生產半導體器件的方法
2023-06-05 16:49:56
生產半導體器件的方法
【專利摘要】根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括：提供附接至第一載體的半導體工件；切割半導體工件和載體，以形成至少一個獨立的半導體晶片；利用半導體晶片的背離載體的一側，將至少一個半導體晶片安裝至附加的載體。
【專利說明】生產半導體器件的方法
【技術領域】
[0001]本發明的各個實施方案涉及一種用於生產半導體器件的方法。
【背景技術】
[0002]對於半導體晶片和器件，半導體襯底經常可以是歐姆損耗和熱阻的來源。除此之夕卜，一些半導體襯底可以是容易由於操作而破裂的，或者具有限制性的用於半導體製造的工藝容差。因此，可能需要沒有上述缺點的、用於製造帶有這樣的襯底的半導體器件的方法，該襯底具有可以為了器件形成而被優化的尺寸。
【發明內容】
[0003]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供附接至載體的半導體工件；切割半導體工件和載體，以便形成至少一個獨立的半導體晶片；利用半導體晶片的背離載體的一側，將至少一個半導體晶片安裝至附加載體。
[0004]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供半導體工件，該半導體工件具有附接至高半導體工件的第一側的載體，並且具有應用至該半導體工件的第二側的金屬層；在金屬層之上形成至少一個金屬塊；以及在金屬層中的至少一層以及至少一個金屬塊之上形成包封層，以便至少部分地包封至少一個金屬塊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0005]在附圖中，在所有不同視圖中，相似的附圖標記通常指相同的部件。附圖不一定按比例繪製，而是通常將重點放在說明發明的原理。在以下說明中，參照以下附圖描述本發明的各個實施方案，其中:
[0006]圖1根據各個實施方案不出了一種生產半導體器件的方法；
[0007]圖2A-圖2D根據各個實施方案示出了圖示了一種涉及半導體工件的工藝的各個視圖；
[0008]圖3根據各個實施方案示出了一種生產半導體器件的方法；
[0009]圖4A-圖41根據各個實施方案示出了圖示了一種涉及半導體工件的工藝的各個視圖；
[0010]圖5根據各個實施方案不出了一種生產半導體器件的方法；
[0011]圖6A-圖6F根據各個實施方案示出了圖示了一種涉及半導體工件的工藝的各個視圖；以及
[0012]圖7A-圖7E根據各個實施方案示出了圖示了一種涉及半導體工件的工藝的各個視圖。
【具體實施方式】
[0013]以下詳細描述參照附圖，附圖以圖示的方式示出了具體細節以及其中可以實踐該發明的實施方案。這些實施方案被描述的足夠詳細以確保本領域的技術人員實踐本發明。其它的實施方案也可以被使用，並且可以在不脫離本發明的範圍的情況下做出結構、邏輯和電學上的改變。各個實施方案不一定是互相排斥的，因為一些實施方案可以與一個或多個其他的實施方案結合在一起組成新的實施方案。關於方法描述了各個實施方，並且也關於器件描述了各個實施方案。然而，應當理解的是關於方法描述的實施方案可以類似地應用於關於器件描述的實施方案，反之亦然。
[0014]本文所用的詞語「典型」的含義是「作為示例、實例或者說明」。這裡作為「典型」描述的任何實施方案或者設計都沒有必要被認為比其他的實施方案或者設計更優選或者更有益。
[0015]術語「至少一個」和「一個或多個」可以理解為包括了任何大於或等於一的整數，例如，一、_-、二、四，等等。
[0016]術語「多個」可以理解為包括了任何大於或等於二的整數，例如，二、三、四、五，等坐寸ο
[0017]這裡用於描述特徵(例如層)形成在側部或表面「之上」的詞語「之上」，意思是該特徵(例如層)可以「直接地」(例如與所提及的側面或表面接觸地)形成在所提及的側面或表面上。這裡用於描述特徵(例如層)形成在側部或表面「之上」，的單詞「之上」，意思是該特徵(例如層)可以「間接地」形成在所提及的側部或表面「上」，其中在所提及的側部或表面與所要形成的層之間還設置了一個或多個附加層。
[0018]術語「連接」可以包括間接「連接」和直接「連接」兩者。
[0019]當提及半導體器件的時候，至少意味著是雙埠器件，一個示例是二極體。半導體器件也可以是三埠器件諸如電晶體，例如場效應管(FET)、絕緣柵雙極型電晶體(IGBT)、結型場效應管(JFET)和晶體閘流管等。半導體器件也可以包括多於三個埠。根據一個實施方案，半導體器件是功率器件。根據一個或者多個實施方案，半導體器件可以包括集成電路，或者可以就是集成電路，其中集成電路可以包括多個集成器件。
[0020]文中所描述的典型的實施方案關於，而非限於，包括至少一個半導體襯底層的半導體器件，該襯底層是通過使用人工的(artificial)、代替或者臨時襯底而製造的。
[0021]在典型的實施方案中，半導體器件可以包括至少一個薄半導體層。製造包括薄半導體層的半導體晶片或者器件可以導致電學和/或熱學的特性或特徵的提高。
[0022]在實施方案中，臨時襯底或者載體的使用可以通過向一個或多個層提供穩定性來便利半導體器件的製造，並且幫助減少或者消除與襯底相關的寄生效應。
[0023]根據典型的實施方案，層轉移技術可以與人工的或臨時的載流子結合使用。一個已知的工藝是SMART Cut技術。該工藝和/或其他的層轉移技術可以被用於提供襯底層，諸如在載體或者其它合適的層上布置的薄襯底。SMART Cut技術可以被使用是因為它允許襯底的重複地或者多次地使用。該SMART Cut技術將在以後被簡短的論述。
[0024]圖1根據典型的實施方案示出了生產半導體器件的方法。圖2A-圖2D根據圖1的一個或多個實施方案圖示了一種涉及半導體工件的典型的工藝。
[0025]參照圖1，在105，提供了附接於載體的半導體工件。該半導體工件可以包括包括半導體層、金屬層、器件層等等在內的一個或多個層。就這一點而言，工件可以包含一個或多個有源區，每個有源區可以包含集成電路或形成集成電路。
[0026]根據典型的實施方案，工件可以包括半導體層。這樣的半導體層可以具有小於或等於 100 μ m 的厚度，在包括例如 20nm 至Ij 2 μ m、2 μ m 至Ij 5 μ m、5 μ m 至Ij 10 μ m、5 μ m 到 15 μ m、15 μ m到100 μ m和I μ m至Ij 100 μ m等的範圍內。
[0027]所提供的半導體工件的襯底或者半導體層可以由任何合適的半導體材料製成。這樣的材料的示例包括，而非限於，基本的半導體材料諸如矽(Si)、鍺(Ge)，第IV族化合物半導體材料諸如碳化娃(SiC)或者鍺化娃(SiGe), 二元、三元或四元II1-V族半導體材料諸如砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、磷化銦鎵(InGaPa)或者磷化砷鎵銦(In-GaAsP),以及二元或三元I1-VI族半導體材料諸如締化鎘(CdTe)和碲鎘汞(HgCdTe)，等等。作為示例，對於功率半導體應用，可以使用諸如矽、碳化矽和氮化鎵的材料。
[0028]根據典型的實施方案，除了半導體層，工件還可以包括器件層。器件層可以外延生長在半導體層上。在一些實施方案中，半導體層可以具有比器件層更高的摻雜濃度，並且/或者可以由不同於器件層的半導體材料製成。在一些實施方案中，器件層可能包括一個或多個半導體器件。
[0029]圖2A描繪的是被附接於載體20的半導體工件10的截面圖。工件10可以通過側11被附接於載體20，該側例如可以是工件10的正面。載體20可以由任何合適的材料製成以便支持工件10，諸如玻璃、塑料、金屬等等。
[0030]在圖1中，在110，切割半導體工件和被附接的載體，以形成至少一個獨立的半導體晶片。半導體晶片可以包括集成電路或者由集成電路組成。在典型的實施方案中，切割可以沿著切口區域或者其它合適的區域進行，這些合適的區域可以將形成在工件上的各種晶片區域和集成電路分離。圖2B示出一個實施方案，其中工件10和載體20已經被切割以便形成兩個獨立並分離的半導體晶片30a和30b。切割以後，晶片30a可以包括可以對應於工件10的第一部分的工件10a，其中工件1a可以被附接至可以對應於載體20的第一部分的載體20a，並且晶片30b可以包括可以對應於工件10的第二部分的工件10b，其中工件1b可以被附接至可以對應於載體20的第二部分的載體20b。根據典型的實施方案，切割可以用任何合適的技術來操作，諸如鋸切、等離子切割、雷射切割、隱形切割，諸如此類。
[0031]切割後，圖1在115指示，可以將至少一個由切割形成的半導體晶片安裝到附加的載體上。就這點而言，半導體晶片的工件的沒有被附接至載體的一側可以被安裝或者被附接在附加的載體上。圖2C示出了一個實施方案，其中半導體晶片30a已經被安裝到附加的載體40上。正如所示的，工件10的側12，例如背面或者背離載體的一側，已經被附接至附加的載體40。
[0032]包括載體20的載體，例如這裡描述的載體晶片或者載體層，可以包括任何合適的材料，諸如例如玻璃，石墨和塑料等。除此之外，載體20同任何這裡描述的載體晶片或者載體層一樣，可以是導電的載體，諸如例如金屬載體、金屬板、銅板、鋁板、銅晶片(copperwafer)、招晶片(aluminum wafer)諸如此類等。根據典型的實施方案，這裡描述的載體晶片可以提供機械穩定性，這就可以避免或者減少包括特別地例如薄或脆的層的破裂事件。
[0033]在圖2C的實施方案的情況下，在安裝之後載體20a可以保持被附接至工件10a。載體20a特別地可以充當電接觸並且/或者提供熱耦合(熱沉)。
[0034]可選擇地，在圖1的120，可以在安裝之後去除載體。就這點而言，圖2D示出了實施方案，其中載體20a已經從工件1a被去除。在最終結構中，半導體晶片30a被安裝在附加的載體40上，晶片1a的正面被露出(例如，工件1a的正面被露出)。
[0035]根據典型的實施方案，半導體晶片30a已經被安裝至其處的附加載體40可以是導電載體，例如引線框架。
[0036]圖3根據典型的實施方案示出了生產半導體器件的方法。圖4A-圖41根據一個或多個圖3的實施方案圖示了涉及半導體工件的典型工藝。
[0037]參照圖3，在305，可以提供被布置在第一載體上(例如附接至第一載體)的半導體層。在一些實施方案中，半導體層可以被認為是薄半導體層或者襯底。圖4a描繪了半導體結構400a的截面圖，其示出了薄襯底層410被布置或者鍵合在載體晶片420的正面上。薄層410的厚度可以豎直地從薄層410的背面(該背面與載體晶片420的正面接觸)到薄層410的正面或者正表面被限定或者測量。根據典型的實施方案，薄層可以具有在20nm至2μηι>2μηιΜ5μηι>5μηιΜ 10 μ m>5 μ m M 15 μ m> I μ m M 100 μπι 等範圍內的厚度。類似地，載體420或者載體層可以具有在10ym至lmm、100ym至300μπι、300μπι至500μπκ500 μπι至Imm等範圍內的厚度。儘管這裡的各個實施方案描述了具有薄的層或者薄的半導體襯底/晶片的半導體工件或者結構，然而這不是必須的。換句話說，所提供的半導體結構可以具有其它厚度的半導體層，包括例如更大的厚度尺寸。
[0038]薄層410可以由任何合適的半導體材料製成。這樣的材料的示例包括，而非限於，基本的半導體材料諸如矽(Si)，IV族化合物半導體材料諸如碳化矽(SiC)或者鍺化矽(SiGe), 二元、三元或四元II1-V族半導體材料諸如砷化鎵(GaAs)、磷化鉀(GaP)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)、磷化銦鎵(InGaPa)或者磷化砷鎵銦(In-GaAsP)，以及二元或三元I1-VI族半導體材料諸如碲化鎘(CdTe)和碲鎘汞(HgCdTe)，等等。作為示例，對於功率半導體應用，可以使用諸如矽、碳化矽和氮化鎵的材料。
[0039]這裡描述的包括載體晶片420的載體晶片或載體層，可以包括任何合適的材料，諸如例如玻璃或者石墨等。此外，根據典型的實施方案，這裡描述的載體晶片可以提供機械穩定性，這可以避免或者減少包括特別是例如薄或脆的層的破裂事件。
[0040]如圖3所示，在310，可以在半導體層的一側上形成器件層。例如圖4Β的實施方案示出了包括已經被形成或者布置在薄層410的正面上的器件層430的結構400b。薄層410可以充當起始層以便器件層430的外延生長。
[0041]在各個的實施方案中，器件層可以是外延的層。例如，器件層430可以被外延形成在薄層410的正面上。根據各個的實施方案，器件層430可以由與薄層410相同或者不同的材料製成。在一個示例中，薄層410和器件層430可以都是由矽、碳化矽或者任何其它合適的材料製成的。
[0042]進一步來說，在器件層430和薄層410可以是相同的或者不同的材料的同時，每個層的摻雜濃度也可以是相同或者不同的。在另一個示例中，薄層410可以具有比器件層430更高的或者更大的摻雜濃度。在較高摻雜的薄層410上外延形成器件層430可以允許在器件層430中定製或者預定所期望的摻雜濃度。
[0043]參照回圖3，在315，可以在器件層上和/或在器件層中形成一個或者多個半導體器件。圖4C示出了在結構400c中位於器件層430上的、例如由440a和440b代表的多個半導體器件。
[0044]在各個的實施方案中，半導體器件諸如440a和440b可以用任何其它的合適的和/或必需的元件製造，諸如在圖4C的實施方案中，結構400c可以包括金屬化層445(例如正面金屬化)、鈍化層442 (例如醯亞胺)、切口區域447諸如此類等。半導體器件440a，440b可以用任何合適的半導體製造技術製造或者形成。通常，器件可以是任何種類或類型的半導體器件，例如電晶體、二極體和晶體閘流管等。
[0045]在圖3中，在320，在製造一個或多個半導體器件之後，應用第二載體至器件層。參照圖4D的實施方案，在結構400d中，第二載體450附接至器件層430的正面或者露出側。載體450覆在至少半導體器件440a、440b上。
[0046]作為應用第二載體諸如載體450的結果，最終結構具有提高的或附加的機械穩定性。正如第一載體420，第二載體450可以由任何合適的材料製成，諸如玻璃、石墨和塑料坐寸ο
[0047]在實施方案中，諸如圖4D，第二載體450可以用粘合劑455附接。該粘合劑可以是任何合適的粘合劑或者材料，在一個示例中諸如膠。
[0048]在圖3中，在附接第二載體之後，在325可以去除第一載體。可以用任何合適的方法去除第一載體，這樣的方法包括例如對任何把載體420鍵合至薄層410的粘合劑的機械減薄、去除或者破壞，或者其它合適的方法。關於粘合劑的去除/破壞，可以使用這樣的技術，其應用了包括溼法化學或者溫度處理(例如，施加熱至少至把第二載體鍵合至結構的粘合劑)。
[0049]在一些典型的實施方案中，半導體層可以被去除。例如在分離工藝中，可以繼第一載體的去除之後，去除半導體層。可選地，半導體層可以與第一載體一起被去除，例如在單個工藝中同時或基本同時地被去除。可以實施任何合適的技術用於這種去除。參照圖4D，薄層410和載體420可以都被去除。在一個示例中，將薄層410從器件層430分離可以造成薄層410以及載體420都將變得從結構400d的餘下部分分離。
[0050]圖4E-1描繪了結構400el，其中第一載體420已經從結構400d被去除。正如前文所說明的，結構400e的組成部分，例如薄層410、器件層430等，可以依賴於由第二載體450提供的機械穩定性以避免機械應力或者破損。
[0051]圖4E-2描繪了結構400e2，其中第一載體420以及半導體層410都已經從結構400d被去除。
[0052]參照回圖3，在330，可以在器件層的背離第二載體的一側之上形成金屬化層。在實施方案中，可以將金屬化層應用至半導體層或者薄層，就它存在的範圍來說，在半導體層的背離第二載體的一側上。可選地，可以將金屬化層應用至器件層，例如在器件層的背離第二載體的一側上。例如，在圖4F-1的實施方案中，結構400fl包括形成在薄層410的背面上或者附接至薄層410的背面的金屬化層460。
[0053]在圖4F-2的實施方案中，結構400f2的載體420和薄層410已經被去除，並且金屬化層460可以被形成在器件層430上或者附接至器件層430上。
[0054](例如圖4F-1、圖4F-2等的)金屬化層460可以包括提供至薄層410的良好歐姆接觸的一種或多種金屬。合適的金屬包括，例如鎳、鑰、鎢、鉭、鈮、鈦、鉻、鋁、銅、釩和它們的組合等。
[0055]可以在帶有或者不帶有薄層410的情況下實現並且/或者實施實施方案的變化，諸如關於圖3(例如，335-345)和圖4E-4I的那些變化。
[0056]根據典型的實施方案，可以進一步被加工由在圖3中描述的實施方案形成的結構，諸如例如圖4F的結構400fl和400f2。例如，參照圖3，在335，可以切割結構，例如金屬化層、半導體層(這裡假設它沒有被去除)、器件層和第二載體，以形成至少一個獨立的或者單片化的半導體晶片。根據典型的實施方案，可以諸如沿著一個或多個切口區域而分離或者切割結構400fl和/或400f2。在圖4G的實施方案中，結構400fl已經被安裝在箔片470上並且已經被切割。正如所示的，由切割而形成一個或多個獨立的半導體晶片，諸如晶片 480。
[0057]根據典型的實施方案，可以使用任何合適的切割或者分離技術，諸如例如機械鋸切、隱形切割、雷射切割和等離子蝕刻等。
[0058]根據典型的實施方案，第二載體或者附接至器件層的載體層可以是透明的或者至少基本上是透明的。載體透明度可以通過提供附接至載體的組成部分的至少一定程度的可見性，而有助於使切割或者鋸切方便。
[0059]在340在圖3中，將形成的或者分離的半導體堆疊中的一個或多個安裝在第三載體上。換句話說，可以將形成的或者分離的半導體堆疊中的一個或多個安裝在第三載體上。在實施方案中，第三載體可以是，例如導電載體，例如引線框架。正如在圖4H的實施方案中所示，其中一個半導體晶片480被安裝且附接至引線框架490。
[0060]參照回圖3，在安裝之後，然後在345可以去除來自安裝的半導體晶片的第二載體。例如，圖41示出了安裝的半導體晶片480。正如在圖41中所示第二載體450已經被去除。
[0061]在實施方案中，可以通過去除或者破壞粘合劑455來移除第二載體450。可以使用溼法化學技術、通過溫度處理(例如，應用至少加熱粘合劑)、並且/或者通過任何其它合適的方法，來去除或者破壞粘合劑455。
[0062]作為去除載體的結果，可以提供安裝在引線框架490上的沒有襯底的半導體晶片480。
[0063]可選擇地，在一些實施方案中，半導體工件可以被加工，使得其包括代替或者人工的襯底。
[0064]圖5根據典型的實施方案示出了生產半導體器件的方法。所提供的結構可以至少包括附接至載體的半導體工件。
[0065]在圖5中，在505，提供了具有附接至工件第一側的載體並且具有應用至半導體工件的第二側的金屬層的半導體工件。在一個示例中，一種這樣的結構可以是根據圖3的步驟305-330而生產的半導體結構。換句話說，半導體工件可以包括具有器件層的半導體層，該器件層例如為被形成在半導體層的正面上的外延層。就這點而言，金屬層可以被形成在半導體層的背面上，並且載體被附接至器件層例如外延層。圖6A描繪了一個這樣的結構的橫截面，為結構600a。在圖6A的典型的實施方案中，結構600a包括半導體層610 (例如，薄半導體層或者襯底)、器件層630和載體650。進一步地，結構600a可以包括附接至半導體層610背面的金屬層660。器件層630可以包括一個或多個半導體器件，例如640a，640b。器件層630可以被布置在半導體層610的正面上。載體層650可以用粘合劑655鍵合至結構600a的正面。
[0066]當然，可以根據典型的實施方案提供其它的結構或者變化。例如，工件可以包括其它的層諸如襯底層、器件層、絕緣層等等。
[0067]參照圖5，在510，可以在金屬層之上形成至少一個金屬塊。例如，至少一個金屬塊可以應用並且/或者形成在所提供的工件的背面上，在金屬層上。一個或多個金屬塊或者其它合適的支持元件可以被附接或者粘附至所提供的半導體結構的背面上。
[0068]所應用的金屬塊可以包括其它的元件和/或層，諸如一個或多個金屬化層和/或銅焊盤。例如，參照圖6B的實施方案示出了一個典型的結構600b的橫截面。正如所示，結構600b包括一個或多個金屬塊690。金屬塊690可以包括一個或多個基極層635。在實施方案中，這樣的基極層635可以由金屬(諸如銅)製成，可以將其應用或者布置在金屬層660的背面上。可以使用任何合適的技術將層635適當地圖案化。
