DE102021209250A1 - Schichtenstapel für einen Halbleiterchip, Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip - Google Patents

Schichtenstapel für einen Halbleiterchip, Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip Download PDF

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Abstract

Es wird ein Schichtenstapel (20) für einen Halbleiterchip (21) angegeben, der Schichtenstapel (20) umfassend eine Halbleiterschicht (22) mit einem ersten Bereich (23), einem zweiten Bereich (24) und einem aktiven Bereich (25) zwischen dem ersten Bereich (23) und dem zweiten Bereich (24), mindestens eine Zwischenschicht (26), die die Halbleiterschicht (22) stellenweise bedeckt, und eine Seitenkante (27) der Halbleiterschicht (22), wobei sich die Seitenkante (27) quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels (20) erstreckt, wobei der erste Bereich (23) mit einem ersten Dotierstoff dotiert ist und der zweite Bereich (24) mit einem zweiten Dotierstoff dotiert ist, der erste Bereich (23) einen Kontaktbereich (28) aufweist, die Zwischenschicht (26) über dem Kontaktbereich (28) eine sich in einer Stapelrichtung (z) erstreckende Ausnehmung (29) aufweist, wobei die Stapelrichtung (z) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels (20) verläuft, und der Schichtenstapel (20) eine Deckschicht (30) aufweist, welche mindestens ein Metall aufweist, wobei die Deckschicht (30) den Kontaktbereich (28), die Seitenkante (27), die Zwischenschicht (26) und Seitenwände in der Ausnehmung (29) der Zwischenschicht (26) zumindest stellenweise bedeckt. Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels (20) für einen Halbleiterchip (21) angegeben.

Description

  • Es werden ein Schichtenstapel für einen Halbleiterchip, ein Halbleiterchip und ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip angegeben.
  • Für einen Halbleiterchip wird typischerweise ein Spiegel über dem aktiven Bereich benötigt. Außerdem können eine Verspiegelung von Seitenkanten und eine Saatschicht für eine darauf mittels Galvanik aufzubringende Schicht benötigt werden. Diese Komponenten können üblicherweise nicht im selben Lithografieschritt hergestellt werden, so dass mehrere Lithografieschritte nacheinander ausgeführt werden müssen. Dadurch wird die Dauer des Herstellungsprozesses erhöht, was auch die Kosten erhöht und das Risiko für Fehlprozessierungen ist erhöht.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Schichtenstapel für einen Halbleiterchip anzugeben, welcher effizient hergestellt werden kann. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterchip anzugeben, welcher effizient hergestellt werden kann. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip anzugeben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels für einen Halbleiterchip, umfasst der Schichtenstapel eine Halbleiterschicht mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich. Der Schichtenstapel weist eine Stapelrichtung auf. Der zweite Bereich ist in Stapelrichtung über dem ersten Bereich angeordnet. Der aktive Bereich ist in Stapelrichtung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet. Bei dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich kann es sich jeweils um eine Schicht handeln. Der aktive Bereich kann dazu ausgelegt sein im Betrieb eines Halbleiterchips, der den Schichtenstapel aufweist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren und/oder zu detektieren. Der aktive Bereich kann zumindest eine Quantentopfstruktur aufweisen.
  • Der erste Bereich und der zweite Bereich können auf einem Träger angeordnet sein. Bei dem Träger kann es sich um ein Aufwachssubstrat handeln, auf das Halbleiterschichten des Schichtenstapels epitaktisch abgeschieden sind. Das Substrat kann Saphir aufweisen. Alternativ kann es sich bei dem Träger um eine andere mechanisch tragende Komponente des Schichtenstapels oder des Halbleiterchips handeln. Das Aufwachssubstrat kann in diesem Fall gedünnt oder entfernt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels umfasst der Schichtenstapel mindestens eine Zwischenschicht, die die Halbleiterschicht stellenweise bedeckt. Die Zwischenschicht ist in Stapelrichtung über der Halbleiterschicht angeordnet. Das heißt, die Zwischenschicht ist an der dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterschicht angeordnet. Die Zwischenschicht kann in direktem Kontakt mit der Halbleiterschicht sein. Es ist aber auch möglich, dass zwischen der Halbleiterschicht und der Zwischenschicht eine oder mehrere andere Schichten angeordnet sind. Ein Bereich oder mehrere Bereiche der Halbleiterschicht können frei von der Zwischenschicht sein. Das heißt, die Halbleiterschicht ist nicht vollständig von der Zwischenschicht bedeckt. Die Zwischenschicht kann mehrere Schichten aufweisen. Die Zwischenschicht kann ein elektrisch isolierendes Material aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels umfasst der Schichtenstapel eine Seitenkante der Halbleiterschicht, wobei sich die Seitenkante quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels erstreckt. Die Seitenkante ist an mindestens einer Seite der Halbleiterschicht angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels ist der erste Bereich mit einem ersten Dotierstoff dotiert und der