DE10252060B4 - A radiation-emitting semiconductor component and method for producing a plurality of semiconductor layers - Google Patents
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Abstract
Strahlungsemittierendes
Halbleiterbauelement
– mit
einem Substrat (1), auf dem eine Maskenschicht (3), enthaltend eine
oder mehrere Öffnungen
(4), angeordnet ist,
– mit
einer Halbleiterschicht (5), die auf dem Substrat (1) im Bereich
einer Öffnung
(4) und auf der Maskenschicht (3) abgeschieden ist,
– bei dem
der zwischen der Halbleiterschicht (5) und dem Substrat (1) liegende
Teil der Maskenschicht (3) nur eine einzige Öffnung (4) aufweist, und
– bei dem
die Maskenschicht (3) eine Schichtfolge von Einzelschichten (31,
32, 33) enthält,
wobei wenigstens eine Einzelschicht (31, 33) Titan und wobei wenigstens
eine weitere Einzelschicht (32) Aluminium enthält.Radiation-emitting semiconductor component
- with a substrate (1) on which a mask layer (3) containing one or more openings (4) is arranged,
With a semiconductor layer (5) deposited on the substrate (1) in the region of an opening (4) and on the mask layer (3),
In which the part of the mask layer (3) lying between the semiconductor layer (5) and the substrate (1) has only a single opening (4), and
- In which the mask layer (3) comprises a layer sequence of individual layers (31, 32, 33), wherein at least one single layer (31, 33) titanium and wherein at least one further single layer (32) contains aluminum.
Description
Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement enthaltend ein Substrat sowie eine Halbleiterschicht. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterschichten.The The invention relates to a radiation-emitting semiconductor component containing a substrate and a semiconductor layer. Further concerns the invention a method for producing a plurality of semiconductor layers.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein epitaktisches Herstellungsverfahren für Halbleiterschichten, wobei durch laterales Wachstum eines Halbleitermaterials auf einem Substrat Halbleiterschichten geformt werden.Especially The invention relates to an epitaxial manufacturing process for semiconductor layers, wherein by lateral growth of a semiconductor material on a Substrate semiconductor layers are formed.
Ein derartiges Verfahren wird oftmals als LEO-Verfahren (Lateral Epitaxial Overgrowth) oder ELOG-Verfahren (Epitaxial Lateral Overgrowth) bezeichnet und ist beispielsweise aus Song et al., phys. stat. sol. (a) 180, S. 247 (2000), bekannt. Hierin ist die Herstellung einer Galliumnitrid-Schicht auf einem Saphirsubstrat beschrieben. Auf dem Saphirsubstrat wird zunächst eine dünne Initialschicht (seed layer) und darauf eine streifenförmige Siliziumnitrid-Maskenschicht aufgebracht. Bei der nachfolgenden Abscheidung von Trimethylgallium und Ammoniak wächst zunächst eine Mehrzahl von Galliumnitrid-Schichten zwischen den Maskenstreifen auf. Sobald die Galliumnitrid-Schichten die Dicke der Maskenschicht erreicht haben, tritt neben dem vertikalen Wachstum ein laterales Wachstum auf, so daß die Maskenschicht von den Galliumnitrid-Schichten lateral überwachsen wird. Dieser Prozeß wird fortgesetzt, bis eine geschlossene Galliumnitrid-Schicht entsteht.One Such method is often called LEO (Lateral Epitaxial Overgrowth) or ELOG (Epitaxial Lateral Overgrowth) method and is, for example, from Song et al., phys. stat. sol. (a) 180, P. 247 (2000). This is the production of a gallium nitride layer described on a sapphire substrate. On the sapphire substrate becomes first a thin one Initial layer (seed layer) and then a strip-shaped silicon nitride mask layer applied. In the subsequent deposition of trimethylgallium and ammonia is growing first a plurality of gallium nitride layers between the mask stripes on. Once the gallium nitride layers the thickness of the mask layer have reached, in addition to the vertical growth, a lateral Growth on, so that the mask layer from the gallium nitride layers overgrown laterally becomes. This process will continued until a closed gallium nitride layer is formed.
Es hat sich gezeigt, daß die Versetzungsdichte in der durch laterales Überwachsen hergestellten Galliumnitrid-Schicht vorteilhaft gering ist und sich insbesondere gegenüber einer auf das Saphirsubstrat unmittelbar aufgewachsenen Schicht durch eine höhere Kristallqualität auszeichnet.It has been shown that the Dislocation density in the gallium nitride layer produced by lateral overgrowth is advantageously low and especially against one the sapphire substrate directly grown through a layer higher crystal quality distinguished.
Weiterhin ist allgemein bekannt, daß epitaktisches Wachstum bei einer erhöhten Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 1000°C stattfindet. Nach dem Epitaxieprozeß wird in der Regel das Substrat mit den darauf aufgewachsenen Epitaxieschichten auf eine für die weitere Verarbeitung zweckmäßige Temperatur und schließlich auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Dabei können unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Substrat und. Halbleiterschicht zu thermisch induzierten mechanischen Spannungen führen, wobei die Gefahr einer Beschädigung der Halbleiterschicht, beispielsweise durch Risse, besteht. Um diese Gefahr zu verringern, ist eine möglichst gute Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Halbleiterschicht und Substrat erforderlich.Farther is generally known that epitaxial Growth at an elevated level Temperature, for example, in the order of 1000 ° C takes place. After the epitaxy process becomes usually the substrate with the epitaxial layers grown thereon on one for further processing appropriate temperature and finally cooled to ambient temperature. It can different thermal expansion coefficients of substrate and. Semiconductor layer to thermally induced mechanical stresses to lead, being the risk of damage the semiconductor layer, for example by cracks, consists. Around To reduce danger is one possible good adaptation of the thermal expansion coefficient between Semiconductor layer and substrate required.
Bei Nitrid-Verbindungshalbleitern ist die Zahl der als Substrat geeigneten Materialien vergleichsweise gering, wobei die genannte thermische Anpassung nur bedingt möglich ist. Dadurch wird einerseits die maximal erreichbare Schichtdicke der Halbleiterschicht limitiert und andererseits die Ausbeute an rißfrei aufgewachsenen Halbleiterschichten und folglich auch die Ausbeute an damit herstellbaren Halbleiterbauelementen verringert.at Nitride compound semiconductors is the number of suitable as a substrate Materials comparatively low, said thermal Adaptation only conditionally possible is. As a result, on the one hand, the maximum achievable layer thickness the semiconductor layer limited and on the other hand the yield crack-free grown semiconductor layers and consequently also the yield reduced with it manufacturable semiconductor devices.
Als Material für das Substrat kommen insbesondere in Betracht Saphir, Spinell oder auch Siliziumcarbid. Während bei dem Material Saphir die thermische Anpassung zwischen der Halbleiterschicht und dem Substrat noch relativ gut gelingt, weshalb auf Saphir das Aufwachsen von Nitrid-Verbindungshalbleitern von ausreichender Schichtdicke möglich ist, können auf dem Substrat Siliziumcarbid nur sehr dünne Schichten aus Nitrid-Verbindungshalbleitern mit einer maximalen Schichtdicke von 3 bis 4 μm rißfrei epitaxiert werden. Da mit Hilfe der Nitrid-Verbindungshalbleiter die Herstellung von optoelektronischen Bauelementen, insbesondere Halbleiterlasern beabsichtigt ist, und da diese Bauelemente je nach Einzelfall eine hohe thermische Verlustleistung entwickeln, ist das Material Saphir wegen seiner schlechten Wärmeleitfähigkeit nur äußerst bedingt für die Herstellung von Leistungs-Laserdioden geeignet. Die Verwendung von Siliziumcarbid als Substrat hat den Vorteil einer guten Wärmeleitfähigkeit.When Material for The substrate may be considered in particular sapphire, spinel or also silicon carbide. While in the material sapphire, the thermal matching between the semiconductor layer and The substrate still works relatively well, which is why growing on sapphire of nitride compound semiconductors of sufficient thickness is possible, can on the substrate silicon carbide only very thin layers of nitride compound semiconductors with a maximum layer thickness of 3 to 4 microns are epitaxially crack-free. There with the help of nitride compound semiconductors the production of optoelectronic components, in particular Semiconductor lasers is intended, and because these components depending on the individual case developing a high thermal power dissipation is the material Sapphire because of its poor thermal conductivity only very conditionally for the production of power laser diodes suitable. The use of silicon carbide as a substrate has the advantage of good thermal conductivity.
Um die Defektdichte zu reduzieren müssen spezielle Verfahren wie beispielsweise ELOG herangezogen werden. Jedoch entstehen bei diesen Verfahren mit koaleszierenden ELOG-Schichten sehr hohe Schichtdicken (ca. 3–10 μm), so daß es auf SiC zur Rissbildung kommt und folglich keine optoelektronischen Bauelemente in einer ausreichenden Qualität herstellbar sind.Around To reduce the defect density must be special Procedures such as ELOG be used. However arise Very high in these processes with coalescing ELOG layers Layer thicknesses (about 3-10 microns), so that it on SiC comes to cracking and therefore no optoelectronic Components can be produced in a sufficient quality.
Aus
der Druckschrift
Die Druckschrift WO 01/27980 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer GaN-basierten Halbleiterstruktur unter Verwendung einer auf einem Wachstumssubstrat ausgebildeten Maske.The Document WO 01/27980 A1 describes a process for the preparation a GaN-based semiconductor structure using a a mask formed on a growth substrate.
Die
Druckschrift
Die Druckschrift US 2002/0145150 A1 beschreibt ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements unter Verwendung einer Maske.The Document US 2002/0145150 A1 describes a light-emitting Semiconductor device and a method for producing such a device using a mask.
Die
Druckschrift
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement anzugeben, das mit einer großen Ausbeute herstellbar ist. Es ist darüber hinaus Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten anzugeben, die zur Herstellung der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente geeignet sind.It Object of the present invention, a radiation-emitting Specify semiconductor device with a high yield can be produced. It is about it In addition, an object of the present invention is a process for the preparation of semiconductor layers to be used for the production of the radiation-emitting Semiconductor devices are suitable.
Die
Aufgaben werden gelöst
durch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch
1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterschichten
gemäß Patentanspruch
Es
wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben
mit einem Substrat, auf dem eine Maskenschicht angeordnet ist. Die
Maskenschicht enthält
dabei eine oder mehrere Öffnungen.
