用于制造半導體襯底的方法和用于制造集成在半導體襯底中的半導體器件的方法

用于制造半導體襯底的方法和用于制造集成在半導體襯底中的半導體器件的方法
【專利摘要】本發明涉及用于制造半導體襯底的方法和用于制造集成在半導體襯底中的半導體器件的方法。一種制造半導體襯底的方法，包括提供具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的半導體晶片，以及當在垂直于第一表面的橫截面中看時，在離第一表面第一距離處在半導體晶片中形成空腔。所述空腔被由晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開。所述空腔形成分離區。所述方法進一步包括在半導體晶片的第一表面上形成半導體層，以及通過對隔壁施加機械沖擊來打破至少一些隔壁，以沿分離區分割半導體晶片。
【專利說明】用于制造半導體襯底的方法和用于制造集成在半導體襯底中的半導體器件的方法
【技術領域】
[0001]本文中所描述的實施例涉及用于制造半導體襯底的方法和用于制造集成在半導體襯底中的半導體器件的方法。
【背景技術】
[0002]對于集成器件，特別是功率器件，需要適當地適用的半導體襯底。功率器件，例如縱向功率器件，需要具有最小厚度的半導體襯底以承受額定阻斷電壓。最小厚度可以是，例如60μηι。另一方面,在半導體襯底的加工期間,對于機械穩定性而言，期望更高的厚度，例如600μπι。然而，厚襯底具有較高的電阻和熱阻，這可能影響最終器件的電氣性能。因此，在將器件集成之后，減薄襯底以減小這些阻抗。
[0003]出于成本的原因，通常采用機械或化學蝕刻和拋光過程以便減小厚度。由于這些過程表現出所加工的襯底的固有厚度變化，因此采用具有預定義蝕刻或拋光步驟的其他過程來避免這樣的變化。例如，隱埋ρη結可以被用作蝕刻步驟。此外，材料屬性的變化或不同材料組合還可以被用作蝕刻停止或用作允許襯底分離的層。這樣的“分離層”必須承受器件集成期間的加工條件。
[0004]其他方法使用激光來產生離襯底表面給定距離的分離區。然而，這樣的過程是非常成本密集的。
[0005]制造半導體器件的另一選擇是使用對大塊襯底提供更好介電絕緣的SOI晶片。再者，對于集成器件而言，通常期望相當薄的半導體層以減少寄生電容并使器件與大塊材料絕緣。為了在SOI晶片上產生例如0.2 μ m-?ο μ m的薄層，厚半導體晶片可以被接合到SOI晶片。在接合前，氫離子被注入到厚半導體晶片的給定深度中以產生分離區。在接合期間，或在附加的退火步驟期間，被接合的厚半導體晶片沿著分離區分割，使得相當薄的層保持被附著到SOI晶片。此技術被稱為“智能切割”，然而，由于氫的注入，這是非常成本密集的。
[0006]另一方面，對于某些過程而言，可能需要薄的種子層，例如對于隨后的外延生長而言。在某些情況下，在不同半導體材料的載體上生長半導體材料。在外延生長后，需要在不引起對外延層的損壞的情況下從載體去除生長層。
[0007]鑒于上文，存在對于改善的需要。

【發明內容】

[0008]根據實施例，一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的半導體晶片；當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，在離所述第一表面第一距離處在所述半導體晶片中形成空腔，所述空腔被由所述晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此 橫向隔開，其中所述腔體形成分離區；在所述半導體晶片的所述第一表面上形成半導體層；通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破至少一些隔壁以沿著所述分離區分割所述半導體晶片。[0009]根據實施例，一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的種子晶片，其中所述種子晶片包括暴露在所述種子晶片的所述第一表面處的半導體材料；當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，在離所述第一表面第一距離處在所述種子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述種子晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，其中所述空腔形成分離區；在所述種子晶片的暴露的半導體材料上形成外延層，所述外延層具有大于所述種子晶片的空腔和第一表面之間的第一距離的厚度；以及通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破至少一些隔壁以沿著所述分離區分割所述半導體晶片。
[0010]根據實施例，一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的種子晶片，其中所述種子晶片包括暴露在所述種子晶片的所述第一表面處的第一半導體材料；當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，在離所述第一表面第一距離處在所述種子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述種子晶片的第一半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，并形成分離區；在升高的溫度下，在所述種子晶片的暴露的第一半導體材料上沉積不同于所述第一半導體材料的第二半導體材料，所述第二半導體材料具有至少是所述種子晶片的空腔和第一表面之間第一距離十倍的厚度；以及利用沉積在所述種子晶片的第一表面上的所述第二半導體材料冷卻所述種子晶片，以引起由于所述第一半導體材料和所述第二半導體材料的不同熱收縮率而作用于所述隔壁的機械應力，其中所述機械應力導致打破至少一些隔壁以沿著所述分離區至少部分地分割所述種子晶片。
[0011]根據實施例，一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的第一晶片；在離所述第一表面第一距離處在所述第一晶片中形成彼此互連的空腔，其中在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，所述空腔被由所述第一晶片的材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，并且其中所述空腔形成分離區；在所述第一晶片的第一表面上形成半導體層；用水溶液填充所述空腔；以及通過經由所述水溶液對所述隔壁施加機械沖擊來打破所述隔壁以沿著所述分離區分割所述第一晶片。