zweite Bereich ist mit einem zweiten Dotierstoff dotiert. Somit kann der erste Bereich n-leitend sein und der zweite Bereich p-leitend oder der erste Bereich ist p-leitend und der zweite Bereich n-leitend. Die Halbleiterschicht kann mit einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, gebildet sein. Beispielsweise kann die Halbleiterschicht GaN aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist der erste Bereich einen Kontaktbereich auf. Bei dem Kontaktbereich kann es sich um eine Fläche an einer Seite der Halbleiterschicht handeln. Die Fläche, welche den Kontaktbereich bildet, kann an einer dem Träger abgewandten Seite des ersten Bereichs angeordnet sein. Der Kontaktbereich kann sich über einen Teil der Fläche erstrecken, innerhalb welcher sich der erste Bereich erstreckt. Dabei verläuft diese Fläche parallel zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels. Der Kontaktbereich kann in einer Ausnehmung der Halbleiterschicht angeordnet sein. Das kann bedeuten, dass sich die Halbleiterschicht um den Kontaktbereich herum weiter entlang der Stapelrichtung erstreckt als im Bereich des Kontaktbereichs. Über den Kontaktbereich kann der erste Bereich elektrisch kontaktiert werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Zwischenschicht über dem Kontaktbereich eine sich in einer Stapelrichtung erstreckende Ausnehmung auf, wobei die Stapelrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels verläuft. Das kann bedeuten, dass der Kontaktbereich frei von der Zwischenschicht ist. Somit bedeckt die Zwischenschicht nicht den Kontaktbereich. Die Ausnehmung in der Zwischenschicht über dem Kontaktbereich erstreckt sich in Stapelrichtung durch die gesamte Zwischenschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist der Schichtenstapel eine Deckschicht auf, welche mindestens ein Metall aufweist, wobei die Deckschicht den Kontaktbereich, die Seitenkante, die Zwischenschicht und Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht zumindest stellenweise bedeckt. Das bedeutet, dass die Deckschicht den Kontaktbereich zumindest stellenweise bedeckt, die Seitenkante zumindest stellenweise bedeckt, die Zwischenschicht zumindest stellenweise bedeckt und die Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht zumindest stellenweise bedeckt. Bei der Deckschicht kann es sich um eine Schicht handeln, welche zwei oder drei Schichten aufweist oder welche aus zwei oder drei Schichten besteht. Insgesamt weist die Deckschicht mindestens eine Schicht auf. Die Deckschicht kann mehr als drei Schichten oder eine Vielzahl von Schichten aufweisen.
  • Es ist möglich, dass die Deckschicht den Kontaktbereich vollständig bedeckt. Weiter kann die Deckschicht die Seitenkante vollständig bedecken. Die Deckschicht kann die Zwischenschicht vollständig bedecken. Weiter kann die Deckschicht die Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht vollständig bedecken. Die Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht erstrecken sich quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels. Die Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht sind durch die Zwischenschicht gebildet.
  • Die Deckschicht erfüllt vorteilhafterweise mehrere Funktionen, so dass zur Erfüllung dieser Funktionen nur die Deckschicht und nicht mehrere verschiedene Schichten benötigt werden. So ist die Deckschicht dazu ausgelegt zumindest einen Teil von auf sie auftreffender elektromagnetischer Strahlung zu reflektieren. So kann elektromagnetische Strahlung, welche im aktiven Bereich erzeugt wird, von der Deckschicht reflektiert werden. Dadurch wird ein Austreten und eine Absorption der erzeugten elektromagnetischen Strahlung an der Seite des Schichtenstapels, an der die Deckschicht angeordnet ist, verhindert oder zumindest verringert. Somit kann die Helligkeit eines Halbleiterchips, in welchem der Schichtenstapel verwendet wird, erhöht werden. Die Reflektivität der Deckschicht wird dadurch erreicht, dass die Deckschicht mindestens ein Metall aufweist. Die Deckschicht bedeckt verschiedene Bereiche, nämlich zumindest stellenweise den Kontaktbereich, die Seitenkante, die Zwischenschicht und die Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht. Somit wird für diese Bereiche nur eine Schicht benötigt, um die benötigte Reflektivität zu erreichen. Daher werden beispielsweise verschiedene Masken oder verschiedene Fotolithografieschritte vermieden und stattdessen kann die Deckschicht effizient in einem Fotolithografieschritt hergestellt werden.
  • Da insgesamt nur ein Fotolithografieschritt benötigt wird, um die Deckschicht herzustellen, können vorteilhafterweise Material und Zeit bei der Herstellung des Schichtenstapels eingespart werden. Somit können die Herstellungskosten verringert werden. Außerdem können die Komplexität des Herstellungsprozesses reduziert, die Durchlaufzeiten verkürzt und insgesamt die Produktionskapazität erhöht werden.
  • Die Deckschicht dient weiter dazu einen elektrischen Kontakt zum ersten Bereich im Kontaktbereich herzustellen. Dazu ist die Deckschicht auf dem Kontaktbereich angeordnet. Die Deckschicht ist dazu geeignet einen elektrischen Kontakt herzustellen, da sie mindestens ein Metall aufweist und somit zumindest stellenweise elektrisch leitfähig ist.
