一种芯片器件的转移方法与流程

    专利2022-07-08  131


    本申请涉及芯片制造技术领域,特别涉及一种芯片器件的转移方法。



    背景技术:

    芯片制造工艺流程主要包括制作晶圆、晶圆涂膜、晶圆光刻显影、刻蚀、离子注入、晶圆测试以及封装。在每个加工工艺过程中,都需要对芯片进行批量图形化有序排列并转移。现有的技术方案中,一种方案是通过用胶将芯片全包围并利用激光进行转移,但这种全包覆的结构会紧紧抓住芯片而导致芯片无法良好脱落。另一种方案是将芯片通过胶膜与临时衬底键合在一起,再通过激光将胶膜分解,从而使芯片掉落。但是这种整面的胶膜分解状况是比较难以控制的,在芯片比较轻薄的时候,比如芯片为microled的情形,会因为膜层的分解不均匀而导致芯片与胶膜脱离的一致性不够,从而使芯片掉落时会产生翻转和偏移,影响排列精度。



    技术实现要素:

    本申请提供一种芯片器件的转移方法,以解决现有技术中芯片与胶膜脱离的一致性不够,从而使芯片掉落时会产生翻转和偏移,影响排列精度的技术问题。

    为解决上述技术问题,本申请采用的一个技术方案是:提供一种芯片器件的转移方法,所述芯片器件的转移方法包括:

    在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层;

    采用激光剥离、化学腐蚀或者研磨方式去除所述支撑衬底以将所述多个芯片器件转移至所述临时衬底层;

    刻蚀所述键合层以露出所述多个芯片器件的侧壁;

    去除所述键合层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落;

    通过承接载具承接所述多个芯片器件。

    根据本申请一具体实施例,所述在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层的步骤中,在所述键合层和所述临时衬底层之间形成有激光牺牲层,所述激光牺牲层包括紫外感光胶、有机胺、酚醛树脂、聚酰亚胺、氮化硅、氧化铟锡、氧化钛、非晶硅。

    根据本申请一具体实施例,所述去除所述键合层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落的步骤还包括,去除所述牺牲层层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落。

    根据本申请一具体实施例,所述键合层为能够被紫外波段激光分解的键合材料,包括紫外感光胶、有机胺、酚醛树脂、二乙烯基硅氧烷、聚酰亚胺、环氧树脂、热熔胶、玻璃胶、氮化硅、氧化铟锡、氧化钛、非晶硅,或者所述键合层为非紫外波段激光分解的材料,包括氧化硅;所述临时衬底层为能够透过400nm以下的紫外光的刚性材料,所述临时衬底层为石英、玻璃或者蓝宝石。

    根据本申请一具体实施例,所述在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层的步骤中,所述键合层为同种材料形成,或者多种不同材料的组合形成。

    根据本申请一具体实施例,所述刻蚀所述键合层以露出所述多个芯片器件的侧壁的步骤中,刻蚀深度d满足h1≤d≤h2,其中h1为所述芯片器件侧壁处嵌入键合层的厚度,h2为键合层的整体厚度。

    根据本申请一具体实施例,所述刻蚀所述键合层以露出所述多个芯片器件的侧壁的步骤中,先在垂直于所述键合层厚度的方向纵向刻蚀所述键合层,再在与所述键合层厚度垂直的方向横向刻蚀所述键合层。

    根据本申请一具体实施例,所述去除所述键合层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落的步骤中,通过在所述临时衬底上放置掩膜板的方式施加紫外光以使得与所述掩膜板的透光区对应的芯片器件脱落。

    根据本申请一具体实施例,所述芯片器件包括发光材料基底及设于所述发光材料基底上的电极,所述电极中设有磁吸物质,所述承接载具的下方设有电磁铁或者永磁铁。

    根据本申请一具体实施例,所述承接载具的上表面设有粘性胶层,所述粘性胶层为多个独立的区块。

    本申请的有益效果是:区别于现有技术的情况,本申请提供的芯片器件的转移方法通过在多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层,采用使芯片器件的至少五分之一嵌入键合层的这种半包围或全包围的方式来抓住芯片,使得芯片在支撑衬底剥离的过程中能保持芯片的高良率,同时通过刻蚀缩小键合层与芯片器件的黏结面积,这样更容易实现键合层的均匀分解,以保证激光分解键合层与芯片器件对应的小部分黏结部分后,芯片器件即可掉落,从而实现芯片器件转移的掉落精度和良品率。

    附图说明

    为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,其中:

    图1是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的流程示意图;

    图2是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的芯片器件和支撑衬底的结构示意图;

    图3是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的键合层和临时衬底层的结构示意图;

    图4是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的键合层的一实施例的示意图;

    图5是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的键合层的另一实施例的示意图;

    图6是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的芯片器件的芯片器件嵌入深度的示意图;

    图7是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的激光牺牲层的示意图;

    图8是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的去除支撑衬底的示意图;

    图9是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的刻蚀键合层深度的示意图;

    图10是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的刻蚀键合层的实施例示意图;

    图11是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的刻蚀键合层的实施例示意图;

    图12是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的刻蚀键合层的实施例示意图;

    图13是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的设置掩膜板和承接载具的示意图;

    图14是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的设置电磁铁的示意图;

    图15是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的设置粘性胶层的示意图;

    图16是本申请实施例提供的芯片器件的转移方法的粘性胶层形成独立区块的示意图。

    具体实施方式

    下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请的一部分。

    实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

    需要说明,若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。

    另外,若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。

    请参与图1,本申请提供一种芯片器件120的转移方法,该转移方法包括以下步骤:

    步骤s10:在设有多个芯片器件120的支撑衬底110上形成键合层130及临时衬底层150。

    具体地,请参阅图2~图3,通过在带有支撑衬底110的晶圆100上进行光刻、干法/湿法刻蚀、物理/化学沉积等半导体工艺,形成具有特定功能的各自独立分开的芯片器件120。芯片器件120可为micro-led,包括电极121和发光材料层122发光材料层122,电极121设于发光材料层122。在制备过程中,可在电极121中加入具有磁性的镍、铁、钴或者这三种金属的合金层,从而使芯片器件120能够被磁体吸附。通过键合层130将临时衬底层150和晶圆100的芯片器件120面粘接在一起。

    键合层130可以是能够被紫外波段激光分解的键合材料,此时键合层同时也作为激光分解的牺牲层用途,包括但不限于紫外感光胶、有机胺、酚醛树脂、二乙烯基硅氧烷、聚酰亚胺、环氧树脂、热熔胶、玻璃胶、氮化硅、氧化铟锡(ito)、氧化钛、非晶硅等材料;也可以是非紫外波段激光分解的材料,包括但不限于氧化硅等材料。可在临时衬底层150和晶圆100的芯片器件120的一侧分别设置上述任一同种材料形成键合层130(如图4所示),从而形成更好的键合效果。可选地,也可在临时衬底层150和晶圆100的芯片器件120的一侧分别设置上述多种不同的材料形成复合型键合层130,来提升结合效果。例如,选择上述任两种材料分别设置在在临时衬底层150和晶圆100的芯片器件120的一侧,从而形成由第一键合层131和第二键合层132组合形成的键合层130(如图5所示)。

    在键合过程中,需要保证芯片器件120的侧壁的至少五分之一嵌入键合层130,被键合层130所包裹,这样才能够为保证芯片器件120提供足够的粘附力,使得在后续步骤的工艺处理过程中,芯片器件120能完整地保留在临时衬底150上。可选地,实施方式可如图2所示,芯片器件120完全嵌入键合层130,键合层130形成全包围的方式来粘接芯片器件120。可选地,实施方式可如图6所示,芯片器件120部分嵌入键合层130,键合层130形成半包围的方式来粘接芯片器件120,其中芯片器件120侧壁处嵌入键合层130的厚度h1≥h/5,h为芯片器件120整体的高度。这种半包围的方式既可以保证能提供足够的粘附力,又使得在后续激光照射键合层130使得芯片器件120脱落相对更加容易。

    临时衬底层150为能够透过400nm以下的紫外光的刚性材料,可为石英、玻璃或者蓝宝石。

    可选地,请参阅图7,当键合层130的材料对于激光的吸收率很低,被激光照射后无法顺利分解时,在键合层130和临时衬底层150之间可设置有激光牺牲层140。激光牺牲层140包括紫外感光胶、有机胺、酚醛树脂、聚酰亚胺、氮化硅、氧化铟锡、氧化钛、非晶硅。当特定波长的激光照射在其上时,激光牺牲层140可以分解,从而使得激光牺牲层140两侧的键合层130和临时衬底层150可以顺利分离。

    步骤s20:采用激光剥离、化学腐蚀或者研磨方式去除支撑衬底110以将多个芯片器件120转移至临时衬底层150。

    具体地,请参阅图8,从支撑衬底110的一侧照射激光,使得芯片器件120的发光材料层122与支撑衬底110结合的界面处分解,从而去除支撑衬底110,露出发光材料层122。

    在一些实施例中,在支撑衬底110的一侧通过化学湿法腐蚀,使得芯片器件120的发光材料层122的支撑衬底110被药液腐蚀,从而去除支撑衬底110,露出发光材料层122。

    可选地,在支撑衬底110的一侧通过研磨抛光的方法,使得芯片器件120的发光材料层122的支撑衬底110被物理研磨方式去除掉,从而去除支撑衬底110,露出发光材料层122。

    步骤s30:刻蚀键合层130以露出多个芯片器件120的侧壁。

    在此步骤中,通过选择对发光材料层122基本无作用而对键合层130和激光牺牲层140有作用的实施方式,比如特定气体的干法刻蚀,或者特定溶液的湿法刻蚀,将芯片器件120之间的键合层130和激光牺牲层140部分或者全部去除,从而露出整个芯片器件120的侧壁,刻蚀深度d需满足h1≤d≤h2(如图9所示),其中h1为芯片器件120侧壁处键合层130的厚度,h2为键合层130的整体厚度。刻蚀方式可先在沿着键合层130厚度的方向纵向刻蚀键合层130,再与键合层130厚度垂直的方向横向刻蚀键合层130。

    在一些实施例中,请参阅图10,采用干法刻蚀的方式,从芯片器件120被剥离支撑衬底110的一面,利用电浆(plasma)进行刻蚀加工。在刻蚀过程中加150w的下偏压,使得能尽量以垂直的角度进行刻蚀,将芯片器件120之间空隙处的键合层130刻蚀掉,直至完全露出临时衬底层150,从而使得各个芯片器件120彼此间互不连接。然后通过改变制程气体或者压力或者功率等方式,比如关掉下偏压,利用电浆(plasma)进行横向刻蚀加工,去掉部分键合层130,使得每个芯片器件120下方对应的键合层130的面积小于芯片器件120的面积,进而减小在后续步骤激光照射分解它的时候对应激光光斑均匀性的要求,使得单个芯片器件120所对应的键合层130能够近乎同时分解,保证芯片器件120能够垂直掉落而不发生歪斜。

    在一些实施例中,请参阅图11,从芯片器件120被剥离支撑衬底110的一面,利用电浆(plasma)进行刻蚀加工,将芯片器件120之间空隙处的键合层130刻蚀掉,直至完全露出临时衬底层150,从而使得各个芯片器件120彼此间互不连接。

    在一些实施例中,请参阅图12,从芯片器件120被剥离支撑衬底110的一面,利用电浆(plasma)进行刻蚀加工,将芯片器件120的之间空隙处的键合层130刻蚀掉,直至完全露出芯片器件120的全部侧面部分,从而使得各个芯片器件120彼此间互不连接。

    步骤s40:去除所述键合层130以使得所述多个芯片器件120从所述临时衬底层150脱落。步骤s40可分为如下实施方式:

    s41:在临时衬底层150上放置掩膜板180来确定对应位置的芯片器件120脱落。

    请参阅图13,掩膜板180具有透光区域和不透光区域,可以通过在不需被放下的芯片器件120的位置对应掩膜板180的不透光区域,需要被放下的芯片器件120的位置对应透光区域,在激光照射下,相应的透光区域位置的芯片器件120可脱落转移。

    s42:用紫外波长的激光对临时衬底层150的一面进行照射。

    通过从放置掩膜板180的透光位置照射临时衬底层150,从而使得对应位置的键合层130或激光牺牲层140分解,导致其对应的芯片器件120与临时衬底层150之间的结合力大大变弱甚至直接从临时衬底层150脱落。

    步骤s50:通过承接载具190承接多个芯片器件120。

    在此步骤中,可选的实施例,请参阅图14,可在承接载具190的下方放置有电磁铁或永磁铁170来产生磁场。当激光照射键合层130或者激光牺牲层140导致分解后,芯片器件120与临时衬底层150之间的结合力已十分微弱甚至已经分开,此时,依靠电磁铁170所产生磁场对芯片器件120(因为电极121中设有磁吸物质)的吸引力,可以帮助或者加速芯片器件120到达并且临时固定在承接载具190的对应位置。

    在一些实施例中,请参阅图15,可在承接载具190的承接芯片器件120的一面布置有粘性胶层191,比较典型的比如有机硅胶,有特定粘性的聚酰亚胺材料等,帮助从临时衬底层150上掉落的芯片器件120能够固定在其对应脱落的位置下方而不偏移。或者当芯片器件120未完全从临时衬底层150上脱落下来时,采用带有粘性胶层191的承接载具190与临时衬底层150的芯片器件120的一面相贴合,当粘性胶层191的粘性大于此时键合层130被激光照射后与芯片器件120的结合力时,即可帮助芯片器件120从临时衬底层150上粘接下来,且保持原来的排列精度不变。考虑到后续芯片器件120在承接载具190上放置,可能会被一同执行热压键合的制程,而在此制程中,由于温度的影响,其上的粘性胶层191与键合目标基板的热膨胀系数可能不同,从而导致粘性胶层191上的芯片器件排列精度变化。为了解决这个可能发生的问题,如图16所示,可以在芯片器件120排列在粘性胶层191上之后,利用但不限于激光的方式,将粘性胶层191分割开,成为独立的区块,其间的切割痕192的宽度介于0.1um~30um之间。独立区块的尺寸没有特殊限定,但其承受温度时的膨胀失配度与区块的尺寸相关,独立区块的尺寸越小,相应的膨胀失配度的影响就越小,即精度越高;反之,则膨胀失配度越高,即精度越差。一般的,独立区块的尺寸以不超过1cm*1cm为宜。或者采用湿法或者干法蚀刻的方式,将芯片器件120之间的粘性胶层191去除掉,从而使得每个芯片器件120之间彼此独立,分别处在互不连接的粘性胶层191上。

    综上所述,本领域技术人员内容理解的是,本申请提供的芯片器件120的转移方法通过在在多个芯片器件120的支撑衬底110上形成键合层130及临时衬底层150,采用使芯片器件120的至少五分之一嵌入键合层130的这种半包围或全包围的方式来抓住芯片,使得芯片在支撑衬底110剥离的过程中能保持芯片的高良率,同时通过刻蚀缩小键合层130与芯片器件120的黏结面积,这样更容易实现键合层130的均匀分解,以保证激光分解键合层130与芯片器件120对应的小部分黏结部分后,芯片器件120即可掉落,从而实现芯片器件120转移的掉落精度和良品率。

    以上仅为本申请的实施方式,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。


    技术特征:

    1.一种芯片器件的转移方法,其特征在于,所述芯片器件的转移方法包括:

    在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层;

    采用激光剥离、化学腐蚀或者研磨方式去除所述支撑衬底以将所述多个芯片器件转移至所述临时衬底层;

    刻蚀所述键合层以露出所述多个芯片器件的侧壁;

    去除所述键合层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落;

    通过承接载具承接所述多个芯片器件。

    2.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层的步骤中,在所述键合层和所述临时衬底层之间形成有激光牺牲层,所述激光牺牲层包括紫外感光胶、有机胺、酚醛树脂、聚酰亚胺、氮化硅、氧化铟锡、氧化钛、非晶硅。

    3.根据权利要求2所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述去除所述键合层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落的步骤还包括,去除所述牺牲层层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落。

    4.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述键合层为能够被紫外波段激光分解的键合材料,包括紫外感光胶、有机胺、酚醛树脂、二乙烯基硅氧烷、聚酰亚胺、环氧树脂、热熔胶、玻璃胶、氮化硅、氧化铟锡、氧化钛、非晶硅,或者所述键合层为非紫外波段激光分解的材料,包括氧化硅;

    所述临时衬底层为能够透过400nm以下的紫外光的刚性材料,所述临时衬底层为石英、玻璃或者蓝宝石。

    5.根据权利要求4所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层的步骤中,所述键合层为同种材料形成,或者多种不同材料的组合形成。

    6.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述刻蚀所述键合层以露出所述多个芯片器件的侧壁的步骤中,刻蚀深度d满足h1≤d≤h2,其中h1为所述芯片器件侧壁处嵌入所述键合层的厚度,h2为键合层的整体厚度。

    7.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述刻蚀所述键合层以露出所述多个芯片器件的侧壁的步骤中,先在垂直于所述键合层厚度的方向纵向刻蚀所述键合层,再与所述键合层厚度垂直的方向横向刻蚀所述键合层。

    8.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述去除所述键合层以使得所述多个芯片器件从所述临时衬底层脱落的步骤中,通过在所述临时衬底上放置掩膜板的方式施加紫外光以使得与所述掩膜板的透光区对应的芯片器件脱落。

    9.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述芯片器件包括发光材料基底及设于所述发光材料基底上的电极,所述电极中设有磁吸物质,所述承接载具的下方设有电磁铁或永磁铁。

    10.根据权利要求1所述的芯片器件的转移方法,其特征在于,所述承接载具的上表面设有粘性胶层,所述粘性胶层为多个独立的区块。

    技术总结
    本申请提供一种芯片器件的转移方法,该芯片器件的转移方法包括在设有多个芯片器件的支撑衬底上形成键合层及临时衬底层,采用激光剥离、化学腐蚀或者研磨方式去除支撑衬底以将多个芯片器件转移至临时衬底层,刻蚀键合层以露出多个芯片器件的侧壁,去除键合层以使得多个芯片器件从临时衬底层脱落,通过承接载具承接多个芯片器件。通过上述方式,本申请提供的芯片器件的转移方法,更容易实现键合层的均匀分解,从而保证芯片转移过程中的掉落精度和良品率,实现芯片器件图形化有序排列并进行转移。

    技术研发人员:陈波
    受保护的技术使用者:深圳麦沄显示技术有限公司
    技术研发日:2020.11.26
    技术公布日:2021.03.12

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