用于制造光电子半导体芯片的方法技术

本发明专利技术提出一种用于制造光电子半导体芯片的方法，具有下述步骤：在外延设备中提供生长衬底（1）；将至少一个中间层（2）外延地沉积到生长衬底（1）上；在中间层（2）的背离生长衬底（1）的一侧上产生背离生长衬底（1）的结构化的表面（3）；将有源层（4）外延地沉积到结构化的表面（3）上，其中在外延设备中产生结构化的表面（3）；以及有源层（4）至少部局部保形地或者至少局部基本上保形地跟随结构化的表面（3）的结构化部。

【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
本专利技术提出一种光电子半导体芯片。
技术介绍
例如在基于GaN的发光二极管芯片中，特别是在基于InGaN的发光二极管芯片中，出现如下效应，即光发射随着驱动发光二极管芯片的电流的电流密度变大而以成低于线性的比例的方式增加。如果有效地驱动这些发光二极管芯片，那么它们因此必须以较低的电流密度来驱动。
技术实现思路
待实现的目的在于，提出一种光电子半导体芯片，能够在高的电流密度的情况下以高的效率驱动所述光电子半导体芯片。提出一种用于制造光电子半导体芯片的方法。所述光电子半导体芯片能够是产生辐射的半导体芯片，例如发光二极管芯片。此外所述光电子半导体芯片能够是检测辐射的半导体芯片，例如光电二极管。根据所述方法的至少一个实施形式，首先在外延设备中提供生长衬底。所述生长衬底是衬底晶片，待制造的光电子半导体芯片的半导体材料能够外延地生长在所述衬底晶片上。生长衬底例如由蓝宝石、GaN、SiC或者硅形成。生长衬底特别是也能够由所述材料中的一种构成。在外延设备中提供生长衬底，在所述外延设备中进行光电子半导体芯片的后续的制造。外延设备例如是金属有机化学气相外延(英语是MetalOrganicChemicalVaporPhaseEpitaxy,MOVPE)反应器，在所述MOVPE反应器中，光电子半导体芯片能够至少局部地借助于金属有机气相外延来制造。根据所述方法的至少一个实施形式，将至少一个中间层外延地沉积到生长衬底上。在此，外延的沉积在外延设备中进行。至少一个中间层例如是掺杂的半导体层，例如是被沉积到生长衬底上的n型掺杂的半导体层。根据所述方法的至少一个实施形式，在中间层的背离生长衬底的一侧上产生结构化的表面。结构化的表面例如能够是在中间层的背离生长衬底的一侧上所产生的结构化的层的表面。此外可行的是，将中间层的背离生长衬底的一侧，即中间层的表面本身改变为结构化的表面当前，将结构化的表面理解为具有结构的表面，以至于所述表面在MOVPE生长中通用的标准方面不能够被称之为是平滑的。也就是说，结构化的表面例如具有凹陷和突起，其中结构化的表面的突起与结构化的表面的凹陷相比高出半导体材料的至少几个单层。两个突起之间在横向方向上的平均间距例如为至少50nm和/或至多50μm，特别是为至少500nm和/或至多1500nm。凹陷和相邻的突起之间的在竖直方向上的间距通过小平面的约60°的侧面角相应地得出。根据所述方法的至少一个实施形式，在随后的方法步骤中进行将有源层外延地沉积到结构化的表面上。也就是说，将例如在光电子半导体芯片工作时设置用于产生或者检测电磁辐射的有源层外延地沉积到结构化的表面上。在此也可行的是，在结构化的表面和有源层之间存在有其它的层，所述其它的层同样被外延地沉积到结构化的表面上。有源层此外能够包括多个层，也就是说例如能够是有源层序列。有源层例如包括单量子膜或多量子膜。根据所述方法的至少一个实施形式，在外延设备中产生结构化的表面。也就是说，例如不通过借助于蚀刻进行粗化而在外延设备外部产生结构化的表面或者不通过将掩膜层施加到生长衬底上而在外延设备外部产生结构化的表面，而是在外延过程期间在原位实现结构化的表面的产生。根据所述方法的至少一个实施形式，有源层生长为，使得所述有源层在其伸展中至少局部保形地或者至少局部基本上保形地跟随结构化的表面的结构化部。也就是说，有源层不生长超过结构化的表面使得容易覆盖结构化的表面的结构化部，而是有源层至少局部地跟随结构化的表面的伸展或者所述有源层基本上跟随该伸展。在此，“基本上”是指，有源层的伸展能够偏离于结构化的表面的严格的保形映射(konformenAbbildung)。但是如果结构化的面例如具有凹陷和突起，那么有源层的凹陷位于结构化的表面的凹陷的区域中，而有源层的突起位于结构化的表面的突起的区域中。这至少在部段上是这种情况，以至于有源层至少在部段上具有类似于结构化的表面的结构化部。根据用于制造光电子半导体芯片的所述方法的至少一个实施形式，所述方法包括下述步骤：-在外延设备中提供生长衬底；-将至少一个中间层外延地沉积到生长衬底上；-在中间层的背离生长衬底的一侧上产生背离生长衬底的结构化的表面；-将有源层外延地沉积到结构化的表面上；其中-在外延设备中产生结构化的表面；以及-有源层至少局部保形地或者至少局部基本上保形地跟随结构化的表面的结构化部。