强度及稳定性,如本领域技术人员所易于理解的。
[0026] 图1的说明性工艺中的下一步骤设及执行激光烧蚀晶片去接合工艺W从处理物晶 片释放器件晶片(步骤12)。在一个实施例中,此工艺设及使用中波长IR能量穿过处理物晶 片福射接合结构W激光烧蚀接合结构的释放层并释放器件晶片。更具体而言,在一个实施 例中,所述工艺设及将脉冲中IR激光束导向处理物晶片及根据预定扫描图案扫描脉冲中IR 激光束W激光烧蚀接合结构的释放层。释放层的激光烧蚀包括在释放层与器件晶片之间的 接口处基本或完全气化释放层(例如,薄金属层和/或具有金属颗粒的粘合层)中的至少一 部分W使能从处理物晶片释放器件晶片。在本发明的一个实施例中,使用红外激光束实施 中IR激光烧蚀工艺,所述红外激光束发射中I時畐射,所述中I時畐射具有约1.12WI1至约扣