用于制造光电子半导体芯片的方法和光电子半导体芯片技术

技术编号:15397657 阅读:306 留言:0更新日期:2017-05-20 22:09
在方法的至少一个实施形式中,所述方法设立为用于制造光电子半导体芯片(10)、尤其是发光二极管。所述方法包括下述步骤:提供生长衬底(1);借助于溅镀在生长衬底(1)上生成III族氮化物成核层(3);以及在成核层(3)上或在成核层(3)上方生长具有有源层(2a)的III族氮化物半导体层序列(2),其中生长衬底(1)的材料与成核层(3)的和/或半导体层序列(2)的材料不同。

Method for manufacturing optoelectronic semiconductor chip and optoelectronic semiconductor chip

In at least one embodiment of the method, the method is configured for the manufacture of optoelectronic semiconductor chips (10), in particular light-emitting diodes. The method comprises the following steps: providing a growth substrate (1); with the help of sputtering in the growth substrate (1) formed on the III nitride nucleation layer (3); and the nucleation layer (3) or in the core layer (3) above the growth of the active layer (2a) of the III group a nitride semiconductor layer sequence (2), wherein the growth substrate (1) of the material and the nucleation layer (3) and / or the semiconductor layer sequence (2) of different materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造光电子半导体芯片的方法和光电子半导体芯片
提出一种用于制造光电子半导体芯片的方法以及一种光电子半导体芯片。
技术实现思路
待实现的目的在于,提出一种用于有效地制造光电子半导体芯片的方法。根据该方法的至少一个实施形式,所述方法包括在生长衬底上方生成III族氮化物成核层的步骤。借助于溅镀实现成核层的生成。因此,成核层不经由气相外延如金属有机气相外延生成,英文是MetalOrganicChemicalVaporPhaseEpitaxy,简称MOVPE。根据该方法的至少一个实施形式,在成核层上方生长具有有源层的III族氮化物半导体层序列。半导体层序列的有源层设立为在半导体芯片运行时用于产生电磁辐射、尤其是在紫外的或可见的光谱范围中的电磁辐射。特别地,所产生的辐射的波长在430nm和680nm之间,其中包含边界值。有源层优选包括一个或多个pn结或者一个或多个量子阱结构。半导体材料优选是氮化物化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamN,其中0≤n≤1,0≤m≤1并且n+m≤1。在此,半导体层序列能够具有掺杂物以及附加的组成部分。然而,为了简单性,仅给出半导体层序列的晶格的主要组成部分,即Al、Ga、In以及N,即使这些主要组成部分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充时也如此。根据该方法的至少一个实施形式,适用的是:0≤n≤0.3和/或0.35≤m≤0.95和/或0<1-n,m≤0.5。所提及的用于n和m的值域优选适用于半导体层序列的所有子层,其中不包括掺杂物。然而在此可能的是,半导体层序列具有一个或多个中间层,对于所述中间层,不同于所提及的用于n、m的值并且替代其适用的是:0.75≤n≤1或0.80≤n≤1。根据该方法的至少一个实施形式,所述方法包含提供生长衬底的步骤。生长衬底基于不同于成核层的和/或半导体层序列的材料的材料体系。换言之,生长衬底是所谓的异质衬底。例如,生长衬底是硅衬底、具有r面或c面作为生长面的蓝宝石衬底、锗衬底、砷化镓衬底、钼衬底、碳化硅衬底或由金属合金构成的衬底。特别地,生长衬底的热膨胀系数与待生长的半导体层序列的热膨胀系数相差至多50%或至多20%。在方法的至少一个实施形式中,所述方法设立为用于制造光电子半导体芯片、尤其是发光二极管。所述方法至少包括下述优选以给出的顺序的步骤,:-提供生长衬底;-借助于溅镀在生长衬底上生成III族氮化物成核层;以及-在成核层上或其上方生长具有有源层的III族氮化物半导体层序列。在此,生长衬底的材料不同于成核层的和/或半导体层序列的材料。与MOVPE相比,借助于溅镀能够相对成本低地并且以相对高的生长速度生成厚的层。因此,在几分钟之内例如能够沉积例如由AlN构成的直至1μm的厚的层。此外,能够通过借助于溅镀来生成成核层来缩短和/或简化随后的MOVPE过程。尤其可能的是,弃用附加的成核步骤。成核层优选直接在生长衬底上生成。此外可能的是,通过溅镀成核层来减少铝在用于生成半导体层序列的MOVPE工艺中的使用。由于MOVPE工艺中高的温度通常将石墨座用作为衬底座。石墨座在MOVPE中能够被薄的、近于白色的含铝的和/或含镓的层涂盖,由此石墨座的热放射特性和加热特性改变。通过借助于溅镀在气相外延反应器外部生成成核层,明显减少了以铝和/或镓来涂盖石墨座并且能够简单地设置用于紧随其后的MOVPE工艺的参数。根据该方法的至少一个实施形式,在溅镀成核层时添加氧。氧在尤其基于氮化铝的成核层中的重量份额优选为至少0.1%或至少0.2%或至少0.5%。此外,氧在成核层中的重量份额优选为至多10%或至多5%或至多1.5%。也在文献DE10034263B4中提出将氧引入成核层中,其公开内容通过参引并入本文。根据该方法的一个实施形式,成核层中的氧份额沿远离生长衬底的方向单调地或严格单调地变小。特别地,在具有在10nm和30nm之间且包含边界值的厚度的薄层中,最高的氧浓度直接位于生长衬底处。沿远离生长衬底的方向,氧含量能够阶梯状地或线性地减少。根据该方法的至少一个实施形式,生长具有至少10nm或至少30nm或至少50nm的厚度的成核层。替选地或附加地,成核层的厚度为至多1000nm或至多200nm或至多150nm。特别地,成核层的厚度为大约100nm。根据该方法的至少一个实施形式,通过激光剥离法进行生长衬底的去除。替选地或附加地,可能的是,在去除生长衬底时使用湿化学蚀刻。根据该方法的至少一个实施形式,生长衬底和成核层对于在剥离法中使用的激光辐射是能穿透的。因此,换言之,生长衬底的和成核层的材料不吸收或不显著地吸收所使用的激光辐射。根据该方法的至少一个实施形式,通过激光辐射在成核层和半导体层序列之间的边界层上或在成核层和生长层之间的边界面上发生材料分解。因此,造成半导体层序列从生长衬底处剥离的材料分解优选不在紧邻生长衬底处发生。根据该方法的至少一个实施形式,在成核层和生长衬底之间生成牺牲层。牺牲层优选不仅与生长衬底而且与成核层直接接触。牺牲层能够例如借助于原子层沉积来生成,英语是AtomicLayerDeposition或简称ALD,或借助于气相沉积或借助于溅镀来生成。根据牺牲层的至少一个实施形式,所述牺牲层由能够湿化学地分解的材料形成,其中在湿化学的分解中,生长衬底和半导体层序列和/或生长层不随着分解或不显著地随着分解。例如,牺牲层包括氧化铝如Al2O3或由其构成。牺牲层的厚度例如位于50nm和200nm之间,其中包含边界值。根据该方法的至少一个实时形式,生长衬底、尤其是在朝向半导体层序列的一侧上不被损坏或不显著地被损坏。特别地,生长衬底的这一侧的表面性质保持不变或尽量保持不变。因此,在生长衬底剥离时,优选仅半导体层序列的一部分和/或生长层的或牺牲层的一部分被损坏。根据该方法的至少一个实施形式,生长层直接施加在成核层上。因此,换言之,取消夹层,所述夹层例如由具有沿远离生长衬底的方向下降的铝含量的AlGaN形成。生长层优选是掺杂的GaN层或者也可以是未掺杂的GaN层。生长层的厚度尤其位于50nm和300nm之间,其中包含边界值。生长层优选通过溅镀或通过MOVPE生成。根据该方法的至少一个实施形式,尤其是将掩膜层直接施加到生长层上。掩膜层例如由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或由氮化硼或氧化镁形成。掩膜层的厚度优选为至多2nm或至多1nm或至多0.5nm。特别地,生成具有如下厚度的掩膜层,所述厚度平均为一个或两个单层。掩膜层能够通过溅镀或通过MOVPE生成。根据该方法的至少一个实施形式,掩膜层以至少20%或至少50%或至少55%的覆盖度施加到位于其下的层上。优选地,覆盖度为至多90%或至多80%或至多70%。因此,换言之,生长衬底和/或生长层在俯视图中看来由掩膜层的材料覆盖至所提到的份额。因此也就是说生长层局部地露出。根据该方法的至少一个实施形式,与成核层一样,生长层以及掩膜层同样通过溅镀来生成。成核层和生长层以及掩膜层的生成能够在相同的溅镀沉积设备中实现。根据该方法的至少一个实施形式,尤其是直接在掩膜层上以及在局部露出的生长层上生长聚结层,例如借助于气相外延。聚结层优选基于未掺杂的或基本上未掺杂的GaN。聚结层在局部露出的生长层上进而在掩膜层的开口中生长。聚结层以掩膜本文档来自技高网...
用于制造光电子半导体芯片的方法和光电子半导体芯片

【技术保护点】
一种用于制造光电子半导体芯片(10)的方法,具有下述步骤:‑提供生长衬底(1);‑借助于溅镀在所述生长衬底(1)上生成III族氮化物成核层(3),其中所述生长衬底(1)的材料不同于所述成核层(3)的材料;以及‑使具有有源层(2a)的III族氮化物半导体层序列(2)生长到所述成核层(3)上,其中对所述成核层(3)添加氧并且所述成核层(3)中的氧份额沿远离所述生长衬底(1)的方向单调地减少。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 DE 102011114671.01.一种用于制造光电子半导体芯片(10)的方法,具有下述步骤:-提供生长衬底(1);-借助于溅镀在所述生长衬底(1)上生成III族氮化物成核层(3),其中所述生长衬底(1)的材料不同于所述成核层(3)的材料;以及-使具有有源层(2a)的III族氮化物半导体层序列(2)生长到所述成核层(3)上,其中对所述成核层(3)添加氧并且所述成核层(3)中的氧份额沿远离所述生长衬底(1)的方向单调地减少。2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述成核层(3)和所述生长衬底(1)之间生成牺牲层(31),其中所述牺牲层(31)包括氧化铝并且所述牺牲层(31)在所述生长衬底(1)与所述半导体层序列(2)分离时至少部分地湿化学地分解。3.根据权利要求2所述的方法,其中所述生长衬底(1)在从所述半导体层序列(2)剥离时在朝向所述半导体层序列(2)的侧上不被损坏。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述成核层(3)具有在10nm和1000nm之间且包含边界值的厚度,其中所述成核层(3)基于AlN并且直接施加到所述生长衬底(1)上。5.根据权利要求4所述的方法,其中所述成核层(3)具有在50nm和200nm之间且包含边界值的厚度。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中将载体衬底(11)安置到所述半导体层序列(2)的背离所述生长衬底(1)的侧上,并且随后借助于激光剥离法去除所述生长衬底(1)。7.根据权利要求5所述的方法,其中所述生长衬底(1)和所述成核层(3)对于在剥离法中所使用的激光辐射是能穿透的,其中通过所述激光辐射在所述成核层(3)和所述半导体层序列(2)和/或生长层(8)之间的边界层上进行材料分解。8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中氧的重量份额在0.1%和10%之间,其中包含边界值。9.根据权利要求8所述的方法,其中所述成核层(3)中的氧份额沿远离所述生长衬底(1)的方向严格单调地减少。10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中借助于溅镀或借助于气相外延直接在所述成核层(3)上施加所述生长层(8),其中所述生长层(8)基于GaN。11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中直接彼此相继地并且以给出的顺序在所述生长层(8)上产生下述层:-掩膜层(6),基于氮化硅、氧化硅或氧化镁,其中所述掩膜层(6)以在50%和90...

【专利技术属性】
技术研发人员:约阿希姆·赫特功卡尔·恩格尔贝特霍尔德·哈恩安德烈亚斯·魏玛
申请(专利权)人:欧司朗光电半导体有限公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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