本發(fā)明的實施例涉及晶片結(jié)構(gòu)，尤其涉及包括碳化硅晶片和支撐結(jié)構(gòu)的晶片結(jié)構(gòu)、用于形成晶片結(jié)構(gòu)的方法以及用于形成半導體器件的方法。

背景技術(shù)：

為了提高半導體器件的器件特性，已做出嘗試以減小半導體材料的最終厚度。尤其是對于功率半導體器件，通常期望這種器件的半導體本體具有只是足以容納器件或電路的厚度。

由于諸如碳化硅(SiC)的脆性半導體材料一旦變薄就易于破裂，因此薄的半導體芯片和晶片的制造和處理通常是復雜的。此外，單晶SiC比較昂貴。為了提高薄的半導體材料的機械穩(wěn)定性，已開發(fā)了載體系統(tǒng)。一種途徑使用附著至單晶SiC層的多晶SiC(poly-SiC)載體晶片?？梢酝ㄟ^將單晶SiC襯底直接鍵合至載體晶片并且隨后從該載體晶片剝離該單晶SiC襯底同時在該載體晶片上留下部分的單晶襯底，來形成該結(jié)構(gòu)。盡管比單晶SiC廉價，但是poly-SiC載體晶片仍是比較昂貴的。此外，poly-SiC和單晶SiC之間所形成的界面需要特殊護理。這增加了處理成本。

由于這些和其它原因而需要本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)形成半導體器件的方法的實施例，該方法包括：將包括碳化硅的施主晶片(donor wafer)附著至包括石墨的載體晶片；沿著內(nèi)部剝離層(delamination layer)分裂施主晶片使得包括碳化硅的分裂層附著至載體晶片；形成被部分支撐的晶片；以及進一步處理被部分支撐的晶片。形成被部分支撐的晶片包括在分裂層的內(nèi)部部分之上移除載體晶片同時留下附著至分裂層的載體晶片的剩余部分。

根據(jù)用于形成晶片結(jié)構(gòu)的方法的實施例，該方法包括：提供具有第一側(cè)的碳化硅晶片；從第一側(cè)向碳化硅晶片中注入高能粒子；將碳化硅晶片的第一側(cè)鍵合至包括石墨的載體晶片；以及從碳化硅晶片分裂第一層。該方法進一步包括在第一層的內(nèi)部部分之上移除載體晶片以在第一層處形成僅部分覆蓋該第一層的支撐結(jié)構(gòu)，或者在分裂層上沉積碳化硅層之后移除載體晶片以及在碳化硅層處形成支撐結(jié)構(gòu)使得支撐結(jié)構(gòu)僅部分覆蓋碳化硅層。

根據(jù)晶片結(jié)構(gòu)的實施例，晶片結(jié)構(gòu)包括碳化硅晶片和支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)包括硅、碳化硅、石墨和玻璃中的至少一個。支撐結(jié)構(gòu)膠合在碳化硅晶片的外圍區(qū)域上，并且僅部分地覆蓋碳化硅晶片，當從上面看時，外圍區(qū)域圍繞碳化硅晶片的器件區(qū)域。

在閱讀下面的詳細描述并查看附圖時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到附加的特征和優(yōu)點。

附圖說明

附圖中的部件不一定成比例，而是將重點放在說明本發(fā)明的原理上。此外，在附圖中，同樣的附圖標記指定對應的部分。在附圖中：

圖1A至1G分別圖示根據(jù)實施例的用于形成晶片結(jié)構(gòu)和半導體器件的方法的方法步驟；

圖2A至2F分別圖示根據(jù)實施例的用于形成晶片結(jié)構(gòu)和半導體器件的方法的方法步驟；

圖3A至3D分別圖示根據(jù)實施例的用于形成晶片結(jié)構(gòu)和半導體器件的方法的方法步驟；

圖4A至4E分別圖示根據(jù)實施例的用于形成晶片結(jié)構(gòu)和半導體器件的方法的方法步驟；

圖5A圖示根據(jù)實施例的晶片結(jié)構(gòu)的頂視圖；

圖5B圖示根據(jù)另一實施例的晶片結(jié)構(gòu)的頂視圖；

圖5C圖示根據(jù)實施例的貫穿晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面；以及

圖5D圖示根據(jù)實施例的貫穿晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

具體實施方式

在下面的詳細描述中對附圖進行參考，附圖形成本文的一部分并且在附圖中通過圖示的方式示出其中可以實踐本發(fā)明的特定實施例。在這點上，方向性的術(shù)語諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等參考正描述的(一個或多個)附圖的取向來使用。由于實施例的部件能夠被定位在多個不同的取向上，所以方向性的術(shù)語為了圖示的目的被使用并且絕不是限制的。要理解的是，可以利用其它實施例并且可以做出結(jié)構(gòu)或邏輯改變而不脫離本發(fā)明的范圍。下面詳細的描述因此不要以限制的意義進行理解，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。

