用于切割半导体晶片的方法和由该方法制成的半导体器件与流程

1.本公开涉及半导体器件的制造。更具体地，本公开涉及一种用于切割半导体晶片的方法和相关工具。此外，本公开涉及通过用于切割半导体晶片的方法制成的半导体器件。


背景技术：

2.通常在衬底上制造半导体器件，衬底在制造过程中为设备提供机械支撑。此外，衬底通常也有助于半导体器件的电气性能。半导体器件制造通常涉及在单个衬底晶片上制造许多半导体器件。通过形成半导体材料、绝缘体材料、金属材料和/或类似材料的薄层，在衬底晶片上形成半导体器件。在衬底晶片上得到的每个半导体器件限定晶粒。
3.在形成晶粒后，需要分离在半导体晶片上制造的单个晶粒。此后，可以安装和封装单个晶粒以形成单个设备。分离单个晶粒的过程有时被称为“切割”或“分割”半导体晶片。
4.将晶片切割成单个半导体器件通常通过许多方法中的一种来完成。一种切割晶片的方法涉及用刀片机械地锯切半导体晶片以定义单独切割的、正方形、矩形和其他形状的器件阵列。
5.然而，利用机械锯切割半导体晶片会导致不均匀的切口。具体地，不均匀的切口可能包括缺陷，包括切屑、切屑脱落、裂纹、撕裂、碎片、边缘裂纹等。这些缺陷会对所得的半导体器件产生负面影响。在某些情况下，缺陷可能延伸到半导体器件的有源区域，导致故障或性能差。例如，不均匀的切口可能包括和/或导致裂纹，该裂纹可能扩展到半导体器件的有源区域，导致故障或性能差。此外，一旦半导体被生产出来并通过操作测试，由于半导体芯片所经历的热循环，裂纹随后可能在半导体操作期间扩展。
6.此外，利用机械锯切割半导体晶片通常需要移除半导体的一层或多层。例如，可能在半导体晶片上形成金属层，并且这些层可能不容易被锯片切割。半导体的金属层可能阻碍锯的操作，特别是锯片的操作。因此，半导体制造过程通常包括在用锯切割之前沿着切割线移除或抑制金属层的附加过程。这个过程可以称为形成切割“街道”。这种额外的制造过程增加了半导体制造的时间和费用。此外，从半导体移除金属层可能导致使用金属层的半导体器件的性能降低。例如，金属层的一部分可用于传递热，并且可在形成街道时移除，因此半导体器件传递热的能力可能由于街道的形成而降低。作为另一示例，金属层的一部分可用于晶粒附接，并且可在形成街道时被移除，并且因此半导体器件的晶粒附接能力可能由于街道的形成而降低。
7.其他切割方法包括“划线-断裂”技术。在这些方法中，使用激光在半导体晶片的表面上形成一个或多个沟槽或划线。然后，半导体晶片可以承受足以将晶片分解成单个晶粒的负荷。划线在衬底晶片中表现为弱线，使得晶片随后沿着划线断裂。
8.利用激光切割半导体晶片会导致半导体晶片的缺陷和/或损坏、半导体晶片的弱化、产生不希望的材料等。具体地，来自激光的相关热可能会削弱半导体器件。此外，操作激光器会产生不希望的材料，例如熔渣、从半导体材料产生不希望的合金、熔融材料副产物、半导体各层的熔化等。这些缺陷会对所得的半导体和/或半导体性能产生负面影响。
9.此外，利用激光切割半导体晶片通常还需要移除半导体的一层或多层。例如，金属层可能不容易断裂(作为“划线和断裂”过程的一部分)。就这一点而言，金属层可能弯曲而不是断裂。因此，半导体制造过程通常还包括在断裂之前沿着切割线移除或抑制金属层的附加过程。这种额外的制造过程增加了半导体制造的时间和费用。此外，从半导体移除金属层可能导致如上所述使用金属层的半导体器件的性能降低。
10.因此，需要一种用于切割半导体晶片的替代解决方案，其导致更清洁的切割、提高的半导体性能、减少的制造时间、降低的制造成本等。


技术实现要素：

11.一个总体方面包括一种用于从具有第一表面和第二表面并且至少包括第一器件区域和第二器件区域的半导体晶片形成半导体器件的方法，该方法包括：切割半导体晶片的第一表面以形成延伸部分地穿过半导体晶片的第一区域，并且第一区域具有底部；以及将激光束引导到半导体晶片，使得激光束在半导体晶片内的第一表面和第二表面之间聚焦，并且激光束通过材料烧蚀进一步切割半导体晶片，以形成与第一区域对准的第二区域。
12.一个总体方面包括一种晶粒，该晶粒包括：第一表面、第二表面和器件区域；该晶粒包括沿着分割晶粒的周边在第一表面和第二表面之间部分地延伸的第一区域；该晶粒进一步包括沿着晶粒的周边在第一表面和第二表面之间的第二区域，并且第一区域与第二区域对准，其中，第一区域包括锯切割区域，并且第二区域包括激光烧蚀区域。
13.一个总体方面包括一种用于从具有第一表面和第二表面并且至少包括第一器件区域和第二器件区域的半导体晶片形成半导体器件的方法，该方法包括：切割半导体晶片的第一表面以形成延伸部分地穿过半导体晶片的第一区域；以及将激光束引导到半导体晶片，使得激光束在半导体晶片内的第一表面和第二表面之间聚焦，并且激光束通过材料烧蚀进一步切割半导体晶片，以形成第二区域，其中将激光束引导到半导体晶片进一步包括在第一区域中引导激光束以形成第二区域。
14.通过考虑以下详细描述、附图和权利要求，本公开的额外特征、优点和方面可以阐述或显而易见。此外，应当理解，本公开的前述概述和以下详细描述都是示例性的，并且旨在提供进一步的解释，而不限制所要求保护的本公开的范围。
附图说明
15.包括附图，以提供对本公开的进一步理解，这些附图包含在并构成本说明书的一部分，示出了本公开的各个方面，并且与详细描述一起用于解释本公开的原理。没有试图比本公开及其可实践的各种方式的基本理解所必需的更详细地示出本公开的结构细节。在附图中：
16.图1示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程。
17.图2示出了根据本公开各方面的在切割之前的半导体晶片的部分横截面图。
18.图3示出了根据本公开的处理期间的半导体晶片的部分横截面图。
19.图4示出了根据本公开的处理期间的半导体晶片的部分横截面图。
20.图5示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的部分横截面图。
21.图6示出了根据图5进行初始处理后的半导体晶片的部分详细横截面图。
22.图7示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的部分透视图。
23.图8示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的部分透视图。
24.图9示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的底视图。
25.图10示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的底视图。
26.图11示出了根据本公开的锯切割工具的示意图。
27.图12示出了根据本公开的激光切割工具的示意图。
28.图13示出了在初始处理后的典型半导体晶片的顶视图。
具体实施方式
29.参考在附图中描述和/或示出并在以下描述中详细描述的非限制性方面和示例，更全面地解释本公开的方面及其各种特征和有利细节。应当注意，附图中示出的特征不一定按比例绘制，并且一个方面的特征可以与本领域技术人员将认识到的其他方面一起使用，即使本文没有明确说明。可以省略对公知组件和处理技术的描述，以免不必要地模糊本公开的各个方面。本文使用的示例仅仅是为了便于理解可以实践本公开的方式，并且进一步使得本领域技术人员能够实践本公开的各方面。因此，本文的示例和方面不应被解释为限制本公开的范围，本公开的范围仅由所附权利要求和适用的法律限定。此外，应当注意，在附图的几个视图和所公开的不同实施例中，相同的附图标记表示相似的部分。
30.应当理解，尽管术语“第一”、“第二”等可以在此用于描述各种元件，但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语只是用来区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件可以称为第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
31.应当理解，当诸如层、区域或衬底等元件称为在另一元件上或延伸到另一元件上时，可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件上”时，不存在中间元件。同样，应该理解，当诸如层、区域或衬底等元件称为在另一元件“之上”或在另一元件“之上”延伸时，可以直接在另一元件之上或直接在另一元件之上延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件称为“直接在”另一元件之上或“直接在”另一元件之上延伸时，不存在中间元件。还应当理解，当一个元件称为“连接”或“耦合”到另一元件时，可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。
32.诸如“下方”或“上方”或“上部”或“下部”或“水平”或“垂直”等相关术语在本文中可以用来描述一个元件、层或区域与图中所示的另一元件、层或区域的关系。应当理解，这些术语和上面讨论的那些术语旨在包括除了附图中描绘的方位之外的设备的不同方位。
33.本文使用的术语仅用于描述特定方面的目的，并不旨在限制本公开。本文所使用的，除非上下文另外明确指示，否则单数形式“一”、“一个”、“该”也旨在包括复数形式。将进一步理解，当在本文使用时，术语“包括”、“包括”、“包括”和/或“包括”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
34.除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领
域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，本文使用的术语应当被解释为具有与它们在本说明书和相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文明确定义，否则不会被解释为理想化或过于正式的含义。
35.除了结构类型之外，形成晶体管的半导体材料的特征也可能影响操作参数。在影响晶体管操作参数的特征中，热导率可能对晶体管的高频和高功率特征有影响。
36.热导率是半导体材料散热的能力。在典型操作中，所有晶体管都产生热量。反过来，高功率和高频晶体管通常比小信号晶体管产生更大的热量。随着半导体材料的温度升高，结漏电流通常增加，并且由于载流子迁移率随温度升高而降低，通过晶体管的电流通常减少。因此，如果热量从半导体中消散，材料将保持在较低的温度，并能够以较低的漏电流承载较大的电流。
37.所公开的过程和设备可应用于可安装在衬底上的半导体器件。在一些方面，衬底可以形成为圆形半导体晶片的形状，其直径范围例如从小于1英寸(2.54cm)到超过12英寸(30.5cm)，这取决于所涉及的材料类型。其他半导体晶片形状，例如正方形、长方形、三角形等是可能的；并且其他半导体晶片尺寸也是可能的。
38.该衬底可以包括，例如，碳化硅(sic)、硅(si)、锗(ge)、砷化镓(gaas)、蓝宝石、磷化镓(gap)、氮化镓(gan)、氧化锌(zno)、其合金、适用于本文所述应用的其他材料、能够支持iii-v族材料生长的任何其他材料等。可以在衬底上沉积和图案化材料以形成半导体器件，例如晶体管、发光二极管(led)、二极管、太阳能电池和其他器件。
39.在一个方面，半导体器件可以是高电子迁移率晶体管(hemt)。就这一点而言，hemt可以是基于iii族氮化物的设备，并且这种hemt对于高功率射频(rf)应用、低频高功率开关应用以及其他应用是非常有希望的候选者。例如，iii族氮化物(如gan及其合金)的材料特性使其能够实现高电压和大电流，以及用于射频应用的高射频增益和线性度。典型的iii族氮化物hemt依赖于在较高带隙iii族氮化物(例如algan)阻挡层和较低带隙iii族氮化物材料(例如gan)缓冲层之间的界面处形成二维电子气(2deg)，其中较小的带隙材料具有较高的电子亲和力。2deg是较小带隙材料中的累积层，可以包含高电子浓度和高电子迁移率。