[0012]根據實施例，一種用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法，包括提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的種子晶片，其中所述種子晶片包括暴露在所述種子晶片的所述第一表面處的半導體材料；在離所述第一表面第一距離處在所述種子晶片中形成空腔，其中當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，所述空腔被由所述種子晶片的所述半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，并且其中所述空腔形成分離區；在所述種子晶片的所述第一表面處在所述種子晶片的暴露的半導體材料上沉積外延層；通過在所述外延層中形成摻雜區來在所述外延層中至少部分地集成所述半導體器件；以及通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破所述隔壁以沿著所述分離區分割所述種子晶片。
[0013]根據實施例，一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的第一晶片；在離所述第一表面第一距離處在第一晶片中形成空腔，其中當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，所述空腔被由所述第一晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，并且其中所述空腔形成分離區；將第二晶片接合在所述第一晶片的所述第一表面上，通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破所述隔壁以沿著所述分離區分割第一晶片，使得殘留晶片保持附著到所述第二晶片；以及在所述殘留晶片上沉積外延層。[0014]在閱讀下面的詳細描述時，以及查看附圖時，本領域技術人員將認識到附加的特征和優點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖中的組成部分不一定是按比例的，而是將重點放在圖示本發明原理上。此外，在附圖中，相同的參考數字指定對應的部分。在圖中:
圖1A至1G圖示根據實施例的用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法；
圖2圖示了具有形成在其中的空腔的半導體襯底的放大平面視圖；
圖3A至3C圖示了根據各種實施例的半導體襯底的空腔的平面視圖；
圖4A至4D圖示根據實施例的用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法；
圖5A至?圖示根據實施例的用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法；
圖6A至6F圖示根據實施例的用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法；
圖7圖示了具有形成在其中的空腔的半導體襯底的放大視圖；并且圖8A至8C圖示了根據各種實施例的半導體襯底的空腔的平面視圖。
【具體實施方式】
[0016]在下面的詳細描述中，對形成其一部分的附圖做出參考，并且在附圖中，以圖示的方式示出其中可以實踐本發明的具體實施例。在這點上，方向性術語，例如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“前列的”、“拖后的”等，參考所正描述的一個或多個附圖的取向而被使用。由于實施例的組成部分可以在多個不同的取向上被定位，方向性術語是出于圖示的目的而被使用的，而不以限制性的方式。要理解的是，可以利用其他實施例，且在不脫離本發明的范圍的情況下，可做出結構或邏輯改變。因此，下面的詳細描述將不以限制性意義來進行，并且本發明的范圍由所附權利要求所限定。所描述的實施例使用特定的語言，這不應該被解釋為限制所附權利要求的范圍。除非另有說明，否則可以組合實施例。附圖并非按比例繪制。
[0017]如本說明書中所使用的術語“橫向”旨在描述與半導體襯底的第一主表面平行的取向。
[0018]如本說明書中所使用的術語“縱向”旨在描述與半導體襯底的第一表面垂直布置的取向。
[0019]在本說明書中，半導體襯底的第二表面被認為由下部或背側表面所形成，而第一表面被認為由半導體襯底的上部、前或主表面所形成。如本說明書中所使用的術語“上方”和“下方”因此描述了考慮此取向的一個結構特征對另一個結構特征的相對位置。
[0020]參考圖1A到1G描述了第一實施例。提供具有第一表面101和與第一表面101相對的第二表面102的半導體晶片100。在該實施例中，晶片100包括Si，但是還可由其他半導體材料組成，例如SiC、SiGe或藍寶石。
[0021]在進一步的過程中，在離第一表面101第一距離“a”處，在晶片100中，當在垂直于第一表面101的橫截面中看時,形成相對于平行于第一表面101的橫向方向橫向延伸的空腔103。圖2中指示了第一距離“a”。如圖1C中所見，空腔103被由晶片100的半導體材料所形成的隔壁104彼此橫向隔開。空腔103形成由圖1C中的虛線指示的分離區109。
[0022]根據一個實施例，可通過在晶片100的第一表面101中形成緊密間隔的溝槽108的多個組112來形成空腔103，其中溝槽108至少從第一表面101延伸對應于第一距離“a”的深度。通常，溝槽108將被形成為比距離“a”和空腔103的高度“b”之和更深。圖2中還指示了空腔103的高度“b”。
[0023]晶片100內的空腔103的深度可以被調整，例如，通過溝槽108的深度，以及還可以通過中空溝槽108的體積。更深的空腔103，即具有相當大的第一距離“d”的空腔103，可通過例如瓶狀溝槽108所形成。
[0024]為了形成緊密間隔的溝槽108的多個組112，具有限定將要形成的溝槽108的大小和位置的開口 111的掩模110可被形成于晶片100的第一表面101上，如圖1B中所看到的。例如通過使用掩模110作為蝕刻掩模的各向異性蝕刻來形成溝槽108。在向第一表面101上的平面視圖中，開口 111可具有圓形或橢圓形的橫截面。其他橫截面(例如正方形或矩形的)也是可能的。
[0025]在脫氧環境中以升高的溫度對晶片100的后續回火引起了晶片100的半導體材料的表面遷移，直到緊密間隔的溝槽108的相應組112中的溝槽108聚結到相應的空腔103。這在圖1C中被指示。
[0026]返回參照圖1B，緊密間隔的溝槽108的組112之間的橫向距離xl、x2大于緊密間隔的溝槽108的組112內的溝槽108的間距，使得緊密間隔的溝槽108的相鄰組112中的溝槽不合并。事實上，相鄰最終空腔108之間存在隔壁104，該相鄰最終空腔中的每個由在回火期間已被聚結或合并的緊密間隔的溝槽108的相應組112所形成。
[0027]可根據具體需要調整回火期間的加工條件。出于說明的目的，溫度可位于從大約1000°C到大約1150°C的范圍中。在此溫度范圍中，晶片100的Si半導體材料開始“流動”，并且溝槽108開始被流動材料所關閉。另一方面，由于流動材料，溝槽108在深度上加寬，使得緊密間隔的溝槽108開始合并。溝槽108變換為單腔還是相鄰溝槽108合并為共同腔取決于溝槽108的橫向間隔，如間距。當在向第一表面101上的投影中看時，由單個溝槽形成的空腔可具有球形形狀，而由多個溝槽108形成的空腔可具有細長形狀或甚至平面形狀。例如，緊密間隔的溝槽108的矩形陣列形成矩形空腔(在向第一表面101上的投影中看時)，而一排緊密間隔的溝槽108形成細長的空腔。因此，通過選擇溝槽108的布置，實際上可形成任何空腔布置和形狀。
[0028]根據一個實施例，回火可在脫氧環境中被執行，例如在低壓下(例如在大約10托(約1.3.103帕下)的氫氣環境中被執行。回火過程的持續時間可以是變化的，且可鑒于溫度來選擇。期望的回火溫度下的典型回火時間約為10分鐘。
[0029]圖3Α至圖3C中圖示了合適形狀的所形成的空腔103，其示出了到第一表面101上的投影。如圖3Α中所示出的，空腔103可以是單個大空腔103或連接的空腔。如圖3Α中所示出的，空腔103被由柱狀壁所形成的分離的隔壁104所機械穩定。替代地，可形成分離的正方形或矩形空腔103，其被隔壁104彼此分離，如圖3Β中所示出的。隔壁104，以及還有空腔103，還可被形成為當在向第一表面101上的投影中看時圍繞晶片100的幾何中心的同心環。圖3C圖示了示出同心布置的空腔103和隔壁104的分段的晶片的一部分。
[0030]因此，根據實施例，當在向晶片100的第一表面101上的投影中看時，空腔103為環狀，并且以基本上同心的方式被布置。
[0031]隔壁104實際上可以具有任何合適的形狀和尺寸，例如，六角形、四方形或柱狀(點形)。出于本實施例的目的，當在向第一表面101上的投影中看時，空腔103和隔壁104之間的面積比應大于1，尤其是大于10，且更尤其是大于20。隔壁104的主要功能是提供足夠的機械穩定性，使得空腔103在進一步加工期間不塌陷。圖2圖示了空腔103和隔壁104的幾何參數。參數“a”指示了空腔103和第一表面101之間的第一距離，而參數“e”指示了晶片100的空腔103和第二表面102之間的第二距離。參數“b”定義了空腔103的高度，而參數“c”定義了空腔103的橫向寬度。參數“d”指示了相鄰空腔103之間的隔壁104的厚度。
[0032]根據一個實施例，比率c:b在約10:1至約100:1之間。空腔103因此具有相比其橫向延伸較小的高度。該比率對于沿如下面進一步描述的分離區109分割晶片100是有利的。
[0033]根據一個實施例，比率b:d不高于5:1，尤其是不高于3:1。隔壁103應該不過高，因為它們應該保持其機械剛性。這同樣有利于沿著由空腔103所限定的分離區109的以后的分離。
[0034]返回參考圖1B，用于形成空腔103的緊密間隔的溝槽108的相鄰組112之間的橫向距離xl、x2可以相同或不同。此外，根據具體需要，緊密間隔的溝槽108的組112的橫向“延伸”yl、y2可以相同或不同。橫向距離xl、x2確定最終隔壁104的橫向厚度，而緊密間隔的溝槽108的組112的橫向“延伸”yl、y2確定空腔103的橫向寬度。這里應當指出，由于回火過程期間半導體材料的流動，初始橫向距離xl、x2并不確切地對應于隔壁104的最終厚度，以及緊密間隔的溝槽108的組112的橫向“延伸”yl、y2并不確切地對應于空腔103的最終橫向寬度。橫向距離xl、x2大于緊密間隔的溝槽108的組112內的相鄰溝槽108之間的距離。
[0035]出于說明的目的，當在垂直于第一表面101的橫截面中看時，溝槽108的組112內的單個溝槽108可具有約2μπι至約5μπι之間的深度，以及當在向第一表面101上的平面視圖中看時，溝槽108的組112內的單個溝槽108可具有約0.2μπι至約Ιμπι之間的直徑。緊密間隔的溝槽108的組112中的一組相鄰溝槽108內的間距可以在約0.4μπι至約2μπι之間。選擇大于例如2 μ m的橫向距離xl、x2，防止緊密間隔的溝槽108的相鄰組112的外溝槽108合并。最終空腔103和隔壁104的合適尺寸為:在約0.1 μ m至約1 μ m之間的參數“a”；在約Ιμπι至約2 μπι之間的參數“b”；在約10 μ m至約100 μ m之間的參數“c” ；以及在約Ιμπι至約5 μ m之間的參數“d”。
[0036]在圖1C中圖示了空腔103的形成之后晶片100的結構。如其中所圖示的，空腔103被形成為到第一表面101比到第二表面102更近，使得空腔103和第一表面101之間僅剩下相當薄的材料層。
[0037]在進一步的過程中，如圖1D中所圖示，在半導體晶片100的第一表面101上形成半導體層120。例如通過外延沉積，可形成半導體層120。在這種情況下，對于將形成的外延層120，晶片100是種子晶片。對于外延生長，晶片100的半導體材料被至少部分地，通常完全地，暴露在第一表面101處。
[0038]空腔103的形成之后第一表面101的結晶屬性能足以起到用于外延生長的種子層的作用。這對于相同或不同半導體材料的外延生長來說是適用的。
[0039]根據一個實施例，晶片100和外延層120包括相同的半導體材料，例如Si。
[0040]根據另一實施例，晶片100包括第一半導體材料，例如Si,而外延層120包括不同的半導體材料，例如GaN。暴露的Si表面可被用于沉積GaN，因為兩個半導體材料均具有相似的晶格常數。圖1A至1F中所圖示的本實施例中，外延層120包括使用適當適應的過程而被沉積在包括Si的晶片100上的GaN。
[0041]由于晶片100起到種子晶片的作用，期望在后面的過程中從所形成的外延層120中去除晶片100。由空腔103形成的分離區109將促進該分離。除此之外，空腔103和隔壁104部分機械地從晶片100將外延層120 “解耦”。
[0042]GaN和Si具有不同的熱膨脹系數(S1:2.6.10_7° K ;GaN:6*l(T6/° K)。外延沉積在升高的溫度下發生，例如在高于800°C的溫度下、例如在約1000°C的溫度下。在隨后的冷卻期間，由于不同半導體材料的不同熱收縮率，晶片100和外延層120的層布置中出現機械張力。例如，假設具有6英寸大小的晶片Si晶片100，其具有在約1000°C下沉積其上的GaN層120。在冷卻到環境溫度之后，由于不同的收縮,GaN層120到Si晶片100的外邊緣之間的偏移量將約為250 μπι。然而，由于GaN層120和晶片100彼此二維接觸，不同的收縮將導致冷卻期間大的機械應力，這將引起GaN層102中的裂紋。
