EP2572384A1 - Optoelectronic semiconductor chip and method for producing same - Google Patents

Optoelectronic semiconductor chip and method for producing same

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EP2572384A1
EP2572384A1 EP11743182A EP11743182A EP2572384A1 EP 2572384 A1 EP2572384 A1 EP 2572384A1 EP 11743182 A EP11743182 A EP 11743182A EP 11743182 A EP11743182 A EP 11743182A EP 2572384 A1 EP2572384 A1 EP 2572384A1
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EP
European Patent Office
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nanostructures
semiconductor chip
optoelectronic semiconductor
layer stack
substructure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11743182A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Bergbauer
Lutz Höppel
Philipp Drechsel
Christopher KÖLPER
Martin Strassburg
Patrick Rode
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Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Filing date
Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic
  • Semiconductor chip comprising a semiconductor layer stack and a radiation exit or radiation entrance surface and a method for its production.
  • Semiconductor chips such as sensors or detectors, among others, are influenced by the use of a substrate on which the semiconductor layers of the
  • the substrate has compared to the semiconductor layers of
  • the surface of the semiconductor chip with a wet chemical etching process for example using KOH (potassium hydroxide) treated, whereby special three-dimensional structures can be formed on the surface, but do not lead to a maximum and angle-independent radiation emission due to the selective chemical reaction.
  • KOH potassium hydroxide
  • the optoelectronic semiconductor chip has a semiconductor layer stack and a
  • the semiconductor layer stack has an active layer which is suitable for generating or receiving electromagnetic radiation. On the radiation exit surface or
  • Radiation entrance surface is a plurality of
  • nanostructures Arranged nanostructures, which at least partially have at least one substructure.
  • a plurality of nanostructures are arranged in the semiconductor layer stack, which at least partially at least one
  • each nanostructure of the radiation exit or radiation entrance surface and / or in the semiconductor layer stack it is not absolutely necessary for each nanostructure of the radiation exit or radiation entrance surface and / or in the semiconductor layer stack to have a substructure.
  • a nanostructure it is possible for a nanostructure to have a plurality of substructures. The substructures can be targeted or arbitrary in the nanostructures
  • the shape and size of the substructures is preferably dependent on the desired optoelectronic and chemical properties of the semiconductor layer stack.
  • the substructures in the nanostructures preferably increase the surface area of the nanostructures in comparison to nanostructures without integrated substructures.
  • Lattice dislocations and point defects can be reduced as an indirect proportionality
  • a growth substrate may be advantageous
  • non-crystalline surfaces such as, for example, amorphous surfaces
  • An optoelectronic semiconductor chip is in particular a
  • the at least one substructure is a recess, for example a depression, a hole, a groove or an opening on a surface of a
  • the at least one substructure can also be an elevation, for example a web or a convexity.
  • Substructure is preferably according to formed electro-optical and chemical properties of the semiconductor layer stack.
  • the nanostructures are arranged in a periodic pattern.
  • the nanostructures are arranged in a periodic pattern.
  • Nanostructures formed during a growth process in this periodic pattern. Is the majority of
  • Radiation entrance surface arranged so has the
  • Radiation exit surface or radiation entrance surface in this way a regular pattern of nanostructures. This can advantageously be an angle independent
  • Radiation emission can be achieved, which results in a favorable homogeneous radiation characteristic.
  • Radiation inlet surface arranged specifically so that a radiation shaping is generated.
  • no complex post-processing steps with regard to the shaping of the nanostructures depending on the desired radiation form are necessary.
  • Semiconductor layer stack may have the nanostructures.
  • the semiconductor layer stack with the active layer can be arranged on a substrate, for example a growth or carrier substrate, wherein the nanostructures can be arranged between the substrate and the active layer so that the active layer in turn can be interposed between the nanostructures and the radiation exit area or surface. inlet surface is arranged. This can be done with Advantage a reduction of defects in the active layer can be achieved.
  • the active layer may also be in the
  • Nanostructures be arranged. This may mean, in particular, that the semiconductor layer stack or a part thereof including the active layer may be formed as a plurality of nanostructures. Due to the substructures in the nanostructures, the surfaces of the nanostructures can advantageously be enlarged, so that possible
  • the active layer can advantageously also be increased by the substructure in a nanostructure with active layer.
  • the nanostructures may also be grown or deposited directly on a substrate without having a buffer layer between the substrate and the nanostructures. Furthermore, one or more layers of the nanostructures may also be provided over the nanostructures
  • the nanostructures each have a lateral extent of at most 5 ⁇ m.
  • the nanostructures each have a lateral Expansion of at most 2 microns or even more than 1 micron on.
  • the nanostructures are preferably in minimal
  • Nanostructures preferably in forming the
  • Radiation exit surface or inlet surface grown.
  • the nanostructures have a
  • nanostructures can each have one .
  • a nanostructure may include a plurality of
  • Substructures, wherein the substructures of a nanostructure may have a different size and / or shape to each other.
  • the semiconductor chip is a
  • Thin-film chip As a thin-film chip is considered in the context of the application, a semiconductor chip, during its production, the
  • the nanostructures are spatially formed.
  • the Nanostructures formed pyramidal or rod-shaped.
  • the semiconductor chip is an LED ⁇ light-emitting diode) or a sensor. So can the
  • Semiconductor chip for example, be an LED or a sensor having nanostructures, which are formed rod-shaped.
  • the semiconductor chip may also have, for example, pyramidal nanostructures, as explained below.
  • the semiconductor chip is preferably based on a
  • Nitride compound semiconductors Nitride compound semiconductors, phosphide compound semiconductors and / or arsenide compound semiconductors. This means in the present context that the active
  • Epitaxial layer sequence or at least one layer thereof comprises a nitride, phosphide and / or arsenide III / V compound material.
  • the bonding material one or more dopants and additional components
  • connection material does not change.
  • the semiconductor layer stack is preferably based on the AlInGaN material system.
  • the nanostructures are on the
  • the nanostructures each have at least one substructure, which is a recess and is arranged in the center of the pyramid.
  • the pyramid thus has no
  • Pyramid tip on instead of the Pyramidenspitze is a Substructure arranged, which is in particular a recess. This can be beneficial to the efficiency of the
  • Lattice dislocations and / or point defects can be counteracted due to the increased surface area.
  • the formation of the nanostructures can be any organic compound.
  • the formation of the semiconductor layer stack may at least partially in the nanostructures simultaneously with the formation of the nanostructures and forming the at least one substructure
  • the production method according to the invention therefore not only has the production of nanostructures on one Radiation exit surface or -eineriesflache of
  • nanostructures are formed in the nanostructures, which advantageously increase the surface of the nanostructures, so that occurring effects of existing lattice dislocations or point defects can be counteracted.
  • the substructure becomes the
  • MOCVD metal organic vapor phase epitaxy
  • aspects ratios of the nanostructures can be adjusted and controlled in a targeted manner. Post-processing processes for the exact formation of the desired or specific shape and size of the nanostructures are thus not required.
  • the shape and size of the nanostructures and substructures are adjusted by means of such a method depending on the optoelectronic and chemical properties of the semiconductor layer stack, whereby
  • the nanostructures can also be processed by MBE
  • a growth substrate on which the semiconductor layer stack has been grown is at least partially or completely detached.
  • FIGS 1A to 1C are schematic cross sections of
  • FIG. 1D shows a schematic representation of a nanostructure according to a further exemplary embodiment
  • FIGS. 2A to 2C show a schematic view of a nanostructure according to an exemplary embodiment, wherein the nanostructure can be used for example in one of the semiconductor chips according to FIGS. 1A to 1C,
  • FIGS. 3A and 3B each show a schematic view of a nanostructure according to a further exemplary embodiment, wherein the nanostructure can be used, for example, in the semiconductor chip according to FIG. 1A
  • FIGS. 4A and 4B are views, respectively, of a radiation output or input surface of a semiconductor chip according to a further embodiment.
  • the same or the same effect can be used, for example, in the semiconductor chip according to FIG. 1A
  • FIGS. 4A and 4B are views, respectively, of a radiation output or input surface of a semiconductor chip according to a further embodiment.
  • Components such as layers, structures,
  • FIG. 1A shows an embodiment of a semiconductor chip 10 in cross-section.
  • the semiconductor chip 10 has a substrate 1 on which a plurality of semiconductor layers is arranged.
  • the semiconductor layers form one
  • Semiconductor layer stack 2 having an active layer 2a for generation or reception
  • Semiconductor chip 10 further has a radiation exit surface or entrance surface 3 on which nanostructures 4
  • the semiconductor chip 10 is capable of emitting or receiving radiation.
  • the semiconductor chip 10 is an LED or a sensor.
  • the semiconductor layer stack 2 is based on the
  • the substrate 1 of the semiconductor chip 10 is, for example, a growth substrate that is suitable for growing the semiconductor layers of the semiconductor layer stack 2. Furthermore, the substrate 1 may be a carrier substrate. In this case, the growth substrate is in the manufacturing process of
  • Semiconductor chips 10 have been at least partially or preferably completely detached from the semiconductor layer stack 2. Such a semiconductor chip 10 is also known to the person skilled in the art as a thin-film chip.
  • the substrate 1 may have a different lattice parameter and / or a different lattice parameter than the semiconductor layers of the semiconductor layer stack 2
  • Dislocations and point defects arise that can form non-radiative or non-recapturing recombination centers, which can reduce internal and external quantum efficiency. Furthermore, such defects can lead to a leakage current path in the semiconductor chip.
  • a plurality of nanostructures 4 is arranged on the radiation exit surface or radiation entrance surface 3.
  • the nanostructures 4 advantageously increase the surface of the radiation exit surface or
  • This property can advantageously also be independent of the surface on which the nanostructures are applied.
  • the dislocation density can be significantly reduced, which advantageously increases the internal and external quantum efficiency.
  • substructures are additionally arranged in the nanostructures (not shown), which are explained in more detail in connection with FIGS. 2 to 4.
  • the proportion of the radiation emitted, for example, by the active layer 2a and reflected back into the semiconductor layer stack at the interface between the semiconductor layer stack 2 and the surrounding area can be reduced due to the change in the incident angle of the radiation caused thereby, so that the efficiency of the semiconductor chip further improves.
  • Semiconductor chips 10 hits the reflected light beam at the same angle on the opposite interface, so that there total reflection occurs. The consequence is that the light beam thus does not contribute to the light emission of the
  • the nanostructures 4 are arranged in a periodic pattern on the radiation exit or radiation entrance surface 3. Due to this periodic and uniform arrangement is advantageously an angle independent
  • the semiconductor chip 10 has a homogeneous emission characteristic.
  • Nanostructures 4 are formed selectively jet-forming properties, without requiring subsequent treatment steps of the radiation exit surface or -eintrittstlache 3 are necessary.
  • the nanostructures 4 have a lateral extent of at most 5 and more preferably of at most 2 ⁇ m.