40.在一个方面，半导体器件可以包括发光二极管(led)。就这一点而言，led的持续发展已经产生了高效和机械鲁棒的光源，可以覆盖可见光谱以及其他光谱。这些属性，加上固态设备潜在的长使用寿命，可以使各种新的照明应用、显示应用等成为可能。例如，基于gan的发光二极管(led)可以包括绝缘、半导体或导电衬底，例如蓝宝石、sic等，在其上沉积多个基于gan的外延层。外延层可以包括具有p-n结的有源区，该有源区在通电时发光。
41.如本文所使用的，术语“半导体晶片”是指具有至少一个半导体材料区域的晶片，而不管该晶片的衬底是否是半导体材料。例如，可以在非半导体材料衬底上提供半导体材料层以提供半导体晶片。此外，如本文所使用的，术语“晶片”是指完整的晶片或晶片的一部分。因此，术语晶片可用于描述整个晶片或其一部分。
42.图1示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程。
43.参考图1，根据本公开的方法，可以利用根据本公开的切割半导体晶片的过程(框100)将形成在同一半导体晶片上的多个半导体器件彼此分离。
44.具体地，切割半导体晶片的过程(框100)可以包括用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)。
45.在一个方面，第一切割方法(框102)可以利用可以是机械锯的第一工具。在一个方面，第一工具可以是圆锯。在一个方面，第一工具可以是图3和/或图11所示的锯设备1100。在一个方面，第一工具可以是任何类型的半导体晶片切割机构。然而，为了简洁和易于理解，在本公开中，第一工具可被称为锯设备。
46.此外，用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)可以包括形成部分延伸到半导体晶片中的第一区域，使得第一区域包括底部。换句话说，第一区域并不一直延伸穿过半导体晶片。在一个方面，第一区域可以形成在半导体器件的相邻边缘之间并沿着相邻边缘形成。在一个方面，第一区域可以形成在半导体器件的周边上。在一个方面，第一区域可以围绕半导体器件的周边形成。在一个方面，第一区域可以是第一槽(slot)、第一通道(channel)、第一凹槽(groove)、第一沟槽(trench)等。本文描述了利用第一切割方法对半导体晶片进行部分机械切割的进一步细节(框102)。
47.此外，切割半导体晶片的过程(框100)还可以包括用第二切割方法切割半导体晶片(框104)。
48.在一个方面，第二切割方法(框104)可以利用可以是激光器的第二工具。在一个方面，第二工具可以是图4所示的激光设备1200和/或图12所示的激光设备1200。在一个方面，第二工具可以是任何类型的半导体晶片切割机构。然而，为了简洁和易于理解，在本公开中，第二工具可被称为激光设备。
49.此外，用第二切割方法切割半导体晶片(框104)可以包括利用来自激光器的激光束，该激光束可被引导到半导体晶片中，从而在半导体器件的相邻边缘之间和沿着相邻边缘形成第二区域。在一个方面，第二区域可以形成在半导体器件的周边上。在一个方面，第二区域可以围绕半导体器件的周边形成。在一个方面，第二区域可以是第二槽、第二通道、第二凹槽、第二沟槽等。在一个方面，第一区域和第二区域可以一个布置在另一个之上。在一个方面，第一区域和第二区域可以连接。在一个方面，第一区域和第二区域可以彼此相邻。在一个方面，第一区域和第二区域可以直接连接。在一个方面，在用第二切割方法切割半导体晶片(框104)之前，执行用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)。在一个方面，在用第二切割方法切割半导体晶片(框104)之后，执行用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)。换句话说，切割方法的顺序可以以任何特定的顺序或同时实施。本文描述了用第二切割方法切割半导体晶片的进一步细节(框104)。
50.接下来，切割半导体晶片的过程(框100)可进一步包括从半导体晶片分割和/或分离半导体器件(框106)。
51.在一个方面，用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)和用第二切割方法切割半导体晶片(框104)的组合导致半导体器件的分离。在一个方面，该组合导致半导体器件的完全物理分离。在一个方面，第一区域和第二区域的组合导致半导体器件的完全物理分离。在一个方面，第一区域和第二区域的组合完全延伸穿过半导体晶片导致半导体器件的完全物理分离。此外，在一些方面，在切割半导体晶片的过程之前或期间，半导体晶片可以附接到载体介质(框100)。在一个方面，载体介质可以是胶带材料。在一个方面，胶带材料可以包括pvc、聚烯烃、聚乙烯、具有粘合剂的背衬材料和/或类似物以保持半导体晶片。
52.然而，在替代方面中，切割半导体晶片的过程(框100)可能导致不完全分离。在这
种情况下，切割半导体晶片的过程(框100)可进一步包括通过沿着一起形成断裂线或断裂区的第一区域和/或第二区域断裂晶片而进行分割。这种分割可以使用任何合适的手段或方法来完成。例如，可以通过沿断线在晶片中施加机械应力来实现分割。在一个方面，用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)和用第二切割方法切割半导体晶片(框104)的组合可以导致剩余的一小部分半导体晶片材料。随后可以断裂这一小部分半导体晶片材料以完成分割过程。如本领域技术人员所理解的，可以通过将晶片安装在促进半导体晶片断裂的柔性载体衬底上来促进断裂。
53.图2示出了根据本公开方面的在切割之前的半导体晶片的部分横截面图。
54.具体地，图2示出了可以与本公开的切割半导体晶片(框100)的过程一起使用的示例性半导体晶片202。就这一点而言，图2的半导体晶片202是在实施本公开的切割半导体晶片的处理(框100)之前示出的。
55.半导体晶片202可以包括多个有源器件部分204，该多个有源器件部分可以形成在半导体晶片202的第一器件表面206上和/或在第一器件表面206中。在一个方面，第一器件表面206可以是半导体晶片202的上表面或半导体晶片202的顶表面。一旦分离多个有源器件部分204，它们就可以形成半导体器件222。此外，有源器件部分204可以进一步延伸到半导体晶片202(未示出)中，可以位于半导体晶片202(未示出)中，等等。在一些方面，半导体晶片202的衬底208可进一步包括第一器件表面206上的附加层。在一些方面，半导体晶片202的衬底208可不包括第一器件表面206上的附加层。
56.根据一些方面，半导体晶片202可以包括衬底208。衬底208可以由碳化硅(sic)、硅(si)、锗(ge)、砷化镓(gaas)、蓝宝石、磷化镓(gap)、氮化镓(gan)、氧化锌(zno)、其合金、适用于本文所述应用的其他材料、能够支持iii-v族材料生长的任何其他材料等形成。在一个方面，衬底208由碳化硅(sic)形成。
57.多个有源器件部分204可以覆盖衬底208的相应区域210。相应区域210可以得到半导体器件222。在一个方面，多个有源器件部分204可以被配置为实施半导体器件222，该半导体器件可以是晶体管、发光二极管(led)、二极管、太阳能电池和其他设备中的一个或多个。在一个方面，多个有源器件部分204可以被配置为实施一个或多个晶体管。在一个方面，有源器件部分204可以被配置为实施一个或多个hemt。在一个方面，多个有源器件部分204可以被配置为实施一个或多个发光二极管(led)。
58.半导体晶片202的衬底208可进一步包括布置在衬底208的相对侧上的第二器件表面212。具体地，第二器件表面212可以布置在衬底208的与第一器件表面206相对的表面上。在一些方面，半导体晶片202的衬底208可进一步包括第二器件表面212上的附加层。在一些方面，半导体晶片202的衬底208可进一步不包括第二器件表面212上的附加层。在一个方面，第二器件表面212可以限定半导体晶片202的底表面。
59.在一些方面，附加层可以包括器件部分、触点、层、中间层等。在一个方面，附加层可以是金属化层214。金属化层214可以布置在第二器件表面212上。在一些方面，金属化层214可为所得半导体器件222提供热导率和/或晶粒附接。在包括附加层的方面中，附加层可以包括下表面220。在一个方面，下表面220可以垂直于衬底208、第二器件表面212和/或第一器件表面206延伸。在一个方面，下表面220可以限定半导体晶片202的底表面。最后，半导体晶片202可以限定连接部分262，其在分离多个有源器件部分204、相应区域210和/或半导
体器件222之前连接该多个有源器件部分204、相应区域210和/或半导体器件222。
60.图3示出了根据本公开的处理期间的半导体晶片的部分横截面图。
61.具体地，图3示出了在切割半导体晶片的过程(框100)期间的半导体晶片202，该过程包括用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)。
62.在一个方面，第一工具可以是具有锯片1108的锯设备1100。在一个方面，锯设备1100可以布置在半导体晶片202和第一器件表面206之上，以在第一器件表面206中形成第一区域216。此外，用第一切割方法部分机械地切割半导体晶片(框102)可以包括形成部分地延伸到半导体晶片202中的第一区域216，使得第一区域216包括底部224。换句话说，第一区域216可以不延伸穿透半导体晶片202。在一个方面，第一区域216可以形成在半导体器件222的周边上。在一个方面，第一区域216可以围绕半导体器件222的周边形成。在一个方面，第一区域216可以形成在半导体器件222的相邻边缘之间并沿着相邻边缘形成。在一个方面，第一区域216可以形成在半导体器件222的相邻边缘之间并沿着相邻边缘形成，以具有第一壁226和第二壁228。在一个方面，第一区域216可以垂直于第一器件表面206延伸到衬底208中。在一个方面，第一区域216可以从第一器件表面206延伸到衬底208中。在一个方面，第一壁226和第二壁228也可以垂直于第一器件表面206延伸到衬底208中。在一个方面，底部224可以平行于衬底208内的第一器件表面206延伸。在一个方面，第一区域216可以是第一槽、第一通道、第一凹槽、第一沟槽等。在替代方面，第一区域216可以从第二器件表面212延伸到衬底208中；并且锯设备1100可操作地布置成用于在半导体晶片202和第二器件表面212下方进行切割。
63.就这一点而言，通过使用部分地延伸到半导体晶片202中的锯设备1100形成第一区域216，使得第一区域216包括底部224和/或第一区域216不延伸穿透半导体晶片202，减少了可能包括缺陷的不均匀的切口的发生，缺陷包括切屑、切屑脱落、裂纹、撕裂、碎片、边缘裂纹等。具体地，已经发现，实施锯设备1100以形成仅延伸部分地穿过半导体晶片202的区域大大减少了上述不均匀的切口和相关缺陷。更具体地，实施锯设备1100以形成仅延伸地穿过半导体晶片202的区域以大大减少上述不均匀的切口和相关缺陷是意料之外的，并且这些意料之外的结果提供了如本文所述的许多益处，包括减少缺陷、减少制造时间、减少制造成本等。
64.在一个方面，包括用第一切割方法(框102)部分机械地切割半导体晶片的切割半导体晶片的过程(框100)包括在第一器件表面206、半导体晶片202的上表面和/或半导体晶片202的顶表面中形成第一区域216。就这一点而言，第一工具和/或锯设备1100可以不用于切割包括金属化层214的任何金属层。就这一点而言，切割半导体晶片的过程(框100)可能不需要形成街道。因此，对于切割半导体晶片的过程，可能不需要蚀刻半导体晶片202的任何层(框100)。因此，切割半导体晶片的过程(框100)减少了缺陷，减少了半导体制造时间，和/或减少了半导体制造费用。
65.以上述方式，形成如图3所示的中间衬底组件300。
66.图4示出了根据本公开的处理期间的半导体晶片的部分横截面图。
67.图4示出了在切割半导体晶片的过程(框100)期间的半导体晶片202，该过程包括用第二切割方法切割半导体晶片(框104)。具体地，图4示出了来自激光设备1200的聚焦的激光束1208可被引导到衬底208的半导体晶片202中以在其中制造第二区域218(框104；图