[0043]為了避免冷卻期間大的機械應力，并促進Si晶片100從GaN層120的分離，提供了接近晶片100的第一表面101的空腔103。空腔103減小了分離區109的層級中Si材料的橫截面積。冷卻期間，GaN層120比Si晶片100收縮更快。這在GaN層120和晶片100的邊緣處最為明顯。由于不同收縮引起的機械應力因此被集中在隔壁104中，然而，由于它們相當小的高度，其不能充分地彎曲來補償不同的收縮。結果，隔壁104打破。這通常將在GaN層102和晶片100的外邊緣處開始，因為該兩種半導體材料之間的橫向偏移將在那里最為明顯。然后，在進一步冷卻時，打破朝向晶片100的中心進行。一旦GaN層102和晶片100的層布置被冷卻至環境溫度，幾乎所有的隔壁104被打破。可以通過蝕刻或者通過施加受控制的機械沖擊(例如超聲)來切割未被打破的隔壁104。下面將進一步描述可與上面的實施例相結合的、采用超聲的合適的實施例。根據一個實施例，執行隨后的濕化學蝕刻或機械加工，以用于最終沿分離區109分割晶片100。
[0044]由GaN層120和Si晶片100的不同膨脹或收縮引起的、并作用于隔壁104上的剪切應力近似被放大由面積比所定義的倍數，該面積比為當在向第一表面101上的投影中看時，空腔103的面積和隔壁104的面積之間的比率。在許多情況下，該比率可被近似為c/do由于空腔103 “上方”的半導體材料和空腔103 “下方”的半導體材料僅通過隔壁104彼此互連，機械應力將集中在隔壁104中。空腔103相對于隔壁104越大，作用于隔壁104的應力越大。出于說明的目的，如圖3C中所指示的，假設空腔103和隔壁104的同心布置。此外，假設隔壁104具有約2μπι的橫向寬度“d”，而對應于相鄰隔壁104之間距離的空腔103的橫向寬度“c”約為50 μπι。在此情況下，作用于隔壁104的剪切應力則被增大到約25倍。在隔壁104的點態布置的情況下，如圖3Α中所圖示的，且假設d約為1 μ m,以及c約為10 μ m,則倍數將約為100或甚至更高，因為由空腔103所覆蓋的面積幾乎是由隔壁104所覆蓋的面積的100倍。
[0045]為了改善對隔壁104的熱誘發的打破，空腔103上方的晶片100的半導體材料的機械屬性應該由沉積的GaN層120的機械特性所主導。根據一個實施例，外延GaN層120的厚度因此至少是晶片100的空腔103和第一表面101之間的第一距離“a”的10倍，通常至少是50倍。因此，由空腔103上方的晶片100的材料所形成的Si層的厚度顯著大小于外延層120的厚度。
[0046]另一方面，空腔103下方的晶片100的半導體材料的機械屬性應該由Si的機械特性所主導。根據一個實施例，第二距離“e”因此是第一距離“a”的至少50倍。
[0047]結果是，當機械沖擊被施加到隔壁104來沿分離區109分割晶片100時，至少一些或全部隔壁104被打破。在該實施例中，機械沖擊是晶片100的半導體材料和外延層120的半導體材料的不同的熱性能的結果。還可施加附加的外部沖擊，例如通過超聲。
[0048]出于說明的目的，空腔103上方的厚度對應于第一距離“d”的晶片100的半導體材料的厚度，可在約0.Ιμπι到約Ιμπι的范圍中。晶片100的總厚度可為約500μπ?，而如圖2中所指示的,外延層120的厚度“Ζ”可為約50 μ m到約100 μ m。
[0049]上述方法允許Si上形成相當厚的GaN層，而在沉積的GaN層120內沒有裂紋的風險。出于若干原因，從加工的角度來看這是有益的。
[0050]一個原因是，Si晶片相對于用于GaN的其他合適的種子材料(例如藍寶石或SiC)是相當廉價的。此外，當前技術僅能提供6英寸藍寶石或SiC晶片，而硅技術能夠提供達到12英寸的晶片。因此，沉積的GaN層將具有與大的12英寸Si晶片相同的尺寸，并因而允許更多器件的集成。
[0051]進一步的原因是，甚至可能形成厚GaN層。Si種子晶片100僅被用作通常在將器件集成到GaN層之前被去除的起始材料。因此，期望具有足以為隨后過程提供機械穩定性的厚度的GaN層，即，從晶片100分離的GaN層120用作用于進一步加工的晶片。由于空腔103從種子晶片100機械地“解耦”沉積的GaN層120，因此可以形成厚的GaN層。在沒有由空腔103形成的分離區109的情況下，Si上沉積的GaN層的厚度會被限制為約6μπι以避免GaN層中的裂紋。因此，可以產生具有大于6μπι (例如從約50 μπι到約100 μπι)的厚度的GaN層120。
[0052]另一個原因是，通過沿分離區109分割種子晶片100，空腔103促進GaN層120從種子晶片100分離。因此，不要求必須采用如智能切割技術所需的離子注入。此外，分離在冷卻期間幾乎自動地發生，而無需任何附加步驟。
[0053]因此， 根據一個實施例，提供了一種用于制造半導體襯底的方法，其包括提供具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的種子晶片，其中種子晶片包括在種子晶片的第一表面處暴露的第一半導體材料。當在垂直于第一表面的橫截面中看時，在離第一表面第一距離處在種子晶片中形成空腔，其中空腔被由種子晶片的第一半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開。空腔形成分離區。進一步過程包括，在升高的溫度下在種子晶片的暴露的第一半導體材料上沉積不同于第一半導體材料的第二半導體材料，具有的厚度至少是種子晶片的空腔和第一表面之間的第一距離的十倍。進一步過程包括利用種子晶片的第一表面上沉積的第二半導體材料冷卻種子晶片，以引起由于第一半導體材料和第二半導體材料的不同的熱收縮而作用于隔壁的機械應力，其中機械應力導致至少一些隔壁打破以沿著分離區至少部分地分割種子晶片。
[0054]由第一和第二半導體材料的不同熱變形所引起的剪切應變部分地或完全地由將打破的隔壁所“吸收”。因此第二半導體材料可以是相當厚的，而在第二半導體材料中沒有裂紋產生的風險。
[0055]圖1E圖示了隔壁104在冷卻和打破后的情況。外延層120和晶片100的最終不同的橫向延伸也被圖示。
[0056]根據另一實施例，提供了一種用于制造半導體襯底的方法，其包括提供具有第一表面和與第一表面相對的第二表面的種子晶片，其中種子晶片由暴露于種子晶片的第一表面處的半導體材料組成。當在垂直于第一表面的橫截面中看時，在離第一表面第一距離處在種子晶片中形成空腔，其中空腔被由種子晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開。空腔形成分離區。在種子晶片的暴露的半導體材料上形成外延層，具有的厚度大于種子晶片的空腔和第一表面之間的第一距離。通過對隔壁施加機械沖擊來打破至少一些隔壁以沿分離區分割半導體晶片。
[0057]根據一個實施例且如圖1E中所示的，在隔壁104打破后，殘留晶片100a保持附著到外延層120。殘留晶片100a由晶片100的材料形成，其與外延層120保持接觸，并且其主要由空腔103上方的半導體材料形成。
[0058]在進一步的過程中，在殘留晶片100a保持附著的一側處加工外延層120，例如通過拋光、研磨或蝕刻。殘留晶片100a可僅被拋光來提供光滑表面，或者可被完全去除，如圖1F中所圖不的。結果，夕卜延層120具有第一表面121,以及所加工的第二表面122a,該第一表面121為外延層120的初始上部且暴露的表面。
[0059]此外，晶片100還可在其形成空腔103的一側被拋光，以獲得光滑的被加工的第一表面101a。然后晶片100可作為種子晶片被重新使用，包括如上文所述的空腔形成。
[0060]如圖1G中圖示的，在進一步的過程中，通過形成至少一個摻雜區151、152，半導體器件150被集成在外延層120中，在此情況下在第一表面處。例如，功率GaN器件，舉幾個例子，例如FET、IGBT和二極管，可被集成為橫向器件或者縱向器件。
[0061]在進一步的過程中，各個半導體器件150可以沿垂直切割線160被彼此分離，如圖1G所示。
[0062]在上文所述實施例中，在晶片100的分割和殘留晶片100a的可選去除之后集成半導體器件150。對于當外延層120是由不同于晶片100的半導體材料的半導體材料所制成時的情況而言，這是特別有利的。
[0063]上述方法可被無關地應用到半導體材料的任何組合，無論晶片100或外延層120是具有較高還是較低的熱膨脹系數。在沉積、冷卻、加熱期間或由于其他原因，在不同半導體材料之間產生的機械張力，將被隔壁104的不可逆變形和最終打破所吸收。
[0064]上述實施例利用由不同半導體材料的熱變形所引起的固有發生的機械張力。在進一步的實施例中，外部誘發的機械張力被用于打破隔壁。
[0065]接下來參考圖4A到4D描述進一步的實施例。
[0066]提供具有第一表面201和與第一表面201相對的第二表面202的第一晶片200。本實施例中第一晶片200由Si制成，但是還可以由其他半導體材料制成，舉幾個例子例如SiC、SiGe、藍寶石和GaN。如本文中先前所述形成空腔203。在本實施例中，空腔203在第一晶片200中彼此互連，且類似于以上實施例，被置于離第一表面201第一距離“a”處。在垂直于第一表面201的橫截面中看時，空腔203被由第一晶片200的材料所形成的隔壁204彼此橫向隔開。類似于本文中先前所述的實施例，空腔203形成分離區209。可如本文先前所描述的執行空腔203的形成。因此，這里省略了空腔形成過程的詳細描述。圖4A示出了具有橫向延伸的空腔203的第一晶片200。
[0067]在進一步的過程中，在第一晶片200的第一表面201上形成半導體層220。半導體層220可以為外延層或接合層。可以根據具體需要，選擇半導體層220的厚度和摻雜。在外延沉積的情況下，第一晶片200用作種子晶片。
[0068]如圖4B中所圖示的，在進一步的過程中，用水溶液206 (例如純水)來填充空腔203。
[0069]在進一步的過程中，通過經由水溶液206對隔壁204施加機械沖擊來打破隔壁204，以沿分離區209分割第一晶片200。例如，可通過空腔203內水溶液206的膨脹或通過供應給水溶液206的超聲來產生機械沖擊。
[0070]根據一個實施例，水溶液206具有的凝凍點。在純水的情況下，凝凍點為0°C。為了打破隔壁204，水溶液206在互連的空腔203中被冷卻至凝凍點以下以引起水溶液206的膨脹。通常，晶片200連同半導體層220 —起被冷卻至凝凍點以下。水溶液206開始凝凍并膨脹。該膨脹產生大的機械沖擊，其最終導致隔壁204內的破裂和打破，因為隔壁204由于其較小的橫截面積是最弱的機械元件。由于膨脹的凝凍水溶液206，隔壁204被破壞。
[0071]根據一個實施例，在用水溶液206填充空腔203之前，在空腔203的內表面上形成親水層270。這在圖4A中被圖示。親水層270促進用水溶液206填充空腔203，如果第一晶片200的半導體材料是疏水的，則該填充將是困難的。
[0072]根據一個實施例，通過氧化空腔203的內表面形成親水層270。這可在空腔203的形成和用水溶液206填充之間的任何時間完成。親水層270引起作用于水溶液206的大的毛細作用力，其將水溶液206吸到空腔203中。由于空腔203彼此互連，所有的空腔203被填充。
[0073]為了防止氣泡，第一晶片200可以首先經受真空以從空腔203去除氣體，然后是將第一晶片200浸入到水溶液206中。這有利于保持填充期間的真空條件。
[0074]根據一個實施例，在通過形成至少一個摻雜區251、252而分割第一晶片200之前，至少一個半導體器件250，通常多個半導體器件250被集成到半導體層220中。這在圖4C中被圖示。在半導體器件250的部分或完全集成期間，半導體層220與第一晶片200接觸。如果半導體層220本身不是機械穩定的，則第一晶片200起到用于半導體層220的載體晶片的作用。因此，半導體層220可以比第一晶片200薄。
[0075]半導體層220包括暴露的第一表面221和與第一晶片200的第一表面201相接觸的第二表面222。半導體器件250的集成至少在半導體層220的第一表面221處發生。
[0076]在半導體器件250的部分或完全集成之后，如上文所述且在圖4C中所示出的，沿著分離區209分割第一晶片200。類似于本文先前所述的，殘留晶片200a保持耦合到半導體層220的第二表面222。可最終去除或僅僅拋光殘留晶片200a。圖4D示出了完全去除的殘留晶片200a的情況。在該情況下，半導體層220具有加工的第二表面222a，在該加工的第二表面222a處可集成半導體器件250的進一步結構。[0077]類似于本文先前所述的，第一晶片200可在其第一表面201處被拋光或研磨，以在分割后平坦化此表面以具有平坦的加工過的第一表面201a。然后可重新使用第一晶片200。
[0078]鑒于上文，一種用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法，包括提供具有第一表面201和與第一表面201相對的第二表面202的種子晶片200。種子晶片200包括種子晶片200的第一表面201處暴露的半導體材料。在離第一表面201第一距離處的種子晶片200中形成空腔203，其中當在垂直于第一表面201的橫截面中看時，空腔203被由種子晶片200的半導體材料所形成的隔壁204彼此橫向隔開。空腔203形成分離區209。在種子晶片的第一表面201處，外延層220被沉積在種子晶片200的暴露的半導體材料200上。通過在外延層220中形成摻雜區251、252，半導體器件250至少部分地被集成在外延層220中。通過對隔壁204施加機械沖擊來打破隔壁204，以沿分離區209分割種子晶片200。
[0079]根據一個實施例，空腔203被彼此互連，且用具有凝凍點的水溶液206填充。打破隔壁204包括將空腔203中的水溶液206冷卻到凝凍點以下，來引起將打破隔壁204的水溶液206的膨脹。
[0080]與圖1A到1G中所圖示的實施例不同，在分割第一晶片或種子晶片200之前開始半導體器件250的集成。
[0081]在進一步的實施例中，通過對水溶液206施加超聲，隔壁204經受機械應力。因此，代替冷卻，超聲通常從第二表面202被耦合到第一晶片200中。根據一個實施例，空腔203中的水溶液206經受超聲來引起水溶液206的空化(cavitation)。空化可導致在空腔203內產生壓強的氣泡。結果，空腔203爆炸，類似于導致打破隔壁204的凝凍水溶液206的情況，因而沿著預定義的分離區209分割第一晶片200。
[0082]空化引起極端的局部效應，例如具有達到1000km\h的速度、達到2000bar的壓強和達到4500°C的溫度的流動。這些極端的局部效應引起隔壁204的機械故障，并因此引起第一晶片200的分層。為了產生空化，可以適當選擇所供應的超聲的頻率和能量。此外，超聲應用也可以與經受超聲時經歷空化的其他液體相結合。
[0083]超聲應用可與本文所述的任何其他分離方法相結合。
[0084]在替代的實施例中，在尚未用水溶液206填充空腔203的情況下供應超聲。例如可從第一晶片200的第二表面202供應超聲。由于隔壁204的受限制的橫截面積，超聲被集中在分離區209的層級中的隔壁204中，并因而也將超聲能量集中到隔壁204中。結果，隔壁204將打破。如本文先前所述，隔壁204中的能量增加近似等于空腔203和隔壁204之間的面積比，且通常在10和100之間的范圍內。
[0085]接下來參考圖5A到?描述進一步的實施例。類似于圖4A到4D的實施例，提供了具有第一表面201和與第一表面201相對的第二表面202的種子晶片200，其中種子晶片200包括種子晶片的第一表面201處暴露的半導體材料。在離第一表面201第一距離處在種子晶片200中形成空腔203。當在垂直于第一表面201的橫截面中看時，空腔203被由種子晶片200的半導體材料所形成的隔壁204彼此橫向隔開。空腔203形成分離區209。在進一步的過程中，在種子晶片200的第一表面201處，外延層220被沉積在種子晶片200的暴露的半導體材料200上。在進一步的過程中，通過在外延層220中形成摻雜區251、252，半導體器件250至少部分地被集成在外延層220中。圖5A中圖示了所得到的結果，其基本上對應于圖4B中圖示的結構，除了未用水溶液填充空腔203。
[0086]在半導體器件250的部分或完全集成之后，從外延層220的第一表面221延伸至少直到空腔203的縱向分離溝槽261被形成在半導體器件250之間。分離溝槽261用作縱向切割區，用于對半導體器件250進行個體化。
[0087]例如通過等離子蝕刻或激光切割可形成分離溝槽261。分離溝槽261的深度至少應遠到空腔203，且通常比空腔203更深。從外延層220的第一表面221形成分離溝槽261來確保外延層220被干凈地切割，該外延層220是用于集成半導體器件250的層。圖5B中圖示了分離溝槽261的形成之后的結構。現在半導體器件250被個體化，并形成通過種子晶片200仍然彼此相接觸的相應的單個芯片。
[0088]仍然彼此相連接的個體化的芯片，可由適于處理半導體芯片的合適工具(例如拾放工具280)所抓取。由于可附加地供應此機械處理或超聲，例如通過適當適應的拾放工具280，與種子晶片200的任一余留接觸將打破。替代地，可提供例如從種子晶片200的第二表面202供應超聲的單獨的超聲發射器240。在任一情況下，隔壁204經歷引起隔壁204的破壞的機械沖擊。因此，通過對隔壁204施加機械沖擊來打破隔壁204以沿分尚區209分割種子晶片200。這在圖5C中被圖示，其中第一芯片已被轉移到另一位置，例如被放置在引線框架上。
[0089]接下來參考圖6A到6F描述進一步的實施例。提供具有第一表面301和與第一表面301相對的第二表面302的第一晶片300。第一晶片300由Si組成，但是還可由其他半導體材料組成。在離第一表面301第一距離處的第一晶片300中形成空腔303。當在垂直于第一表面301的橫截面中看時，空腔303被由第一晶片300的半導體材料所形成的隔壁304彼此橫向隔開。空腔303形成分離區309。所得到的結構基本上與圖1A至圖1C中所示的過程后的結構相同，以便為進一步的細節對上文的對應描述做出參考。
[0090]在進一步的過程中，第二晶片320被接合在第一晶片300的第一表面301上。第二晶片320由Si組成，且可以包括與第二晶片320的第二表面322相接觸的接合層330。第二晶片320還包括第一表面321。接合層330還可以被形成在第一晶片300的第一表面301上。替代地，可以在沒有任何接合層的情況下執行接合。通常，接合層330是絕緣層，例如氧化硅層。圖6A中圖示了在將第二晶片320接合到第一晶片300上之后的結構情況。
[0091]在進一步的過程中，通過對隔壁304施加機械沖擊來破壞隔壁204以沿分離區309分割第一晶片300。殘留晶片300a保持附著到第二晶片320，其中殘留晶片300a由空腔303上方，即第一晶片300的空腔303和第一表面301之間的第一晶片300的材料所形成。圖6C中圖示了得到的結構。
[0092]根據一個實施例，根據本文先前描述的任意分離方法來執行對第一晶片300的分離。例如，形成空腔303使得它們與彼此互連。然后將具有凝凍點的水溶液306填充到空腔303中。隨后在空腔303中冷卻水溶液306到凝凍點以下，由于空腔303內水溶液306的膨脹而引起隔壁304打破。為了促進用水溶液306填充空腔303，在用水溶液306填充空腔303之前，可在空腔303的內表面上形成親水層370，例如氧化層。
[0093]替代地，如本文先前描述的，互連的空腔303中的水溶液306經受超聲以引起水溶液306的空化。這在圖6B中被圖示，其使用單獨的超聲發射器340。[0094]在進一步的過程中，如圖6D中所圖示，殘留晶片300a被拋光以具有平坦的加工后的表面307。加工殘留晶片300a可使用任何合適方法。
[0095]然后，由第二晶片320機械支撐的殘留晶片300a被用作種子層以用于后續的外延沉積，如圖6E中所示，其示出了具有被倒置接合于其的殘留晶片300a的第二晶片320。
[0096]如圖6E中所不，在殘留晶片300a上生長外延層380。外延層380具有第一表面321，且用作用于集成半導體器件的有效層。將掩埋的接合層330用作掩埋的絕緣層，使得使用以上過程，制造出擁有具有所期望厚度和本底摻雜的使用層(外延層380)的SOI晶片。SOI晶片由外延層380、殘留晶片300a、絕緣接合層330和第二晶片320所形成。
[0097]在進一步的過程中，如圖6F中所圖示的，通過在外延層380中形成摻雜區351、352，半導體器件350至少部分地被集成在外延層380中。在半導體器件350的部分或完全集成之后，通過沿著圖6F中由虛線所指示的切割線360切割SOI晶片來個體化半導體器件350。
[0098]空腔303和隔壁304的幾何關系可以在此實施例中與在圖1A至1G中所圖示的實施例中是相同的。圖7示出了使用與圖2中的相同參數的幾何關系。
[0099]圖8A到8C示出了互連的空腔300的實施例，其可被用于任意以上實施例中，且特定地用于使用水溶液的那些實施例中。圖8A基本上對應于圖3A，因為僅有一個大的空腔303。圖8B和8C中，相鄰空腔303通過互連305彼此互連，該互連305基本上由隔壁304中的開口所形成。形成互連305使得在緊密間隔的溝槽108的相鄰組112之間提供附加的溝槽108。對于細節，對圖1A到1C中所圖示的過程的描述做出參考。互連305可被布置在任何位置處，只要它們確保用水溶液306填充所有或至少大部分的空腔303可被可靠地。
[0100]為了易于描述，使用空間相對術語，例如“下方”、“下方”、“下部”、“上面”、“上部”等等來解釋一個元件相對于第二個元件的定位。除與圖中所描繪的那些取向不同的取向之夕卜，這些術語意在涵蓋器件的不同取向。此外，例如“第一”、“第二”等等的術語，也被用來描述各種元件、區域、部分等等，且也不意在是限制性的。整個說明書中，相同的術語指代相同的元件。
[0101]如本文所使用的，術語“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等等是開放式術語，其指示了所陳述元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征。除非上下文另有明確指示，否則冠詞“一”、“一個”(a，an)和“該”(the)意在包括復數以及單數。
[0102]考慮到以上范圍的變形和應用，應當理解的是，本發明不被前面的描述所限制，也不被附圖所限制。而是，本發明僅由所附權利要求及其合法等同方式所限制。
【權利要求】
1.一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的半導體晶片；當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，在離所述第一表面第一距離處在所述半導體晶片中形成空腔，所述空腔被由所述晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，所述空腔形成分離區；在所述半導體晶片的所述第一表面上形成半導體層；以及通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破至少一些隔壁，以沿所述分離區分割所述半導體晶片 ο
2.根據權利要求1的方法，其中在所述隔壁的打破之后，殘留晶片保持附著到所述半導體層，所述方法進一步包括:在所述殘留晶片保持附著的一側處加工所述半導體層，其中所述加工包括拋光、研磨和蝕刻中的至少一個。
3.根據權利要求1的方法，其中所述空腔具有高度b和橫向寬度c，其中比率c:b介于約10:1和約100:1之間。
4.根據權利要求1的方法，其中對所述隔壁施加機械沖擊包括下列中至少一個:使所述隔壁經受超聲；用具有凝凍點的水溶液填充所述空腔，并將所述水溶液冷卻至所述凝凍點以下，以引起所述空腔內的所述水溶液的膨脹；以及使所述隔壁經受由所述晶片和半導體材料層的熱變形所引起的機械應力。
5.根據權利要求1的方法，其中形成所述空腔包括:在所述晶片的所述第一表面中形成緊密間隔的溝槽的多個組，所述溝槽至少從所述第一表面延伸到對應于所述第一距離的深度；以及在脫氧環境中以升高的溫度回火所述晶片，以引起所述晶片的半導體材料的表面遷移，直到所述緊密間隔的溝槽的相應組中的溝槽聚結到相應的空腔。
6.根據權利要求5的方法，其中升高的溫度介于約1000°C和約1150°C之間。
7.一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的種子晶片，所述種子晶片包括暴露在所述種子晶片的所述第一表面處的半導體材料；當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，在離所述第一表面第一距離處在所述種子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述種子晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，所述空腔形成分離區；在所述種子晶片的暴露的半導體材料上形成外延層，所述外延層具有大于所述種子晶片的所述空腔和第一表面之間的第一距離的厚度；以及通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破至少一些隔壁，以沿所述分離區分割所述半導體曰曰曰/T ο
8.根據權利要求7的方法，其中所述外延層的厚度至少是所述種子晶片的所述空腔和第一表面之間的第一距離的10倍。
9.根據權利要求7的方法，其中將所述空腔從所述種子晶片的第二表面隔開第二距離，所述第二距離至少是所述第一距離的50倍。
10.根據權利要求7的方法，其中所述空腔具有高度b和橫向寬度C，其中比率c:b介于約10:1和約100:1之間。
11.根據權利要求7的方法，其中在打破所述隔壁之后，殘留晶片保持附著到所述外延層，所述方法進一步包括下列之一:從所述外延層去除所述殘留晶片；以及對所述殘留晶片進行拋光。
12.一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的種子晶片，所述種子晶片包括暴露在所述種子晶片的所述第一表面處的第一半導體材料；當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，在離所述第一表面第一距離處在所述種子晶片中形成空腔，所述空腔被由所述種子晶片的所述第一半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，所述空腔形成分離區；在升高的溫度下，在所述種子晶片的暴露的第一半導體材料上沉積不同于所述第一半導體材料的第二半導體材料，所述第二半導體材料具有至少是所述種子晶片的所述空腔和第一表面之間的所述第一距離的10倍的厚度；以及用沉積在所述種子晶片的第一表面上的所述第二半導體材料冷卻所述種子晶片，以引起由于所述第一半導體材料和所述第二半導體材料的不同熱收縮而作用于所述隔壁上的機械應力，其中所述機械應力導致至少一些隔壁的打破，以至少部分地沿著所述分離區分割所述種子晶片。
13.根據權利要求12的方法，其中將所述空腔從所述種子晶片的第二表面隔開第二距離，所述第二距離至少是所述第一距離的10倍。
14.根據權利要求12的方法，其中相鄰空腔之間的隔壁具有橫向厚度d，以及所述空腔具有高度b，其中比率b:d為5:1或更小。
15.根據權利要求14的方法，其中比率b:d為3:1或更小。
16.根據權利要求12的方法，其中所述空腔具有高度b和橫向寬度c，其中比率c:b介于約10:1和約100:1之間。
17.根據權利要求12的方法，其中，當在向所述種子晶片的所述第一表面上的投影中看時，所述空腔為環狀并且以基本上同心的方式被布置。
18.根據權利要求12的方法，其中形成所述空腔包括:在所述種子晶片的所述第一表面中形成緊密間隔的溝槽的多個組，所述溝槽至少從所述第一表面延伸到對應于所述第一距離的深度；以及在脫氧環境中以升高的溫度回火所述種子晶片，以引起所述種子晶片的第一半導體材料的表面遷移，直到所述緊密間隔的溝槽的相應組中的溝槽被聚結到相應的空腔。
19.根據權利要求18的方法，其中所述升高的溫度介于約1000°C和約1150°C之間。
20.根據權利要求12的方法，其中所述第一半導體材料為硅，且所述第二半導體材料為GaN、藍寶石和SiC之一。
21.根據權利要求12的方法，其中在所述隔壁的打破之后，殘留晶片保持附著到所述外延層，所述方法進一步包括:從所述外延層去除所述殘留晶片。
22.根據權利要求12的方法，進一步包括:在通過形成至少一個摻雜區來分割所述種子晶片之后，將至少一個半導體器件集成到所述外延層中。
23.一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的第一晶片；在離所述第一表面第一距離處在所述第一晶片中形成彼此互連的空腔，其中，當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，所述空腔被由所述第一晶片的材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，所述空腔形成分離區；在所述第一晶片的所述第一表面上形成半導體層；用水溶液填充所述空腔；以及通過經由水溶液對所述隔壁施加機械沖擊來打破所述隔壁，以沿所述分離區分割所述第一晶片。
24.根據權利要求23的方法，其中所述水溶液具有凝凍點，并且其中打破所述隔壁包括將互連的空腔中的所述水溶液冷卻至凝凍點以下以引起所述水溶液的膨脹。
25.根據權利要求23的方法，進一步包括:在用所述水溶液填充所述空腔之前，在所述空腔的內表面上形成親水層。
26.根據權利要求25的方`法，其中形成所述親水層包括使所述空腔的內表面氧化。
27.根據權利要求23的方法，其中打破所述隔壁包括使所述空腔中的所述水溶液經受超聲，以引起所述水溶液的空化。
28.一種用于制造具有集成在其中的半導體器件的半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的種子晶片，所述種子晶片包括暴露在所述種子晶片的所述第一表面處的半導體材料；在離所述第一表面第一距離處在所述種子晶片中形成空腔，其中，當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，所述空腔被由所述種子晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，所述空腔形成分離區；在所述種子晶片的所述第一表面處，在所述種子晶片的暴露的半導體材料上沉積外延層；通過在所述外延層中形成摻雜區來至少部分地在所述外延層中集成半導體器件；以及通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破所述隔壁，以沿所述分離區分割所述種子晶片。
29.根據權利要求28的方法，其中將所述空腔彼此互連，所述方法進一步包括:用具有凝凍點的水溶液來填充互連的空腔；以及通過將所述空腔中的所述水溶液冷卻至所述凝凍點以下以引起所述水溶液的膨脹，來打破所述隔壁。
30.根據權利要求29的方法，進一步包括:在用所述水溶液填充所述空腔之前，在所述空腔的內表面上形成親水層。
31.根據權利要求28的方法，其中將所述空腔彼此互連，所述方法進一步包括:用水溶液來填充互連的空腔；以及通過使所述空腔中的所述水溶液經受超聲以引起所述水溶液的空化，來打破所述隔壁。
32.根據權利要求28的方法，其中打破所述隔壁包括使所述隔壁經受超聲。
33.根據權利要求28的方法，其中在所述隔壁的打破之后，殘留晶片保持附著到所述外延層，所述方法進一步包括:從所述外延層去除所述殘留晶片。
34.根據權利要求28的方法，進一步包括:形成從所述外延層的第一表面至少延伸到半導體器件之間的所述空腔的縱向分離溝槽。
35.一種用于制造半導體襯底的方法，包括:提供具有第一表面和與所述第一表面相對的第二表面的第一晶片；在離所述第一表面第一距離處在所述第一晶片中形成空腔，其中，當在垂直于所述第一表面的橫截面中看時，所述空腔被由所述第一晶片的半導體材料所形成的隔壁彼此橫向隔開，所述空腔形成分離區；將第二晶片接合在所述第一晶片的所述第一表面上；通過對所述隔壁施加機械沖擊來打破所述隔壁，以沿所述分離區分割所述第一晶片，使得殘留晶片保持附著到所述第二晶片；以及在所述殘留晶片上沉積外延層。
36.根據權利要求35的方法，進一步包括:通過在所述外延層中形成摻雜區，來至少部分地在所述外延層中集成半導體器件。
37.根據權利要求36的方法，進一步包括:在沉積所述外延層之前對所述殘留晶片進行拋光。
38.根據權利要求35的方法，其中將所述空腔彼此互連，所述方法進一步包括:用具有凝凍點的水溶液填充空腔；以及通過將所述空腔中的所述水溶液冷卻至所述凝凍點以下以引起所述水溶液的膨脹，來打破所述隔壁。
39.根據權利要求38的方法，進一步包括:在用所述水溶液填充所述空腔之前，在所述空腔的內表面上形成親水層。
40.根據權利要求35的方法，其中將所述空腔彼此互連，所述方法進一步包括:用水溶液填充所述空腔；以及通過使所述空腔中的所述水溶液經受超聲以引起所述水溶液的空化，來打破所述隔壁。
41.根據權利要求35的方法，其中所述第二晶片包括接合層，其中將所述第二晶片接合在所述第一晶片的所述第一表面上包括:用所述第二晶片的接合層將所述第二晶片接合在所述第一晶片的所述第一表面上。
【文檔編號】H01L21/02GK103700577SQ201310447890
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2012年9月27日
【發明者】H-J.舒爾策, W.維爾納 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司