TWI636580B - 製造氮化物半導體組件的方法以及氮化物半導體組件 - Google Patents
製造氮化物半導體組件的方法以及氮化物半導體組件 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI636580B TWI636580B TW105118746A TW105118746A TWI636580B TW I636580 B TWI636580 B TW I636580B TW 105118746 A TW105118746 A TW 105118746A TW 105118746 A TW105118746 A TW 105118746A TW I636580 B TWI636580 B TW I636580B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- growth
- plane
- growth surface
- nitride semiconductor
- nitride
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 33
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 22
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 84
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- -1 nitride compound Chemical class 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本發明提供一種製造氮化物半導體組件(100)的方法，包括以下步驟：-製備一具有生長表面(10)的生長基板(1)，該生長表面(10)由一平面(11)形成，該平面(11)上具有複數個以三維形式形成的表面結構(12)，-在該生長表面(10)上生長以氮化物為主的半導體層序列(30)，該生長選擇性地在該生長基板(10)之生長面(13)上開始，且該生長面(13)小於該生長表面(10)之45%，此外，本發明描述一種可以上述方法製成的氮化物半導體組件(100)。
Description
本發明涉及一種製造氮化物半導體組件的方法，特別是製造光電氮化物半導體組件的方法。
本專利申請案主張德國專利申請案10 2015 109 761.3之優先權，其已揭示的整個內容收納於此以作為參考。
為了製造氮化物半導體組件，例如，LEDs，組件之功能層通常以磊晶方式沈積在適當的生長基板上。為了生長氮化物化合物半導體層，藍寶石基板特別是適當的。在氮化物化合物半導體以異質磊晶方式生長在藍寶石上時，由於已存在的晶格缺陷調整，則缺陷可形成在半導體材料中。該些缺陷特別是在氮化物半導體之生長區中發生在生長基板之界面上。這樣會造成該組件之效率的下降。在操作發出輻射之氮化物半導體組件時，生長區中提高的缺陷密度會使輻射在生長基板和半導體層序列之間的界面上被吸收。
本發明的目的是提供一種改良的方法以製造氮化物半導體組件，藉此方法在至生長基板之界面上達成缺陷密度的下降。此外，本發明提供一種氮化物半導
體組件，其特徵為在至生長基板之界面上的缺陷密度較小，以例如使該界面上的吸收率變小。
上述目的藉由請求項之獨立項中一種製造氮化物半導體組件的方法以及一種氮化物半導體組件來達成。本方法之有利的樣態和其它形式是請求項之附屬項的主題。
本方法中依據至少一種樣態，製備一具有生長表面的生長基板，該生長表面由一平面形成，該平面上具有複數個以三維形式形成的表面結構。該生長基板具有一生長表面，其上以下述步驟施加複數個半導體層。該生長表面由一平面形成，其上形成複數個以三維形式形成的表面結構。換言之，該生長表面具有：一以二維形式形成的區域，其由該平面形成；以及複數個以三維形式形成的區域，其由該些表面結構形成，該些表面結構由該平面形成的面突出。由於該生長表面之平面上之三維的表面結構，則基板亦稱為預結構化的基板。
例如，該些表面結構可由複數個突起來形成，該些突起由該平面離開而延伸。該些突起可特別優先形成為錐體形式且因此在該生長表面的俯視圖中具有圓形的橫剖面、或形成為棱錐體形式且因此在該生長表面的俯視圖中具有多角形的橫剖面，例如，三角形、四角形、六角形或其它之多角形的橫剖面。
