CN112420504A - 母衬底、晶片复合体以及制造晶体衬底和半导体器件的方法 - Google Patents

母衬底、晶片复合体以及制造晶体衬底和半导体器件的方法 Download PDF

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Abstract

公开了母衬底、晶片复合体以及制造晶体衬底和半导体器件的方法。提供了包括中心区(110)和边缘区(180)的母衬底(100)。边缘区(180)围绕中心区(110)。在中心区(110)中形成脱附层(150)。脱附层(150)与母衬底(100)的主表面(101、102)平行地延伸。脱附层(150)包括改性的衬底材料。在边缘区(180)中形成凹槽(190)。凹槽(190)在横向上包围中心区(110)。凹槽(190)对于脱附层(150)竖向地和/或倾斜地行进。

Description

母衬底、晶片复合体以及制造晶体衬底和半导体器件的方法
技术领域
本公开涉及制造晶体衬底(特别是晶体器件衬底)的方法，涉及制造半导体器件的方法，涉及晶体衬底，并且涉及包括晶体衬底的晶片复合体。
背景技术
晶体衬底如晶体半导体衬底典型地是以标准大小而可用的，其中标准限定直径和厚度。另一方面，已经作出尝试以降低薄半导体器件的最终厚度以改进器件特性。例如，对于具有在前侧和背侧之间的竖向负载电流流动的功率半导体器件而言，更薄的半导体管芯可以造成更低的导通状态电阻。其它尝试目的在于通过使用薄半导体切片作为用于外延生长的基础来降低衬底成本。例如，分割方法从半导体晶块水平地分割出薄切片或水平地分割出标准晶片(晶片孪生)。如半导体晶片的晶体衬底可以是被略微斜切的，例如被斜截和/或被倒圆角，以避免碎裂并且减少在晶体衬底的锐利边缘处的破裂的发生。
存在针对改进晶体衬底和半导体器件的制造的稳定需求。
发明内容
本公开的实施例涉及一种制造器件衬底的方法。提供包括中心区和边缘区的母衬底。边缘区围绕中心区。在中心区中形成脱附层。脱附层平行于主表面延伸。脱附层包括改性的衬底材料。在边缘区中形成凹槽。凹槽在横向上包围中心区。凹槽对于脱附层竖向地和/或倾斜地行进。
本公开的进一步的实施例涉及一种母衬底。母衬底包括中心区和边缘区。边缘区围绕中心区。边缘区中的凹槽在横向上包围中心区。凹槽对于脱附层竖向地和/或倾斜地行进。在中心区中，脱附层平行于主表面延伸并且在凹槽处终止。脱附层包括改性的衬底材料。
附图说明
随附附图被包括以提供对实施例的进一步理解，并且被合并在本说明书中并且构成本说明书的一部分。
附图图示晶体衬底、晶片复合体、制造晶体衬底的方法和制造半导体器件的方法的实施例，并且与描述一起用于解释实施例的原理。
在随后的详细描述和权利要求中描述了进一步的实施例。
图1A至图1C图示根据实施例的晶体母衬底的示意性竖向横截面视图，用于图示使用边缘区中的凹槽和中心区中的脱附层来制造器件衬底的方法。
图2是根据实施例的在蚀刻区中包括凹槽的母衬底的示意性平面视图。
图3是根据实施例的来自包括在中心区和边缘区之间的凹槽的半导体材料的母衬底的一部分的示意性平面视图。
图4A至图4E是根据实施例的具有不同形状的凹槽的母衬底的边缘区的示意性竖向横截面视图。
图5A至图5G是基于半导体材料的母衬底和包括母衬底的晶片复合体的示意性竖向横截面视图，用于图示根据实施例的制造半导体器件的方法。
图6A至图6C是基于半导体材料的母衬底和包括母衬底的晶片复合体的示意性竖向横截面视图，用于图示根据实施例的包括层转移和外延生长的制造半导体器件的方法。
图7A至图7B是基于半导体材料的母衬底和包括母衬底的晶片复合体的示意性竖向横截面视图，用于图示根据实施例的与在衬底背侧上形成凹槽有关的制造半导体器件的方法。
图8A至图8B是根据实施例的涉及边缘修整的晶片复合体和修整工具的一部分的示意性竖向横截面视图。
图9A至图9B是根据进一步的实施例的涉及从前侧形成凹槽的晶片复合体的一部分的示意性竖向横截面视图。
图10是根据实施例的涉及前侧加工的晶片复合体的示意性竖向横截面视图。
图11A至图11D是根据实施例的涉及背侧加工的晶片复合体的示意性竖向横截面视图。
图12是根据进一步的实施例的适合于执行前侧加工和/或背侧加工的工具组件的示意性框图。
具体实施方式
在以下的详细描述中，参照随附附图，附图形成在此的一部分，并且在附图中通过图示方式示出其中可以实践器件衬底、晶片复合体、制造器件衬底的方法和制造半导体器件的方法的具体实施例。要理解的是可以利用进一步的实施例，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下作出结构或逻辑上的改变。例如，针对一个实施例图示或描述的特征可以被使用在进一步的实施例上或者与进一步的实施例结合使用，以产生又一进一步的实施例。意图的是本公开包括这样的修改和变化。使用特定的语言描述了示例，所述语言不应当被解释为限制所附权利要求的范围。附图并非是按比例的，并且仅用于说明的目的。如果没有另外声明，则在不同的附图中由相同的参考标号指明对应的元素。
术语"具有"、"包含"、"包括"、和"包括有"等是开放的，并且术语指示所声明的结构、元素或特征的存在，但是不排除附加的元素或特征。数量词"一"、"一个"和指代词"该"意图包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地指示。
针对参数给出的范围包括边界值。例如，针对参数y的从a到b的范围读作为a≤y≤b。具有至少为c的值的参数y读作为c≤y，并且具有至多为d的值的参数y读作为y≤d。
来自化学合成物或合金的层或结构的主要组分是如下这样的元素：其原子形成化学合成物或合金。例如，镍和硅是硅化镍层的主要组分，并且铜和铝是铜铝合金的主要组分。
术语"在…上"不应被解释为仅意味着"直接在…上"。相反，如果一个元素位于另一个元素"上" (例如，一层在另一层"上"或在衬底"上")，则进一步的组件(例如，进一步的层)可以位于两个元素之间(例如，如果一层在衬底"上"，则进一步的层可以位于所述的一层和所述衬底之间)。
术语"功率半导体器件"是指如下的半导体器件：其具有高电压阻断能力(例如30V、100V、600V、3.3kV或更高)并且具有至少1A(例如10A或更高)的标称导通状态电流或正向电流。
根据实施例，制造器件衬底的方法可以包括提供母衬底。母衬底可以是晶体。也就是说，母衬底的至少90%或者甚至至少95%可以包括晶体材料，例如多晶材料或单晶材料。母衬底可以包括中心区和边缘区。边缘区可以围绕中心区。例如，母衬底的至少60% (或者至少70%或者甚至至少80%)可以是中心区的一部分。
母衬底(德语："Ausgangssubstrat")可以是单晶材料的晶锭(晶块)或单晶材料的晶片大小的切片(例如，晶片)。母衬底可以(除了在脱附层之内的改性衬底材料之外)排它地包括单晶材料，或者除了由单晶材料形成的主要部分之外还可以包括在脱附层中的改性衬底材料和/或其它材料的结构，例如导电结构和/或绝缘结构。
单晶材料可以是陶瓷，例如α-Al2O3(蓝宝石)，或者可以是半导体材料。通过示例的方式，半导体材料可以是任何IV族元素半导体(例如硅(Si)或锗(Ge))、任何IV族合成物半导体(例如碳化硅(SiC)或硅锗(SiGe))、或者任何III/V族合成物半导体(诸如砷化镓(GaAs)或氮化镓(GaN))。
例如，通过示例的方式，母衬底的材料可以是15R-SiC(15R多型的碳化硅)或具有六方多型的碳化硅(例如2H-SiC、4H-SiC或6H-SiC)。除了主要组分硅和碳之外，母衬底还可以包括掺杂剂原子，例如氮N、磷P、铍Be、硼B、铝Al和/或镓Ga。进一步地，母衬底可能包括不想要的杂质，例如氢、氟和/或氧。
例如，母衬底可以是原始半导体晶片或经处理的半导体晶片。原始半导体晶片可以是在已经例如通过锯切从晶锭获得之后并且在专门针对特定类型的半导体器件的任何处置之前的阶段的半导体晶片。例如，原始半导体晶片可能已经经受了非专门的处理，例如，边缘倒圆角、斜截、热处理和/或形成表面氧化物的处理。经处理的半导体晶片可以是在已经经受至少一个器件特定的处理(例如，全面(blanket)掺杂或图案化处理)之后的半导体晶片。经处理的半导体晶片可以包括空间分离的掺杂区、绝缘体结构和/或导电结构，其包括多晶半导体材料、金属和/或金属合成物。