現(xiàn)在將對各種實施例進行詳細參考，實施例中的一個或多個示例被圖示在附圖中。每個示例通過解釋的方式被提供，并且不意在作為本發(fā)明的限制。例如，圖示或描述為一個實施例的部分的特征能夠被使用在其它實施例上或連同其它實施例一起使用以產(chǎn)生又進一步實施例。意圖是本發(fā)明包括這種修改和變化。示例使用特定語言被描述，這不應該被理解為限制所附權(quán)利要求的范圍。附圖不是成比例的并且僅出于說明性的目的。為了清楚起見，相同的元件或制造步驟在不同的附圖中已通過相同的參考符號被指定，如果沒有另外陳述的話。

如在本說明書中使用的術(shù)語“水平的”意圖描述與半導體襯底或本體的第一側(cè)面或主水平側(cè)面基本上平行的取向。這能夠是比如晶片或管芯的表面。

如在本說明書中使用的術(shù)語“垂直的”意圖描述被基本上布置成與第一側(cè)面垂直即與半導體襯底或本體的第一側(cè)面的法線方向平行的取向。

在本說明書中，n摻雜被稱為第一導電類型而p摻雜被稱為第二導電類型。可替換地，半導體器件能夠用相反的摻雜關(guān)系被形成，從而第一導電類型能夠是p摻雜的并且第二導電類型能夠是n摻雜的。此外，一些圖通過緊挨著摻雜類型指示“-”或“+”圖示相對摻雜濃度。例如，“n^-”意指小于“n”摻雜區(qū)的摻雜濃度的摻雜濃度，而“n⁺”摻雜區(qū)具有比“n”摻雜區(qū)更大的摻雜濃度。然而，指示相對摻雜濃度不意指相同的相對摻雜濃度的摻雜區(qū)必須具有相同的絕對摻雜濃度，除非另外陳述。例如，兩個不同的n⁺摻雜區(qū)能夠具有不同的絕對摻雜濃度。這同樣例如適用于n⁺摻雜區(qū)和p⁺摻雜區(qū)。

本說明書描述的特定實施例涉及而不限于制造晶片級的SiC半導體器件和SiC晶片。

要制造的SiC半導體器件可以是功率半導體器件。

如本說明書中使用的術(shù)語“功率半導體器件”意圖描述在單個芯片上的具有高電壓和/或高電流開關(guān)能力的半導體器件。換句話說，功率半導體器件意圖用于高電流，典型地處于安培范圍。在本說明書內(nèi)，術(shù)語“功率半導體器件”和“功率半導體部件”被同義使用。

如本說明書中使用的術(shù)語“場效應”意圖描述使用絕緣柵電極或肖特基柵電極的半導體區(qū)中的導電“溝道”的電場介導形成和/或溝道的導電性和/或形狀的控制。

圖1A至1G分別圖示用于在晶片級上形成晶片結(jié)構(gòu)100和SiC半導體器件的方法的工藝。

提供SiC施主晶片10。SiC施主晶片10可以是具有C側(cè)(也稱為C面)101和Si側(cè)(也稱為Si面)102的4H-SiC多晶型的。此外，SiC施主晶片10可從SiC錠上切下。

在示出貫穿施主晶片10的垂直截面的圖1A中圖示的示范實施例中，粒子典型地是質(zhì)子從C側(cè)101被注入到施主晶片10中進入給定深度。圖1A中通過虛線箭頭代表粒子注入。注入深度可以通過選擇注入能量來調(diào)節(jié)。

原子或離子(典型地是氣體離子諸如質(zhì)子)的注入分別可導致剝離層13的形成，剝離層13可以是沿著施主晶片10的微泡層或微孔層。

注入深度定義剝離層13的位置，并且因此定義轉(zhuǎn)移到載體晶片20的分離層1的厚度。例如，具有在5*10¹⁶cm^-2和8*10¹⁶cm^-2之間的劑量的80keV的質(zhì)子主要被注入到SiC中的大約0.5-2μm的深度。典型地，質(zhì)子注入能量在從約50keV到約200keV的范圍內(nèi)。

載體晶片20具有下側(cè)201和與下側(cè)201相對的上側(cè)202，并且包括石墨晶片或由石墨晶片形成。如圖1B所示，載體晶片20典型地具有比施主晶片10更大的尺寸(在平行于下側(cè)201和/或上側(cè)202的水平方向上延伸)。然而，載體晶片20和施主晶片10也可在水平方向上具有相同的延伸。