[0069]進一步地,如圖6B所不,一個或多個金屬塊690可以其中每一個都包括一個或多個金屬焊盤640。可以將一個或多個金屬焊盤640應用至一個或多個基極層635。金屬焊盤640可以包括形成在金屬焊盤640的一側上的覆蓋層645。正如在圖6B中所不,覆蓋層645可以位於金屬焊盤640與基極層635之間。
[0070]根據典型的實施方案，在一個示例中，金屬焊盤640可以由一個或多個金屬包括銅組成。在一個或多個實施方案中，金屬焊盤可以呈塊的形狀或者任何其它合適的形狀。覆蓋層645可以由錫、銀和/或任何其它合適的材料製成。
[0071]金屬焊盤640、覆蓋層645和基極層635可以通過任何合適的方法互相附接，這些方法諸如例如焊接，例如軟焊接、擴散焊接等等。
[0072]參照圖5，在515，包封層可以在至少一個金屬層之上並且/或者在至少一個金屬塊之上形成，以便至少部分地包封至少一個金屬塊。在典型的實施方案中，包封層可以是在工件上添加並固化模製結構材料。例如，圖6C-1的實施方案示出包括形成在金屬塊690之上和金屬層660之上的模製結構670的結構600cl，然而在圖6C-2的實施方案中，結構600c2被示出包括形成在金屬層660之上但是沒有形成在金屬塊690上方的模製結構670。在圖6C-2的實施方案中，正如所示，模製結構670的頂表面可以在比金屬塊690的末端更低的水平面，或者它可以是與至少一個(例如，所有的)金屬塊690的末端水平或者至少基本上水平。
[0073]可選的，正如在圖5中所示，在包封層形成後，包封可以被減薄。換句話說，就它存在的範圍來說，多餘的包封材料或者其中的部分可以被去除，以便露出一個或多個金屬塊，在520。例如，在圖6C-1中，可以去除模製結構670的位於平行線集合之間的多餘的模製結構620，以至少部分露出金屬塊690。相應地，圖6D的實施方案示出相應的結構600d，其中多餘的模製結構620已經被去除。進一步地，圖6D描繪了多餘的模製結構620已經以平坦的或者基本上平坦的方式被去除。模製結構670可以近似的與金屬塊690的末端相平使得至少金屬塊690的部分表面露出。在一些實施方案中可以將模製結構670減薄至在金屬塊690的末端水平下方的水平面。
[0074]根據典型的實施方案，多餘的包封材料例如多餘的模製結構，可以使用任何合適的技術諸如研磨、化學機械拋光(CMP)、溼法化學技術、等離子蝕刻等去除。
[0075]在去除多餘的包封層之後，餘下的包封層與金屬塊一起可以形成或者充當晶片或者「人工襯底」。該這個人工襯底可以為最終結構提供機械穩定性。例如在圖6D中，結構600d包括人工襯底680。人工襯底680可以提供足夠的穩定性以允許結構600d被操作和
/或翻轉。
[0076]可選擇地，如圖5所示，隨著生成和形成人工襯底，可以去除載體。根據圖5的典型的實施方案，在525，可以去除載體。可以使用任何合適的技術去除載體，包括在這裡描述的任何之前提到的技術。圖6E示出描繪了包括人工襯底680而沒有載體650的結構600e的一個實施方案。
[0077]根據典型的實施方案，在去除載體之後，可以進一步加工最終結構諸如結構600e。在一個示例中，結構600e可以被層壓並且安裝至另一個載體，諸如引線框架。
[0078]在另一個示例中，結構600e或者任何其它等效的結構可以經受晶片分離，例如晶片切割，以便形成一個或多個獨立的或者分離的半導體晶片。在一些實施方案中，晶片分離可以在載體去除之前或之後實施。例如，晶片分離可以在金屬塊的添加之前或之後，在包封層的應用之前或之後，在多餘包封層材料的去除之前或之後等等實施。
[0079]請注意，儘管圖6D和6E的實施方案示出具有這樣的人工襯底680，其具有與金屬塊690相平或水平的模製結構層670，但是這不是必須的。正如關於圖6C所解釋的，人工襯底680可以形成有較薄的或者與金屬塊690末端不在同一水平面的模製結構層670。這可能是由於薄，或者可能是由於所應用的模製結構的量。例如，圖6F的實施方案示出了與結構600e類似的結構600f，但是其中人工襯底680的模製結構層670在金屬塊690的末端的下方。
[0080]根據典型的實施方案，例如由一個或多個金屬塊690和對應的包封層670組成的人工襯底680的厚度在減薄之後，可以大約是50 μ m至Imm,例如50 μ m至100 μ m、100 μ m至500 μ m或者500 μ m至Imm等。
[0081]根據典型的實施方案，至少一個金屬塊可以具有橫向尺寸，例如直徑，例如在從大約500 μ m至大約3cm範圍內的長度和/或寬度。
[0082]這裡各個實施方案描述了製造有薄半導體層或者襯底的半導體結構。例如，可以使用智能剝離(SMART cut)技術工藝來提供布置在襯底上的薄半導體層，關於圖7A-7E所描繪的實施方案簡短地描述了其中一種SMART cut技術工藝。
[0083]在圖7A中提供了包括或者半導體諸如矽、碳化矽等或者由半導體諸如矽、碳化矽等組成的半導體襯底晶片700。襯底晶片700可以是比需要的或者目標的薄半導體層相對厚。接下來，正如圖7B所不，襯底晶片700被注入尚子，諸如氧尚子等。就這點而目，襯底晶片700的表面可以被注入離子以便在晶片700的預定深度中形成薄弱區域715。薄弱區域715可以使晶片700的薄表面層705與晶片700的本體分離。在注入之後，襯底晶片700可以被鍵合至第二晶片720。被注入離子的襯底晶片700的表面可以被附接至第二晶片720，正如圖7C所示。特別地，第二晶片720可以被附接至表面層705。在一個示例中，第二晶片720可以包括任何合適的襯底材料諸如石墨。
[0084]在將襯底晶片700鍵合至第二晶片720之後，第一襯底700可以沿著薄弱區域715被分離。正如圖7D的實施方案所示，襯底晶片700可以被分離以便表面層705和第二晶片720 一起從襯底700的餘下部分中分離。正如圖7E的實施方案所示，作為結果在第二晶片720上提供了對應於表面層705的薄半導體層730。第一襯底700的餘下部分可以再次用於形成附加的薄半導體層。
[0085]根據典型的實施方案，可以由其它技術生產薄半導體層，該技術在一個示例中包括機械減薄，例如對較厚半導體襯底的研磨。
[0086]根據典型的實施方案，可以通過將襯底的部分或分段摻雜在襯底上提供薄半導體層。襯底的摻雜的分段或部分可以對應於具有高摻雜濃度的薄半導體層，而襯底的餘下部分具有較低的摻雜濃度並且可以充當襯底。
[0087]這裡描述的各個實施方案的一個方面可以與用於通過使用層轉移技術替代使用機械打薄來減少襯底相關的寄生效應的方法有關。在一些實施方案中，這可以通過將原始襯底更換為相對於原始襯底具有提高的電學和/或熱學特性的人工襯底來實現。
[0088]在一些實施方案中，由層轉移技術的使用導致的襯底相關的寄生效應的減少可以通過將無襯底的器件附接至臨時載體的裸片來實現。
[0089]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供附接至載體的半導體工件；切割半導體工件和載體，以便形成至少一個獨立的半導體晶片；利用半導體晶片的背離載體的一側，將至少一個半導體晶片安裝至附加載體。
[0090]根據一個或多個實施方案，方法進一步包括從所安裝的至少一個半導體晶片去除載體。
[0091 ] 根據一個或多個實施方案，半導體工件包括半導體層和器件層。
[0092]根據一個或多個實施方案，半導體層具有小於或者等於大約100 μπι的厚度。
[0093]根據一個或多個實施方案，半導體層具有在大約5μπι至大約15 μ m範圍內的厚度。
[0094]根據一個或多個實施方案，半導體層具有在大約2 μ m至大約5 μ m範圍內的厚度。
[0095]根據一個或多個實施方案，半導體層具有在大約15 μ m至大約100 μ m範圍內的厚度。
[0096]根據一個或多個實施方案，半導體層包括碳化娃或者由碳化娃製成。
[0097]根據一個或多個實施方案，器件層包括一個或多個半導體器件。在一個或多個實施方案中，器件層是外延層。
[0098]根據一個或多個實施方案，器件層包括碳化娃或者由碳化娃製成。
[0099]根據一個或多個實施方案，比器件層更高地摻雜半導體層。
[0100]根據一個或多個實施方案，半導體層通過SMART cut工藝形成。
[0101]根據一個或多個實施方案，載體基本上是透明的。
[0102]根據一個或多個實施方案，載體由玻璃或者塑料製成。
[0103]根據一個或多個實施方案，用膠將載體鍵合至半導體工件。
[0104]根據一個或多個實施方案，半導體工件具有小於或者等於大約100 μ m的厚度，例如 2ym 至 5μηι,5μηι 至 10 μ m, 5 μ m M 15 μ m, 15 μ m M 100 μ m, 5---1 μ m M 100 μ m 等。
[0105]根據一個或多個實施方案，附加載體是導電載體，例如，引線框架。
[0106]根據一個或多個實施方案，切割半導體工件和載體包括，鋸切、雷射切割、等離子切割和隱形切割中的至少一個或多個。
[0107]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供布置在第一載體上的半導體層；在半導體層上形成器件層，形成一個或多個半導體器件，其中至少一個半導體器件形成在器件層上或者器件層中；應用第二載體至器件層；去除第一載體；在遠離第二載體的器件層的一側上應用金屬層；切割金屬層、器件層和第二載體，以便形成至少一個獨立的半導體晶片；在第三載體上安裝至少一個獨立的半導體晶片；以及從至少一個安裝的獨立的半導體晶片去除第二載體。
[0108]根據至少一個典型的實施方案，用於生產半導體器件的方法可以進一步包括在應用金屬層之前去除半導體層。
[0109]根據至少一個典型的實施方案，半導體層和第一載體可以同時被去除。
[0110]根據至少一個典型的實施方案，半導體層可以在第一載體已經被去除之後被去除。
[0111]根據至少一個典型的實施方案，在器件層的一側之上應用金屬層包括應用金屬層至半導體層。
[0112]根據至少一個典型的實施方案，在器件層的一側之上應用金屬層包括應用金屬層至半導體層的遠離第二載體的一側。