Ferner ist eine Halbleiterschicht vorgesehen, die auf dem Substrat
im Bereich einer Öffnung
sowie auf der Maskenschicht abgeschieden ist. Der zwischen der Halbleiterschicht
und dem Substrat liegende Teil der Maskenschicht weist dabei nur
eine einzige Öffnung
auf. Die Maskenschicht enhält
ferner eine Schichtfolge von Einzelschichten, wobei wenigstens eine
Einzelschicht Titan und wobei wenigstens eine weitere Einzelschicht
(
Das Halbleiterbauelement hat den Vorteil, daß es mit großer Ausbeute rißfrei herzustellen ist. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß die Halbleiterschicht nur einen sehr kleinen Bereich des Substrates, nämlich nur den Bereich des Substrates, der im Bereich einer einzigen Öffnung der Maskenschicht liegt, bedeckt.The Semiconductor device has the advantage that it with high yield crack-free is to produce. This advantage results from the fact that the semiconductor layer only a very small area of the substrate, namely only the area of the substrate, in the area of a single opening the mask layer lies, covered.
Hier fließt die Überlegung mit ein, daß die Halbleiterschicht insoweit mit wenig Rissen hergestellt werden kann, als die Fläche der Halbleiterschicht derart begrenzt ist, daß thermomechanische Spannungen, wie sie nach dem Abkühlen der frisch aufgewachsenen Halbleiterschicht entstehen, in der Halbleiterschicht teilweise abgebaut werden. Indem bei dem Halbleiterbauelement die Halbleiterschicht auf einen sehr kleinen Bereich des Substrates begrenzt ist, können sich die thermomechanischen Spannungen zum Teil oder sogar ganz abbauen, so daß die Gefahr der Rißbildung vermindert ist.Here flows the consideration with that the semiconductor layer in so far as little cracks can be made than the area of the Semiconductor layer is limited such that thermomechanical stresses, as they cool after the newly grown semiconductor layer arise in the semiconductor layer partially degraded. In the case of the semiconductor component, the Semiconductor layer on a very small area of the substrate is limited the thermo-mechanical stresses partly or even completely break down, so that the Risk of cracking is reduced.
Es
wird darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterschichten angegeben,
wobei in einem ersten Schritt ein Substrat bereitgestellt wird.
In einem darauffolgenden Schritt wird eine Maskenschicht auf das
Substrat aufgebracht. Es wird eine Maskenschicht aufgebracht, die
eine Mehrzahl von Öffnungen
aufweist. Danach wird ein Halbleitermaterial auf dem Substrat und
auf an die Öffnungen
angrenzende Abschnitte der Maskenschicht aufgewachsen. Dabei werden
Abschnitte der Maskenschicht lateral von dem Halbleitermaterial überwachsen.
Die Öffnungen
der Maskenschicht sind dabei so voneinander beabstandet, daß zu benachbarten Öffnungen
gehörende
Halbleiterschichten durch einen Spalt lateral voneinander beabstandet
sind. Die Maskenschicht enhält
dabei eine Schichtfolge von Einzelschichten, wobei wenigstens eine
Einzelschicht Titan und wobei wenigstens eine weitere Einzelschicht
(
Indem das hier angegebene Verfahren abweichend vom bekannten ELOG-Verfahren so durchgeführt wird, daß die lateral auf der Maskenschicht aufwachsenden Bereiche der Halbleiterschicht zwischen zwei Öffnungen nicht zusammenwachsen, kann auf einem einzigen Substrat eine Vielzahl einzelner Halbleiterschichten hergestellt werden, welche jeweils nur eine einzige Öffnung des zugehörigen Maskenschichtabschnittes zum Substrat aufweisen und welche deswegen gut geeignet sind, um das hier angegebene Halbleiterbauelement herzustellen. Indem auf ein Zusammenwachsen der einzelnen in einer jeden Öffnung der Maskenschicht aufgewachsenen Halbleiterschichten verzichtet wird, gelingt es, die übliche im ELOG-Verfahren hergestellte Halbleiterschicht, welche zusammenhängend mehrere Öffnungen in der Maskenschicht überdeckt, so in einzelne Halbleiterschichten aufzuteilen, daß jede einzelne Halbleiterschicht nur noch eine sehr kleine Fläche auf dem Substrat bedeckt, wodurch sich thermomechanische Spannungen optimal an den Rändern der einzelnen Halbleiterschichten abbauen können, wodurch die Gefahr der Bildung von Rissen in den einzelnen Halbleiterschichten stark reduziert wird.By doing the method specified here deviates from the known ELOG method so performed will that the laterally on the mask layer growing areas of the semiconductor layer between two openings can not grow together, on a single substrate a variety individual semiconductor layers are produced, each of which only a single opening the associated mask layer portion to the substrate and which are therefore well suited to to produce the semiconductor device specified here. By on a growing together of the individual in each opening of the Mask layer grown on semiconductor layers is omitted, manages to do the usual in the ELOG process produced semiconductor layer, which contiguous multiple openings covered in the mask layer, into individual semiconductor layers so that each individual semiconductor layer only a very small area covered on the substrate, causing thermomechanical stresses optimal at the edges can degrade the individual semiconductor layers, whereby the risk of Formation of cracks in the individual semiconductor layers greatly reduced becomes.