1)。在一个方面，第二区域218可以形成在半导体器件222的周边上。在一个方面，第二区域218可以围绕半导体器件222的周边形成。在一个方面，第二区域218可以是第二槽、第二通道、第二凹槽、第二沟槽等。在一个方面，激光设备1200可以被布置用于在半导体晶片202和第一器件表面206上方操作。聚焦的激光束1208可以被透镜1202汇聚和聚焦(图12)。可以在多个有源器件部分204之间的半导体晶片202上(通过相对移动激光设备1200、半导体晶片202或两者)扫描聚焦的激光束1208，使得聚焦的激光束1208投射通过第一区域216。
68.在一个方面，聚焦的激光束1208的通过第一区域216投射到底部224。以这种方式，第二区域218可以形成为与第一区域216基本同延并对齐的图案，如图4所示。在一个方面，第一区域216和第二区域218可以一个布置在另一个之上。在一个方面，第一区域216和第二区域218可以连接。在一个方面，第一区域216和第二区域218可以直接连接。在一个方面，第一区域216的轴和第二区域218的轴可以对齐。在一个方面，第一区域216的轴和第二区域218的轴可以相邻。可以提供控制器1250(图12)以控制激光设备1200的操作以及聚焦的激光束1208和半导体晶片202之间的相对移动。在替代方面，第二区域218可以从第二器件表面212延伸到衬底208中；并且激光设备1200可以布置在半导体晶片202和第二器件表面212的下方。
69.在上述扫描操作期间，可产生聚焦的激光束1208，使得聚焦的激光束1208具有可位于半导体晶片202内的焦点250。在一个方面，焦点250被控制为在第一器件表面206和下表面220之间。在一个方面，焦点250被控制为在第一器件表面206和第二器件表面212之间。在一个方面，焦点250被控制为在底部224和下表面220之间。在一个方面，焦点250被控制为在底部224和第二器件表面212之间。
70.在一个方面，产生聚焦的激光束1208，使得焦点250位于衬底208内并从底部224移动到第二器件表面212。在一个方面，产生聚焦的激光束1208，使得焦点250位于衬底208内，并且随着半导体晶片202的材料烧蚀，从底部224移动到下表面220。具体地，焦点250在形成第二区域218期间移动，使得激光1208的能量提供最佳切割速度和质量。根据一些方面，聚焦的激光束1208在第二区域218的宽度上基本均匀。
71.根据一些方面，激光设备1200可以实施为气体激光器、化学激光器、金属蒸气激光器、固态激光器和/或半导体激光器。根据一些方面，激光设备1200可以是紫外激光器。
72.根据一些方面，可以控制激光设备1200以特定功率输出激光束1208。在一个方面，激光设备1200的特定功率可以是1瓦-25瓦、2瓦-12瓦、2瓦-4瓦、4瓦-6瓦、6瓦-8瓦、8瓦-10瓦、10瓦-12瓦、12瓦-14瓦、14瓦-16瓦、16瓦-18瓦、18瓦-20瓦、20瓦-22瓦或22瓦-25瓦。在一个方面，激光设备1200的特定功率可以在上述范围内变化。
73.在一个方面，包括用第二切割方法(框104)切割半导体晶片的切割半导体晶片的过程(框100)包括通过激光设备1200在第一器件表面206、半导体晶片202的上表面和/或半导体晶片202的顶表面上方产生激光1208来形成第二区域218。就这一点而言，第二工具和/或激光设备1200烧蚀包括金属化层214的任何金属层。就这一点而言，切割半导体晶片的过程(框100)可能不需要形成街道。因此，对于切割半导体晶片的过程，不需要蚀刻半导体晶片202的任何层(框100)。因此，切割半导体晶片的过程(框100)减少了缺陷，减少了半导体制造时间，和/或半导体制造费用。
74.在一个方面，包括用第二切割方法切割半导体晶片(框104)的切割半导体晶片的
过程(框100)包括通过激光设备1200产生朝向第二器件表面212和/或下表面220的激光1208来形成第二区域218。就这一点而言，第二器件表面212和/或下表面220两者在物理上位于比第一区域216更远离有源器件部分204的位置。这种物理分离减少了对有源器件部分204的不希望的热损伤。
75.图5示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的部分横截面图。
76.具体地，图5示出了形成第二区域218之后的半导体晶片202。就这一点而言，第二区域218可以通过烧蚀衬底208的一部分、金属化层214的一部分和沿第二区域218定位的半导体晶片202的任何其他层而在多个有源器件部分204之间的衬底208中形成。
77.具体地，激光设备1200的操作可以包括半导体晶片202的材料的内部烧蚀、第二区域218内衬底208的衬底材料的烧蚀、第二区域218内金属化层214的材料的烧蚀和/或第二区域218内任何其他层的材料的烧蚀。
78.烧蚀材料可以从半导体晶片202的第二区域218的下开口逸出，可再沉积，或流动以重新定位并留在半导体晶片202内。在一个方面，烧蚀可以包括熔化或汽化半导体晶片202材料。例如，烧蚀可以包括熔化或汽化单晶sic、汽化晶体边界和/或类似物。就这一点而言，还可以烧蚀半导体晶片202的附加层，包括金属化层214。在一个方面，材料可以从第二区域218完全烧蚀，使得材料被移除，并且剩余的表面限定第二区域218，该第二区域218与第一区域216一起可以从第一器件表面206向第二器件表面212和/或向下表面220开放。
79.以上述方式，形成如图5所示的半导体器件222。
80.图6示出了根据图5进行初始处理后的部分半导体晶片的详细横截面图。
81.具体地，图6示出了由锯设备1100形成的第一区域216可以具有在第一壁226和第二壁228之间的宽度w1；并且由锯设备1100形成的第一区域216在第一器件表面206和底部224之间可以具有深度d1。在一些方面，宽度w1的范围可能为20μm-100μm、20μm-25μm、25μm-30μm、30μm-40μm、40μm-50μm、50μm-60μm、60μm-70μm、70μm-80μm、80μm-90μm或90μm-100μm。
82.在一些方面，深度d1的范围可能为5μm-150μm、5μm-10μm、10μm-15μm、15μm-20μm、20μm-25μm、25μm-30μm、30μm-40μm、40μm-50μm、50μm-60μm、60μm-70μm、70μm-80μm、70μm-100μm、100μm-110μm、120μm-130μm、130μm-140μm或140μm-150μm。
83.在一些方面，深度d1可以等于衬底208的厚度、金属化层214的厚度以及与半导体晶片202相关联的任何附加层或中间层的厚度组合的50％至99％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％、90％至99％。在一些方面，深度d1可以大于衬底208的厚度、金属化层214的厚度以及与半导体晶片202相关联的任何附加层或中间层的厚度组合的30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
84.在一些方面，深度d1可以等于衬底208的厚度和与半导体晶片202相关联的任何附加层或中间层的厚度组合的50％至99％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％、90％至99％。在一些方面，深度d1可以大于衬底208的厚度和与半导体晶片202相关联的任何附加层或中间层的厚度组合的30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
85.在一些方面，深度d1可以等于与半导体晶片202相关联的衬底208的厚度的50％至99％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％、90％至99％。在一些方面，深度d1可以大于与半导体晶片202相关联的衬底208的厚度的30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
86.在一些方面，深度d1可以等于半导体晶片202的厚度的50％至99％、50％至60％、60％至70％、70％至80％、80％至90％、90％至99％。在一些方面，深度d1可以大于半导体晶片202厚度的30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％。
87.图6进一步示出了由激光设备1200形成的第二区域218可以具有在第一壁236和第二壁238之间的宽度w2；并且由激光设备1200形成的第二区域218在底部224与第二器件表面212和/或下表面220之间可以具有深度d2。在一些方面，宽度w2的范围可能为5μm-100μm、5μm-10μm、10μm-15μm、15μm-20μm、20μm-25μm、25μm-30μm、30μm-40μm、40μm-50μm、50μm-60μm、60μm-70μm、70μm-80μm、80μm-90μm或90μm-100μm。
88.在一些方面，深度d2的范围可能为5μm-100μm、5μm-10μm、10μm-15μm、15μm-20μm、20μm-25μm、25μm-30μm、30μm-40μm、40μm-50μm、50μm-60μm、60μm-70μm、70μm-80μm、80μm-90μm或90μm-100μm。
89.在一些方面，组合深度d2和深度d1可以等于衬底208的厚度、金属化层214的厚度以及与半导体晶片202相关联的任何附加层或中间层的厚度组合。在一些方面，组合深度d2和深度d1可以等于半导体晶片202的厚度。在一些方面，组合深度d2和深度d1可以等于衬底208的厚度、金属化层214的厚度以及与半导体晶片202相关联的任何附加层或中间层的厚度组合的80％至100％、80％至85％、85％至95％、95％至98％、98％至99％、99％至100％。在一些方面，组合深度d2和深度d1可以等于半导体晶片202厚度的80％至100％、80％至85％、85％至95％、95％至98％、98％至99％、99％至100％。
90.在一些方面，组合深度d2和深度d1可以等于衬底208的厚度和金属化层214的厚度。在一些方面，宽度w1可以大于宽度w2。由于宽度w1、宽度w2、深度d1和深度d2可以随器件和位置而变化，这些值中的每一个可以表示符合本公开的各个方面的平均值或均值。
91.图7示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的部分透视图。
92.具体地，图7示出了在切割半导体晶片的过程之后(图1的框100)以及在将半导体器件从半导体晶片分割和/或分离的过程之后(框106)的半导体器件222。更具体地，如图7所示，示出半导体器件222的背面或下表面220/第二器件表面212的细节。此外，示出了第二区域218的表面以及第二区域218的第一壁236/第二壁238；并且示出了第一区域216的表面以及第一区域216的第一壁226/第二壁228。
93.具体地，图7示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)不包括明显缺陷或至少减少的缺陷密度。在这一点上，图7还示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)提供了利用所公开的过程的意外结果，使得不包括明显的缺陷或至少减少的缺陷密度。
94.图8示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的部分透视图。
95.具体地，图8示出了在切割半导体晶片的过程之后(图1的框100)以及在将半导体器件从半导体晶片分割和/或分离的过程之后(框106)的半导体器件222。更具体地，如图8所示，示出半导体器件222的正面或第一器件表面206和多个有源器件部分204中的至少一个的细节。此外，示出了第二区域218的表面以及第二区域218的第一壁236/第二壁238；并且示出了第一区域216的表面以及第一区域216的第一壁226/第二壁228。
96.具体地，图8示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)包括没有明显缺陷或至少降低了缺陷的密度。在这一点上，图8还示出了根据本公开的切割半导体晶
片的过程(图1的框100)提供了利用所公开的过程的意外结果，使得包括没有明显的缺陷或至少降低了缺陷的密度。
97.图9示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的底视图。
98.具体地，图9示出了在切割半导体晶片的过程之后(图1的框100)，在半导体器件从半导体晶片分割和/或分离之前的半导体器件222。更具体地，如图9所示，示出半导体器件222的背面或下表面220/第二器件表面212的细节。此外，示出了第二区域218和第一区域216。
99.具体地，图9示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)包括没有明显缺陷或至少降低了缺陷的密度。在这一点上，图9还示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)提供了利用所公开的过程的意外结果，使得包括没有明显的缺陷或至少降低了缺陷的密度。
100.图10示出了根据本公开的在初始处理之后的半导体晶片的底视图。
101.在本公开的一些方面中，多个有源器件部分204不需要形成街道结构。然而，在某些情况下，仍可利用街道结构。就这一点而言，图10示出了其中多个有源器件部分204可由至少一个街道结构260分离的方面。根据一些方面，下表面220可以完全向下蚀刻到衬底208的第二器件表面212，使得第二器件表面212的暴露条限定每个街道结构260。
102.具体地，图10示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)包括没有明显缺陷或至少降低了缺陷的密度。在这一点上，图10还示出了根据本公开的切割半导体晶片的过程(图1的框100)提供了利用所公开的过程的意外结果，使得包括没有明显的缺陷或至少降低了缺陷的密度。
103.图11示出了根据本公开的锯切割设备的示意图。
104.图11所示的锯设备1100可被实施为在半导体晶片202中产生第一区域216。然而，也可以利用任何类型的半导体晶片切割设备来在半导体晶片202中产生第一区域216。锯设备1100可以用锯片1108切割衬底208和/或半导体晶片202的任何其他附加层。在一个方面，锯片1108可以是由马达1106旋转的圆锯片。马达1106可以包括马达轴1180，马达轴1180安装锯片1108以用于驱动旋转。
105.锯设备1100可以用锯片1108以受控图案切割。可以通过锯设备1100上的图案生成和锯设置来控制第一区域216的宽度和深度。锯设备1100可以具有包括功率、旋转速度、线速度、重复次数和/或类似的设置。几何形状可以直接从计算机辅助设计(cad)文件生成并导入到锯设备1100中。在其他方面中，锯设备1100可替代地或附加地利用图案识别和/或固定间距进行切割。可以由锯设备1100通过硬件和/或软件来控制这些设置。
106.锯设备1100可以包括控制器1150。控制器1150可以接收来自位置传感器1112的传感器输出，该位置传感器可以感测半导体晶片202或由锯设备1100处理的任何其他部件的位置。在一个方面，位置传感器1112可以感测支撑件1114的位置，该支撑件支撑半导体晶片202的一部分或由锯设备1100处理的任何其他部件。控制器1150可以移动支撑件1114，以便在半导体晶片202或由锯设备1100用定位设备1116处理的任何其他部件的期望位置形成第一区域216。定位设备1116可以包括一个或多个定位马达，以将支撑件1114定位在期望位置。可以以许多其他方式实施定位设备1116。可替代地，定位设备1116可以定位锯设备1100，并且位置传感器1112可以在支撑件1114静止时确定锯设备1100的位置。在其他方面
中，锯设备1100和支撑件1114都可以移动。
107.控制器1150可以包括处理器1152。该处理器1152可操作地连接到电源1154、存储器1156、时钟1158、模数转换器(a/d)1160、输入/输出(i/o)端口1162等。处理器1152可以控制锯设备1100操作锯片1108以通过图案生成来生成第一区域216的宽度w1和深度d1。处理器1152可以控制锯设备1100以特定功率、旋转速度、线速度、重复次数和/或类似方式操作锯。处理器1152可以基于存储在存储器1156中的计算机辅助设计(cad)文件来控制锯设备1100操作锯。
108.输入/输出(i/o)端口1162可以被配置为从任何适当附接的电子设备接收信号，并将这些信号从模数转换器(a/d)1160和/或转发到处理器1152。这些信号包括来自感测温度的温度传感器、感测位置的位置传感器1112等的信号。如果信号是模拟格式的，则信号可以经由模数转换器(a/d)1160进行处理。就这一点而言，模数转换器(a/d)1160可以被配置为接收模拟格式信号并将这些信号转换为相应的数字格式信号。
109.控制器1150可以包括数模转换器(dac)1170，其可以被配置为从处理器1152接收数字格式信号，将这些信号转换为模拟格式，并从输入/输出(i/o)端口1162转发模拟信号。以这种方式，被配置为利用模拟信号的电子设备可以接收通信或由处理器1152驱动。处理器1152可以被配置为从数模转换器(dac)1170、a/d 1160和/或输入/输出(i/o)端口1162接收和发送信号。处理器1152可进一步配置为从时钟1158接收时间信号。此外，处理器1152被配置为将包括cad文件的电子数据存储到存储器1156和从存储器1156检索电子数据。控制器1150可进一步包括显示器1168、输入设备1164和只读存储器(rom)1172。最后，处理器1152可以包括存储在存储器1156中的程序，该程序由处理器1152执行，以执行本文描述的切割半导体晶片的过程(框100)。
110.图12示出了根据本公开的激光切割设备的示意图。
111.激光设备1200可以使用激光雕刻机、激光图案化系统、激光划线器、激光烧蚀设备等来实施，以在半导体晶片202中产生第二区域218。激光设备1200可以用聚焦的激光1208燃烧或以其他方式烧蚀半导体晶片202、衬底208、任何中间层、任何附加层和/或金属化层214。
112.激光设备1200可以以受控图案与聚焦的激光1208形成第二区域218。可以通过图案生成或图案识别以及激光设备1200上的激光设置来控制第二区域218的宽度和深度。激光设备1200可以具有包括频率、功率、速度、矢量配置、重复和/或类似的设置。几何形状可以直接从计算机辅助设计(cad)文件生成并导入到激光设备1200中。可以由激光设备1200通过硬件和/或软件来控制线密度和重复设置。
113.激光设备1200可以包括控制器1250，该控制器可以从感测来自相关联系统的任何部分的温度的温度传感器接收传感器输出。控制器1250可以接收来自位置传感器1212的传感器输出，该位置传感器可以感测半导体晶片202或由激光设备1200处理的任何其他部件的位置。在一个方面，位置传感器1212可以感测支撑件1214的位置，该支撑件支撑半导体晶片202的一部分或由激光设备1200处理的任何其他部件。控制器1250可以移动支撑件1214，以便在半导体晶片202或由激光设备1200用定位设备1216处理的任何其他部件的期望位置形成第二区域218。定位设备1216可以包括一个或多个定位马达，以将支撑件1214定位在期望位置。可以以许多其他方式实施定位设备1216。可替代地，定位设备1216可以定位激光设
备1200，并且位置传感器1212可以在支撑件1214静止时确定激光设备1200的位置。
114.控制器1250可以包括处理器1252。该处理器1252可操作地连接到电源1254、存储器1256、时钟1258、模数转换器(a/d)1260、输入/输出(i/o)端口1262等。
115.处理器1252可以控制激光设备1200以操作激光器以通过图案生成来生成第二区域218的宽度和深度。在一个方面，处理器1252可以控制激光设备1200以产生第二区域218的宽度w2和深度d2。处理器1252可以控制激光设备1200以特定频率、功率、速度、矢量配置、重复次数和/或类似方式操作激光器。处理器1252可以基于存储在存储器1256中的计算机辅助设计(cad)文件来控制激光设备1200操作激光器。
116.输入/输出(i/o)端口1262可以被配置为从任何适当附接的电子设备接收信号，并将这些信号从a/d1260和/或转发到处理器1252。这些信号包括来自感测温度的温度传感器、感测位置的位置传感器1212等的信号。如果信号是模拟格式的，则信号可以经由模数转换器(a/d)1260进行处理。就这一点而言，模数转换器(a/d)1260可以被配置为接收模拟格式信号并将这些信号转换为相应的数字格式信号。
117.控制器1250可以包括数模转换器(dac)1270，其可以被配置为从处理器1252接收数字格式信号，将这些信号转换为模拟格式，并从输入/输出(i/o)端口1262转发模拟信号。以这种方式，被配置为利用模拟信号的电子设备可以接收通信或由处理器1252驱动。处理器1252可以被配置为从数模转换器(dac)1270、模数转换器(a/d)1260和/或输入/输出(i/o)端口1262接收和发送信号。处理器1252可进一步配置为从时钟1258接收时间信号。此外，处理器1252被配置为将包括cad文件的电子数据存储到存储器1256和从存储器1156检索电子数据。控制器1250可进一步包括显示器1268、输入设备1264和只读存储器(rom)1272。最后，处理器1252可以包括存储在存储器1256中的程序，该程序由处理器1252执行，以执行本文描述的切割半导体晶片的过程(框100)。
118.激光设备1200可以包括增益介质1204、对增益介质1204通电的机构1206以及提供光学反馈的设备1210。增益介质1204可以是具有允许其通过受激发射放大光的特性的材料。穿过增益介质1204的特定波长的光可以被放大以增加功率。为了使增益介质1204放大光，可以在泵浦过程中向增益介质1204提供能量。能量可以以电流或不同波长的光的形式提供。泵浦光可以由闪光灯或由另一激光器提供。激光器可以用光学腔实施光学反馈1210。在一个方面，反馈可以由增益介质1204任一端上的一对反射镜来实施。光在反射镜之间来回反弹，穿过增益介质1204，并且每次都被放大。通常，两个反射镜中的一个，输出耦合器，可以是部分透明的。一些聚焦的激光1208通过该反射镜逸出，并且可以用透镜1202聚焦以形成第二区域218。然而，应当注意的是，也可以利用激光设备、激光划线器和/或激光雕刻器的其他实施方式。
119.本公开还涉及制造半导体器件222的过程。该过程包括在衬底208上和/或在衬底208中沉积和/或图案化材料以形成半导体器件222，例如晶体管、发光二极管(led)、二极管、太阳能电池和其他设备。此后，本公开的过程包括本文描述的切割半导体晶片的过程(框100)。最后，本公开的过程包括安装和封装单个晶粒以形成单个器件。
120.图13示出了初始处理后显示切割缺陷密度增加的的示例半导体晶片的顶视图。
121.具体地，图13示出了已经仅用机械锯切割以在晶粒4之间形成槽6的半导体晶片2。如图13所示，完全切割穿过半导体晶片2的锯形成了以切屑或切屑脱落形式的缺陷10。此
外，由于利用锯来完全切割穿过半导体晶片2，因此需要为锯切割过程形成街道8。
122.就这一点而言，本公开提供了利用所公开的过程的意外结果，使得包括没有明显的缺陷或至少降低了缺陷的密度，如至少图7、图8、图9和图10所示。就这一点而言，与现有技术的过程(例如图13所示的设备的制造过程)相比，所公开的过程提供了更低的缺陷密度。
123.因此，本公开提出了一种用于切割半导体晶片的替代解决方案，其导致更清洁的切割、提高的半导体性能、减少的制造时间、降低的制造成本等。具体地，本公开提供了利用所公开的过程的意外结果，使得包括没有明显的缺陷或至少降低了缺陷的密度。此外，可以不必移除形成在半导体上的任何金属层，例如形成街道，因此，与现有技术设备相比，可以提高半导体器件传递热和/或提供晶粒附接的能力。
124.虽然已经根据示例性方面描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求的精神和范围内进行修改来实践本公开。上面给出的这些示例仅仅是说明性的，并不意味着是本公开的所有可能的设计、方面、应用或修改的详尽列表。