  • the lateral extent of the nanostructures 4 is in particular parallel to the radiation exit surface or radiation entrance surface 3 of the semiconductor chip 10
  • a semiconductor chip 10 has nanostructures 4 on the
  • the nanostructures 4 are preferably three-dimensional
  • the nanostructures are 4
  • nanostructures 4 has at least one Substructure up.
  • a nanostructure 4 can have a plurality of substructures.
  • FIG. 1B shows a semiconductor chip 10 according to a further exemplary embodiment, which has a plurality of nanostructures 4 in the semiconductor layer stack 2 in comparison with the previous exemplary embodiment.
  • the active layer 2a is between the nanostructures 4 and the
  • the nanostructures 4 are grown on a buffer layer 5 made of AlInGaN and have a lateral extent of at most 5 ⁇ m and particularly preferably of at most 2 ⁇ m.
  • the nanostructures 4 are in the form of columns or rods, for example with a hexagonal cross section, and at least partially have substructures 42, which are formed as depressions, in particular as tubular depressions.
  • the nanostructures 4 point in the process
  • Nanostructures 4 with the substructures 42 can advantageously be reduced lattice defects in the active layer 2a.
  • the semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A.
  • the semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A.
  • the semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A.
  • the semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A.
  • the semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A.
  • the semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A.
  • FIG. 1C shows a further exemplary embodiment of a semiconductor chip 10 which, in contrast to the previous exemplary embodiment, has no buffer layer.
  • Nanostructures 4 with the substructures 42 are grown or deployed directly on the substrate 1 during the formation of the semiconductor layer stack 2.
  • the active layer 2a also has
  • FIG. 1D shows an exemplary embodiment of such a nanostructure 4.
  • the semiconductor layer stack 2 in one
  • Semiconductor chip may have a plurality of such nanostructures 4 with different sizes and / or shapes.
  • the nanostructure 4 is rod-shaped and has, for example, a hexagonal cross-section. Furthermore, the nanostructure 4 has a substructure 42 in the form of a depression or recess, by means of which the surface of the nanostructure 4 is enlarged. This makes it possible that possible in the nanostructure 4 existing
  • the active layer 2a has a reduced defect density. Furthermore, the active layer 2a in the
  • nanostructures 4 are shown in FIGS. 2A to 4B.
  • nanostructures 4 are shown in FIGS. 2A to 3A, each having a bottom side 43 on the radiation exit or entry surface 3 of the semiconductor chips 10 in accordance with FIGS. 2A to 4B.
  • FIG. 2A shows a rod-shaped nanostructure 4
  • Substructure 41 is formed as an elongated elevation or elevation, which in the illustration shown in FIG.
  • the elevation 41 leads along the rod-shaped nanostructure 4.
  • the surface of the nanostructure can be increased by the substructure 41, as a result of which the effects of the dislocations and
  • Point defects can be counteracted in the semiconductor chip.
  • the substructure 41 is targeted according to the optoelectronic and chemical properties of the
  • the substructure 41 does not necessarily have to cover the entire height of the
  • Nano fabricat 4 extend. Rather, the substructure 41 may be formed only in a partial region of the nanostructure 4.
  • Rod-shaped nanostructures on the radiation exit or -eintrittsflache can be used for example in combination with semiconductor chips designed as sensors.
  • the radiation entrance surface of such a sensor, as shown in Figure 1 a plurality of such rod-shaped nanostructures 4, which are arranged in a regular pattern.
  • Semiconductor chips have such rod-shaped nanostructures.
  • Such nanostructures can be produced, for example, by means of an MOCVD process. Aftercare of the Radiation exit and -eintrittsflache or the nanostructures are not necessary. In particular, by means of such a MOCVD method
  • Nanostructures are produced with integrated substructures, which have small dimensions, have almost exact side surfaces and are arranged in a regular pattern, which improves the efficiency of such chips with advantage.
  • the nanostructures can also be produced in a self-organized growth process, such as MBE, whereby, for example, non-regular
  • Nanostructures are available. The nanostructure 4 shown in FIG.
  • FIG. 2B Compared to the nanostructures of Figure 2A no survey as a substructure.
  • the substructure of FIG. 2B is
  • the nanostructure 4 has a plurality of substructures 42, in particular a plurality of recesses, which may have a different size and / or shape.
  • one of the substructures 42 is thinner than the other one.
  • the shape and size of the substructures are formed according to the optoelectronic and chemical properties of the semiconductor layer stack.
  • the embodiment of Figure 2B may also have features of the embodiment of Figure 2A.
  • FIG. 2C shows a nanostructure 4 which has a plurality of substructures 41, 42, wherein the
  • Substructures as a survey 41 and as a recess 42nd can be trained. In particular, between two
  • Elevations 41 a recess 42 arranged.
  • the surface of the nanostructure 4 can advantageously be increased, which may have an advantageous effect on the efficiency of the semiconductor chips having such nanostructures.
  • the embodiment of Figure 2C may include features of the embodiments of Figures 2A and 2b.
  • the nanostructures of FIGS. 2A to 2C may, instead of the cubic shape or a columnar or rod-like shape with a quadrangular cross section, also have a columnar or rod-like shape with a polygonal, in particular hexagonal, cross section in a sectional plane perpendicular to the plane of the drawing, so that the substructures 41 and / or 42 along the
  • FIGS. 3A and 3B show further examples of
  • the nanostructure 4 of Figure 3A has a pyramidal shape, wherein in the embodiment of Figure 3A, the
  • Nano fabricat 4 formed on the top and bottom hexagonal.
  • Substructures formed as recesses 42 may have a different size and / or shape.
  • the surface of the nanostructure 4 advantageously increases.
  • Nanostructures 4 a lateral extent of at most 5 microns, preferably of at most 2 microns and more preferably of at most 1 micron on. Such nanostructures 4 are on the radiation exit surface or -eintrittsflache of
  • FIG. 3B shows a plan view of a nanostructure 4 that is similar to the embodiment of FIG. 3A.
  • the nanostructure 4 has a hexagonal pyramidal shape, which is a substructure 42 in the center of the pyramid
  • the substructure 42 is in particular a
  • the pyramidal nanostructure 4 accordingly has no pyramid tip. Instead of the pyramid tip, a recess 42 is formed. This advantageously improves the radiation efficiency of the semiconductor chips, which has a regular pattern of nanostructures 4 formed in this way on the radiation entrance surface or exit surface. In particular, such a homogeneous
  • Figure 4A is an oblique view of a
  • nanostructures 4 are hexagonal in shape.
  • the pyramid tip of the nanostructures 4 is respectively
  • Nanostructures 4, substructures 42 are formed.
  • each nanostructure 4 has a plurality of differently sized substructures 42.
  • the substructures are in this embodiment as
  • the nanostructures 4 of FIGS. 4A are thus formed similarly to the embodiment of FIG. 3A.
  • the nanostructures 4 cover only part of the
  • FIG. 4B is a plan view of a radiation entrance or exit surface 3 of a semiconductor chip, such as FIG
  • Strahlungsaustritts- or -eintrittsflache 3 are formed in a regular pattern, a plurality of nanostructures 4, which are pyramid-shaped as in the embodiment of Figure 4A. In particular, they have a hexagonal shape. In the region of the center of the pyramid, ie in the region of the pyramid tip, in each case a substructure 42 is formed, which in particular has a

Abstract

The invention relates to an optoelectronic semiconductor chip (10), which has a stack (2) of semiconductor layers and a radiation outlet surface or radiation inlet surface (3). The stack (2) of semiconductor layers comprises an active layer (2a), which is suitable for producing or receiving electromagnetic radiation. A plurality of nanostructures (4) that at least partially have at least one sub-structure (41, 42) is arranged in the stack (2) of semiconductor layers and/or on the radiation outlet surface or radiation inlet surface (3). The invention further relates to a method for producing such an optoelectronic semiconductor chip (10).

Description

Beschreibung description
Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung Optoelectronic semiconductor chip and method for its production
Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen The invention relates to an optoelectronic
Halbleiterchip aufweisend einen Halbleiterschichtenstapel und eine Strahlungsaustritts- oder Strahlungseintrittsfläche und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Semiconductor chip comprising a semiconductor layer stack and a radiation exit or radiation entrance surface and a method for its production.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 020 789.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Leistung von Strahlungsemittierenden Halbleiterchips, wie beispielsweise LEDs, oder Strahlungsempfangenden This patent application claims the priority of German patent application 10 2010 020 789.6, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. The performance of radiation-emitting semiconductor chips, such as LEDs, or radiation-receiving ends
Halbleiterchips, wie beispielsweise Sensoren oder Detektoren, wird unter anderem beeinflusst durch die Verwendung eines Substrats, auf dem die Halbleiterschichten des Semiconductor chips, such as sensors or detectors, among others, are influenced by the use of a substrate on which the semiconductor layers of the
Halbleiterchips aufgewachsen sind. Insbesondere weist das Substrat verglichen zu den Halbleiterschichten des Semiconductor chips are grown. In particular, the substrate has compared to the semiconductor layers of
Halbleiterchips meist signifikante Unterschiede im Semiconductor chips mostly significant differences in
Ausdehnungskoeffizienten und/oder in den Gitterparametern auf. Dadurch können Gitterversetzungen und Punktdefekte entstehen, die zu nichtstrahlenden oder nichtempfangendenExpansion coefficients and / or in the grid parameters. This can cause lattice dislocations and point defects that are non-radiative or non-radiative
Rekombinationszentren führen, wodurch die interne und externe Quanteneffizienz der Halbleiterchips nachteilig beeinflusst werden kann. Zudem können so Leckstromwege im Halbleiterchip entstehen . Recombination centers lead, whereby the internal and external quantum efficiency of the semiconductor chips can be adversely affected. In addition, leakage current paths can thus arise in the semiconductor chip.
Zur Verbesserung der Lichtaus- oder Lichteinkopplung aus dem oder in den Halbleiterchip ist es bekannt, den Winkel der auftreffenden Strahlung an der Grenzfläche zwischen Halbleiterchip und Umgebung kleiner zu halten als den kritischen Winkel der Totalreflexion. Dazu wird To improve the Lichtaus- or light coupling from or into the semiconductor chip, it is known, the angle of the incident radiation at the interface between Semiconductor chip and environment to keep smaller than the critical angle of total reflection. This will be
beispielsweise die Oberfläche des Halbleiterchips mit einem nasschemischen Ätzprozess, beispielsweise unter Verwendung von KOH (Kaliumhydroxid), behandelt, wodurch spezielle dreidimensionale Strukturen auf der Oberfläche gebildet werden können, die jedoch aufgrund der selektiven chemischen Reaktion nicht zu einer maximalen und winkelunabhängigen Strahlungsemission führen. For example, the surface of the semiconductor chip with a wet chemical etching process, for example using KOH (potassium hydroxide) treated, whereby special three-dimensional structures can be formed on the surface, but do not lead to a maximum and angle-independent radiation emission due to the selective chemical reaction.
