JP2014158035A - 薄ウェーハハンドリングのための多層接合層 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の接合方式では、層の少なくとも1つは半導体基板と直接接触し、この方式の少なくとも2つの層は互いに直接接触している。本発明では多層構造体内の異なる層が特定の機能を実行するため幾つかの処理選択肢が提供される。更に重要なことは、熱安定性の向上、過酷な背面処理ステップとの適合性の向上、封止によるウェーハー前面の衝撃保護、剥離ステップにおける応力の軽減、及び前面の欠陥減少を提供することによって、薄ウェーハーハンドリング溶液の性能を改善することである。
【選択図】図1
Description
本発明は米陸軍宇宙ミサイル防衛司令部によって与えられた契約番号DASG60−01−C−0047に基づく政府支援の下でなされた。米国政府は本発明において特定の権利を有する。
本願は「薄ウェーハーハンドリングのための多層接合層(MULTIPLE BONDING LAYERS FOR THIN−WAFER HANDLING)」と題する、2010年8月6日提出の米国仮出願第61/371,517号の優先権を主張するものであり当該出願全体を引用として本明細書に含める。
(1)化学的―接合したウェーハースタックを溶媒または化学薬品中に浸漬、またはスプレーし高分子接着剤を溶解または分解する。
(2)光分解―接合したウェーハースタックに透明のキャリヤーを透して光源を照射しキャリヤーに隣接した接着剤境界層を光分解する。これでキャリヤーをスタックから分離でき、残りの高分子接着剤はデバイスウェーハーがチャックに固定されている間に剥きとられる。
(3)熱力学的―接合したウェーハースタックを高分子接着剤の軟化点を超えて加熱し、次いでデバイスウェーハーがウェーハー全保持チャックで支えられている状態でキャリヤーから滑り離すかまたは引き離す。
(4)熱分解―接合したウェーハースタックを高分子接着剤の分解温度より高く加熱し、これを気化させてデバイスウェーハーとキャリヤーの接着性を失わせる。
背面及びデバイス面を有する第1の基板;
デバイス面に隣接し、軟化温度を有する第1の接合層;
第1の接合層に隣接し、軟化温度を有する第2の接合層であって、第1の接合層の軟化温度は、第2の接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い、第2の接合層;及び、
キャリヤー面を有する第2の基板であって、第2の接合層はキャリヤー面に隣接する、第2の基板;
を含むスタックを提供することと、
第1及び第2の基板を分離させることとを含む。
デバイス面に隣接し、軟化温度を有する第1の接合層;
第1の接合層に隣接し軟化温度を有する第2の接合層であって、第1の接合層の軟化温度は、第2の接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い、第2の接合層;及び、
キャリヤー面を有する第2の基板であって、第2の接合層はキャリヤー面に隣接する、第2の基板;
を含む。
背面及びデバイス面を有する第1の基板;
デバイス面に隣接する第1の剛性層;
第1の剛性層に隣接する接合層;及び、
キャリヤー面を有する第2の基板であって、キャリヤー面に隣接する、第2の基板
を含むスタックであって、
デバイス面と第1の剛性層との間のリフトオフ層;又は
接合層とキャリヤー面との間の第2の剛性層;の1つ、又は両方を更に含む、スタックが提供される。
背面及びデバイス面を有する第1の基板を含む物品を提供する。物品は、
デバイス面に隣接する第1の剛性層;
第1の剛性層に隣接する接合層;及び
キャリヤー面を有する第2の基板を更に含む。接合層はキャリヤー面に隣接し、物品は
デバイス面と第1の剛性層との間のリフトオフ層;又は、
接合層とキャリヤー面との間の第2の剛性層、
の1つ又は両方を更に含む。
背面及びデバイス面を有する第1の基板であって、デバイス面は周縁域及び中央域を有する、第1の基板;
キャリヤー面を有する第2の基板;
周縁域及びキャリヤー面に隣接するエッジ接合部(以下エッジボンドという);及び、
エッジボンドとデバイス面との間のリフトオフ層;
エッジボンドとキャリヤー面との間のリフトオフ層;
エッジボンドとデバイス面との間の接着増進剤層;
エッジボンドとキャリヤー面との間の接着増進剤層;
エッジボンドとデバイス面との間の接合層;及び、
エッジボンドとキャリヤー面との間の接合層;
から成る群から選択される少なくとも1つの層、
を含むスタックを提供する。
背面及びデバイス面を有する第1の基板であって、デバイス面は
周縁域及び中央域を有する、第1の基板;
キャリヤー面を有する第2の基板;
周縁域及びキャリヤー面に隣接するエッジボンド;及び、
エッジボンドとデバイス面との間のリフトオフ層;
エッジボンドとキャリヤー面との間のリフトオフ層;
エッジボンドとデバイス面との間の接着増進剤層;
エッジボンドとキャリヤー面との間の接着増進剤層;
エッジボンドとデバイス面との間の接合層;及び、
エッジボンドとキャリヤー面との間の接合層;
から成る群から選択される少なくとも1つの層、
を含む。
より詳細には、本発明は、多層接合方式を用いてマイクロエレクトロニクス構造体を形成する方法を提供する。本発明のある一定の好適実施形態を図面で示し明細書で説明するが、これらの開示は例示するためにのみ示されていることを理解されたい。本発明の実施形態は、本明細書中で、本発明の理想の実施形態の概略図である断面図を参照して関連して説明される。従って製造技術及び/又は許容差によって図面の形状からの変形が予期されるものとする。本発明の原理を特定の開示された実施形態に限定する意図はない。例えば、図中、層及び領域のサイズ及び相対的なサイズが明確にする目的で誇張されている場合もある。また、本発明の実施形態は本明細書で示される領域の特定の形状に限定するものとして解釈すべきではなく、例えば製造などの結果の形状の偏差を含むものとする。例えば矩形として示される領域が円形又は湾曲した特徴を有していてもよい。このように図面で示した領域は本質的に概略であり、その形状はデバイス又はトポグラフィの領域の正確な形状を示すように意図したものではなく、また本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
図1(a)を参照すると、前躯体構造体10が概略断面図として示されている。構造体10は第1の基板12を含む。基板12は前面又はデバイス面14、背面16、及び最外側エッジ18を有する。基板12は任意の形状でよいが、通常は円形形状である。好ましい第1の基板12はデバイスウェーハーを含み、そのデバイス面は集積回路、MEMS、マイクロセンサー、動力半導体、発光ダイオード、フォトニック回路、インタポーザー、埋込受動素子、及び、シリコン、又はシリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、およびガリウム窒素のような半導体材料上に製造される又はそれらから製造される他のマイクロデバイス、から成る群から選択されたデバイスアレイ(図示されていない)を含む。これらのデバイスの表面は一般に以下の材料の1つ以上から形成された構造体(これも図示されていない)を含む:シリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属(例えば、銅、アルミニウム、金、タングステン、タンタル)、低k誘電体、高分子誘電体、および各種窒化金属および金属シリサイド。またデバイス面14は、半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含むことができる。
第2の二層接合方式を図3に示す。類似の番号は類似の部分を表す。この実施形態では、上部表面46及び下部表面48を有する「クリーニング層」又はリフトオフ層44がデバイス面14上に形成される。リフトオフ層44は、任意の既知の適用方法によって形成することができ、1つの好ましい方法では、層44を形成するために用いられる組成物を、速度約500rpm〜約5,000rpm(好ましくは約500rpm〜約2,000rpm)で、時間約5秒〜約120秒(好ましくは約30秒〜約90秒)の間、スピンコートする。組成物は、適用された後、好ましくは、温度約60℃〜約250℃、より好ましくは約80℃〜約220℃に、時間約60秒〜約4分(好ましくは約90秒〜約2分)間、加熱される。幾つかの実施形態では、使用される組成物に応じて、層に多段焼成プロセスを施すことが好ましい。リフトオフ層44を形成するために用いられる組成物に依存して、焼成によって架橋反応が開始され層44を硬化することができる。
第1の三層接合方式が図4に示される。類似の番号は類似の部分を表す。図4に示される実施形態は、図3に示されるものと類似しているが、図3の第1の接合層20が第2の接合層32に変わり、「クリーニング」又はリフトオフ層44と第2の接合層32との間に付加的な層が追加されているところが異なっている。詳細には、リフトオフ層44がデバイス面14上に形成された後(上述したように、及び図4(a)参照)、上部表面54及び下部表面56を有する剛性層52がリフトオフ層44の上部表面46上に形成される(図4(b))。本明細書中に用いられる場合「剛性」はレオメータの測定で1GPa以上の高い剛性率を指す。更に、「剛性」は、処理温度(典型的には約150℃〜約400℃、好ましくは約200℃〜約300℃)で流動することのない層を指す。
もう1つの三層接合方式が図5(a)〜5(d)に示される。類似の番号は類似の部分を表す。この実施形態は上述の実施形態の変形であり、ここでは多層接合システムは2つの剛性層52を含み、その2つの層52の間に第2の接合層32の層が存在する。組成物選択、処理パラメータ及びステップ等は対応する層に関して上述したものと同様である。図示されていないが、剛性層52の1つ(好ましくは第2の基板24に一番近い剛性層52)と接合層32を入れ換えることによって、この実施形態を変形することができる。
本発明の更なる実施形態が、図6及び図7に図示されている。類似の部分は類似の様式で番号が付されている。これらの実施形態については、参照として本明細書中に含まれる、米国特許公開番号第2009/0218560号を参照されたい。
図8は、本発明の更なる実施形態を示す。類似の番号は類似の部分を表す。図8(a)を参照すると、第2の接合層32が、第1の基板12の周縁域57のみにおいて形成される。適用方法、所望の特性(軟化点を含む)、及び第2の接合層32として用いられる可能性のある組成物は既に説明したとおりである。図8(b)を参照すると、上の図6及び図7に関して説明したように充填層78がデバイス面14の中央域59に形成される。
(環状オレフィンコポリマー(COC)接合組成物Aの組成)
この調製において、250グラムのエテンノルボルネンコポリマー(APL8008T、三井化学アメリカ社、ニューヨーク州ライブルック、から取得)及び3.125グラムのフェノール系酸化防止剤(IRGANOX1010、BASF社、ドイツ、から取得)を373.45グラムのR−リモネン(Florida Chemical社、フロリダ州ウィンターヘブン、から取得)及び373.45グラムのシクロオクタン(Sigma−Aldrich社、ミズーリ州セントルイス、から取得)中に溶解した。全ての成分が溶解するまで混合物を室温で攪拌させた。最終溶液は、25.31%の固形物を有した。
(COC接合組成物Bの組成)
この調製において、210.31グラムのエタンノルボルネンコポリマー(Topas8007、Topas Advanced Polymers社、ケンタッキー州フローレンス、から取得)及び62.4グラムの低分子量COCポリマー(Topas TM、Topas Advanced Polymers社、ケンタッキー州フローレンス、から取得)を4.0グラムのフェノール系酸化防止剤(Irganox1010)を含む、706グラムのR−lリモネン、及び分子量2、800ダルトンの14.5グラムのポリイソブチレン(Scientific Polymer Products社、ニューヨーク州オンタリオ、から取得)中に溶解した。全ての成分が溶解するまで混合物を室温で攪拌させた。溶液は、29%の固形分を有した。
(COC接合組成物Cの組成)
この調製において、50グラムの実施例2からのCOC接合組成物Bを、50グラムのR−リモネンと混合した。混合物を室温で攪拌させ溶液を形成した。溶液は14.5%の固形物を有した。
(接合組成物Dの組成)
この調製において、120グラムのWaferBOND(R)HT−10.10材料(Brewer Science社から取得)を、80グラムの1−ドデセン(Sigma−Aldrich社、ミズーリ州セントルイス)と混合した。混合物を室温で攪拌させ溶液を形成した。
(デバイスウェーハー上の厚COC接合組成物A層、及びキャリヤーウェーハー上の薄COC接合組成物C層)
この手順では、コーティングされた基板と第2の基板との間の効果的な接合を得るために270℃で十分に流動するように設計された環状オレフィンポリマーコーティング層である実施例1からのCOC接合組成物A、10mLを200mmのシリコンウェーハー上にスピンコートし、(後述するスピン及び焼成パラメータを用いて)焼成し、COC接合組成物Aの膜を形成した。実施例1からの10mLのCOC接合組成物Aの第2のアリコットを用いて、このプロセスを正確に繰り返した。この第2のアリコットは第1の膜の上に更に膜を形成するために用いられた。両方の適用ステップの後の最終の膜厚は96μmであった。
焼成条件、記載順:80℃で2分、110℃で2分、160℃で2分、及び220℃で6分
(厚COC接合組成物A及び薄COC接合組成物C)
この手順では、コーティングされた基板と第2の基板との間の効果的な接合を得るために、270℃で十分に流動するように設計された環状オレフィンポリマーコーティング層である実施例1からのCOC接合組成物A、10mLを、200mmのシリコンウェーハー上にスピンコートし、焼成し(後で説明するスピン及び焼成パラメータを用いて)COC接合組成物Aの膜を形成した。実施例1からの10mLのCOC接合組成物Aの第2のアリコットを用いて、このプロセスを正確に繰り返した。この第2のアリコットは、第1の膜の上に更に膜を形成するために用いられた。両方の適用ステップの後の最終の膜厚は93μmであった。
焼成条件、記載順:110℃で4分、160℃で2分、及び220℃で6分
(薄接合組成物Dを備える厚ポリスルホン)
この調製において、280グラムのポリスルホン(UltrasonE2020P、BASF社、ニュージャージー州フローサムパーク)を520グラムのジメチルアセトアミド(Sigma−Aldrich社、ミズーリ州セントルイス)中に溶解した。混合物を、ポリスルホンが溶解して溶液を形成するまで室温で攪拌させた。溶液は35%の固形物を有した。
(薄COC接合組成物Cを備える厚ポリスルホン)
この調製において、280グラムのポリスルホン(UltrasonE2020P、BASF社)を520グラムのジメチルアセトアミド(Sigma−Aldrich社、ミズーリ州セントルイス)中に溶解した。混合物を、ポリスルホンが溶解して溶液を形成するまで室温で攪拌させた。
(スライド剥離のための厚COC接合組成物A及びCOC接合組成物Bの20μm超の膜)
この実施例では、コーティングされた基板と第2の基板との間の効果的な接合を得るために、270℃で十分に流動するように設計された環状オレフィンポリマーコーティング層である実施例1からのCOC接合組成物A、10mLアリコットを、200mmのシリコンウェーハー上に2回スピンコートした。第1のスピンコートは600rpmで60秒間行い、第2のスピンコートは800rpmで60秒間行った。それぞれのコーティングの後、ウェーハーを80℃で2分間、次いで150℃で2分間、次いで220℃で5分間焼成した。結果のCOC接合組成物A膜の厚みは99.14μmであった。
(HCl溶液でクリーニングしたポリ(ビニルピリジン)及びCOC接合組成物B)
この調製において、2グラムのポリ(ビニルピリジン)(Sigma−Aldrich社、ミズーリ州セントルイスから取得)をシクロペンタノン中に溶解した。ポリマーが溶解するまで混合物を室温で攪拌させた。シクロペンタノン中のポリ(ビニルピリジン)の総重量濃度は2%であった。溶液を0.1μmのフィルタに通してろ過した。
(酢酸溶液でクリーニングされたポリ(ビニルピリジン)及びCOC接合組成物B)