依據另一實施形式，在下一步驟中在生長表面上生長一種半導體層序列。此半導體層序列特別是可藉由磊晶方法，例如，MOVPE(金屬有機氣相磊晶)，生長而成。
此半導體層序列特別是可為一種以氮化物為主的半導體層序列。措辭「以氮化物為主」，特別是指半導體層和半導體層序列，其具有一種由III-V-化合物半導體材料系統InxAlyGa1-x-yN，其中0x1、0y1且x+y1，構成的材料，例如，GaN、AlN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。因此，此半導體層序列可具有摻雜物質以及其它成份。然而，為了簡單之故，只指出此半導體層序列之晶格的主要成份，即，Al、Ga、In以及N，這些主要成份之一部份亦可由少量的其它物質來取代及/或補充。
本方法中半導體層序列之生長可有利地選擇在生長基板之生長面上開始，此時該生長面只是該生長基板之生長表面的一部份。於此，該生長面有利的方式是小於該生長表面之45%，優先方式是小於該生長表面之25%且特別優先的是小於該生長表面之5%。
本方法特別是使用以下的認知：在半導體層序列之氮化物半導體材料增多的區域中產生高的缺陷密度。該生長基板和該半導體層序列之間的界面中的缺陷密度且情況需要時亦包括隨後的各層中的缺陷密度在本方法中藉由該生長面最小化而下降，使該生長面較該生長基板之總面積小很多。以此方式，在發出輻射之組件的情況下，有利地使該生長基板和以氮化物為主的半導體層序列之間的界面上的吸收率下降。這特別對此種氮化物半導體組件是有利的，其中該生長基板不是在製造時去除且因此保留在已製成的組件中。
依據至少一樣態，該生長面是該平面或該平面的一部份。一生長基板具有一平面及複數個形成在該平面上之以三維形式形成的表面結構，在此種生長基板上生長氮化物半導體材料時，該生長選擇性地在該平面之區域中開始。在以三維形式形成的表面結構上氮化物半導體材料基本上不會增多，反之，以三維形式形成的表面結構只有在氮化物半導體材料生長的後續階段中會在橫向中發生過生長(over-growth)。該生長面因此可藉由下述方式而最小化：使該平面(其至少一部份形成該生長面)相對於設有以三維形式形成的表面結構之面的比(ratio)下降。較佳方式是，該平面小於該生長表面之45%，優先方式是小於25%，且特別優先的方式是小於5%。
在另一有利的樣態中，該生長面小於該平面。該生長面例如可較該平面小於90%，優先的是小於60%，且特別優先的是小於30%。這特別是可以下述方式達成：在該平面之一部份上施加由一種材料構成的層以使該生長面縮小，該材料上基本上不可生長氮化物半導體材料。在此種情況下，該氮化物半導體材料之生長不是在三維結構之間的整個平面上達成而是只在該平面之未被該層覆蓋的區域中達成。
該材料(其上基本上不可生長氮化物半導體材料)較佳是氧化物化合物或氮化物化合物。較佳是，該材料是氧化矽、氮化矽或氮化鈦。
依據至少一樣態，該生長面是由該平面之複數個未互相連接的部份區域形成。該平面之未互相連接的部份區域特別是可鄰接於三維結構。該些部份區域例如可以是滾圓的面，特別是圓形的面，其中該生長基板之平坦的表面在三維結構之間裸露出來。該些部份區域亦可具有其它的幾何形式，例如，多角形、特別是正方形或六角形的形式。
另一方式或額外地，該平面之未互相連接的部份區域亦可在由該材料構成的層中，該材料上基本上不可生長氮化物半導體材料。在此種情況下，該些部份區域例如亦可以是滾圓的面、特別是圓形的面、或多角形、特別是正方形或六角形的面。
依據至少另一樣態，在該平面之部份區域上施加一種核晶生長(nucleation)層，其促進氮化物半導體材料之生長。核晶生長層之材料例如可以是氮化鋁，特別是含氧之氮化鋁(AlN：O)。氧可存在核晶生長層中作為摻雜物或甚至以百分比範圍存在著。藉由核晶生長層，可使生長的選擇性提高。特別是可藉由含氧的AlN作為參考使「在該生長表面之哪一表面區域上生長上述施加在核晶生長層上的半導體層」之選擇性受到影響。
本方法中該生長基板較佳是具有藍寶石或由其構成。藍寶石有利地透過由光電組件發出的輻射，使該輻射的至少一部份可經由該生長基板發出。當期望在氮化物半導體層序列之與生長基板相對向的輻射發出面作發射時，則該生長基板之與該半導體層序列相對向的
後側可設有一鏡面層。另一方式是，半導體晶片例如可配置在具反射性的導線架上，因此可省略一鏡面層。
施加在該生長基板上的以氮化物為主之半導體層序列較佳是包含n-摻雜的半導體區、p-摻雜之半導體區以及配置在n-摻雜的半導體區和p-摻雜的半導體區之間的活性層。此活性層較佳是一種適合發出電磁輻射之層。特別是氮化物半導體組件可以為發光二極體。
氮化物半導體組件之實施形式有利地包括一生長基板，其具有生長表面，該生長表面由一平面形成，該平面具有複數個在該平面上以三維形式形成的表面結構。在該生長表面上配置一種以氮化物為主的半導體層序列。
於此，以氮化物為主的半導體層序列在至該生長基板之界面上具有配置在生長面上的第一區，其中缺陷密度大於第二區中者，第二區在橫向中包圍著第一區，且該生長面小於該生長表面之45%，優先的是小於該生長表面之25%且特別優先的是小於該生長表面之5%。
依據一優先的樣態，氮化物半導體組件是發出輻射的光電組件，其中該生長基板是透明基板。此透明基板特別是可以為藍寶石基板。
氮化物半導體組件之其它有利的樣態由先前製造氮化物半導體組件的方法之描述即可得知且反之亦同。
本發明以下將結合第1圖至第5圖來詳述。
1‧‧‧生長基板
2‧‧‧緩衝層
3‧‧‧n-型半導體區
4‧‧‧活性層
5‧‧‧p-型半導體區
6‧‧‧p-接觸區
7‧‧‧n-接觸區
8‧‧‧鏡面層
9‧‧‧光束
10‧‧‧生長表面
11‧‧‧平面
12‧‧‧表面結構
13‧‧‧生長面
14‧‧‧層
15‧‧‧核晶生長層
20‧‧‧生長區
30‧‧‧半導體層序列
31‧‧‧輻射發出面
100‧‧‧氮化物半導體組件
第1圖是氮化物半導體組件之示意圖。
第2A圖是生長基板之橫剖面的示意圖。
第2B圖和第2C圖是生長基板之示意性的俯視圖。
第3A圖至第3C圖是依據複數個居間步驟之方法的實施例之示意圖。
第4A圖至第4C圖是依據複數個居間步驟之方法的實施例之示意圖。
第5A圖至第5C圖是生長基板之示意性的俯視圖。
各圖式中相同或作用相同的各組件分別設有相同的參考符號。所示的各組件及各組件相互之間的大小比例未必依比例繪出。
第1圖中顯示氮化物半導體組件100之實施例。此實施例中，氮化物半導體組件100是發出輻射的光電組件，特別是發光二極體。
氮化物半導體組件100具有一生長基板1，其上施加半導體層序列30。此半導體層序列30特別是可以磊晶方式，例如，藉由MOVPE，而施加在生長基板1上。
半導體層序列30例如包括一施加在生長基板1上的緩衝層2、以及一n-摻雜的半導體區3、一p-摻雜的半導體區5及一配置在n-摻雜的半導體區3和p-
摻雜的半導體區5之間的發出輻射之活性層4。緩衝層2、n-摻雜的半導體區3、活性層4和p-摻雜的半導體區5可分別包括一個以上單一層。
半導體層序列30較佳是以氮化物為主的半導體層序列。半導體層序列30之半導體層2、3、4、5特別是可具有InxAlyGa1-x-yN，其中0x1、0y1且x+y1，例如，GaN、AlN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。於此，半導體層序列可具有摻雜物質以及另外的成份。
半導體層序列30可另外設有電性接觸區6、7以供應電流。例如，氮化物半導體組件100可具有p-接觸區6和n-接觸區7。
氮化物半導體組件100之生長基板1具有一生長表面10，其上生長該半導體層序列30。該生長表面10具有以二維形式形成的平面11，其上配置著複數個以三維形式形成的表面結構12。
顯示該生長基板1之可能的樣態，以說明第2A圖中的橫剖面及第2B圖和第2C圖中的俯視圖。就像第2A圖之橫剖面所示那樣，表面結構12由平面11形成的面突出。以三維形式形成的表面結構12形成為突起，其由平面11向上延伸出來。
如第2B圖所示，表面結構12之橫剖面可以是滾圓形的且特別是可為圓形的。表面結構12例如可形成為錐體形式的突起。相對於此的另一方式，如第2C圖所示，表面結構12亦可具有多角形的橫剖面，例如六角形，使表面結構12亦可在平面11上形成為棱錐體形
式的突起。該平面11在形成為突起的該些表面結構12之間延伸。
生長基板1特別是可具有氧化鋁或由其構成。生長基板1特別是可為藍寶石基板。該平面11特別優先地由氧化鋁之結晶學的c-面或(-c)-面形成，其特別適合用於生長以氮化物為主的半導體材料。對此而言，表面結構12之表面依據其相對於平面11之方位而由複數個其它的晶體面形成。
請再參考第1圖，半導體層序列30具有複數個生長區20。各生長區20只覆蓋該生長表面10的一部份。這涉及：氮化物半導體材料在磊晶生長開始時選擇性地生長在生長表面10之生長面13上。特別已證實的是：氮化物半導體材料生長在結構化的生長基板1上係選擇性地在平面11上開始，使生長基板1由平面11和配置在平面11上的表面結構12形成。第1圖之實施例中，各生長面13因此是由平面11形成。
已顯示的是：生長區20中所發生的缺陷密度高於其餘的以氮化物為主的半導體層序列30中者。在表面結構12發生橫向過(over)生長時缺陷密度變小。在以氮化物為主的半導體層序列30之功能層3、4、5之區域中因此可達成較低的缺陷密度。氮化物半導體組件100之功能層3、4、5之品質因此基本上不會受到生長區20中較高的缺陷密度之影響。
此處所述的方法和氮化物半導體組件另外可使用以下的認知：生長區20中較高的缺陷密度至少會由
於「由活性層4發出的光束9由於較高的缺陷密度而在生長區20中強烈地被吸收」而影響氮化物半導體組件之效率。
例如，第1圖中顯示光束9，其由活性層4開始而在生長基板1之方向中發出。光束9例如橫向地穿過：一個生長區20和較佳是透明的該生長基板1，該生長基板1之後側上可施加一鏡面層8。在鏡面層8上反射之後，光束9例如可重新橫向地穿過：該生長基板1和一個生長區20。在所示的例子中，由鏡面層8反射的光束9以一種入射角度(其大於全反射的臨界角)入射至氮化物半導體組件之與鏡面層8相對向的輻射發出面31上。光束9因此不是直接發出而是經由內部的全反射重新轉向至生長基板1之方向。在生長基板1之區域中，光束9例如入射至一個表面結構12，其上將光束9反射或折射，使光束9以一入射角度(其小於全反射的臨界角)入射至輻射發出面31上。在此種情況下，光束由氮化物半導體組件100發出。
生長區20中由於較高的缺陷密度而提高的吸收率使氮化物半導體組件之效率下降。由此種認知開始，生長面13在本方法中以及氮化物半導體組件中須有利地最小化，使生長面13小於該生長表面10之45%，優先的是小於25%且特別優先的是小於5%。這樣可有利地使該生長區20之體積較小。由於吸收率與體積相關聯，則該生長區20之縮小使吸收率下降且因此在發出輻射的氮化物半導體組件100之情況下使亮度提高。
生長區20中吸收率的下降另外具有的優點是：發出的輻射之彩色位置的與吸收有關之改變會減少。在吸收的情況下，彩色位置會改變，此乃因被吸收的光之能量非輻射式地以熱的形式排出或以輻射的形式經由電致發光的缺陷發出，這樣可使發射光譜改變。
生長面13之縮小例如可藉由下述方式達成：平面11之在生長表面10之整面上的份量被最小化至小於90%，優先的是小於60%且特別優先的是小於30%。這在第1圖所示的實施例中可以下述方式達成：須調整三維的表面結構12之大小及/或密度，使平面11在該些表面結構12之間的居間空間中適當地變小。
為了達成該些表面結構12在生長表面10之整面上的高份量，則當該些表面結構12至少一部份在其大小及/或其形式上互相有差異時是有利的。例如，該些三維的表面結構12在其橫向範圍中互相有差異，這樣可使該生長表面10上三維的表面結構12的佔有密度提高。在此種情況下，例如較小的表面結構12至少一部份可填滿較大的表面結構12之間的居間空間。
為了使生長區20之大小變小，則在磊晶生長時另外可對程序(process)條件作調整，使得在平面11和三維的結構12之間生長的選擇性提高。這例如可在生長時藉由MOVPE以調整氫化物(H2、NH3)以及金屬有機物(例如，TMGa、TEGa、TMAl)之比(ratio)來達成。特別是為了使選擇性更佳，則可使H2-供應量提高或使NH3、TMGa、TEGa或TMAL之供應量下降。此外，藉由生長溫度的提高可使選擇性更佳。
第3A圖至第3C圖中顯示本方法之實施例中的居間步驟。本實施例中，生長基板1就像先前的實施例那樣具有一平面11和配置在平面11上之三維的表面結構12，其例如可以是錐體形式或棱錐體形式。如第3A圖所示，在平面11之部份區域上施加一種層14，其由一種材料形成，其上只能不足地生長或甚至不生長氮化物化合物半導體材料。此層14例如可具有氮化矽、氧化矽或氮化鈦。
藉由施加該層14，使生長面13有利地變小。生長面13有利地由層14中的開口形成，開口中裸露出生長基板1之平面11的一部份。以此方式，使生長面13小於該平面11。
