DE102019122945A1 - Halbleiterchip und verfahren zur herstellung eines halbleiterchips - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Halbleiterchip angegeben mit- einem Halbleiterkörper (11) mit einem ersten Bereich (1), einem zweiten Bereich (2) und einem aktiven Bereich (3) zwischen dem ersten Bereich (1) und dem zweiten Bereich (2),- Einbuchtungen (4) im ersten Bereich (1), und einem TCO-Material (6) in den Einbuchtungen.

Description

  • Die Druckschrift WO 2017/144512 beschreibt einen Halbleiterchip sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterchips.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterchip mit verbesserten elektrischen und/oder optischen Eigenschaften anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterchips anzugeben.
  • Es wird ein Halbleiterchip angegeben. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen elektronischen oder insbesondere um einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip kann beispielsweise eine Diode und/oder einen Transistor umfassen. Insbesondere ist es möglich, dass der Halbleiterchip ein optoelektronischer Halbleiterchip ist, der zur Strahlungserzeugung eingerichtet ist und beispielsweise eine Leuchtdiode umfasst oder eine Leuchtdiode bildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich.
  • Der Halbleiterkörper basiert beispielsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.
  • Ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff „III-V-Verbindungshalbleitermaterial“ die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.
  • Auf „Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial“ basierend bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich, 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.
  • Der erste Bereich und der zweite Bereich weisen eine voneinander unterschiedliche Dotierung auf. Zum Beispiel ist der erste Bereich p-dotiert und damit p-leitend ausgebildet und der zweite Bereich ist dann n-dotiert und damit n-leitend ausgeleitet oder umgekehrt.
  • Beispielsweise basieren der erste und der zweite Bereich auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere auf GaN.
  • Zwischen den beiden Bereichen ist der aktive Bereich ausgebildet, der beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf (SQW, single quantum well) und/oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) insbesondere zur Strahlungserzeugung umfasst. Die Mehrfach-Quantentopfstruktur umfasst beispielsweise drei oder mehr Barriereschichten, zwischen denen Trogschichten angeordnet sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterchip Einbuchtungen im ersten Bereich des Halbleiterkörpers. Die Einbuchtungen erstrecken sich insbesondere von der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs in den ersten Bereich hinein. Insbesondere ist es möglich, dass die Einbuchtungen den ersten Bereich nicht vollständig durchdringen und beispielsweise nicht in den aktiven Bereich hinein reichen.
  • Im Bereich der Einbuchtungen ist der Halbleiterkörper frei vom Halbleitermaterial des ersten Bereichs. Die Einbuchtungen sind damit beispielsweise nach Art von Ausnehmungen oder Öffnungen im ersten Bereich angeordnet. Die Einbuchtungen können sich beispielsweise von der dem aktiven Bereich abgewandten Oberseite des ersten Bereichs zum aktiven Bereich hin verjüngen, so dass die Einbuchtungen ihren maximalen Durchmesser an der dem aktiven Bereich abgewandten Oberseite des ersten Bereichs aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip ein TCO-Material in den Einbuchtungen. Bei einem TCO-Material handelt es sich um transparentes, leitendes Oxid (TCO-Transparent Conductive Oxide). Beispielsweise handelt es sich bei dem TCO-Material um Zinkoxid, Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid und/oder Indiumzinnoxid (ITO).
  • Das TCO-Material ist in den Einbuchtungen angeordnet. Beispielsweise ist zumindest eine der Einbuchtungen, bevorzugt ein Großteil der Einbuchtungen, insbesondere sind alle Einbuchtungen, zumindest stellenweise oder vollständig mit dem TCO-Material befüllt. Beispielsweise befüllt das TCO-Material wenigstens 90 % des Volumens mindestens einer Einbuchtung, insbesondere eines Großteils der Einbuchtungen oder alle Einbuchtungen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Halbleiterchip angegeben mit
    • - einem Halbleiterkörper mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich,
    • - Einbuchtungen im ersten Bereich, und einem TCO-Material in den Einbuchtungen.
  • Einbuchtungen im ersten Bereich des Halbleiterkörpers können beispielsweise mittels Aufbringen von Halbleitermaterial epitaktisch gefüllt werden. Dies benötigt jedoch besondere Wachstumsbedingungen, welche eine weitere Optimierung des Halbleiterkörpers im ersten Bereich begrenzen. Beispielsweise kann dadurch eine Optimierung der elektrischen Eigenschaften des Halbleiterkörpers begrenzt sein, da Kontaktwiderstände zu nachfolgenden, beispielsweise metallischen, Schichten nicht oder nur in einem bestimmten Umfang reduziert werden können. Ferner kann auch die Rauigkeit der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des ersten Bereichs auf diese Weise nicht beliebig reduziert werden. Die Rauigkeit dieser Oberfläche ist jedoch ein begrenzender Faktor für die Reflektivität eines auf die Oberfläche aufgebrachten, zum Beispiel metallischen, Spiegels.
  • Dem vorliegenden Halbleiterchip liegt nun unter anderem die Erkenntnis zugrunde, dass ein Befüllen der Einbuchtungen mit einem TCO-Material ein Schließen der Einbuchtungen auf einfache Weise erlaubt. Das TCO-Material limitiert die weitere Behandlung der Oberfläche, an der das TCO-Material freiliegt, und/oder das Aufbringen weiterer Schichten auf die Oberfläche weniger stark als beispielsweise ein epitaktisch erzeugtes Halbleitermaterial in den Einbuchtungen. Ferner hat sich herausgestellt, dass durch die Verwendung eines TCO-Materials in den Einbuchtungen eine Kontaktierung mit nachfolgenden elektrisch leitenden Schichten, beispielsweise aufgrund eines reduzierten Kontaktwiderstands, verbessert ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips sind die Einbuchtungen Teil von V-Defekten. Insbesondere ist es möglich, dass jede der Einbuchtungen Teil eines V-Defekts im Halbleiterkörper ist. Die Einbuchtungen sind damit Ausnehmungen im Halbleiterkörper, die in der Form einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes ausgebildet sein können, welche sich in Richtung des aktiven Bereichs verjüngt.
  • Die Pyramide oder der Pyramidenstumpf ist hierbei beispielsweise als gerade Pyramide oder gerader Pyramidenstumpf ausgebildet. Die Einbuchtungen weisen in einer Schnittansicht die Form eines Vs auf.
  • Beispielsweise weisen die V-Defekte und damit die Einbuchtungen eine hexagonale Grundfläche und eine Mantelfläche auf, die sich aus sechs Facetten zusammensetzt. Die Anzahl der Facetten jeder Einbuchtung kann ein Vielfaches von sechs betragen. Zum Beispiel ist es möglich, dass die Einbuchtungen eine Mantelfläche mit beispielsweise zwölf Facetten aufweist.
  • Beispielsweise weist die Grundfläche der Einbuchtungen an der den aktiven Bereich abgewandten Oberseite des ersten Bereichs einen Durchmesser zwischen einschließlich 20 nm und einschließlich 1000 nm auf. Die Tiefe der Einbuchtungen liegt bevorzugt zwischen einschließlich 15 nm und einschließlich 800 nm, besonders bevorzugt zwischen wenigstens 100 nm und höchstens 400 nm.
  • Die Schichten des Halbleiterkörpers folgen der Form der Einbuchtung konform, sodass sich von der Einbuchtung aus diese Störung im Halbleiterkörper durch den aktiven Bereich in den zweiten Bereich hinein erstreckt, ohne dass der erste Bereich durch die Einbuchtung vollständig durchdrungen ist.
  • Mit anderen Worten grenzt das TCO-Material in der Einbuchtung stellenweise direkt an den ersten Bereich, jedoch nicht direkt an den aktiven Bereich und/oder den zweiten Bereich des Halbleiterkörpers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips schließt das TCO-Material mit der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des ersten Bereichs bündig ab. Das heißt, das TCO-Material steht nicht über das Halbleitermaterial des ersten Bereichs über und umgekehrt, sondern die an der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs ausgebildete Oberfläche des Halbleiterchips, welche die Außenflächen des TCO-Materials umfasst, ist im Rahmen der Herstellungstoleranz glatt ausgebildet. Dadurch lassen sich nachfolgende, zum Beispiel metallische, Schichten optisch und elektrisch besonders gut an den Halbleiterkörper anschließen.
  • Bevorzugt weist die Oberfläche, welche die dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des ersten Bereichs sowie die Außenfläche des TCO-Materials in den Einbuchtungen umfasst, stellenweise oder über die gesamte Oberfläche einen Mittenrauwert Rq von höchstens 2 nm, insbesondere kleiner gleich 1 nm, bevorzugt kleiner gleich 0,5 nm auf. Der Mittenrauwert Rq ist dabei der quadratische Mittelwert aller Profilwerte des Rauheitsprofils. Für den Mittenrauwert wird dabei auch die Bezeichnung RMS verwendet. Vorzugsweise ist der Mittenrauwert stellenweise oder über die gesamte Oberfläche wesentlich kleiner als 0,5 nm, zum Beispiel 0,2 nm oder kleiner.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Reflektor, der die Einbuchtungen und den ersten Bereich überdeckt. Der Reflektor bedeckt damit auch das TCO-Material in den Einbuchtungen. Der Reflektor ist dazu ausgerichtet, im aktiven Bereich im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Der Reflektor kann sich dabei stellenweise in direktem Kontakt mit dem ersten Bereich und dem TCO-Material befinden.
  • Für den Fall, dass das TCO-Material bündig mit der den aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des ersten Bereichs abschließt und der Halbleiterchip an der Grenzfläche zwischen Reflektor und Halbleiterkörper dadurch besonders glatt ausgebildet ist, kann die Reflektivität des Reflektors für die auftreffende Strahlung besonders groß sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Reflektor einen metallischen Reflektorbereich, der in direktem Kontakt mit dem TCO-Material und/oder dem ersten Bereich steht. Der metallische Bereich steht insbesondere mit dem ersten Bereich und dem TCO-Material in direktem Kontakt. Dies ermöglicht eine besonders hohe Reflektivität. Ferner ist auf diese Weise ein elektrischer Kontakt zwischen dem metallischen Bereich und dem Halbleiterkörper mit dem TCO-Material besonders gut. Insbesondere ist der Kontaktwiderstand besonders gering.
  • Der metallische Reflektorbereich ist beispielsweise durch eine Spiegelschicht gebildet, die mit einem reflektierenden Material wie Aluminium und/oder Silber gebildet ist. Insbesondere kann der metallische Reflektorbereich aus Silber bestehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip ein weiteres TCO-Material, welches die Einbuchtungen und den ersten Bereich überdeckt. Dabei kann sich das weitere TCO-Material in direktem Kontakt mit dem TCO-Material und dem ersten Bereich befinden. Das weitere TCO-Material kann beispielsweise das gleiche Material wie das TCO-Material umfassen und aus diesem bestehen. Der Halbleiterchip ist dann besonders einfach herstellbar. Alternativ ist es möglich, dass sich das weitere TCO-Material und das TCO-Material voneinander unterscheiden. Dadurch sind die optischen und elektrischen Eigenschaften des Halbleiterchips besonders gut einstellbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Reflektor einen dielektrischen Reflektorbereich, der das weitere TCO-Material überdeckt. Der dielektrische Reflektorbereich kann beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Der dielektrische Reflektorbereich umfasst zum Beispiel ein Siliziumnitrid und/oder ein Siliziumoxid. Beispielsweise kann der dielektrische Reflektorbereich mehrere Schichten von beispielsweise zwei unterschiedlichen isolierenden Materialien umfassen, welche einen voneinander unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen und alternierend übereinander gestapelt sind. Auf diese Weise kann der dielektrische Reflektorbereich beispielsweise auch einen Bragg-Reflektor bilden.
  • An der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des dielektrischen Reflektorbereichs kann der Reflektor einen metallischen Reflektorbereich umfassen, sodass der Reflektor insgesamt als Kombination eines dielektrischen Reflektorbereichs mit einem metallischen Reflektor ausgebildet ist. Auf diese Weise weist der Reflektor eine besonders hohe Reflektivität für die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Reflektor einen metallischen Reflektorbereich, der den dielektrischen Reflektorbereich überdeckt und der über Durchkontaktierungen elektrisch leitend mit dem ersten Bereich verbunden ist.
  • Die Durchkontaktierungen umfassen beispielsweise Ausnehmungen, die sich durch den dielektrischen Reflektorbereich hindurch erstrecken. Die Ausnehmungen sind mit einem elektrisch leitenden Material, zum Beispiel mit dem Material des metallischen Reflektorbereichs, gefüllt. Zwischen dem Halbleiterkörper und dem dielektrischen Reflektorbereich ist das weitere TCO-Material angeordnet oder der dielektrische Reflektorbereich grenzt direkt an den Halbleiterkörper. Die Durchkontaktierungen kontaktieren dann entweder das weitere TCO-Material oder den Halbleiterkörper direkt. Der metallische Reflektorbereich befindet sich zum Beispiel in direktem Kontakt mit dem dielektrischen Reflektorbereich und der dielektrische Reflektorbereich befindet sich beispielsweise in direktem Kontakt mit dem weiteren TCO-Material oder, falls dieses nicht vorhanden ist, mit dem Halbleiterkörper.
  • Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebener Halbleiterchip hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für den Halbleiterchip offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein Halbleiterkörper mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich, einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und Einbuchtungen im ersten Bereich bereitgestellt. Der Halbleiterkörper kann beispielsweise epitaktisch gewachsen sein. Die Einbuchtungen können dabei Teil von V-Defekten sein und damit ebenfalls während des Epitaxieprozesses in besonders einfacher Weise erzeugt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens folgt in einem nächsten Verfahrensschritt das Aufbringen eines TCO-Materials an der den aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs auf den ersten Bereich und in die Einbuchtungen. Das TCO-Material wird dabei insbesondere so dick gewählt, dass es die Einbuchtungen ausfüllt und über die dem aktiven Bereich abgewandte Oberseite des ersten Bereichs übersteht. Auf diese Weise ist das TCO-Material als Schicht auf den ersten Bereich aufgebracht, welcher die dem aktiven Bereich abgewandte Seite des ersten Bereichs vollständig bedecken kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt im nächsten Verfahrensschritt ein Dünnen des TCO-Materials von der dem ersten Bereich abgewandten Seite des TCO-Materials her durch Materialabtragung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchips umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
    • - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich, einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und Einbuchtungen im ersten Bereich,
    • - Aufbringen eines TCO-Materials an der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs auf den ersten Bereich und in die Einbuchtungen,
    • - Dünnen des TCO-Materials von der dem ersten Bereich abgewandten Seite des TCO-Materials her durch Materialabtragung.
  • Dabei ist es möglich, dass das TCO-Material bis zu einer bestimmten Dicke entfernt wird, sodass ein Teil des TCO-Materials an der dem aktiven Bereich abgewandten Oberseite des ersten Bereichs verbleibt und diesen vollständig bedeckt.
  • Durch die Materialabtragung wird an der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des TCO-Materials eine besonders glatte Schicht erzeugt. Diese Schicht, die sich im direkten Kontakt mit dem ersten Bereich befindet, bildet beispielsweise ein weiteres TCO-Material, welches direkt an das TCO-Material in den Einbuchtungen und den ersten Bereich grenzt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird durch das Dünnen der erste Bereich freigelegt und das TCO-Material verbleibt ausschließlich in den Einbuchtungen. Auf diese Weise kann eine besonders glatte Oberfläche an der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs erzeugt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Materialabtragung ein chemisch-mechanisches Polieren. Das chemisch-mechanische Polieren ist besonders gut geeignet, sowohl TCO-Material als auch Material des Halbleiterkörpers abzutragen. Ferner führt das chemisch-mechanische Polieren zu einer besonders glatten Oberfläche mit den hier beschriebenen verbesserten elektrischen und optischen Eigenschaften.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Materialabtragung ein Teil des ersten Bereichs entfernt.
  • Das heißt, bei der Materialabtragung wird eine besonders glatte Fläche erzeugt, da nicht nur das TCO-Material durch das Abtragen geglättet wird, sondern auch Material des ersten Halbleiterbereichs. Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, dass das TCO-Material in den Einbuchtungen bündig mit der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des ersten Bereichs abschließt.
  • Sowohl das TCO-Material in den Einbuchtungen als auch der erste Bereich des Halbleiterkörpers weisen an der den aktiven Bereich abgewandten Seite damit Spuren einer Materialabtragung, insbesondere Spuren eines chemischmechanischen Polierens auf, die sich beispielsweise durch Analysemethoden der Halbleitertechnik wie der Elektronenstrahlmikroskopie nachweisen lassen können. Bevorzugt weist die Oberfläche, welche durch das chemisch-mechanische Polieren geglättet wird, stellenweise oder über die gesamte Oberfläche einen Mittenrauwert Rq von höchstens 2 nm, insbesondere kleiner gleich 1 nm, bevorzugt kleiner gleich 0,5 nm auf. Vorzugsweise ist der Mittenrauwert stellenweise oder über die gesamte Oberfläche wesentlich kleiner als 0,5 nm, zum Beispiel 0,2 nm oder kleiner.
  • Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren sowie der hier beschriebene Halbleiterchip anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Die 1A, 1B, 1C, 1D zeigen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchips anhand schematischer Schnittdarstellungen.
  • Die 1D zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips anhand einer schematischen Schnittdarstellung.
  • 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.
  • Beim in Verbindung mit der 1A beschriebenen Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterchips wird zunächst ein Halbleiterkörper 11 bereitgestellt. Der Halbleiterkörper 11 ist beispielsweise auf einem Träger 12 epitaktisch aufgewachsen oder aufgebracht. Bei dem Träger 12 kann es sich beispielsweise um einen Hilfsträger oder um ein Aufwachssubstrat, zum Beispiel aus Saphir, handeln.
  • Der Halbleiterkörper 11 umfasst einen ersten Bereich 1, einen zweiten Bereich 2, einen aktiven Bereich 3 zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und Einbuchtungen 4 im ersten Bereich 1. Bei dem ersten Bereich handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um p-dotiertes GaN. Beim zweiten Bereich 2 handelt es sich um n-dotiertes GaN. Der aktive Bereich 3 umfasst vorliegend eine Mehrfachquantentopfstruktur mit Barriereschichten 31 und Trogschichten 32, die abwechselnd aufeinander angeordnet sind. Im Halbleiterkörper 11 ist ein V-Defekt 5 ausgebildet. Die Einbuchtung 4 ist ein Teil des V-Defekts 5. Der Halbleiterkörper 11 umfasst eine Vielzahl von V-Defekten 5. Beispielsweise entstehen die V-Defekte 5 im Bereich von Versetzungslinien im Halbleiterkörper.
  • Im in Verbindung mit der 1B beschriebenen Verfahrensschritt wird ein TCO-Material 6 an der den aktiven Bereich 3 abgewandten Seite des ersten Bereichs 1 auf dem ersten Bereich 1 und in die Einbuchtungen 4 aufgebracht. Das TCO-Material 6 füllt die Einbuchtungen 4 vollständig und überdeckt den ersten Bereich 1 an seiner dem aktiven Bereich 3 abgewandten Seite vollständig. Das TCO-Material 6 kann beispielsweise durch Aufdampfen oder Sputtern auf den Halbleiterkörper 11 aufgebracht werden.
  • Im in Verbindung mit der 1C beschriebenen Verfahrensschritt erfolgt ein Dünnen des TCO-Materials 6 von der dem ersten Bereich 1 abgewandten Seite des TCO-Materials 6 her durch eine Materialabtragung 13. Die Materialabtragung 13 umfasst beispielsweise ein chemisch-mechanisches Polieren. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die Materialabtragung 13 auch der erste Bereich 1 zum Teil abgetragen. Auf diese Weise wird eine besonders glatte Oberfläche 1a erzeugt.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1D, wird ein Reflektor 14 auf die Oberfläche 1a aufgebracht. Der Reflektor 14 umfasst oder besteht aus dem metallischen Reflektorbereich 8, der beispielsweise aus Silber besteht.
  • Durch den Materialabtrag 13 und damit durch das Planarisieren im Halbleiterchip ergeben sich unter anderem die folgenden Vorteile:
    • Da der erste Bereich 1 nach dem Aufwachsen durch die Materialabtragung 13 geglättet wird, ergeben sich Freiheiten bezüglich der Abscheidung des ersten Bereichs. Beispielsweise muss bei der Abscheidung nicht auf ein besonders glattes Aufwachsen geachtet werden, da ohnehin ein Teil des ersten Bereichs 1 abgetragen wird.
  • Die Oberfläche 1a wird durch die Materialabtragung 13 besonders glatt und weist eine so geringe Rauigkeit auf, dass diese durch Aufwachsen alleine nicht erzeugbar ist.
  • Ferner wird ein Teil des ersten Bereichs 1, der insbesondere hochdotiertes p-GaN umfasst, durch die Materialabtragung 13 entfernt. Dadurch werden Schichten entfernt, die für die im aktiven Bereich 3 erzeugte Strahlung relativ stark absorbierend sind. Das heißt, das Dünnen des ersten Bereichs wirkt sich auch positiv auf die Effizienz des Halbleiterchips aus, da eine Absorption von elektromagnetischer Strahlung im ersten Bereich 1 reduziert ist.
  • In Verbindung mit der 1D ist daher ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterchips beschrieben. Der Halbleiterchip umfasst einen Halbleiterkörper 11 mit dem ersten Bereich 1, dem zweiten Bereich 2 und dem aktiven Bereich 3 zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich. Im ersten Bereich 1 sind Einbuchtungen 4 angeordnet, die mit dem TCO-Material 6 gefüllt sind. Die Einbuchtungen 4 sind Teil von V-Defekten 5. Das TCO-Material 6 in den Einbuchtungen 4 schließt bündig mit der dem aktiven Bereich 3 abgewandten Oberfläche 1a des ersten Bereichs 1 ab. Der Reflektor 14 überdeckt die Einbuchtungen 4 und den ersten Bereich 1. Der Reflektor 14 umfasst einen metallischen Reflektorbereich 8, der in direktem Kontakt mit dem TCO-Material 6 und dem ersten Bereich 1 steht.
  • In Verbindung mit der 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
  • Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 1 ist im Ausführungsbeispiel der 2 ein weiteres TCO-Material 7 vorhanden, welches die Einbuchtungen 4 und den ersten Bereich 1 überdeckt.
  • Das weitere TCO-Material 7 kann insbesondere nach der Materialabtragung 13, die in Verbindung mit der 1C beschrieben ist, auf den Halbleiterkörper 11 aufgebracht werden. In diesem Fall kann das weitere TCO-Material 7 auf die besonders glatte Oberfläche 1a aufgebracht werden, was die optischen und elektrischen Eigenschaften des Halbleiterchips verbessert.
  • Alternativ ist es möglich, dass im Verfahrensschritt der 1C das TCO-Material 6 nicht vollständig bis zum ersten Bereich 1 gedünnt wird und als weiteres TCO-Material 7 verbleibt. Dies hat den Vorteil, dass eine Herstellung des Halbleiterchips mit geringerem Zeitaufwand möglich ist. Nachteilig ergibt sich, dass der absorbierende erste Bereich 1 dicker ausgebildet ist und die dem aktiven Bereich 3 abgewandte Oberseite des ersten Bereichs 1 relativ rau ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel der 2 folgt dem weiteren TCO-Material 7 der Reflektor 14 mit einem dielektrischen Reflektorbereich 9 nach, der beispielsweise einen DBR (Distributed Bragg Reflector) -Spiegel bilden kann.
  • Der Reflektor 14 umfasst weiter einen metallischen Reflektorbereich 8, der den dielektrischen Reflektorbereich 9 überdeckt und der über Durchkontaktierungen 10 elektrisch leitend mit dem ersten Bereich 1 verbunden ist. Die Durchkontaktierungen 10 sind beispielsweise mit dem Material des metallischen Reflektorbereichs, zum Beispiel Silber, gebildet und in Ausnehmungen des dielektrischen Reflektorbereichs 9 ausgebildet. Sie stellen einen elektrischen Kontakt zum weiteren TCO-Material 7 her.
  • 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
    • 1
    erster Bereich
    1a
    Oberfläche
    2
    zweiter Bereich
    3
    aktiver Bereich
    31
    Barriereschicht
    32
    Trogschicht
    4
    Einbuchtung
    5
    V-Defekt
    6
    TCO-Material
    7
    weiteres TCO-Material
    8
    metallischer Reflektorbereich
    9
    dielektrischer Reflektorbereich
    10
    Durchkontaktierung
    11
    Halbleiterkörper
    12
    Träger
    13
    Materialabtragung
    14
    Reflektor
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/144512 [0001]

Claims (14)

  1. Halbleiterchip mit - einem Halbleiterkörper (11) mit einem ersten Bereich (1), einem zweiten Bereich (2) und einem aktiven Bereich (3) zwischen dem ersten Bereich (1) und dem zweiten Bereich (2), - Einbuchtungen (4) im ersten Bereich (1), und - einem TCO-Material (6) in den Einbuchtungen.
  2. Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Einbuchtungen (4) Teil von V-Defekten (5) sind.
  3. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das TCO-Material (6) bündig mit der dem aktiven Bereich (3) abgewandten Oberfläche (1a) des ersten Bereich (1) abschließt.
  4. Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Reflektor (14), der die Einbuchtungen (4) und den ersten Bereich (1) überdeckt.
  5. Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Reflektor (14) einen metallischen Reflektorbereich (8) umfasst, der in direktem Kontakt mit dem TCO-Material (6) und dem ersten Bereich (1) steht.
  6. Halbleiterchip nach Anspruch 4 mit einem weiteren TCO-Material (7), welches die Einbuchtungen (4) und den ersten Bereich (1) überdeckt.
  7. Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das weitere TCO-Material (7) direkt an das TCO-Material (6) und den ersten Bereich (1) grenzt.
  8. Halbleiterchip nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem der Reflektor (14) einen dielektrischen Reflektorbereich (9) umfasst, der das weitere TCO-Material (7) überdeckt.
  9. Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Reflektor (14) einen metallischen Reflektorbereich (8) umfasst, der den dielektrischen Reflektorbereich (9) überdeckt und der über Durchkontaktierungen (10) elektrisch leitend mit dem ersten Bereich (1) verbunden ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (11) mit einem ersten Bereich (1), einem zweiten Bereich (2), einem aktiven Bereich (3) zwischen dem ersten Bereich (1) und dem zweiten Bereich (2) und Einbuchtungen (4) im ersten Bereich (1), - Aufbringen eines TCO-Materials (6) an der dem aktiven Bereich (3) abgewandten Seite des ersten Bereichs (1) auf den ersten Bereich (1) und in die Einbuchtungen (4), - Dünnen des TCO-Materials (6) von der dem ersten Bereich (1) abgewandten Seite des TCO-Materials (6) her durch Materialabtragung (13).
  11. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei durch das Dünnen der erste Bereich (1) freigelegt wird und das TCO-Material (6) ausschließlich in den Einbuchtungen (4) verbleibt.
  12. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, wobei die Materialabtragung (13) ein chemisch-mechanisches Polieren umfasst.
  13. Verfahren nach einem der drei vorherigen Ansprüche, wobei bei der Materialabtragung (13) ein Teil des ersten Bereichs (1) entfernt wird.
  14. Verfahren nach einem der vier vorherigen Ansprüche, wobei ein Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt wird.
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