実施例10と同様の方法で、同様の組成物を備えるウェーハーを準備した。コーティングされたウェーハーを、COC接合組成物B膜がウェーハーから浮き上がり離れるまで、室温で約4〜5時間50%の酢酸水溶液に浸漬した。
(R−リモネン、シクロペンタノン、及びイソプロパノールでクリーニングしたポリ(ビニルピリジン)及びCOC接合組成物B)
実施例10と同様の方法で、同様の調製物でコーティングされた、別のウェーハーを、室温で速度900rpmでスピン回転させ、その間、COC接合組成物B膜を除去するための第1のクリーニング溶媒としてR−リモネンを400秒間分注した。次にポリ(ビニルピリジン)ポリマー膜を除去するために、シクロペンタノンを室温でスピン速度900rpmで400秒間分注することによって更なるクリーニングを実行した。イソプロパノールを用いて、スピン速度900rpmで120秒間ウェーハーにスピンすすぎを行った。速度1200rpmで60秒間ウェーハーを回転することによって最終乾燥を実行した。このプロセスによってクリーニングされたウェーハーは目視観察では欠陥がなかった。
(R−リモネン及びイソプロパノールでクリーニングされたポリ(ビニルピリジン)及びCOC接合組成物B)
実施例10と同様の方法で、同様の調製物でコーティングされた、別のウェーハーを、室温で速度900rpmでスピン回転させ、その間、COC接合組成物B膜を除去するための第1のクリーニング溶媒としてR−リモネンを400秒間分注した。次にポリ(ビニルピリジン)ポリマー膜を除去するために、イソプロパノールを室温で400秒間スピン速度900rpmで分注することによって更なるクリーニングを実行した。速度1200rpmで60秒秒間ウェーハーを回転することによって最終乾燥を実行した。このプロセスによってクリーニングされたウェーハーは目視観察では欠陥がなかった。
(ProLIFT(R)100−16コーティング及びWaferBOND(R)HT−10.10材料)
ProLIFT(R)100−16コーティング(Brewer Science社、ミズーリ州ローラから取得)を200mmシリコンウェーハー上に、3、000rpmで90秒間スピンコートした。コーティングされたウェーハーを、120℃で90秒間、次いで205℃で90秒間焼成し、約1μmの厚みの層を生成した。WaferBOND(R)HT−10.10材料を、ProLIFT(R)100−16膜の上に更に、1、500rpmで30秒間スピンコートした。ウェーハーを120℃で2分間、次いで160℃で2分間焼成し、約16μmの厚みの層を生成した。別の200mmシリコンウェーハーをコーティングされたウェーハーと向かい合わせにして、220℃で3分間、1分間15psiの圧力下で、接合した。接合されたウェーハー対を冷却し、1分間で160℃に、そして徐々に室温まで冷却した。接合されたウェーハー対を、スライド剥離装置を用いて速度200mm/秒、温度200℃で分離した。
(ProLIFT(R)100コーティング及びCOC接合組成物B)
ProLIFT(R)100−16コーティングを200mmシリコンウェーハー上に、3,000rpmで90秒間スピンコートした。コーティングされたウェーハーを、100℃で120秒間、次いで245℃で60秒間焼成した。実施例2からのCOC接合組成物BをProLIFT(R)100−16膜の上に更に、300rpmで5秒間スピンコートした。速度を上昇させ、ウェーハーを1,200rpmで60秒間回転させた。コーティングされたウェーハーを、60℃で60秒間、次いで80℃で60秒間、次いで220℃で120秒間焼成した。
(COC接合組成物Bのクリーニング)
1. R−リモネンのパッドリング:0rpmで60秒間
2. スピン除去:2、000rpmで5秒間
3. 手動でR−リモネンを分注:500rpmで60秒間
4. スピン除去:2、000rpmで5秒間
5. すすぎのために手動でイソプロパノールを分注:500rpmで30秒間
6. スピン乾燥:2、000rpmで15秒間
(ProLIFT(R)100−16コーティングのクリーニング)
1. PD523−AD現像剤のパッドリング:0rpmで20秒間
2. スピン除去:2、000rpmで5秒間
3. 手動で脱イオン水を分注:500rpmで20秒間
4. すすぎのために手動でイソプロパノールを分注:500rpmで5秒間
5. スピン乾燥:2、000rpmで15秒間
(WGF300−310材料及びCOC接合組成物B)
WGF300−310材料(現像剤可溶性間隙充填組成物、Brewer Science社、ミズーリ州、ローラから入手)を200mmシリコンウェーハー上に3,000rpmで90秒間スピンコートした。コーティングされたウェーハーを100℃で120秒間、次いで245℃で60秒で焼成し、約720Åの厚みの膜を生成した。実施例2からのCOC接合組成物BをWGF300−310膜の上に更に、300rpmで5秒間スピンコートし、次いで、速度を上昇させ、ウェーハーを1,200rpmで60秒間回転させた。コーティングされたウェーハーを次に60℃で60秒間、次いで80℃で60秒間、次いで220℃で120秒間焼成した。
(COC接合組成物Bのクリーニング)
1. R−リモネンのパッドリング:0rpmで60秒間
2. スピン除去:1、500rpmで5秒間
3. 手動でR−リモネンを分注:500rpmで60秒間
4. スピン除去:1、500rpmで5秒間
5. すすぎのために手動でイソプロパノールを分注:500rpmで0秒間
6. スピン乾燥:2、000rpmで15秒間
(WGF300−310コーティングのクリーニング)
1. PD523−AD現像剤のパッドリング:0rpmで20秒間