  • Des Weiteren kann die Deckschicht als Saatschicht für einen galvanischen Prozess dienen. Das bedeutet, die Deckschicht kann dazu ausgelegt sein, dass auf ihr eine Schicht galvanisch abgeschieden wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Deckschicht mindestens ein Metall aufweist.
  • Die Deckschicht kann weiter die Funktion einer Haftvermittlung zur an die Deckschicht angrenzenden Schicht des Schichtenstapels aufweisen.
  • Vorteilhafterweise werden somit mehrere Funktionen mit nur einer Schicht, nämlich der Deckschicht, ermöglicht. Die Deckschicht kann dabei in nur einem Fotolithografieschritt hergestellt werden. Somit kann die Deckschicht und damit der Schichtenstapel effizient hergestellt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels für einen Halbleiterchip, umfasst der Schichtenstapel eine Halbleiterschicht mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, mindestens eine Zwischenschicht, die die Halbleiterschicht stellenweise bedeckt, und eine Seitenkante der Halbleiterschicht, wobei sich die Seitenkante quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels erstreckt, wobei der erste Bereich mit einem ersten Dotierstoff dotiert ist und der zweite Bereich mit einem zweiten Dotierstoff dotiert ist, der erste Bereich einen Kontaktbereich aufweist, die Zwischenschicht über dem Kontaktbereich eine sich in einer Stapelrichtung erstreckende Ausnehmung aufweist, wobei die Stapelrichtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels verläuft, und der Schichtenstapel eine Deckschicht aufweist, welche mindestens ein Metall aufweist, wobei die Deckschicht den Kontaktbereich, die Seitenkante, die Zwischenschicht und Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht zumindest stellenweise bedeckt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht mindestens eins der folgenden Metalle auf: Chrom, Platin, Gold. Dadurch dass die Deckschicht mindestens eins der Metalle Chrom, Platin oder Gold aufweist, können zumindest einige der genannten Funktionen der Deckschicht erreicht werden. Somit wird lediglich eine Schicht, nämlich die Deckschicht, zur Erreichung verschiedener Funktionen benötigt. Daher kann der Schichtenstapel effizient hergestellt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht mindestens eins der folgenden Materialien auf: Chrom, Platin, Gold, Titan, Indiumzinnoxid, Zinkoxid, Aluminium, Rhodium, Kupfer, Nickel oder Silber. Dadurch dass die Deckschicht mindestens eins dieser Materialien aufweist, können zumindest einige der genannten Funktionen der Deckschicht erreicht werden. Somit wird lediglich eine Schicht, nämlich die Deckschicht, zur Erreichung verschiedener Funktionen benötigt. Daher kann der Schichtenstapel effizient hergestellt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels erstreckt sich die Deckschicht über mindestens 70 % der Fläche des Schichtenstapels in seiner Haupterstreckungsebene. Das bedeutet, dass die Deckschicht mindestens 70 % der Fläche des Schichtenstapels in seiner Haupterstreckungsebene bedeckt. Bevorzugt erstreckt sich die Deckschicht über mindestens 80 % der Fläche des Schichtenstapels in seiner Haupterstreckungsebene. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Deckschicht über mindestens 90 % der Fläche des Schichtenstapels in seiner Haupterstreckungsebene. Somit erfüllt die Deckschicht ihre verschiedenen Funktionen über ein Großteil der Fläche des Schichtenstapels. Dies ist vorteilhaft, um eine große Reflektivität zu erreichen und das Aufbringen einer nachfolgenden Schicht in einem galvanischen Prozess zu ermöglichen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist der zweite Bereich einen weiteren Kontaktbereich auf, welcher frei von der Deckschicht ist. Bei dem weiteren Kontaktbereich kann es sich um eine Fläche an einer Seite der Halbleiterschicht handeln. Die Fläche, welche den weiteren Kontaktbereich bildet, kann an einer dem Träger abgewandten Seite des zweiten Bereichs angeordnet sein. Der weitere Kontaktbereich kann sich über einen Teil der Fläche erstrecken, innerhalb welcher sich der zweite Bereich erstreckt. Dabei verläuft diese Fläche parallel zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels. Der weitere Kontaktbereich kann an einer dem Träger abgewandten Seite der Halbleiterschicht angeordnet sein. Über den weiteren Kontaktbereich kann der zweite Bereich elektrisch kontaktiert werden. Die Deckschicht bedeckt den weiteren Kontaktbereich nicht. Somit ist die Deckschicht nicht elektrisch mit dem weiteren Kontaktbereich verbunden. Daher kann die Deckschicht zur elektrischen Kontaktierung des ersten Bereichs verwendet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist der zweite Bereich einen weiteren Kontaktbereich auf und die Deckschicht bedeckt den weiteren Kontaktbereich zumindest stellenweise. Der weitere Kontaktbereich ist elektrisch vom Kontaktbereich isoliert. Dies kann dadurch erfolgen, dass nach dem Aufbringen der Deckschicht ein Teil der Deckschicht entfernt wird. Auch eine auf der Deckschicht angeordnete Schicht des Schichtenstapels kann derart mittels Fotolithografie gebildet werden, dass der weitere Kontaktbereich elektrisch vom Kontaktbereich isoliert ist. Somit kann über den ersten Kontaktbereich der erste Bereich elektrisch kontaktiert werden und über den weiteren Kontaktbereich kann der zweite Bereich elektrisch kontaktiert werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels ist zumindest ein der Halbleiterschicht abgewandter Bereich der Deckschicht dazu ausgelegt als Saatschicht in einem galvanischen Prozess verwendet zu werden. Dazu kann die Deckschicht zumindest in dem der Halbleiterschicht abgewandten Bereich Gold aufweisen. Dass zumindest ein der Halbleiterschicht abgewandter Bereich der Deckschicht als Saatschicht in einem galvanischen Prozess verwendet werden kann, bedeutet, dass auf der Deckschicht an der der Halbleiterschicht abgewandten Seite eine Schicht mit einem galvanisch Prozess aufgebracht werden kann. Somit erfüllt die Deckschicht noch eine weitere Funktion. Vorteilhafterweise können mit nur einer Schicht, nämlich der Deckschicht, mehrere Funktionen erfüllt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels beträgt die Schichtdicke der Deckschicht in Stapelrichtung mindestens 50 nm und höchstens 1 um. Mit diesem Schichtdickenbereich können verschiedene Funktionen der Deckschicht ermöglicht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht eine erste Schicht auf, welche Chrom aufweist. Die erste Schicht kann an der der Halbleiterschicht zugewandten Seite der Deckschicht angeordnet sein. Die erste Schicht kann in direktem Kontakt mit dem Kontaktbereich sein. Somit kontaktiert die erste Schicht den Kontaktbereich und damit den ersten Bereich elektrisch. Da die erste Schicht Chrom aufweist, ist sie elektrisch leitfähig und kann somit zur elektrischen Kontaktierung verwendet werden. Des Weiteren kann die erste Schicht zur Haftvermittlung zwischen der Deckschicht und der darunterliegenden Schicht dienen. Somit können mit nur einer Schicht verschiedene Funktionen erfüllt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht eine erste Schicht auf, welche Titan, Indiumzinnoxid oder Zinkoxid aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels beträgt die Schichtdicke der ersten Schicht in Stapelrichtung höchstens 30 nm. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der ersten Schicht in Stapelrichtung höchstens 20 nm. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke der ersten Schicht in Stapelrichtung mindestens 1 nm und höchstens 10 nm. Diese Schichtdickenbereiche genügen, um einen elektrischen Kontakt zum ersten Bereich herzustellen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht eine zweite Schicht auf, welche Platin aufweist. Die zweite Schicht kann auf der ersten Schicht angeordnet sein. Somit ist die zweite Schicht an der der Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Schicht angeordnet. Die zweite Schicht kann in direktem Kontakt mit der ersten Schicht sein. Die zweite Schicht kann dazu ausgelegt sein elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Beispielsweise ist die zweite Schicht dazu ausgelegt vom aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise zu reflektieren. Die zweite Schicht kann sich über die gesamte Ausdehnung der Deckschicht parallel zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels erstrecken. Somit erfüllt die zweite Schicht die Funktion eines Spiegels. Des Weiteren kann die zweite Schicht als Barriere für eine nachfolgende Schicht oder nachfolgende Schichten dienen. Somit können vorteilhafterweise mit der Deckschicht verschiedene Funktionen ermöglicht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht eine zweite Schicht auf, welche Aluminium, Silber oder Rhodium aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels beträgt die Schichtdicke der zweiten Schicht in Stapelrichtung höchstens 500 nm. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der zweiten Schicht in Stapelrichtung höchstens 150 nm. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke der zweiten Schicht in Stapelrichtung mindestens 10 nm und höchstens 100 nm. Diese Schichtdickenbereiche genügen, um eine ausreichende Reflektivität der Deckschicht zu ermöglichen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht eine dritte Schicht auf, welche Gold aufweist. Die dritte Schicht kann auf der zweiten Schicht angeordnet sein. Somit ist die dritte Schicht an der der Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten Schicht angeordnet. Die dritte Schicht kann in direktem Kontakt mit der zweiten Schicht sein. Die dritte Schicht ist dazu ausgelegt als Saatschicht in einem galvanischen Prozess verwendet zu werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die dritte Schicht Gold aufweist. Somit können vorteilhafterweise mit der Deckschicht verschiedene Funktionen ermöglicht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels weist die Deckschicht eine dritte Schicht auf, welche Kupfer, Nickel oder Silber aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels beträgt die Schichtdicke der dritten Schicht in Stapelrichtung mindestens 20 nm und höchstens 800 nm. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der dritten Schicht in Stapelrichtung mindestens 50 nm und höchstens 500 nm. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke der dritten Schicht in Stapelrichtung mindestens 100 nm und höchstens 300 nm. Mit diesen Schichtdicken kann erreicht werden, dass die dritte Schicht als Saatschicht in einem galvanischen Prozess verwendet werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Schichtenstapels ist der erste Dotierstoff ein p-Dotierstoff und der zweite Dotierstoff ist ein n-Dotierstoff oder der erste Dotierstoff ist ein n-Dotierstoff und der zweite Dotierstoff ist ein p-Dotierstoff. Das bedeutet, der erste Bereich kann p-dotiert sein und der zweite Bereich n-dotiert oder der erste Bereich kann n-dotiert sein und der zweite Bereich p-dotiert. Somit entsteht zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein pn-Übergang. Somit kann der aktive Bereich dazu ausgelegt sein elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
  • Es wird ferner ein Halbleiterchip mit einem hier beschriebenen Schichtenstapel angegeben. Sämtliche für den Schichtenstapel offenbarte Merkmale sind auch für den Halbleiterchip offenbart. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip den Schichtenstapel und der aktive Bereich ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Somit kann es sich bei dem Halbleiterchip um einen optoelektronischen Halbleiterchip handeln. Da die Deckschicht in nur einem Fotolithografieschritt hergestellt werden kann und verschiedene Funktionen erfüllt, kann auch der Halbleiterchip effizient hergestellt werden.
  • Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip angegeben. Der Schichtenstapel ist bevorzugt mit einem hier beschriebenen Verfahren herstellbar. Mit anderen Worten, sämtliche für den Schichtenstapel offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels für einen Halbleiterchip, umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Halbleiterschicht mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich. Die Halbleiterschicht kann auf einem Träger aufgewachsen werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Aufbringen mindestens einer Zwischenschicht, die die Halbleiterschicht stellenweise bedeckt. Die Zwischenschicht kann mithilfe einer Maske aufgebracht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Aufbringen einer Deckschicht mittels Fotolithografie. Dabei wird die Deckschicht in einem Fotolithografieschritt aufgebracht. Somit wird nur eine Maske zum Aufbringen der Deckschicht benötigt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der erste Bereich mit einem ersten Dotierstoff dotiert und der zweite Bereich ist mit einem zweiten Dotierstoff dotiert. Die Dotierstoffe können jeweils in den ersten Bereich und den zweiten Bereich eingebracht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der erste Bereich einen Kontaktbereich auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Zwischenschicht über dem Kontaktbereich eine sich in einer Stapelrichtung erstreckende Ausnehmung auf, wobei die Stapelrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels verläuft. Die Zwischenschicht kann mithilfe einer Maske derart gebildet werden, dass sie über dem Kontaktbereich eine Ausnehmung aufweist. Weiter ist es möglich, dass die Zwischenschicht über dem Kontaktbereich entfernt wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Deckschicht mindestens ein Metall auf und bedeckt den Kontaktbereich, eine Seitenkante der Halbleiterschicht, die Zwischenschicht und Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht zumindest stellenweise.
  • Die Deckschicht kann vorteilhafterweise in nur einem Fotolithografieschritt aufgebracht werden und gleichzeitig mehrere Funktionen erfüllen. Somit werden weitere Lithografieschritte vermieden und auch damit einhergehende mögliche Fehlprozessierungen. Außerdem können vorteilhafterweise Material und Zeit bei der Herstellung des Schichtenstapels eingespart werden. Somit können die Herstellungskosten verringert werden. Außerdem können die Komplexität des Herstellungsprozesses reduziert, die Durchlaufzeiten verkürzt und insgesamt die Produktionskapazität erhöht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren die Schritte Bereitstellen einer Halbleiterschicht mit einem ersten Bereich, einem zweiten Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, Aufbringen mindestens einer Zwischenschicht, die die Halbleiterschicht stellenweise bedeckt, und Aufbringen einer Deckschicht mittels Fotolithografie, wobei der erste Bereich mit einem ersten Dotierstoff dotiert ist und der zweite Bereich mit einem zweiten Dotierstoff dotiert ist, der erste Bereich einen Kontaktbereich aufweist, die Zwischenschicht über dem Kontaktbereich eine sich in einer Stapelrichtung erstreckende Ausnehmung aufweist, wobei die Stapelrichtung senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels verläuft, und die Deckschicht mindestens ein Metall aufweist und den Kontaktbereich, eine Seitenkante der Halbleiterschicht, die Zwischenschicht und Seitenwände in der Ausnehmung der Zwischenschicht zumindest stellenweise bedeckt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die Deckschicht zwei oder drei Schichten auf und alle Schichten der Deckschicht werden im selben Fotolithografieschritt aufgebracht. Das kann bedeuten, dass die Schichten der Deckschicht in einem Fotolithografieschritt nacheinander aufeinander aufgebracht werden. Die Schichten der Deckschicht können in einer Fläche, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels verläuft, die gleiche Ausdehnung aufweisen. Somit kann die Deckschicht und damit der Schichtenstapel effizient hergestellt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Schichtenstapel parallel zur Seitenkante der Halbleiterschicht zertrennt. Das Verfahren kann zur Herstellung einer Vielzahl von Schichtenstapeln verwendet werden. Dabei wird eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Schichtenstapeln gleichzeitig hergestellt. Die Schichtenstapel werden anschließend parallel zur Seitenkante der Halbleiterschicht zertrennt. Somit kann vorteilhafterweise eine Vielzahl von Schichtenstapeln effizient hergestellt werden.
  • Im Folgenden werden der hier beschriebene Schichtenstapel, der hier beschriebene Halbleiterchip und das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Mit den 1, 2A und 2B wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels beschrieben. Dabei zeigen die 2A und 2B jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Schichtenstapels.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterchips gezeigt.
  • 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.
  • 1 zeigt einen Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei wird eine Halbleiterschicht 22 mit einem ersten Bereich 23, einem zweiten Bereich 24 und einem aktiven Bereich 25 zwischen dem ersten Bereich 23 und dem zweiten Bereich 24 bereitgestellt. Der aktive Bereich 25 ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. In 1 ist ein Querschnitt durch die Halbleiterschicht 22 gezeigt. Die Halbleiterschicht 22 kann auf einem Substrat 35 angeordnet oder aufgewachsen sein. Der zweite Bereich 24 ist an der dem Substrat 35 abgewandten Seite der Halbleiterschicht 22 angeordnet. Der erste Bereich 23 ist mit einem ersten Dotierstoff dotiert und der zweite Bereich 24 mit einem zweiten Dotierstoff dotiert. Bei dem ersten Bereich 23 kann es sich um einen n-dotierten Bereich handeln und bei dem zweiten Bereich 24 kann es sich um einen p-dotierten Bereich handeln. Somit befindet sich zwischen dem ersten Bereich 23 und dem zweiten Bereich 24 ein pn-Übergang. Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei dem ersten Bereich 23 um einen p-dotierten Bereich handelt und bei dem zweiten Bereich 24 und einen n-dotierten Bereich. Die Halbleiterschicht 22 weist an mindestens einer Seite eine Seitenkante 27 auf.
  • Des Weiteren wird auf die Halbleiterschicht 22 eine Zwischenschicht 26 aufgebracht, so dass die Halbleiterschicht 22 stellenweise von der Zwischenschicht 26 bedeckt ist. Die Zwischenschicht 26 bedeckt die Halbleiterschicht 22 nicht vollständig. Die Zwischenschicht 26 bedeckt ebenfalls die Seitenkante 27. Der erste Bereich 23 weist einen Kontaktbereich 28 auf. Der Kontaktbereich 28 ist an der dem Substrat 35 abgewandten Seite des ersten Bereichs 23 angeordnet. Bei dem Kontaktbereich 28 handelt es sich um einen Bereich an einer Oberseite 36 des ersten Bereichs 23. Dabei ist die Oberseite 36 des ersten Bereichs 23 an der dem Substrat 35 abgewandten Seite des ersten Bereichs 23 angeordnet. Über dem Kontaktbereich 28 weist die Zwischenschicht 26 eine sich in einer Stapelrichtung z erstreckende Ausnehmung 29 auf. Die Stapelrichtung z verläuft senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels 20. Somit ist der Kontaktbereich 28 frei von der Zwischenschicht 26. Um den Kontaktbereich 28 herum weist auch die Halbleiterschicht 22 eine Ausnehmung 29 auf. Die Ausnehmung 29 der Halbleiterschicht 22 erstreckt sich in Stapelrichtung z vom zweiten Bereich 24 bis zum ersten Bereich 23. Somit kann der erste Bereich 23 über den Kontaktbereich 28 elektrisch kontaktiert werden. Die Seitenkante 27 verläuft parallel zur Stapelrichtung z.
  • Der zweite Bereich 24 weist einen weiteren Kontaktbereich 31 auf. Der weitere Kontaktbereich 31 ist an einer dem Substrat 35 abgewandten Seite des zweiten Bereichs 24 angeordnet. Die Zwischenschicht 26 bedeckt den weiteren Kontaktbereich 31 und ist oberhalb des weiteren Kontaktbereichs 31 zumindest stellenweise elektrisch leitfähig. Dafür kann die Zwischenschicht 26 oberhalb des Kontaktbereichs 31 einen ersten Metallbereich 37 aufweisen. Der erste Metallbereich 37 weist ein Metall auf. Weiter kann die Zwischenschicht 26 oberhalb der Halbleiterschicht 22 einen zweiten Metallbereich 38 aufweisen. Der zweite Metallbereich 38 weist ein Metall auf. Der zweite Metallbereich 38 kann als Spiegel dienen. Der zweite Metallbereich 38 kann elektrisch von der Halbleiterschicht 22 isoliert sein.
  • In 2A ist ein nächster Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels 20 gezeigt. Dabei wird eine Deckschicht 30 mittels Fotolithografie aufgebracht. 2A zeigt somit einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Schichtenstapels 20. Die Deckschicht 30 wird auf die Zwischenschicht 26 und den Kontaktbereich 28 aufgebracht. Somit bedeckt die Deckschicht 30 den Kontaktbereich 28, die Seitenkante 27, die Zwischenschicht 26 und Seitenwände in der Ausnehmung 29 der Zwischenschicht 26. Die Seitenwände in der Ausnehmung 29 der Zwischenschicht 26 erstrecken sich parallel zur Stapelrichtung z. Die Seitenwände in der Ausnehmung 29 der Zwischenschicht 26 sind durch die Zwischenschicht 26 gebildet. Somit bedeckt die Deckschicht 30 die Ausnehmung 29 in der Zwischenschicht 26 vollständig. Der weitere Kontaktbereich 31 kann frei von der Deckschicht 30 sein. Somit ist es möglich, dass die Deckschicht 30 den weiteren Kontaktbereich 31 nicht bedeckt. Die Deckschicht 30 weist mindestens ein Metall auf.
  • Die Deckschicht 30 kann durch eine Schicht gebildet sein.
  • Der Schichtenstapel 20 für einen Halbleiterchip 21 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst somit die Halbleiterschicht 22, die Zwischenschicht 26 und die Deckschicht 30. Die Deckschicht 30 erstreckt sich dabei über mindestens 70 % der Fläche des Schichtenstapels 20 in seiner Haupterstreckungsebene. Dies ermöglicht, dass in einem nachfolgenden galvanischen Prozess großflächig eine Schicht auf den Schichtenstapel 20 aufgebracht wird. Denn zumindest ein der Halbleiterschicht 22 abgewandter Bereich der Deckschicht 30 ist dazu ausgelegt als Saatschicht in einem galvanischen Prozess verwendet zu werden.
  • Die Schichtdicke der gesamten Deckschicht 30 in Stapelrichtung z beträgt mindestens 50 nm und höchstens 1 um. Die Deckschicht 30 weist mindestens eins der folgenden Metalle auf: Chrom, Platin, Gold.
  • In 2B ist ein alternativer nächster Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines Schichtenstapels 20 gezeigt. Dabei wird die Deckschicht 30 mittels Fotolithografie aufgebracht. 2B zeigt somit einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schichtenstapels 20. Im Unterschied zu dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Deckschicht 30 eine erste Schicht 32, eine zweite Schicht 33 und eine dritte Schicht 34 auf. Alle Schichten 32, 33, 34 der Deckschicht 30 werden im selben Fotolithografieschritt aufgebracht.
  • Die erste Schicht 32 weist Chrom, Titan, Indiumzinnoxid oder Zinkoxid auf. Die Schichtdicke der ersten Schicht 32 in Stapelrichtung z beträgt höchstens 30 nm. Die zweite Schicht 33 weist Platin, Aluminium, Silber oder Rhodium auf. Die Schichtdicke der zweiten Schicht 33 in Stapelrichtung z beträgt höchstens 500 nm. Die zweite Schicht 33 ist auf der ersten Schicht 32 angeordnet. Die dritte Schicht 34 weist Gold, Kupfer, Nickel oder Silber auf. Die Schichtdicke der dritten Schicht 34 in Stapelrichtung z beträgt mindestens 20 nm und höchstens 800 nm. Dabei stellt die zweite Schicht 33 eine Barriere für das Gold der dritten Schicht 34 dar. Die dritte Schicht 34 ist auf der zweiten Schicht 33 angeordnet. Somit ist die zweite Schicht 33 zwischen der ersten Schicht 32 und der dritten Schicht 34 angeordnet.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt kann der Schichtenstapel 20 parallel zur Seitenkante 27 der Halbleiterschicht 22 zertrennt werden. Somit kann eine Vielzahl von Halbleiterchips 21 hergestellt werden.
  • In 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterchips 21 gezeigt. Dabei ist der Halbleiterchip 21 schematisch dargestellt. Der Halbleiterchip 21 weist einen Schichtenstapel 20 wie in 2A oder 2B gezeigt auf, wobei der aktive Bereich 25 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist.
  • Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
  • 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
    • 20
    Schichtenstapel
    21
    Halbleiterchip
    22
    Halbleiterschicht
    23
    erster Bereich
    24
    zweiter Bereich
    25
    aktiver Bereich
    26
    Zwischenschicht
    27
    Seitenkante
    28
    Kontaktbereich
    29
    Ausnehmung
    30
    Deckschicht
    31
    weiterer Kontaktbereich
    32
    erste Schicht
    33
    zweite Schicht
    34
    dritte Schicht
    35
    Substrat
    36
    Oberseite
    37
    erster Metallbereich
    38
    zweiter Metallbereich
    z
    Stapelrichtung

Claims (18)

  1. Schichtenstapel (20) für einen Halbleiterchip (21), der Schichtenstapel (20) umfassend: - eine Halbleiterschicht (22) mit einem ersten Bereich (23), einem zweiten Bereich (24) und einem aktiven Bereich (25) zwischen dem ersten Bereich (23) und dem zweiten Bereich (24) , - mindestens eine Zwischenschicht (26), die die Halbleiterschicht (22) stellenweise bedeckt, und - eine Seitenkante (27) der Halbleiterschicht (22), wobei sich die Seitenkante (27) quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels (20) erstreckt, wobei - der erste Bereich (23) mit einem ersten Dotierstoff dotiert ist und der zweite Bereich (24) mit einem zweiten Dotierstoff dotiert ist, - der erste Bereich (23) einen Kontaktbereich (28) aufweist, - die Zwischenschicht (26) über dem Kontaktbereich (28) eine sich in einer Stapelrichtung (z) erstreckende Ausnehmung (29) aufweist, wobei die Stapelrichtung (z) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels (20) verläuft, und - der Schichtenstapel (20) eine Deckschicht (30) aufweist, welche mindestens ein Metall aufweist, wobei die Deckschicht (30) den Kontaktbereich (28), die Seitenkante (27), die Zwischenschicht (26) und Seitenwände in der Ausnehmung (29) der Zwischenschicht (26) zumindest stellenweise bedeckt.
  2. Schichtenstapel (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Deckschicht (30) mindestens eins der folgenden Materialien aufweist: Chrom, Platin, Gold, Titan, Indiumzinnoxid, Zinkoxid, Aluminium, Rhodium, Kupfer, Nickel oder Silber.
  3. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Deckschicht (30) sich über mindestens 70 % der Fläche des Schichtenstapels (20) in seiner Haupterstreckungsebene erstreckt.
  4. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Bereich (24) einen weiteren Kontaktbereich (31) aufweist, welcher frei von der Deckschicht (30) ist.
  5. Schichtenstapel (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Bereich (24) einen weiteren Kontaktbereich (31) aufweist und die Deckschicht (30) bedeckt den weiteren Kontaktbereich (31) zumindest stellenweise.
  6. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest ein der Halbleiterschicht (22) abgewandter Bereich der Deckschicht (30) dazu ausgelegt ist als Saatschicht in einem galvanischen Prozess verwendet zu werden.
  7. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schichtdicke der Deckschicht (30) in Stapelrichtung (z) mindestens 50 nm und höchstens 1 um beträgt.
  8. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Deckschicht (30) eine erste Schicht (32) aufweist, welche Chrom, Titan, Indiumzinnoxid oder Zinkoxid aufweist.
  9. Schichtenstapel (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Schichtdicke der ersten Schicht (32) in Stapelrichtung (z) höchstens 30 nm beträgt.
  10. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Deckschicht (30) eine zweite Schicht (33) aufweist, welche Platin, Aluminium, Silber oder Rhodium aufweist.
  11. Schichtenstapel (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Schichtdicke der zweiten Schicht (33) in Stapelrichtung (z) höchstens 500 nm beträgt.
  12. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Deckschicht (30) eine dritte Schicht (34) aufweist, welche Gold, Kupfer, Nickel oder Silber aufweist.
  13. Schichtenstapel (20) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Schichtdicke der dritten Schicht (34) in Stapelrichtung (z) mindestens 20 nm und höchstens 800 nm beträgt.
  14. Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Dotierstoff ein p-Dotierstoff ist und der zweite Dotierstoff ein n-Dotierstoff ist oder der erste Dotierstoff ein n-Dotierstoff ist und der zweite Dotierstoff ein p-Dotierstoff ist.
  15. Halbleiterchip (21) mit einem Schichtenstapel (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der aktive Bereich (25) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Schichtenstapels (20) für einen Halbleiterchip (21), das Verfahren umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Halbleiterschicht (22) mit einem ersten Bereich (23), einem zweiten Bereich (24) und einem aktiven Bereich (25) zwischen dem ersten Bereich (23) und dem zweiten Bereich (24), - Aufbringen mindestens einer Zwischenschicht (26), die die Halbleiterschicht (22) stellenweise bedeckt, und - Aufbringen einer Deckschicht (30) mittels Fotolithografie, wobei - der erste Bereich (23) mit einem ersten Dotierstoff dotiert ist und der zweite Bereich (24) mit einem zweiten Dotierstoff dotiert ist, - der erste Bereich (23) einen Kontaktbereich (28) aufweist, - die Zwischenschicht (26) über dem Kontaktbereich (28) eine sich in einer Stapelrichtung (z) erstreckende Ausnehmung (29) aufweist, wobei die Stapelrichtung (z) senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Schichtenstapels (20) verläuft, und - die Deckschicht (30) mindestens ein Metall aufweist und den Kontaktbereich (28), eine Seitenkante (27) der Halbleiterschicht (22), die Zwischenschicht (26) und Seitenwände in der Ausnehmung (29) der Zwischenschicht (26) zumindest stellenweise bedeckt.
  17. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die Deckschicht (30) zwei oder drei Schichten aufweist und alle Schichten der Deckschicht (30) im selben Fotolithografieschritt aufgebracht werden.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei der Schichtenstapel (20) parallel zur Seitenkante (27) der Halbleiterschicht (22) zertrennt wird.
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