CN103477453B - 用于制造半导体本体的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种用于制造半导体本体（3）的方法，其具有下述步骤：提供半导体晶圆，所述半导体晶圆具有至少两个芯片区域（1）和设置在芯片区域（1）之间的至少一个分离区域（2），其中，半导体晶圆具有层序列，所述层序列的最外层至少在分离区域（2）内具有透射层（8），所述透射层对于电磁辐射而言是可穿透的；实施下述措施中的至少一个措施：移除在分离区域（2）内的透射层（8），在分离区域内施加吸收层（16），提高在分离区域内的透射层的吸收系数；以及借助于激光沿着分离区域（2）分离芯片区域（1）。
Description
技术领域
提出一种用于制造半导体本体的方法。
发明内容
本发明的目的是，提出一种用于制造半导体本体的方法，其中待产生的半导体本体在分割期间仅受到低的损坏风险。
所述目的通过一种具有根据本发明的方法来实现，其用于制造半导体本体，所述方法具有下述步骤：提供半导体晶圆，所述半导体晶圆具有至少两个芯片区域和设置在所述芯片区域之间的至少一个分离区域，其中，所述半导体晶圆具有层序列，所述层序列的最外层至少在所述分离区域内具有透射层，所述透射层对于电磁辐射而言是可穿透的；实施下述措施中的至少一个措施：在所述分离区域中和在所述芯片区域中局部移除所述透射层，以至于在所述分离区域内以及在所述芯片区域内在所述透射层中分别形成至少一个开口，并且在分离所述芯片区域之前将金属层设置在所述透射层的所述开口中，其中在所述芯片区域的所述开口中的所述金属层设置为相应的所述半导体本体的电接触部，或者借助于如下方法中的一种提高在所述分离区域内的所述透射层的吸收系数：将散射中心引入到所述透射层中；将掺杂材料注入到；湿化学改性；以及借助于激光沿着所述分离区域分离所述芯片区域。在本文中给出所述方法的有利的实施形式和改进方案。
用于制造半导体本体的方法尤其包括下述步骤：
-提供半导体晶圆，所述半导体晶圆具有至少两个芯片区域和至少一个分离区域，所述分离区域设置在芯片区域之间，其中，半导体晶圆具有层序列，所述层序列的最外层至少在分离区域内具有透射层，所述透射层对于电磁辐射而言是能够穿透的；
-实施下述措施中的至少一个措施：
移除在分离区域内的透射层，
在分离区域内施加吸收层，
提高在分离区域内的透射层的吸收系数，以及
-借助于激光沿着分离区域分离芯片区域。
所述方法提供下述优点：在激光分离时能够至少减少层序列的最外的透射层的损坏。如果分离区域具有作为最外层的透射层，那么激光的电磁辐射在透射层内仅微少地被吸收，以至于透射层本身仅经受由于激光引起的轻微的分离作用。而位于透射层之下的材料在通常情况下明显更强地吸收激光的辐射，以至于所述材料蒸发，并且透射层至少在分离区域中局部地分裂。以这种方式和方法能够导致在透射层中的裂缝。此外，在分离过程中产生的残渣到达芯片区域，在那里所述残渣难以移除。
待产生的半导体本体例如能够是光电子半导体本体。
分离区域例如能够是锯切沟槽。
根据一个实施形式，光电子半导体本体的层序列在芯片区域内具有有源区，所述有源区在半导体本体运行时产生电磁辐射。在此，分离区域特别优选地完全地贯穿有源区。
有源区例如包括pn结、双异质结构、单量子阱或多量子阱结构(MQW)以用于产生辐射。在此，术语量子阱结构不包含关于量化的维数的说明。因此，量子阱结构此外包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。
光电子半导体本体尤其具有作为其层序列的最外层的钝化层，例如以用于保护有源区，所述钝化层构造为透射层。钝化层例如相对于如与周围介质、如空气的化学反应是相对惰性的。此外，钝化层也能够电绝缘地构成。
至少对于有源区的辐射和/或由光电子半导体本体发射的光、通常情况下为可见光而言，透射层特别优选具有大于或等于0.9的透射系数。
透射层例如能够包含下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：氧化物、氮化物。
透射层的厚度优选位于3nm和500nm之间，其中包含边界值。
根据所述方法的一个实施形式，透射层至少在有源区的区域中覆盖芯片区域的侧面。透射层特别优选地完全地覆盖芯片区域的侧面。由此能够对有源区有利地进行保护。电绝缘的透射层通常情况下还保护有源区以防止短路。
根据所述方法的一个实施形式，借助刻蚀工艺来移除分离区域内的透射层。刻蚀工艺例如能够是干化学刻蚀或湿化学刻蚀。
根据所述方法的一个实施形式，在分离区域中以及在芯片区域中局部地移除透射层，以至于在分离区域内以及在芯片区域内在透射层中分别形成至少一个开口。根据所述方法的一个实施形式，在每个芯片区域内在透射层中产生刚好一个开口，以及在分离区域内在透射层中产生刚好一个开口。此外，在分离芯片区域之前，将金属层设置在透射层的开口中。
在此，在芯片区域上的开口内的金属层优选设置为用于对相应的半导体本体以及——如果存在的——有源区进行电接触。通过在分离区域的开口内施加金属层，通常情况下能够有利地提高在分离区域内的激光的吸收。此外，以这种方式和方法，通常情况下有利地避免在制造半导体本体时的附加的光刻步骤。
金属层能够由不同的单层构成，其中，至少一个单层具有金属或者由金属构成。特别优选地，所有单层具有金属或者由金属构成。单层例如能够由下述材料中的一种材料构成或者具有下述材料中的一种材料：钛、铂、金。
金属层优选具有位于3nm和5μm之间的厚度，其中包含边界值。
如果吸收层设置在透射层上，那么所述吸收层优选具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：铂、钌、铑、锇、铱、锆、钒、钽、铬、钼、钨、碳化物、碳化钨、碳化钛、碳化硅、硅、氮、氮化钛、氮化钽。
吸收层优选具有位于3nm和5μm之间的厚度，其中包含边界值。
特别优选地，吸收层设置为与透射层直接接触，以至于透射层和吸收层具有共同的边界面。
特别优选地，吸收层具有高于透射层的熔融温度和/或沸腾温度的熔融温度和/或沸腾温度。以这种方式和方法，能够优选在激光分离工艺期间将位于吸收层之下的透射层至少部分地一同熔融。
特别优选地，吸收层具有至少1800℃的熔融温度和/或至少1800℃的沸腾温度。
优选地，仅在分离区域内局部地施加吸收层，而芯片区域保持不具有吸收层。
在分离区域内的透射层的吸收系数的局部提高例如能够借助于下述方法之一来实现：将散射中心引入到透射层中；将掺杂材料注入到透射层中；湿化学改性。透射层本身的吸收系数的局部提高也优选在分离区域内仅局部地实施，而在芯片区域内的透射层保持不变。
借助所述方法例如能够制造光电子薄膜半导体本体，例如呈薄膜结构的发光二极管半导体本体。在此，每个芯片区域具有至少一个薄膜半导体本体或者由薄膜半导体本体构成。
光电子薄膜半导体本体的特征尤其在于外延生长的半导体层序列，所述外延生长的半导体层序列包括适合于产生辐射或检测辐射的有源区，其中，外延的半导体层序列的生长衬底被移除或打薄，使得外延的半导体层序列仅是不足够机械稳定的。
为了机械稳定，在外延的半导体层序列的与生长衬底相对置的主面上设置有载体。载体通常具有不同于半导体层序列的生长衬底的材料。载体例如能够具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：锗、硅。
在外延的半导体层序列和载体之间特别优选设置有反射层，所述反射层在半导体本体运行时至少反射在其有源区中产生的或检测到的电磁辐射。反射层例如能够是布拉格反射器(Bragg-Reflektor)。
载体例如能够借助焊料层或粘合剂层与外延的半导体层序列以材料配合的方式连接。特别优选的是，在此，焊料层或粘合剂层导电地构成，以至于薄膜半导体本体稍后能够经由其背侧被导电地接触。在此，半导体本体的背侧与其辐射穿透面相对置。
适合的焊料优选包含下述材料中的一种材料或由下述材料中的一种材料或者由这些材料的合金构成：钛、铂、金、锡。
根据一个实施形式，在焊料层和载体之间设置有阻挡层，所述阻挡层用于至少减少位于所述阻挡层之下的材料扩散到有源区中。
阻挡层例如能够由单层构成。单层例如能够具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：铂、金-锡、钛氮化钨。