如第3B圖所示，氮化物半導體層序列之生長開始於生長區20中，生長區20配置在生長面13上。相對於此，在三維的表面結構12上和該層14上基本上未生長該氮化物半導體材料。
第3C圖之居間步驟中，生長整個緩衝層2。此層14和表面結構12在緩衝層2生長時由生長區20開始基本上成橫向地過(over)生長，使缺陷密度下降。較高的缺陷密度因此有利地只存在於較小的生長區20中。在生長該緩衝層2之後，該緩衝層2例如亦可包括複數個部份層，則在下一步驟中例如可生長光電組件之有功能的半導體層序列。
第4A圖至第4C圖中顯示本方法之另一實施例中的居間步驟。就像第3A圖之實施例一樣，生長基板
1具有一平面11和配置在該平面11上之三維的表面結構12。就像第4A圖一樣，在該平面11之一部份上施加核晶生長層15。此核晶生長層15較佳是包括含氧之氮化鋁(AlN：O)。由於核晶生長層15可促進氮化物半導體材料之生長，使該生長面基本上由核晶生長層15之表面形成。因此，就像先前的實施例那樣，該生長面13小於該平面11。
如第4B圖所示，上述生長基本上是在核晶生長層15之表面上進行，該表面上形成著生長區20。在緩衝層2完全生長之後，如第4C圖所示，該生長表面之其它區，特別是三維的表面結構12，過(over)生長著該半導體材料。
第5A圖、第5B圖和第5C圖中分別顯示各生長基板1之範例的俯視圖，該些生長基板1示意性地且未依比例地顯示不同的可能形式以配置該平面11和三維的表面結構。
第5A圖的範例中，生長基板1之平面11是相連的平面，其設有複數個例如錐體形式之三維的表面結構12。
相對於此，第5B圖之範例中該生長基板1具有複數個不相連的平面11，其由三維的表面結構12之相連的區域包圍著。該些平面11例如可具有圓形的或其它形式的橫剖面。由於本實施例中該些平面11不相連，則相較於第5A圖之實施例而言該些平面11在生長基板1之整面上的份量可保持較少。
第5C圖之範例的生長基板1具有複數個不相連的生長面13，其例如由層14中的開口形成，層14上基本上不可生長氮化物半導體材料。此外，生長基板1具有三維的表面結構12，其例如由層14突出。三維的表面結構12可在已製成的組件中有利地使輻射反射或散射至輻射發出面的方向中，該輻射係在生長基板1的方向中發出。
本發明不限於依據各實施例所作的描述。反之，本發明包含每一新的特徵和各特徵的每一種組合，特別是包含各請求項中各別特徵之每一種組合，當相關的特徵或相關的組合本身未明顯地顯示在各請求項中或各實施例中時亦屬本發明。
Claims (17)
- 一種製造氮化物半導體組件(100)的方法，包括以下步驟：製備一具有生長表面(10)的生長基板(1)，該生長表面(10)由一平面(11)形成，該平面(11)上具有複數個以三維形式形成的表面結構(12)，在該生長表面(10)上生長以氮化物為主的半導體層序列(30)，該生長選擇性地在該生長基板(10)之生長面(13)上開始，且該生長面(13)小於該生長表面(10)之40%。
- 如請求項1的方法，其中該生長面(13)小於該生長表面10)之25%。
- 如請求項1的方法，其中該生長面(13)小於該生長表面(10)之5%。
- 如請求項1的方法，其中該生長面(13)是該平面(11)或該平面(11)的一部份。
- 如請求項1的方法，其中該生長面(13)小於該平面(11)。
- 如請求項1至5中任一項的方法，其中在該平面(11)的一部份上施加由一種材料構成的層(14)以使該生長面(13)縮小，該材料上不可生長或只能不足地生長氮化物半導體材料。
- 如請求項6的方法，其中該材料具有氧化矽、氮化矽或氮化鈦。
- 如請求項6的方法，其中該生長面(13)由該平面(11)之複數個未互相連接的區域形成。
- 如請求項8的方法，其中該平面(11)之未互相連接的區域鄰接於三維的結構(12)。
- 如請求項8的方法，其中該平面(11)之未互相連接的區域是由該材料構成的層(14)中的開口，該材料上不可生長或只能不足地生長氮化物半導體材料。
- 如請求項1至5中任一項的方法，其中在該平面(11)的至少一部份上施加核晶生長層(15)，其促進氮化物半導體材料之生長。
- 如請求項1至5中任一項的方法，其中該核晶生長層(15)具有含氧之氮化鋁。
- 如請求項1至5中任一項的方法，其中該生長基板(1)具有藍寶石。
