用于形成半导体器件的方法以及半导体器件与流程

实施方式涉及半导体器件的激光标记，并且特别涉及用于形成半导体器件的方法以及半导体器件。

背景技术：

例如，出于各种原因，可以使用芯片的激光标记来标记半导体裸芯。例如，可以通过使用激光将器件型号、批号和/或晶片号写入半导体裸芯。可能期望增加可能的应用领域和/或激光标记技术的灵活性。

技术实现要素：

可能需要提供针对半导体器件的改进的构思，其可以使得能够实现激光标记以实现增加的应用领域和/或增加的灵活性。

一些实施方式涉及用于形成半导体器件的方法。该方法包括形成埋置在半导体衬底内的至少一个激光标记，以及从半导体衬底的背侧对半导体衬底进行减薄。

一些实施方式涉及包括位于半导体封装件中的半导体衬底的半导体器件。激光标记被埋置在半导体衬底内。

一些其他实施方式涉及包括半导体衬底的半导体器件。激光标记位于半导体衬底的背侧表面。此外，背侧表面的与激光标记相邻的至少一部分不含重铸材料。

附图说明

以下将仅通过示例的方式并且参照附图来描述装置和/或方法的一些实施方式，其中：

图1是示出用于形成半导体器件的方法的流程图；

图2示出了半导体衬底的磨削期间的示意性截面以及形成激光标记的示意图和磨削之后的示意性顶视图；

图3示出了具有埋置的激光标记的半导体器件的示意性截面；

图4示出了在半导体衬底的背侧具有激光标记的另一半导体器件的示意性截面；

图5a示出了半导体衬底在减薄之后的示意性顶视图；

图5b示出了另一半导体衬底在减薄之后的示意性顶视图；

图6a示出了另一半导体衬底在减薄之后的示意性顶视图；以及

图6b示出了另一半导体衬底在减薄之后的示意性顶视图。

具体实施方式

现在将参照附图来更全面地描述各种示例性实施方式，附图中示出了一些示例性实施方式。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区的厚度可能被放大。

因此，虽然示例性实施方式能够具有各种修改和替代形式，但是其实施方式在附图中作为示例示出，并且将在本文中详细描述。然而，应当理解，并不意图将示例性实施方式限制为所公开的特定形式，而相反，示例性实施方式将覆盖落入本公开内容范围内的所有修改、等同物和替代方案。在附图的描述中，相同的附图标记指代相似或类似的元素。

应当理解，当元件被称为“连接”或“耦接”至另一元件时，其可以直接地连接或耦接至另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接地连接”或“直接地耦接”至另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他术语应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接地在……之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。

本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，而不是限制示例性实施方式。如本文所使用的，单数形式旨在也包括复数形式，除非上下文明确指出。还将理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“具有”指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例性实施方式所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，例如在通常使用的词典中定义的术语应当被解释为具有与相关领域背景下的含义一致的含义。然而，如果本公开内容对偏离普通技术人员通常理解的含义的术语给出特定含义，则在本文给出的该定义的特定上下文中应考虑该含义。

图1示出了根据一个实施方式的用于形成半导体器件的方法的流程图。方法100包括：形成110被埋置在半导体衬底内的至少一个激光标记，以及从半导体衬底的背侧(例如，在形成激光标记之后)对半导体衬底进行减薄120。

在激光标记之后进行减薄可以通过形成被埋置在半导体衬底内的激光标记来被实现。以这种方式，尽管半导体衬底的一部分在减薄期间被去除也可以保留激光标记。另外，尽管可以使用磨削工艺之前的切割，但是由于可以在切割和/或减薄之前形成激光标记而使得能够实现针对激光标记的高对准度。此外，通过形成埋置在半导体衬底内的激光标记，可以将激光标记隐藏在半导体衬底中。以这种方式，可以增加可能的应用领域和/或提高激光标记的灵活性。

可以通过从半导体衬底的前侧或背侧对半导体衬底进行激光照射来形成110激光标记。激光可以被聚焦到半导体衬底内的期望的深度，以在半导体衬底的表面下方生成激光标记。例如，激光在激光焦点附近使半导体衬底的半导体材料的一部分无定形化和/或蒸发，以形成110激光标记。例如，用于形成激光标记的激光可以是红外激光(例如，特征波长在1×10-³m至7.8×10-⁷m之间的发射光)。可以通过聚焦在半导体衬底表面下方的预定深度处的红外ir激光来形成110激光标记。

