具有圆周结构的半导体器件以及制造方法技术

通过激光辐射在半导体衬底中形成圆周嵌入式结构，所述半导体衬底具有半导体材料。所述嵌入式结构包括所述半导体材料的多晶结构并且包围半导体管芯的中心部分。包括所述嵌入式结构的所述半导体管芯与所述半导体衬底分离。

【技术实现步骤摘要】
具有圆周结构的半导体器件以及制造方法
技术介绍
集成电路的电气元件是采用被施加到半导体晶圆的一系列工艺来形成的。在完成晶圆级制造之后，半导体晶圆被分成个体半导体管芯。管芯分离，也被称为“切割”，可以包括将载体衬底附接在半导体晶圆的一侧处。载体衬底在切割期间使晶圆的位置固定，所述切割例如可以包括划线、锯切和/或蚀刻。常规激光器切割方法使用波长被半导体晶圆的半导体材料吸收的激光。隐形切割使用具有如下波长的激光：在该波长处，半导体衬底是高度透明的以使激光束可以被聚焦在半导体晶圆的内部。激光束在焦点周围使半导体材料熔化，半导体材料再结晶成具有导致显著的机械应力的高密度位错的多晶形式。机械应力使得垂直裂缝能够向晶圆前表面和后表面发展。以此方式，由单晶半导体材料到多晶半导体材料的局部转换所引起的应力通过以适当的方式施加外力而促进管芯分离。机械切割容易实施并且允许高生产量，但易于生成可能传播到半导体器件中的裂缝。该裂缝难以检测，但是对器件可靠性可能具有显著的影响。需要一种管芯分离的方法，其在成本和器件可靠性之间具有改进的折衷。
技术实现思路
本公开涉及一种制造半导体器件的方法。所述方法包括通过激光辐射在半导体材料的半导体衬底中形成圆周嵌入式结构。所述嵌入式结构包括半导体材料的多晶结构并且包围半导体管芯的中心部分。将所述半导体管芯与所述半导体衬底分离，其中，所述半导体管芯包括所述嵌入式结构。本公开还涉及一种半导体器件，其包括处于半导体材料的单晶半导体主体的有源区中的功能元件。所述半导体器件还包括圆周嵌入式结构，其包括处于所述半导体主体中的半导体材料的多晶结构。所述嵌入式结构包围所述有源区的至少中心部分。在所附权利要求书中描述了其它实施例。本领域技术人员在阅读了以下具体实施方式并查看了附图之后将认识到另外的特征和优势。附图说明包括附图以提供对本实施例的进一步理解，并且附图包含在本说明书中并构成本说明书的一部分。附图例示了本实施例并且与说明书一起用于解释实施例的原理。将容易意识到其它实施例和预期优势，因为通过参考以下具体实施方式，它们变得更好理解。图1是根据实施例的制造半导体器件的方法的简化流程图，该方法包括通过激光辐射来形成圆周嵌入式结构。图2A是用于例示根据实施例的制造半导体器件的方法的在将功能元件形成在有源区中之后的半导体衬底的一部分的示意性水平横截面视图。图2B是沿着线B-B截取的图2A的半导体衬底部分的示意性竖直横截面视图。图3A是在形成圆周嵌入式结构之后的图2A的半导体衬底部分的示意性水平横截面视图。图3B是沿着线B-B截取的图3A的半导体衬底部分的示意性竖直横截面视图。图4A是在管芯分离之后的图3A的半导体衬底部分的部分的示意性水平横截面视图。图4B是沿着线B-B截取的图4A的半导体衬底部分的示意性竖直横截面视图。图5A是用于例示实施例的效果的在使用切割锯的锯切过程开始时的半导体衬底的一部分的示意性水平横截面视图。图5B是在切割期间图5A的半导体衬底部分的示意性竖直横截面视图。图6是用于例示实施例的效果的另一半导体衬底的一部分的示意性竖直横截面视图。图7A是根据实施例的在与包括多个分离的多晶结构的嵌入式结构的水平纵向延伸平行的平面中的半导体衬底的一部分的竖直横截面视图。图7B是在与嵌入式结构的水平纵向延伸垂直的平面中的图7A的半导体衬底部分的竖直横截面视图。图7C是根据另一实施例的在与包括连续多晶结构的嵌入式结构的水平纵向延伸平行的平面中的半导体衬底的一部分的竖直横截面视图。图7D是在与嵌入式结构的水平纵向延伸垂直的平面中的图7C的半导体衬底部分的竖直横截面视图。图8A是根据又一实施例的沿着包括两个竖直分离的部分的嵌入式结构的水平纵向方向的示意性竖直横截面视图。图8B是在与嵌入式结构的水平纵向延伸垂直的平面中的图8A的半导体衬底部分的示意性竖直横截面视图。图9A是根据实施例的包括通过激光辐射形成的圆周嵌入式结构的半导体器件的示意性竖直横截面视图。图9B是沿着线B-B截取的图9A的半导体器件的示意性水平横截面视图。图10是根据实施例的包括通过激光辐射形成的圆周嵌入式结构的半导体二极管的示意性竖直横截面视图。图11是根据另一实施例的包括通过激光辐射形成的圆周嵌入式结构的功率IGFET(绝缘栅极场效应晶体管)的示意性竖直横截面视图。图12是根据又一实施例的包括通过激光辐射形成的圆周嵌入式结构的IGBT(绝缘栅极双极型晶体管)的示意性竖直横截面视图。图13是根据另一实施例的包括通过激光辐射形成的圆周嵌入式结构的集成电路的示意性竖直横截面视图。图14是根据又一实施例的包括逻辑电路和通过激光辐射形成的圆周嵌入式结构的功率半导体器件的示意性竖直横截面视图。具体实施方式在以下具体实施方式中，参考附图，附图形成具体实施方式的一部分并且在附图中以例示的方式示出了具体实施例，其中可以实践实施例。要理解的是，可以利用其它实施例，并且可以做出结构或逻辑改变，而不脱离本公开的范围。例如，针对一个实施例所例示或描述的特征可以用在其它实施例中或者可以结合其它实施例使用以产生另外的实施例。本公开旨在包括这种修改和变型。使用特定语言来描述示例，这些语言不应被解释为限制所附权利要求的范围。附图并非是按比例绘制的，并且仅仅是用于例示性目的。如果没有另外指定，则在不同的附图中用相同的附图标记来指示对应的元件。术语“具有”、“包含”、“包括”等是开放式的，并且这些术语指示存在指定的结构、元件或特征，但并不排除另外的元件或特征。冠词“一”和“所述”旨在包括复数以及单数，除非上下文明确指示其它情况。术语“电连接”描述电连接的元件之间的永久低欧姆连接，例如所涉及的元件之间的直接接触或者经由金属和/或重掺杂半导体材料的低欧姆连接。术语“电耦合”包括适于信号传输的一个或多个居间元件可以处于电耦合的元件之间，所述居间元件例如是能够被控制以在第一状态下暂时提供低欧姆连接并在第二状态下提供高欧姆电解耦的元件。附图通过在掺杂类型“n”或“p”旁边指示“-”或“+”来例示相对掺杂浓度。例如，“n-”表示比“n”掺杂区的掺杂浓度低的掺杂浓度，而“n+”掺杂区具有比“n”掺杂区的掺杂浓度高的掺杂浓度。具有相同的相对掺杂浓度的掺杂区不一定具有相同的绝对掺杂浓度。例如，两个不同的“n”掺杂区可以具有相同或不同的绝对掺杂浓度。图1涉及一种使用某一波长的激光辐射来形成嵌入式结构的方法，其中在所述波长下，涉及的半导体衬底是高度透明的，所述嵌入式结构可以有效地作为在机械切割期间的裂缝停止部，和/或有效地作为针对杂质原子具有增大的获取位置(getteringsite)密度的区域和/或具有针对移动电荷载流子的复合中心的区域。该方法包括通过激光辐射在半导体衬底中形成圆周嵌入式结构(402)，其中，嵌入式结构包括半导体衬底的半导体材料的多晶结构并且包围半导体管芯的中心部分。半导体衬底的半导体材料例如可以是硅(Si)、锗(Ge)、硅锗(SiGe)、碳化硅(SiC)或AIIIBV半导体。半导体衬底可以形成具有单一一种半导体材料的均质衬底，例如硅晶圆，或者可以在具有另一半导体材料或绝缘体材料的衬底基底上形成衬底层。半导体衬底包括半导体管芯的多个规则布置的器件区，其中，器件区由正交的切口道(ker本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：通过激光辐射在半导体材料的半导体衬底中形成嵌入式结构，其中，所述嵌入式结构包括所述半导体材料的多晶结构并且包围半导体管芯的中心部分；以及将包括所述嵌入式结构的所述半导体管芯与所述半导体衬底分离。

【技术特征摘要】
2017.01.17 DE 102017100827.61.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：通过激光辐射在半导体材料的半导体衬底中形成嵌入式结构，其中，所述嵌入式结构包括所述半导体材料的多晶结构并且包围半导体管芯的中心部分；以及将包括所述嵌入式结构的所述半导体管芯与所述半导体衬底分离。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在所述半导体管芯的有源区中形成所述半导体器件的功能元件。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述嵌入式结构形成在所述有源区的外部。4.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，所述嵌入式结构形成在所述半导体管芯的端部区中，其中，所述端部区包围所述有源区并且包括边缘构造。5.根据权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，所述嵌入式结构形成在所述半导体管芯的空闲区中，其中，所述空闲区在包括所述有源区和端部区的器件区的外部，所述端部区包围所述有源区并且包括边缘构造。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述激光辐射的波长为至少1000nm。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，激光辐射包括脉冲辐射。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，将所述半导体管芯分离包括：在距所述嵌入式结构一定横向距离处切割所述半导体衬底。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，在所述激光辐射在所述半导体衬底中的焦平面与后侧表面之间的第一焦距为至少20μm。10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，形成所述嵌入式结构包括通过所述激光辐射形成多个横向分离的多晶柱，并且所述嵌入式结构包括所述多个横向分离的多晶柱以及所述半导体衬底的位于相邻的多晶柱之间的单晶部分。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多晶柱形成为具有在从1.5μm至10μm的范围内的平均最大横向直径以及所述平均最大横向直径的至少120％的平均横向中心到中心距离。12.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中，形成所述嵌入式结构包括通过所述激光辐射形成连续的圆周多晶结构。13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中，形成所述嵌入式结构包括形成至少两个竖直分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·科勒，F·马里亚尼，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE