DE102014106505A1 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge Download PDF

Info

Publication number
DE102014106505A1
DE102014106505A1 DE102014106505.0A DE102014106505A DE102014106505A1 DE 102014106505 A1 DE102014106505 A1 DE 102014106505A1 DE 102014106505 A DE102014106505 A DE 102014106505A DE 102014106505 A1 DE102014106505 A1 DE 102014106505A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor layer
nitridic
nitridic semiconductor
growth
growth substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014106505.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Hertkorn
Werner Bergbauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE102014106505.0A priority Critical patent/DE102014106505A1/de
Priority to PCT/EP2015/058175 priority patent/WO2015169554A1/de
Priority to US15/304,447 priority patent/US9842964B2/en
Publication of DE102014106505A1 publication Critical patent/DE102014106505A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/04—Pattern deposit, e.g. by using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/183—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being provided with a buffer layer, e.g. a lattice matching layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/02428—Structure
    • H01L21/0243—Surface structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02496—Layer structure
    • H01L21/02502—Layer structure consisting of two layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
    • H01L21/02642—Mask materials other than SiO2 or SiN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02647—Lateral overgrowth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02647—Lateral overgrowth
    • H01L21/0265—Pendeoepitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/7806—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate
    • H01L21/7813—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices involving the separation of the active layers from a substrate leaving a reusable substrate, e.g. epitaxial lift off
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
    • H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
    • H01L31/03048—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP comprising a nitride compounds, e.g. InGaN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0392—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including thin films deposited on metallic or insulating substrates ; characterised by specific substrate materials or substrate features or by the presence of intermediate layers, e.g. barrier layers, on the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
    • H01L31/1852—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising a growth substrate not being an AIIIBV compound
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
    • H01L31/1856—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising nitride compounds, e.g. GaN
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1892—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof methods involving the use of temporary, removable substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0213—Sapphire, quartz or diamond based substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0217—Removal of the substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge angegeben, das die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (50) mit einer Aufwachsfläche (51) an einer Aufwachsseite (50a), – Aufwachsen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) an der Aufwachsseite, – Aufwachsen einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) auf die erste nitridische Halbleiterschicht (10), wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) zumindest eine Öffnung (21) aufweist oder zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) erzeugt wird oder während des Aufwachsens zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) entsteht, – Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) durch die Öffnungen (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20), – Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht (30) auf die zweite nitridische Halbleiterschicht (20), wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht (30) die Öffnungen (21) zumindest stellenweise überdeckt, derart, dass zwischen dem Aufwachssubstrat (50) und den nachfolgenden Halbleiterschichten (10, 20, 30) Kavitäten vorhanden sind, die frei von einem Halbleitermaterial sind, – Ablösen des Aufwachssubstrats (50).

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge angegeben. Die Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise in einem elektronischen oder optoelektronischen Halbleiterchip Verwendung finden.
  • Die Druckschrift US 6,091,085 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge sowie einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer solchen Halbleiterschichtenfolge.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, das besonders kostengünstig durchführbar ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Aufwachssubstrat mit einer Aufwachsfläche an einer Aufwachsseite bereitgestellt wird. Das Aufwachssubstrat ist dazu vorgesehen, Halbleiterschichten an der Aufwachsseite auf die Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats beispielsweise epitaktisch abzuscheiden. Das Aufwachssubstrat kann dabei elektrisch leitend oder elektrisch isolierend ausgebildet sein. Ferner kann das Aufwachssubstrat strahlungsdurchlässig, strahlungsreflektierend oder strahlungsabsorbierend ausgebildet sein. Das Aufwachssubstrat kann eine Aufwachsfläche aufweisen, die beispielsweise mit Saphir, SiC oder Silizium gebildet ist. Beispielsweise kann es sich bei dem Aufwachssubstrat um einen Saphir-Wafer handeln, der aus Saphir besteht. Das Aufwachssubstrat ist nicht dafür vorgesehen, im fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteil zu verbleiben. Das heißt, es soll im Laufe des Herstellungsverfahrens abgelöst werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem eine erste nitridische Halbleiterschicht an der Aufwachsseite auf das Aufwachssubstrat aufgewachsen wird. Die erste nitridische Halbleiterschicht kann beispielsweise direkt an die Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats grenzen. Ferner ist es möglich, dass zumindest eine weitere Schicht, beispielsweise eine Pufferschicht, zwischen dem Aufwachssubstrat und der ersten nitridischen Halbleiterschicht angeordnet ist.
  • Allgemein können die hier und im Folgenden beschriebenen Schichten und Komponenten insbesondere jeweils direkt aneinandergrenzen. Ferner ist es möglich, dass stellenweise weitere Schichten, wie beispielsweise Pufferschichten, zwischen den beschriebenen Schichten angeordnet sind.
  • Hier und im Folgenden wird unter einer nitridischen Halbleiterschicht eine ein- oder mehrlagige Halbleiterschicht verstanden, die auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basieren.
  • "Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest eine aktive Zone ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem eine zweite nitridische Halbleiterschicht auf die erste nitridische Halbleiterschicht abgeschieden wird. Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist dabei eine von der ersten nitridischen Halbleiterschicht abweichende Zusammensetzung auf. Die zweite nitridische Halbleiterschicht kann stellenweise direkt an die erste nitridische Halbleiterschicht grenzen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht angeordnet sind. Insbesondere ist es jedoch bevorzugt, dass zumindest ein Bereich vorhanden ist, in dem die erste nitridische Halbleiterschicht und die zweite nitridische Halbleiterschicht direkt aneinandergrenzen.
  • Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist dabei zumindest eine Öffnung auf oder zumindest eine Öffnung wird in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht erzeugt oder während des Aufwachsens entsteht zumindest eine Öffnung, insbesondere mehrere Öffnungen, in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht. Mit anderen Worten handelt es sich bei der nitridischen Halbleiterschicht nach dem Entstehen oder Erzeugen der zumindest einen Öffnung nicht um eine geschlossene Schicht, sondern die zweite nitridische Halbleiterschicht ist durch die Öffnungen unterbrochen. Dabei erstrecken sich die Öffnungen vorzugsweise zumindest stellenweise vollständig durch die zweite nitridische Halbleiterschicht.
  • Dabei ist es insbesondere möglich, dass die zweite nitridische Halbleiterschicht in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats eine Vielzahl voneinander beabstandeter Bereiche umfasst, die nicht durch Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht miteinander verbunden sind. Die zweite nitridische Halbleiterschicht kann mit anderen Worten in einer Vielzahl von Inseln aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht an der dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der ersten nitridischen Halbleiterschicht angeordnet sein. Insbesondere im Bereich dieser Inseln kann sich das Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht stellenweise in direktem Kontakt mit dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht befinden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die zweite nitridische Halbleiterschicht in der Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats mehrfach zusammenhängend ausgebildet ist. Die zweite nitridische Halbleiterschicht ist dann beispielsweise nicht in einzelne Materialinseln unterteilt, sondern sie weist Löcher, die Öffnungen, auf, die sich vollständig in einer Richtung senkrecht und/oder in einer Richtung mit einer Richtungskomponente senkrecht zur genannten Ebene durch die zweite nitridische Halbleiterschicht hindurch erstrecken. Im Bereich dieser Öffnungen ist es möglich, dass die erste nitridische Halbleiterschicht, vor dem Abscheiden weiterer Schichten, freiliegt.
  • Die Öffnungen können dabei während des Aufwachsens der zweiten nitridischen Halbleiterschicht entstehen. Beispielsweise kann zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht stellenweise ein Material angeordnet sein, auf dem das zweite nitridische Halbleitermaterial schlecht oder gar nicht aufwächst. An Stellen, an denen dieses Material nicht vorhanden ist, kann sich Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht dann auf der ersten nitridischen Halbleiterschicht anordnen und von dort aus können die beschriebenen Inseln aus Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht aufwachsen.
  • Weiter ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Öffnungen beispielsweise aufgrund von Unterschieden in der Gitterkonstante zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht als Risse während des Wachstums entstehen.
  • Schließlich ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Öffnungen nach Abschluss des Aufwachsens der zweiten nitridischen Halbleiterschicht durch einen Prozess wie Ätzen erzeugt oder vergrößert werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem zumindest ein Teil der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht entfernt wird. Aufgrund der Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ist es möglich, dass die erste nitridische Halbleiterschicht dort freiliegt oder freigelegt werden kann. Über die Öffnungen ist es dann möglich, die erste nitridische Halbleiterschicht beispielsweise durch ein chemisches oder mechanisches Verfahren zumindest dort, wo sie freiliegt, zu entfernen. Auf diese Weise können auch Bereiche unterhalb der zweiten nitridischen Halbleiterschicht erzeugt werden, aus denen Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht, das vorher vorhanden war, wieder entfernt wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht auf die zweite nitridische Halbleiterschicht erfolgt, wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht die Öffnungen zumindest stellenweise überdeckt.
  • Die dritte nitridische Halbleiterschicht unterscheidet sich in ihrem Material beispielsweise von der ersten und/oder der zweiten nitridischen Halbleiterschicht. Die dritte nitridische Halbleiterschicht kann die Öffnungen in der ersten nitridischen Halbleiterschicht überdecken und sogar ausfüllen. Beispielsweise ist es dann möglich, dass die dritte nitridische Halbleiterschicht die zweite nitridische Halbleiterschicht und die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht vollständig überdeckt, sodass nach einem Aufwachsen der dritten nitridischen Halbleiterschicht in einer oberflächennahen Aufsicht mit geringer Eindringtiefe (zum Beispiel Rasterelektronenmikroskop) auf die Halbleiterschichtenfolge die zweite nitridische Halbleiterschicht und die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht nicht mehr zu erkennen sind.
  • Insbesondere ist es dabei möglich, dass die Bereiche, aus denen das Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch die Öffnungen hindurch entfernt wurde, nicht mit dem Material der dritten nitridischen Halbleiterschicht befüllt werden, das heißt zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten sind Kavitäten vorhanden, die nicht mit Halbleitermaterial befüllt sind. Diese Kavitäten sind beispielsweise mit einem Gas befüllt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Aufwachssubstrat abgelöst. Das Ablösen des Aufwachsubstrats kann dabei mechanisch, chemisch und/oder mittels Wärmeeintrag, zum Beispiel durch Laserstrahlung, erfolgen. Die derart erzeugte Halbleiterschichtenfolge ist dann frei von einem Aufwachssubstrat. Die Kavitäten zwischen der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats und den nachfolgenden Halbleiterschichten reduzieren die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten. Dadurch sind zum Ablösen des Aufwachsubstrats insbesondere im Bereich der ersten nitridischen Halbleiterschicht bereits Sollbruchstellen für das Ablösen vorgegeben.
  • Dabei ist es insbesondere möglich, dass bei dem Ablösen des Aufwachsubstrats auch die verbleibenden Reste der ersten nitridischen Halbleiterschicht zumindest teilweise oder vollständig entfernt werden. Insbesondere bei einem mechanischen Ablösen des Aufwachsubstrats ist es möglich, dass die zur Abtrennung des Aufwachsubstrats im Bereich der ersten nitridischen Halbleiterschicht erfolgt, da dort, aufgrund der gebildeten Kavitäten, die Kontaktfläche zwischen Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten reduziert ist. Insbesondere in diesem Fall können Reste der ersten nitridischen Halbleiterschicht an der derart hergestellten Halbleiterschichtenfolge verbleiben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
    • – Bereitstellen eines Aufwachssubstrats mit einer Aufwachsfläche an einer Aufwachsseite,
    • – Aufwachsen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht an der Aufwachsseite,
    • – Aufwachsen einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht auf die erste nitridische Halbleiterschicht, wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht zumindest eine Öffnung aufweist oder zumindest eine Öffnung in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht erzeugt wird oder während des Aufwachsens zumindest eine Öffnung in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht entsteht,
    • – Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht,
    • – Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht auf die zweite nitridische Halbleiterschicht, wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht die Öffnungen zumindest stellenweise überdeckt, derart, dass zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten Kavitäten vorhanden sind, die frei von einem Halbleitermaterial sind,
    • – Ablösen des Aufwachssubstrats.
  • Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es insbesondere möglich, eine Halbleiterschichtenfolge zu schaffen, bei der zunächst zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichtenfolgen Kavitäten vorhanden sind, die beispielsweise mit einem Gas gefüllt sind.
  • Auf diese Weise ist eine Halbleiterschichtenfolge geschaffen, bei der im Bereich der Kavitäten zwischen der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats und den nachfolgenden Halbleiterschichten eine thermische Entkopplung vorhanden ist. Beispielsweise sind die mit Gas gefüllten Kavitäten schlechter thermisch leitend als das sie umgebende Halbleitermaterial. Erfolgt ein Ablösen des Aufwachsubstrats beispielsweise mittels Wärmeeintrag, zum Beispiel durch Laserstrahlung, so ist das Aufwachssubstrat beim Ablösen aufgrund der Kavitäten von den restlichen Halbleiterschichten thermisch entkoppelt. Auf diese Weise wird das Aufwachssubstrat, das beispielsweise Saphir enthält oder aus Saphir besteht, beim Ablösen kaum oder gar nicht durch den Temperatureintrag beschädigt. Das Aufwachssubstrat kann daher mehr als nur einmal wiederverwendet werden. Ferner reduziert sich der Aufwand zur Vorbehandlung des abgelösten Aufwachsubstrats vor der Wiederverwendung. Insbesondere ermöglicht das hier beschriebene Verfahren daher eine besonders kostengünstige Herstellung von Halbleiterschichtenfolgen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die zweite nitridische Halbleiterschicht eine größere Aluminiumkonzentration als die erste nitridische Halbleiterschicht auf. Beispielsweise weist die erste nitridische Halbleiterschicht eine Aluminiumkonzentration von höchstens 10 % oder höchstens 20 % auf. Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist dann eine Aluminiumkonzentration von wenigstens 1,5 % mehr auf, insbesondere von wenigstens 5 % mehr oder von wenigstens 10 % mehr als die erste nitridische Halbleiterschicht, also zum Beispiel zwischen 20 % und 30 %. Die zweite nitridische Halbleiterschicht kann dabei zum Bespiel auch mit AlN gebildet sein oder aus AlN bestehen.
  • Durch den Unterschied in den Aluminiumkonzentrationen zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ist es beispielsweise möglich, für das Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht ein Verfahren, beispielsweise ein Ätzverfahren, zu nutzen, bei dem die Wahrscheinlichkeit eines Materialabtrags mit steigender Aluminiumkonzentration sinkt. Die erste nitridische Halbleiterschicht mit der kleineren Aluminiumkonzentration wird in diesem Fall durch das Verfahren stärker abgetragen als die zweite nitridische Halbleiterschicht mit der größeren Aluminiumkonzentration.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Abscheiden der zweiten nitridischen Halbleiterschicht zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht eine Maskenschicht angeordnet. Die Maskenschicht kann beispielsweise direkt auf die erste nitridische Halbleiterschicht aufgebracht werden.
  • Die Maskenschicht ist zum Beispiel eine atomar dünne Schicht, die mit einem Monolage-Material gebildet ist, das die erste nitridische Halbleiterschicht nicht vollständig bedeckt.
  • In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die zweite nitridische Halbleiterschicht mit größter Wahrscheinlichkeit dort, wo die erste nitridische Halbleiterschicht von der Maskenschicht unbedeckt ist, auf die erste nitridische Halbleiterschicht aufgewachsen. Die Maskenschicht weist dazu beispielsweise Öffnungen auf, in denen die erste nitridische Halbleiterschicht von der Maskenschicht unbedeckt ist. Beispielsweise bedeckt die Maskenschicht die erste nitridische Halbleiterschicht nicht vollständig, sondern mit einem Bedeckungsgrad von wenigstens 70 % und höchstens 90 %. Für das Material der Maskenschicht wird ein Material gewählt, durch das eine Selektivität beim Aufwachsen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht bewirkt wird, das heißt das Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht wächst auf dem Material der Maskenschicht weniger gut auf als beispielsweise auf dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht.
  • Dadurch ist es möglich, dass sich das Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht hauptsächlich an den Öffnungen der Maskenschicht zur ersten nitridischen Halbleiterschicht hin sammelt und dort Inseln des Materials der zweiten nitridischen Halbleiterschicht entstehen. Die Maskenschicht und die nitridischen Halbleiterschichten sind vorzugsweise in situ epitaktisch abscheidbar.
  • Nach dem Aufwachsen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ist dann zumindest ein Teil der Oberfläche der Maskenschicht, die der ersten nitridischen Halbleiterschicht abgewandt ist, frei von Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht, wodurch die zweite nitridische Halbleiterschicht die zumindest eine Öffnung aufweist. Das heißt, durch die Maskenschicht wird ein selektives Wachstum der zweiten nitridischen Halbleiterschicht im Bereich der Öffnungen der Maskenschicht erzeugt. Zwischen den Öffnungen der Maskenschicht weist die zweite nitridische Halbleiterschicht dann die zumindest eine Öffnung in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht auf.
  • Beispielsweise wird in dieser Ausführungsform für die erste nitridische Halbleiterschicht ein Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial mit einer Aluminiumkonzentration von höchstens 20 % gewählt. Für die zweite nitridische Halbleiterschicht wird dann ein Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial mit einer Aluminiumkonzentration von vorzugsweise wenigstens 1,5 % mehr und zum Beispiel höchstens 10 % mehr als für die erste nitridische Halbleiterschicht gewählt. Die Aluminiumkonzentration beträgt dann also zwischen 21,5 % und 30 %. Für die Maskenschicht kann als Material dann Siliziumnitrid, SiN, gewählt werden.
  • Die Maskenschicht kann dabei in der gleichen Epitaxieanlage, also in situ, wie die nitridischen Halbleiterschichten abgeschieden werden. Bei dieser Ausführungsform wird also in situ eine SiN-Schicht auf einer ersten nitridischen Halbleiterschicht abgeschieden.
  • Die SiN-Maskenschicht bedeckt die erste nitridische Halbleiterschicht nicht vollständig, sondern beispielsweise zu wenigstens 70 % und höchstens 90 %. Nach dem Abscheiden der Maskenschicht wird eine aluminiumhaltige nitridische Halbleiterschicht, zum Beispiel eine AlGaN-Schicht mit einer höheren Aluminiumkonzentration als die erste nitridische Halbleiterschicht, abgeschieden. In den Öffnungen der Maskenschicht bilden sich dann Inseln der zweiten nitridischen Halbleiterschicht aus.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Entfernen des Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht die Maskenschicht entfernt. Die Maskenschicht kann dabei mit dem gleichen Verfahren wie die erste nitridische Halbleiterschicht entfernt werden. Handelt es sich bei dem Verfahren beispielsweise um ein Ätzverfahren, so kann zunächst die Maskenschicht und nachfolgend die freigelegte erste nitridische Halbleiterschicht entfernt werden. Die zweite nitridische Halbleiterschicht wird bei diesem Ätzverfahren dann gar nicht oder weniger schnell entfernt, sodass zumindest ein Rest der zweiten nitridischen Halbleiterschicht verbleibt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens können alternativ oder zusätzlich während des Aufwachsens der zweiten nitridischen Halbleiterschicht Risse in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht entstehen, welche die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ausbilden. Manche der Öffnungen oder alle Öffnungen erstrecken sich dabei vollständig von der der ersten nitridischen Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten nitridischen Halbleiterschicht durch die zweite nitridische Halbleiterschicht bis zur ersten nitridischen Halbleiterschicht hindurch.
  • Beispielsweise kann anstelle der Maskenschicht oder zusätzlich zur Maskenschicht eine hoch aluminiumhaltige zweite nitridische Halbleiterschicht abgeschieden werden. Beispielsweise kann es sich bei dieser hoch aluminiumhaltigen Schicht auch um eine AlN-Schicht handeln. Durch die Fehlanpassung zu der ersten nitridischen Halbleiterschicht, die eine geringere Aluminiumkonzentration aufweist und zum Beispiel mit GaN gebildet ist, entstehen nach wenigen Nanometern Schichtdicke der zweiten nitridischen Halbleiterschicht Risse, welche die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht bilden. Durch diese Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ist die erste nitridische Halbleiterschicht beispielsweise für Prozessgase, die zu einer Ätzung genutzt werden können, zugänglich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch ein Erhöhen des Wasserstoffflusses, wobei das Entfernen der ersten nitridischen Halbleiterschicht aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen dem Wasserstoff und dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht erfolgt. Das heißt, die erste nitridische Halbleiterschicht wird beispielsweise durch das H2-Gas geätzt. Das Entfernen kann auf diese Weise in der gleichen Prozesskammer wie das Aufwachsen der nitridischen Halbleiterschichten erfolgen. Gleichzeitig zu einer Erhöhung des Wasserstoffflusses ist es möglich, die Temperatur in der Prozesskammer zu erhöhen und/oder den Stickstofffluss in der Prozesskammer abzusenken. Beispielsweise kann dazu eine Reduktion des NH3-Flusses erfolgen. Mit diesen Maßnahmen kann das Auflösen der ersten nitridischen Halbleiterschicht beschleunigt werden. Ferner können Materialien wie SiH4 oder HCl Verwendung finden.
  • Das heißt, zum Entfernen der ersten nitridischen Halbleiterschicht wird eine H2-reiche Atmosphäre in der Prozesskammer, beispielsweise einer MOVPE-Prozesskammer, erzeugt.
  • Für den Fall, dass eine Maskenschicht, beispielsweise aus SiN, vorhanden ist, wird zunächst die Maskenschicht und im Anschluss daran die erste nitridische Halbleiterschicht geätzt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die erste nitridische Halbleiterschicht eine Aluminiumkonzentration aufweist, die geringer ist als die zweite nitridische Halbleiterschicht. Mit steigender Aluminiumkonzentration wird eine nitridische Halbleiterschicht nämlich zunehmend langsamer geätzt.
  • Das Ätzmedium Wasserstoff unterätzt also die zweite nitridische Halbleiterschicht. Die Ätzselektivität zwischen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht mit kleinerer Aluminiumkonzentration, die beispielsweise mit GaN gebildet ist oder aus GaN besteht, zur zweiten nitridischen Halbleiterschicht mit größerer Aluminiumkonzentration reicht aus, um mehrere hundert Nanometer Schichtdicke der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch Ätzen zu entfernen. Dabei werden die vor dem Entfernen aufgewachsenen Strukturen aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht im Wesentlichen unterätzt, sodass in einer Draufsicht keine oder kaum Veränderung an der zweiten nitridischen Halbleiterschicht nachweisbar ist.
  • Nach dem Entfernen eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht erfolgt beispielsweise ein Abscheiden der dritten nitridischen Halbleiterschicht, wodurch die Öffnungen und Gräben im Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht koaleszieren.
  • In gleicher Weise entstehen durch Ätzen durch die als Risse gebildeten Öffnungen hindurch auch in Ausführungsformen ohne Maskenschicht Gaseinschlüsse unterhalb der zweiten nitridischen Halbleiterschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die dritte nitridische Halbleiterschicht eine zur Strahlungserzeugung oder zur Strahlungsdetektion vorgesehene aktive Zone, das heißt nach dem Entfernen eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht wird eine dritte nitridische Halbleiterschicht in dieser Ausführungsform aufgewachsen, die Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauteils sein kann. Beispielsweise kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil dann um eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder um eine Fotodiode handeln. Die Kavitäten, also die Gaseinschlüsse zwischen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht und dem Aufwachssubstrat können in einem solchen Fall insbesondere optisch genutzt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Aufwachssubstrat unter Verwendung von Laserstrahlung abgelöst. Dabei wird die Wellenlänge der Laserstrahlung vorzugsweise derart gewählt, dass das Aufwachssubstrat, das beispielsweise Saphir enthält oder aus Saphir besteht, für die Laserstrahlung transparent ist. Die Laserstrahlung tritt dann beispielsweise durch das Aufwachssubstrat und die Kavitäten zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten.
  • Die Laserstrahlung wird dann bevorzugt größtenteils in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht und/oder der dritten nitridischen Halbleiterschicht absorbiert. Das heißt, die Laserstrahlung ist hinsichtlich ihrer Wellenlänge derart eingestellt, dass ein Großteil der Energie der Laserstrahlung, also wenigstens 50 % der Energie der Laserstrahlung, in der zweiten und/oder in der dritten Halbleiterschicht absorbiert wird und dort zu einer Erwärmung der Halbleiterschicht führt.
  • Bevorzugt wird ein Großteil der Laserstrahlung, also wenigstens 50 % der Energie der Laserstrahlung, in der dritten Halbleiterschicht absorbiert. Dazu kann der Aluminiumanteil in der zweiten Halbleiterschicht derart eingestellt sein, dass die zweite Halbleiterschicht für die Laserstrahlung durchlässig oder transparent ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Wärmeeintrag durch die Laserstrahlung möglichst weit entfernt vom Aufwachssubstrat erfolgt. Das Ablösen des Aufwachsubstrats erfolgt auf diese Weise besonders schonend, so dass das Aufwachssubstrat nach dem Ablösen mehr als nur zweimal, zum Beispiel wenigstens fünfmal, wieder verwendet werden kann.
  • Vorteilhaft ist durch die Kavitäten auch die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten reduziert, so dass zum Ablösen des Aufwachsubstrats insgesamt ein kleinerer Energieeintrag notwendig ist, als dies bei einem ganzflächigen Kontakt zwischen Aufwachssubstrat und nachfolgenden Halbleiterschichten der Fall wäre. Die Kavitäten bieten dazu alternativ oder zusätzlich zum Ablösen des Aufwachsubstrats unter Verwendung von Laserstrahlung auch die Möglichkeit, das Aufwachssubstrat chemisch und/oder mechanisch von den nachfolgenden Halbleiterschichten abzulösen.
  • Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge für ein elektronisches oder ein optoelektronisches Halbleiterbauteil erzeugt werden. Das Halbleiterbauteil weist dabei beispielsweise einen Träger auf, der zum Beispiel auf der dem ursprünglichen Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge befestigt ist. Der Träger kann dabei beispielsweise vor dem Ablösen des Aufwachsubstrats an der Halbleiterschichtenfolge befestigt werden. Der Träger kann elektrisch leitend ausgebildet sein und in diesem Fall zur Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb dienen. Dabei kann der Träger beispielsweise besonders gut wärmeleitend sein, so dass im Betrieb in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte Wärme über den Träger besonders effizient abgeführt werden kann.
  • Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
  • In Verbindung mit den 1A, 1B, 1C, 1D, 1E ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
  • In Verbindung mit 2 ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein Halbleiterbauteil näher erläutert, das mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
  • In Verbindung mit den 3A, 3B, 3C, 3D ist anhand schematischer Schnittdarstellungen ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
  • In Verbindung mit 4 ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung eine während eines hier beschriebenen Verfahrens hergestellte Halbleiterschichtenfolge näher erläutert.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • In Verbindung mit 1A ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein erster Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Im Ausführungsbeispiel der 1A bis 1E wird zunächst ein Aufwachssubstrat bereitgestellt, bei dem es sich um ein Saphirsubstrat handelt, das mit Saphir gebildet ist oder aus Saphir besteht.
  • Das Aufwachssubstrat 50 weist eine Aufwachsfläche 51 auf, die aus Saphir besteht. Die Aufwachsfläche 51 ist vorzugsweise unstrukturiert, das heißt sie weist beispielsweise keine regelmäßig oder unregelmäßig angeordneten Erhebungen und Senken auf, sondern ist im Rahmen der Herstellungstoleranz glatt ausgebildet, wobei in Teilbereichen Rauigkeiten bis zu 100 nm möglich sind. Die Aufwachsfläche 51 ist dabei an einer Aufwachsseite 50a des Aufwachssubstrats 50 angeordnet.
  • Beispielsweise direkt auf die Aufwachsfläche 51 wird die erste nitridische Halbleiterschicht 10 abgeschieden. Die erste nitridische Halbleiterschicht 10 umfasst eine Vielzahl von Lagen und weist beispielsweise eine Dicke zwischen wenigstens 10 nm und höchstens 2000 nm auf. Die erste nitridische Halbleiterschicht ist beispielsweise mit AlxInyGa1-x-yN gebildet. Dabei beträgt die Aluminiumkonzentration x vorzugsweise höchstens 20 %.
  • Auf die dem Aufwachssubstrat 50 abgewandte Oberseite der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 wird eine Maskenschicht 40 aufgebracht, die vorliegend mit SiN und/oder SiGaN gebildet ist oder aus SiN oder aus SiGaN, zum Beispiel SiGaN3, besteht. Die Maskenschicht weist beispielsweise eine Dicke von höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 10 nm auf. Zum Beispiel ist die Maskenschicht durch ein Monolage-Material mit unbedeckten Bereichen gebildet. Die Maskenschicht bedeckt die erste nitridische Halbleiterschicht 10 beispielsweise nicht vollständig, sondern zu wenigstens 70 % und höchstens 90 %. Die Maskenschicht 40 weist dazu Öffnungen hin zur ersten nitridischen Halbleiterschicht auf, die einen Durchmesser von beispielsweise wenigstens 100 nm und höchstens 1000 nm aufweisen.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine zweite nitridische Halbleiterschicht 20 auf die Maskenschicht 40 sowie die erste nitridische Halbleiterschicht 10 abgeschieden.
  • Die zweite nitridische Halbleiterschicht ist beispielsweise mit AlxGa1-xN gebildet, wobei die Aluminiumkonzentration x beispielsweise wenigstens 1,5 % mehr und zum Beispiel um höchstens 10 % mehr als in der ersten nitridischen Halbleiterschicht beträgt. Die Aluminiumkonzentration x beträgt also zum Beispiel wenigstens 21,5 % und höchstens 30 %. Die zweite nitridische Halbleiterschicht wächst selektiv, bevorzugt auf der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 und nicht auf der Maskenschicht 40 auf. Dadurch bilden sich Inseln aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 aus, zwischen denen Öffnungen 21 der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 ausgebildet sind. Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen direkt benachbarten Inseln aus Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 zwischen wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm.
  • Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist eine Deckfläche an ihrer der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 abgewandten Seite auf, die beispielsweise parallel zur kristallografischen C-Ebene verläuft. Die Seitenflächen 23 der Inseln aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 sind schräg zur kristallografischen C-Ebene angeordnet. Dort ist die Aluminiumkonzentration kleiner als an der Deckfläche 22.
  • Die 1B zeigt SEM-Aufnahmen aus einem Winkel von 45° und in der Draufsicht auf die Inseln aus Material der zweiten Halbleiterschichtenfolge 20. Zwischen diesen Inseln ist die Maskenschicht 40 beziehungsweise die erste nitridische Halbleiterschicht 10 erkennbar.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, siehe 1C, erfolgt ein Rückätzen des Materials der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 unter Wasserstoffatmosphäre. Dabei wird das Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 stellenweise abgetragen, wodurch Kavitäten 60 unterhalb der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 entstehen.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 1D, erfolgt ein Aufbringen der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30, die beispielsweise eine aktive Zone 31 umfasst, die zur Erzeugung und/oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
  • Alternativ kann es sich bei der aktiven Zone 31 um die funktionale Schicht eines elektronischen Halbleiterbauteils handeln. Es entsteht eine Halbleiterschichtenfolge, bei der zwischen dem Aufwachssubstrat 50 und dem Material der Halbleiterschichten Kavitäten 60 ausgebildet sind, die mit einem Gas gefüllt sind.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1E, wird ein Träger 53 an der dem Aufwachssubstrat 50 abgewandten Seite der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 befestigt. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder eine Platte aus einem elektrisch leitenden Material wie einem Metall oder einem Halbleitermaterial handeln.
  • Nachfolgend wird das Aufwachssubstrat 50 durch die Einwirkung von Laserstrahlung 52 abgelöst. Ein Großteil der Laserstrahlung kann dabei an der Grenzfläche zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und/oder an der Grenzfläche zwischen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 absorbiert werden. Durch die gasgefüllten Kavitäten 60 ist die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat 50 und den nachfolgenden Halbleiterschichten reduziert, was ein Ablösen des Aufwachssubstrats 50 erleichtert. Ferner ist das Aufwachssubstrat 50 durch die thermisch schlecht leitenden, gasgefüllten Kavitäten 60 von den nachfolgenden Halbleiterschichten thermisch gekoppelt. Auf diese Weise wird das Aufwachssubstrat 50 beim Ablösen weniger stark erhitzt, als bei einem vollflächigen Kontakt zwischen Aufwachssubstrat 50 und nachfolgenden Halbleiterschichten. Das Aufwachssubstrat 50 kann daher besonders schonend entfernt werden. Dies ermöglicht eine besonders häufige Wiederverwendung des Aufwachsubstrats 50.
  • In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der 2 ist ein Halbleiterbauteil, zum Beispiel ein optoelektronisches Halbleiterbauteil, das mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt ist, näher erläutert. Bei dem Halbleiterbauteil handelt es sich vorliegend beispielsweise um ein strahlungserzeugendes Halbleiterbauteil, bei dem in der aktiven Zone 31 der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht 32, erzeugt wird. Das derart hergestellte optoelektronische Halbleiterbauteil kann beispielsweise über Kontakte am Träger 53 und an der dem Träger 53 abgewandten Oberseite der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 kontaktiert werden. Ferner ist es möglich, dass das optoelektronische Halbleiterbauteil nicht gezeigte Durchkontaktierungen aufweist, die sich durch die aktive Zone 31 hindurch erstrecken, so dass das Halbleiterbauteil beispielsweise auch ausschließlich vom Träger 53 her kontaktiert werden kann. Solche optoelektronischen Halbleiterbauteile mit Durchkontaktierungen sind in einem anderen Zusammenhang in der Druckschrift US 8,450,751 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der 3A bis 3D ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Bei diesem Verfahren wird wiederum ein Aufwachssubstrat 50 mit einer Aufwachsfläche 51 an einer Aufwachsseite 50a bereitgestellt. Bei dem Aufwachssubstrat kann es sich beispielsweise um ein Saphirsubstrat oder ein Siliziumsubstrat handeln.
  • An der Aufwachsfläche 50 wird die erste nitridische Halbleiterschicht 10 abgeschieden. Die erste nitridische Halbleiterschicht 10 kann beispielsweise mit AlxInyGa1-x-yN gebildet sein, wobei die Aluminiumkonzentration beispielsweise höchstens 20 % beträgt. An der dem Aufwachssubstrat 50 abgewandten Seite der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 folgt die zweite nitridische Halbleiterschicht 20. Die zweite nitridische Halbleiterschicht 20 ist beispielsweise mit AlGaN oder AlN gebildet und weist eine höhere Aluminiumkonzentration als die darunterliegende erste nitridische Halbleiterschicht auf. Dabei kann die Aluminiumkonzentration in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch mehr als 25 %, insbesondere mehr als 50 %, beispielsweise 100 %, betragen.
  • Aufgrund des Unterschieds in den Gitterkonstanten zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht bilden sich Risse oder beziehungsweise Cracks beim Relaxieren der zweiten nitridischen Halbleiterschicht während oder nach dem Wachstum der zweiten nitridischen Halbleiterschicht aus. Die zweite nitridische Halbleiterschicht 20 kann beispielsweise eine kleinere Gitterkonstante als die erste nitridische Halbleiterschicht 10 aufweisen. Die Schichtdicke der zweiten nitridischen Halbleiterschicht beträgt beispielsweise zwischen wenigstens 5 nm und höchstens 100 nm.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 3B, wird durch die Öffnungen 21, welche durch die Risse in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 gebildet sind, die darunterliegende erste nitridische Halbleiterschicht 10 selektiv geätzt. Dadurch entstehen Kavitäten 60, die beispielsweise vom Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 und dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 begrenzt sind.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 3C, wird die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 auf der der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 abgewandten Seite der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 abgeschieden. Die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 bedeckt dabei die Öffnungen 21 in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20. Die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 ist beispielsweise mit AlInGaN gebildet. Die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 kann zumindest stellenweise identisch zur ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 aufgebaut sein. Ferner kann die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 eine aktive Zone 31 umfassen, in der im Betrieb beispielsweise elektromagnetische Strahlung erzeugt oder detektiert wird.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 3D, wird ein Träger 53 an der dem Aufwachssubstrat 50 abgewandten Seite der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 befestigt. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder eine Platte aus einem elektrisch leitenden Material wie einem Metall oder einem Halbleitermaterial handeln.
  • Nachfolgend wird das Aufwachssubstrat 50 durch die Einwirkung von Laserstrahlung 52 abgelöst. Ein Großteil der Laserstrahlung kann dabei an der Grenzfläche zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und/oder an der Grenzfläche zwischen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 absorbiert werden. Durch die gasgefüllten Kavitäten 60 ist die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat 50 und den nachfolgenden Halbleiterschichten reduziert, was ein Ablösen des Aufwachssubstrats 50 erleichtert. Ferner ist das Aufwachssubstrat 50 durch die thermisch schlecht leitenden, gasgefüllten Kavitäten 60 von den nachfolgenden Halbleiterschichten thermisch gekoppelt. Auf diese Weise wird das Aufwachssubstrat 50 beim Ablösen weniger stark erhitzt, als bei einem vollflächigen Kontakt zwischen Aufwachssubstrat 50 und nachfolgenden Halbleiterschichten. Das Aufwachssubstrat 50 kann daher besonders schonend entfernt werden. Dies ermöglicht eine besonders häufige Wiederverwendung des Aufwachsubstrats 50.
  • Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung, die einer TEM-Aufnahme einer mit dem Verfahren hergestellten Halbleiterschichtenfolge während der Herstellung mit einer ersten nitridischen Halbleiterschicht 10, einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und einer dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 entspricht. Deutlich ist ein Riss in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 zu erkennen, der eine Öffnung 21 in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 ausbildet, die sich vollständig durch die zweite nitridische Halbleiterschicht 20 hindurch erstreckt. In der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 ist am Endpunkt des Risses die Kavität 60 durch Ätzen mit Wasserstoffgas erzeugt. Dabei wird ausgenutzt, dass die Ätzrate umso größer ist, je kleiner der Aluminiumanteil in der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 ist.
  • In diesem Ausführungsbeispiel kann auf die Maskenschicht, die beispielsweise mit Siliziumnitrid gebildet ist, verzichtet werden, wodurch eine Beeinflussung der Defektbildung in den Halbleiterschichten, die normalerweise durch die Maskenschicht erfolgt, verhindert ist.
  • Die Dichte der Kavitäten 60 kann durch die Anpassung der Wachstumsbedingungen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Dichte der Öffnungen 21 und damit die Dichte der Kavitäten 60 durch eine Erhöhung der Zeit, für die das Material der zweiten nitridischen Schicht 20 abgeschieden wird, erhöht werden. Die Größe der Kavitäten, beispielsweise ihr maximaler Durchmesser, kann durch die Ätzzeit, das Verhältnis von H2 zu N2, die Menge von NH3 und/oder die Temperatur und/oder der Druck in der Prozesskammer eingestellt werden.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    erste nitridische Halbleiterschicht
    20
    zweite nitridische Halbleiterschicht
    21
    Öffnung
    22
    Deckfläche
    23
    Seitenfläche
    30
    dritte nitridische Halbleiterschicht
    31
    aktive Zone
    32
    Licht
    50
    Aufwachssubstrat
    51
    Aufwachsfläche
    52
    Laserstrahlung
    53
    Träger
    50a
    Aufwachsseite
    60
    Kavität
    61
    Rand der Kavität
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 6091085 [0002]
    • US 8450751 [0069]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (50) mit einer Aufwachsfläche (51) an einer Aufwachsseite (50a), – Aufwachsen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) an der Aufwachsseite, – Aufwachsen einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) auf die erste nitridische Halbleiterschicht (10), wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) zumindest eine Öffnung (21) aufweist oder zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) erzeugt wird oder während des Aufwachsens zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) entsteht, – Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) durch die Öffnungen (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20), – Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht (30) auf die zweite nitridische Halbleiterschicht (20), wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht (30) die Öffnungen (21) zumindest stellenweise überdeckt, derart, dass zwischen dem Aufwachssubstrat (50) und den nachfolgenden Halbleiterschichten (10, 20, 30) Kavitäten vorhanden sind, die frei von einem Halbleitermaterial sind, – Ablösen des Aufwachssubstrats (50).
  2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) eine größere Aluminiumkonzentration als die erste nitridische Halbleiterschicht (10) aufweist.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei – zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) eine Maskenschicht (40) angeordnet wird, – die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) dort wo die erste nitridische Halbleiterschicht (10) von der Maskenschicht (40) unbedeckt ist auf die erste nitridische Halbleiterschicht (10) aufgewachsen wird, und – zumindest ein Teil der Oberfläche (41) der Maskenschicht (40), die der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) abgewandt ist, frei von Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) ist, wodurch die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) die zumindest eine Öffnung (21) aufweist.
  4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei vor dem Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) die Maskenschicht (40) entfernt wird.
  5. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Maskenschicht (40) mit dem gleichen Verfahren wie die erste nitridische Halbleiterschicht (10) entfernt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des Aufwachsens der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) Risse in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) entstehen, welche die Öffnungen (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) bilden, wobei sich zumindest manche der Öffnungen (21) vollständig von der der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) abgewandten Oberseite der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) durch die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) bis zur ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) erstrecken.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) durch ein Erhöhen des Wasserstoffflusses und/oder eine Reduktion des NH3-Flusses erfolgt, wobei das Entfernen der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen dem Wasserstoff und dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) erfolgt.
  8. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Erhöhen des Wasserstoffflusses unter Erhöhen der Temperatur und/oder Absenken des Stickstoffflusses erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht (30) eine zur Strahlungserzeugung oder zur Strahlungsdetektion vorgesehene aktive Zone (31) umfasst.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Aufwachssubstrat (50) unter Verwendung von Laserstrahlung (52) abgelöst wird.
  11. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Laserstrahlung (52) durch das Aufwachssubstrat (50) und die Kavitäten (60) tritt und größtenteils in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) und/oder der dritten nitridischen Halbleiterschicht (30) absorbiert wird.
DE102014106505.0A 2014-05-08 2014-05-08 Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge Withdrawn DE102014106505A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106505.0A DE102014106505A1 (de) 2014-05-08 2014-05-08 Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge
PCT/EP2015/058175 WO2015169554A1 (de) 2014-05-08 2015-04-15 Verfahren zur herstellung einer halbleiterschichtenfolge
US15/304,447 US9842964B2 (en) 2014-05-08 2015-04-15 Method for producing a semiconductor layer sequence

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014106505.0A DE102014106505A1 (de) 2014-05-08 2014-05-08 Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014106505A1 true DE102014106505A1 (de) 2015-11-12

Family

ID=53008470

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014106505.0A Withdrawn DE102014106505A1 (de) 2014-05-08 2014-05-08 Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9842964B2 (de)
DE (1) DE102014106505A1 (de)
WO (1) WO2015169554A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9666754B2 (en) * 2015-05-27 2017-05-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of manufacturing semiconductor substrate and substrate for semiconductor growth
KR102378823B1 (ko) * 2015-09-07 2022-03-28 삼성전자주식회사 반도체 기판 및 이를 이용한 반도체 발광소자의 제조 방법
JP6783990B2 (ja) * 2017-09-07 2020-11-11 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体素子の製造方法および基板の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091085A (en) 1998-02-19 2000-07-18 Agilent Technologies, Inc. GaN LEDs with improved output coupling efficiency
DE10320160A1 (de) * 2003-02-14 2004-08-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Halbleiterkörper und elektronischer Halbleiterkörper
US8450751B2 (en) 2007-04-26 2013-05-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor body and method for producing the same
WO2013089459A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Seoul Opto Device Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
DE102012107001A1 (de) * 2012-07-31 2014-02-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6627974B2 (en) * 2000-06-19 2003-09-30 Nichia Corporation Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing the same, and nitride semiconductor device using nitride semiconductor substrate
US7008839B2 (en) 2002-03-08 2006-03-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor thin film
KR100495215B1 (ko) 2002-12-27 2005-06-14 삼성전기주식회사 수직구조 갈륨나이트라이드 발광다이오드 및 그 제조방법
JP5199057B2 (ja) * 2008-12-24 2013-05-15 スタンレー電気株式会社 半導体素子の製造方法、積層構造体の製造方法、半導体ウエハおよび積層構造体。
WO2011013363A1 (ja) * 2009-07-30 2011-02-03 キヤノン株式会社 微細構造の製造方法
CN102237454A (zh) 2010-04-29 2011-11-09 展晶科技(深圳)有限公司 半导体光电元件及其制造方法
JP5542036B2 (ja) * 2010-12-03 2014-07-09 日本碍子株式会社 Ｉｉｉ族窒化物単結晶の製造方法
WO2013141561A1 (ko) * 2012-03-19 2013-09-26 서울옵토디바이스주식회사 에피층과 성장 기판 분리 방법 및 이를 이용한 반도체 소자

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091085A (en) 1998-02-19 2000-07-18 Agilent Technologies, Inc. GaN LEDs with improved output coupling efficiency
DE10320160A1 (de) * 2003-02-14 2004-08-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Halbleiterkörper und elektronischer Halbleiterkörper
US8450751B2 (en) 2007-04-26 2013-05-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor body and method for producing the same
WO2013089459A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Seoul Opto Device Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same
DE102012107001A1 (de) * 2012-07-31 2014-02-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip

Also Published As

Publication number Publication date
US20170047479A1 (en) 2017-02-16
US9842964B2 (en) 2017-12-12
WO2015169554A1 (de) 2015-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1920469B1 (de) Verfahren zum lateralen zertrennen eines halbleiterwafers und optoelektronisches bauelement
EP1770795B1 (de) Epitaxiesubstrat, Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips
EP1908099B1 (de) Halbleitersubstrat sowie verfahren und maskenschicht zur herstellung eines freistehenden halbleitersubstrats mittels der hydrid-gasphasenepitaxie
DE112004002809B9 (de) Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips und durch dieses Verfahren hergestellter Halbleiterchip
DE102014013107A1 (de) Neuartiges Waferherstellungsverfahren
DE102010048617A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge, strahlungsemittierender Halbleiterchip und optoelektronisches Bauteil
EP2342764A1 (de) Verfahren zur herstellung eines strahlung emittierenden dünnschichtbauelements und strahlung emittierendes dünnschichtbauelement
WO2013045181A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip
DE102011012925A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102018126936A1 (de) Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen
EP1675189A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips
WO2012116978A1 (de) Verfahren zur herstellung eines dünnfilm-halbleiterkörpers und dünnfilm-halbleiterkörper
WO2014019752A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip
DE102014106505A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge
DE102015107661B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Nitridverbindungshalbleiter-Bauelements
DE102014102461A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge und optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102016117030B4 (de) Herstellung von Halbleiterstrukturen auf einem Trägersubstrat, die durch Überführungsdruck (Transfer Print) übertragbar sind.
DE112015005045B4 (de) Epitaxie-Wafer, Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Epitaxie-Wafers und eines Bauelements
DE10308646B4 (de) Halbleitersubstrat für optoelektronische Bauelemente und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102021107019A1 (de) Verfahren zur herstellung einer halbleiterschichtenfolge und halbleiterschichtenfolge
DE10327612B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterchips
EP1649497B1 (de) Verfahren zur herstellung einer vielzahl von optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip
DE102015209889B4 (de) Strukturierte Halbleiterscheibe und Verfahren zu deren Herstellung
WO2023046427A1 (de) Verfahren zur herstellung eines wachstumssubstrats, wachstumssubstrat, und verfahren zur herstellung einer vielzahl optoelektronischer halbleiterchips
WO2016050432A1 (de) Verfahren zur herstellung einer vielzahl von halbleiterchips und halbleiterchip

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee