本公開一般涉及用于晶片接合中的粘接劑。

背景技術(shù)：

暫時(shí)晶片接合/剝離對于實(shí)施微米和納米級的半導(dǎo)體裝置、光電裝置和電裝置的制造是重要的技術(shù)。接合是將裝置晶片(其在最終電子裝置結(jié)構(gòu)中變成層)附接至基板或操作晶片的行為，使得其可例如進(jìn)行布線、接墊和連接冶金的處理。剝離是自基板或操作晶片移除處理的裝置晶片的行為，使得該處理的裝置晶片可用于電子裝置內(nèi)。用于暫時(shí)晶片接合/剝離的一些現(xiàn)存方法涉及在該硅裝置晶片與該操作晶片之間直接放置的粘接劑層的使用。當(dāng)完成硅裝置晶片的處理，硅裝置晶片可通過許多技術(shù)從操作晶片釋離，例如通過將晶片對(waferpair)暴露于由操作體中孔洞所放出的化學(xué)溶劑、通過從邊緣起始點(diǎn)的機(jī)械剝落或通過加熱粘接劑使其可松開至硅裝置晶片可通過剪切(sheering)而移除之處。

因此，本領(lǐng)域需要解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種在微電子裝置處理中黏著接合的方法，其包括：以包含苯氧基樹脂的粘接劑將操作晶片接合至裝置晶片的前側(cè)表面；以及自裝置晶片的背側(cè)表面薄化裝置晶片，同時(shí)裝置晶片粘性地接著至操作晶片。在已將裝置晶片薄化后，可通過激光剝離移除包含苯氧基樹脂的粘接劑，其中裝置晶片與操作晶片分離。

在另一實(shí)施例中，黏著接合的方法可包括以包含苯氧基樹脂的粘接劑將操作晶片接合至裝置晶片的前側(cè)，其中該粘接劑在小于300℃的溫度固化。固化的苯氧基樹脂可具有大于1x10⁵pa.秒的黏度。在將操作晶片接合至裝置晶片之后，可自裝置晶片的背側(cè)表面薄化裝置晶片，同時(shí)裝置晶片粘性地接著至操作晶片。在已將裝置晶片薄化后，可移除包含苯氧基樹脂的粘接劑，其中裝置晶片與操作晶片分離。

在另一實(shí)施例中，提供一種黏著接合的方法，其可包括以包含苯氧基樹脂的粘接劑將第一半導(dǎo)體基板接合至第二半導(dǎo)體基板，其中該粘接劑在低于300℃的溫度固化。固化的苯氧基樹脂可具有大于1x10⁵pa.秒的黏度。

附圖說明

現(xiàn)在參考如以下圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例僅舉例描述本發(fā)明：

圖1是根據(jù)本公開的半導(dǎo)體基板的側(cè)截面圖，其可在形成半導(dǎo)體裝置的方法中用作裝置晶片，該方法使用將該裝置晶片黏著接合至操作晶片作為晶片薄化序列的部分；

圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例在裝置晶片的前表面上形成半導(dǎo)體裝置的側(cè)截面圖；

圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例經(jīng)由包含苯氧基樹脂的粘接劑將操作晶片接合至裝置晶片的前表面的側(cè)截面圖；

圖4是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的描述薄化裝置晶片的背側(cè)表面的側(cè)截面圖；

圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的描述圖案化薄化的裝置晶片的背側(cè)表面的側(cè)截面圖；

圖6是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的描述激光剝離以燒蝕包含苯氧基樹脂的粘接劑，并自裝置晶片移除操作晶片的側(cè)截面圖；

圖7是說明典型粘接劑(例如聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑)的黏度為溫度的函數(shù)的圖表；

圖8是說明含有苯氧基樹脂的粘接劑與聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑在約160℃至210℃的溫度范圍的黏度比較的圖表；以及

圖9是說明含有苯氧基樹脂的粘接劑與聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑在約40℃至210℃的溫度范圍的黏度比較的圖表。

具體實(shí)施方式

本文公開所主張結(jié)構(gòu)和方法的詳細(xì)實(shí)施例；然而，應(yīng)了解所公開的實(shí)施例僅為說明可以各種形式實(shí)施的所主張的結(jié)構(gòu)和方法。另外，與各種實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的每一給定示例意在說明而非限制。進(jìn)一步地，示圖不必按比例繪制，一些特征可放大以顯示特定組件的細(xì)節(jié)。因此，本文公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)未視作限制，而是僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員多樣化地利用本公開的方法和結(jié)構(gòu)的代表性基礎(chǔ)。本說明書中參照本原理的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”，以及其其它變化，意指與該實(shí)施例關(guān)聯(lián)描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、特性等等是包括在本原理的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書中不同地方呈現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”以及其其它變化的詞語表現(xiàn)不必全部指示相同實(shí)施例。

下文中基于描述的目的，術(shù)語“上面的”、“下面的”、“右方”、“左方”、“垂直”、“水平”、“頂部”、“底部”及其衍生詞應(yīng)與本公開的實(shí)施例相關(guān)，如其在繪示圖中的取向。術(shù)語“在...上定位”意指第一元件(例如第一結(jié)構(gòu))存在于第二元件(例如第二結(jié)構(gòu))上，其中插入元件(例如界面結(jié)構(gòu)，如界面層)可存在于該第一元件與該第二元件之間。術(shù)語“直接接觸”意指第一元件(例如第一結(jié)構(gòu))和第二元件(例如第二結(jié)構(gòu))在兩個(gè)元件的界面處連接，而沒有任何中間傳導(dǎo)、絕緣或半導(dǎo)體層。

在一些實(shí)施例中，本文所公開的方法、組成物和結(jié)構(gòu)提供低成本、熱塑性材料，其可用作將半導(dǎo)體材料的薄層(例如含硅材料層)暫時(shí)性接合至晶片操作體基板的粘接劑。如本文所用，術(shù)語“薄”表示5微米至10微米的厚度。在一些實(shí)施例中，本文公開的方法、組成物和結(jié)構(gòu)提供可用在使用激光剝離的方法中的粘接劑。激光剝離是通常用在微電子制造中的層轉(zhuǎn)移技術(shù)中的一種方法，例如使用含硅基板的微電子形成。

通常，在激光剝離中，使用聚酰亞胺材料作為將裝置晶片連接至操作晶片的粘接劑，其中燒蝕該聚酰亞胺粘接劑使用深uv準(zhǔn)分子激光器，其將該裝置晶片自該操作晶片剝離。該操作晶片可是熱膨脹系數(shù)(cte)相符的玻璃板。在一些示例中，用作粘接劑的聚酰亞胺在工業(yè)中以商品名hd3007已知，其可自hdmicrosystems，inc獲得。已確定使用聚酰亞胺粘接劑材料作為微電子裝置制造中晶片接合方法中的粘接劑的一個(gè)缺點(diǎn)為需要相對高的處理溫度以在完成操作晶片對裝置晶片的接合之前將聚酰亞胺前驅(qū)物(即聚酰胺酸)轉(zhuǎn)化成全酰亞胺化的聚酰亞胺。通常用于固化聚酰亞胺以提供酰亞胺化的溫度范圍在300℃至400℃范圍中。另外，聚酰亞胺聚合物的性質(zhì)通常是相對堅(jiān)硬及剛性的，使得該聚合物需要高溫以軟化與接合至該操作晶片。兩步驟皆需的高溫可對包括在裝置晶片中的敏感性裝置造成損害。進(jìn)一步地，用于固化用于酰亞胺化的聚酰亞胺且軟化用于軟化的聚酰亞胺所需的高溫可引起裝置晶片中的應(yīng)力，其在冷卻后引發(fā)裝置晶片中的翹曲。此外，為移除在剝離后余留的聚酰亞胺殘留物，可能需要長時(shí)間浸泡于強(qiáng)熱溶劑中，例如n-甲基吡咯烷酮(nmp)及二甲亞砜(dmso)。

由聚(甲基)丙烯酸酯(其不要求高溫以酰亞胺化或接合且其使用較不侵略性的移除溶劑，例如可自tokyoohkakogyoco.(tok)及brewerscience獲得的那些)構(gòu)成的粘接劑太昂貴且在170℃以上接合期間具有太低的黏度。在大于170℃的溫度的此低黏度在大約200℃至210℃的接合溫度可引起粘接劑材料“擠出”。

在一些實(shí)施例中，本文提供的方法、結(jié)構(gòu)及組成物提供一組樹脂，其是低成本的且已確定在較聚酰亞胺低的溫度具有良好的粘接劑的接合/剝離性能且不呈現(xiàn)擠出現(xiàn)象。在一些實(shí)施例中，本公開提供一種黏著接合的方法，其可包括以包含苯氧基樹脂的粘接劑將第一半導(dǎo)體基板接合至第二半導(dǎo)體基板，其中該粘接劑在低于300℃的溫度固化。固化的苯氧基樹脂可具有大于1x10⁵pa.秒的黏度。

如本文所用，術(shù)語“苯氧基樹脂”表示雙酚a/表氯醇線性聚合物的家族。苯氧基樹脂通常為堅(jiān)韌且可延展的熱塑性材料，其具有高凝聚強(qiáng)度及良好耐沖擊性。主鏈醚鍵及側(cè)鏈羥基促進(jìn)潤濕及對極性基板的接合。結(jié)構(gòu)上，在一些示例中，該苯氧基樹脂可是具有末端α-二醇基的聚羥基醚(polyhydroxyether)。在一些實(shí)施例中，根據(jù)本公開的用于苯氧基樹脂的重量平均分子量可在大約25,000至高于60,000的范圍中。苯氧基樹脂的最高聚合物種可超過250,000道耳頓。多分散性極窄，通常少于4.0。平均分子包含40或更多的均勻分隔的羥基。苯氧基樹脂可是熱塑性樹脂，其適合在低溫(例如小于300℃)下在晶片接合和/或激光剝離應(yīng)用中用作粘接劑。

在本公開的一些實(shí)施例中，該苯氧基樹脂是具有下式的苯氧基樹脂或

pkhh可獲自inchemcorp.，其中pkhh苯氧基樹脂具有iupac名稱：2-(氯甲基)環(huán)氧乙烷；4-[2-(4-羥基苯基)丙烷-2-基]苯酚，及化學(xué)式c18h21clo3。pkhj及pkhc也可獲自inchemcorp。pkhh苯氧基樹脂具有大約52,0000mw/13,000mn(平均)的分子量，且具有范圍在180-280cp中的黏度(于環(huán)己酮中的brookfield@25℃20％)。pkhj苯氧基樹脂可具有約57,0000mw/16,000mn(平均)的分子量，且具有范圍在600-775cp中的黏度(于環(huán)己酮中的brookfield@25℃20％)。pkhc苯氧基樹脂可具有約43,0000mw/11,000mn(平均)的分子量，且具有范圍在410-524cp中的黏度(于環(huán)己酮中的brookfield@25℃20％)。

在一些實(shí)施例中，該苯氧基樹脂粘接劑可是以染料修飾的苯氧基樹脂。在一些實(shí)施例中，本公開使羥基功能黏著聚合物與適當(dāng)活性染料分子共價(jià)反應(yīng)以永久地附著該染料以易于再循環(huán)。例如，該苯氧基樹脂的羥基可與酸功能分子酯化。例如，該苯氧基樹脂可以9-蒽羧酸修飾(例如酯化)。在另一示例中，該苯氧基樹脂可以2-蒽醌羧酸修飾(酯化)。注意以上示例是僅提供作為說明用，因此其它染料(例如其它含羧酸的分子)可用于修飾該苯氧基樹脂。例如，對于染料附接，也可獲得及使用其它羥基活性材料，例如異氰酸酯、氯甲基、氯磺酰基及其組合。如上所述，可使用經(jīng)共價(jià)接合的染料以收集及再使用在其使用后自裝置晶片洗出的粘接劑。

本文公開的苯氧基樹脂粘接劑可用在用于形成半導(dǎo)體裝置、存儲器裝置、光伏裝置、微電子裝置和納米級裝置的任何層/基板轉(zhuǎn)移和/或基板接合方法中。例如，苯氧基樹脂粘接劑可用于使用機(jī)械剝除的工藝中，例如在美國專利第8,247,261號標(biāo)題為“使用應(yīng)力引起基板剝除的薄基板制造(thinsubstratefabricationusingstressinducedsubstratespalling)”中所描述的方法。還可在用于形成包括作為生長表面的含可再利用鍺(ge)基板的含iii-v半導(dǎo)體的半導(dǎo)體裝置及光伏裝置的方法中使用該苯氧基樹脂作為接合粘接劑。在此示例中，一旦形成該iii-v裝置，其經(jīng)接合至支撐基板，且自該iii-v裝置移除該含可再利用鍺(ge)基板以用作用于形成另一裝置的生長表面。該苯氧基樹脂還可在層轉(zhuǎn)移工藝中使用，其使用智能切割以將材料層的一部分分離以用于轉(zhuǎn)移至支撐基板。智能切割可包括將一摻雜物種(例如氫)植入材料層以提供當(dāng)該材料層經(jīng)分割時(shí)橫跨的弱化界面。經(jīng)分割材料層的一部分可使用該苯氧基樹脂粘性地接合至支撐基板。在其它實(shí)施例中，該苯氧基樹脂粘接劑可用在基板(即裝置晶片)薄化工藝中。注意該苯氧基樹脂的粘接劑應(yīng)用的以上示例是僅提供用于說明，并不意欲限制本公開。目前參照圖1至6更加詳細(xì)地討論本公開的方法和結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)，所述方法和結(jié)構(gòu)使用苯氧基樹脂作為接合粘接劑以作為用于形成半導(dǎo)體裝置的方法序列的部分，其包括操作晶片的晶片薄化和剝離。