Zur Optimierung der Strahlungsemission des Halbleiterchips sind Oberflächenstrukturen von Vorteil, die eine spezielle Form und Größe aufweisen. Mit den herkömmlicherweise To optimize the radiation emission of the semiconductor chip surface structures are advantageous, which have a special shape and size. With the conventionally
verwendeten Herstellungsverfahren zur Herstellung der used manufacturing process for the production of
Oberflächenstrukturen, wie beispielsweise die KOH-Behandlung der Oberfläche, sind der Form und Größe der Surface structures, such as KOH surface treatment, are the shape and size of the surface
Oberflächenstrukturen jedoch Grenzen gesetzt. Surface structures, however, set limits.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, einen It is an object of the present application, a
Halbleiterchip vorzusehen, der reduzierte Gitterversetzungen und/oder Punktdefekte aufweist, wodurch auf vorteilhafte Weise eine verbesserte Effizienz des Halbleiterchips erzielt werden kann. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Provide semiconductor chip having reduced lattice dislocations and / or point defects, which can be achieved in an advantageous manner, an improved efficiency of the semiconductor chip. It is also the task of the present
Anmeldung, ein verbessertes Herstellungsverfahren für einen derartigen Halbleiterchip anzugeben. Application to provide an improved manufacturing method for such a semiconductor chip.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch einen These tasks are among others by a
Halbleiterchip mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Halbleiterchips mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Semiconductor chip having the features of claim 1 and by a method for producing such a semiconductor chip having the features of claim 12 solved. advantageous
Weiterbildungen des Halbleiterchips und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In einer Weiterbildung weist der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterschichtenstapel und eine Further developments of the semiconductor chip and the method for its production are the subject of the dependent claims. In one development, the optoelectronic semiconductor chip has a semiconductor layer stack and a
Strahlungsaustrittsflache oder -eintrittsflache auf. Der Halbleiterschichtenstapel weist eine aktive Schicht auf, die zur Erzeugung oder zum Empfang elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Auf der Strahlungsaustrittsfläche oder Radiation exit surface or inlet surface on. The semiconductor layer stack has an active layer which is suitable for generating or receiving electromagnetic radiation. On the radiation exit surface or
Strahlungseintrittsfläche ist eine Mehrzahl von Radiation entrance surface is a plurality of
Nanostrukturen angeordnet, die zumindest teilweise zumindest eine Substruktur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist im Halbleiterschichtenstapel eine Mehrzahl von Nanostrukturen angeordnet, die zumindest teilweise zumindest eine Arranged nanostructures, which at least partially have at least one substructure. Alternatively or additionally, a plurality of nanostructures are arranged in the semiconductor layer stack, which at least partially at least one
Substruktur aufweisen. Substructure have.
Dabei ist nicht zwingend erforderlich, dass jede Nanostruktur der Strahlungsaustritts- oder Strahlungseintrittsfläche und/oder im Halbleiterschichtenstapel eine Substruktur aufweist. Zudem ist es möglich, dass eine Nanostruktur eine Mehrzahl von Substrukturen aufweist. Die Substrukturen können dabei in den Nanostrukturen gezielt oder willkürlich In this case, it is not absolutely necessary for each nanostructure of the radiation exit or radiation entrance surface and / or in the semiconductor layer stack to have a substructure. In addition, it is possible for a nanostructure to have a plurality of substructures. The substructures can be targeted or arbitrary in the nanostructures
angeordnet sein. Die Form und Größe der Substrukturen ist vorzugsweise abhängig von den gewünschten optoelektronischen und chemischen Eigenschaften des Halbleiterschichtenstapels. be arranged. The shape and size of the substructures is preferably dependent on the desired optoelectronic and chemical properties of the semiconductor layer stack.
Durch die Substrukturen in den Nanostrukturen vergrößert sich vorzugsweise die Oberfläche der Nanostrukturen im Vergleich zu Nanostrukturen ohne integrierte Substrukturen. Zudem können die nachteiligen Folgen, die aufgrund von The substructures in the nanostructures preferably increase the surface area of the nanostructures in comparison to nanostructures without integrated substructures. In addition, the adverse consequences due to
Gitterversetzungen und Punktdefekten auftreten können, verringert werden, da eine indirekte Proportionalität Lattice dislocations and point defects can be reduced as an indirect proportionality
zwischen Auswirkungen der Gitterversetzungen beziehungsweise Punktdefekten und der Oberfläche besteht. Beispielsweise können sich aufgrund der erhöhten Oberfläche Versetzungen oder Defekte gegeneinander aufheben. Aufgrund der erhöhten Oberfläche kann die Zahl der nichtstrahlenden oder nichtempfangenden Rekombinationszentren reduziert werden, wodurch sich die interne und externe Quanteneffizienz der Halbleiterchips vorteilhaft verbessert. Zudem können somit Leckstromwege im Halbleiterchip, die aufgrund von between effects of the lattice dislocations or point defects and the surface exists. For example, dislocations or defects can cancel each other due to the increased surface. Due to the increased Surface, the number of non-radiating or non-receiving recombination centers can be reduced, which advantageously improves the internal and external quantum efficiency of the semiconductor chips. In addition, thus leakage current paths in the semiconductor chip, due to
Gitterversetzungen oder Punktdefekten entstehen können, reduziert werden. Insgesamt kann sich mit Vorteil die  Lattice dislocations or point defects can be reduced. Overall, the advantage can be
Versetzungsdichte der Schichten im Halbleiterchip signifikant reduzieren. Significantly reduce the dislocation density of the layers in the semiconductor chip.
Durch die Verwendung von Nanostrukturen mit integrierten Substrukturen kann mit Vorteil ein Aufwachssubstrat By using nanostructures with integrated substructures, a growth substrate may be advantageous
Verwendung finden, dessen Ausdehnungskoeffizient vom Use, the coefficient of expansion of
Ausdehnungskoeffizient der Halbleiterschichten abweicht. Expansion coefficient of the semiconductor layers deviates.
Insbesondere können so nichtkristalline Oberflächen, wie beispielsweise amorphe Oberflächen, Verwendung finden. Zudem vereinfacht sich das Ablösen des Substrats während des In particular, non-crystalline surfaces, such as, for example, amorphous surfaces, can be used. In addition, the detachment of the substrate during the simplifies
Herstellungsprozesses des Halbleiterchips vorteilhaft. Ein optoelektronischer Halbleiterchip ist insbesondere einManufacturing process of the semiconductor chip advantageous. An optoelectronic semiconductor chip is in particular a
Halbleiterchip, der die Umwandlung von elektronisch erzeugten Daten oder Energien in Lichtemission ermöglicht oder Semiconductor chip that enables the conversion of electronically generated data or energy into light emission or
umgekehrt. Beispielsweise ist der optoelektronische vice versa. For example, the optoelectronic
Halbleiterchip ein strahlungsemittierender oder Semiconductor chip a radiation-emitting or
strahlungsempfangender Halbleiterchip. radiation-receiving semiconductor chip.
In einer Weiterbildung ist die zumindest eine Substruktur eine Aussparung, beispielsweise eine Vertiefung, ein Loch, eine Rinne oder eine Öffnung an einer Oberfläche einer In one development, the at least one substructure is a recess, for example a depression, a hole, a groove or an opening on a surface of a
Nanostruktur oder innerhalb einer Nanostruktur . Weiterhin kann die zumindest eine Substruktur auch eine Erhebung, beispielsweise ein Steg oder eine Auswölbung, sein. Die Nanostructure or within a nanostructure. Furthermore, the at least one substructure can also be an elevation, for example a web or a convexity. The
Substruktur wird dabei vorzugsweise entsprechend der elektrooptischen und chemischen Eigenschaften des Halbleiterschichtenstapels ausgebildet . Substructure is preferably according to formed electro-optical and chemical properties of the semiconductor layer stack.
In einer Weiterbildung sind die Nanostrukturen in einem periodischen Muster angeordnet. Vorzugsweise werden die In a further development, the nanostructures are arranged in a periodic pattern. Preferably, the
Nanostrukturen während eines Aufwachsprozesses in diesem periodischen Muster ausgebildet. Ist die Mehrzahl von Nanostructures formed during a growth process in this periodic pattern. Is the majority of
Nanostrukturen auf der Strahlungsaustrittsfläche oder Nanostructures on the radiation exit surface or
Strahlungseintrittsfläche angeordnet, so weist die Radiation entrance surface arranged so has the
Strahlungsaustrittsfläche oder Strahlungseintrittsfläche auf diese Weise ein regelmäßiges Muster der Nanostrukturen auf. Dadurch kann mit Vorteil eine winkelunabhängige Radiation exit surface or radiation entrance surface in this way a regular pattern of nanostructures. This can advantageously be an angle independent
Strahlungsemission erzielt werden, wodurch sich mit Vorteil eine homogene Abstrahlcharakteristik ergibt. In einer Radiation emission can be achieved, which results in a favorable homogeneous radiation characteristic. In a
Weiterbildung ist die periodische Anordnung der Continuing education is the periodic arrangement of
Nanostrukturen auf der Strahlungsaustrittsfläche oder  Nanostructures on the radiation exit surface or
Strahlungseintrittsfläche derart gezielt angeordnet, dass eine Strahlungsformung erzeugt wird. Dabei sind mit Vorteil keine komplexen nachbearbeitenden Schritte bezüglich der Formgebung der Nanostrukturen abhängig von der gewünschten Strahlungsform notwendig. Radiation inlet surface arranged specifically so that a radiation shaping is generated. Advantageously, no complex post-processing steps with regard to the shaping of the nanostructures depending on the desired radiation form are necessary.
Ist die Mehrzahl von Nanostrukturen alternativ oder Is the plurality of nanostructures alternative or
zusätzlich im Halbleiterschichtenstapel angeordnet, so bedeutet dies, dass zumindest eine Schicht des additionally arranged in the semiconductor layer stack, this means that at least one layer of the
Halbleiterschichtenstapels die Nanostrukturen aufweisen kann. Beispielsweise kann der Halbleiterschichtenstapel mit der aktiven Schicht auf einem Substrat, beispielsweise einem Aufwachs- oder Trägersubstrat, angeordnet sein, wobei die Nanostrukturen zwischen dem Substrat und der aktiven Schicht angeordnet sein können, so dass die aktive Schicht wiederum zwischen den Nanostrukturen und der Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache angeordnet ist. Dadurch kann mit Vorteil eine Reduzierung von Defekten in der aktiven Schicht erreicht werden. Semiconductor layer stack may have the nanostructures. By way of example, the semiconductor layer stack with the active layer can be arranged on a substrate, for example a growth or carrier substrate, wherein the nanostructures can be arranged between the substrate and the active layer so that the active layer in turn can be interposed between the nanostructures and the radiation exit area or surface. inlet surface is arranged. This can be done with Advantage a reduction of defects in the active layer can be achieved.
