[发明专利]在一个公共基片上装配集成电路的方法

说明书

本发明涉及电子集成电路领域，尤其涉及在一个公共基片上装配集成电路的方法。

将会看到，本发明虽以硅基片上制造砷化镓集成电路(微结构)的例子来加以说明，但它具有更为广泛的适用范围。仅仅作为例子，可把本发明应用于制造含有硅基电子器件的器件，其上集成有砷化镓基集成电路(或器件)，例如发光二极管(LED)、激光器、隧道晶体管、Gunn氏振荡器、集成电路、太阳能收集器、液晶显示器(LCD)以及其它器件。

目前，工业上需要一种低成本、高效率和实用的方法把高价的集成电路装配到能大批供应的低价基片上。尤其是，对于一些特定的电子和光电应用，由诸如砷化镓类材料作比硅等材料作具有更好的特性。然而，在制造砷化镓器件时，砷化镓晶片的大部分区域通常不被利用而浪费掉。一般讲这些未利用的区域造成宝贵的芯片区域不能有使用。另外，对砷化镓进行加工处理一般需要专门的技术、化学试剂和设备，因此很昂贵。

在诸如超大规模集成电路(VLSI)一类其它应用上用硅而非砷化镓制造可能更好。在另一些应用中，可能希望获得同时具有这两种类型材料特性的集成电路。因此，工业上需要开发一种有效的方法来制造与硅基集成电路集成在一起的砷化镓器件。这样一种方法得到的结构兼有砷化镓和硅基器件这两种器件的优点。

诸如倒装晶片键合、腐蚀剥离(liftoff)法及其它方法通常需要一个面积较大的基片，这与现有技术水平下微米级的集成电路是不协调的。这样一些方法当把粒子定位到基片上时常常产生困难。因此，工业上需要开发一种有效的方法把诸如砷化镓等高代价的材料制作到诸如硅等低代价的基片上。

工业上使用或者提出了几种方法，来制造单个的电子元件(或者通常为微结构或集成电路)，并把这样一些结构装配到基片上。一种方法是把砷化镓器件直接生长在硅基片上。这种方法受到限制，因为砷化镓的晶格结构与硅并不匹配。另外，在硅上生长砷化镓本来就困难，所以很昂贵。因此，砷化镓不能有效地生长在硅基片上。

Yando在美国专利No.3,439,416中描述了另一种方法。他讲到在一磁体阵列上放置、收集或作振动的元件或结构。这些磁体包括磁化层，和非磁化层交替形成叠层结构。把元件装配到磁体阵列上并由此形成组件。然而，这些元件的形状、大小和配置存在严重限制。元件宽度必须与磁化层的间隔一致，而元件的配置受到并行的叠层几何结构的制约。另外，元件的自对准要求有叠层构造。再于，Yando所揭示的结构一般具有毫米级尺寸，因此一般讲与微米级的集成电路结构并不匹配。因而，Yando所揭示的方法和结构太大，和过于复杂，以致无法有效地使把现有技术的集成电路或元件装配到基片上去。

在Liebes，Jr.等的美国专利No.5,034,802中描述了另一种方法，它涉及在包封好的表面安装器件与基片之间的配套物理特征。所描述的这种装配工艺要求把厘米级包封好的表面安装器件用人或机器人臂机械地拣起、对准并加到基片上。这种工艺受到限制是因为它需要人或机器人臂。人或机器人臂把每个包封器件一个一个地而不是同时装到基片上，因而限制了操作的效能和效率。而且，这种方法使用厘米级的器件(或者包封好的表面安装集成电路)，对芯片形式的微米级集成电路，其适用性不大。

诸如Biegelsen等的美国专利No.4,542,397中描述的另一种方法包含了把诸平形四边形结构通过机械振动放置到基片上去的方法。另一方面，该法也可使用脉动气流进入支持面(或基片)上的诸小孔。这种方法的一个限制包括能振动结构的装置或者使脉动气流通过小孔的装置。而且，所描述的方法依赖厘米级尺寸的芯片，对现有技术水平的微米级结构的适用性并不大。

如Akyurek的美国专利No.4,194,668所描述的又一种方法揭示了一种装置，它把电极脚对准并焊接到可焊接的欧姆阳极触点上。该阳极触点是位于晶片上的单个半导体芯片的一部分。装配这种结构需要把电极脚撒布在一掩模上，然后电磁振动这些脚以便对准的技术。这种方法由于需要为实现电磁振动步骤的振动装置而受到限制。另外，这种方法还需要一馈送面缓慢地向掩模倾斜，以便把电子脚转移到掩模上去。再此该法只适用于涉及电极脚和硅晶片方面，因而，使采用这样一种方法于这些结构受到限止。