根据另一实施形式，在半导体本体的背侧上施加金属化部，所述金属化部用于对半导体本体进行电接触。金属化部能够由单层构成。金属化部的单层例如具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：铂、金、钛。
附图说明
本发明的其它有利的实施形式和改进方案从下面结合附图描述的实施例中获得。
图1示出根据第一实施例的半导体晶圆的示意的俯视图；
图2A至2C示出根据第一实施例的半导体晶圆在不同的方法阶段期间的示意的剖视图；
图3示出根据另一实施例的半导体晶圆在不同的方法阶段期间的示意的剖视图；
图4示出根据另一实施例的半导体晶圆在不同的方法阶段期间的示意的剖视图。
相同的、同类的或起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件相互间的尺寸比例不能够视为是按比例的。更确切地说，个别元件、尤其是层厚为了更好的可观性和/或为了更好的理解能够被夸张大地示出。
具体实施方式
根据图1的实施例的半导体晶圆具有多个芯片区域1，在所述芯片区域之间设置有呈栅格形式的线形的分离区域2。分离区域2例如能够是锯切沟槽。
每个芯片区域1包括半导体本体3，例如为呈薄膜结构类型的发光二极管半导体本体。芯片区域1设置为，例如借助于激光分离工艺沿着分离区域2被分割成单独的半导体本体3。
根据图2A的实施例的半导体晶圆具有多个芯片区域1。在图2A中出于概观的原因仅示出两个相邻的芯片区域1，在所述两个相邻的芯片区域之间设置有分离区域2。每个芯片区域1具有薄膜半导体本体3，所述薄膜半导体本体设置为用于产生辐射。
每个薄膜半导体本体3具有外延的半导体层序列4，所述外延的半导体层序列包括用于产生辐射的有源区5。在半导体层序列4的背离辐射穿透面6的侧上设置有反射层7，所述反射层设置为用于在半导体本体3运行时朝向辐射穿透面6反射在有源区5中产生的辐射。
在半导体本体3的辐射穿透面6上施加有透射层8。透射层8当前连续地设置在半导体晶圆的整个表面上。芯片区域1的侧面9特别是完全地被透射层8覆盖。
透射层8例如能够是钝化层，所述钝化层例如具有氧化物或氮化物或者由氧化物或氮化物构成。透射层8尤其设置为用于保护有源区5免受外界化学影响以及避免有源区5的短路。
在半导体层序列4的与辐射穿透面6相对置的侧上设置有载体10，所述载体设置为用于机械稳定半导体层序列4。载体10例如能够由锗构成。
当前，在半导体层序列4和载体10之间设置有焊料层11，所述焊料层将载体10与半导体层序列4以材料配合的方式连接。焊料层11例如能够包含下述材料中的一种材料或由下述材料中的一种材料或者由这些材料的合金构成：金、锡。
在焊料层11和载体10之间还设置有阻挡层12，所述阻挡层由单层构成。单层例如能够具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：铂、金-锌、钛、钛氮化钨。
此外，在载体10的背离半导体层序列4的主面上施加有金属化部13，所述金属化部设置为用于在背侧上对半导体本体3进行电接触。金属化部13同样能够由单层构成，所述单层具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：铂、金、钛。
在下一步骤中，分别在芯片区域1内在透射层8中产生开口14(图2B)。同时，在分离区域2中在透射层8中也产生开口14。当前，开口14分别完全贯穿透射层8。为了在为此设置的区域内局部地产生开口14，例如在移除透射层8之前进行表面的光结构化(Fotostrukturierung)。在本实施例中有利地可行的是，在透射层8内仅借助唯一的光结构化产生开口14。
在下一步骤(图2C)中，在开口14内沉积金属层15。当前，金属层15由三个单层构成。在此，单层例如具有下述材料中的一种材料或者由下述材料中的一种材料构成：钛、铂、金。
在芯片区域1中的开口14内的金属层15设置为用于稍后对半导体本体3进行电接触。在分离区域2的开口14内，金属层15设置为用于在稍后的激光分离工艺中吸收激光辐射，以至于实现更好的分离。