Alternativ dazu kann die aktive Schicht auch in den Alternatively, the active layer may also be in the
Nanostrukturen angeordnet sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass der Halbleiterschichtenstapel oder ein Teil davon einschließlich der aktiven Schicht als Mehrzahl von Nanostrukturen ausgebildet sein kann. Durch die Substrukturen in den Nanostrukturen können mit Vorteil die Oberflächen der Nanostrukturen vergrößert werden, so dass mögliche Nanostructures be arranged. This may mean, in particular, that the semiconductor layer stack or a part thereof including the active layer may be formed as a plurality of nanostructures. Due to the substructures in the nanostructures, the surfaces of the nanostructures can advantageously be enlarged, so that possible
auftretende Gitterdefekte in den Nanostrukturen entlang der vergrößerten Oberflächen verlaufen und so mit Vorteil eine Reduzierung von Gitterdefekten in der aktiven Schicht occurring lattice defects in the nanostructures along the enlarged surfaces and so advantageously a reduction of lattice defects in the active layer
innerhalb der Nanostrukturen erreicht werden kann. Weiterhin kann durch die Substruktur in einer Nanostruktur mit aktiver Schicht auch mit Vorteil die aktive Schicht vergrößert werden . can be achieved within the nanostructures. Furthermore, the active layer can advantageously also be increased by the substructure in a nanostructure with active layer.
Sind die Nanostrukturen im Halbleiterschichtenstapel Are the nanostructures in the semiconductor layer stack
angeordnet, so können diese beispielsweise auf einer arranged, for example, on one
Pufferschicht aufgewachsen oder mit einer Pufferschicht verschmolzen sein. Alternativ dazu können die Nanostrukturen auch direkt auf einem Substrat aufgewachsen oder aufgebracht sein, ohne dass eine Pufferschicht zwischen dem Substrat und den Nanostrukturen vorhanden ist. Weiterhin können auch über den Nanostrukturen eine oder mehrere Schichten des  Buffer layer grown or merged with a buffer layer. Alternatively, the nanostructures may also be grown or deposited directly on a substrate without having a buffer layer between the substrate and the nanostructures. Furthermore, one or more layers of the nanostructures may also be provided over the nanostructures
Halbleiterschichtenstapels aufgewachsen sein oder mit den Nanostrukturen verschmolzen sein. In einer Weiterbildung weisen die Nanostrukturen jeweils eine laterale Ausdehnung von höchstens 5 μm auf. Besonders Semiconductor layer stack to be grown or fused to the nanostructures. In a development, the nanostructures each have a lateral extent of at most 5 μm. Especially
bevorzugt weisen die Nanostrukturen jeweils eine laterale Ausdehnung von höchstens 2 μm oder sogar von höchstens 1 μm auf . Preferably, the nanostructures each have a lateral Expansion of at most 2 microns or even more than 1 micron on.
Bevorzugt sind die Nanostrukturen in minimalen The nanostructures are preferably in minimal
Dimensionierungen ausgebildet, wobei gleichzeitig Sized trained, while at the same time
vorzugsweise nahezu exakte vertikale Flanken der preferably almost exact vertical flanks of
Nanostrukturen erzielt werden. Hierzu werden die Nanostructures are achieved. For this purpose, the
Nanostrukturen vorzugsweise beim Ausbilden des Nanostructures preferably in forming the
Halbleiterschichtenstapels und/oder auf die Semiconductor layer stack and / or on the
Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache aufgewachsen. Radiation exit surface or inlet surface grown.
Bei einer Weiterbildung weisen die Nanostrukturen eine In a further development, the nanostructures have a
Mehrzahl von Substrukturen auf, die vorzugsweise Plurality of substructures, preferably
unterschiedliche Größen und/oder Formen aufweisen. Dabei können die Nanostrukturen jeweils eine .Substruktur aufweisen, wobei sich die Größe und/oder Form der Substrukturen zwischen den einzelnen Nanostrukturen unterscheiden kann. Zudem oder alternativ kann eine Nanostruktur eine Mehrzahl von have different sizes and / or shapes. The nanostructures can each have one . Have substructure, wherein the size and / or shape of the substructures may differ between the individual nanostructures. Additionally or alternatively, a nanostructure may include a plurality of
Substrukturen aufweisen, wobei die Substrukturen der einen Nanostruktur eine unterschiedliche Größe und/oder Form zueinander aufweisen können. Substructures, wherein the substructures of a nanostructure may have a different size and / or shape to each other.
In einer Weiterbildung ist der Halbleiterchip ein In a development, the semiconductor chip is a
Dünnfilmchip. Als Dünnfilmchip wird im Rahmen der Anmeldung ein Halbleiterchip angesehen, während dessen Herstellung dasThin-film chip. As a thin-film chip is considered in the context of the application, a semiconductor chip, during its production, the
Aufwachssubstrat , auf den der Halbleiterschichtenstapel beispielsweise epitaktisch aufgewachsen wurde, vorzugsweise vollständig abgelöst ist. In einer Weiterbildung sind die Nanostrukturen Growth substrate on which the semiconductor layer stack has been epitaxially grown, for example, is preferably completely detached. In a further development, the nanostructures are
dreidimensionale Strukturen. Mit anderen Worten sind die Nanostrukturen räumlich ausgebildet . Beispielsweise sind die Nanostrukturen pyramidenförmig oder stäbchenförmig ausgebildet . three-dimensional structures. In other words, the nanostructures are spatially formed. For example, the Nanostructures formed pyramidal or rod-shaped.
In einer Weiterbildung ist der Halbleiterchip eine LED {Licht emittierende Diode) oder ein Sensor. So kann der In one development, the semiconductor chip is an LED {light-emitting diode) or a sensor. So can the
Halbleiterchip beispielsweise eine LED oder ein Sensor sein, der Nanostrukturen aufweist, die stäbchenförmig ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann der Halbleiterchip auch beispielsweise pyramidenförmige Nanostrukturen aufweisen, wie weiter unten ausgeführt ist.  Semiconductor chip, for example, be an LED or a sensor having nanostructures, which are formed rod-shaped. Alternatively or additionally, the semiconductor chip may also have, for example, pyramidal nanostructures, as explained below.
Der Halbleiterchip basiert bevorzugt auf einem The semiconductor chip is preferably based on a
Nitridverbindungshalbleiter, Phosphidverbindungshalbleiter und/oder Arsenidverbindungshalbleiter . Das bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Nitride compound semiconductors, phosphide compound semiconductors and / or arsenide compound semiconductors. This means in the present context that the active
Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Nitrid-, Phosphid- und/oder Arsenid-III/V-Verbindungsmaterial aufweist. Dabei kann das Verbindungsmaterial einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile  Epitaxial layer sequence or at least one layer thereof comprises a nitride, phosphide and / or arsenide III / V compound material. In this case, the bonding material one or more dopants and additional components
aufweisen, die die charakteristischen physikalischen that have the characteristic physical
Eigenschaften des Verbindungsmaterials im Wesentlichen nicht ändern .  Essentially, the properties of the connection material do not change.
Vorzugsweise basiert der Halbleiterschichtenstapel auf dem Materialsystem AlInGaN. The semiconductor layer stack is preferably based on the AlInGaN material system.
In einer Weiterbildung sind die Nanostrukturen auf der In a further development, the nanostructures are on the
Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsfläche in einem regelmäßigen Muster angeordnet und pyramidenförmig Radiation exit surface or entrance surface arranged in a regular pattern and pyramidal
ausgebildet. Die Nanostrukturen weisen jeweils zumindest eine Substruktur auf, die eine Aussparung ist und im Zentrum der Pyramide angeordnet ist. Die Pyramide weist somit keine educated. The nanostructures each have at least one substructure, which is a recess and is arranged in the center of the pyramid. The pyramid thus has no
Pyramidenspitze auf. Anstelle der Pyramidenspitze ist eine Substruktur angeordnet, die insbesondere eine Aussparung ist. Dadurch kann sich mit Vorteil die Effizienz des Pyramid tip on. Instead of the Pyramidenspitze is a Substructure arranged, which is in particular a recess. This can be beneficial to the efficiency of the
Halbleiterchips verbessern, da auftretenden Semiconductor chips improve, as occurring
Gitterversetzungen und/oder Punktdefekten aufgrund der vergrößerten Oberfläche entgegengetreten werden kann. Lattice dislocations and / or point defects can be counteracted due to the increased surface area.
Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen A method for producing an optoelectronic
Halbleiterchips weist folgende Schritte auf: Semiconductor chips has the following steps:
- Ausbilden eines Halbleiterschichtenstapels, der eine aktive Schicht aufweist, die zur Erzeugung oder zum Empfangen elektromagnetischer Strahlung geeignet ist,  Forming a semiconductor layer stack comprising an active layer suitable for generating or receiving electromagnetic radiation,
- Ausbilden von Nanostrukturen auf dem  - Forming nanostructures on the
Halbleiterschichtenstapel oder in dem Semiconductor layer stack or in the
Halbleiterschichtenstapel , Semiconductor layer stack,
- Ausbilden von zumindest einer Substruktur zumindest - Forming at least one substructure at least
teilweise in den Nanostrukturen. partly in the nanostructures.
Insbesondere kann das Ausbilden der Nanostrukturen In particular, the formation of the nanostructures can
gleichzeitig mit dem Ausbilden der zumindest einen simultaneously with the formation of the at least one
Substruktur zumindest teilweise in den Nanostrukturen Substructure at least partially in the nanostructures
erfolgen. Werden die Nanostrukturen im respectively. Will the nanostructures in the
Halbleiterschichtenstapel ausgebildet, so kann das Ausbilden des Halbleiterschichtenstapels gleichzeitig mit dem Ausbilden der Nanostrukturen und dem Ausbilden der zumindest einen Substruktur zumindest teilweise in den Nanostrukturen  Semiconductor layer stack formed, the formation of the semiconductor layer stack may at least partially in the nanostructures simultaneously with the formation of the nanostructures and forming the at least one substructure
erfolgen . respectively .
Die in Verbindung mit dem optoelektronischen Halbleiterchip genannten Merkmale gelten auch für das Verfahren und The features mentioned in connection with the optoelectronic semiconductor chip also apply to the method and
umgekehrt . vice versa .
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist demnach nicht nur das Herstellen von Nanostrukturen auf einer Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache des The production method according to the invention therefore not only has the production of nanostructures on one Radiation exit surface or -eintrittsflache of
Halbleiterchips zur Verbesserung der Strahlungsauskopplung oder auch im Halbleiterschichtenstapel auf. Zusätzlich werden in den Nanostrukturen Substrukturen ausgebildet, die mit Vorteil die Oberfläche der Nanostrukturen erhöhen, sodass auftretenden Auswirkungen von vorhandenen Gitterversetzungen oder Punktdefekten entgegengetreten werden kann. Semiconductor chips to improve the radiation extraction or in the semiconductor layer stack on. In addition, substructures are formed in the nanostructures, which advantageously increase the surface of the nanostructures, so that occurring effects of existing lattice dislocations or point defects can be counteracted.
