DE102013201298A1 - Manufacturing a gallium nitride-based LED, comprises depositing a semiconductor layer structure comprising a gallium nitride-based semiconductor layer on a substrate, and partially removing the layer in local areas by laser machining - Google Patents

Manufacturing a gallium nitride-based LED, comprises depositing a semiconductor layer structure comprising a gallium nitride-based semiconductor layer on a substrate, and partially removing the layer in local areas by laser machining Download PDF

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Abstract

The method comprises depositing a semiconductor layer structure on a substrate, where the structure comprises a gallium nitride (GaN)-based semiconductor layer, and partially removing the semiconductor layer in local areas by laser machining. The laser treatment is carried out by: exposing the semiconductor layer to a projection mask (4), which is illuminated with laser radiation of an ablation laser (1) such that exposure areas of the semiconductor layer is exposed through recesses in the projection mask; and occulting the GaN-based semiconductor layer shaded by the projection mask. The method comprises depositing a semiconductor layer structure on a substrate, where the semiconductor layer structure comprises a gallium nitride (GaN)-based semiconductor layer, and partially removing the GaN-based semiconductor layer in local areas by laser machining. The laser treatment is carried out by: exposing the GaN-based semiconductor layer to a projection mask (4), which is illuminated with laser radiation of an ablation laser (1) such that exposure areas of the GaN-based semiconductor layer is exposed through recesses in the projection mask; and occulting the GaN-based semiconductor layer shaded by the projection mask. A laser fluence of the ablation laser is above an ablation threshold of the GaN-based semiconductor layer. An excimer laser is used as the ablation laser, and has a wavelength of = 351 nm and a pulse length of = 40 nanoseconds. The semiconductor layer structure comprises an active region in the exposure areas. A luminous area of a semiconductor device is effected by removing the active region in the exposure areas by mechanical separation and electrical isolation. The exposure areas of the semiconductor layer structure are completely removed. A set of semiconductor devices is formed on a wafer that is perpendicular to the laser radiation. The removing step is repeated for five times. The method further comprises displacing the wafer such that the displacement of the wafer is perpendicular to the laser radiation, and etching step. The displacing step is carried out simultaneously with the removing step. An independent claim is included for an apparatus for processing a semiconductor device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterbauelements gemäß Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a method for producing a semiconductor component according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for processing a semiconductor component according to the preamble of claim 12.

Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen ist es bekannt, diese mittels photolithografischer Verfahren herzustellen. Bei diesen photolithografischen Verfahren werden Halbleiterschichten der Halbleiterbauelemente mittels spezieller Lithografiemasken strukturiert, deren Herstellung zeitaufwendig und teuer ist.For the production of semiconductor devices, it is known to produce these by means of photolithographic processes. In these photolithographic processes, semiconductor layers of the semiconductor components are structured by means of special lithography masks, the production of which is time-consuming and expensive.

Alternativ ist es bekannt, die Halbleiterschichten der Halbleiterbauelemente mittels Laserbearbeitung zu strukturieren: Beispielsweise ist in R. Maser et al., „Laser processing of GaN based LEDs with Ultradiode Picosecond Laserpulses”, Proc. Of SPIE, Vol. 8433, 2012 , ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Mehrzahl Halbleiterschichten im Herstellungsprozess einer lichtemittierenden Diode mittels direkter Laserbearbeitung strukturiert werden.Alternatively, it is known to structure the semiconductor layers of the semiconductor components by means of laser processing: For example, in US Pat R. Maser et al., "Laser Processing of GaN based LEDs with Ultradiode Picosecond Laser Pulses", Proc. Of SPIE, Vol. 8433, 2012 , a method in which a plurality of semiconductor layers are patterned in the manufacturing process of a light-emitting diode by means of direct laser processing.

Nachteilig an diesem Verfahren nach dem Stand der Technik ist, dass bei zu hohen Laserintensitäten durch die direkte Laserbearbeitung Bruchstellen im Halbleitermaterial entstehen. Ebenfalls nachteilig ist, dass eine Steuerung der Abtragstiefe durch die Laserbearbeitung nicht in der gewünschten Genauigkeit, erreicht werden kann.A disadvantage of this method according to the prior art is that at high laser intensities due to the direct laser processing fractures in the semiconductor material arise. Another disadvantage is that a control of the removal depth can not be achieved by the laser processing in the desired accuracy.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen bereitzustellen, welches es ermöglicht, in einem kostengünstigen und zeitsparenden Prozess die Halbleiterschichten des Halbleiterbauelements zu strukturieren und dabei eine konstante Qualität im Vergleich zu den vorbekannten Verfahren zu garantieren. Weiterhin soll die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Bearbeitung solch eines Halbleiterbauelements zur Verfügung stellen.The present invention is therefore based on the object to provide a method for the production of semiconductor devices, which makes it possible to structure the semiconductor layers of the semiconductor device in an inexpensive and time-saving process and thereby to guarantee a constant quality compared to the previously known methods. Furthermore, the invention is intended to provide a corresponding apparatus for processing such a semiconductor device.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den Ansprüchen 2 bis 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung finden sich in den Ansprüchen 13 bis 15. Hiermit wird der Wortlaut der Ansprüche durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen.This object is achieved by a method according to claim 1 and by a device according to claim 12. Advantageous embodiments of the method can be found in claims 2 to 11. Advantageous embodiments of the device can be found in the claims 13 to 15. Herewith, the wording of the claims included in the description by express reference.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise zur Durchführung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einer vorzugsweisen Ausführungsform hiervon ausgebildet.The inventive method is preferably designed for implementation by means of the device according to the invention and / or a preferred embodiment thereof. The device according to the invention is preferably designed for carrying out the method according to the invention and / or a preferred embodiment thereof.

Die Erfindung ist in der Erkenntnis des Anmelders begründet, dass die Strukturierung der Halbleiterschichten des Halbleiterbauelements mittels Belichtung mit Laserstrahlung durch eine Projektionsmaske die simultane Strukturierung der ganzen Oberfläche eines Halbleiterbauelements oder einer Mehrzahl Halbleiterbauelemente mittels direkter Laserbearbeitung ermöglicht und damit zu einem schnellen und kostengünstigen Herstellungsprozess führt.The invention is based on the applicant's finding that the structuring of the semiconductor layers of the semiconductor component by exposure to laser radiation through a projection mask enables the simultaneous structuring of the entire surface of a semiconductor component or of a plurality of semiconductor components by means of direct laser processing and thus leads to a fast and cost-effective production process.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements umfasst folgende Verfahrensschritte:

  • A Abscheiden einer Halbleiterschichtstruktur auf einem Substrat, welche Halbleitersichtstruktur zumindest eine GaN-basierte Halbleiterschicht umfasst,
  • B Zumindest teilweises Entfernen zumindest der GaN-basierten Halbleiterschicht in lokalen Bereichen mittels Laserbearbeitung.
The method according to the invention for producing a semiconductor component comprises the following method steps:
  • A depositing a semiconductor layer structure on a substrate, which semiconductor sight structure comprises at least one GaN-based semiconductor layer,
  • B At least partial removal of at least the GaN-based semiconductor layer in local areas by means of laser processing.

Wesentlich ist, dass die Laserbearbeitung in Verfahrensschritt B mittels Belichtung der GaN-basierten Halbleiterschicht durch zumindest eine Projektionsmaske erfolgt, welche Projektionsmaske mit Laserstrahlung eines Ablationslasers beleuchtet wird, derart, dass Belichtungsbereiche der GaN-basierten Halbleiterschicht durch Aussparungen in der Projektionsmaske belichtet werden und Abschattungsbereiche der GaN-basierten Halbleiterschicht durch die Projektionsmaske abgeschattet werden. Hierbei liegt die Laserfluenz des Ablationslasers in den Belichtungsbereichen über der Ablationsschwelle der GaN-basierten Halbleiterschicht.It is essential that the laser processing in method step B takes place by means of exposure of the GaN-based semiconductor layer through at least one projection mask, which projection mask is illuminated with laser radiation of an ablation laser, such that exposure areas of the GaN-based semiconductor layer are exposed through recesses in the projection mask and shading areas of the GaN-based semiconductor layer can be shadowed by the projection mask. In this case, the laser fluence of the ablation laser lies in the exposure regions above the ablation threshold of the GaN-based semiconductor layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich somit in wesentlichen Aspekten von vorbekannten Verfahren: Die Laserbearbeitung der GaN-basierten Halbleiterschicht erfolgt mittels Belichtung durch eine Projektionsmaske. Hierdurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die gesamte Oberfläche des Halbleiterbauelements simultan, das heißt gleichzeitig strukturiert werden kann, indem die Projektionsmaske die gewünschte Struktur auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements abbildet. Hierbei werden die Belichtungsbereiche durch Aussparungen in der Projektionsmaske belichtet, so dass ein Abtrag der GaN-basierten Halbleiterschicht durch Ablation erfolgt, da die Laserfluenz des Ablationslasers in den Belichtungsbereichen über der Ablationsschwelle der GaN-basierten Halbleiterschicht liegt.The method according to the invention thus differs in essential aspects from previously known methods: The laser processing of the GaN-based semiconductor layer is effected by means of exposure through a projection mask. This results in particular in the advantage that the entire surface of the semiconductor component can be simultaneously, ie simultaneously structured, by the projection mask imaging the desired structure on the surface of the semiconductor component. In this case, the exposure areas are exposed through recesses in the projection mask, so that ablation of the GaN-based semiconductor layer is effected by ablation, since the laser fluence of the ablation laser lies above the ablation threshold of the GaN-based semiconductor layer in the exposure areas.

Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst „Laserbearbeitung” den Materialabtrag mittels Ablation. Die Abschattungsbereiche werden durch die Projektionsmaske abgeschattet. Hier erfolgt somit kein Materialabtrag auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements. Belichtungsbereiche und Abschattungsbereiche sind auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements in Wesentlichen komplementär. Ebenso ist es möglich eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen gleichzeitig zu strukturieren. Hierbei erfolgt die Belichtung durch die Projektionsmaske bei der Mehrzahl der Halbleiterbauelemente gleichzeitig. Dies ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Herstellung strukturierter Halbleiterbauelemente.For the purposes of this description, "laser processing" includes ablation of the material. The shading areas are determined by the Shadow projection screen. There is thus no material removal on the surface of the semiconductor component. Exposure areas and shading areas are substantially complementary on the surface of the semiconductor device. It is likewise possible to structure a plurality of semiconductor components simultaneously. In this case, the exposure takes place simultaneously through the projection mask in the case of the majority of the semiconductor components. This enables a fast and cost-effective production of structured semiconductor components.

Es liegt Im Rahmen der Erfindung, dass das Halbleiterbauelement als eine lichtemittierende Diode und/oder eine Vorstufe einer lichtemittierenden Diode während des Herstellungsprozesses ausgebildet ist. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Halbleiterbauelement mit einer anderen Funktion ausgebildet ist.It is within the scope of the invention that the semiconductor component is formed as a light-emitting diode and / or a precursor of a light-emitting diode during the manufacturing process. It is also within the scope of the invention that the semiconductor device is formed with a different function.

Im Rahmen dieser Beschreibung kann die Halbleiterschichtstruktur einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein. Dabei umfasst die Halbleiterschichtstruktur zumindest eine GaN-basierte Halbleiterschicht. Es liegt jedoch ebenso Im Rahmen dieser Erfindung, dass die Halbleiterschichtstruktur zusätzlich Schichten aus anderen Materialen umfasst.In the context of this description, the semiconductor layer structure can be formed as a single layer or as a multilayer. In this case, the semiconductor layer structure comprises at least one GaN-based semiconductor layer. However, it is also within the scope of this invention that the semiconductor layer structure additionally comprises layers of other materials.

Im Rahmen dieser Beschreibung bedeutet „GaN-basiert”, dass eine Halbleiterschicht umfasst ist, welche aus einem Material aus dem nitridischen Materialsystem, insbesondere GaN, GaInN, AlGaInN und/oder AlGaN ausgebildet ist.In the context of this description, "GaN-based" means that a semiconductor layer is formed, which is formed of a material from the nitridic material system, in particular GaN, GaInN, AlGaInN and / or AlGaN.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform wird als Ablationslaser ein Excimer-Laser verwendet, welcher Excimer-Laser eine Wellenlänge kleiner oder gleich 351 nm und eine Pulslänge im Bereich von 40 Nanosekunden oder kleiner aufweist. Excimer-Laser weisen hohe Pulsenergien auf und ermöglichen so die Ausleuchtung einer großen Fläche mit ausreichend hohen Leistungsdichten. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass nicht nur die gesamte Oberfläche eines Halbleiterbauelements gleichzeitig belichtet und damit strukturiert werden kann, sondern auch eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen in einem Belichtungsschritt gleichzeitig strukturiert werden können.In a preferred embodiment, an excimer laser is used as the ablation laser, which excimer laser has a wavelength less than or equal to 351 nm and a pulse length in the range of 40 nanoseconds or less. Excimer lasers have high pulse energies and thus allow the illumination of a large area with sufficiently high power densities. This results in the advantage that not only the entire surface of a semiconductor device can be exposed simultaneously and thus structured, but also a plurality of semiconductor devices can be simultaneously patterned in an exposure step.

Zusätzlich besitzt GaN bei Wellenlängen kleiner der Bandlücke (etwa 365 nm bei Raumtemperatur) einen erhöhten Absorptionskoeffizienten im Vergleich zu Wellenlängen größer der Bandlücke. Die Verwendung von Laserstrahlung mit einer Wellenlänge kleiner der Bandlücke hat eine reduzierte Eindringtiefe der Laserstrahlung in das Halbleitermaterial zur Folge. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass ein definierter Tiefenabtrag möglich ist. Zusätzlich findet keine Schädigung, insbesondere kein Ausbleichen des Halbleitermaterials (Dynamic Burnstein-Moss Shift) statt. Daher ist die Verwendung eines Excimer-Lasers mit einer Wellenlänge von 351 nm oder kürzer vorteilhaft. insbesondere bevorzugt wird ein Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm verwendet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auf Grund der weiter reduzierten Eindringtiefe in das GaN-basierte Halbleitermaterial das genannte Halbleitermaterial selektiv oberflächlich abgetragen werden kann. Dies ermöglicht eine effiziente, schnelle und kostengünstige Herstellung einer großen Anzahl von Halbleiterbauelementen bei gleichbleibender Qualität im Vergleich zu vorbekannten Verfahren.In addition, at wavelengths less than the band gap (about 365 nm at room temperature) GaN has an increased absorption coefficient compared to wavelengths greater than the band gap. The use of laser radiation having a wavelength smaller than the bandgap results in a reduced penetration of the laser radiation into the semiconductor material. This has the advantage that a defined depth of abrasion is possible. In addition, there is no damage, in particular no fading of the semiconductor material (Dynamic Burnstein-Moss Shift). Therefore, the use of an excimer laser having a wavelength of 351 nm or shorter is advantageous. Most preferably, an excimer laser having a wavelength of 248 nm is used. This has the advantage that due to the further reduced penetration depth into the GaN-based semiconductor material, said semiconductor material can be selectively removed superficially. This allows an efficient, fast and cost-effective production of a large number of semiconductor devices with constant quality compared to previously known methods.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird bei Belichtung die Projektionsmaske auf der GaN-basierten Halbleiterschicht verkleinert, bevorzugt im Bereich 2- bis 20-fach verkleinert, insbesondere bevorzugt 10-fach verkleinert abgebildet. Es erfolgt somit eine Skalierung der durch die Projektionsmaske vorgegebenen Struktur, das heißt eine Verkleinerung der Aussparungen in der Projektionsmaske auf den gewünschten Maßstab auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements. Die Abmessung der Aussparungen ist vorzugsweise mit einem Faktor 10 größer skaliert als die gewünschte Struktur, da mittels der Fokussieroptik bei der Abbildung der Projektionsmaske auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements eine vorzugsweise 10-fache Verkleinerung erreicht wird. Der Belichtungsbereich auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements entspricht somit einem Zehntel der Abmessung der Aussparungen in der Projektionsmaske. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Herstellung der Projektionsmaske durch die größeren Abmessungen der Strukturen, das heißt der Aussparungen in der Projektionsmaske, im Vergleich zu den gewünschten Strukturen auf der Halbleiteroberfläche vereinfacht wird. Ebenso kann über die Fokusoptik der Abbildungsmaßstab flexibel eingestellt werden (z. B. durch Austausch des Objektivs zur Fokussierung), sodass ausgehend von der gleichen Projektionsmaske die Struktur mit unterschiedlichen Größenordnungen auf die Oberfläche des Halbleiterbauelements abgebildet werden kann, das heißt auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements abgetragen werden kann.In a further preferred embodiment, the projection mask on the GaN-based semiconductor layer is reduced in size upon exposure, preferably in the range of 2 to 20 times reduced, particularly preferably 10 times smaller shown. There is thus a scaling of the predetermined by the projection mask structure, that is, a reduction of the recesses in the projection mask on the desired scale on the surface of the semiconductor device. The dimension of the recesses is preferably scaled larger by a factor of 10 than the desired structure, since a preferably 10-fold reduction is achieved by means of the focusing optics when imaging the projection mask on the surface of the semiconductor component. The exposure area on the surface of the semiconductor device thus corresponds to one tenth of the dimension of the recesses in the projection mask. This has the advantage that the production of the projection mask is simplified by the larger dimensions of the structures, that is to say the recesses in the projection mask, in comparison to the desired structures on the semiconductor surface. Likewise, the imaging scale can be adjusted flexibly via the focus optics (for example, by exchanging the objective for focusing) so that the structure with different magnitudes can be imaged onto the surface of the semiconductor component, that is to say on the surface of the semiconductor component, starting from the same projection mask can be removed.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird das Halbleiterbauelement als eine GaN-basierte lichtemittierende Diode ausgebildet. Die Herstellung der GaN-basierten lichtemittierenden Diode kann somit nur mittels direkter Laserbearbeitung, das heißt ohne den Einsatz photolithografischer Verfahren erfolgen:
Eine GaN-basierte lichtemittierende Diode umfasst typischerweise eine untere dotierte GaN-basierte Halbleiterschicht und eine obere dotierte GaN-basierte Halbleiterschicht sowie einen dazwischen liegenden aktiven Bereich. Die Ausbildung einer LED-Schichtstruktur ist zum Beispiel in Nakamura et al., „High-Brightness InGaN Blue, Green and Yellow Light-Emitting Diades with Quantum Well Structures”, Jpn. J. of Appl. Phys., Vol. 34, 1995 , beschrieben. Die Herstellung erfolgt vorzugsweise auf der Grundlage eines Wafers, auf dem mehrere lichtemittierende Dioden oder Vorstufen im Herstellungsprozess der lichtemittierenden Diode angeordnet sind.
In another preferred embodiment, the semiconductor device is formed as a GaN-based light emitting diode. The production of the GaN-based light-emitting diode can thus be carried out only by means of direct laser processing, ie without the use of photolithographic methods:
A GaN-based light emitting diode typically includes a lower doped GaN-based semiconductor layer and an upper doped GaN-based semiconductor layer and an active region therebetween. The formation of an LED layer structure is, for example, in Nakamura et al. "High Brightness InGaN Blue, Green and Yellow Light-Emitting Diades with Quantum Well Structures", Jpn. J. of Appl. Phys., Vol. 34, 1995 , described. The production preferably takes place on the basis of a wafer on which a plurality of light-emitting diodes or precursors are arranged in the production process of the light-emitting diode.

Für die Kontaktierung der unteren dotierten Halbleiterschicht werden in den GaN-basierten Halbleiterschichten Kontaktierungsgräben ausgebildet. Dabei werden vorzugsweise die obere dotierte Halbleiterschicht und der aktive Bereich mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Bereichen für die Kontaktierungsgräben entfernt. Vorzugsweise wird die Abtragstiefe mittels der Pulsenergie des Ablationslasers und/oder der Anzahl Laserpulse gesteuert. Hierdurch wird die untere dotierte Halbleiterschicht freigelegt, sodass eine Kontaktierungsstruktur aufgebracht werden kann.For contacting the lower doped semiconductor layer contacting trenches are formed in the GaN-based semiconductor layers. In this case, the upper doped semiconductor layer and the active region are preferably removed by means of an embodiment of the method according to the invention in the regions for the contacting trenches. Preferably, the removal depth is controlled by means of the pulse energy of the ablation laser and / or the number of laser pulses. As a result, the lower doped semiconductor layer is exposed, so that a contacting structure can be applied.

Zur Ausbildung von Mesa-Strukturen, zum Beispiel zur Definition einer leuchtenden aktiven Fläche der lichtemittierende Diode, wird vorzugsweise zumindest die obere dotierte Halbleiterschicht mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in lokalen Bereichen entfernt. Vorzugsweise wird die Abtragstiefe mittels der Pulsenergie des Ablationslasers und/oder der Anzahl Laserpulse gesteuert.In order to form mesa structures, for example for defining a luminous active surface of the light-emitting diode, preferably at least the upper doped semiconductor layer is removed by means of an embodiment of the method according to the invention in local regions. Preferably, the removal depth is controlled by means of the pulse energy of the ablation laser and / or the number of laser pulses.

Zur Ausbildung mechanischer Isolierungen der einzelnen lichtemittierenden Dioden eines Wafers zur späteren Trennung der einzelnen lichtemittierenden Dioden können Trennungsgräben, so genannte Sägestraßen ausgebildet werden. Hierbei werden vorzugsweise die obere dotierte Halbleiterschicht, der aktive Bereich und die untere Halbleiterschicht bis zu dem Substrat mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Bereichen für die Trennungsgräben entfernt.To form mechanical insulations of the individual light-emitting diodes of a wafer for later separation of the individual light-emitting diodes, separation trenches, so-called sawing streets, can be formed. Here, preferably, the upper doped semiconductor layer, the active region and the lower semiconductor layer are removed to the substrate by means of an embodiment of the method according to the invention in the areas for the separation trenches.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die oben genannten Strukturierungsschritte mittels direkter Laserbearbeitung gleichzeitig vorzugsweise mit nur einer Belichtung für die ganze Oberfläche des Halbleiterbauelements erfolgen können. Ebenso kann analog eine Mehrzahl lichtemittierender Dioden simultan, vorzugsweise mit nur einer Belichtung strukturiert und somit hergestellt werden.This results in the advantage that by means of an embodiment of the method according to the invention, the structuring steps mentioned above can be carried out simultaneously by means of direct laser processing, preferably with only one exposure for the entire surface of the semiconductor component. Likewise, a plurality of light-emitting diodes can be structured in a similar manner, preferably with only one exposure, and thus produced.

Im Rahmen dieser Beschreibung bedeutet untere Halbleiterschicht die Halbleiterschicht, welche dem Substrat zugewandt ist. Obere Halbleiterschicht bedeutet die Halbleiterschicht, welche dem Substrat abgewandt ist. Dies dient lediglich der einfacheren Bezugnahme und gilt insbesondere unabhängig davon, welche tatsächliche räumliche Lage der Gesamtstruktur während der Herstellung und/oder während der Benutzung vorliegt.In the context of this description, the lower semiconductor layer means the semiconductor layer which faces the substrate. Upper semiconductor layer means the semiconductor layer which faces away from the substrate. This is for convenience of reference only, and is particularly independent of the actual physical location of the entire structure during manufacture and / or during use.

Die Dotierungstypen für die obere und die untere Halbleiterschicht sind der p-Dotierungstyp und der hierzu entgegengesetzte n-Dotierungstyp. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass die untere Halbleiterschicht als n-dotierter Halbleiter ausgebildet ist und die obere Halbleiterschicht als p-dotierter Halbleiter ausgebildet ist oder umgekehrt. Bevorzugt ist die obere Halbleiterschicht als p-dotierte Halbleiterschicht ausgebildet und die untere Halbleiterschicht als n-dotierte Halbleiterschicht ausgebildet.The doping types for the upper and the lower semiconductor layer are the p-type doping and the opposite n-type doping. It is within the scope of the invention that the lower semiconductor layer is formed as an n-doped semiconductor and the upper semiconductor layer is formed as a p-doped semiconductor or vice versa. Preferably, the upper semiconductor layer is formed as a p-doped semiconductor layer and the lower semiconductor layer is formed as an n-doped semiconductor layer.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform umfasst die Halbleiterschichtstruktur einen aktiven Bereich, welcher aktive Bereich in Verfahrensschritt B in den Belichtungsbereichen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig entfernt wird. Hierdurch wird eine elektrische Isolation zwischen verschiedenen Bereichen des Halbleiterbauelements geschaffen. Beispielsweise ist es somit bei der Herstellung einer lichtemittierenden Diode möglich, eine leuchtende Fläche zu definieren. Der aktive Bereich kann aus mehreren Halbleiterschichten bestehen und ist vorzugsweise als Schichtsystem aus mehreren undotierten Halbleiterschichten in an sich bekannter Weise ausgebildet. Insbesondere kann der aktive Bereich einen oder bevorzugt mehrere Quantentöpfe aufweisen.In a further preferred embodiment, the semiconductor layer structure comprises an active region, which active region in method step B is at least partially, preferably completely removed, in the exposure regions. As a result, an electrical isolation between different areas of the semiconductor device is provided. For example, in the manufacture of a light-emitting diode, it is thus possible to define a luminous surface. The active region can consist of a plurality of semiconductor layers and is preferably designed as a layer system comprising a plurality of undoped semiconductor layers in a manner known per se. In particular, the active region can have one or preferably a plurality of quantum wells.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird in Verfahrensschritt B die Halbleiterschichtstruktur in den Belichtungsbereichen vollständig entfernt. Hierdurch wird neben einer elektrischen Isolation gleichzeitig eine mechanische Isolation geschaffen und es ergibt sich der Vorteil, dass so die Vereinzelung der Halbleiterbauelemente ohne deren Beschädigung vereinfacht wird.In a further preferred embodiment, in method step B, the semiconductor layer structure is completely removed in the exposure areas. In this way, in addition to an electrical insulation simultaneously creates a mechanical isolation and there is the advantage that so the separation of the semiconductor devices is simplified without their damage.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird in Verfahrensschritt B zumindest ein leuchtender Bereich der lichtemittierenden Diode definiert, indem durch Entfernen zumindest des aktiven Bereichs in den Belichtungsbereichen eine mechanische Trennung und elektrische Isolierung des leuchtenden Bereichs erfolgt. Es erfolgt eine mechanische Trennung und elektrische Isolierung des leuchtenden Bereichs der lichtemittierenden Diode von einem nichtleuchtenden Umgebungsbereich der lichtemittierenden Diode. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mechanische Trennung und elektrische Isolierung des leuchtenden Bereichs ohne Entstehung von Nebenschlüssen erfolgt.In a further preferred embodiment, in method step B, at least one luminous region of the light-emitting diode is defined by mechanically separating and electrically insulating the luminous region by removing at least the active region in the exposure regions. A mechanical separation and electrical insulation of the luminous region of the light-emitting diode from a non-luminous surrounding region of the light-emitting diode takes place. This results in the advantage that mechanical separation and electrical isolation of the illuminated area takes place without the formation of shunts.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente auf einem Wafer hergestellt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mittels der Belichtung des Wafers durch eine entsprechend strukturierte Projektionsmaske eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente simultan belichtet, das heißt strukturiert werden kann.In a further preferred embodiment, a plurality of semiconductor components is produced on a wafer. This results in the advantage that by means of the exposure of the wafer by a correspondingly structured projection mask a plurality of semiconductor devices simultaneously exposed, that is, can be structured.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform welcher Wafer verschiebbar angeordnet wird. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Wafer und damit vorzugsweise das zu bearbeitende Halbleiterbauelement, exakt positioniert werden kann. Insbesondere bevorzugt wird der Wafer senkrecht zur Laserstrahlung des Ablationslasers verschiebbar angeordnet. Zur Positionierung des Wafers, das heißt zum Verfahren des Wafers wird eine an sich bekannte X-Y-Verschiebeeinheit verwendet.In a further preferred embodiment, which wafer is arranged displaceably. This results in the advantage that the wafer, and thus preferably the semiconductor component to be processed, can be positioned precisely. Particularly preferably, the wafer is arranged displaceably perpendicular to the laser radiation of the ablation laser. For positioning the wafer, that is to say for moving the wafer, a per se known X-Y displacement unit is used.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird der Verfahrensschritt B wiederholt. Bevorzugt wird der Verfahrensschritt B zwischen einmal und zwanzigmal, insbesondere bevorzugt fünfmal wiederholt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine mehrmalige Belichtung an der gleichen Position auf dem Halbleiterbauelement und/oder dem Wafer erfolgen kann. Somit kann kontrolliert ein definierter Tiefenabtrag erreicht werden.In a further preferred embodiment, the method step B is repeated. Preferably, process step B is repeated between once and twenty times, particularly preferably five times. This results in the advantage that a multiple exposure can take place at the same position on the semiconductor component and / or the wafer. Thus, a defined depth of abrasion can be achieved in a controlled manner.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform erfolgt in einem Verfahrensschritt C1 nach dem Verfahrensschritt B ein Verschieben des Wafers. Hierdurch können unterschiedliche gewünschte Positionen auf dem Wafer angefahren werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass mit der gleichen Projektionsmaske durch Abrastern die gesamte Waferoberfläche strukturiert werden kann. Eine vorzugsweise Verschiebestrategie ist das „Step and Repeat”-Verfahren:
In einem Verfahrensschritt C0 wird die erste gewünschte Position angefahren. Im Anschluss erfolgt die Strukturierung mittels Belichtung mit Laserlicht in Verfahrensschritt B. Der Verfahrensschritt B kann mehrfach wiederholt werden, um eine gewünschte Abtragstiefe zu erreichen. Nach der gewünschten Anzahl Wiederholungen des Verfahrensschritts B wird in dem Verfahrensschritt C1 die nächste gewünschte Position angefahren. Hier erfolgt dann die Strukturierung mittels Belichtung mit Laserlicht in Verfahrensschritt B. Der Verfahrensschritt B kann wieder mehrfach wiederholt werden, um die gewünschte Abtragstiefe zu erreichen. Diese Abfolge kann insgesamt mehrfach wiederholt werden, um die ganze Oberfläche des Wafers abzurastern.
In a further preferred embodiment, in a method step C1, after the method step B, the wafer is displaced. As a result, different desired positions can be approached on the wafer. This has the advantage that the entire wafer surface can be patterned by scanning with the same projection mask. A preferred shift strategy is the "step and repeat" method:
In a method step C0, the first desired position is approached. The structuring is then carried out by exposure to laser light in method step B. The method step B can be repeated several times in order to achieve a desired removal depth. After the desired number of repetitions of method step B, the next desired position is approached in method step C1. Here, the structuring then takes place by means of exposure to laser light in method step B. The method step B can be repeated several times in order to achieve the desired removal depth. This sequence can be repeated several times in total to rasterize the entire surface of the wafer.

In einer alternativen vorzugsweisen Ausführungsform erfolgt in einem Verfahrensschritt C2 ein Verschieben des Wafers, wobei der Verfahrensschritt C2 gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt B erfolgt. Eine vorzugsweise Verschiebestrategie ist das „Fire on the Fly”-Verfahren:
In einem Verfahrensschritt C0 wird die erste gewünschte Position angefahren. Im Anschluss erfolgt die Strukturierung mittels Belichtung mit Laserlicht in Verfahrensschritt B. In dem Verfahrensschritt C2 erfolgt ein Verschieben des Wafers. Dabei erfolgt der Verfahrensschritt C2 zeitgleich mit dem Verfahrensschritt B. Dies bedeutet, dass der Wafer quasi kontinuierlich verschoben wird, während der Verfahrensschritt B mehrfach, jeweils an einer neuen Position auf der Waferoberfläche wiederholt wird. Diese simultane Abfolge kann mehrfach wiederholt werden, um die ganze Oberfläche des Wafers zu bearbeiten. Um die gewünschte Abtragstiefe zu erreichen, kann der Wafer mehrfach bearbeitet werden, sodass an jeder gewünschten Position eine mehrfache Belichtung bis zu dem gewünschten Tiefenabtrag erfolgt.
In an alternative preferred embodiment, the wafer is displaced in a method step C2, the method step C2 being performed simultaneously with method step B. A preferred shift strategy is the "fire on the fly" method:
In a method step C0, the first desired position is approached. The structuring then takes place by means of exposure to laser light in method step B. In method step C2, the wafer is displaced. In this case, the method step C2 takes place simultaneously with the method step B. This means that the wafer is moved virtually continuously, while the method step B is repeated several times, each time at a new position on the wafer surface. This simultaneous sequence can be repeated several times to process the entire surface of the wafer. In order to achieve the desired removal depth, the wafer can be processed several times, so that at each desired position a multiple exposure takes place up to the desired depth removal.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform wird in einem zusätzlichen Verfahrensschritt D nach dem Verfahrensschritt B ein Ätzschritt durchgeführt. Vorteilhafterweise erfolgt der Ätzschritt mittels eines Eintauchens in ein Ammoniakbad, dies wird „Ätzdip” genannt. Bei einem Ätzdip wird die Oberfläche der lichtemittierenden Diode für einen kurzen Zeitraum vollständig mit einer Ätzlösung benetzt. Durch den Ätzschritt wird vermieden, dass zwischen den leitenden Schichten, insbesondere zwischen der p-dotierten und der n-dotierten Halbleiterschicht, ein Nebenschluss ausgebildet wird und es somit zu einem Kurzschluss kommt. Vorzugsweise wird die Oberfläche der lichtemittierenden Diode zumindest für einen Zeitraum 10 Minuten vollständig mit einer Ätzlösung, vorzugsweise einer wässrigen Ammoniaklösung mit 3% Ammoniak, benetzt.In a further preferred embodiment, an etching step is carried out in an additional method step D after the method step B. Advantageously, the etching step takes place by means of immersion in an ammonia bath, this is called "etch dip". In an etch dip, the surface of the light emitting diode is completely wetted with an etching solution for a short period of time. The etching step avoids that a shunt is formed between the conductive layers, in particular between the p-doped and the n-doped semiconductor layer, and thus a short circuit occurs. Preferably, the surface of the light-emitting diode is completely wetted with an etching solution, preferably an aqueous ammonia solution with 3% ammonia, for at least a period of 10 minutes.

In einer alternativen vorzugsweisen Ausführungsform erfolgt der Ätzschritt im Verfahrensschritt D nach dem Verfahrensschritt B mittels eines Eintauchens in eine KOH-Lösung und/oder eine Benetzung der Oberfläche des Halbleiterbauelements mit einer KOH-Lösung. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch die Laserablation des Halbleitermaterials eventuell entstandene Nebenschlüsse entfernt werden.In an alternative preferred embodiment, the etching step in method step D after method step B is carried out by means of immersion in a KOH solution and / or wetting of the surface of the semiconductor component with a KOH solution. This has the advantage that any shunts that may have arisen due to the laser ablation of the semiconductor material are removed.

In einer alternativen vorzugsweisen Ausführungsform erfolgt der Ätzschritt im Verfahrensschritt D nach dem Verfahrensschritt B mittels eines Eintauchens in eine HCL-Lösung und/oder eine Benetzung der Oberfläche des Halbleiterbauelements mit einer HCL-Lösung. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass durch die Laserablation des Halbleitermaterials eventuell entstandene Nebenschlüsse entfernt werden.In an alternative preferred embodiment, the etching step in method step D after method step B is carried out by means of immersion in an HCl solution and / or wetting of the surface of the semiconductor component with an HCl solution. This has the advantage that any shunts that may have arisen due to the laser ablation of the semiconductor material are removed.

Die zuvor beschriebene Aufgabe ist weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterbauelements gemäß Anspruch 12. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise zur Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. bevorzugt einer vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.The object described above is furthermore achieved by a device for processing a semiconductor component according to claim 12. The device according to the invention is preferably designed for carrying out the above-described method according to the invention or preferably a preferred embodiment of the method according to the invention.

Die Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterbauelements, welches Halbleiterbauelement zumindest eine GaN-basierte Halbleiterschicht umfasst, umfasst einen Laser, Mittel zur Strahlaufweitung und Mittel zur Fokussierung, wobei ein Laserstrahlengang ausgehend von dem Laser durch die Mittel zur Strahlaufweitung zu den Mitteln zur Fokussierung verläuft.The device for processing a semiconductor device, which semiconductor device comprises at least one GaN-based semiconductor layer, comprises a laser, means for beam expansion and means for focusing, wherein a laser beam path from the laser through the means for beam expansion extends to the means for focusing.

Wesentlich ist, dass der Laser als Excimer-Laser ausgebildet ist und dass in dem Strahlengang des Excimer-Lasers zumindest eine Projektionsmaske derart zwischen den Mitteln zur Strahlaufweitung und den Mitteln zur Fokussierung angeordnet und ausgebildet ist, dass Laserstrahlung auf die Projektionsmaske trifft und diese zumindest in Teilbereichen durchstrahlt. Hierbei sind Belichtungsbereiche des Halbleiterbauelements mittels der durchstrahlenden Laserstrahlung beaufschlagbar und Abschattungsbereiche des Halbleiterbauelements werden durch die Projektionsmaske abgeschattet.It is essential that the laser is designed as an excimer laser and that in the beam path of the excimer laser at least one projection mask between the means for beam expansion and the means for focusing and is arranged such that laser radiation strikes the projection mask and this at least in Radiated sections. In this case, exposure regions of the semiconductor component can be acted on by means of the irradiating laser radiation, and shading regions of the semiconductor component are shaded by the projection mask.

Somit kann in einem Prozessschritt die gesamte Oberfläche eines Halbleiterbauelements gleichzeitig strukturiert werden. Ebenso ist es möglich, dass vorteilhafterweise eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente gleichzeitig, das heißt in einem Belichtungsschritt strukturiert wird.Thus, in one process step, the entire surface of a semiconductor device can be structured simultaneously. It is likewise possible for a plurality of semiconductor components to be structured simultaneously, that is to say in an exposure step.

Hierdurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass eine große Anzahl von Halbleiterbauelementen kostengünstig und zeitsparend mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden kann.This results in particular the advantage that a large number of semiconductor devices can be produced inexpensively and time-saving means of the device according to the invention.

In einer vorzugsweisen Ausführungsform ist ein Strahlhomogenisierer derart zwischen den Mitteln zur Strahlaufweitung und der Projektionsmaske angeordnet und ausgebildet, dass Laserstrahlung mit einem im Wesentlichen homogenen Intensitätsprofil auf die Projektionsmaske trifft. Bevorzugt trifft die Laserstrahlung mit einem quadratischen Top-Hat-Strahlprofil auf die Projektionsmaske. Die Laserstrahlung mit dem homogenen Intensitätsprofil trifft auf die Projektionsmaske und durchstrahlt diese in den Bereichen der Aussparung der Projektionsmaske, das heißt, es kann hier eine beliebige Form des Laserstrahls „ausgeschnitten” werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Laserintensität in allen Punkten eines Strahlquerschnitts im Wesentlichen gleich groß ist. Somit wird auch ein konstanter Materialabtrag über die gesamte belichtete Halbleiteroberfläche garantiert.In a preferred embodiment, a beam homogenizer is arranged and configured between the means for beam expansion and the projection mask such that laser radiation strikes the projection mask with a substantially homogeneous intensity profile. The laser radiation preferably impinges on the projection mask with a square top hat beam profile. The laser radiation with the homogeneous intensity profile impinges on the projection mask and radiates through it in the areas of the recess of the projection mask, that is, any shape of the laser beam can be "cut out" here. This has the advantage that the laser intensity is essentially the same in all points of a beam cross section. Thus, a constant material removal over the entire exposed semiconductor surface is guaranteed.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform ist die Projektionsmaske mittels optischer oder Elektronenstrahl-Lithografie und/oder mittels direkter Laser-Ablation strukturiert. Als Projektionsmaske kann beispielsweise eine mittels bekannter Verfahren hergestellte 4” Cr/Quarz Lithographiemaske verwendet werden, die kommerziell erhältlich ist. Vorteilhafterweise ist die Projektionsmaske derart ausgebildet, dass sie Aussparungen aufweist, welche bezüglich der Form der Aussparungen der Struktur entsprechen, die an der Oberfläche des Halbleiterbauelements abgetragen werden soll. Die Laserstrahlung durchstrahlt die Projektionsmaske in den genannten Aussparungen und trifft so auf die Oberfläche der Halbleiterschichtstruktur.In a further preferred embodiment, the projection mask is structured by means of optical or electron beam lithography and / or by means of direct laser ablation. As the projection mask, for example, a 4 "Cr / quartz lithographic mask prepared by known methods can be used, which is commercially available. Advantageously, the projection mask is formed such that it has recesses which correspond in terms of the shape of the recesses of the structure to be removed on the surface of the semiconductor device. The laser radiation radiates through the projection mask in said recesses and thus impinges on the surface of the semiconductor layer structure.

Vorteilhafterweise sind die Abmessungen der Aussparungen der Projektionsmaske im Vergleich zu den gewünschten Strukturen auf der Halbleiteroberfläche vergrößert. Durch die Fokussieroptik erfolgt eine Skalierung der Aussparungen auf die gewünschte Größe bei der Abbildung der Projektionsmaske auf die Oberfläche des Halbleiterbauelements. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auf bekannte Verfahren zur Strukturierung der Projektionsmaske zurückgegriffen werden kann. Ebenso vorteilhaft ist, dass die Aussparungen der Projektionsmaske in einer größeren und damit leichter zu handhabenden Größenordnung von mehreren Millimetern ausgebildet sein können.Advantageously, the dimensions of the recesses of the projection mask are increased compared to the desired structures on the semiconductor surface. Due to the focusing optics, the recesses are scaled to the desired size during the imaging of the projection mask onto the surface of the semiconductor component. This has the advantage that it is possible to fall back on known methods for structuring the projection mask. It is equally advantageous that the recesses of the projection mask can be formed in a larger and thus easier to handle order of several millimeters.

In einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform ist die Projektionsmaske derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels der durchstrahlenden Laserstrahlung eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente gleichzeitig beaufschlagbar ist.In a further preferred embodiment, the projection mask is arranged and designed in such a way that a plurality of semiconductor components can be acted on simultaneously by means of the irradiating laser radiation.

Die Projektionsmaske ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass mehrere Strukturierungsvorlagen für die gewünschte Struktur der Oberfläche eines Halbleiterbauelements, das heißt mehrere Aussparungen, die einer Schablone für die gewünschte Strukturierung entsprechen, auf der Projektionsmaske angeordnet sind. Beispielsweise können 3 × 3 Aussparungen bzw. Schablonen auf der Projektionsmaske angeordnet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente in einem Belichtungsvorgang gleichzeitig strukturiert werden kann.The projection mask is advantageously designed such that a plurality of structuring templates for the desired structure of the surface of a semiconductor component, that is to say a plurality of recesses which correspond to a template for the desired structuring, are arranged on the projection mask. For example, 3 × 3 recesses or templates may be arranged on the projection screen. This results in the advantage that a plurality of semiconductor components can be structured simultaneously in an exposure process.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind grundsätzlich für Anwendungen geeignet, bei denen GaN-basierte Halbleiterschichten strukturiert werden sollen.The device according to the invention and the method according to the invention are fundamentally suitable for applications in which GaN-based semiconductor layers are to be structured.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sind vorzugsweise ausgebildet zur Herstellung von lichtemittierenden Dioden in großer Stückzahl:
Ausgehend von der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer vorzugsweisen Ausführungsform zur Herstellung lichtemittierender Dioden unter Verwendung eines Excimer-Lasers mit einer Pulsenergie von bis zu 2 Joule kann eine Fläche von 1 cm2 mit der notwendigen Leistungsdichte ausgeleuchtet werden. Moderne lichtemittierende Dioden weisen eine Chipfläche von 1 × 1 mm2 auf. Berücksichtigt man den Abstand zwischen den einzelnen Chips, so können gleichzeitig über 60 lichtemittierende Dioden bearbeitet werden. Typischerweise werden bei der Herstellung lichtemittierender Dioden runde Wafer mit einem Durchmesser von 150 mm verwendet. Bei Einsatz der oben beschriebenen „Fire on the Fly”-Verschiebestrategie mit einer Verschiebegeschwindigkeit des Wafers von 100 mm/s benötigen fünf Bearbeitungsdurchläufe für einen vorzugsweise gewünschten Tiefenabtrag, ungefähr zwei Minuten. Mit Berücksichtigung einer kurzen Zeitspanne unter einer Minute für die Justierung können in weniger als drei Minuten Bearbeitungszeit somit über 10.000 lichtemittierende Dioden bearbeitet werden.
The device according to the invention and / or the method according to the invention are preferably designed for the production of light-emitting diodes in large numbers:
Starting from the implementation of the method according to the invention or a preferred embodiment for producing light-emitting diodes using an excimer laser with a pulse energy of up to 2 joules, an area of 1 cm 2 can be illuminated with the necessary power density. Modern light-emitting diodes have a chip area of 1 × 1 mm 2 . Considering the distance between the individual chips, so over 60 light-emitting diodes can be processed simultaneously. Typically, in the manufacture of light emitting diodes, round wafers with a diameter of 150 mm are used. Using the above-described "Fire on the Fly" strategy with a wafer displacement speed of 100 mm / s, five processing passes for a preferably desired depth of cut will take about two minutes. Taking into account a short period of time under one minute for the adjustment, more than 10,000 light-emitting diodes can thus be processed in less than three minutes of machining time.

Weitere vorzugsweise Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:Further preferred features and embodiments of the method according to the invention and of the device according to the invention are explained below on the basis of exemplary embodiments and the figures. Showing:

1 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterbauelements, 1 schematic representation of an embodiment of the device according to the invention for processing a semiconductor device,

2 schematische Querschnittsdarstellung einer lichtemittierenden Diode, welche mittels Durchführung eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde, 2 schematic cross-sectional representation of a light-emitting diode, which was produced by carrying out an embodiment of the method according to the invention,

3 schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Projektionsmaske zur gleichzeitigen Definition der leuchtenden Fläche einer Mehrzahl lichtemittierender Dioden. 3 schematic representation of an embodiment of a projection mask for the simultaneous definition of the luminous surface of a plurality of light-emitting diodes.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichwirkende Elemente.In the figures, like reference numerals designate like or equivalent elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterbauelements. Die Vorrichtung umfasst einen Laser 1, einen Kollimator 2a, 2b, einen Strahlhomogenisierer 3, eine Projektionsmaske 4, eine Fokussieroptik 5 sowie eine Halterung 7 für einen Halbleiterwafer 6. 1 shows a schematic representation of an apparatus for processing a semiconductor device. The device comprises a laser 1 , a collimator 2a . 2 B , a jet homogenizer 3 , a projection mask 4 , a focusing optics 5 as well as a holder 7 for a semiconductor wafer 6 ,

Der Laser 1 ist als Excimer-Laser ausgebildet und weist Emissionswellenlängen von 351 nm, 308 nm, 248 nm, 193 nm oder 157 nm auf, im vorliegenden Fall 248 nm. Der Excimer-Laser ist ein gepulster Laser mit einer Pulslänge kleiner als 40 Nanosekunden, vorliegend 20 ns und mit einer Pulswiederholrate von bis zu 600 Hz, vorliegend 20 Hz. Der Excimer-Laser weist eine sehr hohe Pulsenergie von bis zu 2 Joule auf. Der Strahlengang der Laserstrahlung 8.1 verläuft ausgehend vom Excimer-Laser 1 zum Kollimator 2.The laser 1 is designed as an excimer laser and has emission wavelengths of 351 nm, 308 nm, 248 nm, 193 nm or 157 nm, in this case 248 nm. The excimer laser is a pulsed laser with a pulse length less than 40 nanoseconds, in the present case 20 ns and with a pulse repetition rate of up to 600 Hz, in this case 20 Hz. The excimer laser has a very high pulse energy of up to 2 joules. The beam path of the laser radiation 8.1 proceeds from the excimer laser 1 to the collimator 2 ,

Der Kollimator 2 dient der Aufweitung der Laserstrahlung 8.1 auf einen Strahlquerschnitt von vorliegend 2 × 2 cm2. Der Kollimator umfasst typischerweise eine Zerstreulinse 2a und eine Sammellinse 2b. Im Anschluss an den Kollimator verläuft der Strahlengang 8.2 im Wesentlichen als paralleles Strahlenbündel zum Strahlhomogenisierer 3.The collimator 2 serves to widen the laser radiation 8.1 to a beam cross section of present 2 × 2 cm 2 . The collimator typically includes a diffuser lens 2a and a condenser lens 2 B , Following the collimator the beam path runs 8.2 essentially as a parallel beam to the Strahlhomogenisierer 3 ,

Der Strahlhomogenisierer 3 erzeugt aus dem gaußförmigen Intensitätsprofil der ursprünglichen Laserstrahlung 8.2 Laserstrahlung 8.3 mit einem homogenen Intensitätsprofil, vorliegend ein quadratisches Top-Hat-Strahlprofil, vorliegend durch Verwendung gekreuzter Mikrolinsenanordnungen. Ausgehend von dem Strahlhomogenisierer 3 verläuft der Strahlengang des aufgeweiteten, kollimierten und homogenisierten Laserstrahls 8.3 zur Projektionsmaske 4. Die Projektionsmaske 4 hat vorliegend eine Größe von 10 × 10 cm2 und wird mit einem quadratischen Strahl 8.3 der Größe 2 × 2 cm2 beleuchtet. Hierdurch können mehrere verschiedene Strukturschablonen (z. B. verschiedene Belichtungsschritte) auf der Maske angeordnet werden und während der Bearbeitung eines Halbleiterwafers 6 durch Verschieben der Projektionsmaske 4 belichtet werden.The jet homogenizer 3 generated from the Gaussian intensity profile of the original laser radiation 8.2 laser radiation 8.3 with a homogeneous intensity profile, in the present case a square top hat beam profile, in this case by using crossed microlens arrays. Starting from the jet homogenizer 3 runs the beam path of the expanded, collimated and homogenized laser beam 8.3 to the projection mask 4 , The projection mask 4 in the present case has a size of 10 × 10 cm 2 and is with a square beam 8.3 the size 2 × 2 cm 2 lit. As a result, a plurality of different structure templates (for example different exposure steps) can be arranged on the mask and during the processing of a semiconductor wafer 6 by moving the projection mask 4 be exposed.

Die Projektionsmaske 4 umfasst eine Metallisierung, welche Metallisierung bereichsweise Aussparungen aufweist (Strukturschablonen). Durch die Aussparungen kann die Laserstrahlung 8.3 die Projektionsmaske 4 durchstrahlen. Hierdurch werden Belichtungsbereiche auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements 6 mit Laserstrahlung beaufschlagt. In den anderen Bereichen wird das Laserlicht durch die Metallisierung der Projektionsmaske 4 blockiert. Hierdurch werden die zu den Belichtungsbereichen komplementären Abschattungsbereiche auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements 6 abgeschattet. Die Aussparungen der Metallisierung der Projektionsmaske 4 (Strukturschablonen) sind derart ausgestaltet, dass sie bezüglich der Form der gewünschten Struktur entsprechen, die auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements mittels der Laserstrahlung abgetragen werden soll. Die Abmessungen der Aussparungen der Projektionsmaske 4 sind um einen Faktor 10 größer ausgestaltet als die gewünschte Struktur, die auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements 6 mittels der Laserstrahlung abgetragen werden soll. Durch laterales, das heißt senkrecht zum Strahlengang der Laserstrahlung 8, Verschieben der Projektionsmaske 4 können verschiedene Formen durchstrahlt werden. Somit ist es möglich unterschiedliche Ausführungen von Halbleiterbauelementen mit einer Projektionsmaske 4 auf dem gleichen Wafer 6, ohne größere Umbauten der Herstellungsvorrichtung herzustellen.The projection mask 4 includes a metallization, which metallization partially recesses (structural templates). Through the recesses, the laser radiation 8.3 the projection mask 4 by radiation. As a result, exposure areas on the surface of the semiconductor device 6 subjected to laser radiation. In the other areas, the laser light passes through the metallization of the projection mask 4 blocked. As a result, the shading regions which are complementary to the exposure regions become on the surface of the semiconductor component 6 shadowed. The recesses of the metallization of the projection mask 4 (Structural templates) are designed such that they correspond in shape to the desired structure, which is to be removed on the surface of the semiconductor device by means of the laser radiation. The dimensions of the recesses of the projection mask 4 are designed by a factor of 10 larger than the desired structure, which on the surface of the semiconductor device 6 to be removed by means of laser radiation. By lateral, that is perpendicular to the beam path of the laser radiation 8th , Moving the projection screen 4 Different forms can be irradiated. Thus, it is possible different embodiments of semiconductor devices with a projection mask 4 on the same wafer 6 without making major modifications to the manufacturing apparatus.

Die Laserstrahlung 8.4, welche die Projektionsmaske 4 durchstrahlt, trifft auf die Fokussieroptik 5. Die Fokussieroptik 5 ist als mehrlinsiges Objektiv ausgebildet und bildet die Laserstrahlung 8.4 auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements 6 ab. Hierbei ist die Fokussieroptik 5 derart ausgestaltet, dass die die Projektionsmaske 4 durchdringende Laserstrahlung 8.4 stark verkleinert, vorliegend auf 10% verkleinert auf der Oberfläche abgebildet wird. Die Struktur der Projektionsmaske 4, d. h. die Aussparungen in der Metallisierung der Projektionsmaske können somit 10 mal größer als die gewünschte Struktur, welche auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements abgetragen werden soll, ausgestaltet sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Projektionsmaske einfacher herzustellen ist im Vergleich zu einer Maske oder Schablone, welche Abmessungen in der Größenordnung der gewünschten Struktur, welche auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements abgetragen werden soll, aufweisen muss.The laser radiation 8.4 which the projection mask 4 radiates through, meets the focusing optics 5 , The focusing optics 5 is designed as a multi-lens lens and forms the laser radiation 8.4 on the surface of the semiconductor device 6 from. Here is the focusing optics 5 designed such that the projection screen 4 penetrating laser radiation 8.4 greatly reduced, in the present case reduced to 10% on the surface. The structure of the projection mask 4 ie, the recesses in the metallization of the projection mask can thus be 10 times larger than the desired structure to be removed on the surface of the semiconductor device. This results in the advantage that the projection mask is easier to manufacture compared to a mask or stencil, which must have dimensions in the order of the desired structure, which is to be removed on the surface of the semiconductor device.

Das Halbleiterbauelement 6 ist auf einer Halterung 7 angebracht. Die Halterung 7 ist in X, Y und Z-Richtung bewegbar. Zusätzlich kann die Halterung 7 um einen Winkel Θ um eine Achse parallel zum Strahlengang der Laserstrahlung, vorliegend bis zu ca. 360° rotiert werden.The semiconductor device 6 is on a bracket 7 appropriate. The holder 7 is movable in X, Y and Z directions. In addition, the bracket 7 rotated by an angle Θ about an axis parallel to the beam path of the laser radiation, in the present case up to about 360 °.

2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer lichtemittierenden Diode, welche mittels Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde. Die lichtemittierende Diode 9 umfasst ein Substrat 11, eine n-dotierte GaN-Halbleiterschicht 12, einen aktiven Bereich 13, eine p-dotierte GaN-Halbleiterschicht 14, eine p-Kontaktierung 15 und eine n-Kontaktierung 16. 2 shows a schematic cross-sectional view of a light-emitting diode, which was prepared by carrying out an embodiment of the method according to the invention. The light-emitting diode 9 includes a substrate 11 , an n-type GaN semiconductor layer 12 , an active area 13 , a p-type GaN semiconductor layer 14 , a p-contact 15 and a n-contact 16 ,

Typischerweise ist die lichtemittierende Diode auf einem Saphirsubstrat 11 ausgebildet.Typically, the light emitting diode is on a sapphire substrate 11 educated.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde im Bereich 16a ein Bereich der p-dotierten GaN-Halbleiterschicht 14 bis zu der n-dotierten Halbleiterschicht 12 abgetragen, um die n-dotierte Halbleiterschicht 12 freizulegen. Auf die so freigelegte n-dotierte Halbleiterschicht 12 konnte dann die n-Kontaktierungsstruktur 16 aufgebracht werden. Hierbei beträgt die Tiefe des Abtrags der p-dotierten Halbleiterschicht 14 vorliegend 230 nm. Dieser Tiefenabtrag wurde mittels eines Excimer-Lasers mit einer Leistungsdichte von 1,69 J/cm2 und einer 5-maligen Belichtung erreicht.By the method according to the invention was in the field 16a a region of the p-type GaN semiconductor layer 14 to the n-doped semiconductor layer 12 removed to the n-type semiconductor layer 12 expose. On the thus exposed n-doped semiconductor layer 12 then could the n-contacting structure 16 be applied. In this case, the depth of the removal of the p-doped semiconductor layer 14 in the present case 230 nm. This depth removal was achieved by means of an excimer laser with a power density of 1.69 J / cm 2 and a 5-times exposure.

Die Abmessungen der n-Kontaktierungsstruktur 16 sind derart an den Graben 16a angepasst, dass zwischen der p-dotierten Halbleiterschicht 14 und der n-Kontaktierungsstruktur 16 weder ein mechanischer noch ein elektrisch leitender Kontakt besteht. Der Graben 16a für die n-Kontaktierungsstruktur 16 weist typischerweise eine Breite von ungefähr 50 μm auf. Die n-Kontaktierungsstruktur 16 wird mit einem Abstand zu den Wänden des Grabens 16a von ungefähr 5–10 μm auf beiden Seiten ausgebildet.The dimensions of the n-contacting structure 16 are so on the ditch 16a adapted that between the p-doped semiconductor layer 14 and the n-contacting structure 16 neither a mechanical nor an electrically conductive contact exists. The ditch 16a for the n-contacting structure 16 typically has a width of about 50 microns. The n-contacting structure 16 is at a distance to the walls of the trench 16a formed from about 5-10 microns on both sides.

In dem Graben 16a wird die n-Kontaktierungsstruktur 16 mittels einer Schattenmaske in einem Elektronenstrahlverdampfungs-, oder Sputter-Verfahren als strukturierte metallische Kontaktierungsstruktur aufgebracht. Ebenso wird auf der p-dotierten Halbleiterschicht 14 mittels einer Schattenmaske in einem Elektronenstrahlverdampfungs- oder Sputter-Verfahren die metallische p-Kontaktierungsstruktur 15 als strukturierte metallische Kontaktierungsstruktur aufgebracht. Das Aufbringen der p-Kontaktierungsstruktur 15 und der n-Kontaktierungsstruktur 16 mittels Elektronenstrahlverdampfungs- oder Sputter-Verfahren kann in einem Prozessschritt erfolgen. Ebenso kann das Aufbringen der p-Kontaktierungsstruktur 15 und der n-Kontaktierungsstruktur 16 auch mittels bekannter lithografischer Techniken erfolgen.In the ditch 16a becomes the n-type contacting structure 16 applied by means of a shadow mask in a Elektronenstrahlverdampfungs-, or sputtering process as a structured metallic contacting structure. Likewise, on the p-doped semiconductor layer 14 by means of a shadow mask in a Elektronenstrahlverdampfungs- or sputtering process, the metallic p-contacting structure 15 applied as a structured metallic contacting structure. The application of the p-contacting structure 15 and the n-contacting structure 16 by electron beam evaporation or sputtering process can be done in one process step. Likewise, the application of the p-contacting structure 15 and the n-contacting structure 16 also be done by known lithographic techniques.

Ebenso wurde im Bereich 17 mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die p-dotierte Halbleiterschicht 14 entfernt. Hierdurch wurde eine elektrische Isolierung der verschiedenen Bereiche der lichtemittierenden Diode erreicht. Durch eine elektrische Isolierung verschiedener Bereiche der lichtemittierenden Diode kann zum Beispiel eine leuchtende Fläche der Oberfläche der lichtemittierenden Diode definiert werden. Ebenso kann eine definierte Fläche von einer Bestromung im Wesentlichen ausgeschlossen werden und somit eine dunkle Fläche definiert werden. Hierbei beträgt die Tiefe des Abtrags der p-dotierten Halbleiterschicht 14 vorliegend 230 nm. Dieser Tiefenabtrag wurde mittels eines Excimer-Lasers mit einer Leistungsdichte von 1,69 J/cm2 und einer 5-maligen Belichtung erreicht.Likewise was in the range 17 by means of the method according to the invention, the p-doped semiconductor layer 14 away. As a result, electrical insulation of the various regions of the light-emitting diode has been achieved. By electrically insulating various regions of the light-emitting diode, for example, a luminous surface of the surface of the light-emitting diode can be defined. Likewise, a defined area of an energization can be essentially excluded and thus a dark area can be defined. In this case, the depth of the removal of the p-doped semiconductor layer 14 in the present case 230 nm. This depth removal was achieved by means of an excimer laser with a power density of 1.69 J / cm 2 and a 5-times exposure.

Im Bereich 18 wurde mittels der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowohl die p-dotierte Halbleiterschicht 14 als auch der aktive Bereich 13 und die n-dotierte Halbleiterschicht bis zu dem Substrat 11 entfernt. Dadurch entsteht eine mechanische Trennung der einzelnen Halbleiterbauelemente auf dem Wafer, das heißt es wird ein Trennungsgraben 18 ausgebildet, der als Sägestraße zur Vereinzelung der Mehrzahl lichtemittierender Dioden eines Wafers dient. Die Tiefe des Trenngrabens 18 beträgt 2–10 μm, vorzugsweise 6 μm. Für diesen Tiefenabtrag beträgt die Belichtungswiederholungsrate vorliegend 150 Pulse.In the area 18 By carrying out the method according to the invention, both the p-doped semiconductor layer was obtained 14 as well as the active area 13 and the n-type semiconductor layer up to the substrate 11 away. This results in a mechanical separation of the individual semiconductor components on the wafer, that is, it is a separation trench 18 formed, which serves as Sägestraße for separating the plurality of light-emitting diodes of a wafer. The depth of the dividing trench 18 is 2-10 microns, preferably 6 microns. For this depth removal, the exposure repetition rate in the present case is 150 pulses.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Projektionsmaske 4. Als Projektionsmaske 4 wird eine übliche, quadratische Lithographiemaske, vorliegend in der Größe 10 × 10 cm2, verwendet. Die Projektionsmaske 4 besteht aus einem UV-transparenten Trägermaterial, vorzugsweise Quarz, vorliegend mit einer Dicke von 2 mm, auf dem strukturiert reflektierende, nicht UV-transparente Bereiche aus Metall, vorliegend Chrom mit einer Dicke von 100 nm, aufgebracht sind. Im reflektierenden Bereich findet keine Lasertransmission und daher auch keine Halbleiterbearbeitung statt. Die Herstellung der Maske erfolgt mittels Elektronenstrahl- oder Photo-Lithographie und nasschemischem Ätzen des Cr-Metalls. Als Variante kann noch eine absorbierende Beschichtung auf dem Metall aufgebracht sein um Reflektionen zu unterdrücken. 3 shows a schematic representation of an embodiment of a projection mask 4 , As a projection mask 4 For example, a standard square lithography mask, 10 × 10 cm 2 in size, is used. The projection mask 4 consists of a UV-transparent substrate, preferably quartz, in this case with a thickness of 2 mm, are applied to the structured reflective, non-UV-transparent regions of metal, in this case chromium having a thickness of 100 nm. In the reflective area no laser transmission and therefore no semiconductor processing takes place. The mask is produced by means of Electron beam or photo lithography and wet chemical etching of Cr metal. As an alternative, an absorbing coating can also be applied to the metal in order to suppress reflections.

Die Aussparungen 19, 21 in der Metallisierung der Projektionsmaske 4 als Strukturschablonen entsprechen der gewünschten Struktur, die auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements abgetragen werden soll. Auf der Projektionsmaske 4 ist eine nicht transparente Metallisierung 20 aufgebracht. in diesem Bereich wird die Projektionsmaske 4 nicht durchstrahlt. Auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements werden die entsprechenden Bereiche abgeschattet und somit nicht bearbeitet. Die Halbleiterschicht wird also nicht abgetragen und definiert so vorliegend die leuchtende Fläche einer LED (entsprechend 2, 14). In den Aussparungen 21 der Projektionsmaske 4 wird die Projektionsmaske 4 von der Laserstrahlung 8.3 durchstrahlt. Die Halbleiteroberfläche wird in den entsprechenden Bereichen somit mit Laserstrahlung beaufschlagt und abgetragen. In den hierdurch vorliegend entstehenden Gräben kann anschließend der n-Kontakt aufgebracht werden (entsprechend 2, 16a). Die Projektionsmaske 4 weist eine Mehrzahl von Strukturschablonen 22 auf, vorliegend vier, sodass simultan vier Halbleiterbauelemente belichtet werden können. Es ist ebenso möglich, dass angrenzend an die vorliegend vier gleichen Strukturschablonen 22 eine Anzahl, zum Beispiel ebenso vier untereinander gleiche, zu den dargestellten vier Strukturschablonen 22 unterschiedliche Strukturschablonen auf der Projektionsmaske 4 angeordnet sind. Hierdurch ist es einerseits möglich, den Wafer 6 in unterschiedlichen Bereichen mit unterschiedlichen Strukturen zu bearbeiten, zum Beispiel um Kleinserien verschiedener Halbleiterbauelemente auf einem Wafer herzustellen. Ebenso ist es möglich, den gleichen Bereich auf der Oberfläche des Wafers 6 in mehreren Belichtungsschritten mit unterschiedlichen Strukturschablonen zu strukturieren.The recesses 19 . 21 in the metallization of the projection mask 4 as structural templates correspond to the desired structure that is to be removed on the surface of the semiconductor device. On the projection screen 4 is a non-transparent metallization 20 applied. in this area is the projection screen 4 not irradiated. On the surface of the semiconductor device, the corresponding areas are shaded and thus not processed. The semiconductor layer is thus not removed and thus defines the luminous surface of an LED (corresponding to FIG 2 . 14 ). In the recesses 21 the projection mask 4 becomes the projection mask 4 from the laser radiation 8.3 irradiated. The semiconductor surface is thus exposed to laser radiation in the corresponding areas and removed. In the presently resulting trenches then the n-contact can be applied (corresponding to 2 . 16a ). The projection mask 4 has a plurality of structural templates 22 in the present case four, so that four semiconductor devices can be exposed simultaneously. It is also possible that adjacent to the present four identical structural templates 22 a number, for example, four equal to each other, to the illustrated four structural templates 22 different structure templates on the projection screen 4 are arranged. This makes it possible on the one hand, the wafer 6 in different areas to work with different structures, for example, to produce small series of different semiconductor devices on a wafer. Likewise it is possible to use the same area on the surface of the wafer 6 in several exposure steps with different structure templates to structure.

Die Abmessung der Aussparungen ist vorliegend mit einem Faktor 10 größer skaliert, da mittels der Fokussieroptik bei der Abbildung der Projektionsmaske auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements eine Verkleinerung auf vorliegend 10% erreicht wird. Der Belichtungsbereich auf der Oberfläche des Halbleiterbauelements entspricht somit einem Zehntel der Abmessung der Aussparungen in der Projektionsmaske.In the present case, the dimension of the recesses is scaled up by a factor of 10, since a reduction to the present 10% is achieved by means of the focusing optics when imaging the projection mask on the surface of the semiconductor component. The exposure area on the surface of the semiconductor device thus corresponds to one tenth of the dimension of the recesses in the projection mask.

Ausgehend von der Verwendung eines Excimer-Lasers mit einer Pulsenergie von bis zu 2 Joule kann eine Fläche von 1 cm2 mit der notwendigen Leistungsdichte ausgeleuchtet werden. Moderne lichtemittierende Dioden weisen eine Chipfläche von 1 × 1 mm2 auf. Berücksichtigt man den Abstand zwischen den einzelnen Chips, so können mittels der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Projektionsmaske 4 gleichzeitig über 60 lichtemittierende Dioden bearbeitet werden.Based on the use of an excimer laser with a pulse energy of up to 2 joules, an area of 1 cm 2 can be illuminated with the necessary power density. Modern light-emitting diodes have a chip area of 1 × 1 mm 2 . Taking into account the distance between the individual chips, so can by means of the implementation of the method and the projection mask 4 at the same time over 60 light-emitting diodes are processed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • R. Maser et al., „Laser processing of GaN based LEDs with Ultradiode Picosecond Laserpulses”, Proc. Of SPIE, Vol. 8433, 2012 [0003] R. Maser et al., "Laser Processing of GaN based LEDs with Ultradiode Picosecond Laser Pulses", Proc. Of SPIE, Vol. 8433, 2012 [0003]
  • Nakamura et al., „High-Brightness InGaN Blue, Green and Yellow Light-Emitting Diades with Quantum Well Structures”, Jpn. J. of Appl. Phys., Vol. 34, 1995 [0019] Nakamura et al., "High Brightness InGaN Blue, Green and Yellow Light-Emitting Diades with Quantum Well Structures", Jpn. J. of Appl. Phys., Vol. 34, 1995 [0019]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements, folgende Verfahrensschritte umfassend: A Abscheiden einer Halbleiterschichtstruktur auf einem Substrat, welche Halbleiterschichtstruktur zumindest eine GaN-basierte Halbleiterschicht umfasst, B Zumindest teilweises Entfernen zumindest der GaN-basierten Halbleiterschicht in lokalen Bereichen mittels Laserbearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserbearbeitung in Verfahrensschritt B mittels Belichtung der GaN-basierten Halbleiterschicht durch zumindest eine Projektionsmaske erfolgt, welche Projektionsmaske mit Laserstrahlung eines Ablationslasers beleuchtet wird, derart, dass Belichtungsbereiche der GaN-basierten Halbleiterschicht durch Aussparungen in der Projektionsmaske belichtet werden und Abschattungsbereiche der GaN-basierten Halbleiterschicht durch die Projektionsmaske abgeschattet werden, wobei die Laserfluenz des Ablationslasers in den Belichtungsbereichen über der Ablationsschwelle der GaN-basierten Halbleiterschicht liegt.A method for producing a semiconductor component, comprising the following method steps: A depositing a semiconductor layer structure on a substrate, which semiconductor layer structure comprises at least one GaN-based semiconductor layer, B at least partially removing at least the GaN-based semiconductor layer in local areas by means of laser processing, characterized in that the laser processing in method step B by means of exposure of the GaN-based semiconductor layer by at least one projection mask, which projection mask is illuminated with laser radiation of an ablation laser, such that exposure areas of the GaN-based semiconductor layer are exposed through recesses in the projection mask and shading areas of the GaN-based semiconductor layer Shadowed projection mask, wherein the laser fluence of the ablation laser in the exposure areas above the ablation threshold of the GaN-based Halbleitichich t lies. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ablationslaser ein Excimer-Laser verwendet wird, welcher Excimer-Laser eine Wellenlänge kleiner oder gleich 351 nm und eine Pulslänge im Bereich 40 Nanosekunden oder kleiner aufweist.A method according to claim 1, characterized in that an excimer laser is used as Ablationslaser, which excimer laser has a wavelength less than or equal to 351 nm and a pulse length in the range 40 nanoseconds or less. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Belichtung die Projektionsmaske auf der GaN-basierten Halbleiterschicht verkleinert, bevorzugt im Bereich 2- bis 20-fach verkleinert, insbesondere bevorzugt 10-fach verkleinert abgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that reduced on exposure to the projection mask on the GaN-based semiconductor layer, preferably in the range 2 to 20-fold reduced, particularly preferably 10-fold reduced illustrated. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauelement als eine GaN-basierte lichtemittierende Diode ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the semiconductor component is formed as a GaN-based light-emitting diode. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichtstruktur einen aktiven Bereich umfasst, welcher aktive Bereich in Verfahrensschritt B in den Belichtungsbereichen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig entfernt wird, insbesondere, dass in Verfahrensschritt B zumindest ein leuchtender Bereich der lichtemittierenden Diode definiert wird, indem durch Entfernen zumindest des aktiven Bereichs in den Belichtungsbereichen eine mechanische Trennung und elektrische Isolierung des leuchtenden Bereichs erfolgt.Method according to claim 4, characterized in that the semiconductor layer structure comprises an active region, which active region in method step B is at least partially, preferably completely removed in the exposure regions, in particular that in method step B at least one luminous region of the light-emitting diode is defined by By removing at least the active area in the exposure areas, a mechanical separation and electrical isolation of the illuminated area takes place. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Verfahrensschritt B die Halbleiterschichtstruktur in den Belichtungsbereichen im Wesentlichen vollständig entfernt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in method step B, the semiconductor layer structure in the exposure areas is substantially completely removed. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente auf einem Wafer hergestellt wird, insbesondere dass der Wafer senkrecht zur Laserstrahlung des Ablationslasers verschiebbar angeordnet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of semiconductor components is produced on a wafer, in particular that the wafer is arranged perpendicular to the laser radiation of the ablation laser displaceable. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt B wiederholt wird, bevorzugt zwischen einmal und zwanzigmal, insbesondere bevorzugt fünfmal wiederholt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method step B is repeated, preferably between once and twenty times, particularly preferably repeated five times. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt C1 nach dem Verfahrensschritt B ein Verschieben des Wafers erfolgt, derart, dass das Verschieben des Wafers senkrecht zu der Laserstrahlung des Ablationslasers erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a method step C1 after the method step B, a displacement of the wafer takes place, such that the displacement of the wafer is perpendicular to the laser radiation of the ablation laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Verfahrensschritt C2 ein Verschieben des Wafers erfolgt, wobei der Verfahrensschritt C2 gleichzeitig mit dem Verfahrensschritt B erfolgt.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that in a method step C2, a displacement of the wafer, wherein the method step C2 takes place simultaneously with the method step B. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zusätzlichen Verfahrensschritt D nach dem Verfahrensschritt B ein Ätzschritt, vorzugsweise ein Ätzdip-Schritt durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in an additional process step D after step B, an etching step, preferably an etch-dip step is performed. Vorrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterbauelements, welches Halbleiterbauelement zumindest eine GaN-basierte Halbleiterschicht umfasst, umfassend einen Laser, Mittel zur Strahlaufweitung und Mittel zur Fokussierung, wobei ein Laserstrahlengang ausgehend von dem Laser durch die Mittel zur Strahlaufweitung zu den Mittel zur Fokussierung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser als Excimer-Laser ausgebildet ist und dass in dem Laserstrahlengang des Excimer-Lasers zumindest eine Projektionsmaske derart zwischen den Mitteln zur Strahlaufweitung und den Mitteln zur Fokussierung angeordnet und ausgebildet ist, dass Laserstrahlung auf die Projektionsmaske trifft und diese zumindest in Teilbereichen durchstrahlt, wobei Belichtungsbereiche des Halbleiterbauelement mittels der durchstrahlenden Laserstrahlung beaufschlagbar sind und Abschattungsbereiche des Halbleiterbauelements durch die Projektionsmaske abgeschattet werden.Device for processing a semiconductor component, which semiconductor component comprises at least one GaN-based semiconductor layer, comprising a laser, means for beam expansion and means for focusing, wherein a laser beam path from the laser through the means for beam expansion to the means for focusing, characterized the laser is embodied as an excimer laser and in that at least one projection mask is arranged and configured in the laser beam path of the excimer laser between the means for beam expansion and the means for focusing such that laser radiation impinges on the projection mask and transmits it at least in subregions, wherein exposure areas of the semiconductor component can be acted upon by means of the irradiating laser radiation and shading areas of the semiconductor component are shadowed by the projection mask. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strahlhomogenisierer derart zwischen den Mitteln zur Strahlaufweitung und der Projektionsmaske angeordnet und ausgebildet ist, dass Laserstrahlung mit einem im Wesentlichen homogenen Intensitätsprofil, bevorzugt Laserstrahlung mit einem Top-Hat-Strahlprofil, insbesondere quadratischem Top-Hat-Strahlprofil, auf die Projektionsmaske trifft.Apparatus according to claim 12, characterized in that a jet homogenizer between the means for beam expansion and the Projection mask is arranged and designed so that laser radiation with a substantially homogeneous intensity profile, preferably laser radiation with a top hat beam profile, in particular square top hat beam profile, meets the projection screen. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmaske mittels optischer oder Elektronenstrahl-Lithografie und/oder mittels direkter Laserablation strukturiert ist.Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the projection mask is structured by means of optical or electron beam lithography and / or by means of direct laser ablation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmaske derart angeordnet und ausgebildet ist, dass mittels der durchstrahlenden Laserstrahlung eine Mehrzahl Halbleiterbauelemente gleichzeitig beaufschlagbar ist.Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the projection mask is arranged and designed such that by means of the irradiating laser radiation, a plurality of semiconductor devices can be acted upon simultaneously.
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