母衬底可以具有两个相同形状和大小的本质上平行的主表面以及连接两个主表面的边缘的侧向外表面。母衬底可以在通过横向方向延展的平面中横向延伸。因此，母衬底可以具有沿着两个横向方向(在下面还被命名为水平方向)的表面延伸。母衬底可以具有沿着垂直于横向方向的竖向方向的厚度。
在此以及在下面，如果对第一面进行近似的平均平面与对第二面进行近似的平均平面围成至多5度(或至多2度)的角度，则第一面和第二面可以是"本质上平行的"。
主表面可以被定向为完全平坦。主表面和侧向外表面可以是经由直角边缘连接的。替换地，侧向外表面可以是被斜切的，例如在主表面之一的方向上或者在两个主表面的方向上被斜截和/或倒圆角。
侧向外表面可以包括沿着竖向方向行进的竖向部分。除了竖向部分之外，侧向外表面还可以包括在竖向部分和主表面中的第一主表面之间的一个或多个被斜截的部分。此外，侧向外表面可以进一步包括在竖向部分和主表面中的第二主表面之间的一个或多个被斜截的部分。每个被斜截的部分可以具有关于竖向部分的另外的倾斜角度。替换地，侧向外表面可以包括在竖向部分和主表面中的至少第一主表面之间的倒圆角的部分。侧向外表面可以包括在竖向部分和被斜截的部分之间、在邻近的被斜截的部分之间和/或在被斜截的部分和相应的主表面之间的一个或多个倒圆角的部分。
在前侧处的第一主表面和在背侧处的第二主表面可以具有多边形(例如矩形或六边形)形状或圆形形状，该多边形形状具有或不具有倒圆角的边缘，该圆形形状具有或不具有沿着外周的截口或平坦部。
在竖向横截面中，侧向外表面可以是平坦的，可以是向外弯曲的，和/或可以至少在到主表面的过渡部之一处包括被斜切的部分。被斜切的部分可以是斜截的和/或倒圆角的。
主表面可以在通过横向方向延展的平面中横向延伸。因此，母衬底可以具有沿着两个正交的横向方向的横向延伸，并且可以具有沿着垂直于横向方向的竖向方向的厚度。
母衬底可以是半导体晶片，其中母衬底的直径和厚度可以对应于用于半导体晶片的生产标准。母衬底的直径可以是4英寸(100毫米)、6英寸(150毫米)、7英寸(175毫米)、200毫米(8英寸)或300毫米(12英寸)。
母衬底的中心区可以是圆形的或几乎圆形的区。在母衬底是原始半导体晶片的情况下，至少中心区可以被均匀地掺杂。在经预处理的半导体晶片的情况下，中心区可以包括多个在横向上分离的器件区，其中每个器件区可以包括多个掺杂区、导电结构和/或绝缘结构。导电结构和/或绝缘结构可以被形成在母衬底上和/或可以从第一主表面延伸到母衬底中。栅格形状的切口区可以在母衬底的中心区中分离器件区。
边缘区可以在母衬底的中心区和侧向外表面之间。边缘区可以从中心区延伸到侧向外表面。边缘区可以没有器件区。边缘区可以完全围绕中心区。边缘区可以具有近似均匀的宽度。例如，边缘区可以具有至少100μm并且至多3 mm(例如至多1 mm或至多500μm)的平均宽度。可以是可能的是，边缘区包括母衬底的沿着侧向外表面的被斜切(例如被斜截和/或倒圆角)的区或者是由其限定的。母衬底的被斜切的区可以是由侧向外表面的被斜切的部分的横向延伸限定的。例如，边缘区可以包括例如，可以排它地包括侧向外表面的部分，例如侧向外表面的被斜切的部分。
脱附层可以被形成在中心区中。脱附层可以平行于母衬底的主表面中的至少一个或者平行于两个主表面延伸。脱附层可以被平行于横向方向延展并且/或者可以平行于横向方向行进。
可以在形成脱附层之前或者之后或者甚至在形成脱附层期间在边缘区中形成凹槽。还可以可能的是，在形成脱附层之前形成凹槽的一部分并且在形成脱附层之后形成凹槽的进一步的部分，或者反之，在形成凹槽之前形成脱附层的一部分并且在形成凹槽之后形成脱附层的进一步的部分。凹槽可以由单个连接的凹槽或彼此在横向上分离的多个子凹槽组成。凹槽可以在某一方向上延伸出其中形成有脱附层的层。
凹槽可以从主表面之一延伸直到脱附层或者延伸超出脱附层。凹槽的竖向延伸可以是脱附层和其中形成有凹槽的那个主表面之间的距离的至少80%(例如至少95%)和至多120%(例如105%)。例如，凹槽的竖向延伸和脱附层与其中形成有凹槽的那个主表面之间的距离可以是相等或近似相等的。
在一些实施例中，凹槽可以从主表面中的至少一个延伸到母衬底中，或者可以从侧向外表面的靠近主表面之一的部分延伸到母衬底中。凹槽可以对于脱附层和/或对于横向方向竖向地和/或倾斜地延伸。在此以及在下面，"倾斜地"可以意味着凹槽(例如凹槽的主轴)和脱附层和/或横向方向围成至少5度并且至多90度的角度。例如，凹槽和脱附层围成在从5度到85度的范围内(例如在从5度到45度的范围内)的角度。
对于"竖向"凹槽而言还满足90度的角度。凹槽的主轴可以是如下的方向：沿着该方向凹槽主要是远离于中心区延伸。例如，凹槽可以沿着主轴具有其最大的远离中心区的延伸。主轴可以垂直于或者至少倾斜于母衬底的外周方向行进。
凹槽可以包括凹槽内侧壁和凹槽外侧壁。凹槽内侧壁可以被定位为比凹槽外侧壁更靠近中心区。在一些实施例中，凹槽可以在脱附层处终止，并且脱附层可以在凹槽处终止。脱附层可以与凹槽内侧壁接触。根据一些实施例，凹槽可以逐渐变细，并且凹槽的封闭端部和脱附层的外边缘可以合并。
脱附层可以包括改性的衬底材料。改性的衬底材料可以形成多个在横向上分离的改性区带。每个改性区带可以被沿着改性线布置。在一些实施例中，脱附层可以包括多个在横向上分离的改性区带，其被沿着改性线布置并且被由非改性的衬底材料分离开。例如，每个改性区带可以包括多个改性区，所述多个改性区产生自利用激光束的进入到母衬底中的本质上单次的照射。至少一些或全部的改性区可以与其所邻近的改性区连接以及/或者可以与其所邻近的改性区交叠。此外或者作为替换，可以是可能的是，至少一些或者所有的邻近的改性区被由非改性的衬底材料彼此分离开。也就是说，至少一些改性区或者所有的改性区可以不与邻近的改性区交叠。改性线可以彼此平行地行进。改性区带(例如，改性线)可以在凹槽内侧壁处终止。根据另一示例，改性区带和凹槽的底部可以合并。
改性的衬底材料可以包括母衬底的材料的主要组分。例如，改性的衬底材料可以具有与非改性的材料的相不同的相，例如，与单晶相不同的相。例如，改性区带可以包括采用多晶形式、采用非晶形式和/或作为衬底材料的基本组分的混合物的衬底材料的主要组分。例如，改性的衬底材料可以包括采用非晶和/或多晶形式的单质硅和/或采用非晶和/或多晶形式的碳。
根据一些实施例，脱附层可以包括具有较高孔隙率(例如具有至少20%的孔隙率)的结构和/或具有注入引发的晶体损伤的结构。注入引发的晶体损伤可以包括利用例如氢原子修整出的晶体缺陷。
凹槽可以在横向上包围中心区。例如，凹槽可以在横向上完全包围中心区。凹槽可以形成用于中心区的框架。凹槽可以具有沿着整个外周的近似均匀的径向延伸(宽度)。凹槽可以具有沿着整个外周的近似均匀的深度。如果凹槽包括多个子凹槽，则子凹槽可以具有沿着中心区的整个外周的近似相等的宽度和/或相等的深度。在水平平面中，凹槽可以包括圆形部分，或者可以近似于具有正交线部分的圆形部分。
例如，凹槽可以在水平平面中形成完整的圆。圆的直径可以小于水平衬底形状的最大内切圆(德语："größter eingeschriebener Kreis")，水平衬底形状可以包括沿着外部外周的一个或多个平坦部。凹槽可以是竖向的，或者可以是在到圆的中心的方向上倾斜的，其中凹槽的主轴和水平平面之间的角度可以在从5度至45度(例如从15度至45度)的范围内。凹槽可以排它地形成在边缘区的其中主表面彼此平行的部分中。替换地，凹槽可以部分地或完全地形成在边缘区的被斜切的部分和/或倒圆角的部分中。例如，凹槽可以完全地或部分地形成在侧向外表面中。
根据另一示例，凹槽可以包括一个或多个笔直部分和一个或多个圆弧，其中一个或多个笔直部分和一个或多个圆弧彼此补足成闭合形式。圆弧的直径可以小于、等于或大于水平衬底形状的最大内切圆，该水平衬底形状可以包括沿着外部外周的一个或多个平坦部。凹槽的每个笔直部分可以平行于一个平坦部行进。凹槽可以是竖向的，或者可以在到圆的中心的方向上倾斜，其中凹槽的主轴和水平平面之间的角度可以在从5度至45度(例如从15度至45度)的范围内。凹槽可以排它地形成在边缘区的其中主表面彼此平行的部分中。替换地，凹槽可以部分地或完全地形成在边缘区的被斜切的部分和/或倒圆角的部分中。例如，凹槽可以被完全地或部分地形成在侧向外表面中。
凹槽可以包括在被定向为朝向母衬底的中心区(例如，横向中心)的一侧处的凹槽内侧壁。凹槽可以被形成在距中心区一定距离处。凹槽与中心区之间的距离可以是沿着整个外周均匀的。根据另一示例，凹槽内侧壁可以标记中心区与边缘区之间的边界或过渡部。凹槽的宽度可以是至少10μm。凹槽的深度(例如，凹槽沿着主轴的延伸)可以在从10μm到几百μm的范围内。
外周凹槽和与凹槽内侧壁接触的脱附层的组合可以有利于稍后将母衬底分割成器件衬底和回收衬底，其中器件衬底和回收衬底沿着在横向上延伸通过脱附层和/或沿着脱附层和/或本质上平行于脱附层的分割表面而分离。凹槽可以避免或至少减弱边缘效应，该边缘效应可能不利地影响脱附层的靠近侧向外表面的部分的形成。
根据实施例，母衬底可以例如在脱附层中被沿着分割表面通过而分割。分割表面可以在竖向上将脱附层划分成在分割表面上方的部分(例如，第一母衬底部分)并且划分成在分割表面下方的部分(例如，第二母衬底部分)。该分割将母衬底划分成第一母衬底部分(器件衬底)和第二母衬底部分(回收衬底)。第一母衬底部分可以包括从第一主表面延伸到分割表面的母衬底部分。第二母衬底部分可以包括从分割表面延伸到第二主表面的母衬底部分。
由于凹槽的原因，分割处理可以不依赖边缘效应；这样的边缘效应可能不利地影响分割处理的产出。此外，可能的是经由凹槽的形状来限定器件衬底的侧向外表面的形状或回收衬底的侧向外表面的形状。还可能的是形成如下的衬底部分：其侧向外表面不由凹槽限定，具有环状的加强部分。加强部分可以具有比相关的衬底部分的中心部分大的竖向延伸。
也就是说，从分割处理获得的器件衬底可以具有沿着侧向外表面的被固有地斜切的边缘和/或可以被形成有加强环。被斜切的边缘和/或加强环的形成不要求附加的处理而是单独通过分割处理就已经被实现。该被斜切的边缘甚至针对具有对于标准斜切工具而言不能达到的厚度的器件衬底也可以减少沿着侧向外表面的碎裂的发生和破裂的发生。在分割处理之后，加强环可以机械地稳定器件衬底。
此外或者作为替换，从分割处理获得的回收衬底可以具有被固有地斜切的边缘和/或可以包括在分割处理之后稳定回收衬底的加强环。回收衬底的横向尺寸(例如直径)可以与母衬底的横向尺寸相同，以使得回收衬底的再加工和/或再使用可以使用标准工具而不改变或仅不严重地改变这样的标准工具的设置。
例如，当凹槽可以被完全地或部分地形成在侧向外表面中并且以在45度和5度之间的角度倾斜于水平平面延伸时，回收衬底和器件衬底这两者的直径可以近似相同。器件衬底和回收衬底这两者可以被利用相同的工具处理，并且回收衬底可以被以与器件衬底或母衬底几乎相同的方式进一步处理。
根据实施例，在边缘区中，母衬底的主表面之间的距离可以随着到母衬底的横向中心的距离增加和/或随着到中心区的距离增加而减小。换句话说，母衬底可以是具有在到主表面中的至少一个的过渡部处被斜切的侧向外表面的半导体晶片。斜切可以包括可以被倒圆角或者未被倒圆角的斜截部。斜切可以贡献于减少在母衬底的运输或处理期间的裂纹和/或边缘碎裂效应的发生。根据其它示例，母衬底的主表面之间的距离在边缘区内可以是恒定的。
外周凹槽可以使脱附层的形成与斜切对用于脱附层的形成处理的影响解耦。例如，由于激光引发的损伤层形成的性质(光学约束和微裂纹长度)，可能难以以激光引发的晶体损伤以足够的程度到达侧向外表面的方式形成包含激光引发的晶体损伤的脱附层。在脱附层没有以足够的程度到达侧向外表面的情况下，在分割处理期间来自侧向外表面的裂纹进入可能是困难的，并且产出可能因此是临界的。在脱附层在外周凹槽处终止的情况下，可能的是消除针对在侧向外表面处终止的脱附层的需要。
除了进行可以从侧向外表面开始移除半导体材料的边缘修整处理，也可以在处理的早期阶段形成从主表面之一的方向延伸到母衬底中的外周凹槽。特别是，可以使用用于在前侧处的晶片处理的标准工具来形成凹槽，标准工具例如为将器件区彼此分离开的切分工具，或者边缘修整工具。凹槽的形成可以被容易地以低的或中等的付出整合到现有的生产线中。
除了进行可以移除将母衬底粘附到辅助载体的粘合材料的水平层蚀刻处理，也可以在不移除粘合材料的情况下以及在没有粘合材料的残留物可能污染母衬底的情形和/或用于形成凹槽的工具的情况下形成从主表面中的一个主表面延伸到母衬底中的外周凹槽。
根据实施例，凹槽可以从母衬底的前侧处的第一主表面延伸到母衬底中。前侧可以是图案化衬底的在其处形成有半导体器件的前侧金属化(例如功率半导体器件的源极电极和栅极电极)的一侧。在这种情况下，通过示例的方式，可以利用适配于DBG(研磨前切分)处理框架中的预切分处理的任何工具以低的或中等的附加付出来形成凹槽。可以仅以低的或中等的附加付出来显著地改进分割处理的产出。根据其它示例，凹槽可以从与母衬底的前侧相对的第二主表面延伸到母衬底中。
根据实施例，凹槽可以包括凹槽内侧壁。凹槽内侧壁被定向到母衬底的横向中心和/或中心区。凹槽内侧壁可以包括竖向的或近似竖向的侧壁区段。在该上下文中，术语"竖向"和"倾斜"可以指代侧壁区段相对于横向方向的定向。脱附层可以切断竖向侧壁区段。换句话说，脱附层(例如脱附层的包括激光引发的晶体损伤的改性区带)可以在竖向侧壁区段处终止。
可以利用脱附层正交地或者几乎正交地切断凹槽内侧壁来支持源自于凹槽内侧壁的裂纹到母衬底的横向中心的方向上的传播。可能的是执行具有高可靠性和高产出的分割处理。
根据实施例，凹槽可以与母衬底的侧向外表面间隔开。换句话说，凹槽可以被形成在距侧向外表面一定距离处。例如，凹槽可以是使用切分刃和/或激光烧蚀工具(例如，激光切分工具)以低的附加成本形成的。凹槽在第一主表面或第二主表面中的开口可以具有在径向方向上的宽度。凹槽开口的宽度可以在从至少10μm(或至少30μm)到至多1 mm(典型地至多300μm或至多100μm)的范围内。例如，凹槽开口可以具有在从30μm到60μm的范围内的宽度。凹槽的竖向延伸可以被选取以使得凹槽到达脱附层。例如，凹槽的竖向延伸可以在从10μm到200μm的范围内，例如在从20μm到120μm(例如，60μm到120μm或30μm到60μm)的范围内。
根据实施例，凹槽可以从侧向外表面向内延伸。换句话说，凹槽形成单侧凹口，其中凹槽内侧壁形成从主表面延伸到母衬底中的仅有的凹槽侧壁。从凹槽内侧壁开始，凹槽可以具有从凹槽内侧壁延伸到侧向外表面的近似平坦的凹槽底部。在凹槽内侧壁和凹槽底部之间的过渡部可以是弯曲的。凹槽的径向延伸对应于凹槽内侧壁到母衬底的外部外周的距离。径向的凹槽延伸可以是边缘区的宽度的至少90%并且至多110%。例如，凹槽的径向延伸可以是至少10μm(或至少30μm)到至多1 mm，典型地至多300μm或至多100μm。凹槽的竖向延伸可以在从10μm到200μm的范围内，典型地在从20μm到120μm的范围内(例如，60μm到120μm或30μm到60μm)。
凹槽底部可以平行于主表面或者可以对于主表面倾斜，以使得在边缘区中的母衬底的剩余部分被斜切，例如是在倒圆角或未倒圆角的情况下被斜截的。
形成凹槽可以包括利用常规切分工具的螺旋切或具有不同直径的一系列圆切，常规切分工具例如为用于圆切的切分刃，其中凹槽内侧壁和侧向外表面之间的材料可以被完全移除。
根据另一示例，边缘斜截工具可以移除凹槽内侧壁和侧向外表面之间的材料(例如，完全移除或移除材料的至少90%)。边缘斜截工具可以是研磨工具，其中研磨垫的凹口的形状可以与凹槽的竖向横截面形状互补。凹口可以被形成以使得器件衬底被沿着侧向外表面形成有斜切部和/或使得回收衬底被沿着侧向外表面形成有斜切部。
根据实施例，形成凹槽可以包括激光辅助的材料移除。激光辅助的材料移除可以包括将激光束引导到第一主表面的方向上和/或引导到第一主表面上。在附加的或替换的实施例中，激光辅助的材料移除可以包括将激光束引导到第二主表面的方向上和/或引导到第二主表面上。在后者的情况下，母衬底可以是在前侧向下的情况下附接到辅助载体的。
在进一步附加的或替换的实施例中，激光辅助的材料移除可以包括将激光束引导到第一主表面的方向上和/或引导到第一主表面上。在后者的情况下，母衬底可以是在与前侧相对的一侧向下的情况下附接到辅助载体的。
一般而言，激光辅助的材料移除可以包括利用激光束弱化和/或移除母衬底的材料。激光辅助的材料移除可以包括或者可以是如下中的至少一个：激光辅助的烧蚀(例如激光切分)或激光辅助的蚀刻处理。激光辅助的烧蚀通常利用通过如下的材料移除：利用激光束来熔化和/或蒸发和/或升华材料。激光辅助的蚀刻处理可以包括弱化和/或转变母衬底的在其中要形成凹槽的区中的材料。被弱化的材料然后可以例如被经由蚀刻移除。
一般而言，激光束可以被引导到母衬底的横向中心的方向上。例如，激光束可以相对于水平方向倾斜或者相对于竖向方向和水平方向这两者倾斜。竖向方向和激光束的传播轴之间的角度可以是至少30度。在其它实施例中，竖向方向和激光束的传播轴之间的角度可以是至多10度，例如至多5度或0度。激光束可以是UV激光束，具有在至少200 nm和至多450 nm之间的峰值波长。在其它实施例中，激光束可以是可见激光束或红外激光束，例如具有至少1μm并且至多1.8μm的波长。更大的波长也可以是可能的。
激光辅助的材料移除可以被控制以使得形成具有弯曲的凹槽内侧壁的凹槽。凹槽内侧壁可以相对于凹槽向内弯曲。与借助于机械切分工具形成凹槽的处理的烧蚀体积相比，激光辅助的材料移除的烧蚀体积可以是小的。
在一些实施例中，分割处理可以形成具有固有地向外弯曲的侧向外表面的器件衬底，该侧向外表面可以自始更不易遭受边缘碎裂。分割处理可以形成具有加强环的回收衬底，该加强环的侧壁可以有利地是浅的和/或弯曲的。换句话说，可能的是加强环不包括陡峭的侧壁和/或矩形的外边缘，以使得加强环可以自始更不易遭受边缘碎裂。加强环可以有利于以高产出来进行薄回收衬底的再加工和/或再使用。
在一些实施例中，分割处理可以形成具有固有地向外弯曲的侧向外表面的回收衬底，该侧向外表面自始更不易遭受边缘碎裂。器件衬底可以被形成有加强环，该加强环的侧壁可以有利地是浅的和/或弯曲的。换句话说，加强环不包括陡峭的侧壁和/或矩形的外边缘，以使得加强环可以自始更不易遭受边缘碎裂。加强环可以有利于以高产出来进行对从器件衬底获得的非常薄的器件衬底的进一步处理。
可以显著地改进针对器件衬底和回收衬底这两者的拆卸和处理稳定性。从第二主表面形成凹槽可以是在如下的情况下进行的：不移除任何粘合材料或者仅移除少量的粘合材料，所述粘合材料用于暂时地将母衬底与辅助载体机械连接。
根据实施例，方法包括连接辅助载体和母衬底。母衬底的第一主表面被定向到辅助载体的工作表面。换句话说，母衬底的第一主表面面对辅助载体的工作表面。可以在第一主表面中形成凹槽之后和/或在第二主表面中形成凹槽之前机械地连接辅助载体和母衬底。形成凹槽和分割母衬底可以使辅助载体完全不受影响。可以以低的或中等的付出来再加工和再使用辅助载体。
辅助层和母衬底可以被直接接合，或者具有高热稳定性的接合层可以接合母衬底的第一主表面和辅助载体的工作表面。
根据实施例，连接辅助载体和母衬底可以包括在辅助载体的工作表面和母衬底的中心区之间形成粘合结构。例如，粘合材料可以被沉积在辅助载体的工作表面或母衬底的第一主表面中的至少一个上。粘合材料可以被沉积在母衬底的中心区中和/或工作表面的中心部分中，其中工作表面的中心部分在大小和形状上对应于母衬底的中心区。可能的是粘合材料不被施加在边缘区中。例如，粘合材料可以是在图案化沉积处理中被沉积的，或者粘合材料可以仅被暂时地沉积在母衬底的边缘区中并且稍后被从边缘区移除。
特别是，对于分割处理而言凹槽可以完全地或者在多数情况下不含粘合剂。分割处理可以保持不受粘合剂的影响，并且可能的是没有粘合材料的残留物被通过分割处理释放。
根据实施例，连接辅助载体和母衬底可以包括在辅助载体的工作表面和母衬底的第一主表面之间形成粘合层。例如，粘合层可以是跨整个第一主表面形成的。在分割之前，可以相对于中心区中的粘合层的中心部分选择性地释放和/或移除粘合层的边缘部分。仅在边缘区中有效的辅助辐照束可以在从凹槽外侧壁向外延伸的周边粘合部分下方局部地生成热并且可以释放周边粘合部分。根据另一示例，可以在边缘区中(例如在整个边缘区中和/或包括凹槽)释放粘附。在移除和/或释放周边粘合部分之后，可能的是粘合材料不阻挡裂纹进入用于分割处理的脱附层。
根据实施例，制造半导体器件的方法可以包括根据如上面描述的方法从母衬底提供器件衬底，例如晶体器件衬底。母衬底可以包括半导体材料。母衬底可以是被斜切的半导体晶片。半导体器件可以是由器件衬底的一部分形成的。可以在昂贵的半导体材料的低损耗下形成薄半导体器件。
根据实施例，母衬底可以包括中心区和边缘区。边缘区可以围绕中心区。母衬底可以是如上面描述的任何母衬底。通过示例的方式，母衬底可以包括晶体半导体材料或者可以由晶体半导体材料组成。
在母衬底的中心区中，脱附层可以平行于主表面延伸。脱附层可以包括改性的衬底材料。脱附层可以是上面描述的任何脱附层。
在母衬底的边缘区中，凹槽可以在横向上围绕和/或包围中心区。凹槽(例如凹槽的主轴)可以对于脱附层竖向地和/或倾斜地行进。凹槽可以是如上面或下面描述的任何凹槽。例如，凹槽可以已经被利用如上面或下面描述的方法形成。脱附层可以在凹槽处终止。例如，脱附层可以在凹槽的凹槽内侧壁处终止。
根据实施例，母衬底的主表面之间的距离可以随着到母衬底的横向中心的距离增加而减小。
根据实施例，凹槽可以包括凹槽内侧壁。凹槽内侧壁可以包括竖向的侧壁区段。脱附层可以切断竖向的侧壁区段。凹槽可以与母衬底的外边缘间隔开。替换地，凹槽可以从母衬底的侧向外表面向内延伸。
根据实施例，凹槽内侧壁可以相对于凹槽向内弯曲。因此，脱附层和第一主表面之间的第一衬底部分可以向外弯曲。凹槽可以从母衬底的第一主表面或者从母衬底的第二主表面延伸到母衬底中。
例如，凹槽可以在水平平面中形成完整的圆。该圆的直径可以小于母衬底的水平形状的最大内切圆，其中，母衬底可以具有沿着外部外周的一个或多个平坦部。凹槽可以是竖向的或者可以在到圆的中心的方向上倾斜，其中凹槽的主轴和水平平面之间的角度可以在从15度到45度的范围内。凹槽可以排它地形成在母衬底的其中主表面彼此平行地行进的部分中。替换地，凹槽可以部分地或完全地形成在其中前侧和相对侧之间的距离减小的部分中，例如在其处母衬底示出斜切部和/或倒圆角。例如，凹槽可以沿着母衬底的边缘完全地或部分地形成在被斜切的部分和/或倒圆角的部分中。
根据另一示例，凹槽可以包括一个或多个笔直部分和一个或多个圆弧，其中一个或多个笔直部分和一个或多个圆弧彼此补足成闭合形式。圆弧的直径可以小于、等于或大于母衬底的水平形状的最大内切圆，该母衬底可以包括沿着外部外周的一个或多个平坦部。凹槽的每个笔直部分可以平行于一个平坦部行进。凹槽可以是竖向的，或者可以在到圆的中心的方向上倾斜，其中凹槽的主轴和水平平面之间的角度可以在从15度到45度的范围内。凹槽可以排它地形成在边缘区的其中主表面彼此平行的部分中。替换地，凹槽可以部分地或完全地形成在母衬底的被斜切的部分和/或倒圆角的部分中。例如，凹槽可以完全地或部分地形成在侧向外表面中。
根据实施例，晶片复合体可以包括如上面描述的母衬底和辅助载体。辅助载体可以被附接到母衬底，其中母衬底的第一主表面被定向到辅助载体的工作表面。换句话说，第一主表面面对工作表面。
根据实施例，晶片复合体可以包括在辅助载体和母衬底的中心区之间的粘合结构。在辅助载体和母衬底的边缘区之间可以没有粘合结构。
根据进一步的实施例，一种加工设备可以包括轮廓传感器单元和激光扫描单元。轮廓传感器单元可以获得关于母衬底的形状信息。例如，轮廓传感器单元可以获得关于母衬底的水平形状的信息。特别是，轮廓传感器单元可以获得关于沿着母衬底的外周的截口或平坦部的位置和/或尺寸的信息，除了截口或平坦部之外，母衬底在其余部分中可以具有圆形水平形状。
激光扫描单元可以将激光束引导到母衬底上。激光束的激光束轴可以对于母衬底的暴露的主表面倾斜。暴露的主表面和激光束轴之间的角度可以是至少10度并且至多90度。倾斜角度被定向以使得激光束被引导在母衬底的横向中心的方向上。
激光束的入射部位可以靠近母衬底的外边缘。例如，激光束可以入射在暴露的主表面的边缘区域中，其中边缘区域是包括暴露的主表面的最外面的3mm的环状条带。替换地，激光束可以入射在母衬底的侧向外表面上。替换地，激光束的入射部位可以与边缘区域和侧向表面区域这两者交叠。
激光束在母衬底上的轨迹是作为从轮廓传感器单元获得的形状信息的函数而可控制的。特别是，激光束可以追从由轮廓传感器单元检测到的截口或平坦部。
根据实施例，加工设备可以包括被适配为与母衬底的主表面可翻转地连接的台架单元。台架单元可以是相对于激光束可移动的和/或激光束可以是相对于台架单元可移动的，以使得激光束可以追从沿着母衬底的外周的轨迹。激光束和台架单元之间的相对运动可以包括旋转运动、径向运动和/或两个正交的线性运动。加工设备有利于形成如上面描述的任何类型的凹槽。
在此描述的方法的实施例可以被用于制造如在此描述的晶体衬底的实施例。在方法和/或晶体衬底的至少一些实施例中，以下的特征单独地或者以组合方式适用(如果可应用的话)：
(i)脱附层在凹槽处终止和/或与凹槽直接接触。
(ii)形成凹槽包括激光辅助的材料移除，例如激光辅助的蚀刻处理和/或激光烧蚀(例如激光切分)。
(iii)激光辅助的材料移除包括将激光束引导到母衬底的第一主表面或第二主表面中。
(iv)激光辅助的材料移除包括将激光束完全地或部分地引导到母衬底的侧向外表面中，其中激光束的传播方向和水平平面之间的角度为至少20度，例如至少30度。
(v)激光辅助的材料移除包括将激光束完全地或部分地引导到母衬底的侧向外表面中，其中激光束的传播方向和水平平面之间的角度为至多75度，例如至多60度。
(vi)激光束本质上平行于竖向方向行进。
(vii)边缘区由母衬底的被斜截的外部区限定和/或对应于母衬底的被斜截的外部区。
(viii)凹槽底部和凹槽内侧壁之间的过渡部可以是倒圆角的。
图1A至图1C图示具有形成在晶体母衬底100的前侧处的凹槽190的实施例。
图1A的母衬底100可以包括陶瓷(例如蓝宝石α-Al2O3)或者半导体(例如六边形多型的碳化硅)。母衬底100可以是从晶体晶块切断之后的原始衬底，或者可以是经处理的衬底，例如半导体晶片。在前侧处的第一主表面101和在背侧处的第二主表面102主要是彼此平行地延伸。第二主表面102可以具有与第一主表面101相同的形状和大小。第一主表面101和第二主表面102可以是近似平坦的或者可以是肋状的。第一主表面101和/或第二主表面102可以对于母衬底100的六方晶格的平面倾斜大约4度的离轴倾斜。侧向外表面103连接第一主表面101的边缘和第二主表面102的边缘。
母衬底100可以包括中心区110和在中心区110与侧向外表面103的最外面的边缘之间的边缘区180。中心区110可以包括多个器件区115。边缘区180没有器件区115。
器件区115被布置成行和列。栅格形状的切口区116将器件区115在横向上彼此分离开。每个器件区115可以包括限定集成电路的结构中的至少一些。集成电路可以是功率半导体器件。每个器件区115可以包括形成在母衬底的半导体主要部分上的结构。例如，前侧金属化可以被形成在半导体主要部分上。前侧金属化可以包括功率半导体器件的第一负载电极，以及如果可应用的话，包括控制电极，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管)或JFET (结型场效应晶体管)的栅极电极。
凹槽190被形成在边缘区180中。脱附层150被形成在中心区110中。脱附层150可以是在凹槽190之前或之后形成的。例如，脱附层150可以是在凹槽190之前形成的，以避免边缘效应，该边缘效应可能影响脱附层150在靠近凹槽190的区中的形成。根据另一示例，凹槽190可以是在脱附层150之前形成的，其中凹槽190的形成可以与前侧处理组合，并且脱附层的形成可以与背侧处理(例如从背侧进行激光处理)组合。
在图1B中示出的脱附层150可以包括改性结构，该改性结构包括母衬底的采用改性形式的材料。改性结构可以包括多孔材料、注入引发的晶体损伤和/或激光引发的材料改性。经改性的条带在横向上被由未改性的材料的条带分离开。此外，脱附层可以包括沿着主晶面(例如沿着a面)延伸的微裂纹。微裂纹可以在改性的条带处发源和/或可以以在附近的方式通过改性的条带。
脱附层150和第一主表面101之间的第一距离d1可以小于凹槽190的第一竖向延伸v1。凹槽190可以是利用适合于制造半导体器件的领域中的前侧处理的工具来形成的。例如，凹槽190可以是使用边缘修整轮、切分刃和/或图案化蚀刻处理(例如反应离子束蚀刻)形成的。替换地，凹槽可以是利用被设计用于形成凹槽190的专用工具形成的，例如通过使用竖向或倾斜的激光束的等离子体蚀刻。凹槽190(例如凹槽190的主轴194)平行于竖向方向104行进。
在形成凹槽190之前或之后，可以在切口区116中形成栅格形状的切分栅格(未图示)。切分栅格可以从第一主表面101延伸到母衬底100中。切分栅格的竖向延伸可以小于第一主表面101和脱附层150之间的第一距离d1。
在所图示的示例中，凹槽190从在前侧处的第一主表面101延伸到母衬底100中。根据另一示例(未图示)，凹槽190从在背侧上的第二主表面102延伸到母衬底100中。
在所图示的示例中，凹槽190竖向地延伸到母衬底100中。根据另一示例(未图示)，凹槽190以在母衬底100的横向中心的方向上从5度到85度的范围内的角度相对竖向方向倾斜，其中凹槽190可以从第一主表面101或者从第二主表面102延伸到母衬底100中。
在所图示的示例中，凹槽190从水平表面区段延伸到母衬底100中。根据另一示例(未图示)，凹槽190从第一主表面的非水平表面区段或者从第二主表面102的非水平表面区段部分地或完全地延伸到母衬底100中，其中凹槽190可以是竖向的或者以在母衬底100的横向中心的方向上从5度到85度的范围内的角度相对竖向方向倾斜。非水平表面区段可以是被斜切和/或倒圆角的表面部分。
分割处理可以沿着肋状的分割表面155分割晶体母衬底100。分割表面155形成在脱附层150内。在脱附层150基于对母衬底100的材料的激光引发的改性的情况下，分割处理可以包括施加体积晶格应力。体积晶格应力可以是通过超声波或通过生成热机械应力来施加的。例如，聚合物箔可以被附接到第一主表面101或第二主表面102。可以将母衬底100和聚合物箔层冷却到聚合物箔的玻璃转移温度以下。聚合物箔收缩并且在母衬底100中引发体积晶格应力。机械应力引发沿着主晶格面(例如a-面)传播的宏观尺度裂纹传播，其中仍然存在的微裂纹合并到主要在横向上延伸通过脱附层150的肋状的分割表面155。分割表面155的生成开始于脱附层150在凹槽190中的暴露的边缘。未被填充有固体材料但是可以被填充有流体的凹槽190的陡峭侧壁可以有利于分割处理的高度地可再现的过程。
如在图1C中示出那样，图1B的母衬底分割成第一母衬底部分和第二母衬底部分。第一母衬底部分(器件衬底410)包括母衬底100的在图1B的第一主表面101和分割表面155之间的部分。第二母衬底部分(回收衬底420)包括母衬底100的在分割表面155和图1B的第二主表面102之间的部分。
器件衬底410包括第一脱附层部分416和具有侧向外表面413的第一衬底部分415。回收衬底420包括第二衬底部分425和第二脱附层部分426。回收衬底420包括沿着回收衬底420的外部外周突出到第二脱附层部分426上方的加强环427。
图2示出圆柱形母衬底100的示意性平面视图。仅作为示例，母衬底100的侧向外表面103包括平坦部分106。在其它实施例中，侧向外表面103可以包括截口部分或可以包括多于一个的平坦部分。凹槽190可以完全地围绕中心区110。凹槽190可以包括圆形部分199和线形部分198。圆形部分199可以形成或者可以近似为圆的一部分，其中该圆的中心与母衬底100的横向中心105重合。线形部分198可以平行于侧向外表面103的平坦部分106延伸。圆形部分199和线形部分198可以彼此补足成连续的框架而没有中断。
圆形部分199可以形成圆的一部分，并且可以是通过点对称处理(例如，圆切或边缘修整)形成的。替换地，圆形部分199可以包括正交的线形区段以使得凹槽190跟从对圆的一部分进行近似的阶梯状的线，并且其中圆形部分199可以是通过使用笛卡尔坐标的处理工具来形成的，以例如用于在第一主表面101上生成蚀刻掩模。
根据另一示例(未图示)，凹槽190可以是圆。
图3示出包括器件区115的中心区110和将器件区115在横向上彼此分离开的栅格形状的切分栅格117。将器件区115与边缘区180分离开的凹槽190可以包括在切分栅格117的线区段的横向投影中的正交的线形部分。凹槽190可以具有比切分栅格大的竖向延伸。凹槽190可以具有比切分栅格117的线区段大的横向宽度和/或可以具有如切分栅格117的线区段那样的另外的竖向横截面形状。根据实施例，凹槽190可以与切分栅格117在横向上分离。
图4A至图4E示出从第一主表面101延伸到母衬底100中的凹槽190的竖向横截面以及脱附层150相对于凹槽190的可能的位置。母衬底100包括在第一主表面101的外边缘和侧向外表面103的最外面的边缘处的笔直竖向部分之间的斜切部185。斜切部185形成侧向外表面103的一部分。凹槽190的主轴194对于竖向方向104竖向地或倾斜地行进。
在图4A中，凹槽190从侧向外表面103向内延伸。凹槽190仅具有被定向到第一主表面101的横向中心的凹槽内侧壁191。凹槽190的径向延伸(宽度)等于凹槽内侧壁到母衬底的外部外周的距离。径向凹槽延伸可以是边缘区的宽度的至少90%并且至多110%。
凹槽底部195可以近似地在平行于第一主表面101的平面中延伸。根据其它示例，随着到侧向外表面103的距离减小，凹槽底部195可以略微下降或者可以略微上升。
凹槽底部195和凹槽内侧壁191之间的过渡部可以被倒圆角，其中倒圆角的半径r1可以在从0.5μm到50μm的范围内，典型地在从1μm到15μm的范围内或者在从20μm到30μm的范围内。凹槽底部和凹槽内侧壁之间的该倒圆角的过渡部可以产生自被用于制备凹槽的工具(例如，切分工具、修整工具和/或研磨工具)。由于工具的机械磨损，凹槽可能未被准确地切出而是被倒圆角。当制备凹槽时，例如当限定凹槽的宽度和/或竖向延伸时，可以考虑由工具引起的半径。在第一主表面101和倒圆角之间，凹槽内侧壁191可以包括竖向或近似竖向的侧壁区段193。脱附层150可以在竖向侧壁区段193中切断凹槽内侧壁191。
图4B和图4C涉及具有对称地形成的凹槽内侧壁191和凹槽外侧壁192的凹槽190。凹槽190在径向方向上相对于母衬底的横向中心的宽度可以随着到第一主表面101的距离增加而如图4B中图示那样逐步地减小或者如图4C中图示那样连续地减小。凹槽190的在第一主表面101中的开口具有在径向方向上的宽度。
凹槽内侧壁191的在第一主表面101和脱附层150之间的部分限定器件衬底410的侧向外表面413，可以通过如下来从母衬底100获得该器件衬底410：沿着通过脱附层150的分割表面进行分割。阶梯状的或倾斜的凹槽侧壁191产生用于器件衬底410的先进的蚀刻轮廓。至少对于在分割处理之后直接处理器件衬底410的处理步骤而言，可以减少在拆卸期间的边缘碎裂和损坏的风险。倾斜的和/或阶梯状的凹槽内侧壁191可以有利于薄的以及超薄的衬底部分的边缘斜截。薄的或超薄的衬底部分可以具有在通常的晶片直径的范围内的直径和至多120μm(例如至多80μm或者甚至至多60μm)的厚度。凹槽外侧壁192可以限定回收衬底420的加强环427的内侧壁的形状。
图4D至图4E涉及不对称的凹槽内侧壁191和凹槽外侧壁192。例如，凹槽内侧壁191可以包括比凹槽外侧壁192更陡峭的区段。在陡峭的或几乎竖向的侧壁区段193中，脱附层150可以为了由体积晶格应力引发的可靠的分割处理而正交地或几乎正交地切断凹槽内侧壁191。在竖向侧壁区段193上方和/或下方，凹槽内侧壁191可以是略微倒圆角的或被斜截的。凹槽外侧壁192可以显著地比凹槽内侧壁191浅。斜切部185和凹槽外侧壁192限定加强环427的侧壁。具有浅的侧壁的加强环427可以是抗碎裂而鲁棒的，并且可以有利于不太复杂地处理回收衬底420。
在图4E中，凹槽190可以是通过等离子体蚀刻形成的，等离子体蚀刻可以使用倾斜的激光束。凹槽190可以随着到第一主表面101的距离增加而逐渐变细。凹槽内侧壁191可以是弯曲的。该弯曲可以相对于凹槽190向内延伸以及相对于器件衬底410向外延伸。此外，外侧壁192可以相对于凹槽190向外弯曲以及相对于加强环427向内弯曲。脱附层150可以在逐渐变细的凹槽190的封闭端部处终止或者在逐渐变细的凹槽190的封闭端部附近终止。
根据其它示例(未图示)，如参照图4A至图4E描述的凹槽190从第二主表面102延伸到母衬底100中。
图5A至图5G图示制造半导体器件，例如制造竖向碳化硅功率半导体器件的方法。
图5A示出母衬底100，其可以是具有标准直径并且具有标准厚度的经处理的被斜切的碳化硅晶片。母衬底100包括中心区110和围绕中心区110的边缘区180。边缘区180将中心区110与侧向外表面103分离开。在边缘区180中，母衬底100包括斜切部185。被斜切的部分可以包括斜截面和/或倒圆角，例如，在邻近的斜截面之间以及在斜截面和主表面101、102之间的倒圆角。
中心区110包括多个器件区115。边缘区180不含器件区115。器件区115被布置成行和列，并且栅格形状的切口区116将器件区115在横向上彼此分离开。在每个器件区115中，可以形成若干个掺杂区。例如，母衬底100可以具有第一导电类型的本底掺杂，并且每个器件区115可以包括互补的第二导电类型的一个或多个发射极区120。发射极区120可以与第一主表面101接触。发射极区120可以是功率半导体二极管的阳极区，或者可以包括功率开关器件的本体区，功率开关器件包括晶体管单元。前侧金属化171可以被形成在第一主表面101上。前侧金属化171可以与发射极区120接触。层间电介质160的部分可以被形成在前侧金属化171的部分和第一主表面101之间。钝化结构(未图示)可以覆盖前侧金属化171的边缘。凹槽190可以被形成在边缘区180中。
图5B示出从第一主表面101延伸到母衬底100中的凹槽190。凹槽190可以被形成在第一主表面101的水平主要区段中，并且通过示例的方式可以具有如参照图4A至图4E描述的任何横截面形状。此外，可以在切口区116中形成栅格形状的切分栅格(未图示)，其中切分栅格的竖向延伸可以小于凹槽190的竖向延伸。
辅助载体300可以被附接到母衬底100的前侧。例如，粘合层200可以将辅助载体300粘附接合到具有前侧金属化171的第一主表面101上。粘附层200可以由暂时接合/脱接合的粘合剂形成。例如，液体胶可以被施加到母衬底100的前侧上。胶可以至少部分地填充凹槽190以及在前侧金属化171的邻近部分之间的空隙。预烘烤可以使胶干燥和/或可以移除包含在胶中的溶剂的一部分。可以使辅助载体300与干燥的胶的暴露的顶部表面接触。干燥的胶可以例如被通过利用紫外辐照的照射固化以形成粘合层200。
激光束800可以被引导至母衬底100的暴露的第二主表面102以在中心区110中形成脱附层150，如在图5A中示出那样。
图5C示出晶片复合体890，其包括其中前侧被粘附接合到辅助载体300的工作表面301的母衬底100。辅助载体300可以是玻璃板、蓝宝石板，或者可以包括来自母衬底100的主要部分的材料的板。例如，辅助载体300可以包括多晶或晶体碳化硅。粘合层200可以填充前侧金属化171的邻近部分之间的空间。粘合层200可以填充凹槽190，并且可以形成从母衬底100的斜切部185延展到辅助载体300的工作表面301的弯月面。
激光束800穿透在母衬底100的背侧处的第二主表面102，并且在脱附层150中形成改性结构151。改性结构151可以包括母衬底100的半导体材料的另一相，例如元素硅和元素碳，例如无定形碳。改性结构151可以形成与横截面平面正交地延伸的改性条带。此外，脱附层150可以包括由机械应力生成的微裂纹154，所述机械应力是由如下引发的：通过激光束800进行加热产生的热和/或通过半导体材料的相变的体积膨胀。脱附层150切断凹槽内侧壁191。换句话说，脱附层150的微裂纹154可以在凹槽内侧壁191处终止。
根据在图5A至图5C中图示的示例，在将母衬底100前侧向下地附接到辅助载体300之前，在母衬底100的前侧处形成凹槽190。根据另一示例(未图示)，例如在将母衬底100前侧向下地附接到辅助载体300之后，在母衬底100的背侧处形成凹槽190。
可以在形成脱附层150之前或之后将辅助辐照束810引导到粘合结构200的周边粘合部分280上，如在图5D中图示那样。例如，辅助辐照束810可以被通过辅助载体300排它地引导到周边粘合部分280上。
图5E示出在移除周边粘合部分280之后的包括母衬底100和辅助载体300的晶片复合体890。中心粘合部分形成连接母衬底100和辅助载体300的粘合结构210。凹槽190不含固体材料并且可以被填充有流体，例如被填充有环境空气或处理气体。
执行由体积晶格应力引发的分割处理。体积晶格应力可以是通过施加超声波引发的或者是通过如下的聚合物箔引发的：其被附接到母衬底100的背侧处的第二主表面102并且被冷却到聚合物箔的玻璃转移温度以下。
如在图5F中图示那样，图5E的脱附层150沿着在凹槽内侧壁191处终止的肋状的分割表面155进行分割。第一主表面101和分割表面155之间的第一母衬底部分可以形成器件衬底410，其具有小于200μm、例如小于100μm或小于50μm的厚度。可以如下面描述那样从器件衬底410获得薄的器件衬底。第二主表面102和分割表面155之间的第二母衬底部分形成回收衬底420。可以通过适当的处理从回收衬底420获得进一步的器件衬底。
可以例如在化学/机械抛光处理中和/或通过在含氢的气氛中的热处理来平坦化(例如研磨和/或抛光)肋状的分割表面155。平坦化处理可以包括暴露切分栅格，如果切分栅格是根据DBG方法形成的话。可以执行用于完成竖向功率导体器件的背侧处理。背侧处理可以包括注入至少一种导电类型的掺杂剂以及形成背侧金属化。
图5G示出从图5F的器件衬底410获得的经处理的器件衬底450。经处理的器件衬底450包括沿着背侧表面452形成的重掺杂的接触区129和形成在接触区129与发射极区120之间的电压维持层121。电压维持层121可以包括低掺杂的漂移区带和/或超结结构，该超结结构具有在竖向方向上延伸的相对重掺杂的p型柱和n型柱。可以在背侧表面452上形成背侧金属化172。
图6A至图6C涉及与外延处理组合的层转移处理，其中转移层可以是通过如上面描述的分割处理从半导体晶片获得的。
例如通过边缘修整在母衬底100的边缘区180中形成凹槽190。在母衬底100的前侧处的第一主表面101被附接到辅助载体300。例如，第一主表面101和辅助载体300的工作表面301可以彼此直接接合。根据所图示的实施例，热稳定的接合层250可以被提供在母衬底100的第一主表面101和辅助载体300的工作表面301之间。如上面描述那样，在母衬底100中形成脱附层150。
图6A示出在凹槽内侧壁191处终止的脱附层150。通过示例的方式，机械连接辅助载体300和母衬底100的接合层250可以是或者可以包括氮化硅层、包含氮化硅的结构化的层、包括重掺杂的晶体碳化硅和/或多晶碳化硅的层。辅助载体300可以由母衬底100的材料组成或者可以包括母衬底100的材料。在母衬底100是碳化硅晶体的情况下，辅助载体300也可以是碳化硅晶体，例如具有不良晶体质量的碳化硅晶体。
如上面描述的分割处理沿着水平地延伸通过图6A的脱附层150的肋状的分割表面155将第二母衬底部分(回收衬底420)与第一母衬底部分(器件衬底410)分离开。
如在图6B中示出那样，器件衬底410的肋状的分割表面155可以在一定程度上被抛光和/或平坦化，其中各肋部的高度可以被减小。器件衬底410代表适合作为用于外延处理的开始层的转移层。可以在器件衬底410上形成外延层。前侧处理可以在外延层中和/或在外延层上形成集成电路的结构。
图6C示出包括器件衬底410和通过在器件衬底410上外延生长而获得的外延层430的经处理的器件衬底450。如上面描述那样，可以在外延层430中和/或在外延层430上形成发射极区120、层间电介质160和前侧金属化171。
经处理的器件衬底450可以被从辅助载体300分离。例如，可以选择性地移除接合层250，或者进一步的激光引发的分割处理可以对辅助载体300的上部部分有效。
图7A至图7B涉及在将母衬底100安装到辅助载体300上之后形成凹槽190的方法。
如在图7A中示出那样，母衬底100可以是如参照图5A描述那样的母衬底。母衬底100可以通过粘合层200前侧向下地与辅助载体300连接。倾斜的激光束800可以被从背侧引导到第二主表面102上。
激光束800可以竖向地入射在第二主表面102上，其中可以形成从第二主表面102延伸到母衬底100中的竖向凹槽。凹槽190可以具有如关于图2和图4A至图4E描述的用于从第一主表面101延伸到母衬底100中的凹槽的任何形状。
根据所图示的实施例，激光束800的传播轴801对于竖向方向104倾斜一倾斜角度β。通过示例的方式，倾斜角度β可以在从10度到80度的范围内。激光束800可以引发等离子体蚀刻，可以控制该等离子体蚀刻以形成在脱附层150的平面中终止的逐渐变细的凹槽190。替换地，凹槽190可以切断脱附层150的平面和/或可以在横向上从脱附层150略微移位几微米。例如，凹槽190相对于第二主表面102的竖向延伸可以等于或大于第二主表面102和脱附层150之间的第二距离d2。
凹槽内侧壁191的形状和凹槽外侧壁192的形状可以是通过等离子体蚀刻的参数(例如能量、角度和入射面积)来控制的。例如，凹槽内侧壁191可以相对于凹槽190向内弯曲，并且相对于母衬底100的在第二主表面102和脱附层150之间的部分向外弯曲。因此，凹槽外侧壁192可以被形成为相对于凹槽190向内延伸并且相对于第一主表面101和脱附层150之间的衬底部分向外延伸。
根据在图7A至图7B中图示的示例，在将母衬底100前侧向下地附接到辅助载体300之后在母衬底100的背侧处形成凹槽190。根据另一示例(未图示)，在将母衬底100前侧向下地附接到辅助载体300之前在母衬底100的前侧处形成凹槽190。
图8A示出晶片复合体890的一部分，该部分包括具有斜切部185的母衬底100、凹槽190和切断凹槽内侧壁191的竖向侧壁区段193的脱附层150。斜切部185是侧向外表面103的一部分。形成在母衬底100的第一主表面101和辅助载体300的工作表面301之间的粘合层200机械地连接母衬底100和辅助载体300。
在将母衬底100安装到辅助载体300上之前形成凹槽190避免了碎屑的烧蚀，并且这可以是利用现有的工具(例如常规的边缘修整器)来执行的。边缘修整处理可以是相当快速和便宜的。用于边缘修整的现有的工具允许对处理线中的处理的快速整合。辅助载体300保持未受损害，并且可以在没有大量再加工的情况下被重新使用。
图8B示出锥齿轮(bevel wheel)蚀刻修整器的研磨垫850。研磨垫850的凹口851的形状可以对母衬底100的侧向外表面103构形，其中凹槽190被形成在母衬底100的前侧处。此外，研磨垫850可以构形出沿着器件衬底410和回收衬底420的侧向外表面的斜截部。多个凹口851可以减少处理时间。
在图9A中，凹槽190从第一主表面101延伸到母衬底100中。凹槽190被形成在距侧向外表面103一定距离处。形成凹槽190可以包括利用圆切刃进行切断。此外或者作为替换，形成凹槽190可以包括在平行于侧向外表面103的平坦部分的部分中进行线形切分和/或研磨。替换地，凹槽190可以是通过如下中的至少之一形成的：(i)激光烧蚀处理或激光辅助的蚀刻处理，例如通过使用UV(紫外)激光辐照；(ii)等离子体和/或图案化蚀刻处理，例如RIE(反应离子束蚀刻)；和/或(iii)放电加工(EDM)和/或电化学放电加工(ECDM)。
根据图9B，螺旋切或具有不同直径的多个圆切可以形成向外延伸直到侧向外表面103的凹槽190。
图10示出通过前侧微加工形成的凹槽190。该处理可以使用UV烧蚀，UV烧蚀使用倾斜的激光束。烧蚀体积可以相当小，并且可以形成被斜切的器件衬底410和具有斜切的加强环427的回收衬底420这两者。
图11A至图11D涉及使用背侧微加工的实施例。该处理可以使用UV烧蚀，UV烧蚀使用倾斜的激光束。该处理可以在将母衬底100安装到辅助载体300上之后执行。可以控制倾斜的激光束800以形成被斜切的回收衬底420和具有斜切的加强环417的器件衬底410这两者。可以选择用于烧蚀激光束800的入射部位以实现有利地被斜切的回收衬底420和有利地被构形的加强环417这两者。替换地或者此外，可以选择用于烧蚀激光束800的入射部位以完全地或高度地避免烧蚀粘合层的一部分。
形成凹槽190可以包括激光辅助的材料移除，其中激光辅助的材料移除可以包括将激光束完全地或部分地引导到母衬底100的侧向外表面103上，并且其中激光束的传播方向和水平平面之间的倾斜角度为至少20度，例如至少30度。
在图11A中，凹槽190从第二主表面102的最外面的边缘延伸到脱附层150的横向端部的方向。
在图11B中，竖向方向104与激光束800的激光束轴801之间的倾斜角度β为大约30度。入射部位完全在第二主表面102的严格水平的主部分内。
在图11C中，倾斜角度β为大约30度，并且入射部位主要在第二主表面102的被略微斜切的部分内并且在一定程度上在侧向外表面103上。
在图11D中，倾斜角度β为大约75度。入射部位完全在侧向外表面103上。
在图11A至图11D中图示的示例中的每个中，在将母衬底100前侧向下地附接到辅助载体300之后在母衬底100的背侧处形成凹槽190。根据其它示例(未图示)，以与所图示的相同的方式形成凹槽190，但是在将母衬底100前侧向下地附接到辅助载体300之前在母衬底100的前侧处形成凹槽190。
图12示意性地示出用于沿着具有任意水平横截面的晶体母衬底的外周的倾斜激光烧蚀的加工设备900。轮廓传感器单元910可以获得关于母衬底100的形状的形状信息。扫描单元920可以生成以相对于竖向方向在10度和80度之间的角度入射在母衬底上的激光束800，并且可以控制激光束800在母衬底上的入射部位的位置。包括母衬底的晶片复合体890可以被暂时地安装在台架单元940上。台架单元940可以允许晶片复合体890相对于轮廓传感器单元910和扫描单元930进行旋转和/或线性运动。
控制单元920可以处理从轮廓传感器单元910获得的信息，并且如果可应用的话，可以处理从台架单元940获得的信息，并且可以以如下的方式控制扫描单元920和台架单元940之间的相对运动：激光束800追从在晶片复合体890的表面上的合期望的路径。
加工设备900允许形成如上面描述的任何凹槽，特别是如参照图4A至图4E、图10以及图11A至图11D描述的凹槽190。

Claims (20)

1.一种制造器件衬底的方法，所述方法包括：
提供包括中心区(110)和边缘区(180)的母衬底(100)，其中，边缘区(180)围绕中心区(110)；
在中心区(110)中形成脱附层(150)，其中脱附层(150)平行于母衬底(100)的主表面(101、102)延伸，并且其中脱附层(150)包括改性的衬底材料；以及
在边缘区(180)中形成凹槽(190)，其中凹槽(190)在横向上包围中心区(110)，其中凹槽(190)对于脱附层(150)竖向地和/或倾斜地行进。
2.根据前述权利要求所述的方法，进一步包括：
沿着通过脱附层(150)的分割表面(155)分割母衬底(100)，其中母衬底(100)的一部分形成器件衬底(410)。
3.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中：
在边缘区(180)中，母衬底(100)的主表面(101、102)之间的距离随着到母衬底(100)的横向中心(105)的距离增加而减小。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中凹槽(190)从母衬底(100)的第一主表面(101)延伸到母衬底(100)中。
5.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中凹槽(190)包括被定向到母衬底(100)的横向中心(105)的凹槽内侧壁(191)，凹槽内侧壁(191)包括竖向侧壁区段(193)，并且其中脱附层(150)切断竖向侧壁区段(193)。
6.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中凹槽(190)与母衬底(100)的侧向外表面(103)间隔开。
7.根据权利要求1至5中的任何一项所述的方法，其中凹槽(190)从侧向外表面(103)向内延伸。
8.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中形成凹槽(190)包括激光辅助的材料移除，其中激光辅助的材料移除包括将激光束(800)引导到母衬底(100)的第一主表面(101)上和/或母衬底(100)的第二主表面(102)上，其中第二主表面(102)与第一主表面(101)相对。
9.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中形成凹槽(190)包括激光辅助的材料移除，其中激光辅助的材料移除包括将激光束(800)完全地或部分地引导到母衬底(100)的侧向外表面(103)上，其中侧向外表面(103)连接两个主表面(101、102)，并且其中激光束(800)的传播方向与水平平面之间的角度为至少30度。
10.根据前述两项权利要求中的任何一项所述的方法，其中激光束(800)倾斜到母衬底(100)的横向中心(105)的方向上，并且其中竖向方向(104)与激光束(800)之间的角度为至少30度。
11.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，进一步包括：
连接辅助载体(300)和母衬底(100)，其中母衬底(100)的第一主表面(101)面对辅助载体(300)的工作表面(301)，并且其中在第一主表面(101)中形成凹槽(190)之后和/或在第二主表面(102)中形成凹槽(190)之前对辅助载体(300)和母衬底(100)进行连接。
12.根据前述权利要求所述的方法，其中连接辅助载体(300)和母衬底(100)包括在辅助载体(300)的工作表面(301)和母衬底(100)的中心区(110)之间形成粘合结构(210)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中
连接辅助载体(300)和母衬底(100)包括在辅助载体(300)的工作表面(301)和母衬底(100)的第一主表面(101)之间形成粘合层(200)，以及
在分割之前，释放和/或移除边缘区(180)中的粘合层(200)的周边粘合部分(280)。
14.一种制造半导体器件的方法，所述方法包括：
根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中通过沿着在脱附层(150)中的分割表面(155)分割母衬底(100)来从母衬底(100)获得器件衬底(410)，并且其中母衬底(100)包括晶体半导体材料；以及
由器件衬底(410)的一部分形成半导体器件(600)。
15.一种母衬底(100)，包括：
中心区(110)和边缘区(180)，其中边缘区(180)围绕中心区(110)；
在中心区(110)中的脱附层(150)，脱附层(150)平行于主表面(101、102)延伸，其中脱附层(150)包括改性的衬底材料；以及
在边缘区(180)中的凹槽(190)，其中凹槽(190)在横向上包围中心区(110)，并且其中凹槽(190)对于脱附层(150)竖向地和/或倾斜地行进。
16.根据前述权利要求所述的母衬底，其中在边缘区(180)中，母衬底(100)的主表面(101、102)之间的距离随着到母衬底(100)的横向中心(105)的距离增加而减小。
17.根据前述两项权利要求中的任何一项所述的母衬底，其中凹槽(190)包括凹槽内侧壁(191)，凹槽内侧壁(191)包括竖向侧壁区段(193)，并且其中脱附层(150)切断竖向侧壁区段(193)。
18.一种晶片复合体，包括：
根据前述三项权利要求中的任何一项所述的母衬底(100)；以及
辅助载体(300)，其被附接到母衬底(100)，其中母衬底(100)的第一主表面(101)被定向到辅助载体(300)的工作表面(301)。
19.根据前述权利要求所述的晶片复合体，进一步包括：
在辅助载体(300)和母衬底(100)的中心区(110)之间的粘合结构(210)，其中粘合结构(210)不存在于辅助载体(300)和母衬底(100)的边缘区(180)之间。
20.一种加工设备(900)，包括：
轮廓传感器单元(910)，其被配置为获得关于母衬底(100)的形状信息；以及
激光扫描单元(920)，其被配置为将激光束(800)引导到母衬底(100)上，其中激光束(800)的激光束轴(805)对于母衬底(100)的暴露的主表面(101、102)倾斜，并且其中母衬底(100)上的激光束(800)的轨迹是作为从轮廓传感器单元(910)获得的形状信息的函数而可控制的。
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