用于制造半导体衬底的方法和用于制造集成在半导体衬底中的半导体器件的方法技术

本发明专利技术涉及用于制造半导体衬底的方法和用于制造集成在半导体衬底中的半导体器件的方法。一种制造半导体衬底的方法，包括提供具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的半导体晶片，以及当在垂直于第一表面的横截面中看时，在离第一表面第一距离处在半导体晶片中形成空腔。所述空腔被由晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开。所述空腔形成分离区。所述方法进一步包括在半导体晶片的第一表面上形成半导体层，以及通过对隔壁施加机械冲击来打破至少一些隔壁，以沿分离区分割半导体晶片。

【技术实现步骤摘要】

本文中所描述的实施例涉及。
技术介绍
对于集成器件，特别是功率器件，需要适当地适用的半导体衬底。功率器件，例如纵向功率器件，需要具有最小厚度的半导体衬底以承受额定阻断电压。最小厚度可以是，例如60μηι。另一方面,在半导体衬底的加工期间,对于机械稳定性而言，期望更高的厚度，例如600μπι。然而，厚衬底具有较高的电阻和热阻，这可能影响最终器件的电气性能。因此，在将器件集成之后，减薄衬底以减小这些阻抗。出于成本的原因，通常采用机械或化学蚀刻和抛光过程以便减小厚度。由于这些过程表现出所加工的衬底的固有厚度变化，因此采用具有预定义蚀刻或抛光步骤的其他过程来避免这样的变化。例如，隐埋ρη结可以被用作蚀刻步骤。此外，材料属性的变化或不同材料组合还可以被用作蚀刻停止或用作允许衬底分离的层。这样的“分离层”必须承受器件集成期间的加工条件。其他方法使用激光来产生离衬底表面给定距离的分离区。然而，这样的过程是非常成本密集的。制造半导体器件的另一选择是使用对大块衬底提供更好介电绝缘的SOI晶片。再者，对于集成器件而言，通常期望相当薄的半导体层以减少寄生电容并使器件与大块材料绝缘。为了在SOI晶片上产生例如0.2 μ m-?ο μ m的薄层，厚半导体晶片可以被接合到SOI晶片。在接合前，氢离子被注入到厚半导体晶片的给定深度中以产生分离区。在接合期间，或在附加的退火步骤期间，被接合的厚半导体晶片沿着分离区分割，使得相当薄的层保持被附着到SOI晶片。此技术被称为“智能切割”，然而，由于氢的注入，这是非常成本密集的。另一方面，对于某些过程而言，可能需要薄的种子层，例如对于随后的外延生长而言。在某些情况下，在不同半导体材料的载体上生长半导体材料。在外延生长后，需要在不引起对外延层的损坏的情况下从载体去除生长层。鉴于上文，存在对于改善的需要。
技术实现思路
根据实施例，一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的半导体晶片；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述半导体晶片中形成空腔，所述空腔被由所述晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此 横向隔开，其中所述腔体形成分离区；在所述半导体晶片的所述第一表面上形成半导体层；通过对所述隔壁施加机械冲击来打破至少一些隔壁以沿着所述分离区分割所述半导体晶片。根据实施例，一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的种子晶片，其中所述种子晶片包括暴露在所述种子晶片的所述第一表面处的半导体材料；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述种子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述种子晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，其中所述空腔形成分离区；在所述种子晶片的暴露的半导体材料上形成外延层，所述外延层具有大于所述种子晶片的空腔和第一表面之间的第一距离的厚度；以及通过对所述隔壁施加机械冲击来打破至少一些隔壁以沿着所述分离区分割所述半导体晶片。根据实施例，一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的种子晶片，其中所述种子晶片包括暴露在所述种子晶片的所述第一表面处的第一半导体材料；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述种子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述种子晶片的第一半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，并形成分离区；在升高的温度下，在所述种子晶片的暴露的第一半导体材料上沉积不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料，所述第二半导体材料具有至少是所述种子晶片的空腔和第一表面之间第一距离十倍的厚度；以及利用沉积在所述种子晶片的第一表面上的所述第二半导体材料冷却所述种子晶片，以引起由于所述第一半导体材料和所述第二半导体材料的不同热收缩率而作用于所述隔壁的机械应力，其中所述机械应力导致打破至少一些隔壁以沿着所述分离区至少部分地分割所述种子晶片。根据实施例，一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的第一晶片；在离所述第一表面第一距离处在所述第一晶片中形成彼此互连的空腔，其中在垂直于所述第一表面的横截面中看时，所述空腔被由所述第一晶片的材料所形成的隔壁彼此横向隔开，并且其中所述空腔形成分离区；在所述第一晶片的第一表面上形成半导体层；用水溶液填充所述空腔；以及通过经由所述水溶液对所述隔壁施加机械冲击来打破所述隔壁以沿着所述分离区分割所述第一晶片。根据实施例，一种用于制造具有集成在其中的半导体器件的半导体衬底的方法，包括提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的种子晶片，其中所述种子晶片包括暴露在所述种子晶片的所述第一表面处的半导体材料；在离所述第一表面第一距离处在所述种子晶片中形成空腔，其中当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，所述空腔被由所述种子晶片的所述半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，并且其中所述空腔形成分离区；在所述种子晶片的所述第一表面处在所述种子晶片的暴露的半导体材料上沉积外延层；通过在所述外延层中形成掺杂区来在所述外延层中至少部分地集成所述半导体器件；以及通过对所述隔壁施加机械冲击来打破所述隔壁以沿着所述分离区分割所述种子晶片。根据实施例，一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的第一晶片；在离所述第一表面第一距离处在第一晶片中形成空腔，其中当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，所述空腔被由所述第一晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，并且其中所述空腔形成分离区；将第二晶片接合在所述第一晶片的所述第一表面上，通过对所述隔壁施加机械冲击来打破所述隔壁以沿着所述分离区分割第一晶片，使得残留晶片保持附着到所述第二晶片；以及在所述残留晶片上沉积外延层。在阅读下面的详细描述时，以及查看附图时，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。【附图说明】附图中的组成部分不一定是按比例的，而是将重点放在图示本专利技术原理上。此外，在附图中，相同的参考数字指定对应的部分。在图中:图1A至1G图示根据实施例的用于制造具有集成在其中的半导体器件的半导体衬底的方法；图2图示了具有形成在其中的空腔的半导体衬底的放大平面视图；图3A至3C图示了根据各种实施例的半导体衬底的空腔的平面视图；图4A至4D图示根据实施例的用于制造具有集成在其中的半导体器件的半导体衬底的方法；图5A至?图示根据实施例的用于制造具有集成在其中的半导体器件的半导体衬底的方法；图6A至6F图示根据实施例的用于制造具有集成在其中的半导体器件的半导体衬底的方法；图7图示了具有形成在其中的空腔的半导体衬底的放大视图；并且图8A至8C图示了根据各种实施例的半导体衬底的空腔的平面视图。【具体实施方式】在下面的详细描述中，对形成其一部分的附图做出参考，并且在附图中，以图示的方式示出其中可以实践本专利技术的具体实施例。在这点上，方向性术语，例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前列的”、“拖后的”等，参考所正描述的一个或多个附图的取向而被使用。由于实施例的组成部分可以在多个不同的取向上被定位，方向性术语是出于图示的目的而被使用的，而不以限制性的方式。要理解的是，可以利用其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造半导体衬底的方法，包括：提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的半导体晶片；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述半导体晶片中形成空腔，所述空腔被由所述晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，所述空腔形成分离区；在所述半导体晶片的所述第一表面上形成半导体层；以及通过对所述隔壁施加机械冲击来打破至少一些隔壁，以沿所述分离区分割所述半导体晶片。

【技术特征摘要】
