[发明专利]载体晶片从器件晶片的激光去键合

说明书

在一个实施例中，半导体器件晶片（10）包含电气组件并且具有在器件晶片（10）的第一侧上的电极（28）。通过使用键合材料（32）（例如聚合物或金属）将透明载体晶片（30）键合到器件晶片（10）的第一侧。然后，在载体晶片（30）为器件晶片（10）提供机械支撑的同时，处理（诸如减薄）器件晶片（10）的第二侧。然后通过使激光束（46）穿过载体晶片（30）来将载体晶片（30）从器件晶片（10）去键合，载体晶片（30）对光束的波长基本上透明。光束撞击在键合材料（32）上，键合材料（32）吸收光束的能量，以使键合材料（32）与载体晶片（30）之间的化学键合断裂。然后从器件晶片（10）移除所释放的载体晶片（30），并且从器件晶片（10）清除残余键合材料。

技术领域

本发明涉及半导体晶片制作，并且特别地涉及用于将载体晶片从包含电气组件的器件晶片去键合的工艺，其中载体晶片在器件晶片的处理期间为器件提供临时机械支撑。

背景技术

尽管本发明应用于事实上任何类型的半导体器件晶片的制作，但是给出制作发光二极管（LED）晶片的示例。

诸如用于生成蓝色光的基于氮化镓的LED是通过在诸如蓝宝石之类的生长衬底（晶片）之上外延生长半导体层而制造的。p型与n型层之间的有源层发射具有峰值波长的光，并且峰值波长由有源层的材料组成确定。这样的半导体层可以在数十微米厚的量级上并且非常易碎。然后在LED晶片上执行金属化和其它公知的处理以例如移除生长衬底、减薄LED层以及形成电极。LED晶片随后被切分以形成LED芯片以供封装。

在其中从LED晶片移除生长衬底以便在面向生长衬底的LED层上执行处理的情况中，或者在其中减薄生长衬底以便用于划线和折断单个化的情况中，载体晶片必须首先被键合到LED晶片的相对表面以在生长衬底的移除或减薄期间为薄LED层提供机械支撑。在将载体晶片键合到LED晶片并且移除或减薄生长衬底之后，可以进一步处理任何暴露的LED层，诸如减薄LED层以及在所暴露的LED层之上沉积薄膜。载体晶片可以临时或永久地连接。如果载体晶片是临时的，则必须执行将载体晶片从LED晶片去键合的方法。硅载体晶片由于其低廉的成本和公知的特性而通常被使用。硅载体晶片吸收来自LED的光并且应当最终从LED层移除。

使用载体晶片（典型地为硅）进行机械支撑通常在集成电路工艺中使用，特别是在其中堆叠IC晶片以形成三维（3-D）模块并且导电通路竖直延伸通过IC晶片的情况下。典型地，通过使用中间温度（例如直至250℃）聚合物粘合剂来将载体晶片键合到IC晶片，使得粘合剂在预期的IC晶片处理温度处不释放。在完成IC晶片处理之后，以高热量并且利用特殊工具和技术（例如使用Brewer Science的HT1010^TM热滑动去键合工艺）来执行载体晶片的去键合。

还已知的是在载体晶片之上应用特殊光热转换（LTHC）层，然后通过使用在相对低温处熔化的特殊粘合剂将载体晶片键合到器件晶片。激光束然后用于加热LTHC层，其进而使粘合剂熔化以用于去键合载体晶片。LTHC材料、特殊粘合剂材料（例如3M的LC3200和LC5200）以及特殊工具从3M公司可得到。该工艺相对昂贵并且耗时。由于粘合剂需要在相对低温处熔化（3M粘合剂被认为仅直至180℃），所以在需要沉积优良薄膜时该去键合工艺是不合适的，因为这样的薄膜典型地需要在250℃以上沉积。

在用于形成高质量薄膜的一些工艺（诸如PECVD工艺）中，工艺温度大幅高于250℃。用于将载体晶片临时键合到IC或LED晶片的聚合物因此必须是极高温聚合物（例如>350℃），这要求更加复杂且更高温度的去键合工艺和工具。

所需要的是比现有技术工艺更简单的用于将载体晶片从器件晶片去键合的经改进的技术。优选的是去键合工艺与通常使用的键合层材料一起工作，所述键合层材料包括高温聚合物（例如BCB、PBO、聚酰亚胺等）、中间温度聚合物/粘合剂（例如Brewer Science的HT1010^TM、3M的LC3200/LC5200等）、低温胶合剂/粘合剂以及甚至金属（例如共晶合金）键合材料。

发明内容