DE102022209804A1 - Method for producing semiconductor components, and a semiconductor component - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl an vertikaler Halbleiterbauelementen (104), insbesondere Leistungshalbleiterbauelemente, aus einem Wafer (100), wobei der Wafer (100) im Ausgangszustand einen vertikalen Schichtaufbau (108) aus einer Substratschicht (61), einer Ausgleichsschicht (13), insbesondere zum Ausgleich unterschiedlicher Kristallgitter und/oder Wärmeausdehungskoeffizienten des Schichtaufbaus (108), und zumindest einer Halbleiterschicht (110) aufweist, wobei der Wafer (100) zur Herstellung der Vielzahl einzelner Halbleiterbauelemente (104) entlang Trennabschnitten (106) unterteilbar ist.Method for producing a plurality of vertical semiconductor components (104), in particular power semiconductor components, from a wafer (100), wherein the wafer (100) in the initial state has a vertical layer structure (108) made of a substrate layer (61), a compensation layer (13), in particular to compensate for different crystal lattices and/or thermal expansion coefficients of the layer structure (108), and at least one semiconductor layer (110), wherein the wafer (100) can be divided along separating sections (106) for producing the large number of individual semiconductor components (104).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl an Halbleiterbauelementen aus einem Wafer und ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement. Der Wafer weist im Ausgangszustand einen vertikalen Schichtaufbau aus einer Substratschicht, einer Ausgleichsschicht, insbesondere zum Ausgleich unterschiedlicher Kristallgitter und/oder Wärmeausdehnungskoeffizienten des Schichtaufbaus, und zumindest eine Halbleiterschicht auf. Dabei ist der Wafer zur Herstellung der Vielzahl einzelner Halbleiterbauelemente entlang Trennabschnitten unterteilbar.The invention relates to a method for producing a large number of semiconductor components from a wafer and a semiconductor component according to the invention. In the initial state, the wafer has a vertical layer structure consisting of a substrate layer, a compensation layer, in particular for compensating for different crystal lattices and/or thermal expansion coefficients of the layer structure, and at least one semiconductor layer. The wafer can be divided along separating sections in order to produce the large number of individual semiconductor components.
Stand der TechnikState of the art
Es ist allgemein bekannt, dass Halbleiterbauelemente in großem Umfang mittels Wafer-Substraten mit bekannten Fertigungsverfahren aus der Reinraum- oder Mikrosystemtechnik hergestellt werden können. Zur Reduktion der Herstellungskosten werden immer größere Wafer eingesetzt, wobei sich hierzu insbesondere Silizium (Si) Wafer eignen, die zudem für die standardisierte Verwendung in automatisierten Herstellungsanlagen geeignet sind.It is generally known that semiconductor components can be manufactured on a large scale using wafer substrates using known manufacturing processes from clean room or microsystem technology. In order to reduce manufacturing costs, ever larger wafers are being used, with silicon (Si) wafers being particularly suitable for this purpose and also being suitable for standardized use in automated manufacturing systems.
Bevorzugte Halbleiterbauelemente, insbesondere Dioden oder Transistoren, werden auf Basis von Gallium-Nitrid (GaN) als bevorzugtes Materialsystem oder Substratmaterial gebildet, welche die Möglichkeit bieten, Bauteile mit niedrigeren On-Widerständen bei gleichzeitig höheren Durchbruchsspannungen zu realisieren als vergleichbare Bauteile auf Basis von Silicium oder Siliciumcarbid. Preferred semiconductor components, in particular diodes or transistors, are based on gallium nitride (GaN) as a preferred material system or substrate material, which offer the possibility of producing components with lower on-resistances and at the same time higher breakdown voltages than comparable components based on silicon or Silicon carbide.
Besonders vorteilhaft sind dabei Bauelemente mit einem vertikalen Schichtaufbau, bei denen der Strom von einer Vorderseite zu einer Rückseite des Bauelements fließt, da diese eine verbesserte Durchbruchspannung, eine geringe Baugröße und eine verbesserte elektrische Feldverteilung im Bauteilinneren ermöglichen. Für ein vertikales heteroepitaktisches aufwachsen von GaN-Schichten auf einem kostengünstigen Si Substrat sind zur Anpassung von Gitterfehlpasses zwischen GaN und Si Schichten, sowie zur Reduktion einer Substratwölbung durch Eigenspannungen Ausgleichsschichten, insbesondere isolierende Zwischenschichten oder sogenannte Bufferschichten, notwendig. Die Ausgleichsschicht selbst ist mechanisch derart ausgebildet, dass sie bei Raumtemperatur die Verspannung in dem Schichtaufbau durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten gerade kompensiert.Components with a vertical layer structure in which the current flows from a front to a back of the component are particularly advantageous, since these enable an improved breakdown voltage, a small size and an improved electrical field distribution inside the component. For a vertical heteroepitaxial growth of GaN layers on a cost-effective Si substrate, compensating layers, in particular insulating intermediate layers or so-called buffer layers, are necessary to adapt lattice mismatches between GaN and Si layers, as well as to reduce substrate curvature due to internal stresses. The compensation layer itself is mechanically designed in such a way that at room temperature it just compensates for the tension in the layer structure through different thermal expansion coefficients.
Zur rückseitigen Kontaktierung des Halbleiterbauteils, insbesondere einer Driftzone, wird die zumeist isolierende Ausgleichsschicht zusammen mit der Si Substratschicht teilweise durch Vertiefungen, so genannte Trenches entfernt. Dabei werden die Halbleiterschichten teilweise von der Substratschicht gelöst und bilden so eine dünne Membran mit einer begrenzten Stabilität aus. Solche vertikalen Halbleiterbauelemente, sind insbesondere als Trench-MOSFETs bekannt. Beispielsweise wird ein derartiges vertikales Halbleiterbauelement in der
Die zuvor genannte rückseitige Bearbeitung kann jedoch dazu führen, dass die Wirkung der Ausgleichsschicht verloren geht und Eigenspannungen zu Verformungen und einer Beschädigung der Halbleiterschichten führt. Insbesondere in einem nachfolgenden Trennverfahren der Halbleiterbauelemente durch Säge- oder Laser-Dicing Verfahren kann es zu weiteren Beschädigungen, insbesondere der dünnen freigelegten Membran kommen, und/oder zu einer negativen Beeinflussung von Betriebsparametern.However, the previously mentioned rear processing can lead to the effect of the compensation layer being lost and residual stresses leading to deformation and damage to the semiconductor layers. In particular, in a subsequent separation process of the semiconductor components by sawing or laser dicing processes, further damage, in particular to the thin exposed membrane, can occur and/or a negative influence on operating parameters.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl an Halbleiterbauelementen aus einem Wafer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass das Verfahren Spannungen innerhalb der Halbleiterschicht verhindert oder zumindest reduziert und damit eine verzugsfreie rückseitige Bearbeitung des Wafers, insbesondere bei erhöhten Temperaturen, ermöglicht und damit einer Beschädigung der Halbleiterschicht zuvorkommt. Hierzu schlägt es die Lehre der Erfindung in ihrer allgemeinsten Form vor, dass in Trennabschnitten zwischen einzelnen Halbleiterbauelemente vertikale erste Vertiefungen in einer Vorderseite des Wafers erzeugt werden, die die zumindest eine Halbleiterschicht, und vorzugsweise die Ausgleichsschicht, durchdringen, bevor der Wafer auf einer Rückseite bearbeitet wird.The method according to the invention for producing a large number of semiconductor components from a wafer with the features of claim 1 has the advantage that the method prevents or at least reduces stresses within the semiconductor layer and thus enables distortion-free backside processing of the wafer, in particular at elevated temperatures, and thus prevents damage to the semiconductor layer. For this purpose, the teaching of the invention in its most general form suggests that in separating sections between individual semiconductor components, vertical first depressions are created in a front side of the wafer, which penetrate the at least one semiconductor layer, and preferably the compensation layer, before the wafer is processed on a back side becomes.
Dabei hat die Erfindung erkannt, dass durch das Einbringen der ersten Vertiefungen während eines ersten Verfahrensschritts die zumindest eine Halbleiterschicht auf der Vorderseite des Wafers unterteilt wird und dadurch keine zusammenhängende verspannte Halbleiterschicht mehr besteht. Somit können Eigenspannungen innerhalb des Schichtaufbaus oder temperaturabhängige Verspannungen vermieden oder zumindest reduziert werden. Beispielsweise kann auch ein Verzug vermieden werden, falls das Substratmaterial in einem nachfolgenden zweiten Verfahrensschritt rückseitig strukturiert wird und damit die Ausgleichsschicht Eigenspannungen nicht mehr ausgleichen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht so eine besonders kostengünstige Herstellung von Halbleiterbauelementen auf Si Substraten, wobei bekannte Reinraum-Herstellungsverfahren, insbesondere für Si Substrate, weiterhin eigesetzt werden können.The invention has recognized that by introducing the first depressions during a first method step, the at least one semiconductor layer on the front side of the wafer is divided and as a result there is no longer a coherent, strained semiconductor layer. This means that internal stresses within the layer structure or temperature-dependent tensions can be avoided or at least reduced. For example, distortion can also be avoided if the substrate material is structured on the back in a subsequent second process step and the compensation layer can therefore no longer compensate for internal stresses. The method according to the invention thus enables a particularly cost-effective production of semi-lead terbauelemente on Si substrates, whereby known clean room manufacturing processes, especially for Si substrates, can still be used.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Vielzahl an Halbleiterbauelemente aus einem Wafer sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for producing a large number of semiconductor components from a wafer are listed in the subclaims.
Hinsichtlich der konkreten Ausführung des Verfahrens gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, von denen nachfolgend einige bevorzugt vorgesehene Varianten genannt werden:
- In einer bevorzugten Ausführungsform werden die ersten Vertiefungen zusätzlich zu der zumindest einen Halbleiterschicht in der Ausgleichsschicht und angrenzend an die Ausgleichsschicht in der Substratschicht eingebracht.
- In a preferred embodiment, the first depressions are introduced in the substrate layer in addition to the at least one semiconductor layer in the compensation layer and adjacent to the compensation layer.
Vorzugsweise werden die ersten Vertiefungen mittels Nass-und/oder Trockenätzverfahren unter der Verwendung einer Ätzmaske, insbesondere eine Lackmaske, erzeugt. Besonders bevorzugt wird ein chlorbasiertes Trockenätzverfahren verwendet, um die ersten Vertiefungen, insbesondere teilweise in der Substratschicht, entlang der Trennabschnitte zu erzeugen. Ätzverfahren haben den Vorteil bekannter Reinraum-Bearbeitungstechniken auf einer Wafer-Ebene, insbesondere gegenüber mechanischer abtragender oder sägende Verfahren, die auf geradlinige Trennkonturen in einer Horizontalebene des Wafers beschränkt sind und zudem zu Beschädigungen der zumindest einen Halbleiterschicht führen können, insbesondere in einem freigelegten Zustand der Halbleiterschicht.Preferably, the first depressions are produced by wet and/or dry etching processes using an etching mask, in particular a resist mask. A chlorine-based dry etching process is particularly preferably used to produce the first depressions, in particular partially in the substrate layer, along the separating sections. Etching processes have the advantage of known clean-room processing techniques on a wafer level, in particular compared to mechanical abrasive or sawing processes, which are limited to straight-line separating contours in a horizontal plane of the wafer and can also lead to damage to the at least one semiconductor layer, especially in an exposed state Semiconductor layer.
Das Ätzverfahren wird besonders bevorzugt in vertikaler Richtung bezüglich der Wafer Vorderseite ausgeführt, wobei ein Verhältnis zwischen einer Tiefe und einer Breite der ersten Vertiefungen vorzugsweise zwischen 1:40 bis 1:5 beträgt.The etching process is particularly preferably carried out in the vertical direction with respect to the front side of the wafer, with a ratio between a depth and a width of the first depressions preferably being between 1:40 and 1:5.
In diesem Zusammenhang kann weiter besonders bevorzugt sein, dass die ersten Vertiefungen in der Vorderseite des Wafers in Kombination mit einer funktionalen Strukturierung der zumindest einen Halbleiterschicht erzeugt werden. Somit können Waferprozessierungsschritte zusammengelegt und der Herstellungsprozess beschleunigt werden.In this context, it may further be particularly preferred that the first depressions are produced in the front of the wafer in combination with a functional structuring of the at least one semiconductor layer. This means that wafer processing steps can be combined and the manufacturing process can be accelerated.
Vorzugsweise wird nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen, insbesondere nach dem ersten Schritt und besonders bevorzugt vor einer rückseitigen Bearbeitung in dem zweiten Schritt, ein Verstärkungswafer, insbesondere ein Trägerwafer aus Glasmaterial, mit einer, insbesondere lösbaren, Verbindungsschicht auf die Vorderseite des Wafers aufgebracht. So kann die zumindest eine Halbleiterschicht stabilisiert, vor Beschädigung geschützt und vereinzelte Halbleiterbauelemente temporär in Position gehalten werden. Bei der Verbindungsschicht handelt es sich vorzugsweise um eine temporäre Klebeschicht, die besonders bevorzugt durch Temperatureinwirkung, insbesondere bei einer Wachsschicht, oder durch chemisches Einwirkung gelöst werden kann.Preferably, after introducing the first depressions, in particular after the first step and particularly preferably before processing on the back in the second step, a reinforcing wafer, in particular a carrier wafer made of glass material, with a, in particular detachable, connecting layer is applied to the front of the wafer. In this way, the at least one semiconductor layer can be stabilized, protected from damage and isolated semiconductor components can be temporarily held in position. The connecting layer is preferably a temporary adhesive layer, which can particularly preferably be dissolved by the action of temperature, in particular in the case of a wax layer, or by chemical action.
Während einem bevorzugten zweiten Verfahrensschritt wird nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen, insbesondere nach dem Aufbringen des Verstärkungswafers, die Substratschicht und/oder die Ausgleichsschicht zumindest in den Trennabschnitten von der Rückseite des Wafers aus entfernt, um die Halbleiterbauelementen voneinander zu trennen. Mit anderen Worten wird ein rückseitiger Durchbruch bis zu den zuvor eingebrachten ersten Vertiefungen erzeugt. Vorteilhafterweise können die Halbleiterbauelemente so ohne materialabtragende Verfahren, insbesondere Sägeverfahren, getrennt werden und so einer Beschädigung durch ein Trennverfahren vorbeugen.During a preferred second method step, after the first depressions have been introduced, in particular after the reinforcing wafer has been applied, the substrate layer and/or the compensation layer is removed at least in the separating sections from the back of the wafer in order to separate the semiconductor components from one another. In other words, a rear breakthrough is created up to the first depressions that were previously made. Advantageously, the semiconductor components can be separated without material-removing processes, in particular sawing processes, and thus prevent damage caused by a separation process.
In einer bevorzugten Weiterbildung werden während dem zweiten Schritt zweite Vertiefungen in der Rückseite des Wafers vertikal entlang der Trennabschnitte und zusätzliche Aussparungen in rückseitigen Kontaktierungsbereichen der Halbleiterbauelemente Aussparungen innerhalb der Substratschicht und/oder der Ausgleichsschicht eingebracht. Besonders bevorzugt werden die Aussparungen in der Substratschicht und der Ausgleichsschicht eingebracht, insbesondere falls die Ausgleichsschicht isolierend wirkt. Insbesondere für sehr große Wafer wird vorteilhafterweise in diesem Prozessschritt der zuvor genannte Verstärkungswafer verwendet.In a preferred development, during the second step, second depressions are introduced into the back of the wafer vertically along the separating sections and additional recesses are introduced into the rear contact areas of the semiconductor components, recesses within the substrate layer and/or the compensation layer. The recesses are particularly preferably made in the substrate layer and the compensating layer, especially if the compensating layer has an insulating effect. Particularly for very large wafers, the aforementioned reinforcement wafer is advantageously used in this process step.
Durch die Aussparungen können membranartige Halbleiterschichten ausgebildet werden, die von Substratabschnitten umgeben sind, wobei mittels der zweiten Vertiefungen die Halbleiterbauelemente vorteilhafterweise ohne Beschädigung der dünnen Membranen voneinander getrennt werden können.Through the recesses, membrane-like semiconductor layers can be formed which are surrounded by substrate sections, with the semiconductor components being able to be separated from one another advantageously by means of the second depressions without damaging the thin membranes.
Vorzugsweise werden die zweiten Vertiefungen und/oder die Aussparungen in der Rückseite des Wafers ebenfalls mittels Nass- und/oder Trockenätzverfahren unter der Verwendung einer Ätzmaske erzeugt, wobei die zweiten Vertiefungen und die Aussparung bevorzugt zeitsparend in einem gemeinsamen Prozessschritt eingebracht werden.Preferably, the second depressions and/or the recesses in the back of the wafer are also produced by means of wet and/or dry etching processes using an etching mask, with the second depressions and the recess preferably being introduced in a common process step in a time-saving manner.
Vorzugsweise wirkt die Ausgleichsschicht während dem zweiten Schritt und einem rückseitige Ätzverfahren der Substratschicht als eine Ätzstop-Schicht. Insbesondere, falls die ersten Vertiefungen nicht bereits die Ausgleichsschicht durchdringen, wird die Ausgleichsschicht ebenfalls rückseitig entfernt, zumindest im Bereich der zweiten Vertiefungen und/oder der Aussparungen für die rückseitige Kontaktierung.Preferably, the compensation layer acts as an etch stop layer during the second step and a backside etching process of the substrate layer. In particular, if the first depressions do not already penetrate the compensation layer, the compensation layer is also removed from the back, at least in the area of the second depressions and/or the recesses for the rear contact.
Weiter kann es in diesem Zusammenhang bevorzugt sein, dass nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen, und vorzugsweise nach dem Einbringen der zweiten Vertiefungen und/oder Aussparungen, die Substratschicht des Wafers teilweise in vertikaler Richtung und vollflächig in einer horizontalen Ebene geschliffen und/oder geätzt wird, um eine vertikale Tiefe der Aussparungen zu verringern. Dadurch kann ein Aufbringen von rückseitigen Kontaktierungsschichten oder eine Kontaktierung selbst des Halbleiterbauelements erleichtert werden. Insbesondere in diesem Verfahrensschritt bewirken die zuvor eingebrachten ersten Vertiefungen vorteilhafterweise eine Reduzierung durch eigenspannungs-induzierter Verzugseffekten in Zusammenhang mit dem Abtrag der Substratschicht.Furthermore, in this context, it may be preferred that after the introduction of the first depressions, and preferably after the introduction of the second depressions and / or recesses, the substrate layer of the wafer is partially ground and / or etched in a vertical direction and over the entire surface in a horizontal plane to reduce a vertical depth of the recesses. This makes it easier to apply rear contact layers or to make contact with the semiconductor component itself. In particular in this method step, the previously introduced first depressions advantageously bring about a reduction in distortion effects induced by internal stress in connection with the removal of the substrate layer.
Ganz besonders bevorzugt wird nach dem zweiten Verfahrensschritt eine Kontaktelektrode auf die Rückseite des strukturierten Wafers aufgebracht, insbesondere eine Drainelektrode des Halbleiterbauelement, die bevorzugt aus mehreren metallischen Schichten oder einem aufgedickten Metall bestehen können. In einer weiter Ausführungsform kann die rückseitige Aussparung vollständig mit Metall verfüllt sein.Very particularly preferably, after the second method step, a contact electrode is applied to the back of the structured wafer, in particular a drain electrode of the semiconductor component, which can preferably consist of several metallic layers or a thickened metal. In a further embodiment, the recess on the back can be completely filled with metal.
In einer alternativen Ausführungsform des zweiten Verfahrensschrittes werden nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen die Substratschicht und/oder die Ausgleichsschicht des Wafers in einer horizontalen Ebene vollflächig geschliffen und/oder geätzt, um die Substratschicht und/oder die Ausgleichsschicht vollständig zu entfernen und so in Verbindung mit den ersten Vertiefungen die Halbleiterbauelemente in den Trennabschnitten zu vereinzeln. Insbesondere wird auch hier vorzugsweise der zuvor genannte Verstärkungswafer eingesetzt.In an alternative embodiment of the second method step, after the first depressions have been introduced, the substrate layer and/or the compensating layer of the wafer are ground and/or etched over the entire surface in a horizontal plane in order to completely remove the substrate layer and/or the compensating layer and so in conjunction with the first recesses to separate the semiconductor components in the separating sections. In particular, the aforementioned reinforcement wafer is preferably used here too.
Die zumindest eine Halbleiterschicht bildet vorzugsweise ein vertikales Leistunghalbleiterbauelement auf Basis von epitaktisch gewachsenen GaN aus, wobei die Substratschicht aus Silizium und die Ausgleichsschicht aus einem isolierenden Material, insbesondere umfassend Aluminiumnitrid und Gallium-Aluminiumnitrid, ausgebildet ist und wobei die Ausgleichsschicht das epitaktische Wachsen der GaN Schichten auf der Substratschicht ermöglicht. Insbesondere die Substratschicht aus Silizium hat den Vorteil, dass besonders große Wafer kostengünstig und mit bekannten Herstellungsverfahren hergestellt werden können.The at least one semiconductor layer preferably forms a vertical power semiconductor component based on epitaxially grown GaN, wherein the substrate layer is made of silicon and the compensating layer is made of an insulating material, in particular comprising aluminum nitride and gallium-aluminum nitride, and wherein the compensating layer enables the epitaxial growth of the GaN layers on the substrate layer. In particular, the substrate layer made of silicon has the advantage that particularly large wafers can be produced cost-effectively and using known manufacturing processes.
Weiter betrifft die Erfindung ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein vertikales Leistungshalbleiterbauelemente, mit einem vertikalen Schichtaufbau aus einer Substratschicht, einer Ausgleichsschicht, insbesondere zum Ausgleich unterschiedlicher Kristallgitter und/oder Wärmeausdehungskoeffizienten des Schichtaufbaus, und zumindest einer Halbleiterschicht, wobei die Substratschicht und/oder die Ausgleichsschicht eine Aussparung zur rückseitigen Kontaktierung der zumindest einen Halbleiterschicht aufweist. Dabei ist eine erste vertikale Außenoberfläche des Halbleiterbauelements zumindest im Bereich der zumindest einen Halbleiterschicht in einem ersten Nass- und/oder Trockenätzverfahren hergestellt ist und wobei eine zweite vertikale Außenoberfläche des Halbleiterbauelements in der Ausgleichsschicht und/oder der Substratschicht in einem zweiten Nass- und/oder Trockenätzverfahren hergestellt ist, wobei die zwei unterschiedlichen Außenoberflächen einen Trennübergang.The invention further relates to a semiconductor component, in particular a vertical power semiconductor component, with a vertical layer structure consisting of a substrate layer, a compensating layer, in particular for compensating for different crystal lattices and/or thermal expansion coefficients of the layer structure, and at least one semiconductor layer, wherein the substrate layer and/or the compensating layer has a recess for rear contacting which has at least one semiconductor layer. In this case, a first vertical outer surface of the semiconductor component is produced at least in the region of the at least one semiconductor layer in a first wet and/or dry etching process and a second vertical outer surface of the semiconductor component in the compensation layer and/or the substrate layer in a second wet and/or Dry etching process is produced, whereby the two different outer surfaces form a separating transition.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Halbleiterbauelement, das nach einem zuvor genannten Verfahren hergestellt ist.The invention further relates to a semiconductor component which is produced using an aforementioned method.
Insbesondere sind die zuvor genannten ersten Vertiefungen in der Vorderseite des Wafers in einem hergestellten Halbleiterbauelement an dessen Seitenoberflächen erkennbar. Dabei grenzen sich Ätzverfahren von mechanischen abtragenden Trennverfahren insbesondere dadurch ab, dass im Ätzverfahren hergestellte Oberflächen in vertikaler Richtung wiederholende und regelmäßige Einkerbungen aufweisen können und zudem die Seitenoberfläche einen charakteristischen Winkel zu der vertikalen Richtung aufweist. Insbesondere zeigen demgegenüber mechanische Trennverfahren unregelmäßige Seitenoberflächen, insbesondere mit unregelmäßigen Einkerbungen und/oder Vorsprüngen.In particular, the aforementioned first depressions in the front of the wafer in a manufactured semiconductor component can be seen on its side surfaces. Etching processes differ from mechanical abrasive separation processes in particular in that surfaces produced in the etching process can have repeating and regular notches in the vertical direction and the side surface also has a characteristic angle to the vertical direction. In particular, mechanical separation processes show irregular side surfaces, in particular with irregular notches and/or projections.
Vorzugsweise wird das zuvor genannte Halbleiterbauelement für Anwendungen elektrischer Antriebstränge für elektrischer oder hybridelektrische Fahrzeuge, insbesondere Wandler und/oder Inverter verwendet. Weitere bevorzugte Anwendungen sind Ladestationen, insbesondere für den Automobilbereich, sowie Inverter in Hausgeräten.The aforementioned semiconductor component is preferably used for applications in electric drive trains for electric or hybrid-electric vehicles, in particular converters and/or inverters. Other preferred applications include charging stations, especially for the automotive sector, and inverters in household appliances.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand von lediglich schematisch dargestellten Zeichnungen.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of preferred embodiments of the invention and from drawings which are shown only schematically.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
-
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorderseite eines Wafers mit einer Vielzahl Halbleiterbauelemente,1 shows a top view of a front side of a wafer with a large number of semiconductor components, -
2 eine Querschnittsansicht des Wafers mit einem Schichtaufbau aus einer Substratschicht, einer Ausgleichsschicht und Halbleiterschichten,2 a cross-sectional view of the wafer with a layer structure consisting of a substrate layer, a compensation layer and semiconductor layers, -
3 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der2 mit einer rückseitigen Aussparung,3 a cross-sectional view of the wafer according to2 with a recess on the back, -
3 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der2 mit ersten Vertiefungen in einer Vorderseite des Wafers,3 a cross-sectional view of the wafer according to2 with first depressions in a front side of the wafer, -
4 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der3 mit einem Verstärkungswafer,4 a cross-sectional view of the wafer according to3 with a reinforcement wafer, -
5 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der4 mit rückseitigen zweiten Vertiefungen und Aussparungen,5 a cross-sectional view of the wafer according to4 with second recesses and recesses on the back, -
6 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der4 mit rückseitig abgetragener Substratschicht.6 a cross-sectional view of the wafer according to4 with substrate layer removed on the back.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Gleiche Elemente beziehungsweise Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.
In der
In der
Dabei wird in der
Für eine rückseitige Kontaktierung des vertikalen Halbleiterbauelement 104, ist es erforderlich, dass die Substratschicht 61 zumindest teilweise entfernt wird.For rear-side contacting of the
In der
In der
Zum Einbringen der ersten Vertiefungen werden bevorzugt Nass- und/oder Trockenätzverfahren unter Verwendung einer Ätzmaske eingesetzt, insbesondere keine spanenden Trennverfahren, um eine Beschädigung der Halbleiterschichten 110 zu vermeiden. Dabei kann es weiter bevorzugt sein, dass die ersten Vertiefungen 64 zusammen mit einer Strukturierung der Halbleiterschichten 110 selbst erfolgt, beispielsweise eine Strukturierung der Source-Elektrode 41. Dabei ist es denkbar, dass die in der
In der
In der
In einer ersten Ausführungsform des zweiten Schrittes der
Vorzugsweise kann die Ausgleichschicht 13 als eine Ätz-Stopschicht für ein Abtragen der Substratschicht 61 während des zweiten Schrittes wirken, wobei diese zumindest im Bereich der zweiten Vertiefungen 51a und/oder der Aussparungen 51 ebenfalls entfernt wird.Preferably, the
Weiter bevorzugt werden vorzugsweise nach dem Einbringen der Aussparung 51 und der zweiten Vertiefungen 51a die Substratschicht 61 in der Horizontalebene H-L vollflächig geätzt und/oder geschliffen, um eine Tiefe t der nachfolgend oder zuvor hergestellten Aussparungen 51 in vertikaler Richtung V zu reduzieren und damit eine spätere Kontaktierung von der Rückseite 112 der Halbleiterschichten 110 zu erleichtern. Weiter ist in der
Weiter ist anzumerken, dass die getrennten Halbleiterbauelemente 104 insbesondere durch charakteristische vertikale Außenoberflächen 114, 116 von Halbleiterbauelementen unterscheidbar sind, die mittels eines spannenden Trennverfahrens unterteilt werden. Insbesondere weisen im Ätzverfahren hergestellte Oberflächen eine regelmäßige Struktur, insbesondere mit Einkerbungen entsprechend der verschiedenen Ätzschritte oder einen charakteristischen Ätzwinkel zu der Vertikalrichtung V, auf. Dabei ist in der Außenoberfläche 114, 116 insbesondere ein Übergang zwischen den Ätzverfahren der ersten Vertiefungen 116 und der zweiten Vertiefungen 51a erkennbar.It should also be noted that the separated
In der
Wie zusätzlich in der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Citations (3)
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US20110140080A1 (en) | 2008-08-19 | 2011-06-16 | Lattice Power (Jiangxi) Corporation | METHOD FOR FABRICATING InGaAIN LIGHT-EMITTING DIODES WITH A METAL SUBSTRATE |
DE102020215006A1 (en) | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Vertical power semiconductor device and method for manufacturing a vertical power semiconductor device |
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2022
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