[0113]根據至少一個典型的實施方案，在器件層的一側之上應用金屬層包括將金屬層應用至器件層。
[0114]根據至少一個典型的實施方案，在器件層的一側之上應用金屬層包括將金屬層應用至器件層的遠離第二載體的一側。
[0115]根據至少一個典型的實施方案，第三載體是導電載體。
[0116]根據至少一個典型的實施方案，第三載體是引線框架。
[0117]根據至少一個典型的實施方案，半導體層是薄半導體層。
[0118]根據至少一個典型的實施方案，半導體層具有小於或者等於大約100 μπι的厚度。
[0119]根據至少一個典型的實施方案，半導體層具有在大約5 μ m至大約15 μ m範圍內的厚度。
[0120]根據至少一個典型的實施方案，半導體層具有在大約15 μ m至大約100 μ m範圍內的厚度。
[0121]根據至少一個典型的實施方案，半導體層具有在大約2μπι至大約5μπι範圍內的厚度。
[0122]根據至少一個典型的實施方案，通過鋸切來執行切割金屬層、半導體層、器件層和第二載體。
[0123]根據至少一個典型的實施方案，鋸切包括將鋸切箔片應用至金屬層。
[0124]根據至少一個典型的實施方案，薄半導體層包括碳化矽和氮化鎵中的至少一個。
[0125]根據至少一個典型的實施方案，形成器件層包括在半導體層上形成外延層。
[0126]根據至少一個典型的實施方案，外延層包括碳化矽。
[0127]根據至少一個典型的實施方案，半導體層比外延層更高地摻雜。
[0128]根據至少一個典型的實施方案，通過SMART cut工藝在第一載體上形成半導體層。
[0129]根據至少一個典型的實施方案，第二載體基本上是透明的。
[0130]根據至少一個典型的實施方案，第二載體包括玻璃。
[0131]根據至少一個典型的實施方案，第二載體包括塑料。
[0132]根據至少一個典型的實施方案，用膠將第二載體鍵合至器件層。
[0133]根據至少一個典型的實施方案，去除第二載體包括至少將熱施加至將第二載體鍵合至器件層的粘合劑。
[0134]根據至少一個典型的實施方案，去除第二載體包括將溼法化學至應用至將第二載體鍵合至器件層的膠。
[0135]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供半導體結構，該半導體結構包括:半導體層；形成在半導體層正面上的外延層；形成在半導體層背面上的金屬化層；附接至外延層的載體層；將鋸切箔片應用至堆疊的金屬化層；切割結構以形成一個或多個獨立的半導體晶片；安裝獨立的半導體晶片中的至少一個至引線框架；以及從安裝獨立半導體晶片中的至少一個中去除載體層。
[0136]根據至少一個典型的實施方案，切割結構包括鋸切。
[0137]根據至少一個典型的實施方案，方法進一步包括在鋸切之前將鋸切箔片應用至結構的金屬化層。
[0138]根據至少一個典型的實施方案，半導體層包括碳化娃或者由碳化娃製成。
[0139]根據至少一個典型的實施方案，外延層包括碳化娃或者由碳化娃製成，該碳化娃具有比薄半導體層更低的摻雜。
[0140]根據至少一個典型的實施方案,半導體層具有大約5 μ m至大約15μηι的厚度。
[0141]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供具有附接至半導體工件第一側的載體並且具有應用至半導體工件第二側的金屬層的半導體工件；在金屬層之上形成至少一個金屬塊；在金屬層中的至少一個和至少一個金屬塊之上形成包封層，以至少部分地包封至少一個金屬塊。
[0142]根據一個或多個實施方案，方法進一步包括在形成包封層後從半導體工件中去除載體。
[0143]根據一個或多個實施方案，在金屬層中的至少一個和至少一個金屬塊之上形成包封層包括在金屬層和至少一個金屬塊之上形成包封層，並且方法進一步包括打薄包封層以便露出至少一個金屬塊。
[0144]根據一個或多個實施方案，方法進一步包括在減薄包封層之後從半導體工件去除載體。
[0145]根據至少一個典型的實施方案，金屬塊包括銅。
[0146]根據至少一個典型的實施方案，包封層是模製化合物。
[0147]根據至少一個典型的實施方案，減薄包封層包括研磨包封層。
[0148]根據各個實施方案的用於生產半導體器件的方法可以包括:提供堆疊，該堆疊包括:薄半導體層；形成在薄半導體層正面上並且包括一個或多個半導體器件的外延層；形成在薄半導體層背面上的金屬層；附接至外延層的載體層；形成在金屬層上的至少一個金屬塊；應用在至少一個金屬塊和金屬層之上的模製結構層；減薄模製結構層以露出至少一個金屬塊；以及從堆疊去除載體。
[0149]根據至少一個典型的實施方案，金屬塊包括銅。
[0150]根據至少一個典型的實施方案，方法可以進一步包括切割堆疊以形成一個或多個獨立的半導體晶片。
[0151 ] 根據一個或多個實施方案，切割堆疊可以包括將鋸切箔片應用至金屬層。
[0152]根據至少一個典型的實施方案，方法可以進一步包括將堆疊安裝在在引線框架上。
[0153]根據至少一個典型的實施方案，金屬塊包括覆蓋有包括錫或銀的金屬層的銅焊盤。
[0154]根據至少一個典型的實施方案，薄半導體層是碳化矽。
[0155]根據至少一個典型的實施方案，外延層包括碳化矽或者由碳化矽製成。
[0156]根據至少一個典型的實施方案,薄半導體層具有大約5 μ m至大約15μηι的厚度。
[0157]根據至少一個典型的實施方案，減薄模製結構層包括向下研磨模製結構層至金屬塊。
[0158]儘管已經關於特定實施方案特別地示出並描述了本公開的各個方面，但是本領域技術人員應理解，可以在不離開如附加權利要求所限定的本公開的精神和範圍的情況下，在這裡做出在形式和細節上的各種改變。因此，本公開的範圍由所附權利要求所指示，並且意在包括出自權利要求的等同範圍內的所有改變。
【權利要求】
1.一種用於生產半導體器件的方法，所述方法包括: 提供附接至載體的半導體工件； 切割所述半導體工件和所述載體，以便形成至少一個獨立的半導體晶片； 利用背離所述載體的一側將所述至少一個半導體晶片安裝至附加載體。
2.根據權利要求1的所述方法，進一步包括: 從所安裝的所述至少一個半導體晶片去除所述載體。
3.根據權利要求1的所述方法，其中所述半導體工件包括半導體層和器件層。
4.根據權利要求3的所述方法，其中所述半導體層具有小於或者等於大約100μ m的厚度。
5.根據權利要求3的所述方法，其中所述器件層是外延層。
6.根據權利要求5的所述方法，其中所述器件層包括碳化矽和氮化鎵中的至少一個。
7.根據權利要求3的所述方法，其中所述半導體層通過智能剝離工藝形成。
8.根據權利要求1的所述方法，其中所述載體是基本上透明的。
9.根據權利要求1的所述方法，其中所述半導體工件具有小於或者等於大約100μ m的厚度。
10.根據權利要求1的所述方法，其中所述附加載體是導電載體。
11.一種用於生產半導體器件的方法，所述方法包括: 提供布置在第一載體上的半導體層； 在所述半導體層上形成器件層； 形成一個或多個半導體器件，其中至少一個半導體器件形成在所述器件層上或者在所述器件層中； 應用第二載體至所述器件層； 去除所述第一載體； 在所述器件層的背離所述第二載體的一側之上應用金屬層； 切割所述金屬層、所述器件層和所述第二載體，以便形成至少一個獨立的半導體晶片; 將所述至少一個獨立的半導體晶片安裝在第三載體上；以及 從所安裝的所述至少一個獨立的半導體晶片去除所述第二載體。
12.根據權利要求11的所述方法，進一步包括在應用所述金屬層之前去除所述半導體層。
13.根據權利要求11的所述方法，其中形成所述器件層包括在所述半導體層上形成外延層。
14.根據權利要求11的所述方法，其中所述半導體層通過智能剝離工藝形成在所述第一載體上。
15.根據權利要求11的所述方法，其中所述第二載體是基本上透明的。
16.—種方法,包括: 提供半導體結構，該結構包括: 半導體層； 外延層，形成在所述半導體層的正面上； 金屬化層，形成在所述半導體層的背面上； 載體層，附接至所述外延層； 切割所述結構，以形成一個或多個獨立的半導體晶片； 將所述獨立的半導體晶片中的至少一個安裝至引線框架；以及 從所安裝的所述至少一個獨立的半導體晶片去除所述載體層。
17.一種用於生產半導體器件的方法，所述方法包括: 提供半導體工件，所述半導體工件具有附接至所述半導體工件的第一側的載體並且具有應用至所述半導體工件的第二側的金屬層； 在所述金屬層之上形成至少一個金屬塊；以及 在至少一個所述金屬層和所述至少一個金屬塊之上形成包封層，以至少部分地包封所述至少一個金屬塊。
18.根據權利要求17的所述方法，進一步包括: 在形成所述包封層之後，從所述半導體工件去除所述載體。
19.根據權利要求17的所述方法，其中在至少一個所述金屬層和所述至少一個金屬塊之上形成所述包封層包括，在所述金屬層和所述至少一個金屬塊之上形成所述包封層， 所述方法進一步包括: 減薄所述包封層，以露出所述至少一個金屬塊。
20.根據權利要求19的所述方法，進一步包括:在減薄所述包封層之後，從所述半導體工件去除所述載體。
21.根據權利要求20的所述方法，其中所述包封層包括模製化合物。
22.—種方法,包括: 提供堆疊，所述堆疊包括: 薄半導體層； 外延層，形成在所述薄半導體層的正面上，所述外延層具有一個或多個半導體器件； 金屬層，形成在所述薄半導體層的背面上； 載體層，附接至所述外延層； 在所述金屬層上形成至少一個金屬塊； 在所述至少一個金屬塊和所述金屬層之上應用模製結構層； 減薄所述模製結構，以露出所述至少一個金屬塊；以及 從所述堆疊去除所述載體。
23.根據權利要求22的所述方法，進一步包括: 切割所述堆疊，以形成一個或多個獨立的半導體晶片。
24.根據權利要求22的所述方法，進一步包括: 將所述堆疊安裝在引線框架上。
25.根據權利要求22的所述方法，其中減薄所述模製結構層包括，向下研磨所述模製結構層至所述金屬塊。
【文檔編號】H01L21/78GK104332441SQ201410347707
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2013年7月22日
【發明者】A·沃爾科爾 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司