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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers und einen Schichtstapel.
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Im Allgemeinen kann ein Halbleiterchip (auch als integrierte Schaltung, IC, Chip oder Mikrochip bezeichnet) in der Halbleitertechnologie auf und/oder in einem Wafer (bzw. einem Substrat oder einem Träger) prozessiert, vereinzelt und eingebettet werden. Ein fertig hergestellter Chip (z.B. eine eingebettete integrierte Schaltung) kann in oder auf einem Träger montiert und kontaktiert werden, um eine bestimmte Funktionalität, wie z.B. das Schalten elektrischer Ströme, bereitzustellen. Um die resistiven Verluste des Chips zu reduzieren, was insbesondere bei hohen elektrischen Strömen dessen Leistungsaufnahme verringert, kann der Chip insgesamt möglichst dünn hergestellt werden, so dass ein vertikaler Strompfad durch den Chip hindurch so kurz wie möglich ist. Zum Herstellen solcher Chips auf Epitaxialschicht-Basis werden entsprechend dünne Wafer benötigt, z.B. zur Herstellung von Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (auch als IGBT bezeichnet, engl. "insulated-gate bipolar transistor") oder emitter-gesteuerten Dioden (auch als Emcon-Diode bezeichnet, engl. "emitter controlled diode").
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Die Bearbeitung entsprechend dünner Wafer kann eine besondere Herausforderung darstellen, da diese sehr empfindlich sind. Herkömmlicherweise wird ein Wafer daher mechanisch versteift, um einer Beschädigung des Wafers durch dessen Deformation entgegenzuwirken. Zur Versteifung wird beim Dünnen des Wafers auf die gewünschte Dicke der Rand 102 des Wafers stehen gelassen (z.B. auch als rückseitiger Stützring 102 bezeichnet), welcher den gedünnten Bereich 104 des Wafers 100a umgibt, wie in 1A in einer schematischen Querschnittsansicht und in 1B in einer Seitenansicht gezeigt ist.
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Der Stützring 102 kann allerdings auch als mechanische Barriere für Flüssigkeiten wirken, welche auf den gedünnten Bereich 104 einwirken sollen, und so das Bearbeiten des Wafers erschweren. Beispielsweise können besonders hohe Anforderungen an die maximal tolerierbare Dickenvariation (engl. "total thickness variation", TTV) das Bearbeiten des Wafers mittels einer Flüssigkeit erfordern.
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Insbesondere können Spinprozesse wie z.B. Belacken, Entwickeln, Reinigungen oder Ätzungen beeinträchtigt werden, (z.B. zum Entspannen des Wafers) verwendeten Ätzflüssigkeit behindert und so Turbolenzen in der Ätzflüssigkeit und/oder Schwankungen der resultierenden Ätzrate begünstigt werden. Dadurch kann das Material des Wafers inhomogen entfernt werden, z.B. im Vergleich zu Dünnungsverfahren ohne Stützring 102. Allerdings kann die Beherrschung der resultierenden Waferdicke und deren räumliche Verteilung ein Schlüsselparameter bei der Herstellung von Leistungschips sein, welche anschaulich hohe Anforderungen an die Länge des Strompfads durch den jeweiligen Chip und damit an die maximal tolerierbare Dickenvariation (TTV) haben.
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Um die Barrierewirkung, welche von dem Stützring 102 hervorgerufen wird, zu reduzieren, werden herkömmlicherweise Schlitze 106 in den Stützring 102 gesägt, durch welche hindurch die Ätzflüssigkeit besser abfließen kann. Dabei wird allerdings in Kauf genommen, dass die Versteifungswirkung des Stützrings 102 stark verringert wird. Ebenso wird ein hohes Risiko der Beschädigung von bereits in dem Wafer gefertigten Bauelementen in Kauf genommen, z.B. durch die beim Sägen entstehende mechanische Belastung.
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Daher lässt das Sägen nur einen geringen Spielraum bei der Prozessvariation zu, da eine zusätzliche Stabilisierung des Wafers nötig werden kann oder empfindliche Teile der Bauelemente erst nach dem Sägen gefertigt werden können und/oder geschützt werden müssen. Beispielsweise werden zusätzliche Schutzmaßnahmen, wie Folien, erforderlich, um empfindliche Oberflächen des Wafers beim Dünnen zu schützen.
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Ferner erhöht die Form des Sägeblatts die Menge an Material, welche aus dem Wafer entnommen werden muss, um die Barrierewirkung wirksam zu reduzieren. Anschaulich erfordert ein stärker gekrümmtes Sägeblatt einen tieferen Schnitt in den Wafer. Dadurch wird die Versteifungswirkung des Stützrings noch weiter verringert und der Abstand der Chips von dem Stützring sollte größer sein, um zu verhindern, dass in die Chips hinein gesägt wird. Ebenso kann das Sägen dadurch auf eine bestimmte Wafergröße limitiert sein bzw. die nutzbare Waferfläche verringern.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren und ein Schichtstapel bereitgestellt, welche eine mechanische Barrierewirkung des rückseitigen Stütz-Rings (z.B. auf Flüssigkeiten, d.h. Fluide, z.B. auf eine Ätzflüssigkeit) verringern ohne die Versteifungswirkung des Stütz-Rings (z.B. eines Taiko-Rings) zu beeinträchtigen. Damit kann erreicht werden, dass das Bearbeiten des gedünnten Bereichs mittels Flüssigkeiten erleichtert wird. Beispielsweise kann das Bearbeiten des gedünnten Bereichs mittels einer Flüssigkeit aufweisen: Belacken, Lithografie, Entwickeln, Reinigen und/oder Ätzen.
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Im Allgemeinen kann ein Stützring bereitgestellt sein oder werden, z.B. ein rückseitiger Stützring (Rückseitenring). Beispielsweise kann die Vorderseite des Wafers mittels anfänglicher Prozesse (z.B. Back-End Prozesse oder Front-End Prozesse) bearbeitet werden und die Rückseite des Wafer mittels End-Prozessen bearbeitet werden. Im Allgemeinen kann der Stützring mittels eines subtraktiven (trennenden) Prozesses gebildet werden, z.B. mittels chemischen Abtragens (z.B. Ätzen), mittels elektrochemischen Abtragens (z.B. Erodieren), mittels thermischen Abtragens (z.B. Plasmaätzen oder Laserablation) und/oder mittels mechanischen Trennend (z.B. Zerspanend, wie Schleifen). Im Falle, dass der Stützring mittels Schleifens des Wafers gebildet wird, kann dieser auch als Taiko-Ring bezeichnet werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bearbeiten des Stütz-Rings (z.B. eines Taiko-Rings) zum Reduzieren der von diesem verursachten Barrierewirkung schonender erfolgen. Damit kann auf zusätzliche Schutzmaßnahmen verzichtet werden und es werden mehr Freiheiten bei der Prozessgestaltung bereitgestellt. Anschaulich wird das Bearbeiten des Wafers erleichtert. Ferner lässt sich das Risiko der Beschädigung von Bauteilen reduzieren.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers Folgendes aufweisen: Bilden eines Schichtstapels, welcher eine Stützschicht und eine Nutzschicht aufweist sowie zwischen diesen einen Opferbereich, welcher gegenüber einem Bearbeitungsfluid eine geringere mechanische und/oder chemische Beständigkeit aufweist als die Stützschicht und als die Nutzschicht; Bilden einer Vertiefung durch die Stützschicht hindurch oder zumindest in diese hinein, welche den Opferbereich freilegt; Bilden zumindest eines Kanals in dem freigelegten Opferbereich (d.h. nach dem Freilegen des Opferbereich) mittels des Bearbeitungsfluids, wobei der Kanal die Vertiefung mit einem Äußeren des Schichtstapels verbindet.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers Folgendes aufweisen: Bilden eines Schichtstapels, welcher eine Stützschicht und eine Nutzschicht aufweist sowie zwischen diesen einen Opferbereich, welcher gegenüber einem Bearbeitungsfluid eine geringere mechanische und/oder chemische Beständigkeit aufweist als die Stützschicht und als die Nutzschicht; wobei die Stützschicht eine Vertiefung aufweist, welche den Opferbereich freilegt; Bilden zumindest eines Kanals in dem freigelegten Opferbereich (d.h. nach dem Freilegen des Opferbereich) mittels des Bearbeitungsfluids, wobei der Kanal die Vertiefung mit einem Äußeren des Schichtstapels verbindet (d.h. eine Verbindung durch die Stützschicht hindurch bildet).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vertiefung durch die Stützschicht hindurch oder zumindest in diese hinein gebildet werden, indem Material von der Stützschicht entfernt wird (z.B. mittels thermischen Verdampfens, chemischen Bearbeitens und/oder mechanischen Bearbeitens) oder indem Material mittels einer Maske abgeschieden wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers Folgendes aufweisen: Bilden eines Schichtstapels, welcher eine Stützschicht und eine Nutzschicht aufweist sowie zwischen diesen einen Opferbereich, welcher gegenüber einem Bearbeitungsfluid eine geringere mechanische und/oder chemische Beständigkeit aufweist als die Stützschicht und als die Nutzschicht; Freilegen des Opferbereichs mittels einer Vertiefung, welche durch die Stützschicht hindurch oder zumindest in diese hinein gebildet wird; und Verbinden der Vertiefung mit einem Äußeren des Schichtstapels mittels eines Kanals, welcher gebildet wird, indem Material von dem Opferbereich mittels des Bearbeitungsfluids entfernt wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nutzschicht mindestens ein elektrisches Schaltkreiselement (d.h. ein elektrisches Schaltkreiselement oder mehrere elektrische Schaltkreiselemente) aufweisen (z.B. mindestens ein Halbleiterbauelement).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Stützschicht den Wafer aufweisen; oder die Nutzschicht kann zwischen der Stützschicht und dem Wafer angeordnet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nutzschicht und die Stützschicht und/oder die Nutzschicht und der Opferbereich eine epitaktische Relation zueinander aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nutzschicht epitaktisch auf die Stützschicht und den Opferbereich aufgewachsen sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich gebildet sein oder werden, indem ein Abschnitt der Stützschicht und/oder der Nutzschicht chemisch und/oder strukturell verändert wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich gebildet sein oder werden, indem ein Material (Opfermaterial) auf der Stützschicht abgeschieden wird. Optional kann das Opfermaterial dotiert sein oder werden und/oder kann das Opfermaterial oxidiert sein oder werden. Beispielsweise kann ein Verbindungshalbleiter abgeschieden sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich (bzw. dessen Opfermaterial) einen Verbindungshalbleiter aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Verbindungshalbleiter kann beispielsweise Silizium-Germanium (SiGe) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ungefähr 5 at.% bis 95 at.% Germanium aufweisend, z.B. ungefähr 10 at.% bis 95 at.% Germanium aufweisend.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich gebildet sein oder werden, indem ein Abschnitt der Stützschicht und/oder Nutzschicht dotiert wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich mehrere Segmente aufweisen, welche einen Abstand voneinander aufweisen und von denen jedes Segment von der Vertiefung freigelegt ist oder wird, wobei das Bilden zumindest eines Kanals in dem Opferbereich aufweist, dass in jedem Segment des Opferbereichs zumindest ein Kanal gebildet wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich gebildet werden, indem ein Abschnitt der Stützschicht und/oder der Nutzschicht selektiv geätzt wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich eine größere Porosität aufweisen als die Stützschicht und/oder als die Nutzschicht.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich eine größere Fremdstoffkonzentration (z.B. Dotierstoffkonzentration) aufweisen als die Stützschicht und/oder als die Nutzschicht.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können der Opferbereich (bzw. dessen Opfermaterial) und die Stützschicht (bzw. deren Material) zumindest ein gemeinsames chemisches Element (z.B. einen Halbleiter) aufweisen. Der Opferbereich kann optional zusätzlich den Fremdstoff aufweisen (z.B. in einer höheren Konzentration als die Stützschicht) und/oder Störstellen aufweisen (z.B. in einer höheren Dichte als die Stützschicht). Alternativ oder zusätzlich können der Opferbereich und die Nutzschicht zumindest ein gemeinsames chemisches Element (z.B. einen Halbleiter) aufweisen. Der Opferbereich kann zusätzlich den Fremdstoff aufweisen (z.B. in einer höheren Fremdstoffkonzentration als die Nutzschicht). Der Opferbereich kann optional zusätzlich den Fremdstoff aufweisen (z.B. in einer höheren Konzentration als die Nutzschicht) und/oder Störstellen aufweisen (z.B. in einer höheren Dichte als die Nutzschicht).
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Das zumindest eine gemeinsame chemische Element kann z.B. ein chemisches Element (z.B. einen Elementhalbleiter) oder mehrere chemische Elemente (z.B. einen daraus gebildeten Verbindungshalbleiter) aufweisen oder daraus gebildet sein. Das zumindest eine gemeinsame chemische Element kann auch als Basismaterial bezeichnet sein, z.B. wenn die Stützschicht und/oder die Nutzschicht aus dem zumindest einen chemischen Element gebildet ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich sich von der Stützschicht und/oder der Nutzschicht in der chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vertiefung in einem inneren Abschnitt der Stützschicht gebildet werden, so dass ein äußerer Abschnitt der Stützschicht die Vertiefung umgibt. Der äußere Abschnitt der Stützschicht kann anschaulich den Stützring (auch als Versteifung oder Versteifungsring bezeichnet) bilden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Bilden des Kanals das Bearbeitungsfluid auf den Schichtstapel (z.B. auf die Nutzschicht und/oder auf die Stützschicht) einwirken.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bearbeitungsfluid eine Ätzflüssigkeit, ein Ätzgas und/oder ein Ätzplasma aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Vertiefung entlang einer ersten Richtung durch die Stützschicht hindurch oder zumindest in diese hinein erstrecken; und der Kanal kann sich entlang einer zweiten Richtung durch den Opferbereich hindurch erstrecken; wobei die zweite Richtung quer (d.h. senkrecht) zu der ersten Richtung verlaufen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vertiefung einen Teil der Nutzschicht freilegen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Vertiefung vor dem Bilden des zumindest einen Kanals erfolgen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Dotieren der Nutzschicht durch die Vertiefung hindurch (z.B. mittels Implantation eines Dotierstoffs in die Nutzschicht).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Aktivierung des Dotierstoffs (z.B. mittels thermischer Energie).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Maskieren der Nutzschicht, d.h. Bilden einer Maske über der Nutzschicht. Die Maske (Ätzmaske) kann eine Softmaske oder eine Hartmaske aufweisen oder daraus gebildet sein. Eine Hartmaske kann ein widerstandfähiges Material aufweisen, z.B. widerstandfähiger als die Softmaske. Die Softmaske kann beispielsweise ein Polymer aufweisen oder daraus gebildet sein oder ein anderes organisches Material. Die Maske kann beispielsweise einen Lack (z.B. Fotolack) aufweisen oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann die Hartmaske gegenüber Sauerstoff, Fluor, Chlor und/oder andere reaktive Gase widerstandsfähig sein. Die Hartmaske kann beispielsweise zum Bearbeiten (z.B. Strukturieren) mittels Nasschemie und/oder Plasmaätzen verwendet werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Strukturieren der Nutzschicht (z.B. mittels der Maske). Beispielsweise kann ein Lithografie-Prozess unter Verwendung der Maske erfolgen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: elektrisches Kontaktieren der Nutzschicht mittels einer Metallisierung, welche in der Vertiefung gebildet wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner aufweisen: Befestigen des Schichtstapels auf einem Träger, bevor die Vertiefung gebildet wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Schichtstapel (z.B. aufweisend einen Wafer) Folgendes aufweisen: eine Stützschicht und eine Nutzschicht; eine Vertiefung, welche sich durch die Stützschicht hindurch oder zumindest in diese hinein erstreckt; zumindest ein Kanal, welcher sich zwischen der Stützschicht und der Nutzschicht hindurch von der Vertiefung zu einem Äußeren des Schichtstapels erstreckt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Nutzschicht mindestens ein elektrisches Schaltkreiselement aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kanal auf einander gegenüberliegenden Seiten quer (d.h. senkrecht) zu der Erstreckung des Kanals von der Stützschicht und der Nutzschicht begrenzt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Vertiefung entlang einer Richtung erstrecken, welche quer (d.h. senkrecht) zu der Erstreckung des Kanals verläuft (z.B. durch die Stützschicht hindurch oder zumindest in diese hinein erstreckend); wobei der Kanal parallel zu der Richtung auf einander gegenüberliegenden Seiten von der Stützschicht und der Nutzschicht begrenzt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
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1A bis 1C ein herkömmliches Verfahren;
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2A bis 2C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht;
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3A bis 3C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht;
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4A bis 4C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
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5A bis 5C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht;
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6A und 6B jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht;
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7A bis 7C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht;
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8A bis 8C jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht;
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9A, 9B und 10 jeweils ein Schaltkreiselement gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht; und.
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11A und 11B jeweils ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Der Begriff "beispielhaft" wird hier in der Bedeutung "als Beispiel, Exemplar oder Veranschaulichung dienend" verwendet. Jede Ausführungsform oder Gestaltung, die hier als "beispielhaft" beschrieben ist, ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Ausführungsformen oder Gestaltungen zu verstehen.
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Der Begriff "über" in Bezug auf abgeschiedenes Material, welches "über" einer Seite oder Fläche gebildet wird, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen verstanden werden, als dass das abgeschiedene Material "direkt auf", z.B. in direktem (z.B. körperlichem) Kontakt mit, der genannten Seite oder Fläche gebildet wird. Der Begriff "über" in Bezug auf ein abgeschiedenes Material, welches "über" einer Seite oder Fläche gebildet wird, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen verstanden werden, als dass das abgeschiedene Material "indirekt auf" der genannten Seite oder Fläche gebildet wird, wobei eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der genannten Seite oder Fläche und dem abgeschiedenen Material angeordnet sind oder werden.
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Der Begriff "seitlich" oder "lateral" mit Bezug auf die "seitliche" bzw. "laterale" Ausdehnung einer Struktur (oder eines Substrats, eines Wafer oder eines Trägers) oder "seitlich" bzw. "lateral" angrenzend, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet werden, um eine Ausdehnung oder eine Lagebeziehung entlang einer Oberfläche eines Substrats, eines Wafers oder eines Trägers zu bezeichnen. Das bedeutet, dass eine Oberfläche eines Substrats (beispielsweise eine Oberfläche eines Trägers oder einer Oberfläche eines Wafers) als Referenz dienen kann, die allgemein als die Hauptbearbeitungsfläche des Substrats (oder die Hauptbearbeitungsfläche des Trägers oder Wafers) bezeichnet wird. Ferner kann der Begriff "Breite", der im Hinblick auf eine "Breite" einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet wird, hier verwendet werden, um die seitliche (bzw. laterale) Ausdehnung einer Struktur zu bezeichnen.
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Ferner kann der Begriff "Höhe", der in Bezug eine Höhe einer Struktur (oder eines Strukturelements) verwendet wird, hier verwendet werden, auf die Ausdehnung einer Struktur entlang einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche eines Substrats (z.B. senkrecht zu der Hauptbearbeitungsfläche eines Substrats) zu bezeichnen, d.h. eine vertikale Ausdehnung. Der Begriff "Dicke", der im Hinblick auf eine "Dicke" einer Schicht verwendet wird, kann hier verwendet werden, um die räumliche Ausdehnung der Schicht senkrecht zu der Oberfläche des Trägers (des Materials), auf dem die Schicht abgeschieden wird, zu bezeichnen, d.h. eine vertikale Ausdehnung. Wenn die Oberfläche des Trägers parallel zu der Oberfläche des Substrats (beispielsweise zu der Hauptbearbeitungsfläche) ist, kann die Dicke der auf dem Träger aufgebrachten Schicht gleich der Höhe der Schicht sein. Ferner kann eine "vertikale" Struktur eine Struktur bezeichnen, die sich in einer Richtung senkrecht zu der seitlichen Richtung (z.B. senkrecht zu der Hauptbearbeitungsoberfläche eines Substrats) erstreckt, und eine "vertikale" Ausdehnung kann eine Ausdehnung entlang einer Richtung senkrecht zu einer lateralen Richtung (beispielsweise eine Ausdehnung senkrecht zu der Hauptbearbeitungsfläche eines Substrats) bezeichnen.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung, z.B. elektrisch leitend. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff "Fluid" verstanden werden als ein flüssiges Material und/oder ein gasförmiges Material aufweisend oder daraus gebildet. Das gasförmige Material kann optional zumindest teilweise ionisiert sein. Mit anderen Worten kann das gasförmige Material optional ein Plasma aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Chip als dünner Chip oder als sehr dünner Chips ausgebildet sein. Ein dünner Chip kann eine Dicke im Bereich von etwa 70 µm bis etwa 250 µm aufweisen. Ein sehr dünner Chip kann eine Dicke im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 70 µm und aufweisen. Der Chip kann optional dicker als ein dünner Chip sein, z.B. in einem Bereich von ungefähr 250 µm bis ungefähr 1 mm (Millimeter).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Chip einen vertikalen Strompfad aufweisen und/oder bereitstellen (d.h. einen Strompfad durch den Chip hindurch), z.B. zwischen zwei Kontaktpads, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Chips angeordnet sind (z.B. auf dessen Rückseite und dessen Vorderseite).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Nutzschicht als Schicht verstanden werden, welche zum Herstellen einzelner Bauelemente, d.h. elektrischer Schaltkreiselemente und/oder integrierter Schaltungen, prozessiert wird. Beispielsweise kann die Nutzschicht zumindest abschnittsweise chemisch verändert, beschichtet und/oder strukturiert werden. Die Nutzschicht aufweisend zumindest ein Bauelement kann auch als Bauelementschicht bezeichnet sein. Die Nutzschicht kann einen Halbleiterbereich aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleiterbereich (z.B. der Nutzschicht) prozessiert werden, um ein oder mehrere elektrische Schaltkreiselemente, z.B. einzeln oder miteinander verschaltet zu bilden. Mehrere miteinander verschaltete Schaltkreiselemente können beispielsweise eine integrierte Schaltung bilden. Im Allgemeinen kann ein Chip (auch als Halbleiterchip bezeichnet) oder können mehrere Chips in dem Halbleiterbereich gebildet sein oder werden.
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Jeder oder der Chip kann eine aktive Chipfläche aufweisen. Die aktive Chipfläche kann in einem Teil des Halbleiterbereichs angeordnet sein oder werden und kann zumindest ein Schaltkreiselement (ein Schaltkreiselement oder mehrere Schaltkreiselemente), wie einen Transistor, einen Widerstand, einen Kondensator, eine Diode oder dergleichen aufweisen. Das zumindest eine Schaltkreiselement kann zum Ausführen von Operationen, z.B. Rechenoperationen oder Speicheroperationen eingerichtet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Schaltkreiselement zum Auszuführen von Schaltoperationen oder Verstärkungsoperationen, z.B. in einer Leistungselektronik (z.B. unter Verwendung von Leistungsschaltkreiselementen).
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Verschiedene Schaltkreiselemente, wie z.B. ein Transistor und/oder eine Diode können für Hochvolt-Anwendungen (auch als Hochspannungsdiode oder Hochspannungstransistor bezeichnet) eingerichtet sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich können verschiedene Schaltkreiselemente, wie z.B. ein Transistor und/oder eine Diode, emitter-gesteuert (auch als EMCON bezeichnet) sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Chip (auch als integrierter Schaltkreis bezeichnet) von dem Halbleiterbereich vereinzelt werden, indem Material von einer Schnittfuge (auch als Kerf bezeichnet) des Halbleiterbereichs entfernt wird (auch als Zerteilen oder Zerschneiden des Halbleiterbereichs bezeichnet). Beispielsweise kann das Entfernen von Material aus der Schnittfuge des Halbleiterbereichs durch Ritzen und Brechen, Spalten, Klingen-Zerteilung (Separation/Trennung), Plasma-Zerteilung (Separation/Trennung), Laser-Zerteilung oder mechanisches Sägen erfolgen (beispielsweise indem eine Trennsäge verwendet wird). Nach dem Vereinzeln des Halbleiterchips kann dieser elektrisch kontaktiert und nachfolgend verkapselt (z.B. geschlossen oder halboffen) werden, z.B. mittels eines Formmaterials und/oder in einen Chipträger (auch als Chipgehäuse bezeichnet), welcher für die Verwendung in einem elektronischen Gerät geeignet ist. Beispielsweise kann der Chip mittels Drähten innerhalb des Chipträgers verbunden werden und/oder der Chipträger kann auf einer Leiterplatte und/oder auf einen Leiterrahmen (beispielsweise ein IGBT oder ein Leistungs-MOSFET) gelötet werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich, die Nutzschicht und/oder die Stützschicht eines der nachstehenden Halbleitermaterialien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Begriff Halbleitermaterial kann als eine chemische Zusammensetzung verstanden werden, welche ein halbleitendes Basismaterial aufweist oder daraus gebildet ist und/oder in einem undotierten Zustand halbleitend ist, d.h. eine elektrische Leitfähigkeit aufweist in einem Bereich von ungefähr 10–6 Siemens/Meter bis ungefähr 106 Siemens/Meter. Während des Prozessierens des Wafers kann das halbleitende Basismaterial beispielsweise abschnittsweise dotiert sein oder werden, was dessen elektrische Leitfähigkeit in den dotierten Stellen erhöht (z.B. über 106 Siemens/Meter).
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Das Halbleitermaterial bzw. das halbleitende Basismaterial kann beispielsweise einen Elementhalbleiter (z.B. Silizium oder Germanium) oder einen Verbindungshalbleiter (z.B. Siliziumkarbid oder SiGe) aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich eine größere Dotierstoffkonzentration aufweisen als die Stützschicht und/oder als die Nutzschicht, z.B. wenn die Stützschicht und/oder wenn die Nutzschicht (z.B. deren Basismaterial) Siliziumkarbid (SiC) aufweist oder daraus gebildet ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich eine größere Fremdstoffkonzentration aufweisen als die Stützschicht und/oder als die Nutzschicht, z.B. wenn die Stützschicht und/oder die Nutzschicht (z.B. deren Basismaterial) Silizium (Si) und/oder Germanium (Ge) aufweisen oder daraus gebildet sind. Beispielsweise kann der Opferbereich dann SiGe aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. mit einer höheren Konzentration von Silizium als die Stützschicht und/oder als die Nutzschicht (z.B. wenn die Stützschicht und/oder die Nutzschicht im Wesentlichen Germanium aufweisen oder daraus gebildet sind) oder mit einer höheren Konzentration von Germanium als die Stützschicht und/oder als die Nutzschicht (z.B. wenn die Stützschicht und/oder die Nutzschicht im Wesentlichen Silizium aufweisen oder daraus gebildet sind).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat (z.B. ein Wafer, z.B. ein rekonfigurierter Wafer) und/oder kann ein Halbleiterbereich ein Halbleitermaterial (z.B. das Basismaterial) eines Typs oder verschiedener Typen aufweisen oder daraus gebildet sein, einschließlich Gruppe IV-Halbleiter (z.B. Silizium oder Germanium), Verbindungshalbleiter, z.B. Gruppe III-V-Verbindungshalbleiter (beispielsweise Galliumarsenid), Gruppe-III-Halbleiter, Gruppe V-Halbleiter oder halbleitende Polymere. In mehreren Ausführungsformen kann das Substrat und/oder der Halbleiterbereich aus Silizium (dotiert oder undotiert) gebildet sein oder werden. In mehreren alternativen Ausführungsformen kann das Substrat und/oder der Halbleiterbereich ein Silizium-auf-Isolator-(SOI)-Wafer sein. Als Alternative kann jedes andere geeignete Halbleitermaterial für das Substrat und/oder den Halbleiterbereich verwendet werden, beispielsweise eine Halbleiterverbindung (halbleitende chemische Verbindung) wie Galliumphosphid (GaP), Indiumphosphid (InP), Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumnitrid (GaN), aber auch jede geeignete ternäre Halbleiterverbindung oder quaternäre Halbleiterverbindung, wie beispielsweise Indium-Galliumarsenid (InGaAs).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Nutzschicht, die Stützschicht und/oder der Opferbereich einen Halbleiterbereich aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich ein Oxid (z.B. ein Halbleiteroxid wie Siliziumdioxid) aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Opferbereich dotiert und/oder porös sein. Beispielsweise kann der Opferbereich dotiertes und/oder poröses Oxid bzw. Halbleitermaterial (z.B. Silizium und/oder Silizium-Germanium und/oder SiC) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Opferbereich kann optional ein epitaktisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Kanal einen Querschnitt (quer zu einer Richtung von der Vertiefung weg geschnitten) aufweisen, welcher die eine Richtung von der Vertiefung weg zunimmt oder abnimmt (z.B. trichterförmig). Beispielsweise kann der Querschnitt (z.B. die Breite und/oder Höhe des Kanals) in die Richtung von der Vertiefung weg abnehmen. Damit kann ein großer Einlassbereich an der Vertiefung erreicht werden, was die Barrierewirkung weiter verringert. Alternativ kann der Querschnitt (z.B. die Breite und/oder Höhe des Kanals) in die Richtung von der Vertiefung weg zunehmen. Damit kann ein möglichst großer Querschnitt des Stützrings erhalten bleiben, was dessen Versteifungswirkung erhöht.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich zumindest zwei Kanäle in ihrem Querschnitt (z.B. Breite und/oder Höhe) unterscheiden. Damit kann erreicht werden, dass die Stabilität des Stützrings lokal unterschiedlich ist. Beispielsweise kann damit ein Entfernen des Stützrings erleichtert werden (z.B. kann sich der Stützring besser abbrechen lassen).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Querschnitt des oder jedes Kanals z.B. kreisförmig, elliptisch, polygonal (z.B. rechteckig, z.B. quadratisch) sein, z.B. eine Mischung davon. Anschaulich kann die Form des Querschnitts an die Gegebenheiten angepasst sein oder werden.
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2A bis 2C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht. Es können optional mehrere Schichtstapel 251 gleichzeitig bearbeitet werden (auch als Batchprozess bezeichnet).
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Das Verfahren kann in 200a aufweisen: Bilden eines Schichtstapels 251. Der Schichtstapel 251 kann eine Stützschicht 202 und eine Nutzschicht 204 aufweisen. Ferner kann der Schichtstapel 251 einen Opferbereich 206 aufweisen, welcher zwischen der Stützschicht 202 und der Nutzschicht 204 angeordnet ist. Der Opferbereich 206 kann sich zumindest teilweise in die Stützschicht 202 und/oder in die Nutzschicht 204 hinein erstrecken. Der Opferbereich 206 kann an ein Äußeres 251a des Schichtstapels 251 angrenzen, d.h. einen Teil einer freiliegenden Außenwandung des Schichtstapels 251 aufweisen bzw. zumindest teilweise freiliegen.
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Der Opferbereich 206, z.B. dessen chemische Zusammensetzung und/oder körperliche Struktur, kann derart eingerichtet sein, dass der Opferbereich 206 gegenüber einem Bearbeitungsfluid eine geringere mechanische und/oder chemische Beständigkeit aufweist als die Stützschicht 202 und/oder als die Nutzschicht 204. Der Begriff "Beständigkeit" im Zusammenhang mit einer Bearbeitung kann verstanden werden als Widerstandsfähigkeit gegenüber einer mechanischen und/oder chemischen Veränderung, welche durch das Bearbeiten bewirkt wird, z.B. gegenüber einer chemischen Reaktion (z.B. Oxidation) und/oder gegenüber einem Materialabtrag. Eine größere Beständigkeit hat eine langsamere Veränderung zur Folge. Beispielsweise kann eine Struktur (z.B. ein Bereich oder eine Schicht) und/oder kann ein Material von dem Bearbeiten weniger und/oder langsamer verändert werden je größer dessen Beständigkeit ist. Die Beständigkeit kann auf ein bestimmtes Bearbeitungsfluid bezogen sein und/oder für verschiedene Bearbeitungsfluide voneinander abweichen.
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Die Beständigkeit des Opferbereichs 206 kann beispielsweise kleiner sein als ungefähr 75% (z.B. kleiner als ungefähr 50%, z.B. kleiner als ungefähr 25%, z.B. kleiner als ungefähr 5%, z.B. kleiner als ungefähr 1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,01%, z.B. kleiner als ungefähr 0,001%%, z.B. kleiner als ungefähr 0,0001%) der Beständigkeit der Nutzschicht 204 und/oder der Stützschicht 202. Beispielsweise kann sich die Selektivität zwischen porösem Silizium (z.B. im Opferbereich 206) und monokristallinem Silizium (z.B. in der Stützschicht 202 und/oder in der Nutzschicht 204) um einen Faktor 10–5 unterscheiden. Einen ähnlichen Unterschied in der Selektivität lässt sich zwischen Siliziumdioxid (SiO2) (z.B. im Opferbereich 206) und Silizium (z.B. in der Stützschicht 202 und/oder in der Nutzschicht 204) erreichen, z.B. bei der Verwendung von Flusssäure (HF) als Bearbeitungsfluid. Die Selektivität kann die Geschwindigkeit repräsentieren, mit der z.B. das Ätzen eines Bereichs oder Materials erfolgt. Allgemeiner ausgedrückt kann eine große Selektivität beschreiben, dass eine bestimmte chemische Reaktion bevorzugt erfolgt. Die Selektivität kann indirekt proportional zu der Beständigkeit sein.
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Eine mechanische und/oder chemische Beständigkeit kann beispielsweise reduziert sein oder werden, indem eine freiliegende Oberfläche vergrößert ist oder wird. Damit kann beispielsweise einem chemisch reaktiven Bearbeitungsfluid eine größere Oberfläche bereitgestellt sein oder werden, an dem das Bearbeitungsfluid angreifen kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine mechanische und/oder chemische Beständigkeit erhöht sein oder werden, indem eine mechanische Härte erhöht und/oder eine chemische Reaktivität gegenüber dem Bearbeitungsfluid reduziert (auch als Passivieren bezeichnet) wird. Die chemische Reaktivität kann die Fähigkeit eines Materials beschreiben, eine chemische Reaktion einzugehen, z.B. die Geschwindigkeit mit der die chemische Reaktion erfolgt oder die Energieschwelle, die nötig ist, um die Rektion in Gang zu setzen (auch als Aktivierungsenergie bezeichnet).
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Beispielsweise kann der Opferbereich 206 eine kleinere mechanische Härte, größere chemische Reaktivität und/oder größere Rauheit (z.B. aufgrund einer porösen Oberfläche) aufweisen als die Stützschicht 202 und/oder als die Nutzschicht 204. Zumindest eines von der chemischen Reaktivität, Rauheit, Dotierstoffkonzentration, Störstellendichte, Porosität und/oder Weichheit (entspricht der inversen Härte) des Opferbereichs 206 kann kleiner sein als ungefähr 75% (z.B. kleiner als ungefähr 50%, z.B. kleiner als ungefähr 25%, z.B. kleiner als ungefähr 5%, z.B. kleiner als ungefähr 1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,01%, z.B. kleiner als ungefähr 0,001%%, z.B. kleiner als ungefähr 0,0001%) der entsprechenden chemischen Reaktivität, Rauheit, Dotierstoffkonzentration, Störstellendichte, Porosität und/oder Weichheit der Nutzschicht 204 und/oder der Stützschicht 202.
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Die Nutzschicht 204 und/oder die Stützschicht 202 können entlang einer lateralen Ebene 101, 103 erstreckt sein. Eine (vertikale) Ausdehnung 204d der Nutzschicht 204 (anschaulich eine Dicke 204d der Nutzschicht 204) kann kleiner sein als eine (vertikale) Ausdehnung 202d der Stützschicht 202 (anschaulich eine Dicke 202d der Stützschicht 202). Alternativ oder zusätzlich kann eine Dicke (Ausdehnung entlang Richtung 105) des Schichtstapels 251 (z.B. aufweisend die Stützschicht 202 und die Nutzschicht 204), z.B. die Summe von Dicke 202d und Dicke 204d, beispielsweise 500 µm oder mehr betragen.
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Das Verfahren kann ferner in 200b aufweisen: Bilden einer Vertiefung 208 durch die Stützschicht 202 hindurch oder zumindest in diese hinein. Die Vertiefung 208 kann derart eingerichtet sein, dass der Opferbereich 206 mittels der Vertiefung 208 zumindest teilweise freilegt wird oder ist.
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Die Vertiefung 208 kann in einem inneren Abschnitt 206i der Stützschicht 202 gebildet sein oder werden, welcher von einem äußerem Abschnitt 206a der Stützschicht 202 umgeben wird. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des Opferbereichs 206 vor dem Bilden der Vertiefung 208 entfernt sein oder werden.
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Die (vertikale) Ausdehnung 204d der Nutzschicht 204 kann kleiner sein als eine Tiefe 208d der Vertiefung 208, d.h. eine (vertikale) Ausdehnung 208d, mit sich die Vertiefung 208 in die Stützschicht 202 hinein erstreckt. Optional kann die Nutzschicht 204 mittels der Vertiefung 208 teilweise freilegt sein oder werden. Optional kann sich die Vertiefung 208 zumindest teilweise in die Nutzschicht 204 hinein erstrecken.
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Der verbleibende Abschnitt 206a der Stützschicht 202 (auch als äußerer Abschnitt 206a der Stützschicht 202 bezeichnet) kann einen so genannten Stütz-Ring (z.B. auch als Support-Ring bezeichnet, z.B. ein Taiko-Ring) aufweisen oder daraus gebildet sein. Anschaulich kann die Tiefe 208d der Vertiefung 208 die Dicke 208d des Stütz-Rings definieren und damit das Maß der Versteifung definieren.
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Die verbleibende Stützschicht 202 (anschaulich ein äußerer Abschnitt 206a der Stützschicht 202) kann die Vertiefung 208 entlang einer lateralen Richtung 101, 103 umgeben. Beispielsweise kann die verbleibende Stützschicht 202 sich entlang eines Pfades um die Vertiefung 208 herum erstrecken, z.B. ringförmig, elliptisch, polygonal (z.B. rechteckig, z.B. quadratisch), usw. Der Pfad kann parallel zu der lateralen Ebene 101, 103 verlaufen.
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Das Bilden der Vertiefung 208 (auch als Dünnen der Stützschicht 202 bezeichnet) kann mechanisch, chemisch und/oder thermisch erfolgen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vertiefung 208 mittels eines subtraktiven (trennenden) Prozesses gebildet werden, z.B. mittels chemischen Abtragens (z.B. Ätzen), mittels elektrochemischen Abtragens (z.B. Erodieren), mittels thermischen Abtragens (z.B. Plasmaätzen oder Laserablation) und/oder mittels mechanischen Trennens (z.B. Zerspanend, wie Schleifen). Mittels des subtraktiven Prozesses kann Material von der Stützschicht 202 entfernt werden. Beispielsweise kann die Vertiefung 208 mittels Schleifens gebildet sein oder werden.
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Das Bilden der Vertiefung 208 (auch als Dünnen der Stützschicht 202 bezeichnet) kann beispielsweise mittels eines mechanischen Abtragens erfolgen, z.B. mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens, wie z.B. Schleifen (auch als Backgrinding bezeichnet). Optional kann das Bilden der Vertiefung 208 mittels einer Ätzflüssigkeit unterstützt werden.
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Eine (vertikale) Ausdehnung 206d des Opferbereichs 206 kann kleiner sein als die (laterale) Ausdehnung 208d der Vertiefung 208 und/oder die (laterale) Ausdehnung 202d der Stützschicht 202. Der Opferbereich 206 kann einen Abstand von einer Oberfläche der Nutzschicht 204 aufweisen, welche der Stützschicht 202 gegenüberliegt. Alternativ oder zusätzlich kann der Opferbereich 206 einen Abstand von einer Oberfläche der Stützschicht 202 aufweisen, welche der Nutzschicht 204 gegenüberliegt.
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Das Verfahren kann ferner in 200c aufweisen: Bilden zumindest eines Kanals 210 in dem freigelegten Opferbereich 206 mittels des Bearbeitungsfluids (d.h. unter Verwendung des Bearbeitungsfluids). Der Kanal 210 kann die Vertiefung 208 mit einem Äußeren 251a des Schichtstapels 251 verbinden. Mit anderen Worten kann sich der Kanal 210 durch den Opferbereich 206 hindurch erstrecken. Der Kanal 210 kann (seitlich) an die Vertiefung 208 angrenzen.
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Das Bilden des Kanals 210 kann aufweisen zumindest einen Teil des Opferbereichs 206 (z.B. dessen Material, auch als Opfermaterial bezeichnet) zu entfernen. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 (z.B. dessen Material) vollständig entfernt sein oder werden. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 kann mittels des Bearbeitungsfluides erfolgen. Beispielsweise kann das Entfernen durch die Vertiefung 208 hindurch und/oder von dem Äußeren 251a aus erfolgen. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 durch die Vertiefung 208 hindurch kann beispielsweise mittels eines Schleuderprozesses (auch als Spinprozess bezeichnet) erfolgen, d.h. während der Schichtstapel 251 rotiert wird. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 von dem Äußeren 251a aus kann vor und/oder nach dem Bilden der Vertiefung 208 erfolgen. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) von außen nach innen und/oder von innen nach außen geätzt werden (z.B. mittels einer Nassbank), z.B. vor dem Bilden (z.B. mittels Schleifen) der Vertiefung 208.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich 206 zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) entfernt werden zum Bilden eines oder des Kanals 210. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 kann aufweisen den Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) teilweise oder vollständig zu entfernen. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 kann aufweisen das Opfermaterial teilweise oder vollständig aus dem Opferbereich 206 zu entfernen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schichtstapel 251 (z.B. der Wafer) zum Bilden eines oder des Kanals 210 in das Bearbeitungsfluid hinein getaucht werden (z.B. mittels einer Nassbank).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kanal 210 verstanden werden, als Öffnung, welche sich durch ein festes Material (z.B. eine Struktur) hindurch erstreckt (d.h. eine Durchgangsöffnung). Quer zu ihrer Erstreckung (d.h. der lateralen Ausdehnung 210b des Kanals 210) kann die Öffnung entlang einer ersten Richtung 105 auf gegenüberliegenden Seitenwänden begrenzt werden und entlang einer zweiten Richtung auf gegenüberliegenden Seitenwänden begrenzt werden. Die zweite Richtung kann quer (d.h. senkrecht) zur ersten Richtung sein. Mit anderen Worten kann ein Kanal eine Durchgangsöffnung bezeichnen, welche von einer Umfangswandung vollständig umgeben ist. Anschaulich kann der Kanal 210 Seitenwände, eine Deckenwand und eine Bodenwand aufweisen (d.h. anschaulich ein Tunnel sein).
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In mehreren Ausführungsformen können mehrere Kanäle 210 in dem Opferbereich 206 gebildet sein oder werden.
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Die Vertiefung 208 kann sich entlang einer ersten Richtung 105 (auch als vertikale Richtung 105 bezeichnet, d.h. einer Richtung quer zu der lateralen Ebene 101, 103) durch die Stützschicht 202 hindurch oder zumindest in diese hinein erstrecken. Der oder jeder Kanal 210 kann sich entlang einer zweiten Richtung 101, 103 (auch als laterale Richtung 101, 103 bezeichnet, d.h. einer Richtung in oder parallel zu der lateralen Ebene 101, 103) durch den Opferbereich 206 hindurch oder zumindest in diesen hinein erstrecken.
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Zum Bilden des oder jedes Kanals 210 kann das Bearbeitungsfluid auf den Schichtstapel 251 einwirken, z.B. auf zumindest den Opferbereich 206. Wirkt das Bearbeitungsfluid auf die Nutzschicht 204 ein, kann das Bearbeitungsfluid die Nutzschicht 204 (z.B. deren Material) langsamer (z.B. gar nicht oder kaum) entfernen als den Opferbereich 206 (z.B. dessen Material). Mit anderen Worten kann die Nutzschicht 204 gegenüber dem Bearbeitungsfluid eine größere Beständigkeit aufweisen als der Opferbereich 206. Wirkt das Bearbeitungsfluid auf die Stützschicht 202 ein, kann das Bearbeitungsfluid die Stützschicht 202 (z.B. deren Material) langsamer (z.B. gar nicht oder kaum) entfernen als den Opferbereich 206 (z.B. dessen Material). Mit anderen Worten kann die Stützschicht 202 gegenüber dem Bearbeitungsfluid eine größere Beständigkeit aufweisen als der Opferbereich 206.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bearbeitungsfluid eine Ätzflüssigkeit, ein Ätzgas und/oder ein Ätzplasma aufweisen. Mit anderen Worten kann das Bilden des zumindest einen Kanals 210 mittels eines Ätzprozesses, z.B. mittels Trockenätzens (z.B. unter Verwendung eines Ätzplasmas oder Ätzgases) und/oder nasschemisch (mittels einer Ätzflüssigkeit) erfolgen. Das Bearbeitungsfluid (z.B. das Ätzplasma) kann ein ionisiertes Gas aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Bearbeitungsfluid (z.B. das Ätzplasma und/oder das Ätzgas) kann eingerichtet sein mit dem Opferbereich 206 chemisch zu reagieren, z.B. zu einem flüchtigen Reaktionsprodukt. Das Ätzplasma kann mittels einer Plasmaquelle gebildet sein oder werden, z.B. unter Verwendung eines plasmabildenden Gases, wie beispielsweise ein Gas aufweisend ein Halogenid oder ein Gas aufweisend ein Wasserstoff. Die Ätzflüssigkeit kann beispielsweise Fluorwasserstoff (HF), Ammoniumfluorid, Ammoniakwasser, Salpetersäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure oder Wasserstoffperoxid aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Ätzgas kann beispielsweise ein Gas aufweisend Fluor (z.B. ein perfluorierter Kohlenwasserstoff oder eine anorganische Fluorverbindung) oder Sauerstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Die chemische Zusammensetzung des Bearbeitungsfluid kann von der chemischen Zusammensetzung des Schichtstapels 251 abhängen und daran angepasst sein oder werden. Im Folgenden werden exemplarisch einige mögliche Kombinationen angegeben:
Das Bearbeitungsfluid (z.B. eine Ätzflüssigkeit) kann HF aufweisen oder daraus gebildet sein, wenn der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen kleineren Stoffmengenanteil (relativer Anteil der Stoffmenge an der Gesamtstoffmenge) Silizium aufweist als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202.
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Beispiel 1. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend SiO2 oder daraus gebildet;
und/oder
die Nutzschicht 206 und/oder die Stützschicht 202 aufweisend elementares Silizium oder daraus gebildet; dann kann das Bearbeitungsfluid HF aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Beispiel 2. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend Si mit einer größeren Porosität als das Silizium der Nutzschicht 206 und/oder der Stützschicht 202, dann kann das Bearbeitungsfluid HF aufweisen, z.B. ein Gemisch aufweisend HF und Wasserstoffperoxid (H2O2) oder daraus gebildet.
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Beispiel 3. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend Si mit einem größeren Stoffmengenanteil Ge (z.B. 24 at.% Ge oder weniger) als das Si der Nutzschicht 206 und/oder der Stützschicht 202, dann kann das Bearbeitungsfluid HF aufweisen, z.B. ein Gemisch aufweisend HF, Ammoniumfluorid (NH4F), H2O2 und Ammoniakwasser (NH4OH) daraus gebildet (z.B. im Verhältnis 20:12:3:5 zueinander). Beispielsweise kann das Ammoniumfluorid 40%ig sein.
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Das Bearbeitungsfluid (z.B. ein Plasma oder ein Ätzgas) kann Tetrafluormethan (CF4) aufweisen oder daraus gebildet sein, wenn der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen größeren Stoffmengenanteil Sauerstoff aufweist als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202. Optional kann das Bearbeitungsfluid Fluoroform (CHF3) und/oder Schwefel (z.B. in S8 Konfiguration) aufweisen.
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Beispiel 1. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend SiO2 oder daraus gebildet;
und/oder
die Nutzschicht 206 und/oder die Stützschicht 202 aufweisend elementares Silizium oder daraus gebildet;
dann kann das Bearbeitungsfluid ein CHF3/CF4-Gemisch und/oder ein CF4/S8-Gemisch aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Das Bearbeitungsfluid (z.B. ein Plasma oder ein Ätzgas) kann ein Gas aufweisend ein Halogenid (z.B. Fluor, Chlor und/oder Brom) aufweisen oder daraus gebildet sein, wenn der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen kleineren Stoffmengenanteil Silizium aufweist als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202.
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Beispiel 1. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend Si mit einem größeren Stoffmengenanteil Ge (z.B. 24 at.% Ge oder mehr) als das Si der Nutzschicht 206 und/oder der Stützschicht 202, dann kann das Bearbeitungsfluid Schwefelhexafluorid (SF6) aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Beispiel 2. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend Si mit einer größeren Porosität als das Silizium der Nutzschicht 206 und/oder der Stützschicht 202, dann kann das Bearbeitungsfluid SF6 aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Beispiel 3. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend Si mit einer größeren Porosität als das Silizium der Nutzschicht 206 und/oder der Stützschicht 202, dann kann das Bearbeitungsfluid Stickstofftrifluorid (NF3), elementares Chlor (Cl2) und/oder Bromwasserstoff (HBr) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein Gemisch daraus.
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Beispiel 4. Der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) aufweisend Si mit einer größeren Porosität als das Silizium der Nutzschicht 206 und/oder der Stützschicht 202, dann kann das Bearbeitungsfluid Tetrafluormethan und/oder elementaren Sauerstoff (O2) aufweisen, z.B. ein Gemisch aus diesen.
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Je nach chemischer Zusammensetzung des Schichtstapels kann ein passendes Bearbeitungsfluid gewählt werden. Das Bearbeitungsfluid kann eingerichtet sein zum chemischen Reagieren mit dem Opferbereich (bzw. dessen Opfermaterial), beispielsweise unter (z.B. ausschließlicher) Bildung eines fluiden Reaktionsprodukts oder mehreren fluiden Reaktionsprodukten, z.B. zu einem gasförmigen, flüssigen, in dem Bearbeitungsfluid löslichen oder flüchtigen Reaktionsprodukt. Das Bearbeitungsfluid kann optional erhitzt, bestrahlt und/oder stromdurchflossen sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen größeren Stoffmengenanteil Si aufweisen als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202. Alternativ oder zusätzlich kann der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen kleineren Stoffmengenanteil Ge aufweisen als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 gebildet sein oder werden, indem Si auf SiGe abgeschieden wird.
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In verschiedenen alternativen Ausführungsformen kann der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen kleineren Stoffmengenanteil Si aufweisen als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202. Alternativ oder zusätzlich kann der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) einen größeren Stoffmengenanteil Ge aufweisen als die Nutzschicht 206 und/oder als die Stützschicht 202. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 gebildet sein oder werden, indem SiGe auf Si abgeschieden wird.
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Alternativ kann das Bearbeitungsfluid einen Flüssigkeitsstrahl aufweisen oder daraus gebildet sein, welcher (z.B. mit einem hohen Druck) auf den Opferbereich 206 einwirkt, z.B. einen Wasserstrahl. Anschaulich kann die Beständigkeit des Opferbereichs 206 gegenüber der mechanischen Einwirkung des Flüssigkeitsstrahls reduziert sein oder werden, z.B. mittels der Poren.
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Die Bearbeitungsfluid kann beispielsweise ein anisotropes Ätzen ermöglichen, z.B. entlang einer lateralen Richtung 101, 103 (d.h. einer Richtung in oder parallel zu der lateralen Ebene 101, 103) schneller als entlang einer vertikalen Richtung 105 (d.h. einer Richtung quer zu der lateralen Ebene 101, 103).
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Eine (vertikale) Ausdehnung 210d des oder jedes Kanals 210 kann kleiner sein als eine (vertikale) Ausdehnung der Vertiefung 208 und/oder der Stützschicht 202. Der oder jeder Kanal 210 kann einen Abstand von einer Oberfläche der Nutzschicht 204 aufweisen, welche der Stützschicht 202 gegenüberliegt. Alternativ oder zusätzlich kann der oder jeder Kanal 210 einen Abstand von einer Oberfläche der Stützschicht 202 aufweisen, welche der Nutzschicht 204 gegenüberliegt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Form des oder jedes Kanals an die Gegebenheiten angepasst sein oder werden. Beispielsweise kann der oder jeder Kanal eine runde (z.B. kreisrunde oder elliptische) oder vieleckige (z.B. quadratische oder rechteckige) Querschnittsfläche (z.B. quer zur lateralen Ebene 101, 103 geschnitten und/oder quer zu dessen Erstreckung geschnitten) aufweisen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine laterale Ausdehnung 208b der Vertiefung 208 größer (z.B. mehr als ungefähr 200% größer, z.B. mehr als ungefähr 500% größer, z.B. mehr als ungefähr 1000% größer) sein als eine laterale Ausdehnung 210b von zumindest einem von Folgenden: des äußeren Abschnitts 206a der Stützschicht 202, des Opferbereichs 206, des zumindest einen Kanals 210.
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Optional kann das Verfahren aufweisen: Bearbeiten des gedünnten Bereichs (d.h. des mittels der Vertiefung 208 freigelegten Bereichs) mittels einer Flüssigkeit. Das Bearbeiten kann aufweisen: Belacken mittels der Flüssigkeit (z.B. aufweisend einen Lack); Entwickeln der Flüssigkeit (z.B. mittels Lithografie); Reinigung mittels der Flüssigkeit (z.B. aufweisend eine Spülflüssigkeit oder eine Ätzflüssigkeit); Ätzen mittels der Flüssigkeit (z.B. aufweisend eine Ätzflüssigkeit); und/oder Maskieren mittels der Flüssigkeit (z.B. unter Verwendung eines Spinprozesses).
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3A bis 3C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Der Schichtstapel 251 kann in 300a bis 300c mindestens ein elektrisches Schaltkreiselement 302 aufweisen oder dieses in dem Schichtstapel 251 gebildet werden. Das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 kann in der Nutzschicht 204 angeordnet und/oder gebildet sein oder werden. Das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 kann beispielsweise Teil eines Halbleiterchips (auch als Chip bezeichnet) sein oder diesen bilden. Beispielsweise kann ein Halbleiterchip in mehreren Prozessschritten gebildet sein oder werden, von denen zumindest ein Prozessschritt vor dem Bilden der Vertiefung 208 erfolgt und/oder von denen zumindest ein oder der Prozessschritt nach dem Bilden der Vertiefung 208 erfolgt.
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Der Schichtstapel 251 kann mehr als ein elektrisches Schaltkreiselement 302 und/oder mehr als einen Chip aufweisen, z.B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, oder mehr als zehn, z.B. zwanzig, fünfzig, hundert, oder mehr als hundert, z.B. zweihundert, fünfhundert, tausend oder mehr als tausend elektrische Schaltkreiselemente 302 und/oder Chips.
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Mit anderen Worten kann zumindest ein Teil des Chips vor der Vertiefung 208 hergestellt sein oder werden, z.B. ein pn-Übergang des Chips. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Teil des Chips nach dem Bilden der Vertiefung 208 hergestellt sein oder werden, z.B. ein Kontaktanschluss des Chips (auch als Kontaktpad bezeichnet).
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Das Verfahren kann in 300a aufweisen mindestens ein elektrisches Schaltkreiselement 302 oder zumindest einen Teil davon vor dem Bilden der Vertiefung 208 zu bilden oder zu bearbeiten, z.B. nach dem Bilden des Opferbereichs 206.
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Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich in 300c aufweisen das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 (d.h. dessen Rückseite) oder zumindest einen Teil davon mittels der Vertiefung 208 freizulegen.
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Eine (vertikale) Ausdehnung 302d des oder jedes Schaltkreiselements 302 (anschaulich eine Dicke 302d des oder jedes Schaltkreiselements 302) kann kleiner sein als die (vertikale) Ausdehnung der Stützschicht 202 und/oder der Vertiefung 208.
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Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich in 300c aufweisen, mindestens ein elektrisches Schaltkreiselement 302 oder zumindest einen Teil davon nach dem Bilden der Vertiefung 208 zu bilden oder zu bearbeiten, z.B. vor dem Bilden des Kanals 210. Beispielsweise kann ein Abschnitt der Nutzschicht 204 durch die Vertiefung 208 hindurch dotiert werden, z.B. zum Bilden eines pn-Übergangs. Optional kann die Dotierung ferner aktiviert werden, z.B. mittels eines thermischen Verfahrens (z.B. Implantationsaktivierung). Das Aktivieren kann aufweisen, den Dotierstoff in das Kristallgitter der Nutzschicht 204 einzubauen. Dabei können sich die elektrischen Eigenschaften der Nutzschicht 204 verändern (permanent), z.B. kann eine elektrische Leitfähigkeit des dotierten Abschnitts mittels des Aktivierens verändert (z.B. reduziert oder erhöht werden). Wird beispielsweise ein p-Typ Dotierstoff in einem undotierten oder bereits p-dotierten Substrat aktiviert (z.B. Bor in einem p-dotiertes Substrat) kann die elektrische Leitfähigkeit zunehmen. Wird beispielsweise ein n-Typ Dotierstoff in einem bereits p-dotierten Substrat aktiviert (z.B. Arsen in einem p-dotiertes Substrat) kann die elektrische Leitfähigkeit abnehmen.
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Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich in 300c aufweisen mindestens ein elektrisches Schaltkreiselement 302 oder zumindest einen Teil davon nach dem Bilden des Kanals 210 zu bilden oder zu bearbeiten. Beispielsweise kann zum Bilden des mindestens einen elektrischen Schaltkreiselements 302 in die Vertiefung 208 eine Ätzflüssigkeit eingebracht sein oder werden, welche z.B. teilweise durch den oder jeden Kanal 210 aus der Vertiefung 208 entweichen kann. Es können optional mehrere Schichtstapel 251 gleichzeitig bearbeitet werden (Batchprozess).
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Eine (vertikale) Ausdehnung 210d des oder jedes Kanals 210 kann kleiner sein als eine (vertikale) Ausdehnung der Vertiefung 208 und/oder der Stützschicht 202.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 vor dem Bilden der Vertiefung 208 gebildet sein oder werden, z.B. teilweise oder vollständig. Dies kann das Bilden des mindestens einen elektrischen Schaltkreiselements (z.B. auf oder von der Vorderseite des Schichtstapels 251 aus) 302 erleichtern. Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 nach dem Bilden der Vertiefung 208 gebildet sein oder werden, z.B. teilweise oder vollständig. Dies kann das Bilden des mindestens einen elektrischen Schaltkreiselements 302 (z.B. auf oder von der Vorderseite des Schichtstapels 251 aus) erleichtern. Beispielsweise kann, bevor das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 (z.B. ein oder mehrere Schaltkreise aufweisend oder daraus gebildet) gebildet wird (d.h. nach der Abscheidung der Nutzschicht, z.B. nach der EPI-Abscheidung), ein Rückseiten-Stützring 206a gebildet werden.
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4A bis 4C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
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Das Verfahren kann in 400a aufweisen: Bereitstellen der Stützschicht 202. Die Stützschicht 202 kann einen Halbleiterbereich aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Halbleiterbereich kann ein erstes Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein einkristallines Halbleitermaterial, wie z.B. Silizium (Si) oder Siliziumkarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN). Die Stützschicht 202 kann beispielsweise einen Wafer aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Die Stützschicht 202 kann eine runde (z.B. kreisrunde oder elliptische) oder vieleckige (z.B. quadratische oder rechteckige) Querschnittsfläche (entlang der lateralen Ebene 101, 103 geschnitten) aufweisen oder eine Mischung daraus. Das bereitgestellte Verfahren kann unabhängig von der verwendeten lateralen Ausdehnung der Stützschicht 202 angewendet werden. Beispielsweise kann die Stützschicht 202 eine laterale Ausdehnung von mehr als ungefähr 25 mm (Millimeter) aufweisen, z.B. mehr als ungefähr 50 mm, z.B. mehr als ungefähr 100 mm, z.B. mehr als ungefähr 150 mm, z.B. mehr als ungefähr 200 mm, z.B. mehr als ungefähr 250 mm, z.B. mehr als ungefähr 350 mm, z.B. mehr als ungefähr 400 mm z.B. mehr als ungefähr 450 mm, z.B. mehr als ungefähr 500 mm, z.B. mehr als ungefähr 600 mm.
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Das Verfahren kann optional in 400b aufweisen: Bilden des Opferbereichs 206 über und/oder in der Stützschicht 202.
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Das Bilden des Opferbereichs 206 in der Stützschicht 202 kann beispielsweise erfolgen, indem ein Abschnitt 206a (z.B. ein äußerer Abschnitt 206a) der Stützschicht 202 (z.B. dessen Material, auch als Basismaterial bezeichnet), in dem der Opferbereich 206 gebildet werden soll, chemisch und/oder strukturell verändert wird, z.B. mittels Teilchen bestrahlt, geätzt, dotiert, oxidiert (z.B. lokales oxidieren) usw.
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Beispielsweise kann ein Fremdstoff (z.B. ein Dotierstoff oder Verunreinigungen) in den Abschnitt 206a der Stützschicht 202 eingebracht sein oder werden (z.B. wenn die Stützschicht 202 SiC aufweist oder daraus gebildet ist), beispielsweise mittels Diffusion und/oder Implantation. Dann kann der Opferbereich 206 eine größere Fremdstoffkonzentration aufweisen als die Stützschicht 202. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Opferbereich 206 von der Stützschicht 202 in seiner chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Bilden des Opferbereichs (bzw. dessen Opfermaterial) ein Verbindungshalbleiter in einem oder dem Abschnitt 206a der Stützschicht 202 gebildet werden. Beispielsweise kann der Abschnitt 206a ein halbleitendes Basismaterial aufweisen (z.B. Silizium) in welches ein halbleitender Fremdstoff (z.B. Germanium) eingebracht wird. Beispielsweise kann eine Fremdstoff-Konzentration (d.h. eine Anzahl von Atomen des Fremdstoffs) in dem äußeren Abschnitt 206a der Stützschicht 202 gebildet sein oder werden von mehr als in dem inneren Abschnitt 206i der Stützschicht 202, z.B. von mehr als ungefähr 1015 Atomen pro Kubikzentimeter (Atome/cm3), z.B. von mehr als ungefähr 1016 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1017 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1018 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1019 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1020 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1021 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1022 Atome/cm3, z.B. von mehr als ungefähr 1023 Atome/cm3 oder sogar mehr. Beispielsweise kann in den Abschnitt 206a der Stützschicht 202 ein Silizium-Germanium (SiGe) Verbindungshalbleiter gebildet sein oder werden (z.B. indem Germanium eingebracht wird), z.B. ungefähr 0,001 at.% (Atomprozent) bis 10 at.% Germanium aufweisend, z.B. ungefähr 0,001 at.% bis 5 at.% Germanium aufweisend. Soll mehr Fremdstoff (z.B. Germanium) in den Abschnitt 206a der Stützschicht 202 eingebracht sein oder werden, kann es einfacher sein, das Opfermaterial mit der entsprechenden chemischen Zusammensetzung auf dem Abschnitt 206a der Stützschicht 202 abzuscheiden, wie im nachfolgend genauer beschrieben wird.
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Alternativ oder zusätzlich können Störstellen (z.B. Gitterfehler, Poren oder Kapillaren) in dem äußeren Abschnitt 206a der Stützschicht 202 gebildet werden, z.B. mittels einer strukturellen Veränderung des äußeren Abschnitts 206a der Stützschicht 202, beispielsweise mittels Ätzens (z.B. selektiven Ätzens) und/oder mittels Ionenbestrahlens. Nach dem Bearbeiten kann der Schichtstapel 151 in dem Opferbereich 206 eine größere Störstellendichte aufweisen als die Stützschicht 202. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 eine größere Porosität aufweisen als die Stützschicht 202. Die Störstellendichte kann die Anzahl von Störstellen (z.B. Poren) pro Volumen bezeichnen, d.h. eine räumliche Dichte. Die Störstellen kann künstlich erzeugt werden, um die Beständigkeit einzustellen. Die Störstellen können die chemische Beständigkeit gegenüber dem Bearbeitungsfluid reduzieren.
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Das Bilden des Opferbereichs 206 über (z.B. auf) der Stützschicht 202 kann beispielsweise erfolgen, indem ein Material (auch als Opfermaterial bezeichnet, z.B. ein Oxid oder SiGe) über einem oder dem Abschnitt 206a (z.B. einem äußeren Abschnitt 206a) der Stützschicht 202 abgeschieden wird, z.B. mittels einer Gasphasenabscheidung, z.B. einer physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) und/oder einer chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), und optional mittels Ätzens und/oder mittels Oxidierens. Mit anderen Worten kann das abgeschiedene Material optional geätzt und/oder oxidiert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Bilden des Opferbereichs ein Verbindungshalbleiter über einem oder dem Abschnitt 206a der Stützschicht 202 abgeschieden werden. Der Verbindungshalbleiter kann beispielsweise Silizium-Germanium (SiGe) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ungefähr 5 at.% bis 95 at.% Germanium aufweisend, z.B. ungefähr 10 at.% bis 95 at.% Germanium aufweisend, z.B. ungefähr 20 at.% bis 80 at.% Germanium aufweisend, z.B. ungefähr 30 at.% bis 70 at.% Germanium aufweisend, z.B. ungefähr 40 at.% bis 60 at.% Germanium aufweisend.
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Beispielsweise kann das Opfermaterial einen Fremdstoff (z.B. eine Dotierstoff oder Verunreinigungen) aufweisen. Dann kann der Opferbereich 206 eine größere Fremdstoffkonzentration aufweisen als die Stützschicht 202. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Opferbereich 206 von der Stützschicht 202 in seiner chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Opfermaterial mehrere Störstellen (z.B. Gitterfehler, Poren oder Kapilaren) aufweisen. Dann kann der Opferbereich 206 eine größere Störstellendichte aufweisen als die Stützschicht 202.
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Beispielsweise kann der Opferbereich 206 eine größere Porosität aufweisen als die Stützschicht 202.
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Das Bilden des Opferbereichs 206 kann beispielsweise mittels einer Ätzflüssigkeit erfolgen (z.B. zum Bilden von Poren), welche auf die Stützschicht 202 und/oder auf das Opfermaterial einwirkt. Beispielsweise kann das Bilden des Opferbereichs 206 elektrochemisch (unterstützt mittels elektrischen Stroms) und/oder photoelektrochemisch (unterstützt mittels elektrischen Stroms und Licht) erfolgen. Beispielsweise kann die Ätzflüssigkeit eine Mischung aus Flusssäure und Wasserstoffperoxid aufweisen oder daraus gebildet sein. Damit können besonders tiefe Poren erreicht werden. Alternativ kann die Ätzflüssigkeit eine Mischung aus Essigsäure, Salpetersäure und Flusssäure aufweisen oder daraus gebildet sein. Damit kann die Tiefe der Poren reduziert sein oder werden. Anschaulich kann je nach chemischer Zusammensetzung der Ätzflüssigkeit die Porosität eingestellt sein oder werden.
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Zum Bilden des Opferbereichs 206 kann optional eine Maske verwendet werden, welche den Abschnitt 206a der Stützschicht 202, in dem der Opferbereich 206 gebildet werden soll, freilässt.
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Das Verfahren kann in 400c aufweisen: Bilden der Nutzschicht 204 über der Stützschicht 202. Die Nutzschicht 204 kann einen Halbleiterbereich aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Halbleiterbereich kann ein zweites Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. ein einkristallines Halbleitermaterial, z.B. gleich zu dem ersten Halbleitermaterial. Alternativ können das erste Halbleitermaterial und das zweite Halbleitermaterial verschieden voneinander sein, z.B. im Fall von SiC über porösem Si. Im Allgemeinen kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einem porösem Halbleitermaterial (z.B. porösem Silizium) ein davon verschiedenes Halbleitermaterial aufwachsen sein oder werden.
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Die Nutzschicht 204 und die Stützschicht 202 (d.h. deren Materialien) können eine epitaktische Relation zueinander aufweisen. Mit anderen Worten können die Kristallstrukturen der Nutzschicht 204 und der Stützschicht 202 eine definierte Orientierung zueinander aufweisen, z.B. dieselbe Orientierung. Die Nutzschicht 204 kann beispielsweise epitaktisch auf der Stützschicht 202 aufgewachsen werden, z.B. homoepitaktisch oder heteroepitaktisch. Mit anderen Worten kann die Nutzschicht 204 eine epitaktische Schicht (EPI-Schicht) aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Beispielsweise können die Nutzschicht 204 und die Stützschicht 202 (im Fall von Homoepitaxie) in ihrer Kristallstur und/oder in ihrer chemischen Zusammensetzung übereinstimmen. Beispielsweise kann EPI-Galliumnitrid 204 über einem Galliumnitrid-Wafer 202 gebildet sein oder werden. Alternativ kann EPI-Siliziumkarbid 204 über einem Siliziumkarbid-Wafer 202 gebildet sein oder werden.
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Alternativ können sich die Nutzschicht 204 und die Stützschicht 202 (im Fall von Heteroepitaxie) in ihrer Kristallstur und/oder chemischen Zusammensetzung unterscheiden. Beispielsweise kann EPI-Galiumnitrid über einem Silizium-Wafer 202 gebildet sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann poröses Silizium (z.B. als Opfermaterial) über einem Silizium-Wafer 202 gebildet sein oder werden. Alternativ oder zusätzlich kann Silizium (z.B. als Nutzschicht, z.B. EPI-Silizium) über porösen Silizium (z.B. dem Opfermaterial) gebildet sein oder werden. Im Allgemeinen kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einem porösem Halbleitermaterial (z.B. porösem Silizium) ein gleiches Halbleitermaterial aufwachsen sein oder werden.
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Im Allgemeinen kann der Begriff "porös" in Bezug auf ein Material, ein Bereich oder eine Schicht verstanden werden, als dass dieses eine größere Porosität aufweist als die Nutzschicht 204 und/oder als die Stützschicht 202.
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Alternativ oder zusätzlich zu 400b kann in 400c das Bilden des Opferbereichs 206 in der Nutzschicht 204 erfolgen, z.B. gleichzeitig mit oder nach dem Bilden der Nutzschicht 204. Das Bilden des Opferbereichs 206 in der Nutzschicht 204 kann ähnlich eingerichtet sein, wie das Bilden des Opferbereichs 206 in der Stützschicht 202. Beispielsweise kann die Nutzschicht 204 lokal chemisch und/oder strukturell verändert werden, z.B. mittels Teilchen bestrahlt, geätzt, dotiert, usw.
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Das Verfahren kann in 400c ferner aufweisen: Bilden zumindest eines Schaltkreiselements 302 in der Nutzschicht 204. Das Bilden des Schaltkreiselements 302 kann aufweisen, zumindest einen pn-Übergang in der Nutzschicht 204 zu bilden, z.B. zumindest einen unipolar Übergang und/oder zumindest einen bipolar Übergang. Optional kann das Bilden des Schaltkreiselements 302 aufweisen zumindest eine Schicht, z.B. eine elektrisch isolierende Schicht zu bilden, z.B. aufzubringen und/oder chemisch zu reagieren, und/oder zumindest eine elektrisch leitfähige Schicht (z.B. eine Metallisierung) zu bilden, z.B. aufzubringen. Optional kann das Bilden des Schaltkreiselements 302 aufweisen die zumindest eine Schicht zu strukturieren.
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Mittels einer elektrisch leitfähigen Schicht (z.B. einer Metallisierung) kann die Nutzschicht 204 (z.B. ein oder jedes darin angeordnete Schaltkreiselements 302) elektrisch kontaktiert werden. Beispielsweise kann eine erste elektrisch leitfähige Schicht auf der der Vertiefung 208 gegenüberliegenden Seite der Nutzschicht 204 gebildet werden. Alternativ oder zusätzlich eine zweite elektrisch leitfähige Schicht in der Vertiefung 208 gebildet werden. Die Metallisierung kann eine größere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als die Nutzschicht 204 und/oder als die Stützschicht 202. Die Metallisierung kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein.
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5A bis 5C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Das Verfahren kann in 500a aufweisen: Bilden des Opferbereichs 206. Das Bilden des Opferbereichs 206 kann aufweisen mehrere Segmente 206s des Opferbereichs 206 zu bilden, welche einen Abstand voneinander aufweisen. Mit anderen Worten kann der Opferbereich 206 mehrere Segmente 206s aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Segmente 206s können voneinander mittels eines Bereichs (auch als Stützbereich 202s bezeichnet) des äußeren Abschnitts 206a der Stützschicht getrennt werden, welcher eine größere Beständigkeit gegenüber dem Bearbeitungsfluid aufweist als der Opferbereich 206.
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Der Opferbereich 206 (z.B. dessen mehreren Segmente 206s) können gegenüber dem Bearbeitungsfluid eine kleinere Beständigkeit aufweisen als der Stützbereich 202s und/oder als die Nutzschicht 204. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 (z.B. dessen mehreren Segmente 206s) eine kleinere mechanische Härte, größere chemische Reaktivität und/oder größere Rauheit aufweisen als der Stützbereich 202s.
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Das Verfahren kann in 500b aufweisen: Bilden eines Kanal 210 in jedem Segment 206s der mehreren Segmente 206s, beispielsweise in jedem Segment 206s des Opferbereichs 206.
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Das Verfahren kann in 500c aufweisen: Bilden der Vertiefung 208. Die Vertiefung 208 kann vor oder nach dem oder jedem Kanal 210 gebildet werden. In 500c ist ein Querschnitt 111 durch den inneren Abschnitt 206i der Stützschicht veranschaulicht (vergleiche 6B).
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6A und 6B veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Das Verfahren kann in 600a aufweisen: Befestigen des Schichtstapels 251 auf einem Träger 602, z.B. bevor die Vertiefung 208 gebildet wird. Der (z.B. temporäre oder permanente) Träger 602 kann an einer von der Stützschicht 202 abgewandten Seite der Nutzschicht 204 befestigt werden.
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Der Träger 602 kann ein anorganisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. eine Keramik oder Metall) und/oder kann ein organisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein (z.B. ein Polymer). Beispielsweise kann der Träger 602 eine Platte oder eine Folie aufweisen oder daraus gebildet sein.
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In 600b ist der Schichtstapel 251 in einem Querschnitt entlang der lateralen Ebene 101, 103 veranschaulicht, z.B. durch den Opferbereich 206 hindurch und/oder entlang einer Grenzfläche der Stützschicht 202 zu der Nutzschicht 204 geschnitten. Der Schichtstapel 251 kann eine Stützschicht 202 (z.B. aufweisend einen Wafer oder daraus gebildet) und eine Nutzschicht 204 (z.B. aufweisend eine EPI-Schicht oder daraus gebildet) aufweisen.
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Das Bilden der Nutzschicht 204 kann mittels eines ELO-Prozesses (epitaktisch-laterales-Überwachsen, engl. "Epitaxial-Lateral-Overgrowth") erfolgen. Beispielsweise kann in dem Opferbereich 206 ein lokales Oxid (z.B. mittels eines LOCOS Prozesses gebildet) werden, welche lokal überwachsen wird. LOCOS kann auch als lokale Oxidation von Silizium ("local oxidation of silicon") bezeichnet werden.
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Das Bilden der Nutzschicht 204 kann mittels Strukturierens erfolgen. Beispielsweise kann ein Oxid lokal strukturiert sein oder werden.
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Ferner kann der Schichtstapel 251 eine Vertiefung 208 aufweisen, welche sich durch die Stützschicht 202 hindurch oder zumindest in diese hinein erstreckt.
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Ferner kann der Schichtstapel 251 zumindest einen Kanal 210 aufweisen, welcher sich zwischen der Stützschicht 202 und der Nutzschicht 204 hindurch von der Vertiefung 208 zu einem Äußeren 251a des Schichtstapels 251 erstreckt.
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Der Schichtstapel 251 kann z.B. mehr als einen Kanal 210 aufweisen, z.B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, oder mehr als zehn, z.B. zwanzig, fünfzig, hundert, oder mehr als hundert, z.B. zweihundert, fünfhundert, tausend oder mehr als tausend Kanäle 210.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine laterale Ausdehnung 210b des oder jedes Kanals 210 und/oder eine vertikale Ausdehnung 210d des oder jedes Kanals 210 in einem Bereich von ungefähr 5 µm (Mikrometer) bis ungefähr 20 mm (Millimeter) liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 1 mm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 500 µm. Beispielsweise kann die laterale Ausdehnung 210b des oder jedes Kanals 210 in einem Bereich von ungefähr 1% bis ungefähr 80% des Umfangs des Schichtstapels 251 (in der lateralen Ebene 101, 103) betragen, z.B. in einem Bereich 5% von ungefähr bis ungefähr 90% des Umfangs des Schichtstapels 251, z.B. in einem Bereich 5% von ungefähr bis ungefähr 50% des Umfangs des Schichtstapels 251, z.B. in einem Bereich 5% von ungefähr bis ungefähr 30% des Umfangs des Schichtstapels 251.
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7A bis 7C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Das Verfahren kann in 700a aufweisen: Bereitstellen eines Wafers 702 (oder allgemeiner einer Stützschicht 202). Der Wafer 702 kann einen inneren Abschnitt 206i und einen äußeren Abschnitt 206a aufweisen. Der äußere Abschnitt 206a kann den inneren Abschnitt 206i (anschaulich z.B. eine Scheibe) umgeben. Der äußere Abschnitt 206a (an z.B. ein Ring) kann an ein Äußeres 251a des Wafers 702 angrenzen.
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Das Verfahren kann ferner in 700b aufweisen: Bilden von Poren in dem äußeren Abschnitt 206a, z.B. in einem Bereich 206 (auch als Opferbereich 206 bezeichnet) des äußeren Abschnitts 206a und/oder in mehreren Segmenten 206s des Bereichs 206. Anschaulich kann somit zumindest ein poröser Opferbereich 206 gebildet sein oder werden. Das Bilden von Poren kann mittels eines elektrochemischen Prozesses erfolgen. Beispielsweise kann in dem Opferbereich 206 poröses Silizium gebildet sein oder werden.
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Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich in 700b aufweisen: Abscheiden eines Opfermaterials, z.B. über dem äußeren Abschnitt 206a. Das Abscheiden kann beispielsweise unter Verwendung von PVD und/oder CVD erfolgen. Beispielsweise kann das Opfermaterial Germanium und/oder Silizium aufweisen, z.B. einen Verbindungshalbleiter wie GeSi. Das Opfermaterial kann derart eingerichtet sein, dass sich dieses schneller ätzen lässt als der darunter liegende Bereich 202s des äußeren Abschnitts 206a.
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Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich in 700b aufweisen: Dotieren des äußeren Abschnitts 206a (z.B. wenn dieser SiC aufweist oder daraus gebildet ist), z.B. in dem Bereich 206 und/oder in den Segmenten 206s des Bereichs 206. Das Dotieren kann beispielsweise unter Verwendung von Bor als Dotierstoff erfolgen. Anschaulich kann das Dotieren (z.B. mit Bor, Aluminium, Phosphor, Argon, Stickstoff) die chemische Beständigkeit des Opferbereichs 206 verringern. Mit anderen Worten lässt sich der Opferbereich 206 schneller ätzen je höher dieser dotiert ist, z.B. schneller als der nicht oder weniger dotierte Bereich 202s des äußeren Abschnitts 206a.
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Das Verfahren kann ferner in 700c aufweisen: epitaktisches Bilden einer Nutzschicht 204 über dem Wafer 202 und über dem Opferbereich 206. Die Porosität des Opferbereichs 206 (z.B. dessen Segmenten 206s) kann derart eingerichtet sein, dass das Material der Nutzschicht 204 eine epitaktische Relation zu dem Opferbereich 206 (z.B. zu dessen Segmenten 206s) beibehält. Mit anderen Worten können die Poren des Opferbereichs 206 derart gebildet sein oder werden, dass das Material des Opferbereichs 206 seine epitaktische Relation beibehält. Beispielsweise kann die epitaktische Relation mittels Heteroepitaxie (z.B. SiC auf porösem Si) oder Homoepitaxie (z.B. SiC auf SiC) gebildet sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann als Porosität eine dimensionslose Messgröße verstanden werden, welche das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen eines Materials, Bereichs oder Abschnitts bezeichnet.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Porosität des Opferbereichs 206 (d.h. das Volumen von Hohlräumen in dem Opferbereich 206 zu dem Volumen des Opferbereichs 206) kleiner sein als ungefähr 50% (z.B. kleiner als ungefähr 25%, z.B. kleiner als ungefähr 10%, z.B. kleiner als ungefähr 5%, z.B. kleiner als ungefähr 1%) und/oder größer als ungefähr 10%, z.B. größer als ungefähr 25%, z.B. größer als ungefähr 50%.
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Das Verfahren kann optional in 700c aufweisen: Bilden zumindest eines Schaltkreiselements 302 (z.B. eine Halbleiter-Schaltkreiselements 302) in der Nutzschicht 204.
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8A bis 8C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht.
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Das Verfahren kann in 800a aufweisen: Befestigen des Schichtstapels 251 auf einem Träger 602.
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Das Verfahren kann in 800b aufweisen: Bilden der Vertiefung 208 in dem Schichtstapel 251, z.B. in dem inneren Abschnitt 206i der Stützschicht 202 und/oder durch diesen hindurch. Beispielsweise kann der innere Abschnitt 206i der Stützschicht 202 entfernt werden.
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Der Opferbereich 206 (z.B. jedes seiner Segmente 206s) kann sich (entlang einer lateralen Richtung 101, 103) durch den äußeren Abschnitt 206a hindurch erstrecken.
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Das Verfahren kann in 800c aufweisen: Bilden zumindest eines Kanals 210 in dem Opferbereich 206, z.B. Bilden eines Kanals 210 in jedem Segment 206s des Opferbereichs 206.
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Mittels des freistehenden äußeren Abschnitts 206a des Schichtstapels 251 kann eine mechanische Versteifung 206a (ein Versteifungsring 206a) bereitgestellt sein oder werden, welche eine Beschädigung des Wafers durch eine Deformation entgegenwirkt. Anschaulich wird beim Dünnen des Wafers (auf die gewünschte Dicke) der Rand 206a des Wafers stehen gelassen (auch als Stütz-Ring oder rückseiter Support-Ring bezeichnet), welcher den gedünnten Bereich 208 umgibt. Die mechanische Versteifung 206a kann zumindest ein Wandelement aufweisen oder daraus gebildet sein, welches sich (in vertikaler Richtung 105) von der Nutzschicht 204 weg erstreckt und einen (z.B. an die Nutzschicht 204 angrenzenden) Hohlraum 208 umgibt. Das Wandelement 206a kann die Vertiefung in eine laterale Richtung begrenzen.
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Allgemeiner ausgedrückt, kann der äußere Abschnitt 206a (z.B. der Versteifungsring 206a) eine erste Lage 802 aufweisen, in welcher der äußere Abschnitt 206a nicht unterbrochen ist. Zwischen der Nutzschicht 204 und der ersten Lage 802 kann der äußere Abschnitt 206a eine zweite Lage 804 aufweisen, welche von dem zumindest einen Kanal 210 unterbrochen ist. Mit anderen Worten kann die zweite Lage 802 der Stützschicht 202 den zumindest einen Kanal 210 auf einer der Nutzschicht 204 gegenüber liegenden Seite begrenzen.
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Beispielsweise kann eine epitaktische Schicht 204 (auch als EPI oder EPI-Schicht bezeichnet) auf einen Wafer 202 aufgebracht werden. Nachfolgend kann der Wafer 202 bis zu der epitaktischen Schicht 204 gedünnt werden (vergleiche beispielsweise 2B). In der epitaktischen Schicht 204 kann zumindest ein IGBT 302 und/oder zumindest eine Emcon-Diode 302 gebildet sein oder werden. Allgemeiner ausgedrückt kann mindestens ein Halbleiterbauelement auf EPI-Basis gebildet werden. Das Dünnen des Wafers 202 kann derart eingerichtet sein, dass ein Stützring 206a (z.B. auf der Rückseite der EPI-Schicht 204) gebildet wird (d.h. dass dieser zurückbleibt).
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9A und 9B veranschaulichen jeweils ein Schaltkreiselement (z.B. einen vertikalen Stromfluss bereitstellend) gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht, z.B. jedes in einer Transistorgeometrie.
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Das Schaltkreiselement 900a kann mehrere Kontaktpads aufweisen, von denen ein erstes Kontaktpad 2708a und ein zweites Kontaktpad 2710 einander gegenüberliegen. Das erste Kontaktpad 2708a und das zweite Kontaktpad 2710 können einen aktiven Bereich des Schaltkreiselements 900a elektrisch kontaktieren, in welchem das Schaltkreiselement 900a eine Vielzahl von Halbleiterbereichen aufweist, von denen ein erster Halbleiterbereich 2006 und ein zweiter Halbleiterbereich 1008 mit einem ersten Dotierstoff eines ersten Typs dotiert sein können und ein dritter Halbleiterbereich 2008 und ein vierter Halbleiterbereich 2004 mit einem zweiten Dotierstoff eines zweiten Typs (verschieden von dem ersten Typ) dotiert sein können. Der erste Dotierstoff kann ein p-Typ sein und der zweite Dotierstoff kann ein n-Typ sein oder andersherum, so dass ein bipolarer Übergang (ein pnp-Übergang oder ein npn-Übergang) gebildet wird.
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Das erste Kontaktpad 2708a kann eine erste Elektrode 1708a des Schaltkreiselements 900a elektrisch kontaktieren, z.B. eine Sourceelektrode. Das zweite Kontaktpad 2710 kann eine zweite Elektrode 1708b des Schaltkreiselements 900a elektrisch kontaktieren, z.B. eine Drainelektrode. Ein drittes Kontaktpad 2708b kann eine dritte Elektrode 1708b elektrisch kontaktieren, z.B. eine Gateelektrode.
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Die dritte Elektrode 1708b kann mittels einer elektrischen Barriere 2208 von der ersten Elektrode 1708a und/oder von dem vierten Halbleiterbereich 2004 elektrisch isoliert sein. Die mehreren Elektroden 1708a, 1708b, 1706 können jede mittels einer Metallisierung bereitgestellt sein oder werden.
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Das Schaltkreiselement 900b kann ähnlich dazu eingerichtet sein, nur dass die zweite Elektrode einen vertikal erstreckten Abschnitt 2308 aufweist, welcher sich in den vierten Halbleiterbereich 2004 hinein erstreckt. Der vierte Halbleiterbereich 2004 kann optional einen Gradienten 2002 in der Dotierstoffkonzentration aufweisen.
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Ein oder mehrere dotierter Halbleiterbereiche können mittels Dotierens durch die Vertiefung 208 hindurch gebildet sein oder werden.
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In einem oder mehreren Ausführungsformen können auch andere Schaltkreiselemente verwendet werden, z.B. einen lateralen Stromfluss bereitstellende Schaltkreiselemente.
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10 veranschaulicht ein Schaltkreiselement 1000a gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht, z.B. in einer Diodengeometrie.
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Ein erster Halbleiterbereich 2006 kann mit dem ersten Dotierstoff des ersten Typs dotiert sein. Ein zweiter Halbleiterbereich 1008 und ein vierter Halbleiterbereich 2004 können mit dem zweiten Dotierstoff des zweiten Typs (verschieden von dem ersten Typ) dotiert sein. Der erste Dotierstoff kann ein p-Typ sein und der zweite Dotierstoff kann ein n-Typ sein oder andersherum, so dass ein unipolarer Übergang (pn-Übergang oder np-Übergang) gebildet wird.
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11A bis 11C veranschaulichen ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht. Es können optional mehrere Schichtstapel 251 gleichzeitig bearbeitet werden (auch als Batchprozess bezeichnet).
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Das Verfahren kann in 1100a aufweisen: Bilden eines Schichtstapels 251. Der Schichtstapel 251 kann einen Wafer 1102, eine Stützschicht 202 und eine Nutzschicht 204 aufweisen. Die Stützschicht 202 und die Nutzschicht 204 können beispielsweise auf den Wafer 1102 aufgewachsen werden, z.B. epitaktisch auf den Wafer und/oder epitaktisch aufeinander, z.B. homoepitaktisch und/oder heteroepitaktisch.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Stützschicht 202 und die Nutzschicht 204 dasselbe epitaktische Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Stützschicht 202 und die Nutzschicht 204 monolithisch (integral) miteinander verbunden sein.
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Alternativ können die Stützschicht 202 und die Nutzschicht 204 sich in ihrem Material und/oder ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Stützschicht 202 einen vorderseitigen Stützring aufweisen oder daraus gebildet sein (d.h. über der Vorderseite des Wafers 1102 gebildet sein oder werden). Beispielsweise kann die Stützschicht 202 gebildet sein oder werden bevor das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 gebildet ist oder wird (vergleiche 3B).
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Ferner kann der Schichtstapel 251 einen Opferbereich 206 aufweisen, welcher zwischen der Stützschicht 202 und der Nutzschicht 204 angeordnet, z.B. aufgewachsen, ist. Der Opferbereich 206 kann an ein Äußeres 251a des Schichtstapels 251 angrenzen, d.h. einen Teil einer freiliegenden Außenwandung des Schichtstapels 251 aufweisen bzw. zumindest teilweise freiliegen, z.B. auf gegenüberliegenden Seiten in lateraler Richtung 101, 103.
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Der Opferbereichs 206 kann eingerichtet sein, wie vorangehend beschrieben ist. Der Opferbereich 206, z.B. dessen chemische Zusammensetzung und/oder körperliche Struktur, kann derart eingerichtet sein, dass der Opferbereich 206 gegenüber einem Bearbeitungsfluid eine geringere mechanische und/oder chemische Beständigkeit aufweist als die Stützschicht 202 und/oder als die Nutzschicht 204. Die Beständigkeit des Opferbereichs 206 kann beispielsweise kleiner sein als ungefähr 75% (z.B. kleiner als ungefähr 50%, z.B. kleiner als ungefähr 25%, z.B. kleiner als ungefähr 5%, z.B. kleiner als ungefähr 1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,01%, z.B. kleiner als ungefähr 0,001%%, z.B. kleiner als ungefähr 0,0001%) der Beständigkeit der Nutzschicht 204 und/oder der Stützschicht 202.
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Beispielsweise kann der Opferbereich 206 eine kleinere mechanische Härte, größere chemische Reaktivität und/oder größere Rauheit (z.B. aufgrund einer porösen Oberfläche) aufweisen als die Stützschicht 202 und/oder als die Nutzschicht 204. Zumindest eines von der chemischen Reaktivität, Rauheit, Dotierstoffkonzentration, Störstellendichte, Porosität und/oder Weichheit (entspricht der inversen Härte) des Opferbereichs 206 kann kleiner sein als ungefähr 75% (z.B. kleiner als ungefähr 50%, z.B. kleiner als ungefähr 25%, z.B. kleiner als ungefähr 5%, z.B. kleiner als ungefähr 1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,1%, z.B. kleiner als ungefähr 0,01%, z.B. kleiner als ungefähr 0,001%%, z.B. kleiner als ungefähr 0,0001%) der entsprechenden chemischen Reaktivität, Rauheit, Dotierstoffkonzentration, Störstellendichte, Porosität und/oder Weichheit der Nutzschicht 204 und/oder der Stützschicht 202.
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Die Nutzschicht 204 und/oder die Stützschicht 202 können entlang der lateralen Ebene 101, 103 erstreckt sein. Eine (vertikale) Ausdehnung 204d der Nutzschicht 204 (anschaulich eine Dicke 204d der Nutzschicht 204) kann kleiner sein als eine (vertikale) Ausdehnung 202d der Stützschicht 202 (anschaulich eine Dicke 202d der Stützschicht 202).
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Das Verfahren kann ferner in 1100a aufweisen: Bilden der Stützschicht 202 derart, dass diese eine Vertiefung 208 aufweist, z.B. erstreckt durch die Stützschicht 202 hindurch oder zumindest in diese hinein. Die Vertiefung 208 kann derart eingerichtet sein, dass der Opferbereich 206 mittels der Vertiefung 208 zumindest teilweise freilegt wird oder ist. Die Vertiefung 208 kann von einem äußerem Abschnitt 206a (z.B. ringförmigen Abschnitt 206a) der Stützschicht 202 umgeben sein oder werden. Die Vertiefung kann beispielsweise gebildet sein oder werden, indem in dem inneren Bereich 206i kein oder weniger Material aufgewachsen wird als in dem äußeren Abschnitt 206a. Beispielsweise kann die Stützschicht 202 mittels einer Maske gebildet sein oder werden (welche z.B. den inneren Abschnitt 206i abschattet). Die Vertiefung 208 kann sich beispielsweise in vertikaler Richtung 105 durch die Stützschicht hindurch erstrecken.
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Der aufgewachsene Abschnitt 206a der Stützschicht 202 (auch als äußerer Abschnitt 206a der Stützschicht 202 bezeichnet) kann einen Stütz-Ring (z.B. auch als Support-Ring bezeichnet) aufweisen oder daraus gebildet sein. Anschaulich kann die Tiefe 208d der Vertiefung 208 die Dicke 208d des Stütz-Rings definieren und damit das Maß der Versteifung definieren. Eine Dicke des Schichtstapels 251 (z.B. aufweisend den Wafer, die Stützschicht 202 und die Nutzschicht 204) kann beispielsweise 500 µm oder mehr betragen.
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Der aufgewachsene Abschnitt 206a kann die Vertiefung 208 entlang einer lateralen Richtung 101, 103 umgeben. Beispielsweise kann der aufgewachsene Abschnitt 206a sich entlang eines Pfades um die Vertiefung 208 herum erstrecken, z.B. ringförmig, elliptisch, polygonal (z.B. rechteckig, z.B. quadratisch), usw. Der Pfad kann parallel zu der lateralen Ebene 101, 103 verlaufen. Der Opferbereich 206 kann mittels der Vertiefung 208 auf der dem Äußeren 251a gegenüber liegenden Seite (Innenseite) freigelegt sein.
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Das Verfahren kann optional ferner aufweisen: Dünnen des Schichtstapels 251, indem zumindest ein Teil des Wafers 1102 entfernt wird. Mit anderen Worten kann der Wafer teilweise oder vollständig entfernt werden. Das Dünnen des Schichtstapels 251 kann mechanisch, chemisch und/oder thermisch erfolgen. Im Allgemeinen kann das Dünnen des Schichtstapels 251 mittels eines subtraktiven (trennenden) Prozesses erfolgen, z.B. mittels chemischen Abtragens (z.B. Ätzen), mittels elektrochemischen Abtragens (z.B. Erodieren), mittels thermischen Abtragens (z.B. Plasmaätzen oder Laserablation) und/oder mittels mechanischen Trennens (z.B. Zerspanend, wie Schleifen). Beispielsweise kann Dünnen des Schichtstapels 251 mittels Schleifens erfolgen. Die resultierende Konfiguration des Schichtstapels 251 nach dem Dünnen des Schichtstapels 251 kann dem in 2B gezeigten Schichtstapel 251 ähneln.
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Das Dünnen des Schichtstapels 251 kann beispielsweise mittels eines mechanischen Abtragens erfolgen, z.B. mittels eines spanenden Fertigungsverfahrens, wie z.B. Schleifen (auch als Backgrinding bezeichnet). Optional kann das Dünnen des Schichtstapels 251 mittels einer Ätzflüssigkeit unterstützt sein oder werden.
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Eine (vertikale) Ausdehnung 206d des Opferbereichs 206 kann kleiner sein als die (laterale) Ausdehnung 208d der Vertiefung 208 und/oder die (laterale) Ausdehnung 202d der Stützschicht 202. Der Opferbereich 206 kann einen Abstand von einer Oberfläche der Nutzschicht 204, welche der Stützschicht 202 gegenüberliegt, und/oder von dem Wafer 1102 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Opferbereich 206 einen Abstand von einer Oberfläche der Stützschicht 202 aufweisen, welche der Nutzschicht 204 gegenüberliegt.
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Das Verfahren kann ferner in 1100b aufweisen: Bilden zumindest eines Kanals 210 in dem freigelegten Opferbereich 206 mittels des Bearbeitungsfluids (d.h. unter Verwendung des Bearbeitungsfluids). Der Kanal 210 kann die Vertiefung 208 mit einem Äußeren 251a des Schichtstapels 251 verbinden. Mit anderen Worten kann sich der Kanal 210 durch den Opferbereich 206 hindurch erstrecken. Der Kanal 210 kann (seitlich) an die Vertiefung 208 angrenzen.
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Das Bilden des zumindest eines Kanals 210 kann wahlweise vor oder nach dem Dünnen des Schichtstapels 251 erfolgen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Dünnen des Schichtstapels 251 erfolgen nachdem das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 (z.B. auf oder von der Vorderseite des Schichtstapels 251 aus) gebildet ist oder wird (vergleiche 3B und 3C). In dem Fall kann optional das Dünnen des Schichtstapels 251 nach dem Bilden des zumindest einen Kanals 210 erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Dünnen des Schichtstapels 251 erfolgen, bevor das mindestens eine elektrische Schaltkreiselement 302 (z.B. auf oder von der Vorderseite des Schichtstapels 251 aus) gebildet ist oder wird (vergleiche 3B und 3C). In dem Fall kann optional das Dünnen des Schichtstapels 251 vor dem Bilden des zumindest einen Kanals 210 erfolgen.
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Das Bilden des Kanals 210 kann aufweisen zumindest einen Teil des Opferbereichs 206 (z.B. dessen Material, auch als Opfermaterial bezeichnet) zu entfernen. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 (z.B. dessen Material) vollständig entfernt sein oder werden. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 kann mittels des Bearbeitungsfluides erfolgen. Beispielsweise kann das Entfernen durch die Vertiefung 208 hindurch und/oder von dem Äußeren 251a aus erfolgen. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 durch die Vertiefung 208 hindurch kann beispielsweise mittels eines Schleuderprozesses (auch als Spinprozess bezeichnet) erfolgen, d.h. während der Schichtstapel 251 rotiert wird. Beispielsweise kann der Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) von außen nach innen und/oder von innen nach außen geätzt werden (z.B. mittels einer Nassbank).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Opferbereich 206 zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) entfernt werden zum Bilden eines oder des Kanals 210. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 kann aufweisen den Opferbereich 206 (bzw. dessen Opfermaterial) teilweise oder vollständig zu entfernen. Das zumindest teilweise Entfernen des Opferbereichs 206 kann aufweisen das Opfermaterial teilweise oder vollständig aus dem Opferbereich 206 zu entfernen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Schichtstapel 251 (z.B. der Wafer) zum Bilden eines oder des Kanals 210 in das Bearbeitungsfluid hinein getaucht werden (z.B. mittels einer Nassbank).
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In mehreren Ausführungsformen können mehrere Kanäle 210 in dem Opferbereich 206 gebildet sein oder werden.
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Die Vertiefung 208 kann sich entlang einer ersten Richtung 105 (auch als vertikale Richtung 105 bezeichnet, d.h. einer Richtung quer zu der lateralen Ebene 101, 103) durch die Stützschicht 202 hindurch oder zumindest in diese hinein erstrecken. Der oder jeder Kanal 210 kann sich entlang einer zweiten Richtung 101, 103 (auch als laterale Richtung 101, 103 bezeichnet, d.h. einer Richtung in oder parallel zu der lateralen Ebene 101, 103) durch den Opferbereich 206 hindurch oder zumindest in diesen hinein erstrecken.
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Zum Bilden des oder jedes Kanals 210 kann das Bearbeitungsfluid auf den Schichtstapel 251 einwirken, z.B. auf zumindest den Opferbereich 206. Wirkt das Bearbeitungsfluid auf die Nutzschicht 204 ein, kann das Bearbeitungsfluid die Nutzschicht 204 (z.B. deren Material) langsamer (z.B. gar nicht oder kaum) entfernen als den Opferbereich 206 (z.B. dessen Material). Mit anderen Worten kann die Nutzschicht 204 gegenüber dem Bearbeitungsfluid eine größere Beständigkeit aufweisen als der Opferbereich 206. Wirkt das Bearbeitungsfluid auf die Stützschicht 202 ein, kann das Bearbeitungsfluid die Stützschicht 202 (z.B. deren Material) langsamer (z.B. gar nicht oder kaum) entfernen als den Opferbereich 206 (z.B. dessen Material). Mit anderen Worten kann die Stützschicht 202 gegenüber dem Bearbeitungsfluid eine größere Beständigkeit aufweisen als der Opferbereich 206.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bearbeitungsfluid eine Ätzflüssigkeit, ein Ätzgas und/oder ein Ätzplasma aufweisen. Das Bearbeitungsfluid (z.B. das Ätzplasma) kann ein ionisiertes Gas aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Bearbeitungsfluid (z.B. das Ätzplasma und/oder das Ätzgas) kann eingerichtet sein mit dem Opferbereich 206 chemisch zu reagieren, z.B. zu einem flüchtigen Reaktionsprodukt. Das Ätzplasma kann mittels einer Plasmaquelle gebildet sein oder werden, z.B. unter Verwendung eines plasmabildenden Gases, wie beispielsweise ein Gas aufweisend ein Halogenid oder ein Gas aufweisend ein Wasserstoff. Die Ätzflüssigkeit kann beispielsweise Fluorwasserstoff (HF), Ammoniumfluorid, Ammoniakwasser, Salpetersäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure oder Wasserstoffperoxid aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Ätzgas kann beispielsweise ein Gas aufweisend Fluor (z.B. ein perfluorierter Kohlenwasserstoff oder eine anorganische Fluorverbindung) oder Sauerstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
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Die chemische Zusammensetzung des Bearbeitungsfluid kann von der chemischen Zusammensetzung des Schichtstapels 251 abhängen und daran angepasst sein oder werden, wie vorangehend beschreiben ist.