CN103889643A - 用于分割半导体器件复合件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分割半导体器件复合件(1)的方法，所述半导体器件复合件具有带有主面(50)的载体(5)和设置在主面上的半导体层序列(2)。借助于第一激光切割在半导体器件复合件(1)中构成分离槽(4)，其中分离槽(4)将半导体器件复合件(1)在垂直于主面(50)伸展的竖直方向上仅部分分割。将半导体器件复合件(1)沿着分割槽(4)借助于激光以分割切割的方式来完全分割。

Description

用于分割半导体器件复合件的方法
技术领域
本申请涉及一种用于分割半导体器件复合件的方法。
背景技术
为了从半导体晶片或晶片复合件中分离半导体芯片，能够使用激光分离方法。已经证实的是，在所述方法期间所产生的残余物能够覆盖分离面。这种材料能够引起焊接材料在焊接半导体芯片时分布在分离面之上并且引起半导体芯片的损坏。
发明内容
一个目的是，提出一种简单的并且可靠的用于分割半导体器件复合件的方法，其中能够可靠地焊接所分离的半导体芯片。
所述目的通过具有权利要求1所述的特征的方法来实现。设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。
在用于分割半导体器件复合件的方法的一个实施形式中，所述半导体器件复合件具有带有主面的载体和设置在主面上的半导体层序列，借助于第一激光切割在半导体器件复合件中构成分离槽。分离槽将半导体器件复合件在垂直于主面伸展的竖直方向上仅部分地分割。沿着分离槽借助于激光以分割切割的方式将半导体器件复合件完全分割。
因此，将半导体器件复合件分离成各个半导体芯片借助于至少两次激光切割来进行，所述激光切割在半导体器件复合件的俯视图中沿着同一横向方向进行。用于分离的激光切割的次数越多，在各次激光切割期间所产生的残余物的体积就能够越小。
术语残余物在本文中通常表示在激光切割期间形成的材料。这种材料尤其包括要分离的层的熔化的材料或以其他方式分离的材料。
激光辐射到半导体器件复合件上的入射优选从半导体层序列的背离载体的一侧上进行。因此，简化了相对于半导体层序列的结构化调整切割方向。
在一个优选的设计方案中，半导体器件复合件具有设置在载体的背离半导体层序列的一侧上的金属层。在分离的半导体芯片中，金属层优选设为用于安装和/或与连接载体、例如与壳体或电路板的电连接。金属层能够在背离半导体层序列的一侧上尤其完全覆盖载体。金属层能够单层地或者多层地构成。
在一个优选的设计方案中，在分割切割之前在竖直方向上在金属层和主面之间设置有分离槽的底面。换言之，在最后的激光切割、也就是分割切割时才对金属层进行处理。
优选地，金属层具有比载体的厚度显著更小的厚度。优选的是，载体是金属层的至少五倍厚、尤其优选至少二十倍厚。金属层相对于载体的厚度越薄，那么下述风险就越小：分割切割引起分离槽的侧面尤其在竖直方向上直至主面被金属层的金属材料大面积地覆盖。因此，在安装所分离的半导体芯片时，能够以简单且可靠的方式消除或至少尽可能地减少在所分离的半导体芯片的相应的载体的侧面之上的连接介质、例如焊料的蠕动的风险。
在一个优选的设计方案中，半导体层序列借助于连接层固定在载体上。换言之，半导体层序列借助于连接层以材料配合的方式与载体连接。例如，连接层能够构成为焊料层或尤其是能导电的粘接层。因此，载体不同于用于优选外延沉积的半导体层序列的生长衬底并且机械地稳定半导体层序列。
在一个优选的设计方案中，第一激光切割完全分割连接层。
尤其地，第一激光切割能够延伸进入到载体中。因此，第一激光切割至少将设置在半导体层序列和载体之间的所有的层分割。
但是，所述方法也能够用于下述半导体器件复合件，在所述半导体器件复合件中，载体形成用于半导体层序列的生长衬底。在该情况下，在半导体层序列和载体之间不存在连接层。
在一个优选的设计方案中，在第一激光切割和分割切割之间沿着分离槽进行第二激光切割，所述第二激光切割仅将载体部分地分割。优选地，第二激光切割仅仅移除衬底的材料，即尤其不移除连接层的材料和金属层的材料。
因此，在第二激光切割时产生的残余物基本上包含载体的材料。
适合于载体的尤其是半导体材料，例如锗、硅或砷化镓。为了提高电导率能够将半导体材料掺杂。替选地或补充地，载体能够包含陶瓷、例如氮化铝或氮化硼或者由这种材料构成。
因此，在第二激光切割时产生的残余物基本上包含电绝缘的材料或至少一种与金属相比仅差地导电的材料。因此，分离槽的在分离的半导体芯片中分别为在横向方向上对半导体芯片的载体限界的侧面的侧面至少局部地由下述层覆盖，所述层是电绝缘的或者至少与金属层相比具有小的电导率。
在一个优选的改进方案中，在第二激光切割和分割切割之间沿着分离槽进行第三激光切割，所述第三激光切割仅部分地分割载体。因此，第三激光切割同样完全在载体材料之内进行。第三激光切割尤其设为用于使半导体器件复合件的要借助分割切割来分割的厚度最小化。所述厚度越小，那么尤其包含金属层的金属的在分割切割时分布在分离槽的侧面之上的残余物的体积就越小。
在一个优选的设计方案中，将半导体层序列在第一激光切割之前在器件区域中结构化。在相邻的器件之间优选构成中间空间，所述中间空间将器件区域的半导体层序列完全分隔。
优选地，分离槽在相邻的器件区域之间、尤其在中间空间的区域中伸展。因此，第一激光切割优选不分割半导体层序列的材料，而是基本上仅将设置在半导体层序列和载体之间的材料和载体的材料分割。
在另一个优选的设计方案中，半导体层序列外延地沉积在生长衬底上并且将生长衬底移除。此外，优选地，在移除生长衬底之后构成器件区域。在该情况下，在器件区域中进行结构化之前，半导体层序列优选借助于连接层固定在衬底上。替选地，但是在将半导体层序列固定在载体上之前，也能够构成器件区域。
已经证实的是，通过所描述的借助于多次激光切割的多级分割能够避免：所分离的半导体芯片的侧面很大程度地覆盖有残余物，使得在安装半导体芯片时，固定材料、例如焊料能够在载体的侧面之上直至半导体层序列蠕动。即使在相对小的载体厚度的情况下，也能够防止或至少足够大地减小所述蠕动。因此，减小载体的厚度。
优选地，载体具有至多200μm、尤其优选至多150μm的厚度。因此，能够减小半导体芯片的结构高度，而不会显著提高半导体芯片的由安装引起的脱落的危险。
附图说明
其他的特征、设计方案和优点从下面结合附图对实施例的描述中得出。
附图示出：
图1至5借助分别示意地以剖面图示出的中间步骤示出用于分割半导体器件复合件的方法的实施例。
具体实施方式
相同的、相同类型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彼此间的大小比例不能够视作是按照比例的。更确切地说，为了更好的可视性和/或为了更好的理解，能够夸大地示出个别元件。
在图1至5中分别示出半导体器件复合件1的一部分的示意剖面图。示例性地借助下述半导体器件复合件来描述方法，在分离时从所述半导体器件复合件中得出光电子半导体芯片、尤其是发光二极管芯片。
半导体器件复合件1具有带有主面50的载体5。在主面上设置有半导体层序列2。半导体层序列具有设为用于产生辐射的有源区域20。所述有源区域设置在第一半导体层21和第二半导体层22之间。第一半导体层21设置在有源区域20和载体5之间。半导体层序列、尤其有源区域优选基于III-V族化合物半导体材料，例如氮化物的、磷化物的或砷化物的化合物半导体材料。
半导体层序列2划分成器件区域23，所述器件区域设为用于各半导体芯片。在相邻的器件区域之间构成中间空间26。中间空间将半导体层序列在竖直方向上、即垂直于半导体层序列的半导体层的主延伸平面优选完全分隔开。中间空间26能够在将半导体层序列设置在载体5上之前或之后构成。
半导体层序列2具有多个凹部25，所述凹部从载体5开始穿过第一半导体层21和有源区域20延伸到第二半导体层中。第一半导体层21与第一接合层31导电连接。第二半导体层22在凹部25的区域中与第二接合层32导电连接。第一接合层31和第二接合层32分别局部地在载体5和半导体层序列2之间伸展。为了避免电短路，在第二接合层32和第一接合层31之间以及在第二接合层和第一半导体层21之间在凹部25的区域中构成绝缘层61。
在半导体层序列2的背离载体5的一侧上构成钝化部65，所述钝化部也在中间空间26的区域中覆盖半导体层序列的侧面。
半导体层序列2借助于连接层34、例如能导电的粘接层或焊料层固定在载体5上。因此，载体5不同于用于半导体层序列2的生长衬底。将生长衬底在外延沉积半导体层序列之后移除并且因此在图1中没有示出。中间空间26的构成优选在移除生长衬底之后进行，以用于形成半导体层序列的各个器件区域23。
在载体5的背离半导体本体2的一侧上构成金属层7。金属层完全地覆盖载体。金属层在所分离的半导体芯片中尤其设为用于将半导体芯片借助于固定层、例如焊料在金属层侧固定在接合载体、例如壳体或电路板上并且与其导电接触。
为了分割半导体复合件1，如在图2中示出的那样，借助第一激光切割构成分离槽4。分离槽在横向方向上沿着中间空间26伸展。因此，第一激光切割不分割半导体层序列2的半导体层。激光辐射在第一激光切割期间的入射借助于箭头81来图解说明。此外，示意地示出第一激光切割的切割宽度91。入射从半导体层序列2的背离载体5的一侧起在朝向衬底的方向上进行。因此，简化了切割方向沿着中间空间26的定向。
在所示出的实施例中，进行第一激光切割，使得激光切割延伸进入到载体5中。因此，借助于第一激光切割将半导体层序列2和载体5之间的所有的层、尤其是连接层34分割。此外，也将第一接合层31和第二接合层32分割。因此，分离槽4的底面40在主面50和金属层7之间伸展。
优选执行第一激光切割，使得所述第一激光切割仅轻微地延伸进入到载体5中，例如进入20μm或更小、优选10μm或更小。
在图3中示意地示出第二激光切割的实施，其中通过箭头82再次图解说明激光的入射。第二激光切割的切割宽度92优选小于第一激光切割的切割宽度。因此，能够实现：在第二激光切割时基本上仅仅将载体5的材料去除。因此，在去除时形成的残余物基本上具有载体材料5，使得分离槽4的侧面41基本上覆盖有载体材料。因此，在第二激光切割时产生的残余物仅以非常小的剩余份额包含设置在载体5和半导体层序列2之间的层的、尤其是连接层34的金属材料。
第二激光切割在该实施例中实现为，使得仅部分地、即并非完全地分割载体5。
在图4中示意地示出第三激光切割，其中箭头83示出激光入射。第三激光切割的切割宽度93能够相应于第二激光切割的切割宽度或者小于第二激光切割的切割宽度。第三激光切割优选实现为，使得再次不完全分割载体5。因此，在第三激光切割期间产生的残余物不具有金属层7的材料。
在接下来的分割步骤中，如在图5中示出的那样，将半导体器件复合件1完全分割，使得形成彼此机械地分离的半导体芯片1a、1b。
箭头84图解说明在分割切割期间的激光的入射。分割切割的切割宽度94优选小于之前进行的激光切割的切割宽度。优选地，在分割切割之前进行的激光切割、在示出的实施例中即为第三激光切割实施成，使得分离槽4的底面40仅还具有距金属层相对小的间距。优选，间距至多为20μm、尤其优选至多为10μm。距金属层的间距越小，那么在相同的分割长度的情况下在分割切割时产生的残余物的体积就越小。因此，能够使下述危险最小化：具有金属层7的材料的残余物大面积地、尤其在竖直方向上直至主面50覆盖载体5的侧面51。
载体5优选显著厚于金属层7，优选是金属层的至少五倍、尤其优选至少二十倍厚。因此，能够尽可能地避免下述危险：残余物覆盖沿着侧面51延伸直至主面50。
金属层7优选具有在0.5μm和10μm之间、优选在1μm和5μm之间的厚度，其中包括边界值。金属层能够在背离半导体层序列的一侧上完全地覆盖载体5。因此，不需要在分割切割之前将金属层结构化。
借助所描述的方法还对于相对薄的载体能够避免在载体5的侧面之上的固定介质的蠕动。优选地，载体5的厚度至多为200μm、尤其优选为至多150μm。因此，所分离的半导体芯片1a、1b的高度能够减小。
侧面41的通过激光切割的不同的切割宽度引起的阶梯形的设计方案在附图中夸张示出。更确切地说，所分离的半导体芯片的侧面基本上能够是平坦的。
不同于所描述的实施例，不同于四次的数量的激光切割也能够是适合的，例如两次、三次、五次或六次激光切割。优选地，至少一次激光切割仅去除载体5的材料。
所描述的方法通常适用于将半导体器件复合件分离成半导体芯片。尤其地，半导体芯片也能够构成为，使得第二半导体芯片22能够从半导体层序列的背离载体5的一侧电接触。在该情况下，不需要凹部25和设置在半导体层序列2和载体5之间的第二接合层。此外，不同于所描述的实施例，半导体器件复合件也能够具有半导体层序列2，在所述半导体层序列中，载体5是生长衬底。因此，在该情况下，在半导体层序列2和载体5之间不设置连接层34。
此外，该方法能够尽可能与设置半导体芯片的外部接触部无关地应用。例如，能够在载体的背离半导体层序列的一侧上设置一个接触部并且在载体的朝向半导体层序列的一侧上设置一个接触部。但是，也能够在背离半导体层序列的一侧上或者在朝向半导体层序列的一侧上设置两个或更多个接触部。
