用于半导体管芯的共同接合的卡盘制造技术

一种用于将半导体管芯共同接合到目标晶片的卡盘，包括多个管芯放置部位，所述管芯放置部位包括位于它们的表面上的碳纳米管(CNT)制的弹性薄膜。管芯放置部位可以具有不同的深度以补偿多个管芯之间的高度差。CNT薄膜是弹性的，并且因此将一定程度的顺应性赋予该卡盘。薄膜也可以在管芯上实现粘结力，该粘结力在剪切方向上是较高的，允许在接合期间较好地维持管芯的放置准确度。沿法向的粘结力是较低的，但是仍旧足够在诸如湿法净化和等离子处理等预处理期间牢固地保持各管芯。由于该较低的粘结力，所以从被接合的管芯释放该卡盘是容易的。可以预压缩CNT薄膜，以将较高的稳定性赋予所述薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在管芯－晶片(D2W)接合工艺中或者更一般地在管芯共同接合到载体基板的任何工艺中用于集成电路管芯的共同接合的卡盘。
技术介绍
在共同接合工艺中，该过程流包括两个主要步骤：将各管芯快速放置在目标晶片上或者放置在载体卡盘上，然后在晶片水平高度上共同接合所有管芯。在该共同接合步骤中，在卡盘上需要顺应性材料以补偿管芯的焊点高度和平面性变化。用以制造该“顺应性卡盘”的常规材料是基于聚合物的，因此在操作温度、压力、热导性和操作周期上受限。基于聚合物的材料也是难以加工的并且难以集成到具有精细结构的实心卡盘。
技术实现思路
如所附权利要求所公开的，本专利技术涉及一种用于共同D2W接合过程中的顺应性卡盘，涉及制造此类卡盘的方法，并且涉及使用根据本专利技术的卡盘的接合方法。本专利技术的卡盘是一基板，该基板包括位于其平坦表面的一个上的多个碳纳米管的薄膜，所述薄膜沉积在多个管芯放置部位上。CNT薄膜能够通过在管芯放置部位上生长纳米管而获得，即，CNT在一端附接到卡盘的表面，并且CNT从所述表面向外延伸。优选地，所述CNT薄膜沉积于在该卡盘的该表面中蚀刻的多个凹部中。所述凹部可以具有不同的深度以补偿多个管芯之间的高度差。CNT薄膜是弹性的，并且因此将一定程度的顺应性赋予卡盘。薄膜也可以在管芯上具有粘结力，该粘结力在剪切方向上是较高的，其允许在接合期间较好地维持管芯的放置准确度。沿法向的粘结力是较低的，但是仍旧足够在诸如湿法净化和等离子处理等预处理期间牢固地保持各管芯。由于该较低的法向粘结力，所以从被接合的管芯释放该卡盘是容易的。可以预压缩CNT薄膜，以将较高的稳定性赋予所述薄膜。本专利技术特别地涉及一种用于将多个半导体管芯接合到目标晶片的卡盘，所述卡盘包括多个管芯放置部位，其特征在于所述管芯放置部位包括位于它们的表面上的碳纳米管(CNT)的弹性薄膜，所述CNT在一端附接在所述管芯放置部位的该表面，并且从所述表面向外延伸。根据一实施例，将所述管芯放置部位形成为位于该卡盘的表面中的凹部。可能地，所述凹部中的至少两个具有相互不同的深度。根据本专利技术的该卡盘还可以包括用以将卡盘对准目标晶片的多个整体对准标记。该卡盘可以包括在所述管芯放置部位周围的多个局部对准标记，以用于将一管芯与所述管芯放置部位中的一个对准。根据一实施例，所述CNT薄膜的碳纳米管被预压缩，即，由于这些纳米管被永久弯曲，所以它们的长度短于未压缩的长度。本专利技术同样涉及一种用于制造任一前述卡盘的方法，其包括以下步骤：·提供基板；·在所述基板的表面上限定多个管芯放置部位；·将催化剂沉积在所述管芯放置部位上；·使所述催化剂上的碳纳米管的薄膜生长。在上述方法中，所述管芯放置部位中的一个或多个可以通过在所述表面中形成凹部而被限定。该方法还可以包括沿该基板的圆周制造整体对准标记的步骤。该方法也可以包括在所述管芯放置部位周围制造局部对准标记的步骤。根据一实施例，用于制造根据本专利技术的卡盘的方法还包括预压缩所述CNT薄膜的碳纳米管的步骤，即，形成纳米管使得由于这些纳米管永久弯曲，所以它们的长度小于未压缩长度。本专利技术同样也涉及一种用于将多个管芯共同接合到目标晶片的方法，其包括以下步骤：·将管芯放置在CNT薄膜上，该CNT薄膜位于根据本专利技术的卡盘的管芯放置部位上，其中藉由CNT薄膜建立在所述管芯上的粘结力，所述管芯临时附接到该卡盘；·将该卡盘对准目标晶片，同时所述管芯面向目标晶片；·将管芯接合到目标晶片；·当实现接合后，通过沿基本垂直于所述卡盘的方向将该卡盘推离管芯而移除该卡盘。用于共同接合的上述方法还可以包括以下步骤：在对准和接合步骤之前，通过湿法净化或等离子方法共同处理位于卡盘上的管芯的表面。本专利技术同样也涉及一种用于将多个管芯共同接合到目标晶片的方法，其包括以下步骤：·将管芯放置在目标晶片上，并且通过临时附接方法将管芯维持在所述晶片上；·将根据本专利技术的卡盘对准目标晶片，同时CNT薄膜面向临时附接的管芯，；·在藉由该卡盘将压力施加到所述管芯上时，将管芯接合到目标晶片；·当实现接合后，通过沿基本垂直于所述卡盘的方向将该卡盘推离管芯而移除该卡盘。附图说明图1a至图1c示出了根据本专利技术的用以制造卡盘的方法步骤。图2示出根据本专利技术的第一接合方法。图3示出根据本专利技术的第二接合方法。具体实施方式根据本专利技术的顺应性卡盘可以由合适的平坦基板制成，该平坦基板例如是直径为300mm的硅晶片。可替换地，可以使用金属或陶瓷基板。图1示出了根据优选实施例的用以制造卡盘的制作步骤，其开始于圆形硅晶片。如图1a所示，可以首先在晶片1的顶表面上制造多个对准标记。制造两种类型的标记：沿基板的顶表面的圆周制作整体对准标记2，对准标记2与基板的边缘相隔较小距离。局部对准标记3在多个管芯放置部位4周围制成，各管芯放置部位4分布在该顶表面上。图1a中所示的基板的平面图仅示出了少量管芯放置部位4，这些管芯放置部位4通常以预定图案位于该整个表面上。可以通过任何合适的工艺制造对准标记2/3。如果该基板是硅晶片，这些标记可以由光刻术制成，即，通过使用作为掩膜的有图案的光致抗蚀剂层而在该硅中蚀刻。可替换地，可使用激光烧蚀工艺。该整体和局部的对齐标记2/3优选地同时制成。此后，如图1b所示，在基板中在各管芯放置部位4的位置处蚀刻凹部5。对于所有这些放置部位，这些凹部的深度可以是相同的，或者该深度在不同的放置部位之间可以变化，即，至少两个部位具有相互不同的深度。具有不同标记的多个光刻步骤可以用以获得这些具有不同深度的凹部5。当制成这些凹部5时，这些凹部的底表面再次成为本说明书上下文中的“管芯放置部位”。最终，光刻步骤(CNT)薄膜6选择性地生长在凹部5的底表面上，如图1c所示。可以通过将催化剂层沉积并且图形化在该基板上来完成该步骤，使得催化剂仅保持在凹部5的每个的底表面上。然后，根据已知的CNT技术，实现CNT薄膜的生长，直到在每个凹部中获得主要由基本竖直站立的碳纳米管组成的薄膜，所述碳纳米管的一端附接到该凹部的表面，而所述碳纳米管的主体从所述表面向外延伸。该碳纳米管的高度可以是从数十微米的数量级到数百微米的数量级，以确保薄膜6在工作期间的足够弹性。在不同凹部之间的水平高度差可以是在0至数百微米之间的任何值。本专利技术的优选实施例是以上述方式制造的卡盘10，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将多个半导体管芯接合到目标晶片(12)的卡盘(10)，所述卡盘包括多个管芯放置部位(4、5)，其特征在于，所述管芯放置部位包括位于它们的表面上的碳纳米管(CNT)制的弹性薄膜(6)，所述CNT在一端附接到所述管芯放置部位的所述表面，并且从所述表面向外延伸。

【技术特征摘要】
2014.12.01 EP 14195646.61.一种用于将多个半导体管芯接合到目标晶片(12)的卡盘(10)，所述
卡盘包括多个管芯放置部位(4、5)，其特征在于，所述管芯放置部位包括位
于它们的表面上的碳纳米管(CNT)制的弹性薄膜(6)，所述CNT在一端附
接到所述管芯放置部位的所述表面，并且从所述表面向外延伸。
2.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述管芯放置部位形成为位于
所述卡盘(10)的表面中的凹部(5)。
3.如权利要求2所述的卡盘，其特征在于，所述凹部(5)的至少两个具
有相互不同的深度。
4.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，还包括用于将所述卡盘对准所
述目标晶片(12)的多个整体对准标记(2)。
5.如权利要求4所述的卡盘，其特征在于，还包括在所述管芯放置部位(4、
5)周围的多个局部对准标记(3)，以用于将管芯(11)与所述管芯放置部位
中的一个对准。
6.如权利要求1所述的卡盘，其特征在于，所述CNT薄膜(6)的碳纳米
管被预压缩。
7.一种制造如前述权利要求中的任一项所述的卡盘(10)的方法，包括以
下步骤：
·提供基板(1)；
·在所述基板的表面上限定多个管芯放置部位(4、5)；
·将催化剂沉积在所述管芯放置部位(4、5)上；
·在所述催化剂上生长碳纳米管的薄膜(6)。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过在所述表面中形成凹部(5)
而限定所述管芯放置部位中的一个或多个。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，还包括沿所述基板(1)
的圆周制造整体对准标记(2)的步骤。
10.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王腾，R·戴利，K·J·瑞比比斯，E·贝内，
申请(专利权)人：IMEC非营利协会，
类型：发明
国别省市：比利时;BE