芯片的转移方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种芯片的转移方法。

背景技术：

目前，微型发光器件等芯片转移工艺通常采用单一的绝缘介质进行键合工艺，来实现第一晶圆上芯片向第二晶圆的转移，上述绝缘介质通常为二氧化硅(sio2)。

然而，在目前的晶圆键合过程中，由于晶圆的翘曲度较大，会导致键合后的晶圆受到较大的应力作用，从而导致晶圆键合过程中的工艺条件难以控制，最终影响键合后芯片的良率降低。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种芯片的转移方法，旨在解决现有技术中的芯片转移工艺导致键合后芯片的良率降低的问题。

一种芯片的转移方法，其包括以下步骤：

提供第一衬底，第一衬底的第一侧具有芯片，第一侧包括具有芯片的功能区域和非功能区域，在非功能区域形成第一金属层，并在功能区域上形成第一绝缘介质层；

提供第二衬底，第二衬底的第二侧具有与非功能区域对应的第一键合区域以及与功能区域对应的第二键合区域，在第一键合区域上形成第二金属层，并在第二键合区域上形成第二绝缘介质层；

将第一金属层与第二金属层键合形成第一键合结构，并将第一绝缘介质层与第二绝缘介质层键合形成第二键合结构；

将第一衬底从第二衬底的第一侧剥离，并去除第一键合结构，以使芯片转移至第二衬底。

相比于现有技术中仅采用单一绝缘介质进行键合的芯片转移工艺，本发明中通过在芯片转移工艺中同时采用金属与绝缘介质材料进行衬底间的键合，由于金属键合不仅具有较大的工艺窗口对工艺要求较低，而且在键合时结合力大，键合压力较小，能够具有优异的键合良率，从而通过将金属键合和绝缘介质材料键合相结合，有效地降低了衬底的翘曲，而且降低了键合工艺的难度，进而通过提高衬底之间的键合良率，提高了键合后的芯片良率。

可选地，第一金属层具有远离第一衬底的第一金属表面，第一金属表面与第一衬底之间的最大距离为h1，第一绝缘介质层具有远离第一衬底的第一介质表面，第一介质表面与第一衬底之间的最大距离为h2；第二金属层具有远离第二衬底的第二金属表面，第二金属表面与第二衬底之间的最大距离为h3，第二绝缘介质层具有远离第二衬底的第二介质表面，第二介质表面与第二衬底之间的最大距离为h4；h1+h3＝h2+h4。通过使第一金属层、第二金属层、第一绝缘介质层和第二绝缘介质层之间满足上述的厚度关系，能够在将第一衬底和第二衬底的键合工艺中，使第一金属层与第二金属层之间以及第一绝缘介质层与第二绝缘介质层之间的键合压力更为均匀，键合良率进一步提高，且键合后第一衬底能够与第二衬底平行，有利于后续第一衬底的剥离工艺。上述相等并不是绝对的相等，而是可以在一定的误差允许范围内变化，比如10％左右的差异。

可选地，h1＝h3，且h2＝h4。通过使第一金属层、第二金属层、第一绝缘介质层和第二绝缘介质层之间满足上述的厚度关系，能够进一步保证衬底之间键合压力的均匀性，进一步提高了键合良率。上述相等并不是绝对的相等，而是可以在一定的误差允许范围内变化，比如10％左右的差异。

可选地，第一金属层在第一衬底上具有第一投影面积，第一绝缘介质层在第一衬底上具有第二投影面积，第一投影面积与第二投影面积之比为1:10～10:1。通过使第一金属层与第一绝缘介质层的投影面积满足上述关系，能够通过将金属键合和绝缘介质材料键合向结合，进一步增大第一衬底与第二衬底之间的键合良率。

可选地，第一金属层与第二金属层的厚度比为1:10～10:1。上述厚度关系能够通过第一金属层与第二金属层使第一衬底与第二衬底实现更牢固的键合。

可选地，第一金属层包括多个第一子金属层，各第一子金属层独立地位于第一绝缘介质层的任意一侧，第二金属层包括多个第二子金属层，各第二子金属层独立地位于第二绝缘介质层的任意一侧，位于第一绝缘介质层的至少一侧的上述第一子金属层与位于第二绝缘介质层的至少一侧的上述第二子金属层对应设置。通过在第一衬底设置多个第一子金属层，并通过在第二衬底上分别设置多个第二子金属层，能够进一步增加第一衬底与第二衬底的键合强度。

可选地，第一子金属层对称地设置于第一绝缘介质层的至少一组相对的两侧，且第二子金属层对称地设置于第二绝缘介质层的至少一组相对的两侧。上述第一子金属层和第二子金属层的设置方式能够使第一衬底与第二衬底之间的键合压力更为均匀。

可选地，第一金属层环绕第一绝缘介质层。上述设置方式能够更为有效地防止键合工艺中晶圆的翘曲。

可选地，第一金属层和第二金属层的材料相同。采用相同种类的金属材料进行键合，能够使第一衬底与第二衬底实现更牢固的金属键合。

可选地，第一金属层和第二金属层的材料独立地选自金、银和铟中的任一种或多种。上述金属材料能够使第一衬底与第二衬底实现牢固的金属键合。

可选地，第一绝缘介质层和第二绝缘介质层的材料相同。采用相同种类的绝缘介质材料进行键合，能够使第一衬底与第二衬底实现牢固的键合。

可选地，第一绝缘介质层和/或第二绝缘介质层为硅氧化物。采用上述绝缘介质材料并结合金属进行键合能够使第一衬底与第二衬底实现牢固的键合。

附图说明

图1为根据本发明一种实施例中提供的芯片的转移方法的流程示意图；

图2为根据本发明一种实施例中提供的芯片的转移方法中，提供第一衬底和第二衬底，并在第一衬底的非功能区域形成第一金属层，在第二衬底的第一键合区域上形成第二金属层后的结构示意图；

图3为在图2所示的第一衬底的功能区域上形成覆盖芯片的第一绝缘介质层，并在第二衬底的第二键合区域上形成第二绝缘介质层后的结构示意图；

图4为将图3所示的第一金属层与第二金属层键合形成第一键合结构，并将第一绝缘介质层与第二绝缘介质层键合形成第二键合结构后的结构示意图；

图5为将图4所示的第一衬底从第二衬底的第一侧剥离后的结构示意图；

图6为去除图5所示的第一键合结构，以使芯片转移至第二衬底后的结构示意图。

附图标记说明：

10-第一键合结构；20-第二键合结构；100-第一衬底；110-第一金属层；120-第一绝缘介质层；200-第二衬底；210-第二金属层；220-第二绝缘介质层；300-芯片。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

正如背景技术部分所描述的，在目前的晶圆键合过程中，由于晶圆的翘曲度较大，会导致键合后的晶圆受到较大的应力作用，从而导致晶圆键合过程中的工艺条件难以控制，最终影响键合后芯片的良率降低。

基于此，本申请希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。

本申请的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种芯片的转移方法，如图1所示，其包括以下步骤：

提供第一衬底，第一衬底的第一侧具有芯片，第一侧包括具有芯片的功能区域和非功能区域，在非功能区域形成第一金属层，并在功能区域上形成覆盖芯片的第一绝缘介质层；

提供第二衬底，第二衬底的第二侧具有与非功能区域对应的第一键合区域以及与功能区域对应的第二键合区域，在第一键合区域上形成第二金属层，并在第二键合区域上形成第二绝缘介质层；

将第一金属层与第二金属层键合形成第一键合结构，并将第一绝缘介质层与第二绝缘介质层键合形成第二键合结构；

将第一衬底从第二衬底的第一侧剥离，并去除第一键合结构，以使芯片转移至第二衬底。

相比于现有技术中仅采用单一绝缘介质进行键合的芯片转移工艺，本发明中通过在芯片转移工艺中同时采用金属与绝缘介质材料进行衬底间的键合，由于金属键合不仅具有较大的工艺窗口对工艺要求较低，而且在键合时结合力大，键合压力较小，能够具有优异的键合良率，从而通过将金属键合和绝缘介质材料键合相结合，有效地降低了衬底的翘曲，而且降低了键合工艺的难度，进而通过提高衬底之间的键合良率，提高了键合后的芯片良率。

下面将结合附图更详细地描述根据本申请提供的芯片转移方法的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。

首先，提供第一衬底100和第二衬底200，第一衬底100的第一侧具有芯片300，如图2所示，第一侧包括具有芯片300的功能区域和非功能区域，第二衬底200的第二侧具有与非功能区域对应的第一键合区域以及与功能区域对应的第二键合区域。

示例性的，上述第一衬底100可以为表面生长有芯片300的生长基底，如砷化镓衬底、蓝宝石衬底和硅衬底等，上述芯片300可以为微型发光器件，如微型发光二级管(microlightemittingdiode，micro-led)，也可以是纳米级发光二级管。

示例性的，上述第二衬底200可以为刚性基底，如玻璃片、石英片和蓝宝石衬底等。

在提供上述第一衬底100和上述第二衬底200的步骤之后，在第一衬底100的非功能区域形成第一金属层110，在第一衬底100的功能区域上形成覆盖芯片300的第一绝缘介质层120，在第二衬底200的第一键合区域上形成第二金属层210，并在第二衬底200的第二键合区域上形成第二绝缘介质层220，如图2和图3所示。

在一些实施方式中，可以采用蒸镀工艺形成上述第一金属层110和上述第二金属层210。

在上述实施方式中，为了在非功能区域形成上述第一金属层110，并在第一键合区域上形成上述第二金属层210，可以通过光刻工艺在第一衬底100和第二衬底200上分别覆盖光刻胶，并将光刻胶图形化，以使第一衬底100上的光刻胶形成与非功能区域对应的第一开口，并使第二衬底200上的光刻胶形成与第一键合区域对应的第二开口，从而分别在第一衬底100和第二衬底200上蒸镀金属材料，以使部分金属材料填充在第一开口和第二开口中，然后去除光刻胶及其上方的金属材料，以得到位于非功能区域中的第一金属层110以及位于第一键合区域中的第二金属层210。

在一些实施方式中，可以采用沉积工艺形成上述第一绝缘介质层120和上述第二绝缘介质层220。

在上述实施方式中，可以通过光刻工艺在第一衬底100和第二衬底200上分别覆盖光刻胶，并将光刻胶图形化，以使第一衬底100上的光刻胶形成与功能区域对应的第一开口，并使第二衬底200上的光刻胶形成与第二键合区域对应的第二开口，从而分别在第一衬底100和第二衬底200上沉积绝缘介质材料，以使部分绝缘介质材料填充在第一开口和第二开口中，然后去除光刻胶及其上方的绝缘介质材料，以得到位于功能区域中的第一绝缘介质层120以及位于第二键合区域中的第二绝缘介质层220。

在一些实施方式中，上述第一金属层110具有远离第一衬底100的第一金属表面，第一金属表面与第一衬底100之间的最大距离为h1，上述第一绝缘介质层120具有远离第一衬底100的第一介质表面，第一介质表面与第一衬底100之间的最大距离为h2；上述第二金属层210具有远离第二衬底200的第二金属表面，第二金属表面与第二衬底200之间的最大距离为h3，上述第二绝缘介质层220具有远离第二衬底200的第二介质表面，第二介质表面与第二衬底200之间的最大距离为h4；h1与h3之和与h2与h4之和相等。上述相等并不是绝对的相等，而是可以在一定的误差允许范围内变化，比如10％左右的差异。

在上述实施方式中，通过使第一金属层110、第二金属层210、第一绝缘介质层120和第二绝缘介质层220之间满足上述的厚度关系，能够在将第一衬底100和第二衬底200的键合工艺中，使第一金属层110与第二金属层210之间以及第一绝缘介质层120与第二绝缘介质层220之间的键合压力更为均匀，键合良率进一步提高，且键合后第一衬底100能够与第二衬底200平行，有利于后续第一衬底100的剥离工艺。

在上述实施方式中，还可以使h1等于h3，h2等于h4。通过使第一金属层、第二金属层、第一绝缘介质层和第二绝缘介质层之间满足上述的厚度关系，能够进一步保证衬底之间键合压力的均匀性，进一步提高了键合良率。上述相等并不是绝对的相等，而是可以在一定的误差允许范围内变化，比如10％左右的差异。

为了进一步提高后续第一衬底100与第二衬底200之间的键合良率，在一些实施方式中，上述第一金属层110在第一衬底100上具有第一投影面积，上述第一绝缘介质层120在第一衬底100上具有第二投影面积，第一投影面积与第二投影面积之比为1:10～10:1。

为了使第一衬底100与第二衬底200实现更牢固的键合，在一些实施方式中，上述第一金属层110与上述第二金属层210的厚度比为1:10～10:1。

在一些实施方式中，第一金属层110包括多个第一子金属层，各第一子金属层独立地位于第一绝缘介质层120的任意一侧，第二金属层210包括多个第二子金属层，各第二子金属层独立地位于第二绝缘介质层220的任意一侧，位于第一绝缘介质层120的至少一侧的上述第一子金属层与位于第二绝缘介质层220的至少一侧的上述第二子金属层对应设置。

在上述实施方式中，通过在第一衬底100设置多个第一子金属层，并通过在第二衬底200上分别设置多个第二子金属层，能够进一步增加第一衬底100与第二衬底200的键合强度。

在上述实施方式中，可以使第一子金属层对称地设置于第一绝缘介质层120的至少一组相对的两侧，且第二子金属层对称地设置于第二绝缘介质层220的至少一组相对的两侧。上述第一子金属层和第二子金属层的设置方式能够使第一衬底100与第二衬底200之间的键合压力更为均匀。

为了更为有效地防止键合工艺中晶圆的翘曲，在一些实施方式中，上述第一金属层110环绕上述第一绝缘介质层120。

在一些实施方式中，上述第一金属层110和上述第二金属层210的材料相同。采用相同种类的金属材料进行键合，能够使第一衬底100与第二衬底200实现更牢固的键合。

示例性的，上述第一金属层110和上述第二金属层210的材料独立地选自au、ag和in中的任一种或多种。上述材料能够使第一衬底100与第二衬底200实现牢固的金属键合。

在一些实施方式中，上述第一绝缘介质层120和上述第二绝缘介质层220的材料相同。采用相同种类的绝缘介质材料进行键合，能够使第一衬底100与第二衬底200实现牢固的金属键合。

示例性的，上述第一绝缘介质层120和/或上述第二绝缘介质层220为硅氧化物，如二氧化硅(sio2)。采用上述绝缘介质材料并结合金属进行键合能够使第一衬底100与第二衬底200实现牢固的键合。

在第一衬底100上形成上述第一金属层110和上述第一绝缘介质层120的步骤之后，以及在第二衬底200上形成上述第二金属层210和上述第二绝缘介质层220的步骤之后，将第一金属层110与第二金属层210键合形成第一键合结构10，并将第一绝缘介质层120与第二绝缘介质层220键合形成第二键合结构20，如图4所示。

形成上述第一键合结构10和上述第二键合结构20的键合工艺可以为现有技术中的常规键合工艺，如热压键合工艺。

在形成上述第一键合结构10和上述第二键合结构20的步骤之后，将第一衬底100从第二衬底200的第一侧剥离，以使第一衬底100与芯片300、第一键合结构10和第二键合结构20之间完全分离，如图5所示，然后去除第一键合结构10，以使芯片300转移至第二衬底200，如图6所示。

将上述第一衬底100剥离的工艺可以为现有技术中常规的剥离工艺，如激光剥离工艺。

去除上述第一键合结构10的工艺可以为现有技术中常规的刻蚀工艺，本领域技术人员可以根据第一金属层110和上述第二金属层210的材料种类对刻蚀气体或腐蚀液的种类及其工艺条件进行合理选取。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。