在根据图3的实施例中，不同于根据图2A至2C的实施例，在透射层8中不产生开口14。更确切地说，始于根据图2A已经描述的半导体晶圆，在分离区域2内局部地施加吸收层16。在此，吸收层16优选仅设置在分离区域2内，而芯片区域1保持不具有吸收层16。当前，吸收层16设置成与透射层8直接接触并且优选具有下述材料中的一种材料：铂、钌、铑、锇、铱、锆、钒、钽、铬、钼、钨、碳化物、碳化钨、碳化钛、碳化硅、硅、氮、氮化钛、氮化钽。
不同于图2A至2C和3的实施例，在根据图4的实施例中，始于根据图2A已经描述的半导体晶圆，在分离区域2内的透射层8本身改性。在此，改性如下进行：在分离区域2内局部地提高吸收系数。这样的改性例如能够通过引入散射中心、注入杂质或者发生湿化学反应而进行。
本申请要求德国申请DE 10 2011 017 097.9的优先权，其公开内容通过参引的方式并入本文。
本发明不由于根据实施例的描述局限于所述实施例。相反，本发明包括每个新的特征以及特征的任意组合，这尤其包含在本文中所述的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身在本文或实施例中没有明确说明时也如此。
Claims (9)
1.一种用于制造半导体本体(3)的方法，具有下述步骤：
提供半导体晶圆，所述半导体晶圆具有至少两个芯片区域(1)和设置在所述芯片区域(1)之间的至少一个分离区域(2)，其中，所述半导体晶圆具有层序列，所述层序列的最外层至少在所述分离区域(2)内具有透射层(8)，所述透射层对于电磁辐射而言是可穿透的；
实施下述措施中的至少一个措施：
在所述分离区域(2)中和在所述芯片区域(1)中局部移除所述透射层(8)，以至于在所述分离区域(2)内以及在所述芯片区域(1)内在所述透射层(8)中分别形成至少一个开口(14)，并且
在分离所述芯片区域(1)之前将金属层设置在所述透射层(8)的所述开口(14)中，其中在所述芯片区域(1)的所述开口(14)中的所述金属层(15)设置为相应的所述半导体本体(3)的电接触部，
或者
借助于如下方法中的一种提高在所述分离区域内的所述透射层的吸收系数：将散射中心引入到所述透射层中；将掺杂材料注入到所述透射层中；湿化学改性；以及
借助于激光沿着所述分离区域(2)分离所述芯片区域(1)。
2.如权利要求1所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，
所述层序列在所述芯片区域(1)内具有有源区(5)，所述有源区适于产生电磁辐射，以及
所述分离区域(2)完全贯穿所述有源区(5)。
3.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，所述透射层(8)是钝化层。
4.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，所述透射层(8)具有下述材料中的一种材料：氧化物、氮化物。
5.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，所述透射层(8)的厚度位于3nm和500nm之间，其中包含边界值。
6.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，所述透射层(8)完全地覆盖所述芯片区域(1)的侧面(9)。
7.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，借助刻蚀工艺移除在所述分离区域(2)内的所述透射层(8)。
8.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，每个芯片区域(1)具有光电子薄膜半导体本体。
9.如权利要求1或2所述的用于制造半导体本体(3)的方法，其中，所述分离区域(2)是锯切沟槽。
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