DE102008046854A1 - Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Substraten für Halbleiterbauelemente, hiermit hergestellte Substrate und Halbleiterbauelemente, die diese Substrate enthalten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von MmXn-Substraten (M = Al und/oder Ga; X = O und/oder N; m, n = 1 - 3, z. B. Saphir-Substraten. Hiebei wird ein MmXn-Substrat mit mindestens einer ersten und einer zweiten Oberfläche bereitgestellt, und dann zumindest die erste Oberfläche des Substrats mit einem Ätzmedium behandelt, so dass zumindest ein Teil der ersten Oberfläche des Substrats abgetragen wird. Die hergestellten MmXn-Substrate eignen sich insbesondere als Substrate für die Epitaxi und können bei der Herstellung von LEDs eingesetzt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von Substraten für Halbleiterbauelemente, insbesondere MmXn-Substrate (mit M = Al, Ga und X = O, N), mit diesem Verfahren hergestellte Substrate mit verbesserter Oberflächenqualität, sowie Halbleiterbauelemente, die diese Substrate enthalten, zum Beispiel Halbleiterbauelemente in strahlungsemittierenden Vorrichtungen wie LEDs.
  • In Halbleiterbauelementen finden häufig Substrate der Formel MmXn (M = Al, Ga; X = O, N), zum Beispiel Saphir-Substrate, Verwendung. Derartige Substrate können beispielsweise hergestellt werden, in dem Einkristalle in dünne Waferscheiben zersägt werden und diese Wafer anschließend geglättet (insbesondere gelappt, geschliffen und/oder poliert) werden. Durch eine derartige Oberflächenbehandlung werden Substrate erhalten, die eine für die Weiterverarbeitung, beispielsweise mittels Epitaxie, akzeptable Oberflächenqualität aufweisen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Substrate aus MmXn anzugeben, die eine verbesserte Oberflächenqualität aufweisen. Ferner soll ein Herstellungsverfahren für derartige Substrate angegeben werden. Weiterhin sollten die Substrate bevorzugt so ausgebildet sein, dass bei der Epitaxie von Halbleiterschichten möglichst wenig Wachstumsdefekte entstehen können. Solche Wachstumsdefekte führen beispielsweise bei LEDs durch strahlungslose Energiekonversion zu einer starken Verringerung der Lichtausbeute.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden MmXn-Substrate erhalten, die eine gegenüber dem unbehandelten Substrat verbesserte Oberflächenqualität besitzen. Hierbei wird zunächst ein MmXn-Substrat mit mindestens einer ersten und einer zweiten Oberfläche bereitgestellt. Unter einem MmXn-Substrat wird hierbei ein Substrat verstanden, bei dem M für Aluminium und/oder Gallium steht und X für Sauerstoff und/oder Stickstoff steht. Die Indices m und n sind Zahlen zwischen 1 und 3, insbesondere ganze Zahlen zwischen 1 und 3. Insbesondere ist unter einem MmXn-Substrat daher ein Substrat der Formel M2O3 bzw. der Formel MN zu verstehen. Genannt seien insbesondere Aluminiumoxid- (insbesondere Saphir-), Aluminiumnitrid-Galliumoxid- und Galliumnitrid-Substrate. Dieses erfindungsgemäße Substrat wird anschließend einem Ätzmedium ausgesetzt, so dass zumindest ein Teil der ersten Oberfläche des Substrats, im Regelfall die gesamte erste Oberfläche und zumeist auch das komplette Substrat (also sämtliche Oberflächen) in Kontakt mit dem Ätzmedium kommt.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Substratoberfläche zumeist Bereiche aufweist, die eine gestörte Kristallstruktur oder Verunreinigungen aufweisen. Hierdurch können bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, bei der mittels Epitaxie Halbleiterschichten auf das Substrat aufgewachsen werden, Halbleiterschichten minderer Qualität entstehen. Schlechte Oberflächenqualitäten der Rückseite des Substrats (also der Seite des Substrats, die nicht für das Aufbringen von Halbleiterschichten vorgesehen ist) führen ebenfalls zu unbefriedigenden Ergebnissen, da hierdurch während der Epitaxie eine verstärkte Durchbiegung des Substrats resultiert, die zu Halbleiterschichten schlechterer Qualität führt. Schließlich können Kristalldefekte in den Kantenbereichen des Substrats zu Rissen und letztlich zum Zerbrechen des Substrats führen.
  • Mit dem erfindungsgemäß verwendeten Ätzmedium werden die gestörten Oberflächenbereiche abgetragen, so dass Substrate mit im Wesentlichen homogener Oberflächenstruktur erhalten werden. Insbesondere werden hierbei Substrate erhalten, bei denen auch die Rückseite und/oder die Kantenbereiche des Substrats eine homogene Oberflächenstruktur aufweisen.
  • Unter homogener Oberflächenstruktur bzw. Kristallstruktur wird hierbei verstanden, dass die Oberfläche bzw. das Substrat eine Struktur besitzt, die der Idealstruktur des entsprechenden Materials sehr nahe kommt (im Fall von Saphir zum Beispiel der Korundstruktur). Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Substrate zeichnen sich daher gegenüber den unbehandelten Substraten durch eine verbesserte mechanische Stabilität und eine bessere Eignung für die Weiterverarbeitung der Substrate, zum Beispiel mittels Epitaxie, aus. Weiterhin sind auf den behandelten Oberflächen keine oder annähernd keine Oberflächenverunreinigungen mehr vorhanden.
  • In einer Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass im Wesentlichen die Oberflächenbereiche abgetragen werden, die eine defekte Kristallstruktur aufweisen (das heißt zum Beispiel Oberflächenbereiche, in denen Strukturelemente chemisch beziehungsweise physikalisch nur schwach gebunden sind; Oberflächenbereiche mit Verunreinigungen und Oberflächenbereiche, die Kristalldefekte aufweisen). Es wurde beobachtet, dass durch das erfindungsgemäß eingesetzte Ätzmedium bevorzugt solche defekten Oberflächenbereiche angegriffen beziehungsweise aufgelöst werden. Nicht defekte Oberflächenbereiche werden zwar auch angegriffen; allerdings erfolgt der Abtrag deutlich langsamer. Z. B. erfolgt beim Ätzen von Saphir-Substraten der Abtrag der defekten Oberflächenbereiche mindestens doppelt und bis zu 20-mal so schnell wie der der nicht defekten Oberflächenbereiche; werden also in den nicht defekten Oberflächenbereichen fünf Mikrometer abgetragen, so werden im gleichen Zeitraum in den defekten Oberflächenbereichen 10 bis 100 Mikrometer abgetragen. Im Regelfall ist bei der Auflösung defekter Oberflächenbereiche die Reaktionsgeschwindigkeit so deutlich erhöht, dass geradezu von einem Stoppen der Reaktion zwischen dem Ätzmedium und der Oberfläche des Substrats gesprochen werden kann, so bald die Bereiche mit nicht optimaler Struktur abgetragen sind.
  • Grundsätzlich hängt die Geschwindigkeit, mit der nicht defekte Oberflächenbereiche abgetragen werden, vom eingesetzten Ätzmedium und den Reaktionsbedingungen ab. Außerdem spielt für die Abtragungsgeschwindigkeit eine gewisse Rolle, welche Vorbehandlung die Substrate erfahren haben. Bei Oberflächenbereichen, die nicht poliert und nur gelappt oder anpoliert sind verbleiben Strukturen, die stärker gestört sind und daher schneller abgetragen werden.
  • Als Ätzmedium wird bevorzugt eine starke Säure, insbesondere eine Säure mit einem pks-Wert < 0, bevorzugt mit einem pKs- Wert < –2, eingesetzt. Das Ätzmedium besteht bevorzugt aus Phosphorsäure, Schwefelsäure oder einem Gemisch der beiden oder enthält Phosphorsäure und/oder Schwefelsäure. Bevorzugt liegt die Säure in konzentrierter Form vor (insbesondere bei der Oberflächenbearbeitung von Al2O3-Substraten).
  • Alternativ kann statt einer Säure auch eine starke Base, insbesondere eine anorganische Base wie Natriumhydroxid und/oder Kalium-Hydroxid eingesetzt werden. Auch die Basen liegen bevorzugt in hoch konzentrierter Form vor, beispielsweise kann der Ätzschritt auch in einer Schmelze der Base erfolgen. Das Ätzen mit Basen ist insbesondere geeignet für Substrate aus GaN, AlN und Ga2O3.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, dass das Ätzmedium auf das Substrat bei einer Temperatur von mindestens 200°C einwirkt. Dies führt zu einer Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit; insbesondere beim Ätzen von Saphir-Substraten mit starken Säure wird erst ab einer Temperatur von etwa 200°C eine aus ökonomischer Sicht akzeptable Reaktionsgeschwindigkeit erreicht.
  • Bevorzugt wird das Ätzverfahren genau so lange durchgeführt, bis alle Oberflächenbereiche mit gestörter Oberflächenstruktur (also alle unerwünschten Oberflächenbereiche) entfernt sind. Die Dauer der Einwirkungszeit des Ätzmediums auf das Substrat wird dabei im Regelfall anhand der zu erwartenden Abtragsrate festgelegt. Beispielsweise werden bei einem Saphir-Substrat, das mit einem Gemisch aus konzentrierter Schwefelsäure und konzentrierter Phosphorsäure 30 Minuten bei 200°C behandelt wird etwa fünf Mikrometer der Oberflächenbereiche, die im Wesentlichen keine Störungen der Kristallstruktur aufweisen, weggeätzt. Entsprechend höher ist der Abtrag bei gestörten Oberflächenbereichen.
  • Der Ätzprozess wird bevorzugt dadurch gestoppt, dass das Ätzmedium von dem MmXn-Substrat abgetrennt wird und/oder, dass das Ätzmedium verdünnt wird und/oder dass das Ätzmedium abgekühlt wird. Die Reaktionsbedingungen werden hierbei derart beeinflusst, dass die Reaktionsgeschwindigkeit durch die Änderungen der Verfahrensparameter soweit abgesenkt wird, dass keine weitere Abtragung von Oberflächenbereichen des Substrats mehr erfolgt.
  • Eine Abtrennung des Ätzmediums kann beispielsweise über einen Filter erfolgen, eine Verdünnung des Ätzmediums kann beispielsweise mit Wasser oder einem Alkohol erfolgen; ein Abkühlen ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Ätzschritt bei gegenüber der Raumtemperatur erhöhter Temperatur durchgeführt wird und/oder wenn bei der Verdünnung des Ätzmediums Wärme entsteht (wie beispielsweise bei der Verdünnung von Schwefelsäure).
  • Die vollständige Abtrennung des Ätzmediums erfolgt vorzugsweise, in dem die Substrate so lange mit einem Lösungsmittel in Kontakt gebracht werden, bis das Lösungsmittel das Ätzmedium vollständig verdrängt hat. Beispielsweise kann das Substrat so lange mit Wasser oder einem Alkohol gewaschen werden, bis im Waschwasser (beziehungsweise im Alkohol) kein Ätzmedium mehr nachweisbar ist. Als Alkohole zum Waschen beziehungsweise Verdünnen können beispielsweise kostengünstige Alkohole wie Ethanol oder Isopropanol eingesetzt werden.