可以从半导体衬底的背侧通过激光来形成110激光标记(例如，利用ir激光实现背侧隐形标记)，使得可以避免由于在前侧处的布线结构而导致的激光的掩蔽。或者，如果由于位于前侧处的层堆叠内的布线结构导致的金属占用使得能够照射半导体衬底的被设计为用于激光标记的一部分，则激光标记可从前侧形成。

激光标记可以被形成110在(对半导体衬底进行减薄之前所测量的)距离半导体衬底的每个表面大于5μm(或大于10μm，大于20μm或大于50μm)的距离处。例如，激光标记可以被形成为接近或位于距前侧表面的一定深度处，该深度等于半导体衬底在减薄120之后的目标厚度。例如，激光标记可以形成在距离前侧表面大于20μm(或大于50μm，大于100μm或大于200μm)且小于800μm(或小于600μm，小于300μm或小于100μm)的距离处。激光标记可以形成在半导体衬底的主体半导体部分中(例如，在前侧处形成的电气元件的外部掺杂区，例如晶体管的源/漏掺杂区或阱掺杂区)。

激光标记可以包括大于2μm(或大于5μm，或大于10μm)和/或小于20μm(或小于15μm或小于10μm)的垂直延伸。垂直延伸可以是正交于前侧表面测量的、从最接近前侧表面的激光标记的一部分到最接近减薄120之前的背侧表面的激光标记的一部分的最大垂直尺寸。激光标记可以包括大于1μm(或大于5μm，大于10μm或大于20μm)且小于200μm(或小于100μm或小于50μm)的横向长度和/或大于500nm(或大于1μm或大于5μm)且小于50μm(或小于20μm或小于10μm)的横向宽度。激光标记可以包括一个或更多个字符(例如，设备型号、批号、晶片号和/或设备号)，符号(例如，标志)和/或几何形状(例如，点、圆、正方形或十字)。可以在将激光聚焦到单个深度的期间形成110激光标记，或者可以在改变激光的聚焦深度的同时以两次或更多次的方式形成110激光标记。例如，可以将激光聚焦到第一深度以形成激光标记的第一垂直部分，然后可以将激光聚焦到第二深度以形成激光标记的第二垂直部分。

对于要形成的一个或更多个半导体器件，可以将半导体衬底(例如，通过磨削、化学机械抛光和/或等离子体蚀刻来)减薄120到期望的目标厚度。半导体衬底的期望的厚度可以与激光标记的垂直位置相关。例如，可以在形成110激光标记之后执行对半导体衬底的减薄120。例如，对半导体衬底进行减薄120可以在激光标记处停止，使得激光标记在半导体衬底的背侧表面露出。例如，激光标记的位于较靠近背侧表面的一部分在减薄120期间被去除，而位于较靠近前侧的另一部分在减薄120之后保留。这样，激光标记可以在背侧表面处(例如，在不使用红外成像的情况下)被看到。例如，激光标记可以被用于识别半导体器件和/或用于在组装和/或封装期间确定取向(例如，激光标记可以指示功率半导体器件的源极焊盘侧或漏极焊盘侧)。例如，方法100可以包括根据激光标记在半导体器件的半导体衬底处的横向位置，放置包括半导体衬底的包含至少一个激光标记的一部分的半导体器件用于组装或封装。

或者，对半导体衬底进行减薄120可以在到达激光标记之前停止。在这种情况下，激光标记被隐藏在半导体衬底内。可以通过使用红外成像来使激光标记可视化。例如，在成品中激光标记仍然被埋置在半导体衬底内。在该示例中，可以在形成激光标记之前或之后执行半导体衬底的减薄120。例如，方法100可以包括在对半导体衬底进行减薄120之后同时激光标记仍被埋置在半导体衬底内的情况下，组装和/或封装包括半导体衬底的包含至少一个激光标记的至少一部分的半导体器件。

可选地，方法100可以另外地包括在形成110激光标记之前进行预减薄(例如，预减薄至大于目标厚度的厚度)和/或抛光(例如，镜面抛光)，以提供用于形成110激光标记的足够均匀和/或清洁的表面。

方法100可以另外地包括基于半导体衬底的至少一部分的红外图像(例如，由红外相机产生该红外图像或通过使用用于形成激光标记的激光器的不同工作模式来生成该红外图像，例如，用ir相机背侧对准)来识别对准结构。此外，可以基于所识别的对准结构来执行用于形成激光标记的对准(例如，使激光相对于对准结构移动到某个位置)。例如，对准结构可以是半导体衬底内的掺杂区，半导体衬底的各部分之间的切口和/或半导体器件前侧处的层堆叠内的金属结构。以这种方式，可以在背侧实现非常准确的对准。

例如，可以形成110被埋置在半导体衬底内的不止一个激光标记。形成110至少一个激光标记可以包括形成被埋置在半导体衬底内且横向地位于半导体衬底的用于形成多个半导体器件的不同部分处的多个激光标记。例如，可以在半导体衬底的用于实现多个半导体器件中的相应半导体器件的每个(或每第二个，每第三个或每第n个)部分上形成激光标记。半导体衬底的用于实现相应半导体器件的部分可以是在切割之后保留的半导体裸芯。可以在将多个半导体器件彼此分开之后所保留的半导体衬底的一部分处形成激光标记。例如，激光标记可以被形成为离最近的切口或切割线大于1μm(或大于5μm或大于10μm)。例如，在将半导体器件彼此分开(例如，切割)之后，激光标记仍然存在于半导体器件的半导体裸芯处。在成品半导体器件处识别激光标记是可能的。

例如，在作为半导体晶片的半导体衬底(的前侧表面)处(例如，通过掺杂区的注入和/或绝缘层和导电层的沉积和结构化而)形成多个半导体器件的集成电路和/或电气元件布置(例如，二极管或晶体管)。在形成半导体器件的集成电路和/或电气元件布置之后，可以切割(例如，锯切或激光切割)半导体晶片。例如，方法100还可以包括切割半导体衬底以使多个半导体器件分离。多个半导体器件可能由于切割而已经彼此分开，或者可以将切割进行至比半导体衬底的目标厚度更深的深度(但不完全到背侧)，使得半导体器件可以在对半导体衬底进行减薄120期间彼此分开。半导体的切割可以在对半导体衬底进行减薄120之前进行(例如，在磨削之前切割)或在对半导体衬底进行减薄120之后进行。半导体衬底的属于多个半导体器件的各部分可以被同时减薄，而不管是否在对半导体衬底进行减薄120之前或之后切割半导体衬底。

半导体器件的半导体衬底可以是硅衬底。或者，半导体衬底可以是具有比硅的带隙(1.1ev)更大的带隙的宽带隙半导体衬底。例如，半导体衬底可以是基于碳化硅(sic)的半导体衬底、基于硅锗(sige)的半导体衬底、基于砷化镓(gaas)的半导体衬底或基于氮化镓(gan)的半导体衬底。半导体衬底可以是半导体晶片或半导体裸芯。

例如，多个半导体器件可以被形成在半导体晶片上并且可以在对半导体晶片进行减薄120之后彼此分开。

例如，可以正交于半导体衬底的前侧表面来测量多个层的垂直方向和垂直尺寸或厚度，并且可以平行于半导体衬底的前侧表面来测量横向方向和横向尺寸。

例如，半导体器件可以是集成电路、处理器装置、传感器装置或功率半导体器件。功率半导体器件或功率半导体器件的电气结构(例如，晶体管结构或二极管结构)可具有10v以上(例如，10v、20v或50v的击穿电压)，100v以上(例如，200v、300v、400v或500v的击穿电压)或500v以上(例如，600v、700v、800v或1000v的击穿电压)或1000v以上(例如，1200v、1500v、1700v、2000v、3300v或6500v的击穿电压)的击穿电压或阻断电压。

图2示出了半导体衬底在减薄到相应厚度期间的示意性截面图(侧视图)，以及形成激光标记的示意图和磨削后的示意性顶视图。

图2(侧视图)的右上部分示意性地示出了将激光束(例如，通过一个或更多个聚焦透镜而被)聚焦至半导体晶片210内的期望的深度(例如，隐形切割sd层)以形成激光标记220的第一垂直部分222。之后，在如图2的左侧部分所示的稍微不同的深度处形成激光标记220的第二垂直部分224。

图2的左边部分示出了半导体晶片在磨削期间的示意性截面图。在磨削之前已经切割了半导体衬底，使得在相邻的半导体器件250之间出现切割沟槽214。每个半导体器件250包括半导体晶片的具有在半导体晶片的前侧处的层堆叠的一部分和在背侧表面的背侧露出的激光标记220。磨轮230用于从背侧对半导体衬底进行减薄。磨轮230包括多个研磨瓦(grindingsegment)232(例如，包括矩阵形式的金刚石)和在研磨瓦之间的用以将磨碎的材料输送出去的沟槽234。可以在到达激光标记220的第一垂直部分222或第二垂直部分224之后停止磨削。

图2的右下部分示出了半导体晶片在减薄(磨削)之后的一部分的示意性背侧顶视图。示出了半导体晶片的属于若干半导体器件的若干部分216，并且所述部分中的一些部分包括在背侧表面处露出的激光标记220。

结合以上或以下描述的实施方式提及更多细节和方面。图2所示的实施方式可以包括与结合所提出的构思或者以上(例如，图1)或以下(例如，图3至图6b)所描述的一个或更多个实施方式所提及的一个或更多个方面相对应的一个或更多个可选的附加特征。

图3示出了根据一个实施方式的半导体器件的示意性截面。半导体器件300包括位于半导体封装件320中的半导体衬底310。激光标记312被埋置在半导体衬底310内。

例如，激光标记可以被隐藏在半导体衬底内，这是因为激光标记被埋置在封装的器件中的半导体衬底内。例如，可以利用红外成像技术来使激光标记可视化。

可以根据半导体器件的型号和/或应用来使用各种类型的半导体封装件。例如，半导体封装件可以是通孔封装件、表面贴装封装件、芯片载体封装件、引脚栅格阵列封装件、扁平封装件、小外形封装件、芯片级封装件、球栅阵列封装件、晶体管、二极管、小引脚计数集成电路ic封装件、多芯片封装件或其他封装件。

结合以上或以下描述的实施方式提及更多细节和方面。图3所示的实施方式可以包括与结合所提出的构思或者以上(例如，图1至图2)或以下(例如，图4至图6b)所描述的一个或更多个实施方式所提及的一个或更多个方面相对应的一个或更多个可选的附加特征。

图4示出了根据一个实施方式的半导体器件的示意性截面。半导体器件400包括半导体衬底410。激光标记412位于半导体衬底410的背侧表面处。此外，背侧表面的与激光标记412相邻的至少一部分不含重铸材料。

与在减薄之后直接在背侧表面处形成激光标记相比，通过在将半导体衬底减薄到目标厚度之前形成被埋置在半导体衬底内的激光标记，可以避免由于形成激光标记而在成品半导体器件的背侧表面上的材料的重铸。因此，可以基于所提出的构思在靠近激光标记的背侧表面处形成不含重铸材料的半导体器件。否则，重铸材料将例如位于与激光标记相邻的位置处。

重铸材料可以是与半导体衬底410的材料相同的材料，但是可以是例如非结晶的而不是单晶的。

半导体衬底410的、至少在从激光标记横向延伸至大于10μm(或大于50μm)的距离的区域处的背侧表面可以不含重铸材料。

结合以上或以下描述的实施方式提及更多细节和方面。图4所示的实施方式可以包括与结合所提出的构思或者以上(例如，图1至图3)或以下(例如，图5a至图6b)所描述的一个或更多个实施方式所提及的一个或更多个方面相对应的一个或更多个可选的附加特征。

图5a示出了根据一个实施方式的、半导体衬底在减薄后的示意性背侧顶视图。与结合图1描述的方法相类似地形成半导体衬底。在该示例中，(例如，包括约281μm×577μm的横向尺寸的)半导体器件510的每第二列(即一行中的第二个芯片被标记)中的器件510包括激光标记512(例如，包括约70μm的长度)。

图5b示出了根据一个实施方式的、另一半导体衬底在减薄之后的示意性背侧顶视图。半导体衬底被形成为类似于图5a所示的半导体衬底。

图6a示出了根据一个实施方式的、另一半导体衬底在减薄之后的示意性背侧顶视图。半导体衬底被形成为类似于图5a所示的半导体衬底。然而，激光标记包括约8.5μm×46μm的横向尺寸。

图6b示出了根据一个实施方式的、另一半导体衬底在减薄之后的示意性背侧顶视图。半导体衬底被形成为类似于图6a所示的半导体衬底。

一些实施方式涉及可见(不可见)激光标记。芯片可以在减薄后在背侧被激光标记。如果晶片尚未被切割，则可以通过与前侧对准来获得良好的位置准确度。在已经切割的晶片上可能无法保证位置准确度，这是因为针对每个单独芯片的位置准确度只能利用非常多的努力(时间和软件)来确定。所提出的构思可以提供在磨削dbg工艺之前执行针对切块的激光标记的可能性。

在厚的状态下，晶片可以从背侧通过隐形激光被标记在期望的深度处。前侧结构可以用作对准标记，该对准标记可以用作红外ir照相机的从背侧的参考点。之后，晶片可以被减薄到适当的深度。被激光照射的区域和因此而被标记的区域可以在减薄工艺期间露出。该区域可以代表激光标记。

例如，在整个孔晶片(holewafer)上的激光标记是可能的。例如，通过隐形激光技术可以实现任何自由形状(例如，字母、圆形、条形或其他形状)。由于单芯片对准和标记，具有较高进给速度的高准确度是可以实现的。此外，不会产生气化的材料。

当计算机程序在计算机或处理器上执行时，示例性实施方式还可以提供具有用于执行上述方法之一的程序代码的计算机程序。本领域技术人员将容易地认识到，可以通过编程的计算机来执行各种上述方法的动作。这里，一些示例性实施方式还旨在涵盖程序存储设备，例如数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的并且编码机器可执行的或计算机可执行的指令程序，其中，指令执行上述方法的一部分或全部动作。程序存储设备可以是例如数字存储器，诸如磁盘和磁带的磁存储介质，硬盘驱动器或光学可读的数字数据存储介质。另外的示例性实施方式还旨在覆盖被编程为执行上述方法的动作的计算机或者被编程为执行上述方法的动作的(现场)可编程逻辑阵列((f)pla)或(现场)可编程门阵列((f)pga)。

说明书和附图仅示出本公开内容的原理。因此，应当理解，本领域技术人员将能够设想出尽管未在本文中明确描述或示出但是体现本公开内容的原理并且包括在其精神和范围内的各种布置。此外，本文列举的所有示例主要旨在仅用于教学目的，以帮助读者理解本公开内容的原理和由发明人为促进本领域而贡献的构思，并且被解释为不限于这些具体列举的示例和条件。此外，本文中列举本公开内容的原理、方面和实施方式的所有陈述以及其特定示例旨在涵盖其等同物。

本领域技术人员应当理解，本文的任何框图表示体现本公开内容的原理的示例性电路的概念图。类似地，应当理解，任何流程图表，流程图，状态转换图，伪代码等表示可以基本上在计算机可读介质中表示并且由计算机或处理器执行的各种过程，而不管有没有明确示出这样的计算机或处理器。

此外，所附权利要求被并入具体实施方式中，其中每个权利要求可以独立地作为单独的实施方式。虽然每个权利要求可以独立地作为单独的实施方式，但是应当注意，尽管在权利要求中从属权利要求可以引用与一个或更多个其他权利要求的特定组合，但是其他实施方式也可以包括具有每个其他的从属或独立权利要求的主题的从属权利要求的组合。在本文中提出这些组合，除非指出不期望特定的组合。此外，即使权利要求没有直接引用独立权利要求，也旨在将该权利要求的特征包括在任何其他的独立权利要求中。

还应当注意，说明书或权利要求中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的各个动作中的每个动作的装置的设备来实现。

此外，应当理解，在说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开可以不被解释为是以特定的顺序。因此，多个动作或功能的公开不会将这些动作或功能限制为特定的顺序，除非这些动作或功能出于技术的原因而不能互换。此外，在一些实施方式中，单个动作可以包括或可以被分解成多个子动作。除非明确排除，否则此类子动作可以包括在单个动作内并且是该单个动作的公开内容的一部分。