在此，所述方法还基于下述知识：通过构成结构化的有源层能够实现下述有源层：所述有源层与未结构化地生长到平坦的表面上的有源层相比具有增大的外面进而具有增大的放射面或者增大的检测面。通过有源层的该更大的面，在芯片尺寸相同的情况下，也就是说，在芯片横截面和电流相同的情况下，提高例如发射辐射的光电子半导体芯片的效率。替选可行的是，使用横截面积缩小的芯片，所述芯片由于有源层的增大的面积具有与没有结构化的表面的芯片类似的效率。如果有源的表面上的结构例如是理想的六边形棱锥，那么有源层的面积能够扩大大约为1.4倍。效率由此提高10％。也就是说，效率的提高能够为至少5％或者更多。根据光电子半导体芯片的至少一个实施形式，半导体芯片的外延地制造的层至少部分地或者完全地基于氮化物化合物半导体材料。基于氮化物化合物半导体材料在本文中意味着，半导体层序列或者其至少一部分具有氮化物化合物半导体材料，优选为AlnGamIn1-n-mN或者由其构成，其中0≤n≤1、0≤m≤1并且n+m≤1。在此，所述材料不必强制地具有根据上式的数学上精确的组成。更确切地说，所述材料例如能够具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。但是为了简单性起见，上式仅包含晶格(Al，Ga，In，N)的基本的组成部分，即使所述组成部分能够部分地通过少量的其它材料来取代和/或补充。层例如基于InGaN半导体材料和/或GaN半导体材料。根据所述方法的至少一个实施形式，结构化的表面借助于有针对性地改变外延设备中的生长条件而产生。也就是说，通过调整外延设备中的生长条件、例如生长温度或者流量来实现结构化的表面的生长或产生。因此，来自外部的另外的干预，例如引入附加的蚀刻剂是不必要的。在此可行的是，精确地改变生长条件的一个参数或者同时改变生长条件的多个参数，以便产生结构化的表面。根据所述方法的至少一个实施形式，结构化的表面借助于有针对性地改变外延设备中的温度来产生。在此能够提高或者降低外延设备中的温度以用于产生结构化的表面。由此中间层的外面例如能够被结构化成结构化的表面，或者在将结构化的层生长到中间层的外面上期间调整外延设备中的被改变的温度，以至于在结构化的层上构成结构化的表面。根据所述方法的至少一个实施形式，借助于有针对性地改变外延设备中的前体的流量和/或载体气体的流量来产生结构化的表面。流量的改变例如能够是前体的和/或载体气体的流的下降或者切断。同时，能够提高其它前体的和/或其它载体气体的流量。根据所述方法的至少一个实施形式，为了形成结构化的表面，降低外延设备中的温度，使得构成所谓的V形缺陷。V形缺陷例如在氮化物化合物半导体材料中具有敞开的、在生长方向上倒置的棱锥体的形状，所述棱锥体例如具有六边形的基面。在横截面中，所述缺陷具有V形的形状。V形缺陷能够在氮化物化合物半导体材料中，例如在基于GaN的或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.03 DE 102011012925.11.一种用于制造光电子半导体芯片的方法，具有下述步骤：-在外延设备中提供生长衬底(1)；-将至少一个中间层(2)外延地沉积到所述生长衬底(1)上；-在所述中间层(2)的背离所述生长衬底(1)的一侧上产生背离所述生长衬底(1)的结构化的表面(3)；-将有源层(4)外延地沉积到所述结构化的表面(3)上，其中-在所述外延设备中产生所述结构化的表面(3)；以及-所述有源层(4)至少局部地保形地或者至少局部地基本上保形地跟随所述结构化的表面(3)的结构化部，并且其中所述中间层(2)基于GaN，并且在与用于生长所述有源层(4)的常规的生长条件相比高至少50K的温度下中断NH3-前体的流持续达一段特定的时间以形成所述结构化的表面(3)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述中间层(2)的生长结束后中断所述NH3-前体的流，并且由于氮组分的降低或者缺失，进行所述中间层(2)的基于GaN的所述表面的部分的分解，由此粗化所述中间层(2)的背离所述生长衬底(1)的一侧。3.根据权利要求2所述的方法，其中在中断所述NH3-前体的流之前和在中断所述NH3-前体的流期间，降低所述外延设备中的温度。4.根据权利要求2所述的方法，其中在中断所述NH3-前体的流之前和在中断所述NH3-前体的流期间，将所述外延设备中的温度降低到900℃以下。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·莱雷尔，安东·沃格尔，安德烈亚斯·比贝尔斯多夫，约阿希姆·赫特功，泷哲也，赖纳·布滕戴奇，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：
国别省市：