  • In einer Ausführungsform wird für das erfindungsgemäße Verfahren ein Substrat eingesetzt, bei dem die zweite Oberfläche des Substrats vollständig oder teilweise mit einer Schutzschicht versehen ist. Als zweite Oberfläche des Substrats kommt hierbei insbesondere die Vorderseite des Substrats in Betracht (also die Seite, auf die z. B. dafür vorgesehen ist, mittels Epitaxie Halbleiterschichten aufzubringen). Alternativ oder gleichzeitig kann auch ein Teil der ersten Oberfläche mit einer Schutzschicht, die gegenüber dem Ätzmedium resistent ist (d. h. nicht oder zumindest langsamer angegriffen wird als das Substrat) versehen sein. Als Schutzschicht kann beispielsweise eine SiO2-Schicht, eine Siliziumnitrid-Schicht oder auch eine Schutzschicht aus organischen Materialien, die den Bedingungen des Ätzprozesses standhält, in Betracht.
  • In einer Ausführungsform liegt die Schutzschicht (die auf der ersten und/oder zweiten Oberfläche des Substrats aufgebracht ist) in Form einer Vielzahl paralleler Streifen vor. Bei der Epitaxie wächst auf ein Substrat mit derartigen Schutzschicht-Streifen (zum Beispiel aus SiO2) eine Schicht (zum Beispiel eine Galliumnitridschicht) auf, die weniger Defekte aufweist als eine entsprechende Schicht, die auf ein Substrat ohne derartige Schutzschichtstreifen aufgewachsen wird.
  • Beim Wachstum von Halbleiterschichten auf ein Substrat, das aus einem anderen Material als die Halbleiterschicht besteht, kann es dann zu thermischen oder strukturellen Verspannungen beim Wachstum kommen. Auslöser hierfür ist, dass das Substrat und die hierauf aufgewachsene Halbleiterschicht im Regelfall unterschiedliche Gitterkonstanten und einen unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen (dies ist zum Beispiel bei dem System Galliumnitrid/Saphir der Fall). In Anlehnung an des FLOG-Verfahren (FLOG = epitaxial lateral overgrowth) kann daher auf das Substrat eine strukturierte SiO2-Maske aufgebracht werden. Bei der Epitaxie wächst dann die aufzubringende Halbleiterschicht (zum Beispiel aus Galliumnitrid) zunächst nur in den Schutzschicht-freien Bereichen. Durch eine anschleißende Änderung der Wachstumsparameter kann allerdings erreicht werden, dass die Schutzschicht-Streifen auch lateral überwachsen werden. Der Abstand der Schutzschicht-Streifen beträgt bevorzugt 10 bis 30 μm; die Breite des Streifens beträgt bevorzugt 1 bis 5 μm. Um ein Aufwachsen von Halbleiterschichten, die eine geringe Defektdichte besitzen, zu erreichen, können auch andere geometrische Anordnungen der „Schutzschicht”-Elemente als Streifen gewählt werden. Insbesondere sind all die geometrischen Formen denkbar, die beim FLOG-Verfahren Verwendung finden. Hierzu zählen beispielsweise auch wabenförmige Ausbildungen der „Schutzschicht”-Elemente.
  • Die Schutzschicht kann mittels eines beliebigen Verfahrens aufgebracht werden. Eine SiO2-Schicht oder eine Siliziumnitrid-Schicht kann z. B. auf das Substrat bzw. die zu schützenden Substratbereiche aufgesputtert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird für den Ätzprozess ein Substrat verwendet, bei dem in die Oberfläche gezielt Defektstrukturen eingebracht wurden. Insbesondere kann auf der Oberfläche des zu ätzenden Substrats eine Opferschicht aufgebracht werden bzw. die Oberfläche des Substrats chemisch und/oder physikalisch in eine Opferschicht umgewandelt werden, die dann im Ätz-Schritt (neben etwaigen Defektstrukturen, die schon ursprünglich vorhanden waren) vollständig abgetragen wird, so dass eine weitgehend ohne Kristalldefekte vorliegende Oberfläche erhalten wird, die besonders eben ist, d. h. eine geringere Rauigkeit aufweist.
  • Eine derartige Opferschicht kann hergestellt werden, in dem ein Material auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht wird, das zum Beispiel in Form einer Festkörper-Reaktion mit dem Material, aus dem das Substrat besteht reagiert. Beispielhaft ist das Aufdampfen eines Metalls (z. B. Aluminium oder Silizium) auf die Oberfläche des Substrats zu nennen; so kann etwa Aluminium auf Saphir aufgedampft werden, das dann in die obersten Atomlagen des Saphirsubstrats eindiffundiert beziehungsweise eine Art „Ausdiffundieren” von Sauerstoffionen aus den obersten Atomlagen des Saphir-Substrats verursacht, so dass eine Oberflächenschicht entsteht, die die Formel Al2O3-x (mit x > 0) besitzt.
  • Auch mittels Aufbringen von oxidischen oder nitridischen Verbindungen, die eine andere Struktur oder chemische Zusammensetzung als das MmXn-Substrat besitzen, und anschließendes Tempern kann eine Veränderung der Kristallstruktur der Oberfläche des Substrats bewirkt werden. Schließlich kann auch die Umsetzung mit Metallsalzen erfolgen, wodurch eine Strukturänderung und/oder eine Art Dotierung der obersten Schicht des MmXn-Substrats erfolgt. Beispielhaft sei die Reaktion zwischen Al2O3 und Co-Salzen (z. B. Co(NO3)2) genannt, die zu CoAl2O4 (Thénards Blau) führt.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, dass nach Verfahrensschritt (B) auf die Oberfläche (bzw. die Oberflächenbereiche) des Substrats, die zuvor geätzt wurde(n) ein Material aufgebracht wird, das eine chemische oder mechanische Abtragsrate besitzt, die im Wesentlichen der des MmXn-Substrats entspricht. Anschließend wird die so modifizierte Oberfläche chemisch oder mechanisch behandelt, so dass das zuvor genannte Material mit chemisch oder mechanisch ähnlicher Abtragsrate (nachfolgend auch „Einebnungsmaterial”) vollständig abgetragen wird und gleichzeitig auch ein Teil der Oberfläche des Substrats abgetragen wird.
  • Dieser Alternative liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Ätzen eines Substrats keine glatten Oberflächen entstehen, sondern dass sich auf der geätzten Oberfläche des Substrats stärker und schwächer geätzte Bereiche abwechseln (die zuvor auf dem Substrat vorhandenen stärker gestörten und weniger stark gestörten Kristallstrukturbereichen entsprechen). Dementsprechend wird nach dem Durchführen des Ätzschritts vielfach ein Substrat erhalten, auf dem Strukturelemente nach Art eines Grabens, einer Insel oder einer Delle u. s. w. vorhanden sind. Um nun eine derartige Oberfläche zu glätten, wird nach der vorliegenden Variante ein Material aufgebracht, das sich chemisch beziehungsweise mechanisch ähnlich verhält wie das Material des Substrats. Mit diesem Material werden die Graben- und Dellen-artigen Vertiefungen auf der Substratoberfläche aufgefüllt, so dass eine ebene Oberfläche erhalten wird. Anschließend wird diese modifizierte Oberfläche so behandelt, dass das Einebnungsmaterial und die inselförmigen Bereiche des MmXn-Substrats gleichzeitig (mit derselben oder einer sehr ähnlichen Abtragsrate) abgetragen werden. Hierbei entsteht schließlich ein Substrat, das deutlich glatter ist als das Ausgangssubstrat. Ein chemischer Abtrag kann hierbei wieder mittels derselben Ätzmedien wie in Verfahrensschritt (B) erfolgen, ein mechanischer Abtrag beispielsweise mittels Polieren.
  • Die MmXn-Substrate sind insbesondere kristalline Wafersubstrate, wobei Saphir-Substrate besonders bevorzugt sind. Die Substrate, insbesondere die Saphir-Kristalle, werden üblicherweise nach bekannten Züchtungsverfahren erzeugt (zum Beispiel nach der Czochralski-Technik).
  • Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten MmXn-Substrate weisen insbesondere im Bereich ihrer Oberfläche eine besonders defektarme Kristallstruktur auf.
  • Im Regelfall weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Substrate während der Epitaxie eine temperaturabhängige Durchbiegung auf, die geringer ist als bei Substraten, die nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden. Üblicherweise ist bei einer Temperatur von 900°C die Durchbiegung mindestens zehn Prozent geringer, insbesondere zumindest 20 Prozent, in vielen Fällen mindestens 30 Prozent geringer als bei unbehandelten Substraten. Die erfindungsgemäß hergestellten Substrate eignen sich allein aufgrund dieser geringen Durchbiegung besser zur Herstellung von defektfreien Halbleiterschichten auf dem Substrat mittels Epitaxie.
  • Im Fall von Saphirsubstraten beträgt die Durchbiegung nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelter Substrate etwa 190–200 μm (während der Epitaxie bei 900°C und der Verwendung von 4 Zoll-Wafern). Durch die erfindungsgemäße Behandlung mit dem Ätzmedium werden Wafer erhalten, bei denen unter den vorstehenden Bedingungen eine Durchbiegung von maximal 165 μm, insbesondere maximal 150 μm beobachtet wird. Die entsprechende Durchbiegung eines Wafers mit einem anderen Durchmesser kann über die Formel h = r – (r2 – (0, 5d)2)0,5 ermittelt werden. Hierbei ist h die Durchbiegung, d der Durchmesser des Wafers und r der Radius der Kugel (deren Kugelkalotte der durchgebogene Wafer darstellt). Der im Wesentlichen konstante Radius r kann durch Umformung der vorstehenden Formel (r = (4h2 + s2)/8h) aus den oben genannten Werten für die Durchbiegung berechnet werden.
  • Vielfach zeichnen sich die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Substrate auch durch eine besonders glatte Oberfläche der Vorder- und/oder Rückseite aus.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbauelement, das ein MmXn-Substrat, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist, und eine oder mehrere darauf angeordnete Schichten aus halbleitenden Materialien aufweist. Insbesondere sind in dem enthaltenen MmXn-Substrat, das wie vorstehend definiert ist die vorstehend angegebenen Messwerte (zum Beispiel die Durchbiegung und/oder die Pitdichte) verwirklicht. Diese Halbleiterbauelemente können insbesondere hergestellt werden, indem einen oder mehrere halbleitende Schichten mittels Epitaxie auf das MmXn-Substrat aufgewachsen werden.
  • Schließlich ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch eine strahlungsemittierende Vorrichtung, die ein derartiges Halbleiterbauelement oder ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliches Substrat enthält. Als strahlungsemittierende Vorrichtung ist hier insbesondere die LED (light emitting diode) zu nennen.
  • Die erfindungsgemäßen Substrate beziehungsweise Halbleiterbauelemente sind auch in der Hochtemperatur- und Hochleistungstechnik und in Lasern einsetzbar. Weiterhin können sie bei der Herstellung von Solarzellen Verwendung finden.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Figur.
  • 1 zeigt den Aufbau einer strahlungsemittierenden Vorrichtung.
  • 1 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform einer strahlungsemittierenden Vorrichtung, nämlich einer LED. Hierbei befindet sich in einem Topf 6 eine strahlungsemittierende Funktionsschicht 2 (die eine oder mehrere Halbleiterschichten enthält). Die strahlungsemittierende Funktionsschicht 2 ist auf einem Substrat 1 (zum Beispiel einem Saphir-Substrat) angeordnet; Substrat und strahlungsemittierende Funktionsschicht sind wiederum zwischen zwei Elektrodenschichten 21 angeordnet. Vielfach enthalten LEDs auch eine strahlungsemittierende Funktionsschicht, hier in Form des Strahlungskonversionsmaterials 3 (das sich aus einer Matrix und einem Strahlungskonversionsleuchtstoff zusammensetzt). Die strahlungsemittierende Funktionsschicht 2 emittiert dann Primärstrahlung 4; ist eine Strahlungskonversionsschicht enthalten, so wird diese durch die Primärstrahlung 4 angeregt und eine Sekundärstrahlung 5 emittiert. Eine Anordnung mit Strahlungskonversionsschicht kann beispielsweise gewählt werden, um LEDs, die weißes Licht emittieren zu erzeugen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Bearbeitung der Oberfläche von MmXn-Substraten, wobei M für Aluminium und/oder Gallium steht, X für Sauerstoff und/oder Stickstoff steht und m und n Zahlen zwischen 1 und 3 sind, mit folgenden Schritten: (A) Bereitstellung des MmXn-Substrats mit mindestens einer ersten und einer zweiten Oberfläche (B) Behandlung zumindest der ersten Oberfläche des Substrats mit einem Ätzmedium, so dass zumindest ein Teil der ersten Oberfläche des Substrats abgetragen wird.
  2. Verfahren dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen die Oberflächenbereiche der zumindest einen ersten Oberfläche des Substrats abgetragen werden, die eine defekte Kristallstruktur aufweisen.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzmedium eine Mineralsäure oder eine starke Base, insbesondere H3PO4 und/oder H2SO4 oder NaOH und/oder KOH, enthält oder hieraus besteht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzmedium auf das Substrat bei einer Temperatur von mindestens 200°C einwirkt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkung des Ätzmediums dadurch beendet wird, dass das Ätzmedium vom Substrat abgetrennt und/oder durch ein Lösungsmittel verdünnt und/oder das Gemisch aus Ätzmedium und Substrat abgekühlt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche des Substrats zumindest teilweise mit einer Schutzschicht versehen ist und/oder ein Teil der ersten Oberfläche mit einer Schutzschicht versehen ist.
  7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht in Form einer Vielzahl paralleler Streifen vorliegt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt (A) ein Substrat bereitgestellt wird, bei dem zumindest die erste Oberfläche mit einer Opferschicht versehen ist, und die Opferschicht in Verfahrensschritt (B) abgetragen wird, wobei die Opferschicht durch Veränderung der Kristallstruktur der Oberfläche des MmXn-Substrats erhalten wurde.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verfahrensschritt (B) in einem Verfahrensschritt (C) zumindest auf die erste Oberfläche des Substrats ein Einebnungsmaterial aufgebracht wird, das eine chemische oder mechanische Abtragsrate besitzt, die im Wesentlichen der des MmXn-Substrats entspricht und dass anschließend in einem Verfahrensschritt (D) die so modifizierte erste Oberfläche chemisch oder mechanisch so behandelt wird, dass das Material zur Einebnung vollständig abgetragen wird und gleichzeitig ein Teil der ersten Oberfläche des Substrats abgetragen wird.
  10. MmXn-Substrat für defektfreie Halbleiterbauelemente, wobei M für Aluminium oder Gallium steht, X für Sauerstoff oder Stickstoff steht und m und n Zahlen zwischen 1 und 3 sind, erhältlich nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Substrat nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbiegung des Substrats bezogen auf einen 4 Zoll Wafer bei 900°C < 165 μm, bevorzugt ≤ 150 μm beträgt.
  12. Halbleiterbauelement, das ein MmXn-Substrat, bei dem M für Aluminium oder Gallium steht, X für Sauerstoff oder Stickstoff steht und m und n Zahlen zwischen 1 und 3 sind, und darauf angeordnet mindestens eine Schicht aus einem halbleitenden Material aufweist, wobei das MmXn-Substrat nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 erhältlich ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach Anspruch 12, bei dem ein MmXn-Substrat, bei dem M für Aluminium oder Gallium steht, X für Sauerstoff oder Stickstoff steht und m und n Zahlen zwischen 1 und 3 sind, das nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9 erhältlich ist, bereitgestellt wird und auf diesem MmXn-Substrat mindestens eine Schicht aus einem halbleitenden Materialien angeordnet wird.
  14. Strahlungsemittiernde Vorrichtung, insbesondere LED, enthaltend ein Halbleiterbauelement nach Anspruch 12.
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