>[0169]沥青、中间相碳和石墨可以以适合于半导体加工的等级来制造。
[0170]使用碳层1030的粘合接合的质量可以通过若干种技术进行评估。例如，可以使接合经历使接合显现的横截面抛光。碳层1030可以清楚地区别于基板，特别是区别于半导体材料并且还区别于载体晶片的石墨基材料。此外，Raman光谱学和X射线分析允许评估最终碳层1030的质量和结构并且还允许对所使用的原材料下结论。
[0171]参照图12，将描述另一实施例。
[0172]在工艺(A)中将提供具有第一面1250a和第二面1250b的诸如半导体晶片的第一基板1250。如上文所述，在工艺(B)中将在第一基板1250的第一面1250a上形成金属化层1270。在工艺(C)中将提供诸如具有石墨层或芯的载体晶片的第二基板1260。第二基板1260具有第一面1260a和第二面1260b。如上文所述，在工艺(D)中在第二基板1260的第二面1260b上形成碳层1230。
[0173]在工艺(E)中，第一和第二基板1250、1260与夹在第一和第二基板1250、1260之间的碳层1230和金属化层1270连结以形成复合晶片1213。
[0174]参照图13，将描述另一实施例。
[0175]在工艺(A)中提供具有第一面1350a和第二面1350b的半导体晶片1350。半导体晶片1350形成第一基板。半导体晶片1350可以是例如SiC晶片、GaN晶片或者GaAs晶片。如上文进一步描述的，在工艺(B)中使用诸如质子的气体注入而在半导体晶片1350中形成层 1? 层 1355。
[0176]此外，在工艺(C)中提供石墨晶片1360或者具有石墨层的载体晶片1360。石墨晶片或载体晶片1360在这里形成具有第一面1360a的第二基板。如上文所述，在工艺(D)中在石墨晶片1360的第一面1360a上形成碳层1330。
[0177]在工艺(E)中使石墨晶片1360和半导体晶片1350彼此连结，从而碳层1330与半导体晶片1350的第一面1350a接触。在一个或多个后继的热处理诸如高温退火中，碳层1330被转化为石墨层，并且半导体晶片1350沿层离层或界面1355层离。这导致了形成具有通过被转化的碳层1330 (现在是石墨层)而接合到半导体层1320的石墨晶片1360的复合晶片1313。半导体层1320是从半导体晶片1350层离的层。半导体层1320的解理表面1325可以被抛光。可以在抛光的解理表面1325上生长外延层。
[0178]可替选地，不发生层离，但是半导体基板1350被回抛光以形成薄的半导体层1320ο
[0179]层离还导致部分晶片1358的形成。
[0180]可替选地，使用金属化层1330代替碳层1330。
[0181]根据一个实施例，能够烧结的中间相碳或沥青被用作用于使耐温材料与诸如石墨载体晶片的石墨基材料接合的粘合剂。中间相碳或沥青通过热加工被转化成耐温石墨层。中间相碳或沥青的溶剂和热解产物可以通过石墨基材料的开孔结构蒸发。通过调整中间相碳或沥青的组合物以及通过改变用于热解中间相碳或沥青的工艺参数，可以改变所形成的石墨层的CTE。
[0182]根据一个实施例，一种用于制造复合晶片的方法包括:提供具有第一面以及被布置为与第一面相对的第二面的单晶半导体晶片；将具有碳粉和沥青中的至少一个的成型组合物沉积在半导体晶片的第二面上；以及使沉积的成型组合物退火以形成附着到半导体晶片的石墨载体。
[0183]根据一个实施例，成型组合物进一步包括粘结剂。
[0184]根据一个实施例，沉积成型组合物包括注射成型和压缩成型中的至少一个。
[0185]根据一个实施例，使沉积的成型组合物退火包括第一温度范围内的第一退火工艺和不同于第一温度范围的第二温度范围内的后继的第二退火工艺。
[0186]根据一个实施例，该方法包括在沉积成型组合物之前至少在单晶半导体晶片的第一面上形成第一保护层。
[0187]根据一个实施例，该方法进一步包括在沉积成型组合物之后或者在使沉积的成型组合物退火之后从单晶半导体晶片移除第一保护层。
[0188]根据一个实施例，该方法进一步包括至少在石墨载体上形成第二保护层。
[0189]根据一个实施例，该方法进一步包括:在单晶半导体晶片的第二面上形成中间层；以及在中间层上沉积成型组合物。
[0190]根据一个实施例，该方法进一步包括:在单晶半导体晶片的第二面中形成凹陷；以及将成型组合物沉积到凹陷中。
[0191]根据一个实施例，形成凹陷包括:研磨单晶半导体晶片的第二面；以及在第二面处刻蚀单晶半导体晶片。
[0192]根据一个实施例，该方法进一步包括:在单晶半导体晶片的第一面处形成掺杂区，掺杂区形成刻蚀停止层；在单晶半导体晶片的第一面上形成外延半导体层；以及在第二面处相对于刻蚀停止层选择性地刻蚀单晶半导体晶片的材料。
[0193]根据一个实施例，该方法进一步包括在形成外延半导体层之后研磨单晶半导体晶片的第二面。
[0194]根据一个实施例，该方法进一步包括通过在单晶半导体晶片的第一面处移除半导体材料来减少单晶半导体晶片的厚度。
[0195]根据一个实施例，一种用于制造复合晶片的方法包括:提供具有石墨芯和封装石墨芯的保护结构的载体晶片；以及使单晶半导体晶片接合到载体晶片。
[0196]根据一个实施例，提供载体晶片包括:提供多晶半导体晶片；在多晶半导体晶片中形成凹陷；在多晶半导体晶片的凹陷中沉积具有碳粉和沥青中的至少一个的成型组合物；以及使沉积的成型组合物退火以形成石墨芯。
[0197]根据一个实施例，该方法进一步包括在石墨芯上形成保护层。
[0198]根据一个实施例，一种用于制造复合晶片的方法包括:提供具有第一面以及被布置为与第一面相对的第二面的单晶半导体晶片；将气体离子注入到单晶半导体晶片的第一面中以在单晶半导体晶片中的预先限定的深度处形成层离层；将具有碳粉和沥青中的至少一个的成型组合物沉积在单晶半导体基板的第一面上；以及使单晶半导体晶片和成型组合物经历至少一个热处理以形成附着到半导体晶片的第一面的石墨载体并且使单晶半导体晶片沿层离层分裂。
[0199]根据一个实施例，使用不超过150 keV的注入能量将气体离子注入到单晶半导体晶片的第一面中。
[0200]根据一个实施例，单晶半导体晶片的分裂导致保持附着到石墨载体的单晶半导体层的形成，单晶半导体层具有暴露面，该方法进一步包括在单晶半导体层的暴露面上形成外延半导体层。
[0201]根据一个实施例，一种复合晶片包括具有石墨芯的载体基板、以及附着到载体基板的选自碳化硅和硅的单晶半导体基板。
[0202]根据一个实施例，载体基板包括乱层或无定形或等静压石墨。
[0203]根据一个实施例，载体基板包括横向围绕石墨芯的半导体边结构。
[0204]根据一个实施例，载体基板包括具有凹陷的半导体晶片，其中石墨芯设置在凹陷中。
[0205]根据一个实施例，一种复合晶片包括:载体基板，具有石墨芯和封装石墨芯的保护结构；以及单晶半导体层，附着到载体基板。
[0206]根据一个实施例，石墨芯包括乱层或无定形或等静压石墨。
[0207]将理解，除非另外具体指出，否则这里描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。
[0208]诸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等的空间相对术语为易于描述而用于解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在涵盖除了与图中示出的那些取向不同的取向以外的器件的不同取向。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不旨在进行限制。在通篇描述中相似的术语表示相似的元件。
[0209]如这里使用的术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是开放性的术语，其指示所陈述的元件或特征的存在，但是并未排除另外的元件或特征。除非上下文清楚地指示其他情况，否则冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数。
[0210]考虑到以上变化和应用的范围，应理解，本发明不受前面描述的限制，它也不受附图的限制。相反，本发明仅由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种用于制造复合晶片的方法，包括: 提供包括石墨芯和封装所述石墨芯的保护结构的载体晶片；以及 使单晶半导体晶片接合到所述载体晶片。2.根据权利要求1所述的方法，其中提供载体晶片包括: 提供多晶半导体晶片； 在所述多晶半导体晶片中形成凹陷； 在所述多晶半导体晶片的所述凹陷中沉积包括碳粉和沥青中的至少一个的成型组合物；以及 使沉积的成型组合物退火以形成所述石墨芯。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括: 在所述石墨芯上形成保护层。4.一种用于制造复合晶片的方法，包括: 提供包括第一面以及被布置为与所述第一面相对的第二面的单晶半导体晶片； 将气体离子注入到所述单晶半导体晶片的所述第一面中以在所述单晶半导体晶片中的预先限定的深度处形成层离层； 将包括碳粉和沥青中的至少一个的成型组合物沉积在所述单晶半导体基板的所述第一面上；以及 使所述单晶半导体晶片和所述成型组合物经历至少一个热处理以形成附着到所述半导体晶片的所述第一面的石墨载体并且使所述单晶半导体晶片沿所述层离层分裂。5.根据权利要求4所述的方法，其中使用不超过150keV的注入能量将所述气体离子注入到所述单晶半导体晶片的所述第一面中。6.根据权利要求4或5所述的方法，其中所述单晶半导体晶片的分裂导致保持附着到所述石墨载体的单晶半导体层的形成，所述单晶半导体层包括暴露面，所述方法进一步包括: 在所述单晶半导体层的暴露面上形成外延半导体层。7.一种复合晶片，包括: 载体基板，包括石墨芯，以及 附着到载体基板的单晶半导体基板，选自碳化硅和硅。8.根据权利要求7所述的复合晶片，其中所述载体基板包括乱层或无定形石墨。9.根据权利要求7或8所述的复合晶片，其中所述载体基板包括横向围绕所述石墨芯的半导体边结构。10.根据权利要求7至9中任一项所述的复合晶片，其中所述载体基板包括具有凹陷的半导体晶片，其中所述石墨芯设置在所述凹陷中。11.一种复合晶片，包括: 载体基板，包括石墨芯和封装所述石墨芯的保护结构；以及 单晶半导体层，附着到所述载体基板。12.根据权利要求11所述的复合晶片，其中所述石墨芯包括乱层或无定形石墨。
【专利摘要】本发明涉及具有石墨芯的复合晶片及其制造方法。根据一个实施例，一种复合晶片包括具有石墨层的载体基板以及附着到载体基板的单晶半导体层。
【IPC分类】H01L21/02, H01L21/20, H01L21/762
【公开号】CN105428213
【申请号】CN201510782054
【发明人】R.贝尔格, H.格鲁贝尔, W.莱纳特, G.鲁尔, R.弗尔格, A.莫德, H-J.舒尔策, K.凯勒曼, M.佐默, C.罗特迈尔, R.鲁普
【申请人】英飞凌科技股份公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2011年9月30日
【公告号】CN102446706A, CN102446706B, DE102011054035A1, US8822306, US9224633, US20120083098, US20140335676, US20160086844