Abgesehen
davon, daß bei
dem hier beschriebenen Verfahren ein Zusammenwachsen der lateral über einem
Abschnitt der Maskenschicht wachsenden Halbleiterschichten nicht
mehr vorgesehen ist, können
im übrigen
in einer bevorzugten Ausführungsform des
Verfahrens die Verfahrensschritte nach dem bekannten ELOG-Verfahren
verwendet werden, welche beispielsweise aus den Druckschriften
Dabei zeichnet sich der durch laterales Wachstum aus einem Abschnitt der Maskenschicht gewachsene Teil der Halbleiterschicht durch eine besonders geringe Versetzungsdichte aus, was für die Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen vorteilhaft ist.there characterized by lateral growth of a section of the Mask layer grown part of the semiconductor layer by a particularly low dislocation density, resulting in the production of radiation-emitting Semiconductor devices is advantageous.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Maskenschicht in zwei Schritten aufgebracht. In einem ersten Schritt wird eine geschlossene Maskenschicht abgeschieden. Nachfolgend wird die Maskenschicht in einem zweiten Schritt strukturiert, wobei insbesondere die genannten Öffnungen in der Maskenschicht ausgebildet werden. Als Maskenmaterial kann beispielsweise im ersten Schritt eine geschlossene Siliziumoxid- oder Siliziumnitrid-Schicht gebildet werden. Auch metallische Maskenschichten, die beispielsweise Nickel enthalten können, sind für das Verfahren geeignet. Die Strukturierung kann mittels eines herkömmlichen photolithographischen Verfahrens erfolgen.at In an advantageous embodiment of the method, the mask layer applied in two steps. In a first step, a closed mask layer deposited. The following is the mask layer structured in a second step, wherein in particular said openings be formed in the mask layer. As a mask material can For example, in the first step, a closed silica or silicon nitride layer are formed. Also metallic mask layers, which may contain nickel, for example, are for the process suitable. The structuring can be done by means of a conventional photolithographic Procedure done.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, vor der Ausbildung der Maskenschicht eine Initialschicht (seed layer) auf dem Substrat aufzuwachsen. Vorzugsweise wird hierfür ein Material der nachfolgend auf zuwachsenden Halbleiterschicht, ein Material aus dem selben Halbleitersystem oder ein Material, das zumindest teilweise die Bestandteile der nachfolgend aufzubringenden Halbleiterschicht enthält, verwendet.A advantageous development of the method is in front of the Forming the mask layer on an initial layer (seed layer) grow up the substrate. Preferably, this is a material the subsequent growth of the semiconductor layer, a material from the same semiconductor system or a material that at least partially the components of the semiconductor layer to be applied subsequently contains used.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung einer Halbleiterschicht, die einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält. Unter einem Nitrid-Verbindungshalbleiter sind insbe sondere Nitrid-Verbindungen von Elementen der dritten und/oder fünften Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente wie beispielsweise GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN oder AlInGaN zu verstehen. Als Substrat eignet sich beispielsweise ein Siliziumkarbid- oder ein Saphirsubstrat. Als Initialschicht wird in diesem Fall vorzugsweise ebenfalls eine Schicht eines Nitrid-Verbindungshalbleiters verwendet.The Method is particularly suitable for the production of a semiconductor layer, which contains a nitride compound semiconductor. Under a nitride compound semiconductor are in particular special nitride compounds of elements of the third and / or fifth Main group of the Periodic Table of the chemical elements such as GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN or AlInGaN. As a substrate For example, a silicon carbide or a sapphire substrate is suitable. As an initial layer in this case is preferably also a Layer of a nitride compound semiconductor used.
Mit einer nach dem Verfahren hergestellten Halbleiterschicht werden vorzugsweise elektronische Halbleiterbauelemente gefertigt. Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten eignen sich insbesondere für optoelektronische, beispielsweise strahlungsemittierende Bauelemente. Bei solchen Bauelementen, die in der Regel als Lumineszenzdiode, zum Beispiel in Form einer Leucht- oder Laserdiode, ausgebildet sind, ist eine aktive strahlungserzeugende Schicht vorgesehen, die GaN, InGaN, AlGaN oder AlInGaN enthalten kann. Diese aktive Schicht kann innerhalb der oben beschriebenen, mittels Überwachsen hergestellten Halbleiterschicht ausgebildet oder bevorzugt auf dieser Halbleiterschicht aufgewachsen sein. Derartige Bauelementstrukturen können auch noch andere Halbleiterschichten, beispielsweise Wellenleiter-, Quantentopf-, Mantel- und/oder Kontaktschichten umfassen.With a semiconductor layer produced by the method preferably manufactured electronic semiconductor devices. Nitride compound semiconductor layers are particularly suitable for optoelectronic, for example radiation-emitting components. In such devices, usually as a light emitting diode, For example, in the form of a light emitting diode or laser diode, are formed, an active radiation-generating layer is provided, the GaN, InGaN, AlGaN or AlInGaN. This active layer can within the above-described overgrown semiconductor layer formed or preferably grown on this semiconductor layer be. Such device structures may also include other semiconductor layers, For example waveguide, quantum well, cladding and / or contact layers include.