- 一種氮化物半導體組件(100)，包括：一具有生長表面(10)的生長基板(1)，該生長表面(10)由一平面(11)形成，該平面(11)上具有複數個以三維形式形成的表面結構(12)，以及以氮化物為主的半導體層序列(30)，其配置在該生長表面(10)上，其中以氮化物為主的半導體層序列(30)在與該生長基板(1)之界面上具有配置在生長面(13)上的生長區(20)，生長區(20)具有的缺陷密度大於其餘的半導體層序列(30)中的缺陷密度，以及該生長面(13)小於該生長表面(10)的45%。
- 如請求項14的氮化物半導體組件(100)，其中該氮化物半導體組件(100)是發出輻射的光電組件，且該生長基板(1)是透明的。
- 如請求項15的氮化物半導體組件，其中該生長基板(1)是藍寶石基板。
- 如請求項14至16中任一項的氮化物半導體組件，其中在該生長基板(1)之遠離該半導體層序列(30)之後側上配置一鏡面層(8)。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ??102015109761.3 | 2015-06-18 | ||
| DE102015109761.3A DE102015109761B4 (de) | 2015-06-18 | 2015-06-18 | Verfahren zur Herstellung eines Nitrid-Halbleiterbauelements und Nitrid-Halbleiterbauelement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201709550A TW201709550A (zh) | 2017-03-01 |
| TWI636580B true TWI636580B (zh) | 2018-09-21 |
Family
ID=56121109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105118746A TWI636580B (zh) | 2015-06-18 | 2016-06-15 | 製造氮化物半導體組件的方法以及氮化物半導體組件 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10475959B2 (zh) |
| JP (1) | JP6704003B2 (zh) |
| CN (1) | CN107690711A (zh) |
| DE (1) | DE102015109761B4 (zh) |
| TW (1) | TWI636580B (zh) |
| WO (1) | WO2016202853A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016101442A1 (de) | 2016-01-27 | 2017-07-27 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Konversionselement und strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem solchen Konversionselement |
| TWI757331B (zh) * | 2017-08-31 | 2022-03-11 | 晶元光電股份有限公司 | 半導體元件及其製造方法 |
| DE102017124596A1 (de) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030141512A1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-07-31 | Georg Bruderl | Semiconductor component and method for fabricating a semiconductor component |
| TW200414573A (en) * | 2002-12-11 | 2004-08-01 | Lumileds Lighting Llc | Light emitting device with enhanced optical scattering |