Bei einer Weiterbildung wird durch die Substruktur die In a further development, the substructure becomes the
Oberfläche der Nanostruktur vergrößert, wodurch auf Surface of the nanostructure enlarged, causing
vorteilhafter Weise auftretenden Gitterfehlern Advantageously occurring lattice defects
(Dislokationen) und Defekten effektiv entgegengetreten werden kann . Bei einer Weiterbildung werden die Nanostrukturen mittels(Dislocations) and defects can be effectively counteracted. In a further development, the nanostructures by means of
MOCVD (metallorganische Gasphasenepitaxie) hergestellt. Durch ein derartiges Herstellungsverfahren können bevorzugt periodisch angeordnete Nanostrukturen realisiert werden, wobei diese mittels dieses Verfahrens mit minimaler MOCVD (metal organic vapor phase epitaxy) produced. By means of such a production method, periodically arranged nanostructures can preferably be realized, these being produced by means of this method with minimal
Dimensionierung ausgebildet werden können, und gleichzeitig nahezu vertikale Seitenflächen der Nanostrukturen erzielt werden können. Zudem können speziell erwünschte Dimensioning can be formed, and at the same time almost vertical side surfaces of the nanostructures can be achieved. In addition, specially desired
Seitenverhältnisse der Nanostrukturen gezielt eingestellt und kontrolliert werden. Nachbearbeitungsprozesse zur exakten Ausbildung der erwünschten beziehungsweise speziellen Form und Größe der Nanostrukturen werden so nicht benötigt. Aspect ratios of the nanostructures can be adjusted and controlled in a targeted manner. Post-processing processes for the exact formation of the desired or specific shape and size of the nanostructures are thus not required.
Vorzugsweise werden mittels eines derartigen Verfahrens die Form und Größe der Nanostrukturen und Substrukturen abhängig von den optoelektronischen und chemischen Eigenschaften des Halbleiterschichtenstapels eingestellt, wodurch Preferably, the shape and size of the nanostructures and substructures are adjusted by means of such a method depending on the optoelectronic and chemical properties of the semiconductor layer stack, whereby
vorteilhafterweise beispielsweise eine optimierte und advantageously, for example, an optimized and
winkelunabhängige Strahlungsemission oder -detektion des Halbleiterchips erzielt werden kann. Alternativ zu einem Herstellungsverfahren, das auf MOCVD basiert, können die Nanostrukturen auch mittels MBE angle-independent radiation emission or detection of the semiconductor chip can be achieved. As an alternative to a manufacturing process based on MOCVD, the nanostructures can also be processed by MBE
(Molekularstrahlepitaxie, „molecular beam epitaxy") oder LPE (Flüssigphasenepitaxie, „liquid phase epitaxy") hergestellt werden .  (Molecular Beam Epitaxy) or LPE (Liquid Phase Epitaxy).
In einer Weiterbildung wird ein Aufwachssubstrat , auf dem der Halbleiterschichtenstapel aufgewachsen worden ist, zumindest teilweise oder vollständig abgelöst. In a development, a growth substrate on which the semiconductor layer stack has been grown is at least partially or completely detached.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Further advantages and advantageous developments of
Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 4B beschriebenen Ausführungsbeispielen. Invention will become apparent from the embodiments described below in connection with FIGS. 1A to 4B.
Es zeigen: Show it:
Figuren 1A bis 1C schematische Querschnitte von Figures 1A to 1C are schematic cross sections of
Halbleiterchips gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele, Semiconductor chips according to several embodiments,
Figur 1D eine schematische Darstellung einer Nanostruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, FIG. 1D shows a schematic representation of a nanostructure according to a further exemplary embodiment,
Figuren 2A bis 2C jeweils eine schematische Ansicht einer Nanostruktur gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel, wobei die Nanostruktur beispielsweise Verwendung finden kann in einem der Halbleiterchips gemäß der Figuren 1A bis 1C, FIGS. 2A to 2C show a schematic view of a nanostructure according to an exemplary embodiment, wherein the nanostructure can be used for example in one of the semiconductor chips according to FIGS. 1A to 1C,
Figuren 3A und 3B jeweils eine schematische Ansicht einer Nanostruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispie1 , wobei die Nanostruktur beispielsweise Verwendung finden kann im Halbleiterchip gemäß Figur 1A, und Figuren 4A und 4B jeweils Ansichten auf eine Strahlungsausoder -eintrittsflache eines Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In den Figuren können gleiche oder gleich wirkende FIGS. 3A and 3B each show a schematic view of a nanostructure according to a further exemplary embodiment, wherein the nanostructure can be used, for example, in the semiconductor chip according to FIG. 1A, and FIGS. 4A and 4B are views, respectively, of a radiation output or input surface of a semiconductor chip according to a further embodiment. In the figures, the same or the same effect
Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Bestandteile und deren  Each component be provided with the same reference numerals. The illustrated components and their
Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Size relationships with each other are basically not to be considered as true to scale, but rather individual
Bestandteile, wie zum Beispiel Schichten, Strukturen, Components, such as layers, structures,
Komponenten und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein. Figur 1A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterchips 10 im Querschnitt. Der Halbleiterchip 10 weist ein Substrat 1 auf, auf dem eine Mehrzahl von Halbleiterschichten angeordnet ist. Die Halbleiterschichten bilden einen Components and areas to be shown exaggerated thick or large dimensions for better presentation and / or for better understanding. FIG. 1A shows an embodiment of a semiconductor chip 10 in cross-section. The semiconductor chip 10 has a substrate 1 on which a plurality of semiconductor layers is arranged. The semiconductor layers form one
Halbleiterschichtenstapel 2, der eine aktive Schicht 2a aufweist, die zur Erzeugung oder zum Empfang Semiconductor layer stack 2 having an active layer 2a for generation or reception
elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Der electromagnetic radiation is suitable. Of the
Halbleiterchip 10 weist weiter eine Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsfläche 3 auf, auf der Nanostrukturen 4 Semiconductor chip 10 further has a radiation exit surface or entrance surface 3 on which nanostructures 4
angeordnet sind. are arranged.
Der Halbleiterchip 10 ist geeignet, Strahlung zu emittieren oder zu empfangen. Beispielsweise ist der Halbleiterchip 10 eine LED oder ein Sensor. Der Halbleiterschichtenstapel 2 basiert auf dem The semiconductor chip 10 is capable of emitting or receiving radiation. For example, the semiconductor chip 10 is an LED or a sensor. The semiconductor layer stack 2 is based on the
Materialsystem AlInGaN. Das Substrat 1 des Halbleiterchips 10 ist beispielsweise ein Aufwachssubstrat , das zum Aufwachsen der Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels 2 geeignet ist. Ferner kann das Substrat 1 ein Trägersubstrat sein. In diesem Fall ist das Aufwachssubstrat im Herstellungsverfahren des Material system AlInGaN. The substrate 1 of the semiconductor chip 10 is, for example, a growth substrate that is suitable for growing the semiconductor layers of the semiconductor layer stack 2. Furthermore, the substrate 1 may be a carrier substrate. In this case, the growth substrate is in the manufacturing process of
Halbleiterchips 10 zumindest teilweise oder vorzugsweise vollständig vom Halbleiterschichtenstapel 2 abgelöst worden. Ein derartiger Halbleiterchip 10 ist dem Fachmann auch bekannt als Dünnfilmchip.  Semiconductor chips 10 have been at least partially or preferably completely detached from the semiconductor layer stack 2. Such a semiconductor chip 10 is also known to the person skilled in the art as a thin-film chip.
Das Substrat 1 kann im Vergleich zu den Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels 2 einen unterschiedlichen Gitterparameter und/oder einen unterschiedlichen The substrate 1 may have a different lattice parameter and / or a different lattice parameter than the semiconductor layers of the semiconductor layer stack 2
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch können Have expansion coefficients. Thereby can
Versetzungen und Punktdefekte entstehen, die nichtstrahlende oder nichtempfangende Rekombinationszentren bilden können, wodurch sich die interne und externe Quanteneffizienz reduzieren kann. Ferner können derartige Defekte zu einem Leckstromweg im Halbleiterchip führen. Dislocations and point defects arise that can form non-radiative or non-recapturing recombination centers, which can reduce internal and external quantum efficiency. Furthermore, such defects can lead to a leakage current path in the semiconductor chip.
Um diesen herkömmlicherweise auftretenden Nachteilen To these conventionally occurring disadvantages
entgegenzutreten, ist auf der Strahlungsaustrittsfläche oder Strahlungseintrittsfläche 3 eine Mehrzahl von Nanostrukturen 4 angeordnet . Die Nanostrukturen 4 erhöhen mit Vorteil die Oberfläche der Strahlungsaustrittsfläche oder To counter, a plurality of nanostructures 4 is arranged on the radiation exit surface or radiation entrance surface 3. The nanostructures 4 advantageously increase the surface of the radiation exit surface or
Strahlungseintrittsfläche 3. Weiterhin kann durch de  Radiation entrance surface 3. Furthermore, by de
Vergrößerung der Oberfläche den negativen Effekten von Enlargement of the surface to the negative effects of
Dislokationen, Versetzungen und Punktdefekten Dislocations, dislocations and point defects
entgegengetreten werden, wobei diese Eigenschaft mit Vorteil auch unabhängig von der Oberfläche sein kann, auf denen die Nanostrukturen aufgebracht sind. Die Dislokationsdichte kann insbesondere signifikant reduziert werden, wodurch sich mit Vorteil die interne und externe Quanteneffizienz erhöht. Zur Erhöhung der Oberfläche sind zusätzlich in den Nanostrukturen Substrukturen angeordnet (nicht dargestellt) , die in Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 4 näher erläutert werden. This property can advantageously also be independent of the surface on which the nanostructures are applied. In particular, the dislocation density can be significantly reduced, which advantageously increases the internal and external quantum efficiency. In order to increase the surface, substructures are additionally arranged in the nanostructures (not shown), which are explained in more detail in connection with FIGS. 2 to 4.
Mit Vorteil kann aufgrund der Nanostrukturen mit integrierten Substrukturen der Anteil der Strahlung, der beispielsweise von der aktiven Schicht 2a emittiert und an der Grenzfläche zwischen Halbleiterschichtenstapel 2 und Umgebung in den Halbleiterschichtenstapel zurückreflektiert wird, aufgrund der dadurch bedingten Änderung des auftreffenden Winkels der Strahlung reduziert werden, sodass sich die Effizienz des Halbleiterchips weiter verbessert. Advantageously, due to the nanostructures with integrated substructures, the proportion of the radiation emitted, for example, by the active layer 2a and reflected back into the semiconductor layer stack at the interface between the semiconductor layer stack 2 and the surrounding area can be reduced due to the change in the incident angle of the radiation caused thereby, so that the efficiency of the semiconductor chip further improves.
Insbesondere erfolgt an der Grenzfläche des Halbleiterchips 10 ein Sprung der Brechungsindices vom Material des In particular, at the interface of the semiconductor chip 10, a jump of the refractive indices occurs from the material of the semiconductor chip
Halbleiterchips 10 einerseits zum umgebenden Material andererseits. Dadurch kommt es zu einer Brechung der Semiconductor chips 10 on the one hand to the surrounding material on the other. This leads to a refraction of the
Strahlung beim Übergang vom Halbleiterchip 10 in die Radiation at the transition from the semiconductor chip 10 in the
Umgebung. Abhängig vom Winkel, in dem ein Lichtstrahl auf die Grenzfläche auftrifft, kann es zu einer Totalreflexion kommen. Aufgrund der parallelen Oberfläche des  Surroundings. Depending on the angle at which a light beam strikes the interface, total reflection may occur. Due to the parallel surface of the
Halbleiterchips 10 trifft der reflektierte Lichtstrahl im gleichen Winkel auf der gegenüberliegenden Grenzfläche auf, sodass auch dort Totalreflexion auftritt. Die Folge ist, dass der Lichtstrahl somit nicht zur Lichtabstrahlung des Semiconductor chips 10 hits the reflected light beam at the same angle on the opposite interface, so that there total reflection occurs. The consequence is that the light beam thus does not contribute to the light emission of the
Halbleiterchips 10 beitragen kann. Dadurch, dass auf der Strahlungsaustrittsfläche Nanostrukturen 4 vorgesehen sind, wird der Winkel verändert, in dem ein Lichtstrahl auf dieCan contribute semiconductor chips 10. Due to the fact that nanostructures 4 are provided on the radiation exit surface, the angle is changed in which a light beam on the
Oberfläche auftrifft, wodurch sich vorteilhaft die Effizienz erhöht . Die Nanostrukturen 4 sind in einem periodischen Muster auf der Strahlungsaustritts- oder Strahlungseintrittsfläche 3 angeordnet . Aufgrund dieser periodischen und gleichmäßigen Anordnung findet mit Vorteil eine winkelunabhängige Surface hits, which advantageously increases the efficiency. The nanostructures 4 are arranged in a periodic pattern on the radiation exit or radiation entrance surface 3. Due to this periodic and uniform arrangement is advantageously an angle independent
Lichtemission statt, sodass der Halbleiterchip 10 eine homogene Abstrahlcharakteristik aufweist. Light emission instead, so that the semiconductor chip 10 has a homogeneous emission characteristic.
Alternativ können durch die periodische Anordnung der Alternatively, the periodic arrangement of the
Nanostrukturen 4 gezielt strahlformende Eigenschaften ausgebildet werden, ohne dass dabei Nachbehandlungsschritte der Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittstlache 3 notwendig sind. Nanostructures 4 are formed selectively jet-forming properties, without requiring subsequent treatment steps of the radiation exit surface or -eintrittstlache 3 are necessary.
Die Nanostrukturen 4 weisen eine laterale Ausdehnung von höchstens 5 und besonders bevorzugt von höchstens 2 μm auf. Die laterale Ausdehnung der Nanostrukturen 4 ist insbesondere die parallel zur Strahlungsaustrittsfläche oder Strahlungseintrittsfläche 3 des Halbleiterchips 10 The nanostructures 4 have a lateral extent of at most 5 and more preferably of at most 2 μm. The lateral extent of the nanostructures 4 is in particular parallel to the radiation exit surface or radiation entrance surface 3 of the semiconductor chip 10
verlaufende Ausdehnung. extending extent.
Ein Halbleiterchip 10 weist Nanostrukturen 4 auf der A semiconductor chip 10 has nanostructures 4 on the
Strahlungsaustritts- oder -eintrittsflache 3 auf, die minimale Dimensionierungen aufweisen, und in einem Radiation exit or inlet surface 3, which have minimal dimensions and in one
regelmäßigen Muster angeordnet sind, wodurch Dislokationen und Punktdefekten im Halbleiterchip 10 entgegengetreten werden kann, womit sich die Effizienz dieser Halbleiterchips 10 mit Vorteil erhöht. arranged regular pattern, whereby dislocations and point defects can be counteracted in the semiconductor chip 10, whereby the efficiency of these semiconductor chips 10 increases advantageously.
Bevorzugt sind die Nanostrukturen 4 dreidimensionale The nanostructures 4 are preferably three-dimensional
Strukturen. Beispielsweise sind die Nanostrukturen 4 Structures. For example, the nanostructures are 4
pyramidenförmig oder stäbchenförmig ausgebildet. Zudem weist zumindest ein Teil der Nanostrukturen 4 zumindest eine Substruktur auf. Dabei kann eine Nanostruktur 4 eine Mehrzahl von Substrukturen aufweisen. pyramidal or rod-shaped. In addition, at least a part of the nanostructures 4 has at least one Substructure up. In this case, a nanostructure 4 can have a plurality of substructures.
In Figur IB ist ein Halbleiterchip 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, der im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Nanostrukturen 4 im Halbleiterschichtenstapel 2 aufweist. Die aktive Schicht 2a ist dabei zwischen den Nanostrukturen 4 und der FIG. 1B shows a semiconductor chip 10 according to a further exemplary embodiment, which has a plurality of nanostructures 4 in the semiconductor layer stack 2 in comparison with the previous exemplary embodiment. The active layer 2a is between the nanostructures 4 and the
Strahlungsaustritts- oder -eintrittsflache 3 angeordnet. Radiation exit or -eintrittsflache 3 arranged.
Die Nanostrukturen 4 sind auf einer Pufferschicht 5 aus A1InGaN aufgewachsen und weisen eine laterale Ausdehnung von höchstens 5 μm und besonders bevorzugt von höchstens 2 μm auf . The nanostructures 4 are grown on a buffer layer 5 made of AlInGaN and have a lateral extent of at most 5 μm and particularly preferably of at most 2 μm.
Die Nanostrukturen 4 sind säulen- oder stäbchenförmig, beispielsweise mit einem hexagonalen Querschnitt, ausgebildet und weisen zumindest teilweise Substrukturen 42 auf, die als Vertiefungen, insbesondere als röhrenförmige Vertiefungen, ausgebildet sind. Die Nanostrukturen 4 weisen dabei The nanostructures 4 are in the form of columns or rods, for example with a hexagonal cross section, and at least partially have substructures 42, which are formed as depressions, in particular as tubular depressions. The nanostructures 4 point in the process
unterschiedliche Größen und/oder Formen auf. Durch die different sizes and / or shapes. By the
Nanostrukturen 4 mit den Substrukturen 42 können mit Vorteil Gitterdefekte in der aktiven Schicht 2a verringert werden. Der Halbleiterchip 10 der Figur IB kann weitere Merkmale aufweisen, die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A beschrieben sind. Insbesondere kann der Nanostructures 4 with the substructures 42 can advantageously be reduced lattice defects in the active layer 2a. The semiconductor chip 10 of FIG. 1B may have further features which are described in connection with the embodiment of FIG. 1A. In particular, the
Halbleiterchip 10 gemäß Figur IB auch Nanostrukturen 4 auf der Strahlungsaustritts- oder -eintrittsflache 3 aufweisen. Alternativ dazu kann die Strahlungsaustrittsfläche oder - eintrittsflache 3 auch beispielsweise aufgeraut sein. In Figur IC ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip 10 gezeigt, der im Gegensatz zum vorherigen Ausführungsbeispiel keine Pufferschicht aufweist. Die Semiconductor chip 10 according to FIG IB also have nanostructures 4 on the radiation exit or -eintrittsflache 3. Alternatively, the radiation exit surface or - entry surface 3, for example, be roughened. FIG. 1C shows a further exemplary embodiment of a semiconductor chip 10 which, in contrast to the previous exemplary embodiment, has no buffer layer. The
Nanostrukturen 4 mit den Substrukturen 42 sind dabei beim Ausbilden des Halbleiterschichtenstapels 2 direkt auf dem Substrat 1 aufgewachsen oder ausgebracht. Nanostructures 4 with the substructures 42 are grown or deployed directly on the substrate 1 during the formation of the semiconductor layer stack 2.
Alternativ zu den in den Figuren 1B und IC gezeigten Alternatively to the ones shown in FIGS. 1B and 1C
Ausführungsbeispielen kann die aktive Schicht 2a auch Embodiments, the active layer 2a also
innerhalb der Nanostrukturen 4 angeordnet sein. In Figur 1D ist ein Ausführungsbeispiel für eine solche Nanostruktur 4 gezeigt . Der Halbleiterschichtenstapel 2 in einem be arranged within the nanostructures 4. FIG. 1D shows an exemplary embodiment of such a nanostructure 4. The semiconductor layer stack 2 in one
Halbleiterchip kann eine Mehrzahl solcher Nanostrukturen 4 mit unterschiedlichen Größen und/oder Formen aufweisen. Semiconductor chip may have a plurality of such nanostructures 4 with different sizes and / or shapes.
Die Nanostruktur 4 ist stäbchenförmig ausgebildet und weist beispielsweise einen hexagonalen Querschnitt auf . Weiterhin weist die Nanostruktur 4 eine Substruktur 42 in Form einer Vertiefung beziehungsweise Aussparung auf, durch die die Oberfläche der Nanostruktur 4 vergrößert wird. Dadurch ist es möglich, dass mögliche in der Nanostruktur 4 vorhandene The nanostructure 4 is rod-shaped and has, for example, a hexagonal cross-section. Furthermore, the nanostructure 4 has a substructure 42 in the form of a depression or recess, by means of which the surface of the nanostructure 4 is enlarged. This makes it possible that possible in the nanostructure 4 existing
Gitterdefekte entlang der vergrößerten Oberfläche verlaufen und somit die aktive Schicht 2a eine verringerte Defektdichte aufweist. Weiterhin kann die aktive Schicht 2a in der Lattice defects along the enlarged surface and thus the active layer 2a has a reduced defect density. Furthermore, the active layer 2a in the
Nanostruktur 4 vergrößert werden. Nanostruktur 4 are enlarged.