Da bei dem hier angegebenen Halbleiterbauelement die Kontaktfläche der Halbleiterschicht zum Substrat stark reduziert ist, ist es vorteilhaft, wenn die Maskenschicht elektrisch leitfähig ist. In diesem Fall kann nämlich die gesamte Fläche der Halbleiterschicht zur elektrischen Kontaktierung verwendet werden, was den Vorteil von geringen Stromdichten und damit weniger starker Materialbeanspruchung beim Betrieb des in der Halbleiterschicht befindlichen optoelektronischen Bauelements zur Folge hat. Im allgemeinen soll die Maskenschicht aus einem Material bestehen, das im wesentlichen kein Kristallwachstum der aufzuwachsenden Halbleiterschicht erlaubt. Nur in diesem Fall ist gewährleistet, daß das Wachstum des Halbleitermaterials im Bereich der Maskenschicht im wesentlichen lateral erfolgt.There in the case of the semiconductor component specified here, the contact surface of the Semiconductor layer to the substrate is greatly reduced, it is advantageous when the mask layer is electrically conductive. In this case can namely the entire area the semiconductor layer can be used for electrical contacting, which has the advantage of low current densities and thus less strong Material stress during operation of the in the semiconductor layer located optoelectronic component has the consequence. In general the mask layer should consist of a material that is substantially no crystal growth of the growing semiconductor layer allowed. Only in this case is guaranteed that growth of the semiconductor material in the region of the mask layer substantially takes place laterally.
In einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements kann die Maskenschicht ein als Kontaktmaterial zur angrenzenden Schicht geeignetes Material, beispielsweise Titan, enthalten.In an embodiment of the semiconductor device, the mask layer as a contact material suitable material for the adjacent layer, for example titanium, contain.
In allen Ausführungsformen des Halbleiterbauelements enthält die Maskenschicht eine Schichtfolge von Einzelschichten. In der Schichtfolge ist wenigstens eine Einzelschicht vorhanden, die Titan enthält. Wenigstens eine weitere Einzelschicht enthält Aluminium. Auf diese Art und Weise kann vorteilhaft eine Schichtfolge von Titan- und Aluminium-haltigen Schichten für die Maskenschicht verwendet werden. Der Vorteil einer Titan-Aluminium-Schichtfolge besteht darin, daß Aluminium ein sehr gutes n-Kontaktmaterial zu n-GaN ist. Da jedoch Aluminium im Gegensatz zu Titan schlecht auf n-GaN haftet, dient das Titan als Haftvermittler für das Aluminium.In all embodiments of the semiconductor device the mask layer is a layer sequence of individual layers. In the Layer sequence is present at least one single layer, the titanium contains. At least one further single layer contains aluminum. In this manner and manner can advantageously a layer sequence of titanium and aluminum-containing layers for the Mask layer can be used. The advantage of a titanium-aluminum layer sequence is that aluminum is a very good n-contact material to n-GaN. However, since aluminum In contrast to titanium, it has poor adhesion to n-GaN, which is why titanium is used as a bonding agent for the aluminum.
Des weiteren ist ein Halbleiterbauelement vorteilhaft, bei dem das Substrat eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ein solches Substrat hat den Vorteil, daß die beim Betrieb des Halbleiterbauelements entstehende Verlustwärme gut abgeleitet werden kann, wodurch die thermische Belastbarkeit des Halbleiterbauelements in vorteilhafter Art und Weise steigt.Of Further, a semiconductor device is advantageous in which the substrate a good thermal conductivity having. Such a substrate has the advantage that the at Operation of the semiconductor device resulting heat loss good can be derived, whereby the thermal capacity of the semiconductor device in an advantageous manner increases.
Es ist des weiteren vorteilhaft, als Substrat ein Material zu verwenden, daß Siliziumcarbid enthält oder sogar das Substrat aus reinem Siliziumcarbid zu fertigen. Siliziumcarbid hat den Vorteil, daß es epitaktisches Wachstum von Nitrid-Verbindungshalbleitern, ggf. unter Verwendung einer Initialschicht, erlaubt. Darüber hinaus hat Siliziumcarbid den Vorteil, daß es elektrisch leitfähig ist, wodurch eine vertikale Kontaktierung des Halbleiterbauelements ermöglicht wird.It is also advantageous to use as a substrate a material, that silicon carbide contains or even fabricate the substrate from pure silicon carbide. silicon carbide has the advantage that it is epitaxial Growth of nitride compound semiconductors, possibly using an initial layer, allowed. In addition, has silicon carbide the advantage of that electrically conductive is, whereby a vertical contacting of the semiconductor device is possible.
Die vertikale Kontaktierung des Halbleiterbauelements hat den Vorteil, daß die aus Platzgründen oft schwierige Anbringung von zwei Kontakten auf der Oberfläche der Halbleiterschicht vermieden werden kann. Bei der vertikalen Kontaktierung wird nämlich nur ein einziger Kontakt auf der Oberseite der Halbleiterschicht benötigt. Der andere Kontakt zur Kontaktierung des Halbleiterbauelements wird von der Substratunterseite her herangeführt, wo durch die elektrische Leitfähigkeit des Substrats sowie der Halbleiterschicht selbst eine ausreichende Kontaktierung sichergestellt ist.The vertical contacting of the semiconductor device has the advantage that the for reasons of space often difficult attachment of two contacts on the surface of the Semiconductor layer can be avoided. For vertical contacting that is only a single contact on top of the semiconductor layer needed. The other contact for contacting the semiconductor device is of the substrate underside ago introduced, where by the electric conductivity the substrate and the semiconductor layer itself sufficient contact is ensured.