2. スピン除去:1、500rpmで5秒間
3. 手動で脱イオン水を分注:500rpmで20秒間
4. すすぎのために手動でイソプロパノールを分注:500rpmで5秒間
5. スピン乾燥:2、000rpmで15秒間
(WGF300−310材料、COC接合組成物A、及びCOC接合組成物B)
300−310材料を100mmシリコンウェーハー上に3,000rpmで90秒間スピンコートした。ウェーハーを、100℃で120秒間、次いで245℃で60秒間焼成した。WGF300−310膜の厚みは0.0632μm(63.2nm)であった。実施例1からのCOC接合組成物AをWGF300−310膜の上に更に、速度600rpmで60秒間スピンコートした。次にウェーハーを、80℃で2分間、次いで150℃で2分、次いで220℃で5分間焼成した。COC接合組成物A層の厚みは41μmであった。実施例2からのCOC接合組成物BをCOC接合組成物A膜の上に更に、速度1,400rpmで60秒間スピンコートした。ウェーハーを、80℃で2分間、次いで150℃で2分間、次いで220℃で5分間焼成した。COC接合組成物B層の厚みは8.2μmであった。
1. PD523−AD現像剤のパッドリング:0rpmで20秒間
2. スピン除去:2,000rpmで5秒間
3. 手動で脱イオン水を分注:500rpmで20秒間
4. すすぎのために手動でイソプロパノールを分注:500rpmで5秒間
5. スピン乾燥:2,000rpmで15秒間
ウェーハーは目視観察でクリーンであった。
(ZoneBOND(TM)のエッジカットを補助するための多重層の使用)
およそ1μmの厚みのWaferBOND(R)HT−10.10の層を200mmシリコンのキャリヤーウェーハーの表面のエッジの周りの3〜5mm幅の環の上にコーティングした。このウェーハーを110℃で2分間焼成し、続いて160℃で2分間、第2の焼成を行った。フッ化シラン((ヘプタデカフルオロ−1、1、2、2−テトラヒドラデシル)トリクロロシラン、主としてC12を持つペルフルオロ化合物、3M社からFluorinertの商品名で販売)を、FC−40溶媒(3M社から取得)を用いて、1%溶液に希釈した。溶液をキャリヤーの中心部へスピンコートした。キャリヤーを加熱板上で100℃で1分間焼成し、スピンコータ内で、FC−40溶媒ですすぎ、加熱板上で100℃で更に1分間焼成した。
Claims (82)
- 暫定接合方法であって、
背面及びデバイス面を有する第1の基板;
前記デバイス面に隣接し、軟化温度を有する第1の接合層;
前記第1の接合層に隣接し軟化温度を有する第2の接合層であって、前記第1の接合層の軟化温度は、前記第2の接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い、第2の接合層;及び、
キャリヤー面を有する第2の基板であって、前記第2の接合層は前記キャリヤー面に隣接する第2の基板;
を含むスタックを提供することと、
前記第1及び前記第2の基板を分離させること、
とを含む方法。 - 前記第1の接合層の厚みT1は約24μm以上である請求項1に記載の方法。
- 前記第2の接合層の厚みT3は約35μm未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1の接合層の軟化点は約100℃以上である請求項1に記載の方法。
- 前記第2の接合層の軟化点は約220℃未満である請求項1に記載の方法。
- 前記第1の接合層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項1に記載の方法。
- 前記第2の接合層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項1に記載の方法。
- 前記デバイス面は、集積回路;MEMS;マイクロセンサ;電力半導体;発光ダイオード;光子回路;インターポーザ;埋め込み受動デバイス;及びシリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、及びガリウム窒素上に製造される又はそれらから製造されるマイクロデバイス:から成る群から選択されるデバイスアレイを含む請求項1に記載の方法。
- 前記第2の基板はシリコン、サファイヤ、水晶、金属、ガラス、及びセラミックスから成る群から選択される材料を含む請求項1に記載の方法。
- 前記デバイス面は、半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含む請求項1に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基板を分離する前に前記スタックに、背面研削、化学機械研磨、エッチング、金属及び誘電体堆積、パターニング、不動態化、アニーリング、及びそれらの組合せから成る群から選択される処理を実行することを更に含む請求項1に記載の方法。
- 前記分離することは、前記第1及び第2の基板を分離可能にするために十分に前記第2の接合層を軟化させるよう前記スタックを十分に高い温度まで加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分離することの後に、前記第1の接合層を前記第1の基板から除去することを更に含む請求項12に記載の方法。
- 前記第1の接合層の少なくとも幾つかは、分離の後、前記第1の基板上に残り、後続の処理ステップ中に存在する請求項12に記載の方法。
- 物品であって:
背面及びデバイス面を有する第1の基板;
前記デバイス面に隣接し、軟化温度を有する第1の接合層;
前記第1の接合層に隣接し軟化温度を有する第2の接合層であって、前記第1の接合層の軟化温度は、前記第2の接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い、第2の接合層;及び、
キャリヤー面を有する第2の基板であって、前記第2の接合層は前記キャリヤー面に隣接する、第2の基板;
を含む物品。 - 前記第1の接合層の厚みT1は少なくとも約24μm以上である請求項15に記載の物品。
- 前記第2の接合層の厚みT3は約35μm未満である請求項15に記載の物品。
- 前記第1の接合層の軟化点は約100℃以上である請求項15に記載の物品。
- 前記第2の接合層の軟化点は約220℃未満である請求項15に記載の物品。
- 前記第1の接合層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項15に記載の物品。
- 前記第2の接合層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項15に記載の物品。
- 前記デバイス面は、集積回路;MEMS;マイクロセンサ;電力半導体;発光ダイオード;光子回路;インターポーザ;埋め込み受動デバイス;及びシリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、及びガリウム窒素上に製造される又はそれらから製造されるマイクロデバイス:から成る群から選択されるデバイスアレイを含む請求項15に記載の物品。
- 前記第2の基板は、シリコン、サファイヤ、水晶、金属、ガラス、及びセラミックスから成る群から選択される材料を含む請求項15に記載の物品。
- 前記デバイス面は、半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含む請求項15に記載の物品。
- 暫定接合方法であって、
背面及びデバイス面を有する第1の基板;
前記デバイス面に隣接する第1の剛性層;
前記第1の剛性層に隣接する接合層;及び、
キャリヤー面を有する第2の基板であって前記接合層は前記キャリヤー面に隣接する、第2の基板、を含むスタックであって、
前記スタックは、
前記デバイス面と前記第1の剛性層との間のリフトオフ層;又は
前記接合層と前記キャリヤー面との間の第2の剛性層;の1つ又は両方を更に含む、スタック:を提供することと
前記第1及び第2の基板を分離することを含む方法。 - 前記第1の剛性層及び接合層はそれぞれ軟化温度を有し、前記第1の剛性層の軟化温度は、前記接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い請求項25に記載の方法。
- 前記第1の剛性層の厚みT3は約1μm〜約35μmである請求項25に記載の方法。
- 前記接合層の厚みT3は約1μm〜約35μmである請求項25に記載の方法。
- 前記スタックは前記リフトオフ層を含み、前記リフトオフ層の厚みT1は約3μm未満である請求項25に記載の方法。
- 前記スタックは前記第2の剛性層を含み、前記第2の剛性層の厚みT3は約1μm〜約35μmである請求項25に記載の方法。
- 前記スタックは前記第2の剛性層を含み、前記第2の剛性層及び前記接合層はそれぞれ軟化温度を有し、前記第2の剛性層の軟化温度は、前記接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い請求項25に記載の方法。
- 前記第1の剛性層の軟化点は約100℃以上である請求項25に記載の方法。
- 前記接合層の軟化点は約220℃未満である請求項25に記載の方法。
- 前記接合層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項25に記載の方法。
- 前記第1の剛性層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項25に記載の方法。
- 前記スタックは前記リフトオフ層を含み、前記リフトオフ層は溶媒系中に溶解又は分散されたポリマーを含む組成物から形成され、前記ポリマーは、ポリ(ビニルピリジン)及びポリアミド酸から成る群から選択される請求項25に記載の方法。
- 前記スタックは前記第2の剛性層を含み、前記第2の剛性層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項25に記載の方法。
- 前記デバイス面は、集積回路;MEMS;マイクロセンサ;電力半導体;発光ダイオード;光子回路;インターポーザ;埋め込み受動デバイス;及びシリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、及びガリウム窒素上に製造される又はそれらから製造されるマイクロデバイス:から成る群から選択されるデバイスアレイを含む請求項25に記載の方法。
- 前記第2の基板は、シリコン、サファイヤ、水晶、金属、ガラス、及びセラミックスから成る群から選択される材料を含む請求項25に記載の方法。
- 前記デバイス面は、半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含む請求項25に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基板を分離することの前に、前記スタックに背面研削、化学機械研磨、エッチング、金属及び誘電体堆積、パターニング、不動態化、アニーリング、及びそれらの組合せから成る群から選択される処理を実行することを更に含む請求項25に記載の方法。
- 前記分離することは、前記第1及び第2の基板を分離可能にするよう十分に前記接合層を軟化させるように十分に高い温度まで前記スタックを加熱すること、又は前記リフトオフ層が存在する場合に前記リフトオフ層を溶解させるように前記スタックを除去溶液に暴露すること、の1つ又は両方を含む請求項25に記載の方法。
- 物品であって:
背面及びデバイス面を有する第1の基板;
前記デバイス面に隣接する第1の剛性層;
前記第1の剛性層に隣接する接合層;及び
キャリヤー面を有する第2の基板であって前記接合層が前記キャリヤー面に隣接する、第2の基板、を含み、
前記物品は:
前記デバイス面と前記第1の剛性層との間のリフトオフ層;又は、
前記接合層と前記キャリヤー面との間の第2の剛性層、
の1つ又は両方を更に含む物品。 - 前記第1の剛性層及び接合層はそれぞれ軟化温度を有し、前記第1の剛性層の軟化温度は、前記接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い請求項43に記載の物品。
- 前記第1の剛性層の厚みT3は約1μm〜約35μmである請求項43に記載の物品。
- 前記接合層の厚みT3は約1μm〜約35μmである請求項43に記載の物品。
- 前記物品は前記リフトオフ層を含み、前記リフトオフ層の厚みT1は約3μm未満である請求項43に記載の物品。
- 前記物品は前記第2の剛性層を含み、前記第2の剛性層の厚みT3は約1μm〜約35μmである請求項43に記載の物品。
- 前記物品は前記第2の剛性層を含み、前記第2の剛性層及び前記接合層はそれぞれ軟化温度を有し、前記第2の剛性層の軟化温度は前記接合層の軟化温度よりも約20℃以上高い請求項43に記載の物品。
- 前記第1の剛性層の軟化点は約100℃以上である請求項43に記載の物品。
- 前記接合層の軟化点は約220℃未満である請求項43に記載の物品。
- 前記接合層は溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項43に記載の物品。
- 前記第1の剛性層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項43に記載の物品。
- 前記物品は前記リフトオフ層を含み、前記リフトオフ層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマーを含む組成物から形成され、前記ポリマーはポリ(ビニルピリジン)及びポリアミド酸から成る群から選択される請求項43に記載の物品。
- 前記物品は前記第2の剛性層を含み、前記第2の剛性層は、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項43に記載の物品。
- 前記デバイス面は、集積回路;MEMS;マイクロセンサ;電力半導体;発光ダイオード;光子回路;インターポーザ;埋め込み受動デバイス;及びシリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、及びガリウム窒素上に製造される又はそれらから製造されるマイクロデバイス:から成る群から選択されるデバイスアレイを含む請求項43に記載の物品。
- 前記第2の基板はシリコン、サファイヤ、水晶、金属、ガラス、及びセラミックスから成る群から選択される材料を含む請求項43に記載の物品。
- 前記デバイス面は、半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含む請求項43に記載の物品。
- 暫定接合方法であって、
背面及びデバイス面を有する第1の基板であって、前記デバイス面は
周縁域及び中央域を有する、第1の基板;
キャリヤー面を有する第2の基板;
前記周縁域及び前記キャリヤー面に隣接するエッジボンド;及び、
前記エッジボンドと前記デバイス面との間のリフトオフ層;
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間のリフトオフ層;
前記エッジボンドと前記デバイス面との間の接着増進剤層;
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間の接着増進剤層;
前記エッジボンドと前記デバイス面との間の接合層;及び、
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間の接合層;
から成る群から選択される少なくとも1つの層、
を含むスタックを提供することと
前記第1及び第2の基板を分離すること、
とを含む方法。 - 充填域を形成するために、前記中央域の少なくとも幾つかには前記エッジボンドが存在しない請求項59に記載の方法。
- 前記スタックは、前記充填域中に充填層を更に含む請求項60に記載の方法。
- 前記スタックは、
前記エッジボンドと前記デバイス面との間の接合層、及び
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間の接合層、
から成る群から選択される少なくとも1つの層を含む請求項61に記載の方法。 - 前記デバイス面は、集積回路;MEMS;マイクロセンサ;電力半導体;発光ダイオード;光子回路;インターポーザ;埋め込み受動デバイス;及びシリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、及びガリウム窒素上に製造される又はそれらから製造されるマイクロデバイス:から成る群から選択されるデバイスアレイを含む請求項59に記載の方法。
- 前記第2の基板はシリコン、サファイヤ、水晶、金属、ガラス、及びセラミックスから成る群から選択される材料を含む請求項59に記載の方法。
- 前記デバイス面は、
半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含む請求項59に記載の方法。 - 前記エッジボンドの幅「D」は約2mm〜約15mmである請求項59に記載の方法。
- 前記エッジボンドは、溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、環状オレフィン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項59に記載の方法。
- 前記第1及び第2の基板を分離することの前に、前記スタックに、背面研削、化学機械研磨、エッチング、金属及び誘電体堆積、パターニング、不動態化、アニーリング、及びそれらの組合せ、から成る群から選択される処理を実行することを更に含む請求項59に記載の方法。
- 物品であって、
背面及びデバイス面を有する第1の基板であって、前記デバイス面は周縁域及び中央域を有する、第1の基板;
キャリヤー面を有する第2の基板;
前記周縁域及び前記キャリヤー面に隣接するエッジボンド;及び、
前記エッジボンドと前記デバイス面との間のリフトオフ層;
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間のリフトオフ層;
前記エッジボンドと前記デバイス面との間の接着増進剤層;
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間の接着増進剤層;
前記エッジボンドと前記デバイス面との間の接合層;及び、
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間の接合層;
から成る群から選択される少なくとも1つの層、
を含む物品。 - 充填域を形成するために、前記中央域の少なくとも幾らかには前記エッジボンドが存在しない請求項69に記載の物品。
- 前記物品は、前記充填域中に充填材料を更に含む請求項70に記載の物品。
- 前記スタックは、
前記エッジボンドと前記デバイス面との間の接合層、及び
前記エッジボンドと前記キャリヤー面との間の接合層
から成る群から選択される少なくとも1つの層を含む請求項71に記載の物品。 - 前記第1の基板は、集積回路;MEMS;マイクロセンサ;電力半導体;発光ダイオード;光子回路;インターポーザ;埋め込み受動デバイス;及びシリコン、シリコンゲルマニウム、ガリウムヒ素、及びガリウム窒素上に製造される又はそれらから製造されるマイクロデバイス:から成る群から選択されるデバイスアレイを含むデバイス面を有するデバイスウェーハーを含む請求項69に記載の物品。
- 前記第2の基板は、シリコン、サファイヤ、水晶、金属、ガラス、及びセラミックスから成る群から選択される材料を含む請求項69に記載の物品。
- 前記デバイス面は、
半田バンプ;金属ポスト;金属ピラー;及びシリコン、ポリシリコン、二酸化ケイ素、(オキシ)窒化ケイ素、金属、低k誘電体、ポリマー誘電体、窒化金属、及び金属シリサイドから成る群から選択される材料から形成される構造体:から成る群から選択される少なくとも1つの構造体を含む請求項69に記載の物品。 - 前記エッジボンドの幅「D」は約2mm〜約15mmである請求項69に記載の物品。
- 前記エッジボンドは溶媒系中に溶解又は分散されたポリマー又はオリゴマーを含む組成物から形成され、前記ポリマー又はオリゴマーは、環状オレフィン、エポキシ、アクリル、シリコン、スチレン、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィンゴム、及びポリウレタン、エチレンプロピレンゴム、ポリアミドエステル、ポリイミドエステル、ポリアセタール、及びポリビニルブテロール、のポリマー及びオリゴマーから成る群から選択される請求項69に記載の物品。
- 暫定接合方法であって、
背面及びデバイス面を有する第1の基板、
前記デバイス面に隣接するクリーニング層、
前記クリーニング層に隣接する第1の層であって、前記第1の層は接合層及び剛性層から成る群から選択される、第1の層、及び
キャリヤー面を有する第2の基板であって前記第1の層が前記キャリヤー面に隣接する、第2の基板;を含むスタックを提供することと、
前記第1及び第2の基板を分離することと、
前記クリーニング層、及び前記分離することの後に残った任意の第1の層を実質的に除去するように、前記クリーニング層を除去溶液に接触させること、
とを含む方法。 - 前記第1の層と前記キャリヤー面との間の第2の接合層を更に含む請求項78に記載の方法。
- 前記接触させることは、前記第2の接合層を実質的に除去する請求項79に記載の方法。
- 前記分離することは、前記第1及び第2の基板を分離可能にするために前記第1の層を十分に軟化させるよう十分高い温度まで前記スタックを加熱することを含む請求項78に記載の方法。
- 前記分離することは、前記第1及び第2の基板を分離可能にするために前記第2の接合層を十分に軟化させるよう十分高い温度まで前記スタックを加熱することを含む請求項70に記載の方法。
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