Weitere Ausführungsbeispiele für Nanostrukturen 4 sind in den Figuren 2A bis 4B dargestellt. In den Figuren 2A bis 3A sind insbesondere Nanostrukturen 4 gezeigt, die jeweils mit einer Unterseite 43 auf der Strahlungsaustritts- oder - eintrittstlache 3 der Halbleiterchips 10 gemäß den Further exemplary embodiments of nanostructures 4 are shown in FIGS. 2A to 4B. In particular, nanostructures 4 are shown in FIGS. 2A to 3A, each having a bottom side 43 on the radiation exit or entry surface 3 of the semiconductor chips 10 in accordance with FIGS
Ausführungsbeispielen der Figuren 1A bis IC angeordnet sein können . In Figur 2A ist eine stäbchenförmige Nanostruktur 4 Embodiments of Figures 1A to IC can be arranged. FIG. 2A shows a rod-shaped nanostructure 4
dargestellt, die eine Substruktur 41 aufweist. Die represented, which has a substructure 41. The
Substruktur 41 ist als längliche Erhöhung oder Erhebung ausgebildet, die in der gezeigten Darstellung aus der Substructure 41 is formed as an elongated elevation or elevation, which in the illustration shown in FIG
Zeichenebene herausragt. Die Erhöhung 41 führt dabei entlang der stäbchenförmigen Nanostruktur 4. Durch die Substruktur 41 kann insbesondere die Oberfläche der Nanostruktur erhöht werden, wodurch den Auswirkungen der Dislokationen und  Standing out. In this case, the elevation 41 leads along the rod-shaped nanostructure 4. In particular, the surface of the nanostructure can be increased by the substructure 41, as a result of which the effects of the dislocations and
Punktdefekten im Halbleiterchip entgegengetreten werden kann. Point defects can be counteracted in the semiconductor chip.
Die Substruktur 41 wird dabei gezielt entsprechend der optoelektronischen und chemischen Eigenschaften des The substructure 41 is targeted according to the optoelectronic and chemical properties of the
Halbleiterschichtenstapels 2 ausgebildet. Dabei muss sich die Substruktur 41 nicht zwingend über die gesamte Höhe der Semiconductor layer stack 2 is formed. In this case, the substructure 41 does not necessarily have to cover the entire height of the
Nanostruktur 4 erstrecken. Vielmehr kann die Substruktur 41 lediglich in einem Teilbereich der Nanostruktur 4 ausgebildet sein . Stäbchenförmige Nanostrukturen auf der Strahlungsaustrittsoder -eintrittsflache können beispielsweise in Kombination mit als Sensoren ausgebildeten Halbleiterchips verwendet werden. Dabei weist die Strahlungseintrittsfläche eines solchen Sensors, wie in Figur 1 dargestellt, eine Mehrzahl derartiger stäbchenförmiger Nanostrukturen 4 auf, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind.  Nanostruktur 4 extend. Rather, the substructure 41 may be formed only in a partial region of the nanostructure 4. Rod-shaped nanostructures on the radiation exit or -eintrittsflache can be used for example in combination with semiconductor chips designed as sensors. In this case, the radiation entrance surface of such a sensor, as shown in Figure 1, a plurality of such rod-shaped nanostructures 4, which are arranged in a regular pattern.
Alternativ dazu können auch als LEDs ausgeführte Alternatively, they can also be implemented as LEDs
Halbleiterchips derartige stäbchenförmige Nanostrukturen aufweisen. Semiconductor chips have such rod-shaped nanostructures.
Derartige Nanostrukturen können beispielsweise mittels eines MOCVD-Verfahrens hergestellt werden. Nachbehandlungen der Strahlungsaustritts- und -eintrittsflache oder der Nanostrukturen sind dabei nicht notwendig. Mittels eines derartigen MOCVD-Verfahrens können insbesondere Such nanostructures can be produced, for example, by means of an MOCVD process. Aftercare of the Radiation exit and -eintrittsflache or the nanostructures are not necessary. In particular, by means of such a MOCVD method
Nanostrukturen mit integrierten Substrukturen hergestellt werden, die geringe Dimensionierungen aufweisen, nahezu exakte Seitenflächen aufweisen und in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, wodurch sich die Effizienz derartiger Chips mit Vorteil verbessert. Alternativ dazu können die Nanostrukturen auch in einem selbstorganisiertem Wachstumsprozess , etwa MBE , hergestellt werden, wodurch beispielsweise auch nicht -regelmäßige Nanostructures are produced with integrated substructures, which have small dimensions, have almost exact side surfaces and are arranged in a regular pattern, which improves the efficiency of such chips with advantage. Alternatively, the nanostructures can also be produced in a self-organized growth process, such as MBE, whereby, for example, non-regular
Nanostrukturen erhältlich sind. Die in Figur 2B dargestellte Nanostruktur 4 weist im Nanostructures are available. The nanostructure 4 shown in FIG
Vergleich zu der Nanostrukturen der Figur 2A keine Erhebung als Substruktur auf. Die Substruktur der Figur 2B ist  Compared to the nanostructures of Figure 2A no survey as a substructure. The substructure of FIG. 2B is
insbesondere als Aussparung 42 ausgebildet, die in der gezeigten Darstellung in die Zeichenebene hineinragt. Dabei weist die Nanostruktur 4 eine Mehrzahl von Substrukturen 42, insbesondere eine Mehrzahl von Aussparungen, auf, die eine unterschiedliche Größe und/oder Form aufweisen können. in particular designed as a recess 42, which projects in the illustration shown in the plane of the drawing. In this case, the nanostructure 4 has a plurality of substructures 42, in particular a plurality of recesses, which may have a different size and / or shape.
Insbesondere ist eine der Substrukturen 42 dünner als die andere ausgebildet. Die Form und Größe der Substrukturen werden entsprechend der optoelektronischen und chemischen Eigenschaften des Halbleiterschichtenstapels ausgebildet. In particular, one of the substructures 42 is thinner than the other one. The shape and size of the substructures are formed according to the optoelectronic and chemical properties of the semiconductor layer stack.
Im Übrigen kann das Ausführungsbeispiel der Figur 2B auch Merkmale des Ausführungsbeispiels der Figur 2A aufweisen. Incidentally, the embodiment of Figure 2B may also have features of the embodiment of Figure 2A.
In Figur 2C ist eine Nanostruktur 4 dargestellt, die eine Mehrzahl von Substrukturen 41, 42 aufweist, wobei die FIG. 2C shows a nanostructure 4 which has a plurality of substructures 41, 42, wherein the
Substrukturen als Erhebung 41 und als Aussparung 42 ausgebildet sein können. Insbesondere ist zwischen zwei Substructures as a survey 41 and as a recess 42nd can be trained. In particular, between two
Erhebungen 41 eine Aussparung 42 angeordnet. Dadurch kann mit Vorteil die Oberfläche der Nanostruktur 4 erhöht werden, was sich vorteilhaft auf die Effizienz der Halbleiterchips, die derartige Nanostrukturen aufweisen, auswirken kann. Elevations 41 a recess 42 arranged. As a result, the surface of the nanostructure 4 can advantageously be increased, which may have an advantageous effect on the efficiency of the semiconductor chips having such nanostructures.
Im Übrigen kann das Ausführungsbeispiel der Figur 2C Merkmale der Ausführungsbeispiele der Figuren 2A und 2b aufweisen. Die Nanostrukturen der Figuren 2A bis 2C können anstelle der kubischen Form beziehungsweise einer säulenartigen oder stäbchenartigen Form mit einem viereckigen Querschnitt insbesondere auch eine säulenartige oder stäbchenartige Form mit einem mehreckigen, insbesondere sechseckigen, Querschnitt in einer Schnittebene senkrecht zur Zeichenebene aufweisen, sodass die Substrukturen 41 und/oder 42 entlang der Incidentally, the embodiment of Figure 2C may include features of the embodiments of Figures 2A and 2b. The nanostructures of FIGS. 2A to 2C may, instead of the cubic shape or a columnar or rod-like shape with a quadrangular cross section, also have a columnar or rod-like shape with a polygonal, in particular hexagonal, cross section in a sectional plane perpendicular to the plane of the drawing, so that the substructures 41 and / or 42 along the
Seitenflächen derartiger Nanostrukturen ausgebildet sind. Side surfaces of such nanostructures are formed.
In den Figuren 3A und 3B sind weitere Beispiele von FIGS. 3A and 3B show further examples of
Nanostrukturen 4 dargestellt, wie sie beispielsweise bei Halbleiterchips des Ausführungsbeispiels der Figur 1 Nanostructures 4 shown, as used for example in semiconductor chips of the embodiment of Figure 1
Verwendung finden können. Can be used.
Die Nanostruktur 4 der Figur 3A weist eine Pyramidenform auf, wobei in dem Ausführungsbeispiel der Figur 3A die The nanostructure 4 of Figure 3A has a pyramidal shape, wherein in the embodiment of Figure 3A, the
Pyramidenspitze abgeflacht ist. Insbesondere ist die  Pyramid tip is flattened. In particular, the
Nanostruktur 4 an der Ober- und Unterseite sechseckförmig ausgebildet. Alternativ dazu können die Ober- und/oder Nanostruktur 4 formed on the top and bottom hexagonal. Alternatively, the top and / or
Unterseite auch abgerundete Ecken oder einen runden Underside also rounded corners or a round
Querschnitt aufweisen. Have cross-section.
In dem abgeflachten Bereich der Nanostruktur 4 sind In the flattened region of the nanostructure 4 are
Substrukturen als Aussparungen 42 ausgebildet. Die Substrukturen 42 können dabei eine unterschiedliche Größe und/oder Form aufweisen. Durch die Substrukturen 42 erhöht sich mit Vorteil die Oberfläche der Nanostruktur 4. Durch den Herstellungsprozess der Nanostruktur 4 mittels eines MOCVD-Verfahrens können mit Vorteil nahezu glatte Substructures formed as recesses 42. The Substructures 42 may have a different size and / or shape. By virtue of the substructures 42, the surface of the nanostructure 4 advantageously increases. As a result of the production process of the nanostructure 4 by means of an MOCVD process, it is advantageously possible to obtain virtually smooth surfaces
Seitenflächen erzielt werden. Ferner weisen derartige Side surfaces are achieved. Furthermore, such
Nanostrukturen 4 eine laterale Ausdehnung von höchstens 5 μm, bevorzugt von höchstens 2 μm und besonders bevorzugt von höchstens 1 μm auf. Derartige Nanostrukturen 4 sind auf der Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache des Nanostructures 4 a lateral extent of at most 5 microns, preferably of at most 2 microns and more preferably of at most 1 micron on. Such nanostructures 4 are on the radiation exit surface or -eintrittsflache of
Halbleiterchips gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 in einem regelmäßigen Muster angeordnet, wie beispielsweise in den Figuren 4A und 4B dargestellt. Semiconductor chips according to the embodiment of Figure 1 arranged in a regular pattern, as shown for example in Figures 4A and 4B.
Figur 3B zeigt eine Aufsicht auf eine Nanostruktur 4, die ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Figur 3A ausgebildet ist. Die Nanostruktur 4 weist eine sechseckformige Pyramidenform auf, die eine Substruktur 42 im Zentrum der Pyramide FIG. 3B shows a plan view of a nanostructure 4 that is similar to the embodiment of FIG. 3A. The nanostructure 4 has a hexagonal pyramidal shape, which is a substructure 42 in the center of the pyramid
aufweist. Die Substruktur 42 ist insbesondere eine having. The substructure 42 is in particular a
Aussparung. Die pyramidenförmige Nanostruktur 4 weist demnach keine Pyramidenspitze auf. Anstelle der Pyramidenspitze ist eine Aussparung 42 ausgebildet. Dadurch verbessert sich mit Vorteil die Strahlungseffizienz der Halbleiterchips, der auf der Strahlungseintrittsfläche oder -austrittsflache ein regelmäßiges Muster derartig ausgebildeter Nanostrukturen 4 aufweist . Insbesondere kann so eine homogene  Recess. The pyramidal nanostructure 4 accordingly has no pyramid tip. Instead of the pyramid tip, a recess 42 is formed. This advantageously improves the radiation efficiency of the semiconductor chips, which has a regular pattern of nanostructures 4 formed in this way on the radiation entrance surface or exit surface. In particular, such a homogeneous
Abstrahlcharakteristik der Halbleiterchips ermöglicht werden. In Figur 4A ist eine schräge Aufsicht auf eine  Abstrahlcharakteristik the semiconductor chips are made possible. In Figure 4A is an oblique view of a
Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsfläche eines  Radiation exit surface or entrance surface of a
Halbleiterchips, wie er beispielsweise in Figur 1 dargestellt ist, gezeigt. Auf der Strahlungsaustritts- oder Strahlungseintrittsfläche 3 ist eine Mehrzahl von Nanostrukturen 4 angeordnet, die jeweils eine pyramidenartige Form aufweisen. Insbesondere sind die Nanostrukturen 4 sechseckförmig ausgebildet . Semiconductor chips, as shown for example in Figure 1 shown. On the radiation exit or Radiation entrance surface 3 is arranged a plurality of nanostructures 4, each having a pyramidal shape. In particular, the nanostructures 4 are hexagonal in shape.
Die Pyramidenspitze der Nanostrukturen 4 ist jeweils The pyramid tip of the nanostructures 4 is respectively
abgeflacht. Im Bereich der abgeflachten Bereiche der flattened. In the area of the flattened areas of
Nanostrukturen 4 sind Substrukturen 42 ausgebildet. Nanostructures 4, substructures 42 are formed.
Insbesondere weist jede Nanostruktur 4 eine Mehrzahl von unterschiedlich groß ausgebildeten Substrukturen 42 auf. Die Substrukturen sind in diesem Ausführungsbeispiel als In particular, each nanostructure 4 has a plurality of differently sized substructures 42. The substructures are in this embodiment as
Aussparungen ausgebildet. Recesses formed.
Die Nanostrukturen 4 der Figuren 4A sind somit ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Figur 3A ausgebildet. The nanostructures 4 of FIGS. 4A are thus formed similarly to the embodiment of FIG. 3A.
Wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 4A dargestellt, bedecken die Nanostrukturen 4 lediglich einen Teil der As illustrated in the embodiment of FIG. 4A, the nanostructures 4 cover only part of the
Strahlungsaustritts- oder -eintrittsflache 3, sodass der übrige Teil der Strahlungsaustritts- oder -eintrittsflache 3 frei von Nanostrukturen 4 ist . Radiation exit or -eintrittsflache 3, so that the remaining part of the radiation exit or -eintrittsflache 3 is free of nanostructures 4.
In Figur 4B ist eine Aufsicht auf eine Strahlungseintrittsoder -austrittsflache 3 eines Halbleiterchips, wie FIG. 4B is a plan view of a radiation entrance or exit surface 3 of a semiconductor chip, such as FIG
beispielsweise in Figur 1 dargestellt, gezeigt. Auf der shown for example in Figure 1, shown. On the
Strahlungsaustritts- oder -eintrittsflache 3 sind in einem regelmäßigen Muster eine Mehrzahl von Nanostrukturen 4 ausgebildet, die wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 4A pyramidenförmig ausgebildet sind. Insbesondere weisen sie eine sechseckförmige Form auf. Im Bereich des Zentrums der Pyramide, also im Bereich der Pyramidenspitze, ist jeweils eine Substruktur 42 ausgebildet, die insbesondere eine  Strahlungsaustritts- or -eintrittsflache 3 are formed in a regular pattern, a plurality of nanostructures 4, which are pyramid-shaped as in the embodiment of Figure 4A. In particular, they have a hexagonal shape. In the region of the center of the pyramid, ie in the region of the pyramid tip, in each case a substructure 42 is formed, which in particular has a
Aussparung ist. Die Nanostrukturen 4 der Figuren 4B sind somit ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Figur 3B ausgebildet. Die in den Figuren erläuterten Größenangaben des Recess is. The nanostructures 4 of FIGS. 4B are thus similar to the embodiment of FIG. 3B. The sizes of the explained in the figures
Halbleiterchips oder einzelner Komponenten davon sind nicht explizit auf diese beschränkt. Vielmehr weist die Erfindung zudem die in der Beschreibung oder den Ansprüchen erläuterten Größenangaben auf .  Semiconductor chips or individual components thereof are not explicitly limited to these. Rather, the invention also has the sizes explained in the description or claims.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr weist die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention has every new feature as well as any combination of
Merkmalen auf, was insbesondere jede Kombination von Characteristics on what every particular combination of
Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist . Contains features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.

Claims

Patentansprüche claims
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (10) aufweisend einen Halbleiterschichtenstapel (2) und eine An optoelectronic semiconductor chip (10) comprising a semiconductor layer stack (2) and a
Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache (3) , wobeiRadiation exit surface or -eintrittsflache (3), wherein
- der Halbleiterschichtenstapel (2) eine aktive Schicht (2a) aufweist, die zur Erzeugung oder zum Empfangen - The semiconductor layer stack (2) has an active layer (2a), which for generating or for receiving
elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, und electromagnetic radiation is suitable, and
- im Halbleiterschichtenstapel (2) und/oder auf der  - In the semiconductor layer stack (2) and / or on the
Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache (3) eineRadiation exit surface or entry surface (3) a
Mehrzahl von Nanostrukturen (4) angeordnet ist, die zumindest teilweise zumindest eine Substruktur (41, 42) aufweisen. A plurality of nanostructures (4) is arranged, which at least partially at least one substructure (41, 42).
2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Substruktur (41, 42) eine Aussparung (42) oder eine Erhebung (41) ist. 2. The optoelectronic semiconductor chip according to claim 1, wherein the at least one substructure (41, 42) is a recess (42) or an elevation (41).
3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 3. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanostrukturen (3) in einem periodischen Muster angeordnet sind. preceding claims, wherein the nanostructures (3) are arranged in a periodic pattern.
4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 4. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanostrukturen (3) jeweils eine laterale Ausdehnung von höchstens 5 μm preceding claims, wherein the nanostructures (3) each have a lateral extent of at most 5 microns
aufweisen. exhibit.
5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 5. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanostrukturen (3) eine Mehrzahl von Substrukturen (41, 42) aufweisen, die eine unterschiedliche Größe und/oder Form aufweisen. preceding claims, wherein the nanostructures (3) comprise a plurality of substructures (41, 42) having a different size and / or shape.
6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 6. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Substruktur {41, 42) eine Aussparung (42) , eine Vertiefung, ein Loch, eine Rinne, eine Öffnung oder eine Erhebung (41) an einer Oberfläche einer Nanostruktur oder innerhalb einer Nanostruktur ist. preceding claims, wherein the at least one Substructure {41, 42) is a recess (42), a recess, a hole, a gutter, an opening or a protrusion (41) on a surface of a nanostructure or within a nanostructure.
7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 7. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanostrukturen (3} dreidimensionale Strukturen sind. preceding claims, wherein the nanostructures (3) are three-dimensional structures.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 7, wobei die Nanostrukturen (3) pyramidenförmig oder stäbchenförmig ausgebildet sind. 8. An optoelectronic semiconductor chip according to claim 7, wherein the nanostructures (3) are pyramidal or rod-shaped.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 9. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanostrukturen (3) pyramidenförmig ausgebildet sind und jeweils eine Mehrzahl von unterschiedlich groß ausgebildeten Substrukturen {41, 42) aufweisen. preceding claims, wherein the nanostructures (3) are pyramid-shaped and each having a plurality of different sized substructures {41, 42).
10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 10. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktive Schicht (2a) zwischen den Nanostrukturen (4) und der preceding claims, wherein the active layer (2a) between the nanostructures (4) and the
Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache (3) oder in den Nanostrukturen (4) angeordnet ist.  Radiation exit surface or -eintrittsflache (3) or in the nanostructures (4) is arranged.
11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der 11. Optoelectronic semiconductor chip according to one of
vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nanostrukturen (4) auf der Strahlungsaustrittsfläche oder -eintrittsflache (3) in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, pyramidenförmig ausgebildet sind und jeweils zumindest eine Substruktur (41, 42) aufweisen, die eine Aussparung ist und im Zentrum der Pyramide angeordnet ist. The preceding claims, wherein the nanostructures (4) are arranged on the radiation exit surface or inlet surface (3) in a regular pattern, are pyramidal in shape and each have at least one substructure (41, 42) which is a recess and arranged in the center of the pyramid is.
12. Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen 12. Method for producing an optoelectronic
Halbleiterchips (10) aufweisend die folgenden Semiconductor chips (10) comprising the following
Verfahrensschritte : Process steps:
- Ausbilden eines Halbleiterschichtenstapels (2) , der eine aktive Schicht (2a) aufweist, die zur Erzeugung oder zum - Forming a semiconductor layer stack (2) having an active layer (2a), which for the production or the
Empfangen elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, Receiving electromagnetic radiation is suitable
- Ausbilden von Nanostrukturen (3) auf dem  Forming nanostructures (3) on the
Halbleiterschichtenstapel (2} oder in dem Semiconductor layer stack (2) or in the
Halbleiterschichtenstapel (2), und Semiconductor layer stack (2), and
- Ausbilden von zumindest eine Substruktur (41, 42) zumindest teilweise in den Nanostrukturen {3) . - Forming of at least one substructure (41, 42) at least partially in the nanostructures {3).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei durch die Substruktur (41, 42) die Oberfläche der Nanostruktur (3) vergrößert wird. 13. The method according to claim 12, wherein the surface of the nanostructure (3) is enlarged by the substructure (41, 42).
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder14. The method according to any one of the preceding claims 12 or
13, wobei die Nanostrukturen (3) mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie, Molekularstrahlepitaxie oder 13, wherein the nanostructures (3) by means of metalorganic vapor phase epitaxy, molecular beam epitaxy or
Flüssigphasenepitaxie hergestellt werden. Liquid phase epitaxy are produced.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis15. The method according to any one of the preceding claims 12 to
14, wobei ein Aufwachsubstrat , auf dem der 14, wherein a growth substrate on which the
Halbleiterschichtenstapel (2) aufgewachsen worden ist, zumindest teilweise oder vollständig abgelöst wird. Semiconductor layer stack (2) has been grown, at least partially or completely detached.
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