晶片转移结构的制造方法与流程

本发明的领域总体上涉及用于将材料自供体基板转移到受体基板的方法，更具体地，涉及用于将由晶片阵列形成的伪基板转移到受体基板的方法。本发明涉及一种用于制造能够将由晶片阵列形成的伪基板转移到受体基板的结构的方法。本发明还涉及此种类型的转移结构。本发明还涉及一种使用此类结构的转移方法。本发明可以应用在许多行业领域中，特别是用于仅具有较小大小的所关注材料来制造基板。本发明特别有利于制造半导体材料的基板，例如iii-v型(特别是磷化铟(indiumphosphide；inp))基板。因为本发明使得能够制造包括由晶片阵列形成的伪基板的转移结构，且该转移结构机械稳定且与现有技术相比更不易破碎，因此本发明尤其有用。

背景技术：

1、半导体材料砷化镓(gaas)和inp是用于许多应用(如光子和光电子学)的有前景的材料。然而，这些材料极为脆弱、罕见且昂贵。因此，其通常以小直径片(典型地直径为100mm或至多150mm)形式来制造，这限制了它们应用的范畴。

2、为了克服这一缺陷，如ghyselen等人的文章(固态物理a 2022，219，2100543)中所描述的，可以由此生产形成伪基板的inp晶片阵列，将该伪基板的薄层转移到绝缘体上硅(silicon on insulator，soi)基板上，从而制造直径为200mm的inposi基板。该方法包括以下步骤：

3、-将晶片接合到中间基板(通常为半导体材料的晶圆(wafer)，例如硅)，由此获得转移结构，该转移结构包括由晶片阵列覆盖的中间基板，该晶片阵列形成由关注材料(inp)制成的伪供体基板，

4、-执行smart cuttm方法，将伪供体基板的薄层转移到受体基板。

5、在该方法结束时，可以重复使用伪供体基板以将所关注的材料的薄层再转移到另一受体基板。

6、一般来说，如图1所示，晶片的形状为正方形，基板的形状为圆形。因此，没有晶片可以接合至基板的边缘(图1)。无晶片区(称为排除区)具有锯齿形状。由此，基板可以在标准微电子盒中进行运输。

7、然而，接合至基板的晶片的存在导致基板的易碎性，该易碎性由于沿晶片之间的空间(晶片间空间)裂解而加剧且会损坏许多表面处理工艺，如化学机械抛光(chemicalmechanical polishing；cmp)。

8、因此，需要制造更不易碎的转移结构。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是克服现有技术的缺点，以及提出一种用于制造用于转移晶片的结构的方法，该方法能够克服现有技术的缺点，且特别是具有改进的机械强度。

2、为此，本发明提出了一种用于制造晶片转移结构的方法，包括以下步骤：

3、(i)提供具有第一表面的中间基板，

4、(ii)将晶片连接到中间基板的第一表面，由此形成晶片阵列，晶片覆盖中间基板的第一表面的中心区和周边区，覆盖周边区的晶片从中间基板的第一表面突出，

5、(iii)该方法还包括在步骤ii)之后的修复步骤iii)，在步骤iii)中移除从中间基板的第一表面突出的晶片的末端，由此截断周边部分的晶片，并且获得晶片转移结构，该晶片转移结构包括由晶片阵列形成的伪体基板覆盖的中间基板。

6、本发明与现有技术的根本不同，原因在于中间基板由第一表面的中心区和第一表面的周边区两者中的晶片阵列覆盖。由此获得形成可转移至受体基板的伪基板的晶圆阵列。

7、由所有晶片形成的晶片图案(即，晶片阵列)为圆形，如同中间基板的第一表面。此提供具有标准微电子件形状的伪基板。

8、晶片不自中间基板突出，且结构易于在常规箱子中运输、放置和用于微电子设备中。

9、圆形形状也使得使用马兰哥尼效应或离心来对板进行干燥更容易，因此便于用旋转基板进行所有湿式处理步骤。

10、此外，将晶片接合至所有中间基板且随后对其进行修整使得经转移层的表面面积最大化且因此增加该方法的效率。举例而言，cmp步骤往往会将最边缘晶片的边缘磨圆。此处，圆形边缘将为被截断的晶片的边缘。因此将保存中心区中的整个晶片。

11、在图案的边缘处不存在晶片阵列的锯齿将减少消耗品的磨损，特别是在化学机械抛光(cmp)的制造过程中。

12、此外，所得到的结构的机械强度与自先前技术的基板相比得到改善。

13、有利地，修整步骤iii)是通过切割和/或研磨来进行的。

14、有利地，在步骤ii)之后，方法包括步骤iv)，在步骤iv)中削薄晶片。步骤iii)宜在步骤iv)之后进行。也可在步骤ii)与步骤iii)之间进行。

15、有利地，通过直接接合将晶片接合至中间基板。

16、根据一个尤其有利的实施例，晶片阵列自基板的结晶平面偏移。换而言之，由晶片间空间形成的切割线相对于其所接合的基板的结晶平面旋转，由此限制裂解从而限制结构的断裂。因此，所得到的结构较不易碎，这使得其更易于在自动化装备中处置及使用。

17、未对准对于最终应用决不成问题，这是因为当晶片将被转移时，将有可能重新对准最终基板上的所关注材料的晶体平面。

18、举例而言，晶片由半导体材料(尤其是iii-v半导体材料，诸如磷化铟)制成。

19、有利地，覆盖周边区的晶片不同于覆盖中心区的晶片，例如具有不同品质、不同材料及/或不同尺寸。

20、本发明还涉及一种晶片转移结构，该晶片转移结构包括由晶片阵列形成的伪供体基板覆盖的中间基板，晶片接合至该中间基板的第一表面，晶片覆盖该中间基板的第一表面的中心区及周边区。位于周边部分上的晶片被截断以免自中间基板的第一表面突出。

21、有利地，可存在两个晶片群体：“中心”晶片及边缘晶片。这两个群体可具有不同品质(例如，掺杂程度或结晶缺陷率)。其亦可属于不同类型以使制造成本最小化。

22、有利地，晶片阵列自基板的结晶平面偏移。

23、有利地，中间基板由硅制成和/或晶片由inp制成。

24、本发明还涉及一种用于转移晶片的方法，包括以下步骤：

25、a)提供如上文所限定的转移结构，该结构包括由晶片阵列形成的伪供体基板覆盖的中间基板，这些晶片接合至该中间基板的第一表面，

26、这些晶片覆盖该中间基板的第一表面的中心区及周边区，位于周边部分上的晶片被截断以免自中间基板的第一表面突出。

27、b)例如用smart cuttm方法将伪基板的层转移至受体基板。

28、本发明的其他特征及优点将自以下补充描述变得显而易见。

29、不言而喻，该补充描述仅作为本发明的目的的示意给出，且绝不应对该目的的限制。

技术特征：

1.一种用于制造晶片转移结构(100)的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述晶片(121、122)的结晶平面不与所述中间基板(110)的所述结晶平面对准。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤iii)是通过切割和/或研磨来进行。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤ii)之后，所述方法包括步骤iv)，在步骤iv)中，削薄所述晶片(121、122)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤iii)在所述步骤iv)之后进行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述晶片(121、122)通过直接接合而接合至所述中间基板(110)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，覆盖所述周边区的晶片(122)不同于覆盖所述中心区的晶片(121)，例如具有不同品质、不同材料和/或不同尺寸。

8.一种晶片转移结构(100)，包括中间基板(110)，所述中间基板(110)由晶片(121、122)的阵列形成的伪供体基板覆盖，所述晶片(121、122)接合至所述中间基板(110)的第一表面，

9.根据权利要求8所述的结构，其中，所述晶片(121、122)的结晶平面不与所述中间基板(110)的所述结晶平面对准。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的结构，其中，所述中间基板(110)由硅制成以及所述晶片(121、122)由inp制成。

11.一种用于转移晶片的方法，包括以下步骤：

12.根据权利要求11所述的用于转移晶片的方法，其中，晶片(121、122)的结晶平面不与所述中间基板(110)的所述结晶平面对准。

技术总结
一种用于制造转移结构(100)的方法，包括以下步骤：i)提供中间基板(110)，ii)将晶片(121，122)连接到中间基板(110)的第一表面，由此形成晶片(121，122)的阵列，晶片(121，122)覆盖中间基板(110)的中心区和周边区，放置在周边区上的晶片(122)从中间基板(110)的表面突出，该方法在步骤ii)之后还包括修复步骤iii)，在步骤iii)中移除从中间基板(110)的表面突出的晶片(122)的末端，由此截断周边部分的晶片(122)，并获得转移结构(100)，该转移结构包括由晶片(121，122)的阵列形成的伪供体基板覆盖的中间基板(110)，晶片(121，122)的阵列自中间基板(110)的结晶平面偏移。

技术研发人员：克莱门特·卡斯坦,杰罗姆·德查姆,劳伦特·巴利,卢瓦克·桑切斯,弗兰克·福内尔
受保护的技术使用者：原子能和替代能源委员会
技术研发日：
技术公布日：2025/4/14