DE102017124585A1

DE102017124585A1 - Halbleiterkörper, Halbleiterchip und ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder Halbleiterchips

Info

Publication number: DE102017124585A1
Application number: DE102017124585.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rückerl; Rainer Hartmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Es wird ein Halbleiterkörper (2) basierend auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur angegeben, der eine erste Halbleiterschicht (21), eine zweite Halbleiterschicht (22) und eine dazwischenliegende aktive Zone (23) aufweist. Der Halbleiterkörper umfasst einen ersten Teilkörper (2U) und einen zweiten Teilkörper (2D), wobei der erste Teilkörper die erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und zumindest eine Teilschicht (22U) der zweiten Halbleiterschicht aufweist und der zweite Teilkörper eine weitere Teilschicht (22D) der zweiten Halbleiterschicht aufweist. Der erste Teilkörper und der zweite Teilkörper weisen unterschiedlich große laterale Querschnitte auf, wobei der erste Teilkörper zumindest eine vertikale Seitenfläche (2US) aufweist, die parallel zu einer m-Fläche oder parallel zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verläuft.
Des Weiteren werden ein Halbleiterchip (10) mit einem solchen Halbleiterkörper und ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl solcher Halbleiterkörper oder einer Mehrzahl solcher Halbleiterchips angegeben.

Description

Es werden ein Halbleiterkörper und ein Halbleiterchip angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder einer Mehrzahl von Halbleiterchips angegeben.
Bei der Herstellung von Halbleiterkörpern oder Halbleiterchips können zur lateralen Strukturierung eines Halbleiterkörperverbundes Ätzprozesse zum Einsatz kommen. Dabei ist der Eintrag von ätzinduzierten Defekten ins Halbleitermaterial möglichst zu vermeiden oder gering zu halten, da diese Defekte zu einer Verschlechterung der Funktionsfähigkeit, insbesondere der Kleinstromeffizienz des fertigen Bauteils führen können.
Eine Aufgabe ist es, einen Halbleiterkörper oder einen Halbleiterchip mit verbesserter Effizienz, insbesondere Kleinstromeffizienz anzugeben. Des Weiteren wird ein vereinfachtes und zuverlässiges Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder einer Mehrzahl von Halbleiterchips angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Halbleiterkörpers weist dieser eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und eine dazwischenliegende aktive Zone auf. Die aktive Zone kann zur Erzeugung oder zur Detektion elektromagnetischer Strahlung etwa im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich ausgeführt sein. Die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und die aktive Zone können jeweils eine oder eine Mehrzahl von dotierten oder undotierten Teilschichten aufweisen. Die erste Halbleiterschicht kann p-seitig oder p-leitend und die zweite Halbleiterschicht n-seitig oder n-leitend ausgeführt sein, oder umgekehrt. Die aktive Zone ist zum Beispiel eine pn-Übergangszone. Die aktive Zone kann intrinsisch oder dotiert ausgeführt sein. Bevorzugt weist der Halbleiterkörper ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial auf oder besteht aus diesem.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers basiert dieser auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur. Die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und die aktive Zone können jeweils auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basieren.
Zur Kennzeichnung einer hexagonal-wurtzitischer Kristallstruktur sind drei Kristallrichtungen besonders relevant, nämlich die c-Richtung, i.e. die <0001>-Richtung, die a-Richtung, i.e. die <-2110>-Richtung, und die m-Richtung, i.e. die <1-100>-Richtung. Dabei bezeichnet die Notation <hkil> alle zum Vektor [hkil] symmetrisch äquivalenten Richtungen. Die c-Richtung, die a-Richtung und die m-Richtung sind entsprechend senkrecht zu einer c-Fläche, a-Fläche beziehungsweise zu einer m-Fläche der Kristallstruktur gerichtet. Mit anderen Worten verlaufen die c-Fläche, die a-Fläche und die m-Fläche jeweils senkrecht zu der entsprechenden c-, a- beziehungsweise m-Richtung. Symmetrisch äquivalente Richtungen oder symmetrisch äquivalente Flächen sind im hexagonalen Kristallsystem durch Permutation der ersten drei Indizes in [hkil] oder (hkil) zu erhalten. Die Gruppe der symmetrisch äquivalenten a- oder m-Flächen kann durch die Notation {-2110} oder {1-100} angegeben werden.
Bei der c-Fläche, etwa bei der (0001)-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur handelt es sich um eine polare Fläche, da das Dipolmoment der piezoelektrischen Felder in der Regel parallel zur c-Richtung gerichtet ist. Bei der a-Fläche oder m-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur handelt es sich in der Regel um eine nichtpolare Fläche, da das Dipolmoment der Polarisationsfelder entlang der a- oder der m-Richtung null ist. Bei der a-Fläche handelt es sich etwa um die (-2110)-Fläche oder um die zur (-2110)-Fläche symmetrisch äquivalente Fläche wie (11-20)- bzw. (-1-120)-Fläche der hexagonalen Kristallstruktur, während es sich bei der m-Fläche in der Regel um eine weitere nichtpolare Fläche, etwa um die (1-100)-Fläche oder um weitere zur (1-100)-Fläche symmetrisch äquivalente Flächen der hexagonalen Kristallstruktur handelt. Die weiteren zur (1-100)-Fläche symmetrisch äquivalenten m-Flächen sind (10-10)-, (01-10)-, (0-110)-, (-1100)- und (-1010)-Fläche der hexagonalen-wurtzitischen Kristallstruktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers basiert der Halbleiterkörper auf GaN. Die Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers können in diesem Fall jeweils aus GaN, InGaN, AlGaN und/oder AlInGaN gebildet sein. Galliumnitrid kristallisiert in der hexagonalen Wurtzitstruktur und ist daher ein hexagonal-wurtzitischer Kristall.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers weist dieser einen ersten Teilkörper und einen zweiten Teilkörper auf. Der erste Teilkörper grenzt insbesondere unmittelbar an den zweiten Teilkörper an. In Draufsicht können der erste Teilkörper und der zweite Teilkörper unterschiedlich große Querschnitte, etwa unterschiedlich große mittlere Querschnitte aufweisen. Dabei können der erste Teilkörper und der zweite Teilkörper Grundrisse gleicher Geometrie oder unterschiedlicher Geometrien aufweisen. Der erste Teilkörper kann die erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und zumindest eine Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht aufweisen. Der zweite Teilkörper kann eine weitere Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht aufweisen. Zum Beispiel sind die erste Teilschicht und die zweite Teilschicht aus dem gleichen Material oder zumindest bereichsweise, etwa in einem Übergangsbereich zwischen den Teilschichten, aus dem gleichen Material gebildet.
In mindestens einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers basiert dieser auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur. Der Halbleiterkörper weist eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und eine dazwischenliegende aktive Zone auf. Insbesondere umfasst der Halbleiterkörper einen ersten Teilkörper und einen zweiten Teilkörper, wobei der erste Teilkörper und der zweite Teilkörper unterschiedlich große laterale Querschnitte aufweisen. Der erste Teilkörper weist die erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und zumindest eine Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht auf, wobei der zweite Teilkörper eine weitere Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht aufweist. Bevorzugt weist der erste Teilkörper zumindest eine vertikale Seitenfläche auf, die parallel zu einer m-Fläche oder einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verläuft.
Sind die Seitenflächen des ersten Teilkörpers a- oder m-Flächen, können diese Seitenflächen besonders glatt ausgeführt sein. Da der erste Teilkörper mit der aktiven Zone eine oder mehrere Seitenflächen aufweist, die jeweils parallel zur einer a- oder m-Fläche und somit zu einer nichtpolaren Fläche verlaufen, können piezoelektrische Felder an den lateralen Rändern des ersten Teilkörpers des Halbleiterkörpers reduziert oder minimiert werden, wodurch die Effizienz des Halbleiterkörpers oder eines Halbleiterchips mit einem solchen Halbleiterkörper verbessert wird. Da die Seitenflächen des ersten Teilkörpers besonders glatt sind und somit keine oder kaum Ätzreste, Verunreinigungen oder oberflächennahe Materialdefekte aufweisen, kann defektinduzierte Verschlechterung der Kleinstromeffizienz weitgehend vermieden werden.
Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers und/oder der aktiven Zone gerichtet ist. Insbesondere ist die Haupterstreckungsfläche eine c-Fläche. Zum Beispiel ist die vertikale Richtung parallel zu einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers, etwa parallel zu der c-Richtung oder c-Achse gerichtet. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu der Haupterstreckungsfläche verläuft. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind etwa orthogonal zueinander.
Unter einer vertikalen Fläche wird eine Fläche verstanden, die sich entlang der vertikalen Richtung ausdehnt. Dabei kann sich die vertikale Fläche entlang einer lateralen Richtung erstrecken. Die vertikale Fläche verläuft insbesondere parallel zu der vertikalen Richtung. Unter einer lateralen Fläche wird eine Fläche verstanden, die sich innerhalb oder im Wesentlichen innerhalb einer lateralen Ebene ausdehnt. Die laterale Fläche verläuft etwa parallel oder im Wesentlichen parallel zu den lateralen Richtungen.
Der Halbleiterkörper ist somit insbesondere zweistufig oder mehrstufig gestaltet. Zum Beispiel weist der Halbleiterkörper an dem Übergangsbereich zwischen dem ersten Teilkörper und dem zweiten Teilkörper einen Sprung bezüglich der Größen der lateralen Querschnitte des Halbleiterkörpers auf. Eine Außenfläche des Halbleiterkörpers kann eine Stufe aufweisen. Die Stufe kann den Halbleiterkörper vollumfänglich umlaufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers ist eine vertikale Höhe des zweiten Teilkörpers mindestens 1,5-mal, 2-mal, 5-mal, 10-mal, 20-mal oder mindestens 25-mal so groß wie eine vertikale Höhe des ersten Teilkörpers. Ein Verhältnis der Höhe des zweiten Teilkörpers zu der Höhe des ersten Teilkörpers kann zwischen einschließlich 1 und 100, 1 und 50, 1 und 30 oder zwischen einschließlich 1 und 25 sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers verlaufen mindestens zwei, drei oder vier Seitenflächen des ersten Teilkörpers jeweils parallel zu einer m-Fläche oder zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials. Insbesondere können alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers jeweils parallel zu einer m-Fläche oder zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verlaufen. Zum Beispiel weist der erste Teilkörper genau drei, genau vier oder genau sechs Seitenflächen auf, die jeweils parallel zu einer a-Fläche oder einer m-Fläche verlaufen können. Die Seitenflächen, die zueinander nicht parallel verlaufen, sind zum Beispiel parallel zu verschiedenen m-Flächen oder a-Flächen der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur. Es ist auch möglich, dass der erste Teilkörper zumindest eine Seitenfläche aufweist, die weder parallel zu einer a-Fläche noch parallel zu einer m-Fläche verläuft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers verläuft/verlaufen eine der vertikalen Seitenflächen oder alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers parallel zu einer m-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers verläuft/verlaufen eine der vertikalen Seitenflächen oder alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers parallel zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers weist der erste Teilkörper in Draufsicht einen lateralen Grundriss in Form eines Hexagons insbesondere mit einem Innenwinkel von 120°, eines Dreiecks insbesondere mit einem Innenwinkel von 60° eines Trapezes oder Parallellogramms jeweils mit zumindest einem Innenwinkel von 60° auf. Verlaufen alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers jeweils parallel zu einer a-Fläche oder zu einer m-Fläche, kann der erste Teilkörper beispielsweise in Draufsicht auf die c-Fläche einen lateralen Grundriss in Form eines Hexagons mit allen Innenwinkeln von 120°, etwa eines regelmäßigen Hexagons, eines gleichseitigen Dreiecks oder eines Trapezes oder Parallellogramms zumindest mit einem Innenwinkel von 60° oder 120°, etwa einer Raute mit einem spitzen Innenwinkel von 60°, oder ein gleichschenkliges Trapez zum Beispiel mit einem Innenwinkel von 60° oder 120° aufweisen. Das Dreieck, das Hexagon, das Trapez, das Parallellogramm oder die Raute kann ausschließlich Innenwinkel aufweisen, die 60° und/oder 120° sind. Das Hexagon mit allen Innenwinkeln von 120° kann zwei unterschiedlich lange Seiten oder Kanten aufweisen, die aneinander angrenzen. Bei einem regelmäßigen Hexagon sind alle Seiten oder Kanten gleich lang.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers weist der erste Teilkörper in Draufsicht einen ersten lateralen Grundriss und der zweite Teilkörper in Draufsicht einen zweiten lateralen Grundriss auf. Insbesondere unterscheiden sich der erste Grundriss und der zweite Grundriss bezüglich deren Geometrie voneinander. Alternativ ist es möglich, dass der erste Grundriss und der zweite Grundriss dieselbe Geometrie jedoch unterschiedlich große Querschnitte, insbesondere unterschiedliche Grundflächen oder unterschiedliche mittlere Grundflächen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers verläuft/verlaufen die zumindest eine vertikale Seitenfläche oder alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers parallel zu einer c-Achse der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials. Der erste Teilkörper weist einen lateralen Querschnitt auf, der entlang der c-Achse insbesondere konstant bleibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers weist der zweite Teilkörper Seitenflächen auf, die zu der zumindest einen Seitenfläche des ersten Teilkörpers zum Beispiel schräg ausgebildet sind. Die Seitenflächen des zweiten Teilkörpers verlaufen insbesondere weder parallel zu einer m-Fläche noch parallel zu einer a-Fläche oder zu der c-Achse der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur. Der laterale Querschnitt des zweiten Teilkörpers kann entlang der c-Achse variieren, etwa monoton zunehmen oder abnehmen. Es ist möglich, dass der laterale Querschnitt des zweiten Teilkörpers entlang der c-Achse konstant bleibt. Die Seitenflächen des zweiten Teilkörpers können derart ausgeführt sein, dass zumindest einige oder alle Seitenflächen parallel zu der c-Achse verlaufen. Dabei können diese Seitenflächen des zweiten Teilkörpers parallel oder nicht parallel zu irgendeiner der a-Flächen oder m-Flächen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers weist dieser eine laterale äußere Oberfläche auf. Die laterale äußere Oberfläche ist etwa zwischen dem ersten Teilkörper und dem zweiten Teilkörper angeordnet. Die laterale äußere Oberfläche kann eine c-Fläche sein oder geringfügig, etwa im Rahmen der Herstellungstoleranzen, von einer c-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur abweichen. Zum Beispiel bilden die zumindest eine vertikale Seitenfläche des ersten Teilkörpers, eine vertikale Seitenfläche des zweiten Teilkörpers und die laterale äußere Oberfläche eine äußere Stufe des Halbleiterkörpers. Insbesondere geht die Seitenfläche des ersten Teilkörpers unmittelbar in die laterale äußere Oberfläche des Halbleiterkörpers über, wobei die laterale äußere Oberfläche unmittelbar in die Seitenfläche des zweiten Teilkörpers übergehen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers weist der zweite Teilkörper vertikale Seitenflächen auf, die mit einer strahlungsreflektierenden Schicht, etwa einer metallischen oder elektrisch isolierenden Spiegelschicht, beschichtet sind. Die vertikalen Seitenflächen, insbesondere alle Seitenflächen des zweiten Teilkörpers können von der strahlungsreflektierenden Schicht bedeckt, etwa vollständig bedeckt sein. Die vertikalen Seitenflächen, insbesondere alle Seitenflächen des ersten Teilkörpers können frei von einer Bedeckung durch die strahlungsreflektierende Schicht sein. Die vertikalen Seitenflächen der ersten Teilkörper und/oder der zweiten Teilkörper können von einer Schutzschicht, beispielsweise von einer elektrisch isolierenden Passivierungsschicht bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Es ist auch möglich, dass die vertikalen Seitenflächen der ersten Teilkörper und/oder der zweiten Teilkörper von der strahlungsreflektierenden Schicht und/oder einer strahlungsabsorbierenden Schicht bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Halbleiterchips weist dieser einen Träger und einen darauf angeordneten, insbesondere hier beschriebenen Halbleiterkörper auf. Die in Zusammenhang mit dem Halbleiterkörper beschriebenen Merkmale können daher auch für den Halbleiterchip herangezogen werden und umgekehrt. Der Träger kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem der Halbleiterkörper schichtenweise epitaktisch aufgewachsen ist. Der Träger kann jedoch auch verschieden von einem Aufwachssubstrat sein. Es ist möglich, dass der Träger elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend ausgeführt ist. Auch ist es möglich, dass der Träger einen elektrisch isolierenden Grundkörper und Durchkontakte aufweist, die sich durch den Grundkörper hindurch erstrecken und zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und/oder der zweiten Halbleiterschicht eingerichtet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist die zweite Halbleiterschicht zwischen dem Träger und der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Der Halbleiterkörper bildet bevorzugt eine LED-Struktur, wobei die aktive Zone im Betrieb des Halbleiterchips zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Insbesondere ist der Halbleiterkörper einstückig gebildet. Der Halbleiterkörper ist insbesondere frei von inneren haftvermittelnden Verbindungsschichten, die etwa aus einem Material gebildet sind, das verschieden von einem III-V-Halbleitermaterial ist. Zum Beispiel kann der Halbleiterkörper zweistufig mit dem ersten Teilkörper und dem zweiten Teilkörper gebildet sein. Der zweite Teilkörper kann unmittelbar an den ersten Teilkörper angrenzen. Zum Beispiel weist der zweite Teilkörper eine größere vertikale Höhe und/oder einen größeren Querschnitt, etwa einen größeren mittleren Querschnitt auf als der erste Teilkörper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips basiert der Halbleiterkörper auf GaN. Zum Beispiel ist die erste Halbleiterschicht p-seitig angeordnet und die zweite Halbleiterschicht n-seitig angeordnet, oder umgekehrt. Die aktive Zone ist zum Beispiel eine pn-Übergangszone. Die zweite Halbleiterschicht weist eine vertikale Schichtdicke auf, die insbesondere mindestens zweimal oder dreimal so dick ist wie eine vertikale Schichtdicke der ersten Halbleiterschicht. Der erste Teilkörper kann entlang der vertikalen Richtung einen konstanten Querschnitt aufweisen. Der zweite Teilkörper weist einen Querschnitt auf, der konstant sein kann oder zum Beispiel entlang der vertikalen Richtung mit wachsendem Abstand zur aktiven Zone hin zunimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder Halbleiterchips wird ein Halbleiterkörperverbund bereitgestellt. Der Halbleiterkörperverbund ist beispielsweise zusammenhängend ausgeführt. Zum Beispiel ist der Halbleiterkörperverbund auf einem Träger oder Trägerverbund, insbesondere auf einem Aufwachssubstrat angeordnet oder epitaktisch aufgewachsen. Der Halbleiterkörperverbund weist beispielsweise eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und eine in der vertikalen Richtung zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Zone auf. Der Halbleiterkörperverbund kann in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern zerteilt werden. Insbesondere bildet jeder der Halbleiterkörper eine LED-Struktur. Jeder der Halbleiterkörper kann außerdem einen Teil der ersten Halbleiterschicht, einen Teil der zweiten Halbleiterschicht und einen Teil der aktiven Zone des Halbleiterkörperverbunds aufweisen.
Das hier beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines oder einer Mehrzahl der vorstehend beschriebenen Halbleiterkörper oder Halbleiterchips besonders geeignet. Die in Zusammenhang mit dem Halbleiterkörper oder Halbleiterchip beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder Halbleiterchips wird ein Halbleiterkörperverbund aus einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial bevorzugt mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur bereitgestellt. Es wird eine Mehrzahl von ersten Trenngräben derart tief gebildet, dass sich diese durch die erste Halbleiterschicht und die aktive Zone hindurch in die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds hinein erstrecken. Die Seitenwände der ersten Trenngräben können nachträglich derart strukturiert werden, dass diese jeweils parallel zu einer m-Fläche oder zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur verlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von zweiten Trenngräben gebildet, die durch die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds hindurch oder weiter in die zweite Halbleiterschicht hinein gebildet werden. Der Halbleiterkörperverbund kann durch die ersten und zweiten Trenngräben oder in den Bereichen der ersten und zweiten Trenngräben insbesondere in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterkörpern zerteilt werden. Werden die zweiten Trenngräben lediglich in die zweite Halbleiterschicht hinein gebildet, können die Halbleiterkörper weiterhin durch eine dünne Restschicht der zweiten Halbleiterschicht miteinander verbunden sein, wobei die Restschicht zum Beispiel erst beim finalen Vereinzeln der Halbleiterkörper oder der Halbleiterchips getrennt wird. Mit anderen Worten ist der Halbleiterkörperverbund durch die ersten und zweiten Trenngräben oder in den Bereichen der ersten und zweiten Trenngräben in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern zerteilbar.
Die Halbleiterkörper umfassen jeweils einen ersten Teilkörper und einen zweiten Teilkörper, wobei die Seitenflächen der ersten Teilkörper insbesondere durch die Seitenwände der ersten Trenngräben gebildet sind. Der erste Teilkörper weist insbesondere die erste Halbleiterschicht, eine erste Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht und die dazwischenliegende aktive Zone auf. Zum Beispiel enthält der zweite Teilkörper eine weitere Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht oder besteht aus dieser weiteren Teilschicht.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Mehrzahl der zweiten Trenngräben von einer Bodenfläche der ersten Trenngräben durch die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds hindurch oder weiter in die zweite Halbleiterschicht hinein gebildet. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, die Mehrzahl der zweiten Trenngräben von einer der ersten Halbleiterschicht abgewandten Hauptfläche der zweiten Halbleiterschicht durch die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds hindurch oder in die zweite Halbleiterschicht hinein auszubilden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die ersten Trenngräben größere laterale Breiten als die entsprechenden zweiten Trenngräben auf. In Draufsicht können die zweiten Trenngräben vollständig innerhalb der Überdeckungsbereiche der ersten Trenngräben verlaufen. Die ersten Teilkörper können jeweils im Vergleich zu dem zweiten Teilkörper des zugehörigen Halbleiterkörpers einen kleineren lateralen Querschnitt aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die ersten Trenngräben mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens gebildet. Die ersten Trenngräben weisen jeweils eine vertikale Tiefe zwischen einschließlich 20 nm und 900 nm auf, etwa zwischen einschließlich 100 nm und 700 nm, zwischen einschließlich 100 nm und 500 nm, zwischen einschließlich 100 nm und 300 nm oder zwischen einschließlich 50 nm und 200 nm. Durch die ersten Trenngräben wird eine Mehrzahl von ersten Teilkörpern gebildet, die in Draufsicht jeweils einen lateralen Grundriss in Form eines Hexagons, eines Dreiecks, eines Vierecks oder einer Raute aufweisen können. Die Seitenwände der ersten Trenngräben können durch anisotrope Ätzung, insbesondere durch Nassätzung zum Beispiel mit Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH), zur Freilegung der m-Fläche oder der a-Fläche gereinigt werden. Die Seitenwände der ersten Trenngräben beziehungsweise die Seitenflächen der ersten Teilkörper können so durch perfekt gereinigte, insbesondere zu einer c-Fläche senkrecht stehende m-Flächen oder a-Flächen gebildet sein. Die Seitenkanten, insbesondere alle Seitenkanten der ersten Teilkörper sind jeweils etwa entlang einer der m-Flächen oder a-Flächen der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials ausgerichtet.
Die ersten Trenngräben erstrecken sich durch die erste Halbleiterschicht und die aktive Zone hindurch in die zweite Halbleiterschicht hinein. Da die ersten Trenngräben insbesondere nur wenige 10 nm oder 100 nm tief sind, können vergleichsweise besonders sanfte Ätzparameter, etwa geringere Ätzmittelkonzentration, geringere Plasmaleistung oder Bias in der Trockenätze, geringere Ätzrate oder längere Ätzzeit gewählt werden, die zu einem möglichst defektarmen Ätzen der ersten Teilkörper führen und die aktive Zone somit möglichst nicht schädigen. Zur Reinigung der Seitenwände der ersten Trenngräben kann eine nasschemische Ätzung zum Beispiel mit KOH oder NH4OH als Ätzmittel Anwendung finden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass TMAH zur Freilegung einer Seitenwand oder Seitenfläche parallel zu einer m-Fläche oder a-Fläche viel besser geeignet ist. Wegen der geringen Stufenhöhe der ersten Teilkörper kann die nasschemische Ätzung, etwa mittels TMAH, besonders kurz gewählt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die ersten Teilkörper der Halbleiterkörper nach der Reinigung der Seitenwände der ersten Trenngräben mit einer Passivierungsschicht oder einer Spiegelschicht oder einer Absorptionsschicht bedeckt. Insbesondere wird die Passivierung durchgeführt, bevor die zweiten Trenngräben insbesondere seitlich der ersten Teilkörper und durch die weitere Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht hindurch oder in die weitere Teilschicht hinein erzeugt werden. Die Passivierungsschicht kann aus einem Dielektrikum gebildet sein. Insbesondere ist die Passivierungsschicht eine Oxid- oder Nitridschicht oder eine Kombination davon. Zum Beispiel ist die Passivierungsschicht eine SiO2- eine Si3N4- oder Al2O3-Schicht. Die Passivierungsschicht kann mittels Atomlagenabscheidung etwa aus mehreren Atomlagenschichten etwa aus Al2O3 oder AlN gebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Passivierungsschicht mittels eines Abscheidungsverfahrens wie CVD oder PVD gebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die zweiten Trenngräben zur Bildung der zweiten Teilkörper erzeugt. Insbesondere befindet sich lediglich ein einziger erster Teilkörper auf dem zugehörigen zweiten Teilkörper des Halbleiterkörpers. Die zweiten Trenngräben können mit Hilfe einer Maske, etwa einer strukturierten Lackschicht, trockenchemisch erzeugt werden. Da die aktive Zone bereits durchtrennt wurde und etwa nur noch die weitere Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht strukturiert wird, kann bei der Erzeugung der zweiten Trenngräben praktisch ein beliebiges Ätzprogramm gewählt werden, ohne dass die Halbleiterkörper dadurch nachhaltig geschädigt werden könnten. Die Seitenwände der zweiten Trenngräben oder die Seitenflächen der zweiten Teilkörper können nachträglich nasschemisch etwa mit KOH oder NH4OH oder TMAH gereinigt werden und/oder zur Anpassung von Flankenwinkeln, zur Entfernung von möglichen Defekten oder zur Aufrauung nachstrukturiert werden.
In Draufsicht sind die ersten Teilkörper insbesondere von den zweiten Trenngräben lateral beabstandet. Im Vergleich zu den ersten Teilkörpern können die zweiten Teilkörper einen gleichen oder einen unterschiedlichen Grundriss aufweisen. Zum Beispiel können die zweiten Teilkörper jeweils einen dreieckigen, viereckigen, quadratischen, rechteckigen, sechseckigen, trapezförmigen oder runden Grundriss oder jede beliebige Form aufweisen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Halbleiterchips sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 7 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I und 1J schematische Darstellungen einiger Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder Halbleiterchips,
2A, 2B, 2C und 2D schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele für einen Halbleiterkörper oder für einen Halbleiterchip,
3A, 3B, 3C, 3D, 3E und 3F schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele für einen Halbleiterkörper oder für einen Halbleiterchip, und
4A, 4B, 4C, 4D, 5A, 5B, 5C, 5D, 6A, 6B und 6C schematische Darstellungen einiger Verfahrensschritte weiterer Ausführungsbeispiele für ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern oder Halbleiterchips, und
7 schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels für einen Halbleiterchip.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
In 1A ist ein Waferverbund 10V mit einem Halbleiterkörperverbund 2V dargestellt. Der Halbleiterkörperverbund 2V ist auf einem Träger 1 oder auf einem Trägerverbund 1V angeordnet. Der Trägerverbund 1V kann in eine Mehrzahl von Trägern 1 vereinzelt werden. Zum Beispiel ist der Trägerverbund 1V aus Si, GaN, SiC oder aus Saphir gebildet. Der Trägerverbund 1V kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem der Halbleiterkörperverbund 2V etwa mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise abgeschieden ist. Es ist möglich, dass der Träger 1 oder Trägerverbund 1V verschieden von einem Aufwachssubstrat ist. Der Halbleiterkörper 2 oder der Halbleiterkörperverbund 2V kann mittels einer Verbindungsschicht auf dem Träger 1 oder auf dem Trägerverbund 1 mechanisch befestigt sein. Der Träger 1 oder Trägerverbund 1V kann elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig ausgeführt sein.
Der Halbleiterkörperverbund 2V weist bevorzugt ein III/V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur auf oder besteht aus einem solchen Material. Der Halbleiterkörperverbund 2V weist eine dem Trägerverbund 1V abgewandte erste Halbleiterschicht 21V und eine dem Trägerverbund 1V zugewandte zweite Halbleiterschicht 22V auf. Zum Beispiel ist die erste Halbleiterschicht 21V p-leitend und die zweite Halbleiterschicht 22V n-leitend ausgeführt, oder umgekehrt. Der Halbleiterkörperverbund 2V weist eine aktive Zone 23V auf, die in der vertikalen Z-Richtung zwischen der ersten Halbleiterschicht 21V und der zweiten Halbleiterschicht 22V angeordnet ist. Insbesondere ist die aktive Zone 23V zur Emission oder zur Detektion von elektromagnetischen Strahlungen etwa im sichtbaren, ultravioletten oder im infraroten Spektralbereich eingerichtet.
Der Halbleiterkörperverbund 2V kann in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern 2 zerteilt werden. Jeder der Halbleiterkörper 2 kann auf einem Träger 1 aus dem Trägerverbund 1V angeordnet sein. Der Halbleiterkörper 2 weist entsprechend eine erste Halbleiterschicht 21, eine zweite Halbleiterschicht 22 und eine dazwischenliegende aktive Zone 23 auf. Die erste Halbleiterschicht 21 weist eine vertikale Schichtdicke D21 auf. Die zweite Halbleiterschicht 22 weist eine vertikale Schichtdicke D22 auf. Insbesondere ist die Schichtdicke D22 mindestens 1,5-mal, 2-mal, 5-mal, 10-mal, 20-mal so dick wie die Schichtdicke D21. Ein Verhältnis der Schichtdicke D22 zu der Schichtdicke D21 kann zwischen einschließlich 1 und 100, 1 und 50, 1 und 30 oder 1 und 10 sein.
Der Halbleiterkörperverbund 2V oder der Halbleiterkörper 2 weist eine Träger 1 abgewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Träger 1 zugewandte zweite Hauptfläche 202 in einer lateralen XY-Ebene auf. Die erste Hauptfläche 201 und die zweite Hauptfläche 202 sind etwa durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21V beziehungsweise durch eine Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 22V gebildet. Die erste Hauptfläche 201 und/oder die zweite Hauptfläche 202 des Halbleiterverbunds 2V können jeweils eine Strahlungsdurchtritts- oder Strahlungsaustrittsfläche des herzustellenden Halbleiterchips 10 bilden. Die vertikale Z-Richtung ist insbesondere parallel zu einer c-Achse der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 2 gerichtet. Die laterale XY-Ebene verläuft insbesondere parallel zu einer c-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 2.
Mittelbar oder unmittelbar auf der ersten Hauptfläche 201 ist eine Schutzschicht 6 oder ein Schutzschichtverbund 6V angeordnet. Die Schutzschicht 6 oder der Schutzschichtverbund 6V kann aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Material gebildet sein, etwa aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid, zum Beispiel aus einem Metalloxid wie Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid. Auch ist es möglich, dass die Schutzschicht 6 oder der Schutzschichtverbund 6V aus einem elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel aus einem Metall wie Silber oder Aluminium, gebildet ist. Die Schutzschicht 6 oder der Schutzschichtverbund 6V kann als Anschlussschicht oder Anschlussschichtenverbund zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 oder zur Förderung der lateralen Stromaufweitung innerhalb der ersten Halbleiterschicht 21 und zusätzlich als Reflektor ausgeführt sein. Die Schutzschicht 6 oder der Schutzschichtverbund 6V kann den Halbleiterkörper 2 oder den Halbleiterkörperverbund 2V teilweise oder vollständig bedecken.
Gemäß 1B wird eine erste Maske 71, etwa eine Ätzmaske 71, auf der ersten Hauptfläche 201 oder auf dem Schutzschichtverbund 6V gebildet. Die Maske 71 kann aus einer Lackschicht, insbesondere aus einer photostrukturierbaren Lackschicht gebildet sein. Die Maske 71 weist eine Mehrzahl von Öffnungen auf. Zum Beispiel wird die Maske 71 strukturiert auf die erste Hauptfläche 201 oder auf den Schutzschichtverbund 6V aufgebracht oder zunächst ganzflächig auf der ersten Hauptfläche 201 gebildet und nachträglich strukturiert. Bevorzugt sind die Öffnungen der Maske 71 derart gestaltet, dass darunterliegende Bereiche des Halbleiterkörperverbunds 2V, welche in Draufsicht keine Überlappungen mit den Öffnungen aufweisen, die beabsichtigte Geometrie der herzustellenden Halbleiterkörper 2 definieren oder zumindest grob festlegen. Zum Beispiel kann eine Mehrzahl von ersten Teilkörper 2U der herzustellenden Halbleiterkörper 2 mit Hilfe der Maske 71 und eines Ätzvorgangs derart gebildet werden, dass die ersten Teilkörper 2U der Halbleiterkörper 2 in Draufsicht dreieckige, viereckige oder sechseckige Grundrisse aufweisen.
Solche erste Teilkörper 2U der Halbleiterkörper 2 sind etwa in der 1C schematisch dargestellt. Die ersten Teilkörper 2U sind jeweils einem der Halbleiterkörper 2 zugeordnet. Der jeweilige erste Teilkörper 2U weist eine erste Halbleiterschicht 21, eine aktive Zone 23 und eine erste Teilschicht 22U der zweiten Halbleiterschicht 22 auf. Zur Erzeugung der ersten Teilkörper 2U kann eine Mehrzahl von Mesagräben 3, etwa eine Mehrzahl von ersten Trenngräben 31 in den Bereichen der Öffnungen der ersten Maske 71 zum Beispiel mittels eines trockenchemischen Ätzprozesses gebildet werden. Die ersten Trenngräben 31 werden bevorzugt durch den Schutzschichtverbund 6V, die erste Halbleiterschicht 21V und die aktive Zone 23V hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22V hinein gebildet. Der erste Teilkörper 2U weist eine vertikale Höhe H2U auf, die etwa einer vertikalen Tiefe T31 der ersten Trenngräben 31 entspricht. Die vertikale Höhe H2U und/oder die vertikale Tiefe T31 können/kann zwischen einschließlich 20 nm und 900 nm sein.
Durch die ersten Trenngräben 31 können die erste Halbleiterschicht 21V und die aktive Zone 23V des Halbleiterkörperverbunds 2V in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterschichten 21 beziehungsweise aktiven Zonen 23 der Halbleiterkörper 2 zertrennt werden. Vertikale Seitenflächen 2US der ersten Teilkörper 2U sind insbesondere durch Seitenwände 31W der ersten Trenngräben 31 gebildet. Unmittelbar nach der Erzeugung der ersten Trenngräben 31 können die vertikalen Seitenflächen 2US der ersten Teilkörper 2U oder die Seitenwände 31W Ätzreste, Verunreinigungen und/oder oberflächennahe Defekte aufweisen. Zudem können die Seitenflächen 2US oder die Seitenwände 31W zunächst zu der ersten Hauptfläche 201 und/oder zu der zweiten Hauptfläche 202 schräg ausgeführt sein. In der 1C weisen die ersten Trenngräben 31 jeweils eine Bodenfläche 31B auf, die eben oder zumindest bereichsweise eben sein kann, wobei die ersten Trenngräben 31 jeweils einen lateralen Querschnitt aufweisen, der mit wachsendem vertikalem Abstand zu der Bodenfläche 31B zunimmt.
Durch die ersten Trenngräben 31 sind die Grundrisse der ersten Teilkörper 2U im Wesentlichen festgelegt. In einem weiteren Verfahrensschritt, wie etwa in der 1D dargestellt, werden die vertikalen Seitenflächen 2US der ersten Teilkörper 2U oder die Seitenwände 31W derart gereinigt und/oder strukturiert, dass die vertikalen Seitenflächen 2US oder die Seitenwände 31W insbesondere senkrecht zu der ersten Hauptfläche 201 und/oder zu der zweiten Hauptfläche 202 verlaufen. Hierfür kann ein nasschemischer Ätzprozess Anwendung finden. Bevorzugt werden die vertikalen Seitenflächen 2US oder die Seitenwände 31W derart strukturiert, dass die Seitenflächen 2US oder die Seitenwände 31W nach der Strukturierung jeweils parallel zu einer a-Fläche oder zu einer m-Fläche der hexagonalen Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 2 oder des Halbleiterkörperverbunds 2V verlaufen.
Besonders bevorzugt wird ein Ätzmittel aus TMAH verwendet, das das III-V-Verbindungshalbleitermaterial, etwa GaN, anisotrop ätzt und auf den a- oder m-Flächen stoppt oder eine deutlich herabgesetzte Ätzgeschwindigkeit aufweist. Aus einer Kombination aus Trockenätze und TMAH-Ätze kann der Halbleiterkörperverbund 2V somit zu einer Mehrzahl von ersten Teilkörpern 2U etwa mit einem dreieckigen, viereckigen oder hexagonalen Grundriss strukturiert werden, wobei die vertikalen Seitenflächen 2US, insbesondere alle vertikalen Seitenflächen 2US der ersten Teilkörpern 2U derart nachstrukturiert werden können, dass diese jeweils parallel zu einer der a- oder m-Flächen der hexagonalen-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Halbleitermaterials verlaufen.
Gemäß 1E wird eine Passivierungsschicht 5 auf die ersten Teilkörper 2U aufgebracht, zum Beispiel mittels eines physikalischen Beschichtungsverfahrens (PVD) oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheidungsverfahrens (CVD) oder mittels Atomlagenabscheidung (English: Atomic Layer Deposition (ALD)). Insbesondere ist die Passivierungsschicht 5 eine ALD-Schicht, etwa eine Al2O3- oder AlN-ALD-Schicht. Abweichend davon kann die Passivierungsschicht eine Siliziumoxid- oder eine Siliziumnitridschicht sein, die etwa mittels CVD oder PVD hergestellt ist. Die Passivierungsschicht 5 kann die ersten Teilkörper 2U in Draufsicht vollständig bedecken. Die vertikalen Seitenflächen 2US können von der Passivierungsschicht 5 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Insbesondere bedeckt die Passivierungsschicht 5 die Seitenwände 31W und/oder die Bodenflächen 31B der ersten Trenngräben 31 vollständig.
Zur vollständigen oder teilweisen Vereinzelung der zweiten Halbleiterschicht 22V des Halbleiterkörperverbunds 2V kann eine Mehrzahl von zweiten Trenngräben 32 insbesondere durch die übrige zweite Teilschicht 22D der zweiten Halbleiterschicht 22V hindurch oder in die zweite Teilschicht 22D hinein gebildet werden (1G). Hierfür kann zunächst eine zweite Maske 72, etwa eine Ätzmaske 72, mit Öffnungen insbesondere in den Bereichen der Bodenflächen 31B der ersten Trenngräben 31 gebildet werden (1F). Die zweite Maske 72 kann analog zu der ersten Maske 71 ausgeführt sein. Insbesondere ist die zweite Maske 72 aus einer photostrukturierbaren Lackschicht gebildet. In Draufsicht kann die zweite Maske 72 die ersten Teilkörper 2U vollständig bedecken. Die zweite Maske 72 kann die Seitenflächen 2US der ersten Teilkörper 2U etwa vollständig und die Bodenflächen 31B der ersten Trenngräben 31 bereichsweise bedecken. Zum Beispiel wird ein Material der zweiten Maske 72 mittelbar oder unmittelbar auf die Passivierungsschicht 5 aufgebracht und gehärtet.
Die Mehrzahl der zweiten Trenngräben 32 wird in den Bereichen der Öffnungen der zweiten Maske 72, insbesondere innerhalb der ersten Trenngräben 31 erzeugt. In Draufsicht weisen die zweiten Trenngräben 32 im Vergleich zu den ersten Trenngräben kleinere Querschnitte auf. Die zweiten Trenngräben 32 erstrecken sich etwa von den Bodenflächen 31B durch die zweite Teilschicht 22D der zweiten Halbleiterschicht 22V hindurch etwa bis zum Trägerverbund 1 oder bis zu einer auf dem Trägerverbund 1 angeordneten Verbindungsschicht oder Kontaktschicht. Durch die zweiten Trenngräben 32 kann die zweite Teilschicht 22D der zweiten Halbleiterschicht 22V in eine Mehrzahl von zweiten lateral beabstandeten Teilkörpern 2D vereinzelt werden. Die zweiten Teilkörper 2D grenzen jeweils unmittelbar an einen der ersten Teilkörper 2U an. Auch ist es möglich, dass die zweiten Trenngräben 32 lediglich in die zweite Teilschicht 22D hinein gebildet werden und die zweiten Teilkörper 2D weiterhin durch eine Restschicht 22R der zweiten Teilschicht 22D verbunden sind.
Durch die Mesagräben 3, die jeweils einen ersten Trenngraben 31 und einen zweiten Trenngraben 32 aufweisen, kann der Halbleiterkörperverbund 2V in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterkörpern 2 zertrennt werden. Der zweite Teilkörper 2D weist eine vertikale Höhe H2D auf, die etwa einer vertikalen Tiefe T32 der zweiten Trenngräben 32 entspricht. Die vertikale Höhe H2D und/oder die vertikale Tiefe T32 können/kann mindestens genauso groß oder mindestens 1,5-mal, 2-mal oder mindestens 3-mal, 10-mal oder 20-mal so groß wie die vertikale Höhe H2U des ersten Teilkörpers 2U und/oder die vertikale Tiefe T31 der ersten Trenngräben 31 sein. Ein Verhältnis der Höhe H2D zu der Höhe H2U kann zwischen einschließlich 1 und 100, 1 und 50, 1 und 30, 1 und 20 oder 1 und 10 sein.
Die Bodenflächen 31B der ersten Trenngräben 31, die in Draufsicht seitlich der zweiten Trenngräben 32 angeordnet sind, bilden laterale Oberflächen 2SL der Halbleiterkörper 2. Jeder der Halbleiterkörper 2 weist somit eine Außenfläche 2S auf, die eine Seitenfläche 2US des ersten Teilkörpers 2U, eine laterale Oberfläche 2SL und eine Seitenfläche 2DS des zweiten Teilkörpers 2D umfasst. Die Außenfläche 2S des Halbleiterkörpers 2 weist an einer Übergangszone zwischen der vertikalen Seitenfläche 2US und der laterale Oberfläche 2SL und/oder zwischen der vertikalen Seitenfläche 2DS und der laterale Oberfläche 2SL insbesondere einen Knick oder einen Sprung auf. In der 1G verläuft die laterale Oberfläche 2SL im Wesentlichen parallel zu der ersten Hauptfläche 201 und/oder zu der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterkörpers 2. Abweichend davon ist es möglich, dass die laterale Oberfläche 2SL etwas schräg zu der ersten Hauptfläche 201 und/oder zu der zweiten Hauptfläche 202 verläuft. Zum Beispiel bildet die laterale Oberfläche 2SL mit der zweiten Hauptfläche 202 einen inneren Winkel zwischen 0° und 80°, oder zwischen 10° und 70°, zwischen 20° und 60° oder zwischen 30° und 50°. Die laterale Oberfläche 2SL kann weiterhin von der Passivierungsschicht 5 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein.
Die Seitenflächen 2DS des zweiten Teilkörpers 2D oder der zweiten Teilkörper 2D sind insbesondere schräg zu der ersten Hauptfläche 201 und/oder zu der zweiten Hauptfläche 202. Zum Beispiel bilden die Seitenfläche 2DS und die zweite Hauptfläche 202 einen Innenwinkel, der etwa zwischen 10° und 90° ist, insbesondere zwischen einschließlich 10° und 80°, zwischen einschließlich 20° und 70°, zwischen einschließlich 30° und 60° oder zwischen einschließlich 40° und 50°. Auf der Seitenfläche 2DS oder auf den Seitenflächen 2DS des zweiten Teilkörpers 2D kann eine weitere Schutzschicht 4 oder eine strahlungsreflektierende Schicht 4, etwa eine Spiegelschicht 4, und/oder eine strahlungsabsorbierende Schicht 4 angeordnet sein (1H). Die Schutzschicht 4 oder die strahlungsreflektierende Schicht 4 und/oder die strahlungsabsorbierende Schicht 4 können/kann die Seitenfläche oder die Seitenflächen des ersten Teilkörpers 2U und/oder des zweiten Teilkörpers 2D und/oder die Stufe teilweise oder vollständig bedecken.
Der Innenwinkel zwischen der Seitenfläche 2DS und der zweiten Hauptfläche 202 kann derart eingestellt sein, dass eine Lichtauskopplung aus dem Halbleiterkörper 2 etwa durch die erste Hauptfläche 201 und/oder durch die zweite Hauptfläche 202 und/oder durch die Seitenflächen 2S hindurch maximiert wird. Zur Erzielung eines gewünschten optimalen Innenwinkels kann/können die Seitenwand 32W oder die Seitenwände 32W der zweiten Trenngräben 32 entsprechend strukturiert werden, etwa durch nasschemische Ätzung. Die Seitenflächen 2DS des zweiten Teilkörpers 2D können aufgeraut sein.
Gemäß 1I wird die Passivierungsschicht 5 für die Bildung der ersten Kontaktschichten 61 bereichsweise geöffnet. Jeder der Halbleiterkörper 2 kann eine Kontaktschicht 61 insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 aufweisen. Die erste Kontaktschicht 61 kann im direkten elektrischen Kontakt zu der Anschlussschicht 6 stehen. In lateralen Richtungen kann die erste Kontaktschicht 61 von der Passivierungsschicht 5 vollumfänglich umschlossen sein.
Zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Träger 1 oder Trägerverbund 1 kann eine zweite Kontaktschicht 62 zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet sein (1J). Abweichend von der 1J kann die zweite Kontaktschicht 62 den zugehörigen Halbleiterkörper 2 oder die zugehörige zweite Halbleiterschicht 22 vollständig bedecken. Die zweite Kontaktschicht 62 kann für die im Betrieb von der aktiven Zone 23 erzeugte Strahlung reflektierend oder strahlungsdurchlässig ausgeführt sein. Zum Beispiel ist die zweite Kontaktschicht 62 aus einem Metall wie Aluminium oder Silber oder aus einem transparenten insbesondere elektrisch leitfähigen Material wie Indiumzinnoxid (ITO) gebildet. Weiterhin abweichend von der 1J ist es möglich, dass sowohl die erste Kontaktschicht 61 als auch die zweite Kontaktschicht 62 zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Träger 1 angeordnet sind. Die erste Kontaktschicht 61 kann über eine Durchkontaktierung, die sich durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Zone hindurch in die erste Halbleiterschicht 21 erstreckt, mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch verbunden sein.
Gemäß 1J kann der Waferverbund 10V in den Bereichen der Mesagräben 3 entlang der Trennlinien 10S in eine Mehrzahl von Halbleiterchips 10 vereinzelt werden. Die Trennlinien 10S verlaufen insbesondere durch den Trägerverbund 1V hindurch. Die vereinzelten Halbleiterchips 10 weisen jeweils einen Träger 1 aus dem Trägerverbund 1V und einen Halbleiterkörper 2 aus dem Halbleiterkörperverbund 2V auf. Der Träger 1 kann ein Aufwachssubstrat oder verschieden von einem Aufwachssubstrat sein. Zum Beispiel ist der Halbleiterchip 10 frei von einem Aufwachssubstrat. Ein vereinzelter Halbleiterchip 10 ist etwa in den 2A, 2B, 2C und 2D schematisch dargestellt.
Gemäß 2A weist der erste Teilkörper 2U des Halbleiterkörpers 2 einen lateralen Grundriss in Form eines Hexagons, insbesondere in Form eines regelmäßigen Hexagons auf. Der zweite Teilkörper 2D des Halbleiterkörpers 2 kann einen lateralen Grundriss in Form eines Vierecks, etwa eines Rechtecks oder eines Quadrats aufweisen. Der erste Teilkörper 2U weist vertikale Seitenflächen 2US auf, wobei zumindest eine, zwei, drei oder alle vertikalen Seitenflächen 2US parallel zu einer a-Fläche oder zu einer m-Fläche der Einheitszelle der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 2 verlaufen können/kann. Zum Beispiel verlaufen die sechs Seitenflächen 2US jeweils parallel zu einer der (1-100)-, (10-10)-, (01-10)-, (0-110)-, (-1100)- und (-1010)-Fläche, das heißt zu einer der sechs m-Flächen. Alternativ können die sechs Seitenflächen 2US jeweils parallel zu einer der folgenden sechs a-Flächen verlaufen, etwa parallel zu einer der (11-20)-, (-1-120)-, (1-210)-, (-12-10)-, (2-1-10)- und (-2110)-Fläche. Der zweite Teilkörper 2D weist Seitenflächen 2DS auf, die insbesondere zu keiner der a-Flächen oder m-Flächen parallel verlaufen.
In 2B ist ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip 10 etwa gemäß 2A in Draufsicht (oben) und in Schnittansicht (unten) dargestellt.
Das in der 2C dargestellte Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip 10 entspricht in Wesentlichen dem in der 2B dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der erste Teilkörper 2U einen lateralen Grundriss in Form eines Dreiecks, insbesondere eines gleichschenkligen oder gleichseitigen Dreiecks auf. Zumindest eine, zwei oder alle drei vertikalen Seitenflächen 2US kann/können parallel zu einer a-Fläche oder einer m-Fläche der Einheitszelle der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 2 verlaufen.
Das in der 2D dargestellte Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip 10 entspricht in Wesentlichen dem in der 2B dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der erste Teilkörper 2U einen lateralen Grundriss in Form eines Vierecks, insbesondere eines Parallelogramms einer Raute mit einem spitzen Innenwinkel von genau 60° oder 120° oder ausschließlich mit Innenwinkeln von genau 60° oder 120° auf. Zumindest eine, zwei, drei oder alle vier vertikalen Seitenflächen 2US kann/können jeweils parallel zu einer a-Fläche oder einer m-Fläche der Einheitszelle der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des Halbleiterkörpers 2 verlaufen.
In allen Ausführungsbeispielen kann der zweite Teilkörper 2D einen lateralen Querschnitt, insbesondere mittleren Querschnitt aufweisen, der mindestens 1,3-mal, 1,7-mal oder mindestens 2-mal größer ist als ein lateraler Querschnitt des ersten Teilkörpers 2U. Ein Verhältnis der Querschnitte kann zwischen einschließlich 1,3 und 10, zwischen einschließlich 1,3 und 5 oder zwischen einschließlich 1,3 und 3 sein.
In den 3A, 3B, 3C, 3D, 3E und 3F sind weitere Ausführungsvarianten für den zweiten Teilkörper 2D in Draufsicht dargestellt. Der zweite Teilkörper 2D kann einen Grundriss in Form eines Rhombus, Parallelogramms, Rechtecks, Quadrats, unregelmäßigen oder regelmäßigen Hexagons, Dreiecks, insbesondere gleichschenkligen oder gleichseitigen Dreiecks, eines Kreises oder einer Ellipse aufweisen. Abweichend davon sind andere geometrische Formen möglich.
Das in der 4A dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1G dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu erstrecken sich die zweiten Trenngräben 32 etwa von einer Bodenfläche 31B der ersten Trenngräben 31 durch die zweite Teilschicht 22D hindurch bis zu einer Restschicht 22R der zweiten Halbleiterschicht 22V. In der vertikalen Richtung befindet sich die Restschicht 22R zwischen dem Trägerverbund 1V und den zweiten Trenngräben 32. Der Trägerverbund 1V kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem der Halbleiterkörperverbund 2V epitaktisch aufgewachsen ist. Die zweite Halbleiterschicht 22V ist bevorzugt n-seitig beziehungsweise n-leitend ausgeführt. Die zweite Halbleiterschicht 22V kann unmittelbar an den Trägerverbund 1V angrenzen.
Gemäß 4B wird die weitere Schutzschicht 4 gebildet. Die weitere Schutzschicht 4 bedeckt alle Seitenflächen 2S und/oder alle zweiten Trenngräben 32 teilweise oder vollständig. Die weitere Schutzschicht 4 kann alle Seitenflächen 2US des ersten Teilkörpers 2U und/oder alle in den zweiten Trenngräben 32 freiliegenden Seitenflächen 2DS des zweiten Teilkörpers 2D vollständig bedecken. Insbesondere ist die Passivierungsschicht 5 von der weiteren Schutzschicht 4 vollständig bedeckt.
Gemäß 4C werden die weitere Schutzschicht 4 und die Passivierungsschicht 5 zur Ausbildung der ersten Kontaktschichten 61 geöffnet. Die ersten Kontaktschichten 61 können jeweils an die Schutzschicht 6 beziehungsweise an die Anschlussschicht 6 des zugehörigen Halbleiterkörpers 2 angrenzen, insbesondere unmittelbar angrenzen.
Gemäß 4D wird der Halbleiterkörperverbund 2V oder die Halbleiterkörper 2 etwa mittels einer Verbindungsschicht 70 mit einem weiteren Trägerverbund 1E mechanisch verbunden. Die Verbindungsschicht 70 kann elektrisch leitfähig ausgeführt sein. Zum Beispiel ist die Verbindungsschicht 70 aus einem Metall oder aus einem Lotmaterial gebildet. Die Verbindungsschicht 70 und die erste Kontaktschicht 61 können aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Es ist möglich, dass die Verbindungsschicht 70 elektrisch isolierend ausgeführt ist. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass sich die erste Kontaktschicht 61 durch die Verbindungsschicht 70 hindurch erstreckt.
Insbesondere befinden sich die Halbleiterkörper 2 zwischen dem Trägerverbund 1V und dem weiteren Trägerverbund 1E. Der Trägerverbund 1V, der insbesondere ein Aufwachssubstrat ist, kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt von dem Halbleiterkörperverbund 2V oder von den Halbleiterkörpern 2 zum Beispiel mittels eines Laserabhebeverfahrens (Laser-Liftoff) abgetrennt werden. Die durch das Ablösen des Trägerverbunds 1V freigelegte zweite Hauptfläche 202 des Halbleiterverbunds 2V oder des Halbleiterkörpers 2 kann eine Strahlungsdurchtritts- oder Strahlungsaustrittsfläche des herzustellenden Halbleiterchips 10 bilden. Die zweite Hauptfläche 202 ist gemäß 4D durch eine Abschlusspassivierung 8 bedeckt. Zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22V kann eine oder eine Mehrzahl von zweiten Kontaktschichten 62 auf der zweiten Hauptfläche 202 gebildet werden. Die zweite Kontaktschicht 62 oder die Mehrzahl der zweiten Kontaktschichten 62 erstreckt sich insbesondere durch die Abschlusspassivierung 8 hindurch zu der zweiten Halbleiterschicht 22V.
Abweichend von der 4D ist es möglich, dass die zweite Hauptfläche 202 zur Erhöhung der Effizienz bezüglich der Lichtauskopplung aufgeraut oder strukturiert ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Restschicht 22R etwa bei der Aufrauung oder Strukturierung der zweiten Halbleiterschicht 22V entfernt wird, insbesondere vollständig entfernt wird. Im letzteren Fall kann die auf der zweiten Hauptfläche 202 ausgebildete Abschlusspassivierung 8 seitlich des Halbleiterkörpers 2 unmittelbar an die weitere Schutzschicht 4 angrenzen.
Analog zu der 1J kann der Waferverbund 10V insbesondere in den Bereichen der Mesagräben 3 entlang von Trennlinien in eine Mehrzahl von Halbleiterchips 10 vereinzelt werden. Die vereinzelten Halbleiterchips 10 weisen jeweils einen Träger 1 aus dem weiteren Trägerverbund 1E und einen Halbleiterkörper 2 aus dem Halbleiterkörperverbund 2V auf.
Das in der 5A dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1B dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist auf der ersten Hauptfläche 201 eine Mehrzahl von Anschlussschichten 81 angeordnet, die insbesondere als Spiegelschichten 81 ausgeführt sind. Zum Beispiel sind die Spiegelschichten 81 elektrisch leitfähig ausgebildet und weisen etwa Silber oder Aluminium auf. Die Spiegelschichten 81 sind gemäß 5A lateral beabstandet und können jeweils einem der herzustellenden Halbleiterchips 10 zugeordnet sein. Die Spiegelschichten 81 sind von einer Kapselungsschicht 82 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt. In den lateralen Richtungen sind die Anschlussschichten 81 jeweils von der Kapselungsschicht 82 vollumfänglich umschlossen.
Das in der 5B dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 1E dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zur 1E sind jeweils eine Spiegelschicht 81 und eine Kapselungsschicht 82 auf jedem der ersten Teilkörper 2U angeordnet. Analog zu den 4A und 4B werden gemäß 5C die zweiten Trenngräben 32 und die weitere Schutzschicht 4 gebildet.
Gemäß 5D werden die weitere Schutzschicht 4, die Passivierungsschicht 5 und die Kapselungsschicht 82 zur Bildung der ersten Kontaktschichten 61 geöffnet. Die ersten Kontaktschichten 61 können jeweils an die Spiegelschicht 81 beziehungsweise die Anschlussschicht 81 des zugehörigen Halbleiterkörpers 2 angrenzen, insbesondere unmittelbar angrenzen. Weitere Schritte zur Vereinzelung des Waferverbunds 10V in eine Mehrzahl von Halbleiterchips 10 können analog zu dem im Zusammenhang mit der 1J oder 4D beschriebenen Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.
Das in der 6A dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 4D dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu werden die zweiten Trenngräben 32 erst nach dem Ablösen des Trägerverbunds 1V, etwa nach dem Ablösen des Aufwachssubstrats erzeugt ( 6B). Gemäß 6B erstrecken sich die zweiten Trenngräben 32 von der zweiten Hauptfläche 202 in die zweite Halbleiterschicht 22V hinein, etwa bis zu der Restschicht 22R. Die zweiten Trenngräben 32 weisen jeweils einen Querschnitt auf, der entlang der vertikalen Richtung mit abnehmendem Abstand zur Passivierungsschicht 5 hin abnimmt. Die Restschicht 22R kann Teil der zweiten Teilschicht 22D der zweiten Halbleiterschicht 22V sein oder die zweite Teilschicht 22D umfassen. Die Restschicht 22R befindet sich in der vertikalen Richtung insbesondere zwischen den zweiten Trenngräben 32 und den ersten Trenngräben 31. Abweichend davon ist es möglich, dass sich die zweiten Trenngräben 32 durch die zweite Teilschicht 22D hindurch etwa bis zu der Passivierungsschicht 5 erstrecken (6C).
In den 6A, 6B und 6C ist eine Metallisierung 9 auf dem weiteren Trägerverbund 1E angeordnet. Die Metallisierung 9 kann eine Metallschicht oder eine Lotschicht sein. Insbesondere ist der weitere Trägerverbund 1E zwischen der Metallisierung 9 und den Halbleiterkörpern 2 angeordnet. Der weitere Trägerverbund 1E kann elektrisch leitfähig ausgeführt sein.
Analog zur 4D oder 5C wird gemäß 6C die weitere Schutzschicht 4 oder die Abschlusspassivierung 8 gebildet. Die weitere Schutzschicht 4 oder die Abschlusspassivierung 8 kann strahlungsdurchlässig oder bereichsweise strahlungsdurchlässig ausgeführt sein. Es ist möglich, dass Bereiche der weiteren Schutzschicht 4 oder der Abschlusspassivierung 8, die die Seitenflächen 2DS des zweiten Teilkörpers 2D des Halbleiterkörpers 2 bedecken, strahlungsreflektierend oder strahlungsabsorbierend ausgeführt sind. Bereiche der weiteren Schutzschicht 4 oder der Abschlusspassivierung 8, die die zweite Hauptfläche 202 bedecken können strahlungsdurchlässig und/oder elektrisch leitfähig ausgeführt sein.
Zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22V kann eine oder eine Mehrzahl von zweiten Kontaktschichten 62 auf der zweiten Hauptfläche 202 gebildet werden. Die zweite Kontaktschicht 62 oder die Mehrzahl von zweiten Kontaktschichten 62 erstreckt sich insbesondere durch die Abschlusspassivierung 8 oder die weitere Schutzschicht 4 hindurch zu der zweiten Halbleiterschicht 22. Ist die Schutzschicht 4 oder die Abschlusspassivierung 8 aus einem transparenten und elektrisch leitfähigen Material gebildet, können die zweiten Kontaktschichten 62 auf der Schutzschicht 4 oder auf der Abschlusspassivierung 8 gebildet sein.
Analog zu der 1J kann der Waferverbund 10V insbesondere in den Bereichen der Mesagräben 3, die etwa die ersten Trenngräben 31 und die zweiten Trenngräben 32 umfassen, in eine Mehrzahl von Halbleiterchips 10 vereinzelt werden. Die vereinzelten Halbleiterchips 10 weisen jeweils einen Träger 1 aus dem weiteren Trägerverbund 1E und einen Halbleiterkörper 2 aus dem Halbleiterkörperverbund 2V auf.
Das in der 7 dargestellte Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip 10 entspricht im Wesentlichen einem Halbleiterchip 10, der etwa aus dem in der 6C dargestellten Ausführungsbeispiel hervorgeht. Im Unterschied hierzu weist der Halbleiterchip 10 gemäß 7 eine Durchkontaktierung 60 auf. Die Durchkontaktierung 60 erstreckt sich etwa durch die erste Hauptfläche 201, die erste Halbleiterschicht 21 und die aktive Zone 23 hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22. In lateralen Richtungen kann die Durchkontaktierung 60 von der ersten Halbleiterschicht 21 und/oder der aktiven Zone 23 vollumfänglich umschlossen sein. Die Durchkontaktierung 60 kann in einer Öffnung des Halbleiterkörpers 2 angeordnet sein, deren Innenwände als a- und/oder m-Fläche ausgeführt sind. Die Durchkontaktierung 60 kann sich durch die Anschlussschicht 6 oder 81 und/oder durch die Passivierungsschicht 5 hindurch erstrecken. Die Durchkontaktierung 60 kann über die zweite Kontaktschicht 62, die Verbindungsschicht 70 mit dem weiteren Trägerverbund 1E oder mit der Metallisierung 9 elektrisch verbunden sein. Die zweite Kontaktschicht 62 ist etwa zwischen der Durchkontaktierung 60 und der Verbindungsschicht 70 angeordnet. Über die Durchkontaktierung 60 ist die zweite Halbleiterschicht 22 extern elektrisch kontaktierbar.
Gemäß 7 weist der Halbleiterchip 10 eine erste Kontaktschicht 61 auf. Die erste Kontaktschicht 61 ist etwa seitlich des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Über eine weitere Kontaktschicht 63, die sich bereichsweise durch die Passivierungsschicht 5 zu der Anschlussschicht 6 oder 81 erstreckt, kann die erste Kontaktschicht 61 mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch verbunden sein. Mittels einer Isolierungsschicht 80, die bereichsweise zwischen der Passivierungsschicht 5 und der Verbindungsschicht 70 angeordnet ist, kann die weitere Kontaktschicht 63 von der zweiten Kontaktschicht 62, der Durchkontaktierung 60 oder von der Verbindungsschicht 70 elektrisch isoliert werden.
Mit einem zumindest zweistufigen Halbleiterkörper aufweisend einen ersten Teilkörper mit einer aktiven Zone und einen zweiten Teilkörper, wobei der erste Teilkörper Seitenflächen aufweist, die parallel zu einer a- oder m-Fläche verlaufen, können strahlungslose Rekombination oder Leckströme zum Beispiel an Defekten an den Seitenflächen minimiert werden. Auch die sogenannte Kleinstromeffizienz lässt sich dadurch deutlich verbessern. Die Herstellung des ersten Teilkörpers kann durch trockenchemische Prozesse besonders defektschonend erfolgen. Da der erste Teilkörper im Vergleich zum zweiten Teilkörper eine viel geringere vertikale Höhe aufweist, können Ätzparameter wie Plasmaleistung besonders gering gehalten werden. Die Herstellung des zweiten Teilkörpers, der insbesondere keine empfindliche aktive Zone enthält, kann von der Herstellung des ersten Teilkörpers entkoppelt werden. Die Herstellung des zweiten Teilkörpers hat somit mehr Freiheitsgrade bezüglich der Prozessführung. Insbesondere die TMAH-Ätze erzeugt seitliche kristallographische unpolare Ebenen wie m- oder a-Ebenen, die senkrecht zu einer Hauptfläche des Halbleiterkörpers verlaufen können. Diese seitlichen Ebenen können aufgrund der geringen vertikalen Höhe des ersten Teilkörpers durch eine Passivierungsschicht vereinfacht und sicher überformt werden. Aufgrund der geringeren Höhe des ersten Teilkörpers können die Ätzungen, etwa die nasschemischen Ätzungen zum Beispiel mit TMAH zur Ausbildung der m- oder a-Flächen kurz gehalten werden, wodurch die Arbeitssicherheit gesteigert werden kann.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

10: Halbleiterchip
10V: Waferverbund
10S: Trennlinien des Waferverbunds
1: Träger
1V: Trägerverbund/ Aufwachssubstrat
1E: Trägerverbund/ weiterer Trägerverbund
2: Halbleiterkörper
201: erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers
202: zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
2S: Seitenfläche/ Außenfläche Halbleiterkörpers
2SL: laterale Oberfläche des Halbleiterkörpers
2V: Halbleiterkörperverbund
2U: erster Teilkörper des Halbleiterkörpers
2US: Seitenfläche des ersten Teilkörpers
2D: zweiter Teilkörper des Halbleiterkörpers
2DS: Seitenfläche des zweiten Teilkörpers
21: erste Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers
21V: erste Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds
22: zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers
22U: erste Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht
22D: zweite Teilschicht der zweiten Halbleiterschicht
22V: zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds
22R: Restschicht der zweiten Halbleiterschicht
23: aktive Zone des Halbleiterkörpers
23V: aktive Zone des Halbleiterkörperverbunds
3: Mesagräben
31: erster Trenngraben
31B: Bodenfläche des ersten Trenngrabens
31W: Seitenwände des ersten Trenngrabens
32: zweiter Trenngraben
32W: Seitenwände des zweiten Trenngrabens
4: weitere Schutzschicht
5: Passivierungsschicht
6V: Schutzschichtverbund/ Anschlussschichtverbund
6: Schutzschicht/ Anschlussschicht
60: Durchkontaktierung
61: erste Kontaktschicht
62: zweite Kontaktschicht
63: weitere Kontaktschicht
70: Verbindungsschicht
71: erste Maske/ Ätzmaske
72: zweite Maske/ Ätzmaske
8: Abschlusspassivierung
80: Isolierungsschicht
81: Spiegelschicht/ Anschlussschicht
82: Kapselungsschicht
9: Metallisierung
D21: Schichtdicke der ersten Halbleiterschicht
D22: Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht
H2U: vertikale Höhe des ersten Teilkörpers
H2D: vertikale Höhe des zweiten Teilkörpers
T31: vertikale Tiefe des ersten Trenngrabens
T32: vertikale Tiefe des zweiten Trenngrabens

Claims

Halbleiterkörper (2) basierend auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur, der eine erste Halbleiterschicht (21), eine zweite Halbleiterschicht (22) und eine dazwischenliegende aktive Zone (23) aufweist, wobei - der Halbleiterkörper einen ersten Teilkörper (2U) und einen zweiten Teilkörper (2D) umfasst, - der erste Teilkörper die erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und zumindest eine Teilschicht (22U) der zweiten Halbleiterschicht aufweist, - der zweite Teilkörper eine weitere Teilschicht (22D) der zweiten Halbleiterschicht aufweist, - der erste Teilkörper und der zweite Teilkörper unterschiedlich große laterale Querschnitte aufweisen, und - der erste Teilkörper zumindest eine vertikale Seitenfläche (2US) aufweist, die parallel zu einer m-Fläche oder einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verläuft.
Halbleiterkörper nach Anspruch 1, bei dem alle vertikalen Seitenflächen (2US) des ersten Teilkörpers (2U) jeweils parallel zu einer m-Fläche oder zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verlaufen.
Halbleiterkörper nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine vertikale Seitenfläche (2US) oder alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers (2U) parallel zu einer m-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verläuft/verlaufen.
Halbleiterkörper nach Anspruch 1, bei dem die zumindest eine vertikale Seitenfläche (2US) oder alle vertikalen Seitenflächen des ersten Teilkörpers (2U) parallel zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verläuft/verlaufen.
Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Teilkörper (2U) in Draufsicht einen lateralen Grundriss in Form eines Hexagons, eines gleichschenkligen Dreiecks, eines Parallelogramms oder eines Trapezes aufweist.
Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Teilkörper (2U) in Draufsicht einen ersten lateralen Grundriss aufweist und der zweite Teilkörper (2D) in Draufsicht einen zweiten lateralen Grundriss aufweist, wobei sich der erste Grundriss und der zweite Grundriss bezüglich deren Geometrie voneinander unterscheiden.
Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der erste Teilkörper (2U) in Draufsicht einen ersten lateralen Grundriss aufweist und der zweite Teilkörper (2D) in Draufsicht einen zweiten lateralen Grundriss aufweist, wobei der erste Grundriss und der zweite Grundriss dieselbe Geometrie jedoch unterschiedlich große Querschnitte aufweisen.
Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zumindest eine vertikale Seitenfläche (2US) oder alle vertikalen Seitenflächen (2US) des ersten Teilkörpers (2U) parallel zu einer c-Achse der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur des III-V-Verbindungshalbleitermaterials verläuft/verlaufen.
Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Teilkörper (2D) Seitenflächen (2DS) aufweist, die zu der zumindest einen Seitenfläche (2US) des ersten Teilkörpers (2U) schräg ausgebildet sind.
Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, der eine laterale äußere Oberfläche (2SL) aufweist, die zwischen dem ersten Teilkörper (2U) und dem zweiten Teilkörper (2D) angeordnet ist, wobei die zumindest eine vertikale Seitenfläche (2US) des ersten Teilkörpers, eine vertikale Seitenfläche (2DS) des zweiten Teilkörpers und die laterale äußere Oberfläche eine äußere Stufe des Halbleiterkörpers (2) bilden.
Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der zweite Teilkörper (2D) vertikale Seitenflächen (2DS) aufweist, die mit einer strahlungsreflektierenden oder strahlungsrabsorbierenden Schicht (4) beschichtet sind.
Halbleiterchip (10) mit dem Halbleiterkörper (2) nach einem der vorherigen Ansprüche und einem Träger (1), wobei - der Halbleiterkörper auf dem Träger angeordnet ist, - der Halbleiterkörper eine LED-Struktur bildet, wobei die aktive Zone (23) im Betrieb des Halbleiterchips zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist, und - der Halbleiterkörper einstückig und zweistufig mit dem ersten Teilkörper (2U) und dem zweiten Teilkörper (2D) gebildet ist, wobei der zweite Teilkörper unmittelbar an den ersten Teilkörper angrenzt und eine größere vertikale Höhe aufweist als der erste Teilkörper.
Halbleiterchip nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem - die aktive Zone (23) eine pn-Übergangszone ist, - die zweite Halbleiterschicht eine vertikale Schichtdicke (D22) aufweist, die mindestens dreimal so dick ist wie eine vertikale Schichtdicke (D21) der ersten Halbleiterschicht, - der erste Teilkörper (2U) entlang der vertikalen Richtung einen konstanten Querschnitt aufweist, und - der zweite Teilkörper (2D) einen Querschnitt aufweist, der entlang der vertikalen Richtung mit wachsendem Abstand zur aktiven Zone zunimmt.
Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern (2) oder Halbleiterchips (10), bei dem - ein Halbleiterkörperverbund (2V) aus einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur bereitgestellt wird, - eine Mehrzahl von ersten Trenngräben (31) derart tief gebildet wird, dass sich diese durch eine erste Halbleiterschicht (21V) und eine aktive Zone (23V) hindurch in die zweite Halbleiterschicht (22V) des Halbleiterkörperverbunds hinein erstrecken, - Seitenwände (31W) der ersten Trenngräben nachträglich strukturiert werden, sodass diese jeweils parallel zu einer m-Fläche oder zu einer a-Fläche der hexagonal-wurtzitischen Kristallstruktur verlaufen, - eine Mehrzahl von zweiten Trenngräben (32) gebildet wird, die durch die zweite Halbleiterschicht (22V) des Halbleiterkörperverbunds hindurch oder in die zweite Halbleiterschicht hinein gebildet werden, und - der Halbleiterkörperverbund in Bereichen der ersten und zweiten Trenngräben in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern (2) zerteilbar ist, die jeweils einen ersten Teilkörper (2U) und einen zweiten Teilkörper (2D) umfassen, wobei Seitenflächen (2US) der ersten Teilkörper durch Seitenwände (31W) der ersten Trenngräben gebildet sind, der erste Teilkörper eine erste Halbleiterschicht (21), eine erste Teilschicht (22U) einer zweiten Halbleiterschicht (22) und eine dazwischenliegende aktive Zone (23) aufweist, und wobei der zweite Teilkörper eine weitere Teilschicht (22D) der zweiten Halbleiterschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die ersten Trenngräben (31) größere laterale Breiten (31B) als die zweiten Trenngräben (32) aufweisen, sodass die ersten Teilkörper (2U) jeweils im Vergleich zu dem zweiten Teilkörper (2D) des zugehörigen Halbleiterkörpers (2) einen kleineren lateralen Querschnitt aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei dem die ersten Trenngräben (31) mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens gebildet werden, wobei die ersten Trenngräben jeweils eine vertikale Tiefe (T31) zwischen einschließlich 20 nm und 900 nm aufweisen und die Seitenwände (31W) der ersten Trenngräben durch anisotrope Ätzung zur Freilegung der m-Fläche oder der a-Fläche gereinigt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 14 bis 16, bei dem die Mehrzahl der zweiten Trenngräben (32) von einer Bodenfläche (31B) der ersten Trenngräben (31) durch die zweite Halbleiterschicht (22V) des Halbleiterkörperverbunds (2V) hindurch oder weiter in die zweite Halbleiterschicht hinein gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 14 bis 16, bei dem die Mehrzahl der zweiten Trenngräben (32) von einer der ersten Halbleiterschicht (21) abgewandten Hauptfläche (202) der zweiten Halbleiterschicht durch die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörperverbunds (2V) hindurch oder in die zweite Halbleiterschicht hinein gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 14 bis 18, bei dem die ersten Teilkörper (2U) der Halbleiterkörper (2) nach der Reinigung der Seitenwände (31W) der ersten Trenngräben (31) mit einer Passivierungsschicht (5) und/oder einer Spiegelschicht (4) und/oder einer Absorptionsschicht (4) bedeckt werden, bevor die zweiten Trenngräben (32) seitlich der ersten Teilkörper und durch die weitere Teilschicht (22D) der zweiten Halbleiterschicht (22, 22V) hindurch oder in die weitere Teilschicht (22D) hinein erzeugt werden.