Siliziumcarbid hat des weiteren den Vorteil, daß es eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist.silicon carbide has the further advantage that it has a good thermal conductivity having.
In einer Ausführungsform des Halbleiterbauelementes ist ein erster elektrischer Kontakt auf der Oberseite der Halbleiterschicht vorgesehen. Ein zweiter elektrischer Kontakt ist auf der Unterseite des Substrates vorgesehen. Auf diese Art und Weise gelingt die vorteilhafte Realisierung einer vertikalen Kontaktierung des Bauelements. Für den Fall, daß die Maskenschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, wird zusätzlich noch die Kontaktfläche von der Unterseite des Substrates her versorgt, was zu vorteilhaft reduzierten Stromdichten beim Betrieb des Bauelements führt.In an embodiment of the semiconductor device is a first electrical contact the top of the semiconductor layer is provided. A second electrical Contact is provided on the bottom of the substrate. To this Way succeeds the advantageous realization of a vertical contact of the component. For the case that the Mask layer consists of an electrically conductive material is additionally still the contact area supplied from the bottom of the substrate ago, which is too advantageous reduced current densities during operation of the device leads.
In einer anderen Ausführungsform des Bauelementes ist auf der Oberseite der Halbleiterschicht ein erster elektrischer Kontakt vorgesehen. Ein zweiter elektrischer Kontakt ist auf dem von der Halbleiterschicht freien Teil der Oberfläche der Maskenschicht vorgesehen. Diese Ausführungsform des Bauelements ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Maskenschicht elektrisch leitfähig ist. Dann kann nämlich durch den auf der Maskenschicht aufgebrachten elektrischen Kontakt eine laterale Kontaktierung des Bauelements erfolgen. Dabei hat man in diesem Fall den zusätzlichen Vorteil, daß die Kontakte nicht beide auf die relativ kleinflächige Halbleiterschicht aufge bracht werden müssen, was den Aufwand für die Prozessierung, insbesondere für die Maskierung und Strukturierung der Kontakte in vorteilhafter Weise reduziert. Damit werden auch die Kosten für die Herstellung des Bauelements reduziert. Seitlich, also auf dem von der Halbleiterschicht freien Teil der Oberfläche der Maskenschicht ist ausreichend Platz für die Anbringung eines weiteren elektrischen Kontakts, der mit relativ geringem Strukturierungsaufwand aufgebracht werden kann.In another embodiment of the device is on the top of the semiconductor layer provided first electrical contact. A second electrical Contact is on the part of the surface free of the semiconductor layer Mask layer provided. This embodiment of the device is particularly advantageous if the mask layer electrically conductive is. Then you can by the electrical contact applied to the mask layer a lateral contacting of the device take place. It has one in this case the additional one Advantage that the Not both contacts on the relatively small-area semiconductor layer brought up Need to become, what the effort for the processing, in particular for the masking and structuring the contacts reduced in an advantageous manner. So too the price for reduces the production of the device. Sideways, so on the of the semiconductor layer free part of the surface of the mask layer is sufficient space for the attachment of another electrical contact with the relative low structuring effort can be applied.
In einer Ausführungsform des Bauelements enthält die Halbleiterschicht eine zur Emission von Licht geeignete aktive Zone. Eine solche aktive Zone ist beispielsweise erforderlich für die Realisierung von Laserdioden.In an embodiment of the device contains the semiconductor layer is an active one suitable for emitting light Zone. Such an active zone is required, for example, for the realization of Laser diodes.
Das Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterschichten kann in einer Ausführungsform so ausgestaltet sein, daß die Öffnungen der Maskenschicht die Form von parallelen Streifen ausbilden. Diese Ausführungsform des Verfahrens hat den Vorteil, daß die in den ELOG-Prozessen üblichen Ergebnisse von streifenförmigen Halbleiterschichten erzielt werden können.The Method for producing a plurality of semiconductor layers can in one embodiment be designed so that the openings the mask layer form the form of parallel stripes. These embodiment of the method has the advantage that the usual in the ELOG processes results of strip-shaped Semiconductor layers can be achieved.
Es ist dabei vorteilhaft, wenn die Öffnungen der Maskenschicht eine Breite zwischen 5 und 20 μm aufweisen. Die Öffnung muß dabei eine Mindestbreite aufweisen, da ansonsten ein vernünftiges Wachstum des Halbleitermaterials nicht vonstatten gehen kann. Andererseits sollte die Öffnung so schmal wie möglich sein, da das über der Öffnung aufgewachsene Halbleitermaterial eine hohe Dichte von Defekten aufweist und somit für die Ausbildung von Halbleiterbauelementen der hier gewünschten Art nicht geeignet ist.It is advantageous if the openings of the Mask layer have a width between 5 and 20 microns. The opening must be there have a minimum width, otherwise a reasonable Growth of the semiconductor material can not take place. on the other hand should the opening as narrow as possible be that over there the opening grown semiconductor material has a high density of defects and thus for the formation of semiconductor devices of the desired here Kind is not suitable.
Es ist des weiteren vorteilhaft, den Abstand zwischen den einzelnen Öffnungen so zu wählen, daß er zwischen 100 und 200 μm beträgt.It is also advantageous, the distance between the individual openings to choose so that he between 100 and 200 μm is.
Ein Abstand dieser Größenordnung erleichtert es, Halbleiterschichten mit einer für die Herstellung von optoelektronischen Bauelementen notwendigen Mindestschichtdicke herzustellen, ohne daß die Gefahr besteht, daß benachbarte Halbleiterschichten im Laufe des Prozesses zusammenwachsen.One Distance of this magnitude facilitates semiconductor layers with one for the production of optoelectronic Building components necessary minimum layer thickness, without that the There is a risk that neighboring Growing semiconductor layers in the course of the process.
Desweiteren ist es vorteilhaft, das Verfahren zur Herstellung der Halbleiterschichten so fortzusetzen, daß nach der Herstellung mehrerer Halbleiterschichten auf einem einzigen Substrat dieses Substrat in einzelne Teile unterteilt wird, wobei jeder Teil des Substrats einer Halbleiterschicht entspricht. Dies wird dadurch erzielt, daß die Unterteilung des Substrats entlang der Spalte durchgeführt wird, die die einzelnen Halbleiterschichten voneinander trennen. Dadurch gelingt in besonders vorteilhafter Art und Weise die Herstellung einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen, wobei die Ausbeute sehr hoch ist, da die Art der Bildung von Rissen sehr stark reduziert ist.Furthermore it is advantageous, the method for producing the semiconductor layers continue so that after the production of multiple semiconductor layers on a single Substrate of this substrate is divided into individual parts, wherein each part of the substrate corresponds to a semiconductor layer. this will achieved by the Subdivision of the substrate along the column is performed which separate the individual semiconductor layers from each other. Thereby manages the production in a particularly advantageous manner a variety of semiconductor devices, the yield is very is high, since the type of formation of cracks is greatly reduced is.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.In the following the invention is based on Embodiments and the associated figures explained in more detail.
Vorzugsweise wird die III-V-Nitridhalbleiterschicht mittels metallorganisch-chemischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) auf das Substrat aufgewachsen. Unter den Begriff III-V-Nitridhalbleiter fallen im vorliegenden Zusammenhang die von GaN abgeleiteten oder mit GaN verwandten Materialien sowie darauf aufbauende, beispielsweise ternäre oder quaternäre Mischkristalle. Insbesondere fallen hierunter die Materialien AlN, InN, AlGaN (Al1-xGaxN, 0 ≤ x ≤ 1), InGaN (In1-XGaxN, 0 ≤ x ≤ 1), InAlN (In1-xAlxN, 0 ≤ x ≤ 1) und AlInGaN (Al1-x-yInxGayN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1).Preferably, the III-V nitride semiconductor layer is grown on the substrate by organometallic-chemical vapor phase epitaxy (MOVPE). In the present context, the term III-V nitride semiconductors includes the materials derived from GaN or materials related to GaN and, for example, ternary or quaternary mixed crystals based thereon. In particular, these include the materials AlN, InN, AlGaN (Al 1-x Ga x N, 0 ≦ x ≦ 1), InGaN (In 1-X Ga x N, 0 ≦ x ≦ 1), InAlN (In 1-x Al x N, 0 ≤ x ≤ 1) and AlInGaN (Al 1-xy In x Ga y N, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1).
Im folgenden bezieht sich die Bezeichnung "III-V-Nitridhalbleiter" auf die oben beschriebene Gruppe von Materialien. Weiterhin umfaßt diese Bezeichnung Materialien, die zur Ausbildung von Pufferschichten bei der epitaktischen Herstellung von Schichten der angeführten Materialsysteme verwendet werden.in the Next, the term "III-V nitride semiconductor" refers to the group described above of materials. Furthermore included These designation materials used to form buffer layers in the epitaxial production of layers of the listed material systems be used.
Auf
das Substrat
Wie
im Querschnitt der Figur dargestellt, dient als Basis für die epitaktisch
auf zuwachsende Halbleiterschicht
Auf
die Initialschicht
Die
Breite B der Streifen beträgt
etwa 0,5 bis 1000 μm,
besonders bevorzugt etwa 100 bis 400 μm; und die Schichtdicke D der
Maskenschicht
Das
Material der Maskenschicht
Anschließend wird
auf das mit der Maskenschicht
Die GaN-Halbleiterschicht kann durch ein beliebiges Verfahren zum Aufwachsen von GaN-Halbleiterschichten aufgewachsen werden. Geeignete Techniken sind beispielsweise die metallorganisch-chemische Gasphasenepitaxie (MOVPE), die Molekularstrahlepitaxie (MBE), die halogenid-chemische Gasphasenepitaxie (HVPE) oder eine Kombination dieser bekannten Verfahren. Während das MOVPE-Verfahren bei dünneren Halbleiterschichten zu bevorzugen ist, eignet sich die HVPE eher für dickere Halbleiterschichten. Da diese Verfahren bereits hinlänglich bekannt sind, wird auf eine detailliertere Beschreibung derselben an dieser Stelle verzichtet.The GaN semiconductor layer can be grown by any method grown by GaN semiconductor layers. Suitable techniques For example, organometallic chemical vapor phase epitaxy (MOVPE), Molecular Beam Epitaxy (MBE), the halide chemical Gas phase epitaxy (HVPE) or a combination of these known Method. While that MOVPE method for thinner ones Semiconductor layers is preferable, the HVPE is more suitable for thicker ones Semiconductor layers. Since these methods are already well known are on a more detailed description of the same at this Job waived.
Das
Bauelement gemäß
Der obere Kontakt wird hergestellt, indem das (durch Naß- oder Trockenätzen) strukturierte Bauelement mit einer Passivierungsschicht, z. B. SiO2, überzogen wird. Danach wird mit einem Photolitographie- und anschließendem Naß- oder Trockenätz-Schritt die Passivierungsschicht an der Stelle entfernt, an der später der obere Kontakt aufgebracht werden soll. Anschließend erfolgt das Aufbringen des oberen Metallkontakts durch ein übliches Standardverfahren (Sputtern, Bedampfen).The top contact is made by placing the device (patterned by wet or dry etching) with a passivation layer, e.g. As SiO 2 , is coated. Thereafter, the passivation layer is removed at the point at which the upper contact is to be applied later with a photolithography and subsequent wet or dry etching step. Subsequently, the application of the upper metal contact by a standard standard method (sputtering, vapor deposition).
Aus
Es
wird an der dieser Stelle noch darauf hingewiesen, daß das laterale Überwachsen
der Maskenschicht
Um ein laterales Wachstum zu erhalten und eine Laserdiode realisieren zu können, ist es erforderlich, die Halbleiterschicht mit einer Dicke zwischen 2 und 20 μm auszuführen.In order to obtain a lateral growth and to realize a laser diode, it is neces sary derlich to perform the semiconductor layer with a thickness between 2 and 20 microns.
Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung kann auch mit den herkömmlichen ELOG-Verfahrenstechniken
kombiniert werden. In der
Abschließend wird darauf hingewiesen, daß das hier beschriebene Bauelement sowie das beschriebene Verfahren nicht auf die in den Ausführungsbeispielen genannten Materialien beschränkt ist, vielmehr kommen alle geeigneten Materialien und insbesondere die im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Materialien in Betracht.Finally, it will pointed out that the not described here component and the method described on in the embodiments limited materials is limited, Rather, all suitable materials and especially the in the general part of the description mentioned materials into consideration.
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101877377B (en) * | 2009-04-30 | 2011-12-14 | 比亚迪股份有限公司 | Epitaxial wafer of discrete light-emitting diode and manufacturing method thereof |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19715572A1 (en) * | 1997-04-15 | 1998-10-22 | Telefunken Microelectron | Selective epitaxy of III-V nitride semiconductor layers |
EP0874405A2 (en) * | 1997-03-25 | 1998-10-28 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN group crystal base member having low dislocation density, use thereof and manufacturing methods thereof |
EP0942459A1 (en) * | 1997-04-11 | 1999-09-15 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Method of growing nitride semiconductors, nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor device |
DE19953609A1 (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-17 | Hewlett Packard Co | Adjusting the thickness of wafer-bonded Al¶x¶Ga¶y¶In¶z¶N structures by laser melting |
WO2001027980A1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-04-19 | Cree, Inc. | Single step pendeo- and lateral epitaxial overgrowth of group iii-nitride layers |
US20020145150A1 (en) * | 2001-03-06 | 2002-10-10 | Hiroyuki Okuyama | Semiconductor light emitting device, display unit, method of fabricating semiconductor light emitting device, and method of fabricating semiconductor laser |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US145150A (en) * | 1873-12-02 | Improvement in furnace-doors |
-
2002
- 2002-11-08 DE DE10252060A patent/DE10252060B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0874405A2 (en) * | 1997-03-25 | 1998-10-28 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN group crystal base member having low dislocation density, use thereof and manufacturing methods thereof |
EP0942459A1 (en) * | 1997-04-11 | 1999-09-15 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Method of growing nitride semiconductors, nitride semiconductor substrate and nitride semiconductor device |
DE19715572A1 (en) * | 1997-04-15 | 1998-10-22 | Telefunken Microelectron | Selective epitaxy of III-V nitride semiconductor layers |
DE19953609A1 (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-17 | Hewlett Packard Co | Adjusting the thickness of wafer-bonded Al¶x¶Ga¶y¶In¶z¶N structures by laser melting |
WO2001027980A1 (en) * | 1999-10-14 | 2001-04-19 | Cree, Inc. | Single step pendeo- and lateral epitaxial overgrowth of group iii-nitride layers |
US20020145150A1 (en) * | 2001-03-06 | 2002-10-10 | Hiroyuki Okuyama | Semiconductor light emitting device, display unit, method of fabricating semiconductor light emitting device, and method of fabricating semiconductor laser |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SONG et al., phys. stat. sol. (a) 180, S. 247 (2000) * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10252060A1 (en) | 2004-05-27 |
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