DE102022209804A1 - Method for producing semiconductor components, and a semiconductor component - Google Patents

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DE102022209804A1
DE102022209804A1 DE102022209804.8A DE102022209804A DE102022209804A1 DE 102022209804 A1 DE102022209804 A1 DE 102022209804A1 DE 102022209804 A DE102022209804 A DE 102022209804A DE 102022209804 A1 DE102022209804 A1 DE 102022209804A1
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Christian Huber
Kevin Dannecker
Jens Baringhaus
Muhammad Alshahed
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Robert Bosch GmbH
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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 DE 10 2020 215 006 A1 der Anmelderin beschrieben.To make contact on the rear side of the semiconductor component, in particular a drift zone, the mostly insulating compensation layer is partially removed together with the Si substrate layer through depressions, so-called trenches. The semiconductor layers are partially detached from the substrate layer and thus form a thin membrane with limited stability. Such vertical semiconductor components are known in particular as trench MOSFETs. For example, such a vertical semiconductor component is used in the DE 10 2020 215 006 A1 described by the applicant.

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.
With regard to the specific implementation of the method, there are a variety of options, some of which are preferred variants are listed below:
  • 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 der 2 mit einer rückseitigen Aussparung, 3 a cross-sectional view of the wafer according to 2 with a recess on the back,
  • 3 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der 2 mit ersten Vertiefungen in einer Vorderseite des Wafers, 3 a cross-sectional view of the wafer according to 2 with first depressions in a front side of the wafer,
  • 4 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der 3 mit einem Verstärkungswafer, 4 a cross-sectional view of the wafer according to 3 with a reinforcement wafer,
  • 5 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der 4 mit rückseitigen zweiten Vertiefungen und Aussparungen, 5 a cross-sectional view of the wafer according to 4 with second recesses and recesses on the back,
  • 6 eine Querschnittsansicht auf den Wafer gemäß der 4 mit rückseitig abgetragener Substratschicht. 6 a cross-sectional view of the wafer according to 4 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 1 ist ein Wafer 100 in einer horizontalen Ebene H-L in einem Ausgangszustand dargestellt, wobei auf der dargestellten Vorderseite 102 des Wafers 100 eine Vielzahl Halbleiterbauelemente 104 angeordnet sind. Dabei sind zwischen den einzelnen Halbleiterbauelementen gestrichelt dargestellte Trennabschnitte 106 entlang einer Längsrichtung L und einer Querrichtung H schematisch eingezeichnet, entlang derer der Wafer in einzelner Halbleiterbauelemente unterteilt werden kann.In the 1 a wafer 100 is shown in a horizontal plane HL in an initial state, with a large number of semiconductor components 104 being arranged on the front side 102 of the wafer 100 shown. Separating sections 106, shown in dashed lines, are shown schematically between the individual semiconductor components along a longitudinal direction L and a transverse direction H, along which the wafer can be divided into individual semiconductor components.

In der 2 ist ein Ausschnitt des Wafers 100 in einer Querebene V-H mit mehreren aneinander angrenzenden Halbleiterbauelementen 104 und einem beispielhaften Schichtaufbau 108 entlang einer Vertikalrichtung V dargestellt. Dabei weist der Schichtaufbau 108 vorzugsweise eine Substratschicht 61 aus Silizium, insbesondere ein Trägersubstrat, mit einer Ausgleichsschicht 13, insbesondere eine isolierende Schicht, auf die zumindest eine Halbleiterschicht 110, hier mehrere Halbleiterschichten, epitaktisch aufgewachsen werden können. Die Halbleiterschichten 110 weisen vorzugsweise eine unterste hochdotierte Kontakt-Halbleiterschicht mit n-Leitfähigkeit 14, eine niedrigdotierte-leitfähige Driftlage 15, eine P-leitfähige Body-Schicht 16, sowie eine hochdotierte n-leitfähige Source-Kontaktschicht 17 auf. Die Source-Kontaktschicht 17, sowie die Body-Schicht 16 werden vorzugsweise von einem Graben, ein sogenannter Trench, durchstoßen, dessen Seitenwände und Boden durch ein Gate-Dieelektrikum 22 von einer Gate-Elektrode 21 getrennt sind. Die Source-Kontaktschicht 17 und die Body-Schicht 16 werden bevorzugt durch eine von außen aufgebrachte Source-Elektrode 41 kontaktiert, welche durch eine weiter bevorzugte Isolationsschicht 31 von der Gate-Elektrode 21 getrennt sind. Der zuvor genannte Schichtaufbau 108 bildet die in der 2 zur Anschauung dargestellten drei Zellen 65, insbesondere Transistorzellen, aus, wobei vorzugsweise eine Vielzahl solcher parallel geschalteter Zellen 65 in dem Schichtaufbau 108 integriert sind, um einen Widerstand des Bauteils zu reduzieren und eine Stromtragfähigkeit zu erhöhen.In the 2 is a section of the wafer 100 in a transverse plane VH with several adjacent semiconductor components 104 and an exemplary layer structure 108 shown along a vertical direction V. The layer structure 108 preferably has a substrate layer 61 made of silicon, in particular a carrier substrate, with a compensating layer 13, in particular an insulating layer, onto which at least one semiconductor layer 110, here several semiconductor layers, can be grown epitaxially. The semiconductor layers 110 preferably have a lowermost highly doped contact semiconductor layer with n-conductivity 14, a low-doped conductive drift layer 15, a P-conductive body layer 16, and a highly doped n-conductive source contact layer 17. The source contact layer 17 and the body layer 16 are preferably pierced by a trench, a so-called trench, the side walls and base of which are separated from a gate electrode 21 by a gate dielectric 22. The source contact layer 17 and the body layer 16 are preferably contacted by a source electrode 41 applied from the outside, which are separated from the gate electrode 21 by a more preferred insulation layer 31. The aforementioned layer structure 108 forms the one in the 2 three cells 65, in particular transistor cells, shown for illustrative purposes, preferably a large number of such parallel-connected cells 65 being integrated in the layer structure 108 in order to reduce the resistance of the component and increase the current-carrying capacity.

Dabei wird in der 2 also ein bevorzugter Schichtaufbau 108 in der vertikalen Richtung V dargestellt, der verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder Gitterstrukturen aufweisen kann. Dabei dient die Ausgleichsschicht 13 vorzugsweise einerseits als Grundschicht für ein epitaktisches Aufwachsen der Halbleiterschichten und andererseits um mechanische Spannungen zwischen der Substratschicht 61 und den Halbleiterschichten 110 auszugleichen.This is done in the 2 So a preferred layer structure 108 is shown in the vertical direction V, which can have different layers with different thermal expansion coefficients and / or lattice structures. The compensation layer 13 preferably serves, on the one hand, as a base layer for epitaxial growth of the semiconductor layers and, on the other hand, to compensate for mechanical stresses between the substrate layer 61 and the semiconductor layers 110.

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 vertical semiconductor component 104, it is necessary that the substrate layer 61 is at least partially removed.

In der 3 ist ein nachteiliger erster Verfahrensschritt aus dem Stand der Technik dargestellt, wobei eine Aussparung 51 in jeweils eines Halbleiterbauelement 104 in die Rückseite 112 des Wafers 100 eingebracht wird, um die Halbleiterschicht 110 in einem Kontaktierungsbereich 118 rückseitig freizulegen und eine Drain-Elektrode 52 zur Kontaktierung aufzubringen. Dabei wird vorzugsweise die Substratschicht 61 und die Ausgleichsschicht 13 entfernt. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Ausgleichsschicht 13 zumindest abschnittsweise nicht mehr ausgleichend wirken kann und es zu einem Verzug der Halbleiterschicht 110 kommen kann, insbesondere falls die Substratschicht 61 in ihrer vertikalen Erstreckung reduziert wird. Des Weiteren wird durch die rückseitigen Aussparungen 51 sehr dünne Membranstrukturen ausgebildet, die in einem weiteren Verfahrensschritt leicht beschädigt werden können, insbesondere da die freigelegte Membran vorzugsweise in der Vertikalrichtung eine Dicke im Bereich von Mikrometern und in der Querrichtung H eine Breite im Bereich von Millimetern aufweist. Insbesondere werden im Stand der Technik mechanisch abtragende Sägetrennverfahren zur Trennung der Halbleiterbauelemente 104 verwendet, wobei die dünne Membran beschädigt werden kann.In the 3 A disadvantageous first method step from the prior art is shown, wherein a recess 51 is introduced into the back 112 of the wafer 100 in each of a semiconductor component 104 in order to expose the semiconductor layer 110 in a contacting area 118 on the back and to apply a drain electrode 52 for contacting . The substrate layer 61 and the compensation layer 13 are preferably removed. However, this results in the disadvantage that the compensating layer 13 can no longer have a compensating effect, at least in sections, and the semiconductor layer 110 can be distorted, particularly if the substrate layer 61 is reduced in its vertical extent. Furthermore, very thin membrane structures are formed by the rear recesses 51, which can be easily damaged in a further process step, especially since the exposed membrane preferably has a thickness in the range of micrometers in the vertical direction and a width in the range of millimeters in the transverse direction H . In particular, in the prior art, mechanically abrasive saw cutting processes are used to separate the semiconductor components 104, which can damage the thin membrane.

In der 4 ist ein vorteilhafter erster Verfahrensschritt gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei erste Vertiefungen 102 entlang der Trennabschnitte 106 zwischen einzelnen Halbleiterbauelementen 104 vertikal in der Vorderseite 102 des Wafers 100 eingebracht werden, die zumindest die hier dargestellten Halbleiterschichten 110 durchdringen. Dabei werden diese ersten Vertiefungen 102 entgegen dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel der 3 vor einer rückseitigen Bearbeitung des Wafers 100 in einem zweiten Schritt eingebracht. Besonders bevorzugt durchdringen die ersten Vertiefungen 64 die Ausgleichsschicht 13 vollständig, sowie ganz besonders bevorzugt die Substratschicht 61 teilweise in einem an die Ausgleichsschicht 13 begrenzt angrenzenden Bereich. Anschaulich ist weiter dargestellt, dass die Halbleiterschichten 110 des Wafers 100 getrennt werden können, jedoch die Substratsschicht 61 bestehen bleibt, wobei durch die ersten Vertiefungen 64 Verspannungen entlang der Querrichtung H innerhalb des Schichtaufbaus 108 vermieden oder zumindest reduziert werden können. So können in weiteren Schritten die Rückseite 112 des Wafers 100 bearbeitet werden, insbesondere in thermischen Verfahren und/oder die Substratschicht 61 zumindest teilweise abtragenden Verfahren, ohne dass es zu einem Verzug der Halbleiterschicht kommt.In the 4 An advantageous first method step according to the present invention is shown, wherein first depressions 102 are introduced vertically into the front side 102 of the wafer 100 along the separating sections 106 between individual semiconductor components 104, which are at least penetrate the semiconductor layers 110 shown here. These first depressions 102 are contrary to the previously mentioned exemplary embodiment 3 introduced in a second step before processing the back of the wafer 100. Particularly preferably, the first depressions 64 penetrate the compensating layer 13 completely, and very particularly preferably partially penetrate the substrate layer 61 in an area adjacent to the compensating layer 13. It is further clearly shown that the semiconductor layers 110 of the wafer 100 can be separated, but the substrate layer 61 remains, with the first depressions 64 allowing tensions along the transverse direction H within the layer structure 108 to be avoided or at least reduced. In further steps, the back side 112 of the wafer 100 can be processed, in particular in thermal processes and/or processes that at least partially remove the substrate layer 61, without the semiconductor layer being distorted.

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 1 gezeigten Trennabschnitte 106 beliebig komplexe, auch kurvenförmige Verläufe aufweisen können.To introduce the first depressions, wet and/or dry etching processes using an etching mask are preferably used, in particular no cutting separation processes, in order to avoid damage to the semiconductor layers 110. It can be further preferred that the first depressions 64 take place together with a structuring of the semiconductor layers 110 themselves, for example a structuring of the source electrode 41. It is conceivable that the in the 1 Separating sections 106 shown can have any complex, even curved, courses.

In der 5 ist ein bevorzugter weiterer Verfahrensschritt dargestellt, wobei nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen 64, insbesondere vor einer rückseitigen Bearbeitung des Wafers 100 in einem zweiten Schritt, ein Verstärkungswafer 63 auf die Vorderseite 102 des Wafers 100 mit einer Verbindungsschicht 62 aufgebracht wird. Die Verbindungsschicht 62 ist vorzugsweise als eine temporäre Klebeschicht ausgebildet, die vorzugsweise thermisch und/oder chemisch, gelöst werden kann.In the 5 A preferred further method step is shown, wherein after the introduction of the first depressions 64, in particular before processing the back of the wafer 100 in a second step, a reinforcing wafer 63 is applied to the front side 102 of the wafer 100 with a connecting layer 62. The connecting layer 62 is preferably designed as a temporary adhesive layer, which can preferably be dissolved thermally and/or chemically.

In der 6 und der 7 sind zwei Ausführungsbeispiele eines zweiten Verfahrensschritts dargestellt, wobei die Substratschicht 61 und oder die Ausgleichsschicht 13 zumindest entlang der Trennabschnitte 106 entfernt werden, um die einzelnen Halbleiterbauelemente 104 voneinander zu trennen. Dabei wird also die Rückseite 112 des Wafers 100 derart abgetragen, bis die zuvor eingebrachten ersten Vertiefungen 64 erreicht sind und sich eine durchgängige Vertiefung entlang der Trennabschnitte 106 ausbildet.In the 6 and the 7 Two exemplary embodiments of a second method step are shown, wherein the substrate layer 61 and/or the compensating layer 13 are removed at least along the separating sections 106 in order to separate the individual semiconductor components 104 from one another. The back side 112 of the wafer 100 is removed until the previously introduced first depressions 64 are reached and a continuous depression is formed along the separating sections 106.

In einer ersten Ausführungsform des zweiten Schrittes der 6 werden zweite Vertiefungen 51a in die Rückseite 112 des Wafers 100 eingebracht, bis diese die zuvor eingebrachten ersten Vertiefungen 64 erreichen. Zusätzlich werden Aussparungen 51 jeweils in ein Halbleiterbauelement 104 eingebracht, um die Halbleiterschichten 110 rückseitige kontaktieren zu können.In a first embodiment of the second step 6 second depressions 51a are introduced into the back 112 of the wafer 100 until they reach the previously introduced first depressions 64. In addition, recesses 51 are each introduced into a semiconductor component 104 in order to be able to contact the semiconductor layers 110 on the back.

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 compensation layer 13 can act as an etching stop layer for removing the substrate layer 61 during the second step, with this also being removed at least in the area of the second depressions 51a and/or the recesses 51.

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 6 erkennbar, dass bevorzugt nach dem Einbringen der Aussparung 51 die zuvor genannte Drain-Elektrode 52 aufgebracht werden kann.More preferably, after the recess 51 and the second recesses 51a have been introduced, the substrate layer 61 is etched and/or ground over the entire surface in the horizontal plane HL in order to reduce a depth t of the subsequently or previously produced recesses 51 in the vertical direction V and thus a later one To facilitate contacting from the back 112 of the semiconductor layers 110. Next is in the 6 It can be seen that the aforementioned drain electrode 52 can preferably be applied after the recess 51 has been introduced.

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 semiconductor components 104 can be distinguished in particular by characteristic vertical outer surfaces 114, 116 of semiconductor components, which are divided using an exciting separation process. In particular, surfaces produced using the etching process have a regular structure, in particular with notches corresponding to the various etching steps or a characteristic etching angle to the vertical direction V. In particular, a transition between the etching processes of the first depressions 116 and the second depressions 51a can be seen in the outer surface 114, 116.

In der 7 ist eine alternative Ausführungsform des zweiten Verfahrensschrittes zur Herstellung und Trennung der Halbleiterbauelemente 104 dargestellt, wobei die Substratschicht 61 und die Ausgleichsschicht 13 in der Horizontalebene H-L vollflächig geätzt und/oder geschliffen werden, wobei das Abtragen dieser Schichten bis hin zu den zuvor eingebrachten ersten Vertiefungen 64 erfolgt.In the 7 an alternative embodiment of the second method step for producing and separating the semiconductor components 104 is shown, the substrate layer 61 and the compensation layer 13 being etched and/or ground over the entire surface in the horizontal plane HL, with the removal of these layers down to the previously introduced first depressions 64 he follows.

Wie zusätzlich in der 6 und der 7 dargestellt ist, wird bevorzugt nach der Trennung der Halbleiterbauelemente 104 in den Trennabschnitten 106 der Verstärkungswafer 63 durch Lösen der Verbindungsschicht 62 getrennt, umso die Halbleiterbauelement 104 zu Vereinzeln.As additionally in the 6 and the 7 is shown, the reinforcement wafer 63 is preferably separated after the separation of the semiconductor components 104 in the separation sections 106 by loosening the connection layer 62 in order to separate the semiconductor components 104.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102020215006 A1 [0005]DE 102020215006 A1 [0005]

Claims (10)

Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von vertikalen Halbleiterbauelemente (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, dadurch gekennzeichnet, dass während eines ersten Schrittes in den Trennabschnitten (106) zwischen einzelnen Halbleiterbauelementen (104) vertikale erste Vertiefungen (64) in einer Vorderseite (102) des Wafers (100) erzeugt werden, die die zumindest eine Halbleiterschicht (110), und vorzugsweise auch die Ausgleichsschicht (13), durchdringen, bevor der Wafer (100) während eines zweiten Schrittes auf einer Rückseite (112) bearbeitet wird.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), characterized in that During a first step, vertical first depressions (64) are created in a front side (102) of the wafer (100) in the separating sections (106) between individual semiconductor components (104), which contain the at least one semiconductor layer (110), and preferably also the compensation layer (13), penetrate before the wafer (100) is processed on a back side (112) during a second step. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Vertiefungen (64) mittels Nass- und/oder Trockenätzverfahren unter der Verwendung einer Ätzmaske erzeugt werden, wobei vorzugsweise die ersten Vertiefungen (64) in Kombination mit einer funktionalen Strukturierung der zumindest einen Halbleiterschicht (110) eingebracht werden.Procedure according to the Claim 1 , characterized in that the first depressions (64) are generated by wet and/or dry etching processes using an etching mask, wherein preferably the first depressions (64) are introduced in combination with a functional structuring of the at least one semiconductor layer (110). Verfahren nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen (64), insbesondere nach dem ersten Schritt und vor dem zweiten Schritt, ein Verstärkungswafer (63) mit einer, insbesondere lösbaren, Verbindungsschicht (62), auf die Vorderseite (102) des Wafers (100) aufgebracht wird.Procedure according to the Claim 1 or 2 , characterized in that after the first depressions (64) have been introduced, in particular after the first step and before the second step, a reinforcing wafer (63) with a, in particular detachable, connecting layer (62) is placed on the front side (102) of the wafer (100) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen (64) die Substratschicht (61) und/oder die Ausgleichsschicht (13) während des zweiten Schrittes zumindest entlang der Trennabschnitte (106) von der Rückseite (112) des Wafers (100) aus entfernt werden, um die Halbeiterbauelemente (104) voneinander zu trennen.Procedure according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that after the introduction of the first depressions (64), the substrate layer (61) and / or the compensation layer (13) during the second step at least along the separating sections (106) from the back (112) of the wafer (100). be removed to separate the semiconductor components (104) from each other. Verfahren nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Schrittes zweite Vertiefungen (51a) in der Rückseite (112) des Wafers (100) vertikal entlang der Trennabschnitte (106) und zusätzlich in rückseitigen Kontaktierungsbereichen (118) der Halbleiterbauelemente (104) Aussparungen (51) innerhalb der Substratschicht (61) und/oder der Ausgleichsschicht (13) eingebracht werden.Procedure according to the Claim 4 , characterized in that during the second step, second depressions (51a) in the back (112) of the wafer (100) vertically along the separating sections (106) and additionally in the rear contact areas (118) of the semiconductor components (104) recesses (51) within the substrate layer (61) and/or the compensation layer (13) are introduced. Verfahren nach dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des zweiten Schrittes, vorzugsweise nach dem Einbringen der zweiten Vertiefungen (51a) und/oder Aussparungen (51), die Substratschicht (61) des Wafers (100) teilweise in vertikaler Richtung (V) und vollflächig in einer horizontalen Ebene (L-H) geschliffen und/oder geätzt wird, um eine vertikale Tiefe (t) der Aussparungen (51) zu verringern.Procedure according to the Claim 5 , characterized in that during the second step, preferably after the introduction of the second depressions (51a) and / or recesses (51), the substrate layer (61) of the wafer (100) is partially in a vertical direction (V) and over the entire surface in a horizontal direction Level (LH) is ground and / or etched to reduce a vertical depth (t) of the recesses (51). Verfahren nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einbringen der ersten Vertiefungen (64) und während dem zweiten Schritt die Substratschicht (61) und/oder der Ausgleichsschicht (13) des Wafers (13) in einer horizontalen Ebene (L-H) vollflächig geschliffen und/oder geätzt wird, um die Substratschicht (61) und/oder die Ausgleichsschicht (13) vollständig zu entfernen.Procedure according to the Claim 4 , characterized in that after the introduction of the first depressions (64) and during the second step, the substrate layer (61) and / or the compensation layer (13) of the wafer (13) is ground and / or etched over the entire surface in a horizontal plane (LH). to completely remove the substrate layer (61) and/or the compensation layer (13). Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Vereinzelung der Halbleiterbauelemente (104) der Verstärkungswafer (63), insbesondere durch thermisches und/oder chemisches lösen einer Verbindungsschicht (62), entfernt wird.Procedure according to one of the Claims 3 until 7 , characterized in that after the semiconductor components (104) have been separated, the reinforcement wafer (63) is removed, in particular by thermally and/or chemically dissolving a connecting layer (62). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschicht (110) zumindest eine vertikal epitaktisch gewachsenen GaN Schicht ausbildet, wobei die Substratschicht (61) aus Silizium und die Ausgleichsschicht (13) aus einem isolierenden Material, insbesondere umfassend Aluminiumnitrid und Gallium-Aluminiumnitrid, ausgebildet ist und wobei die Ausgleichsschicht (13) das epitaktische Wachsen der zumindest einen GaN-Schicht ermöglicht.Procedure according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the semiconductor layer (110) forms at least one vertically epitaxially grown GaN layer, the substrate layer (61) being made of silicon and the compensating layer (13) being made of an insulating material, in particular comprising aluminum nitride and gallium-aluminum nitride, and where the compensation layer (13) enables the epitaxial growth of the at least one GaN layer. Halbleiterbauelement, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach dem Anspruch 5, insbesondere ein vertikales Leistungshalbleiterbauelemente, mit einem 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), wobei die Substratschicht (61) und/oder die Ausgleichsschicht (13) eine Aussparung (51) zur rückseitigen Kontaktierung der zumindest einen Halbleiterschicht (110) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste vertikale Außenoberfläche (114) des Halbleiterbauelements (104) zumindest im Bereich der zumindest einen Halbleiterschicht (110) in einem ersten Nass- und/oder Trockenätzverfahren hergestellt ist und wobei eine zweite vertikale Außenoberfläche (116) des Halbleiterbauelements (104) in der Ausgleichsschicht (13) und/oder der Substratschicht (61) in einem zweiten Nass- und/oder Trockenätzverfahren hergestellt ist, wobei die zwei unterschiedlichen Außenoberflächen (114, 116) einen Trennübergang ausbilden.Semiconductor component, in particular produced by a method according to Claim 5 , in particular a vertical power semiconductor component, with a vertical layer structure (108) consisting of a substrate layer (61), a compensation layer (13), in particular for compensating for different crystal lattices and / or thermal expansion coefficients of the layer structure (108), and at least one semiconductor layer (110), where the substrate layer (61) and/or the compensating layer (13) has a recess (51) for rear-side contacting of the at least one semiconductor layer (110), characterized in that a first vertical outer surface (114) of the semiconductor component (104) at least in the area of at least one semiconductor layer (110) is produced in a first wet and/or dry etching process and wherein a second vertical outer surface (116) of the semiconductor component (104) in the compensation layer (13) and/or the Substrate layer (61) is produced in a second wet and/or dry etching process, wherein the two different outer surfaces (114, 116) form a separating transition.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020048889A1 (en) 2000-07-10 2002-04-25 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor device with sidewall metal layers
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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020048889A1 (en) 2000-07-10 2002-04-25 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor device with sidewall metal layers
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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