当然，该方法也能够用于其它的光电子半导体器件，尤其是半导体芯片，例如辐射接收器或半导体激光器，或者也能够用于电子半导体芯片。
尤其地，该方法适用于分离下述半导体器件复合件，在所述半导体器件复合件中，在载体5的至少一个主面上、尤其在两个相对置的主面上分别设置有至少一个金属层并且在分离时应将其分割。
本申请要求德国专利申请102011054891.2的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文。
本发明不局限于根据实施例进行的描述。相反地，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意的组合，即使所述特征或所述组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。

Claims (14)

1.一种用于分割半导体器件复合件(1)的方法，所述半导体器件复合件具有带有主面(50)的载体(5)和设置在所述主面(50)上的半导体层序列(2)，其中
-借助于第一激光切割在所述半导体器件复合件(1)中构成分离槽(4)，其中所述分离槽(4)将所述半导体器件复合件(1)在垂直于所述主面(50)伸展的竖直方向上仅部分地分割；并且
-将所述半导体器件复合件(1)沿着所述分离槽(4)借助于激光以分割切割的方式完全地分割。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述半导体器件复合件具有设置在所述载体的背离所述半导体层序列的一侧上的金属层(7)。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中所述分离槽的底面(40)在所述分割切割之前在竖直方向上设置在所述金属层和所述主面之间。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述半导体层序列借助于连接层(34)固定在所述载体上并且所述第一激光切割将所述连接层完全地分割。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述第一激光切割延伸进入所述载体中。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中在所述第一激光切割和所述分割切割之间沿着所述分离槽进行第二激光切割，所述第二激光切割仅部分地分割所述载体。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中在所述第二激光切割和所述分割切割之间沿着所述分离槽进行第三激光切割，所述第三激光切割仅部分地分割所述载体。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中将所述半导体层序列在所述第一激光切割之前在器件区域(23)中结构化。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中所述分离槽在相邻的器件区域之间伸展。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中将所述半导体层序列外延地沉积在生长衬底上并且将所述生长衬底移除。
11.在参考权利要求8或9的情况下根据权利要求10所述的方法，
其中在将所述生产衬底移除之后构成所述器件区域。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述载体基于半导体材料。
13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述载体具有至多200μm的厚度。
14.根据权利要求1所述的方法，
其中
-所述半导体层序列借助于连接层(34)固定在所述载体上；
-所述第一激光切割延伸进入所述载体中；
-所述半导体器件复合件具有设置在所述载体的背离所述半导体层序列的一侧上的金属层(7)；并且
-所述分离槽的底面(40)在所述分割切割之前在竖直方向上设置在所述金属层和所述主面之间。
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