2012.09.27 US 13/628,3011.一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的半导体晶片；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述半导体晶片中形成空腔，所述空腔被由所述晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，所述空腔形成分离区；在所述半导体晶片的所述第一表面上形成半导体层；以及通过对所述隔壁施加机械冲击来打破至少一些隔壁，以沿所述分离区分割所述半导体晶片 ο2.根据权利要求1的方法，其中在所述隔壁的打破之后，残留晶片保持附着到所述半导体层，所述方法进一步包括:在所述残留晶片保持附着的一侧处加工所述半导体层，其中所述加工包括抛光、研磨和蚀刻中的至少一个。3.根据权利要求1的方法，其中所述空腔具有高度b和横向宽度c，其中比率c:b介于约10:1和约100:1之间。4.根据权利要求1的方法，其中对所述隔壁施加机械冲击包括下列中至少一个:使所述隔壁经受超声；用具有凝冻点的水溶液填充所述空腔，并将所述水溶液冷却至所述凝冻点以下，以引起所述空腔内的所述水溶液的膨胀；以及使所述隔壁经受由所述晶片和半导体材料层的热变形所引起的机械应力。5.根据权利要求1的方法，其中形成所述空腔包括:在所述晶片的所述第一表面中形成紧密间隔的沟槽的多个组，所述沟槽至少从所述第一表面延伸到对应于所述第一距离的深度；以及在脱氧环境中以升高的温度回火所述晶片，以引起所述晶片的半导体材料的表面迁移，直到所述紧密间隔的沟槽的相应组中的沟槽聚结到相应的空腔。6.根据权利要求5的方法，其中升高的温度介于约1000°C和约1150°C之间。7.一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的种子晶片，所述种子晶片包括暴露在所述种子晶片的所述第一表面处的半导体材料；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述种子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述种子晶片的半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，所述空腔形成分离区；在所述种子晶片的暴露的半导体材料上形成外延层，所述外延层具有大于所述种子晶片的所述空腔和第一表面之间的第一距离的厚度；以及通过对所述隔壁施加机械冲击来打破至少一些隔壁，以沿所述分离区分割所述半导体曰曰曰/T ο8.根据权利要求7的方法，其中所述外延层的厚度至少是所述种子晶片的所述空腔和第一表面之间的第一距离的10倍。9.根据权利要求7的方法，其中将所述空腔从所述种子晶片的第二表面隔开第二距离，所述第二距离至少是所述第一距离的50倍。10.根据权利要求7的方法，其中所述空腔具有高度b和横向宽度C，其中比率c:b介于约10:1和约100:1之间。11.根据权利要求7的方法，其中在打破所述隔壁之后，残留晶片保持附着到所述外延层，所述方法进一步包括下列之一:从所述外延层去除所述残留晶片；以及对所述残留晶片进行抛光。12.一种用于制造半导体衬底的方法，包括:提供具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的种子晶片，所述种子晶片包括暴露在所述种子晶片的所述第一表面处的第一半导体材料；当在垂直于所述第一表面的横截面中看时，在离所述第一表面第一距离处在所述种子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述种子晶片的所述第一半导体材料所形成的隔壁彼此横向隔开，所述空腔形成分离区；在升高的温度下，在所述种子晶片的暴露的第一半导体材料上沉积不同于所述第一半导体材料的第二半导体材料，所述第二半导体材料具有至少是所述种子晶片的所述空腔和第一表面之间的所述第一距离的10倍的厚度；以及用沉积在所述种子晶片的第一表面上的所述第二半导体材料冷却所述种子晶片，以引起由于所述第一半导体材料和所述第二半导体材料的不同热收缩而作用于所述隔壁上的机械应力，其中所述机械应力导致至少一些隔壁的打破，以至少部分地沿着所述分离区分割所述种子晶片。13.根据权利要求12的方法，其中将所述空腔从所述种子晶片的第二表面隔开第二距离，所述第二距离至少是所述第一距离的10倍。14.根据权利要求12的方法，其中相邻空腔之间的隔壁具有横向厚度d，以及所述空腔具有高度b，其中比率b:d为5:1或更小。15.根据权利要求14的方法，其中比率b:d为3:1或更小。16.根据权利要求12的方法，其中所述空腔具有高度b和横向宽度c，其中比率c:b介于约10:1和约100:1之间。17.根据权利要求12的方法，其中，当在向所述种子晶片的所述第一表面上的投影中看时，所述空腔为环状并且以基本上同心的方式被布置。18.根据权利要求12的方法，其中形成所述空腔包括:在所述种子晶片的所述第一表面中形成紧密间隔的沟槽的多个组，所述沟槽至少从所述第一表面延伸到对应于所述第一距离的深度；以及在脱氧环境中以升高的温度回火所述种子晶片，以引起所述种子晶片的第一半导体材料的表面迁移，直到所述紧密间隔的沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：HJ舒尔策，W维尔纳，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT