化合物结构和用于形成化合物结构的方法
【技术领域】
[0001]本文描述的实施例涉及用某些结合材料结合的化合物结构和一种用于形成化合物结构的方法。更多实施例涉及包含结合到载体晶片上的多个半导体片的化合物结构。
【背景技术】
[0002]仍未按尺寸(诸如在用于加工硅晶片的生产线中当前使用的尺寸)制造诸如由碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)制成的非硅半导体晶片。
[0003]作为示例，对于SiC，当前常见尺寸是100mm，而150mm晶片正在变得可用。在硅制造中，尺寸200mm和300mm是常见的。由于在技术上更困难得多的晶体生长，未预计非硅半导体的晶片尺寸将获得硅尺寸。另外，SiC与硅(Si)晶片相比是非常昂贵的。
[0004]由于未以相同尺寸生产并未在相同生产线中加工非硅和硅晶片，所以在分离生产线中加工它们每一个或者必须对制造设施进行昂贵的调整。两者涉及到高成本。
【发明内容】
[0005]实施例涉及一种化合物结构，该化合物结构包括载体晶片和通过陶瓷形成聚合物前体获得的结合材料结合到载体晶片上的至少一个半导体片。
[0006]一些实施例涉及一种用于形成化合物结构的方法，该方法包括通过使用陶瓷形成聚合物前体将至少一个半导体片结合到载体晶片上。
[0007]在一些实施例中，一种化合物结构包括载体晶片和结合到载体晶片上的至少两个半导体片。至少两个半导体片被布置成横向地分布于载体晶片上。
【附图说明】
[0008]将在下文中仅通过示例和参照附图描述装置和/或方法的一些实施例，在附图中:
图1示出通过化合物结构的示意截面。
[0009]图2示出两个半导体片以蝶形形状布置于载体晶片上。
[0010]图3示出两个半导体片以四叶草形状布置于载体晶片上。
[0011]图4示出用于结合该结合堆(stack)的方法。
[0012]图5示出向第二载体晶片传送半导体层。
[0013]图6示出用于形成化合物结构的流程图。
[0014]图7示出布置于载体晶片上的两个半导体片。
【具体实施方式】
[0015]现在将参照附图更完全地描述各种示例实施例，在附图中图示一些示例实施例。在各图中，为了清楚而可以放大线、层和/或区域的厚度。
[0016]因此，虽然更多实施例能够有各种修改和替代形式，但是在各图中通过示例示出并且这里将详细地描述其一些示例实施例。然而应当理解不存在将示例实施例限制于公开的具体形式的意图，但是恰好相反，示例实施例将覆盖落在公开内容的范围内的所有修改、等价物和替代物。贯穿各图的描述，相似的数字指的是相似或者类似的元件。
[0017]将理解在元件被称为“连接”或者“耦合”到另一元件时，它可以直接地连接或者耦合到其它元件或者可以存在中间元件。相比之下，在元件称为“直接地连接”或者“直接地耦合”到另一元件时，未存在中间单元。应当以相似方式解释用来描述在元件之间的关系的其它词(诸如“在……之间”比对“直接地在……之间”、“相邻”比对“直接地相邻”等)。
[0018]本文使用的术语仅为了描述特定的示例实施例的目的并且未旨在于限制更多示例实施例。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。还将理解术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“含括”在这里被使时指定存在陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件、但是未排除存在或者添加一个或者多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
[0019]除非另外定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例实施例所属领域普通技术人员普遍地理解的相同的含义。还将理解术语(诸如在常用词典中定义的术语)应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义并且将不在理想化或者过于正式的意义上进行解释，除非本文明确地这样定义。
[0020]参照图1，描述化合物结构30的第一实施例，其包含载体晶片20、通过陶瓷形成聚合物前体获得(例如使用粘合剂结合)的结合材料15结合到载体晶片上的至少一个半导体片10。
[0021]一个或者多个半导体片或者一个单个半导体晶片或者多个半导体片晶片(但是未排除其它布置)可以被布置和固定于载体晶片上。载体晶片是如下晶片，其适合使半导体片结合在它上。
[0022]载体晶片可以是鲁棒、易于操纵和/或廉价的，而半导体晶片或者其片(pieces)可能易碎、难以操纵、不将在标准工艺内被操纵和/或昂贵。由于半导体材料的希望的(诸如电)特征或者由于开支而为了减少需要的材料的数量，这些晶片可能变得非常薄、经常太薄而无法在具有意外地断裂的更高可能性的制作工艺内操纵。在载体晶片上固定这些半导体片可以给予它们必需的支撑。易碎非硅半导体(诸如GaAs或者GaN)在结合于载体晶片上时可以更不可能断裂。
[0023]可以通过特别地用粘合剂结合技术将载体晶片和至少一个半导体片结合在一起来完成固定。就这一点而言，提出使用陶瓷形成聚合物前体。例如可以用SiC陶瓷形成聚合物前体来执行结合。
[0024]这些聚合物可以包含作为粘合剂的有机前体。在化学中，前体可以是参与产生另一化合物的化学反应的化合物。
[0025]通过将有机粘合剂前体(例如粘合剂SiC前体)用作粘合剂材料，可以避免在有源层(active layer)与结合区之间的热失配和在高温工艺下在结合层与有源层之间反应区的不希望的形成。结合材料可以被选择为提供热稳定层。
[0026]通过使用陶瓷形成聚合物前体而获得的结合材料可以包括在结合之后保留在结合材料内的增加的氢部分。例如，结合材料可以包括多于0.5% (或者多于1%、多于2%或者多于5%)的氢原子或者离子(诸如结合材料的原子百分比)。
[0027]另外，结合材料可以包括多晶结构。例如，结合材料主要地(例如多于50%、多于70%或者多于90%的晶粒)包括大于1nm并小于10 μ m的晶粒。
[0028]图1示出通过结合堆的截面。半导体片或者晶片10被聚合物形成的薄结合层15结合到载体晶片20。
[0029]聚合物可以包括碳、硅、氢或者(诸如仅)由其构成。在氢在结合工艺期间扩散时，仅多晶碳化硅可以保留。这也可以对GaAs起作用。
[0030]化合物结构可以在更多步骤中用作施主晶片或者结构。它有资格(qualify for)从至少一个半导体片施与(donate)半导体层。一个或者多个半导体片(或者小晶片)可以一次施与。由于这些片被固定于载体晶片上，所以该布置可以在被适当地施与时保持相同(诸如如果在施与时刻被固定在比如施主晶片上的相同布置中)。
[0031 ] 在实施例中，至少一个半导体片包括或者是非硅半导体衬底或者非单晶硅半导体衬底。
[0032]半导体晶片可以由适合于制造半导体设备的任何半导体材料制成或者可以包括该任何半导体材料。仅举几个例子，这样的材料的示例除了诸如硅(Si)之类的基本半导体材料之外，还包括而不限于非硅材料，比如IV族化合物半导体材料、诸如碳化硅(SiC)或者娃锗(SiGe)、二元、三元或者四元II1-V半导体材料、诸如砷化镓(GaAs)、磷化稼(GaP),磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、氮化铝镓(AlGaN)、磷化铟镓(InGaPa)或者磷砷化铟镓(InGaAsP),以及二元或者三元I1-VI半导体材料、诸如碲化镉(CdTe)和碲镉汞(HgCdTe)。以上提到的半导体材料也称为单质结半导体材料。在组合两个不同半导体材料时，形成异质结半导体材料。异质结半导体材料的示例包括而不限于娃(SixCn)和SiGe异质结半导体材料。对于功率半导体应用，使用当前主要地S1、SiC和GaN材料。
[0033]以下描述聚焦于SiC上，然而也可以使用其它半导体材料。
[0034]例如，在基于硅的材料上的异质外延(诸如在硅上的GaN外延)可以表现为对提出的结合方法的选项。
[0035]在实施例中，载体晶片包含石墨。
[0036]可以以低价格获得半导体纯度和适当直径(也是大直径)的石墨晶片。
[0037]另外，石墨高度地耐温度、因此适合于与具有其中其它可能载体衬底不可能承受的这