圖1描述裝置晶片5(例如半導(dǎo)體基板)的一個(gè)實(shí)施例，其可用在本公開的至少一個(gè)實(shí)施例中。在一些實(shí)施例中，可通過塊體半導(dǎo)體基板提供該裝置晶片5。該塊體半導(dǎo)體基板可具有單晶體(即單晶)晶體結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，該裝置晶片5由含硅材料構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，提供該裝置晶片5的含硅材料可包括(但不限于)：硅、單晶硅、多晶體硅(multicrystallinesilicon)、多晶硅(polycrystallinesilicon)、非晶硅、應(yīng)變硅、摻雜碳的硅(si：c)、硅合金或其任何組合。在另一實(shí)施例中，該裝置晶片5可是半導(dǎo)體材料，其可包括(但不限于)：鍺(ge)、硅鍺(sige)、摻雜碳的硅鍺(sige：c)、鍺合金、gaas、inas、inp以及其它iii/v和ii/vi復(fù)合半導(dǎo)體。該裝置晶片5的厚度t1范圍可為自10微米至數(shù)毫米。

圖2描述在該裝置晶片5的前表面15上形成半導(dǎo)體裝置10。如本文所用，“半導(dǎo)體裝置”是指摻雜的本征半導(dǎo)體材料，即，摻雜劑已經(jīng)引入其內(nèi)，為其提供與本征半導(dǎo)體不同的電性質(zhì)。在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體裝置10是場效晶體管(fet)。場效晶體管(fet)是其中輸出電流(即源極-漏極電流)是由施加至柵極的電壓控制的晶體管。場效晶體管通常具有三個(gè)端子，即柵極、源極和漏極。可使用本公開的方法形成的半導(dǎo)體裝置10經(jīng)應(yīng)用可是平面半導(dǎo)體裝置、finfets、三柵半導(dǎo)體裝置、納米線半導(dǎo)體裝置或其組合。本文公開的半導(dǎo)體裝置10還可由存儲器裝置(例如：閃存或edram存儲器)提供。

在一些實(shí)施例中，該半導(dǎo)體裝置10可包括柵極結(jié)構(gòu)11，其包括至少一個(gè)柵極介電質(zhì)12、至少一個(gè)柵極導(dǎo)體13和至少一個(gè)柵極側(cè)壁間隔體14。

該至少一個(gè)柵極介電質(zhì)12可是介電質(zhì)材料，例如sio2，或者是高k介電質(zhì)，例如ta、zr、al的氧化物或其組合。在另一實(shí)施例中，該至少一個(gè)柵極介電質(zhì)12包含氧化物，例如sio2、zro2、ta2o5或al2o3。在一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)柵極介電質(zhì)12可具有范圍在1nm至10nm之間的厚度。

該至少一個(gè)柵極導(dǎo)體層13可包括金屬柵極電極。該金屬柵極電極可是任何導(dǎo)電金屬，其包括(但不限于)：w、ni、ti、mo、ta、cu、pt、ag、au、ru、ir、rh和re，以及包括前述導(dǎo)電元素金屬的至少一個(gè)的合金。在其它實(shí)施例中，該至少一個(gè)柵極導(dǎo)體13可包括摻雜半導(dǎo)體材料，例如含摻雜硅材料，例如摻雜多晶硅。

在一些實(shí)施例中，在該至少一個(gè)柵極導(dǎo)體13頂部上可存在柵極介電質(zhì)(未示出)。該至少一個(gè)柵極介電質(zhì)罩可由氧化物或氮化物材料構(gòu)成。

用于該柵極介電質(zhì)罩、該至少一個(gè)柵極導(dǎo)電層13和該柵極介電層12的材料層中的每一者可使用沉積或生長工藝形成。例如，該柵極介電層12和該柵極介電質(zhì)罩可使用化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝(例如等離子體增強(qiáng)cvd(pecvd))形成。當(dāng)該柵極導(dǎo)體層13由金屬構(gòu)成時(shí)，該柵極導(dǎo)電層13可使用物理氣相沉積(pvd)工藝(例如濺射)形成，或當(dāng)該柵極導(dǎo)體層13由摻雜半導(dǎo)體材料(例如多晶硅)構(gòu)成時(shí)，該柵極導(dǎo)體層13可使用化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝形成。

在形成柵極疊層之后，圖案化及蝕刻材料層的疊層。特定地，通過對待蝕刻的柵極疊層的表面施加光刻膠、將該光刻膠曝光于輻射圖案、且接著使用抗蝕顯影劑以將該圖案顯影至該光刻膠中來制造圖案。一旦完成該光刻膠的圖案化，則以該光刻膠覆蓋的區(qū)段受到保護(hù)，同時(shí)使用移除未受保護(hù)區(qū)域的選擇性蝕刻工藝移除曝光的區(qū)域。用于移除該柵極疊層的曝光部分的蝕刻工藝可是各向異性蝕刻。如本文所用，“各向異性蝕刻工藝”表示材料移除工藝，其中在垂直于待蝕刻表面的方向上的蝕刻速率大于平行于待蝕刻表面的方向上的蝕刻速率。

該各向異性蝕刻工藝可由反應(yīng)性離子蝕刻提供。反應(yīng)性離子蝕刻(rie)是一種等離子體蝕刻形式，其中在蝕刻期間，待蝕刻表面置于rf供電電極上。此外，在rie期間，待蝕刻表面承受使由等離子體提取的蝕刻物種向該表面加速電位，其中化學(xué)蝕刻反應(yīng)在垂直于該表面的方向上發(fā)生。

柵極側(cè)壁間隔體14可與柵極疊層的側(cè)壁直接接觸而形成。該柵極側(cè)壁間隔體14通常是狹窄的，其具有在2.0nm至15.0nm的范圍中的寬度。該柵極側(cè)壁間隔體14可使用沉積和蝕刻處理步驟形成。該柵極側(cè)壁間隔體14可由介電質(zhì)構(gòu)成，例如氮化物、氧化物、氮氧化物或其組合。

圖2還描述在該柵極結(jié)構(gòu)11的相對側(cè)上形成源極和漏極區(qū)域16、17的一個(gè)實(shí)施例。如本文所用，術(shù)語“漏極”意指在半導(dǎo)體基板中的摻雜區(qū)域，其定位在場效晶體管(fet)中的溝道的末端，其中載流子經(jīng)由該漏極自該晶體管流出。如本文所用，術(shù)語“源極”是摻雜區(qū)域，大多數(shù)載流子是由該區(qū)域流入溝道內(nèi)。該源極和漏極區(qū)域16、17可通過將n型或p型摻雜劑離子注入裝置晶片5而形成。如本文所用，“p型”是指將雜質(zhì)添加至本征半導(dǎo)體中，其造成價(jià)電子的缺乏。在iv型半導(dǎo)體(例如硅(si))中，n型摻雜劑(即雜質(zhì))的示例包括(但不限于)：硼、鋁、鎵和銦。如本文所用，“n型”是指添加對本征半導(dǎo)體貢獻(xiàn)自由電子的雜質(zhì)。在iv型半導(dǎo)體(例如硅(si))中，n型摻雜劑(即雜質(zhì))的示例包括(但不限于)：銻、砷和磷。通常，用于源極和漏極區(qū)域16、17的導(dǎo)電類型(即n型或p型導(dǎo)電性)是半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電類型，例如n型場效晶體管(nfet)或p型場效晶體管(pfet)。

在一些實(shí)施例中，多重半導(dǎo)體裝置10在裝置晶片5的前側(cè)表面15上形成，其中該多重半導(dǎo)體裝置10可包括第一組的第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體(例如：n型fet)，和第二組的第二導(dǎo)電型(例如：p型fet)?？尚纬筛綦x區(qū)域18(例如溝槽隔離區(qū)域)以分離具不同導(dǎo)電型的半導(dǎo)體裝置，例如：電隔離p型fets與n型fets。例如，具有溝槽介電質(zhì)的溝槽的光刻、蝕刻和填充可用于形成該溝槽隔離區(qū)域。該溝槽隔離區(qū)域可由氧化物構(gòu)成，例如氧化硅。

圖3描述經(jīng)由含有苯氧基樹脂的粘接劑層20將操作晶片25接合至該裝置晶片5的前側(cè)表面15。該粘接劑層20可由任意苯氧基樹脂合成物構(gòu)成，所述苯氧基樹脂合成物已在上文描述，包括(但不限于)：可獲自inchemcorp的phenoxyresin或在一個(gè)示例中，該粘接劑層可是具有以下化學(xué)名稱的苯氧基樹脂：聚氧基(2-羥基-1，3-丙二基)氧基-1，4-亞苯基(1-甲基亞乙基)-1，4-亞苯基。

圖3描述該裝置晶片5接合至該操作晶片25上以產(chǎn)生復(fù)合晶片。該接合工藝應(yīng)與該裝置晶片5的性質(zhì)兼容，例如表面形貌、表面材料、工藝溫度的限制及其組合。在一些示例中，暫時(shí)性粘接劑(即含有苯氧基樹脂的粘接劑層20)對該裝置晶片5的形貌提供平坦表面，且建立無空隙的接合界面以用于接合至該操作晶片25。

該粘接劑層20可使用沉積工藝(例如旋涂)施加在該裝置晶片5的前側(cè)表面15上以覆蓋該半導(dǎo)體裝置10。適合用于使用旋涂沉積該粘接劑層20的常見旋涂溶劑可包括丙二醇甲基醚(pgme)、丙二醇單甲醚乙酸酯(pgmea)、乳酸乙酯、n-甲基-2-吡咯啶酮(nmp)及其組合。在一些實(shí)施例中，旋涂溶液可進(jìn)一步包括環(huán)己酮。

用于沉積該粘接劑層20的旋涂設(shè)備的一個(gè)示例是sussmicrotec的全自動涂布機(jī)是統(tǒng)acs200。在一個(gè)示例中，可使用液體材料的中央分配，隨后在1000rpm下散布旋轉(zhuǎn)達(dá)10秒。在散布旋轉(zhuǎn)后，該材料在1400rpm下旋出達(dá)60秒。注意上述涂布工藝僅是在該裝置晶片5的前表面上沉積該粘接劑層20的方法的一個(gè)示例，且其它沉積方法可適合用于施加粘接劑層20。例如，可使用噴涂、刷涂、幕涂及浸涂沉積該粘接劑層20。

在對裝置晶片5的前側(cè)表面15施加粘接劑層20后，操作晶片25與粘接劑層20的與粘接劑層20處于溫度和壓力下的表面相對的表面接觸，使操作晶片25經(jīng)由粘接劑層20接合至裝置晶片5。在一些實(shí)施例中，在該操作晶片25與該裝置晶片5之間的粘接劑層20的厚度t2可在2微米至10微米之間。在其它實(shí)施例中，該粘接劑層20的厚度t2可在2微米至5微米的范圍中。

操作晶片25可由一材料構(gòu)成，且其厚度結(jié)構(gòu)上支撐裝置晶片5，而在后續(xù)薄化步驟(例如平面化及/或研磨)期間不會翹曲或破裂。在一個(gè)實(shí)施例中，操作晶片25是由玻璃構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，選擇操作晶片的材料以具有類似于裝置晶片5的熱膨脹系數(shù)(cte)的cte，以避免可因具有不同熱膨脹系數(shù)的兩材料彼此接著所造成的任何不利機(jī)械效應(yīng)，例如翹曲。在一些實(shí)施例中，玻璃操作晶片25可有利地在后續(xù)激光剝離步驟期間提供通過該玻璃操作晶片25的激光信號的傳輸。在其它實(shí)施例中，操作晶片25可由金屬材料或介電質(zhì)材料構(gòu)成。在一些實(shí)施例中，玻璃操作晶片25可由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。例如，用于裝置晶片25的半導(dǎo)體材料的以上示例同樣適合用于操作晶片25的半導(dǎo)體材料。

為提供接合，對操作晶片25、粘接劑層20和裝置晶片的合成物施加溫度和壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，接合溫度范圍可在150℃至250℃間，且所施加的壓力范圍可在0.07mpa至0.22mpa間。在另一實(shí)施例中，接合溫度范圍可在175℃至200℃間，且壓力范圍可在0.15mpa至0.22mpa間。維持接合溫度和壓力的時(shí)間周期可在10分鐘至60分鐘的范圍中。接合步驟可在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行。

通常，接合包括提高苯氧基樹脂的粘接劑層20的溫度以實(shí)施聚合物的固化。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在160℃至210℃范圍中的溫度，且在每8英寸晶片尺寸的面積1000毫巴的壓力下，對于裝置晶片5和/或操作晶片20中的至少一個(gè)，苯氧基樹脂粘接劑(例如：聚氧基(2-羥基-1，3-丙二基)氧基-1，4-亞苯基(1-甲基亞乙基)-1，4-亞苯基)具有范圍在100-10,000pa.秒中的黏度。苯氧基樹脂粘接劑的黏度大于由聚酰亞胺和/或聚(甲基)丙烯酸酯構(gòu)成的典型粘接劑至少一個(gè)數(shù)量級。在先前的粘接劑中，例如聚酰亞胺和/或聚(甲基)丙烯酸酯，在低于300℃的溫度下的接合使得粘接劑層的黏度太低，其造成粘接劑擠出。通過以苯氧基樹脂粘接劑提供較高的黏度，在將操作晶片25接合至裝置晶片20期間的粘接劑層20的擠出實(shí)質(zhì)上減少(若未消除)。在一些實(shí)施例中，苯氧基樹脂在160℃至210℃的范圍中的溫度下的黏度可在1,500-10,000pa.秒的范圍中。在另一實(shí)施例中，苯氧基樹脂在160℃至210℃的范圍中的溫度下的黏度可在2500-10,000pa.秒的范圍中。在再另一實(shí)施例中，苯氧基樹脂在160℃至210℃的范圍中的溫度下的黏度可在5000-10,000pa.秒的范圍中。在一個(gè)示例中，在160℃至210℃范圍中的溫度的苯氧基樹脂的黏度可等于100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500和10000pa.秒，以及包括以上提及的值的至少兩者的任何范圍。

在接合至操作晶片25和裝置基板5后的粘接劑層20可具有40mpa或更高的剪切強(qiáng)度。

本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是苯氧基樹脂的固化處于低于先前粘接劑(例如聚酰亞胺和/或聚(甲基)丙烯酸酯)所需的固化溫度的溫度。例如，聚酰亞胺的亞胺化需要大于300℃的溫度，其對裝置晶片造成損害，例如晶片翹曲和/或破裂。另外，由聚酰亞胺和/或聚(甲基)丙烯酸酯構(gòu)成的先前粘接劑所需的高溫還可造成已集成在裝置晶片5內(nèi)的半導(dǎo)體裝置的摻雜劑不必要的向外擴(kuò)散。以苯氧基樹脂接合可在低于300℃的溫度，其是在不損害(即不引起裝置晶片5的翹曲或破裂)且不引起該半導(dǎo)體裝置摻雜劑的向外擴(kuò)散的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，苯氧基樹脂的接合溫度可在150℃至290℃的范圍中。在另一實(shí)施例中，苯氧基樹脂的接合溫度可在160℃至210℃的范圍中。在其它示例中，苯氧基樹脂的接合溫度可是在150、160、170、180、190、200、210、220、240、250、260、270、280及290℃，以及任何包括兩個(gè)上述值的范圍。

在一些實(shí)施例中，提供粘接劑層20的苯氧基樹脂不易于通過暴露至以下溶劑而劣化：丙酮、nmp、6nhcl、15％h2o2、30％nh4oh、10％h2o中的kl、etoh、meoh、異丙醇(ipa)、環(huán)己酮、乳酸乙酯、pgmea、pgme、30％hcl、70％hno3及其組合。

圖4描述薄化裝置晶片5的背側(cè)表面26。裝置晶片5可通過對該裝置晶片5的背側(cè)表面26施加平面化工藝和/或研磨工藝而薄化。在一個(gè)示例中，可通過化學(xué)機(jī)械平面化(cmp)提供平面化和研磨工藝。在替代實(shí)施例中，可使用蝕刻工藝以自裝置晶片5的背表面26移除材料。在薄化裝置晶片5的背側(cè)表面26后，薄化的裝置晶片5可具有在5微米至100微米的范圍中的厚度t3。在另一實(shí)施例中，薄化的裝置晶片5可具有在20微米至50微米的范圍中的厚度t3。在一個(gè)示例中，薄化的裝置晶片5可具有在5微米至10微米的范圍中的厚度t3。在機(jī)械薄化工藝期間，操作晶片25支撐裝置晶片5，以保護(hù)裝置晶片5免受機(jī)械故障，例如破裂。

圖5描述圖案化薄化的裝置晶片5的背側(cè)表面26的一個(gè)示例?？墒褂迷趫D5中描述的圖案化步驟以形成至半導(dǎo)體裝置10的互連件，其集成在裝置晶片5內(nèi)。例如，可形成通孔互連件30(例如穿硅通孔(tsv))至該裝置晶片5的主動區(qū)域?？稍谛纬扇S(3d)微電子裝置中使用穿硅通孔(tsv)以互連堆疊的裝置晶片。可使用光刻膠沉積、光刻圖案化以形成光刻膠蝕刻掩模和蝕刻(例如各向異性蝕刻)形成至半導(dǎo)體裝置的主動部分(例如：源極和漏極區(qū)域16、17)的通孔。在通孔形成后，通過使用沉積方法(例如cvd、濺射或電鍍)沉積一導(dǎo)電金屬至通孔孔洞內(nèi)形成通孔互連件30。該導(dǎo)電金屬可包括(但不限于)：鎢、銅、鋁、銀、金、及其合金。

圖6描述自裝置晶片5剝離操作晶片25的一個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，剝離操作晶片25可包括激光剝離以燒蝕含有苯氧基樹脂的粘接劑層20，且自裝置晶片5移除操作晶片25?？赏ㄟ^200nm或308nm準(zhǔn)分子激光提供激光剝離。uv激光可使用冷工藝作用。例如，由準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的308nm紫外光在裝置晶片5與玻璃操作晶片25間的界面附近被吸收，僅穿透數(shù)百納米。因此，造成裝置晶片5未受影響。此外，來自準(zhǔn)分子激光器的紫外光剝離主要經(jīng)由光化學(xué)方法，其通過直接打斷苯氧基樹脂的粘接劑層20中的化學(xué)鍵。準(zhǔn)分子激光可以線模式、或步進(jìn)及重復(fù)模式施加。非熱工藝破壞粘接劑層20和玻璃操作晶片25界面處的暫時(shí)性粘接劑。在施加準(zhǔn)分子激光后，可提起并自裝置晶片5并攜離操作晶片25。

在一些實(shí)施例中，在移除粘接劑層25后可使用選自以下組成的組的溶劑將苯氧基樹脂移除：γ-丁內(nèi)酯、乳酸乙酯、以商品名gavesolv已知的其它乳酸異構(gòu)體、nmp、四氫呋喃(thf)、丙二醇甲醚乙酸酯(pmacetate)、甲基異丁基酮(mibk)、甲基乙基酮(mek)、以及其組合。

如本文所述的方法可用在集成電路芯片的制造中。所得集成電路芯片可以原始晶片形式(即，為單一晶片，其具有多個(gè)未封裝芯片)、以裸芯、或以封裝形式由制造者分配。在后者情況下，該芯片安裝在單芯片封裝體中(例如塑料載體，具有固定在母板或其它較高級載體的導(dǎo)線)或在多芯片封裝體中(例如陶瓷載體，其具有表面互連件或埋入互連件中的任一者或兩者)。在任何情況下，該芯片然后與其它芯片、離散電路元件、和/或其它信號處理裝置集成作為(a)中間產(chǎn)品，例如母板，或(b)最終產(chǎn)品的部分。該最終產(chǎn)品可是任何產(chǎn)品，其包括集成電路芯片，范圍自具有顯示器、鍵盤或其它輸入設(shè)備及中央處理器的玩具和其它低端應(yīng)用至先進(jìn)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品。

提供以下示例對本公開進(jìn)一步說明并證實(shí)由此達(dá)到的一些優(yōu)點(diǎn)。未意欲將本公開限制于所揭示的特定示例。

示例

晶片接合/剝離粘接劑特征為使用流變學(xué)以表征已知良好粘接劑的黏度相對溫度的關(guān)系。此流變分析技術(shù)用于確定苯氧基樹脂(得自inchemcorpnc的雙酚a/表氯醇線性聚合物家族)是用作低成本、較聚酰亞胺低溫的接合/剝離粘接劑。圖7是說明典型粘接劑(例如聚酰亞胺粘接劑)的黏度為溫度的函數(shù)的圖。平行板流變學(xué)技術(shù)用于分析兩個(gè)tok公司粘接劑與一個(gè)brewerscience粘接劑的復(fù)數(shù)黏度相對溫度的關(guān)系。繪線101是由具有商標(biāo)名tmpra0006的粘接劑測得的數(shù)據(jù)，繪線102是由具有商標(biāo)名tmpra0206的粘接劑測得的數(shù)據(jù)，其皆得自tokyoohkakogyoco.(tokco)，且均據(jù)信為聚(甲基)丙烯酸酯的示例。繪線103是取自商標(biāo)名cr206的樣本的數(shù)據(jù)，其可獲自brewerscience，且還被視為聚(甲基)丙烯酸酯。參照圖7，在高于170℃的溫度，由tmpra0006、tmpra0206和cr206提供的樣本的黏度減少至不再可記錄到黏度的可靠測量的點(diǎn)。

流變分析技術(shù)提供圖7的數(shù)據(jù)，其中還適用于具有不同分子量的苯氧基樹脂。由可獲自inchemcorp的具有商標(biāo)名的及的樹脂提供苯氧基樹脂。黏度的測量結(jié)果為溫度的函數(shù)，其中取自苯氧基樹脂和上述的聚(甲基)丙烯酸酯樹脂且繪于圖8與圖9中。圖8是說明在約160℃至210℃的溫度范圍，含有苯氧基樹脂的粘接劑的黏度與聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑相比的比較圖。繪線201是針對苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。繪線202是針對苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。繪線203是針對苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。繪線204是針對苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。繪線205是自具有商標(biāo)名tmpra0006的粘接劑測量的數(shù)據(jù)，且繪線206是自具有商標(biāo)名tmpra0206的粘接劑測量的數(shù)據(jù)。

圖8說明苯氧基級具有大約如tok粘接劑“最高”級聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑(即，tmpra0206)的黏度反應(yīng)，同時(shí)級的苯氧基樹脂在大于170℃的溫度提供顯著較高的黏度。和級的苯氧基樹脂基本上響應(yīng)于溫度變化提供相同的黏度性能。

圖9是說明含有苯氧基樹脂的粘接劑與聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑相較在約40℃至210℃的溫度范圍內(nèi)的黏度比較圖。繪線301是自具有商標(biāo)名tmpra0006的粘接劑測得的數(shù)據(jù)，且繪線302是自具有商標(biāo)名tmpra0206的粘接劑測得的數(shù)據(jù)，其可獲自tokco。繪線303是自商標(biāo)名cr206的粘接劑樣本取得的數(shù)據(jù)，其可獲自brewerscience。繪線304是對于工整圓球(neatpellet)的苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。繪線305是對于苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。繪線306是對于苯氧基樹脂的黏度測量結(jié)果。

在圖8及9中繪示的數(shù)據(jù)說明顯示苯氧基級樹脂(例如和)在低于170℃的溫度具有與tok聚(甲基)丙烯酸酯粘接劑調(diào)配物(即tmpra0006及tmpra0206)相當(dāng)?shù)酿ざ确秶?，且在大?70℃的溫度范圍的溫度范圍中具有較高的黏度。

盡管已相對于本公開較佳實(shí)施例特別顯示及描述本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，可在不背離本公開的范圍下進(jìn)行形式及細(xì)節(jié)上的前述及其它變化。因此希望本公開未受限于所述及所示的精確形式及細(xì)節(jié)，但處于隨附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。