石墨是碳的三種已知同素異形體之一。在本說明書內(nèi)，術(shù)語“石墨晶片”和“碳晶片”被同義使用。

為了保護石墨晶片不被氧化且防止碳粒子的釋放，載體晶片20典型地是由被薄保護層(典型地是薄SiC層)圍繞的石墨晶片(即，由石墨組成或?qū)嵸|(zhì)上由石墨組成的晶片)形成的復合晶片。載體晶片20的SiC層可具有從約10到約2000nm的范圍內(nèi)的厚度，更典型地在從約50到約500nm的范圍內(nèi)的厚度。為了清楚起見，在圖1A和圖1B的截面中未示出保護層。載體晶片20的垂直延伸典型地在從約10μm到約2500μm的范圍內(nèi)，更典型地，在從約50μm到約1500μm的范圍內(nèi)。

為了形成晶片堆疊50，施主晶片10典型地以其注入側(cè)附著于載體晶片20，在示范實施例中，施主晶片10的注入側(cè)是C側(cè)101。

典型地通過鍵合完成將施主晶片10附著到載體晶片20。相應地，施主晶片10和載體晶片20通過晶片堆疊50的鍵合層(也未在圖1B中示出)結(jié)合。

典型地實施施主晶片10和載體晶片20之間的鍵合連接，使得其可經(jīng)得住用于以后被稱為智能切割(smart-cut)層轉(zhuǎn)移及隨后的外延生長的至少約1300℃或至少約1450℃的溫度，例如高達約1600℃的溫度。

鍵合可通過粘結(jié)來實現(xiàn)。為此，可使用陶瓷成型聚合物前體(ceramic-forming polymer precursor)作為粘合層。例如，可用SiC陶瓷成型聚合物前體執(zhí)行鍵合。

可替換地，旋涂玻璃(SoG)可用作粘合層。SoG的使用促進初始的低溫鍵合，且可經(jīng)得住其中層分離可發(fā)生的高溫(800-900℃)下的熱應力。SoG粘合層可僅被用在剝離層13足夠深以允許以后器件制造時。

通過使用粘合陶瓷成型前體(例如，粘合SiC前體)作為粘合材料，可避免高溫工藝下有源層和鍵合區(qū)域之間的熱失配以及鍵合層和有源層之間的反應區(qū)域的不期望形成。

陶瓷成型聚合物前體可包括碳、硅和氫或(例如，僅)由碳、硅和氫組成。當在鍵合工藝期間氫擴散時，僅多晶碳化硅可保留。例如，陶瓷成型聚合物前體可以是烯丙基氫化聚碳硅烷或另一聚碳硅烷。

在實施例中，鍵合側(cè)或表面101，201的一側(cè)或兩側(cè)涂覆有陶瓷成型聚合物前體，后面是在200至700℃之間回火。例如，回火可在約530℃的溫度下被執(zhí)行達約4小時。

作為鍵合規(guī)程的第一部分，可應用陶瓷成型聚合物前體到載體晶片20或施主晶片10?？商鎿Q地，可應用陶瓷成型聚合物前體在載體晶片20和施主晶片10兩者的表面101，201上。可例如通過旋涂或噴涂工藝應用陶瓷成型聚合物前體。

如通過圖1B中的點虛線箭頭所指示的，載體晶片20此后可與施主晶片10面對其中應用聚合物前體的側(cè)101，201地結(jié)合，以形成復合結(jié)構(gòu)或晶片堆疊50。使如此結(jié)合的晶片10，20經(jīng)受熱處理(回火)以在載體晶片和施主晶片10之間形成穩(wěn)定的且持久的鍵合。

結(jié)合后，可加熱晶片堆疊50以形成鍵合。例如，溫度范圍可從約室溫到約600℃或從200至700℃。

在第一溫度范圍內(nèi)和隨后在第二溫度范圍內(nèi)可完成回火晶片堆疊50，第二溫度范圍不同于第一溫度范圍。第二溫度范圍可涵蓋高于第一溫度范圍的溫度。例如，第二溫度范圍可以從約500℃到約1000℃或甚至更高。

當使用烯丙基氫化聚碳硅烷作為前體時，其可在例如1500℃至1700℃的高溫下熱解為多晶碳化硅(例如，為了將前體層完全轉(zhuǎn)換成多晶SiC)。因此，在鍵合工藝期間，SiC和載體晶片之間的鍵合層可變?yōu)镾iC本身，因此，忽略當使用其他類型的材料可能產(chǎn)生的影響，并且此外保證電連通性。例如，鍵合層可以是n摻雜SiC。

此外，通過將鍵合層轉(zhuǎn)換為SiC，可形成機械或熱極度穩(wěn)定的鍵合連接。

鍵合連接的強化和碳化硅施主晶片10的分離(見下文)可能在700℃-1800℃下發(fā)生。

因此，可使用在不同溫度下執(zhí)行的三次回火工藝。然而，回火工藝也可組合成為具有給定溫度分布的單個工藝。此外，回火可至少在(壓制)壓力下臨時發(fā)生。

在實施例中，回火發(fā)生在包含氮和或惰性氣體的氣氛中，例如在氮氣氛、氬氣氛、氮和氬的氣氛或氮和氫的氣氛中。由于氮在SiC中是低施主，因此在回火期間，這可能造成分離層的鄰接n單晶SiC層以及鍵合層(例如，由聚合物產(chǎn)生的多晶SiC)的摻雜，使得垂直導電性可能被增加。

如圖1C所示，施主晶片10是沿著內(nèi)部剝離層13分離的。這可通過在其中分離發(fā)生的至少800℃的高溫下回火來實現(xiàn)。這可以是進一步的回火步驟，例如在約1450℃下解鍵合(de-bond)退火達約3小時，或與如上文關(guān)于圖1B的解釋的那樣硬化鍵合連接同時完成。

結(jié)果，施主晶片10的SiC分離層1(在下面也被稱為智能切割SiC層和第一SiC層)保留在載體晶片20處。以這種方式，將分離層1從施主晶片10轉(zhuǎn)移到載體晶片20(智能切割層轉(zhuǎn)移)。載體晶片20的石墨可以是亂層石墨、熱解石墨、等靜壓成型石墨(isostatically pressed graphite)及其混合物中的一個。石墨具有與SiC的熱膨脹系數(shù)類似的熱膨脹系數(shù)。這使得石墨成為最有希望的用于SiC的載體材料。此外，石墨的熱膨脹系數(shù)可通過其多孔性進行微調(diào)。

此后，可例如通過使用CMP工藝(化學機械拋光)拋光分離層1。

施主晶片10的分離部分10’可被再使用(例如，大于5次或大于10次)作為施主，因為其可通過拋光和/或外延被恢復為用于智能切割層轉(zhuǎn)移的合適的初始狀態(tài)。這可以是非常成本有效的。

可替換于所提及的規(guī)程，還有其他方法(例如，氧注入)可適合于分離和轉(zhuǎn)移半導體層。

如圖1D所示，外延SiC層(在下面也被稱為另外碳化硅層)2可隨后分別形成在分離層1上和在分離層1的Si側(cè)11處。外延層2和分離層1可一起形成器件晶片1，2。

在外延生長之前，分離層1可具有5μm、2μm、1μm或甚至僅0.5μm的厚度。

在其他實施例中(未在附圖中圖示)，分離層1具有基本上相應于要被制造的器件的半導體本體的厚度的厚度。

由于在分離層1的Si側(cè)11處執(zhí)行外延，因此可實現(xiàn)外延SiC層2的高質(zhì)量結(jié)晶圖樣，甚至比分離層1的結(jié)晶圖樣更均勻的結(jié)晶圖樣。此外，與C側(cè)相比，在外延期間在Si側(cè)11處可更好地控制摻雜。另外，可能需要更小(厚度)的施主晶片10。相應地，轉(zhuǎn)移施主晶片10的薄SiC層1的工藝可被更頻繁地重復。

另外，可在分離層1上形成若干不同摻雜類型、不同摻雜濃度和/或不同厚度的外延SiC層2。例如，可在分離層1處形成高n摻雜的第一外延SiC層，并且可在第一外延SiC層處形成低n摻雜的第二外延SiC層?？筛鶕?jù)機械穩(wěn)定性要求選擇第一外延SiC層的厚度?？筛鶕?jù)器件類型和電壓等級來選擇第二外延SiC層的厚度和摻雜濃度。例如，第二外延SiC層可具有約4.5μm的厚度和約2*10¹⁶/cm³的摻雜濃度以形成在要被制造的650V等級的SiC-MOSFET中的漂移區(qū)域。

可在外延生長期間調(diào)節(jié)(一個或多個)外延SiC層2的摻雜，但是(一個或多個)外延SiC層2的摻雜還可包括(一個或多個)摻雜劑注入和隨后的退火。

此后，可在分離層1的內(nèi)部部分之上移除載體晶片20，同時留下附著于分離層1的載體晶片20的剩余部分20’。如圖1E所示，這可通過掩模刻蝕實現(xiàn)。

例如，在器件區(qū)域中具有開口的掩模7(例如，氮化硅掩?；蜓趸柩谀?可相對于SiC器件晶片1，2，典型地在上側(cè)202處形成在載體晶片20上。掩模7的開口的面積典型地大于分離層1面積的約50％，更典型地大于分離層面積的約80％或甚至90％。另外，掩模7的開口相對于分離層1可以是連續(xù)的和/或基本上居中的。當從上面看時，掩模7的開口可以是圓形的(且掩模7連續(xù))，但是可還具有薄的部分，其將掩模7分離成若干部分，例如環(huán)-段。

此后，可使用離子束刻蝕和/或化學刻蝕和/或等離子體刻蝕暴露SiC，例如分離層1的C側(cè)12。此后，可移除掩模7。

例如，可使用離子束刻蝕移除載體晶片20的SiC保護層。可使用等離子體刻蝕(特別是等離子體灰化)在分離層1之上移除石墨。此外，可使用化學刻蝕移除鍵合層的內(nèi)部部分以部分暴露分離層1。

在其中鍵合層由高導電性(n摻雜的，典型地是氮摻雜或磷摻雜的)SiC制成的實施例中，鍵合層的內(nèi)部部分典型地未被移除。另外，甚至可在等離子體刻蝕以前移除掩模7。這是因為在載體晶片20的外圍區(qū)域處的SiC保護層的剩余部分也可被用作用于等離子體刻蝕的掩模。

可替換地或另外，在分離層1的內(nèi)部部分之上移除載體晶片20可包括銑削(milling)和/或研磨載體晶片20的一個或多個工藝。例如，可使用切割機來移除除了薄的剩余部以外的載體晶片20的內(nèi)部部分，薄的剩余部通過停在分離層1上和/或分離層1處的SiC處的等離子體灰化移除。

此后，載體晶片20的剩余部分20’(可暴露石墨的地方)上的SiC保護層的任何開口可通過沉積硅和熱力過程被封閉。

圖1F在垂直截面中圖示從分離層1移除任何沉積的硅后的包括SiC保護層25的所得到的被部分支撐的晶片100，該移除可通過刻蝕實現(xiàn)。圖1G是示出包括鍵合層42的剩余部的被部分支撐的晶片100的左側(cè)部分110的圖1F的放大圖。

如上文解釋的，鍵合層42也可以是SiC。在這個實施例中，鍵合層42甚至可完全覆蓋分離層1。另外，典型地從分離層1移除鍵合層42。

相應地，形成被部分支撐的晶片100，其可從其SiC器件晶片1，2的兩側(cè)12，21被進一步安全地處理。在關(guān)于圖1A至圖1G所解釋的實施例中，C側(cè)12典型地形成SiC器件晶片1，2的背面，并且(一個或多個)單晶碳化硅層2的典型地拋光側(cè)21典型地形成SiC器件晶片1，2的正面。

在示范實施例中，SiC保護層25的暴露部分和剩余部分20’形成被支撐的SiC晶片1，2的支撐結(jié)構(gòu)20’，25。支撐結(jié)構(gòu)20’，25被膠合到SiC晶片1，2的外圍區(qū)域。典型地，支撐結(jié)構(gòu)20’，25被膠合鍵合(通過粘合鍵合附著，例如，使用諸如帶粘性的SiC前體的帶粘性陶瓷成型前體附著)到SiC晶片1，2。

典型地，當從上面看時被部分支撐的晶片100的剩余部分20’是環(huán)形的。在這些實施例中，被部分支撐的晶片100可由SiC膜形成，SiC膜由環(huán)形載體(也被稱為環(huán)形碳載體和環(huán)形石墨載體)支撐。

進一步處理可包括器件處理，諸如處理分離層1，特別是在分離層1上形成背面金屬化，在(一個或多個)碳化硅層2中或在(一個或多個)碳化硅層2處形成pn結(jié)，在(一個或多個)碳化硅層2中形成溝槽，在溝槽中形成柵電極，在(一個或多個)碳化硅層2上形成柵電極，在(一個或多個)碳化硅層2上形成正面金屬化，和/或?qū)⒈徊糠种蔚木?00分離為個體半導體器件。這些工藝要被理解為用于針對晶片級器件制造所執(zhí)行的典型工藝的非限制性示例。

另外，所提及的器件處理工藝可用不同方式完成，和/或可包括若干步驟。例如，形成背面金屬化可包括沉積、電鍍、應用金屬燒結(jié)漿、退火和/或拋光。

為了降低在正面21處已經(jīng)制造的結(jié)構(gòu)的熱負荷，可使用激光退火用于形成背面金屬化。

在涉及SiC-MOSFET的制造的實施例中，背面金屬化典型地形成漏極金屬化。

在涉及SiC二極管的制造的實施例中，背面金屬化典型地形成陰極金屬化。

在器件處理之前，被部分支撐的晶片100可被存儲且甚至在合適的封裝后裝運。

在另一實施例中，在正面21處完成器件處理之后，在分離層1的內(nèi)部部分之上移除載體晶片20。

是正面21還是背面首先完成可依賴于工藝的溫度預算。

分別關(guān)于圖2A至圖2F解釋用于形成晶片結(jié)構(gòu)100’和晶片級SiC半導體器件的方法的工藝，其類似于上面關(guān)于圖1A至圖1G解釋的方法工藝。然而，將高能量粒子從Si側(cè)102注入到SiC施主晶片10中，如示出貫穿施主晶片10的垂直截面的圖2A中圖示的那樣。另外，SiC施主晶片10以其Si側(cè)102膠合鍵合到載體晶片20，如圖2B所圖示的那樣。相應地，在圖2C中圖示的智能切割層轉(zhuǎn)移后，轉(zhuǎn)移的分離層1的C側(cè)12是可達到的(accessible)且轉(zhuǎn)移的分離層1的Si側(cè)11被載體晶片20覆蓋。該工藝順序可導致以后形成在C側(cè)11處的(一個或多個)MOS溝道區(qū)域的特別高的導電率。

此后，與上面關(guān)于圖1D解釋的類似，在分離層1上可形成(一個或多個)外延SiC層2’。圖2D中示出貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

在示范實施例中，(一個或多個)碳化硅層2’的可達到的側(cè)21’典型地形成SiC器件晶片1，2的背面。相應地，(一個或多個)碳化硅層2’可成本有效地形成為多晶SiC(poly-SiC)。(一個或多個)碳化硅層2’典型地是高摻雜的以確保結(jié)構(gòu)的低垂直電阻率。另外，可主要出于穩(wěn)定性原因而使用(一個或多個)poly-SiC層2’。

在外延沉積(一個或多個)SiC層2’后，摻雜劑可被注入到(一個或多個)多晶或單晶SiC層2’。另外，可執(zhí)行例如在1700℃下的后注入退火。

此后，通過在分離層1的內(nèi)部部分之上完全移除載體晶片20形成被部分支撐的晶片100’。

用于形成圖2E和圖2F中圖示的被部分支撐的晶片100’的工藝典型地類似于上文關(guān)于圖1E和1F所解釋的工藝。然而，在圖2E中，完全從暴露的Si側(cè)11移除鍵合層。這是因為Si側(cè)11以后被用作SiC晶片1，2’的正面。

此后，可進一步處理被部分支撐的晶片100’。這可包括諸如在(一個或多個)外延SiC層2’上形成背面金屬化的器件處理，進一步處理分離層1以及將被部分支撐的晶片100分離成個體半導體器件。進一步處理分離層1可包括：在分離層1處或在分離層1中形成pn結(jié)；在分離層1中形成溝槽；在溝槽中形成柵電極；在分離層1上形成柵電極；和/或在分離層1上形成正面金屬化。再者，這些工藝要被理解為用于針對晶片級器件制造所執(zhí)行的典型工藝的非限制性示例。

上面關(guān)于圖1A至2F所解釋的方法還可被描述為：

從施主晶片10轉(zhuǎn)移碳化硅層1到包括石墨的載體晶片20，以及部分移除載體晶片20以在碳化硅層1處形成支撐結(jié)構(gòu)20’，25，以使得支撐結(jié)構(gòu)20’，25僅部分覆蓋碳化硅層1。

這樣做，晶片結(jié)構(gòu)特別是被部分支撐的晶片100，100’可被形成為具有帶有小于100μm、小于75μm、或甚至小于50μm的厚度的相當薄的碳化硅層1(和可選的外延層2，2’)，其可由于支撐結(jié)構(gòu)20’，25而從兩側(cè)被安全地進一步處理。這允許靈活和成本高效的晶片級SiC器件制造。

典型地，碳化硅層1被轉(zhuǎn)移為分離層1。這可包括將包括碳化硅的施主晶片10附著至載體晶片20以及沿著內(nèi)部剝離層13分離施主晶片10。

圖3A至圖3D分別圖示用于形成晶片結(jié)構(gòu)200以及晶片級半導體器件的進一步的工藝。在形成如圖2D所示的結(jié)構(gòu)后，臨時載體晶片30(例如，廉價的(poly-)Si晶片或玻璃晶片)被膠合鍵合到(一個或多個)碳化硅層2’。圖3A圖示貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

此后，可通過以下完全移除載體晶片20：例如通過研磨、灰化(在氧氣氛中等離子體刻蝕)，后面是還完全移除以后形成晶片結(jié)構(gòu)的正面的分離層1的Si側(cè)11處的鍵合層的平坦化。圖3B圖示了貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

此后，在分離層1處可形成支撐結(jié)構(gòu)40，例如基本上環(huán)形的玻璃結(jié)構(gòu)。支撐結(jié)構(gòu)40可在Si側(cè)11的外圍部分處直接膠合或膠合鍵合到分離層1?？商鎿Q地，支撐晶片可附著到分離層1并且隨后支撐晶片的內(nèi)部部分可被移除同時留下附著到Si側(cè)11的支撐晶片40的剩余部分40。圖3C圖示貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

在一個實施例中，使用玻璃粘合劑的粘結(jié)被用于附著支撐結(jié)構(gòu)40。例如，可使用商業(yè)上可獲得(例如，來自Dow Corning)的硅酸鹽粘合劑。取決于玻璃粘合劑的特性，粘結(jié)連接可在惰性氣氛中在短時間內(nèi)經(jīng)得住高達250℃到300℃或甚至高達450℃的溫度。這對于半導體晶片用于完成半導體部件所經(jīng)受的許多制造工藝是足夠的。

取決于支撐結(jié)構(gòu)40的材料，可采用任何合適的鍵合工藝用于附著到分離層。示例是具有或沒有在分離層1上的類金剛石碳層(DLC)的陽極鍵合、玻璃介質(zhì)鍵合、熔融鍵合和使用玻璃粘合劑的粘結(jié)。

此后，可再次移除臨時載體晶片30。圖3D中圖示所得到的被部分支撐的晶片200。

此后，與上文關(guān)于圖2F解釋的類似，可進一步處理被部分支撐的晶片200。

圖4A至圖4E圖示用于形成晶片結(jié)構(gòu)200’和晶片級半導體器件的進一步工藝。在形成如圖1D所示的結(jié)構(gòu)后，臨時載體晶片30(例如廉價的poly-Si晶片或玻璃晶片)被膠合鍵合到(一個或多個)碳化硅層2。圖4A圖示貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

此后，可通過以下完全移除載體晶片20：例如通過研磨、灰化(在氧氣氛下等離子體刻蝕)，以及還完全移除分離層1的平坦化。圖4B圖示貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

此后，可在(一個或多個)碳化硅層2的暴露側(cè)22處形成支撐結(jié)構(gòu)40，例如基本上環(huán)形的玻璃結(jié)構(gòu)。這可與上文關(guān)于圖3C解釋類似地完成。圖4C圖示貫穿所得到的晶片結(jié)構(gòu)的垂直截面。

此后，可再次移除臨時載體晶片30。圖4D中圖示所得到的被部分支撐的晶片200’。圖4E是示出包括鍵合層42的剩余部的被部分支撐的晶片200’的左側(cè)部分210的圖4D的放大圖。

此后，可進一步處理被部分支撐的晶片200’以制造使用被部分支撐的晶片200’的若干器件。

上面關(guān)于圖1A至4E解釋的方法還可被描述為用于形成晶片結(jié)構(gòu)特別是被部分支撐的晶片的方法，具有以下步驟：

-從施主晶片10轉(zhuǎn)移碳化硅層1到包括晶片20的石墨；以及

-在碳化硅層1的內(nèi)部部分之上移除包括晶片20的石墨以在碳化硅層1處形成僅部分覆蓋碳化硅層1的支撐結(jié)構(gòu)20’，25；或

-在形成相對于包括晶片20的石墨的支撐結(jié)構(gòu)40之后移除包括晶片20的石墨，支撐結(jié)構(gòu)40僅部分覆蓋碳化硅層1和/或在碳化硅層1上沉積的另外的碳化硅層2，2’。

相應地，可形成晶片結(jié)構(gòu)，其具有SiC晶片，SiC晶片在該SiC晶片的外圍區(qū)域中由支撐結(jié)構(gòu)40，20’，25支撐。取決于工藝順序和/或另外的可選步驟，SiC晶片可由碳化硅層1和/或另外的碳化硅層2，2’形成。

由于支撐結(jié)構(gòu)40，20’，25，SiC晶片對于進一步處理(諸如在被外圍區(qū)域圍繞的芯片區(qū)域中的器件處理)是足夠機械穩(wěn)定的，即使SiC晶片相對薄，例如小于100μm、小于75μm、或甚至小于50μm厚。注意到形成被支撐的膜狀SiC晶片減少了昂貴的單晶SiC的量。另外，碳化硅晶片從兩側(cè)可達到用于進一步處理。甚至進一步，由于SiC和石墨的熱特性失配引起的在制造期間的熱問題可通過至少部分移除包括晶片的石墨而被減少。這允許靈活和成本高效的晶片級SiC器件(SiC芯片)的制造，特別是具有高達6.5kV的阻斷電壓的功率SiC器件例如功率SiC晶體管的制造。然而，SiC晶片還可具有更大的厚度，例如至少120μm或甚至更高的厚度，用于制造具有甚至更高阻斷電壓的SiC器件。

圖5A分別圖示圖1F、圖2F和圖3D的被部分支撐的晶片100，100’，200的頂視圖，其可相應于沿著圖5A中的線8的部段。

在示范實施例中，由各自碳化硅晶片1形成被部分支撐的晶片100，100’，200，其由各自連續(xù)環(huán)形的支撐結(jié)構(gòu)20’，25，40支撐，支撐結(jié)構(gòu)20’，25，40包括多晶硅或玻璃(40)，或者包括碳化硅(25)和石墨(在圖5A中由保護SiC層25隱藏，這也適用于可形成在碳化硅晶片的分離層1處的外延層)。支撐結(jié)構(gòu)25，40被膠合在碳化硅晶片1的外圍區(qū)域上，該外圍區(qū)域圍繞碳化硅晶片1的未被支撐結(jié)構(gòu)25，40覆蓋的可達到的器件區(qū)域。

典型地，碳化硅晶片1的至多50％，更典型地至多80％或甚至90％被支撐結(jié)構(gòu)25，40覆蓋。

例如，支撐結(jié)構(gòu)40，25可僅覆蓋環(huán)形的外圍區(qū)域，其具有至少約1mm且典型地到10mm的寬度，同時碳化硅晶片1的水平延伸(晶片尺寸)可高達100mm、200mm或甚至300mm。

碳化硅晶片1的垂直延伸(厚度)可小于100μm、小于80μm或60μm或甚至小于50μm。

在其他實施例中，圖5A所示的支撐結(jié)構(gòu)被膠合鍵合到外延層(2，圖5A未示出)。

圖5B分別圖示圖1F、圖2F和圖3D的被部分支撐的晶片100，100’，200的頂視圖，其可相應于沿著圖5B中的線8的部段。

支撐結(jié)構(gòu)與上文關(guān)于圖5A解釋的類似，但是由通過各自的路徑彼此成對地間隔開的示范的四個環(huán)-段形狀部分25a、40a、25b、40b、25c、40c、25d、40d構(gòu)成。盡管路徑，被部分支撐的晶片也可對于以后的器件處理足夠穩(wěn)定。路徑可促進在器件制造期間使用的以后旋涂工藝(改善過量材料的排出)。

在其他實施例中，圖5B所示的支撐結(jié)構(gòu)被膠合鍵合到外延層(2，圖5B中未示出)。

圖5C圖示貫穿被部分支撐的晶片100”的垂直截面。被部分支撐的晶片100”類似于上文關(guān)于圖1F、5A、5B解釋的被部分支撐的晶片100’。然而，被部分支撐的晶片100”具有支撐結(jié)構(gòu)20’，25，其在垂直截面中是階梯式的。這可歸因于制造且還可促進旋涂工藝。

圖5D圖示貫穿被部分支撐的晶片100”’的垂直截面。被部分支撐的晶片100”’類似于上文關(guān)于圖5C解釋的被部分支撐的晶片100”。然而，被部分支撐的晶片100”’具有晶片結(jié)構(gòu)，其被成形以進一步改善由在以后器件制造期間使用的旋涂工藝應用的過量材料的排出。

盡管已公開了本發(fā)明的各種示范實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，可做出各種改變和修改，其將實現(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。對本領(lǐng)域相當熟練的技術(shù)人員將顯然的是，執(zhí)行相同功能的其他部件可被適當?shù)靥娲?。應當提及，參考特定圖解釋的特征可與其他圖的特征組合，即使在其中這并未被明確地提及的那些情況下。

空間相對的術(shù)語諸如“在...下”、“以下”、“下”、“在...之上”、“上”等等被用于簡化描述以解釋一個元件相對于第二個元件的定位。這些術(shù)語意在涵蓋器件的不同取向，除了與在圖中描繪的那些取向不同的取向之外。另外，術(shù)語諸如“第一”、“第二”等等也被用來描述各種元件、區(qū)、區(qū)段等，并且也不意在是限制性的。貫穿描述，同樣的術(shù)語指定同樣的元件。

如在本文所使用的，術(shù)語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是開放型的術(shù)語，其指示陳述的元件或特征的存在但是不排除附加的元件或特征。冠詞“一”、“一個”和“該”意在包含復數(shù)以及單數(shù)，除非上下文另外清楚地指示。

考慮到以上變化和應用的范圍，應該理解的是，本發(fā)明不受前述描述所限制，也不受附圖所限制?？商鎿Q地，本發(fā)明僅受所附的權(quán)利要求及其法律等價物限制。