| TW200603436A (en) * | 2004-03-19 | 2006-01-16 | Lumileds Lighting Llc | Photonic crystal light emitting device |
| WO2013045181A1 (de) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2234142A1 (en) | 1997-04-11 | 2010-09-29 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor substrate |
| JP3930161B2 (ja) | 1997-08-29 | 2007-06-13 | 株式会社東芝 | 窒化物系半導体素子、発光素子及びその製造方法 |
| FR2769924B1 (fr) * | 1997-10-20 | 2000-03-10 | Centre Nat Rech Scient | Procede de realisation d'une couche epitaxiale de nitrure de gallium, couche epitaxiale de nitrure de gallium et composant optoelectronique muni d'une telle couche |
| JP3956941B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2007-08-08 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子及びそれを用いた発光装置 |
| US6949395B2 (en) | 2001-10-22 | 2005-09-27 | Oriol, Inc. | Method of making diode having reflective layer |
| FR2842832B1 (fr) | 2002-07-24 | 2006-01-20 | Lumilog | Procede de realisation par epitaxie en phase vapeur d'un film de nitrure de gallium a faible densite de defaut |
| KR101170889B1 (ko) | 2003-05-21 | 2012-08-06 | 쌩-고벵 크리스톡스 에 드테끄퇴르 | 마스크를 통한 측면 성장에 의한 질화갈륨 기판의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 장치 |
| JP4571476B2 (ja) * | 2004-10-18 | 2010-10-27 | ローム株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007317752A (ja) * | 2006-05-23 | 2007-12-06 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | テンプレート基板 |
| JP5082752B2 (ja) | 2006-12-21 | 2012-11-28 | 日亜化学工業株式会社 | 半導体発光素子用基板の製造方法及びそれを用いた半導体発光素子 |
| KR101330251B1 (ko) | 2007-03-06 | 2013-11-15 | 서울바이오시스 주식회사 | 패터닝된 기판 상에 질화물 반도체층을 형성하는 방법 및그것을 갖는 발광 다이오드 |
| US8507304B2 (en) | 2009-07-17 | 2013-08-13 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a group III-nitride crystalline film on a patterned substrate by hydride vapor phase epitaxy (HVPE) |
| JP5347835B2 (ja) | 2009-08-25 | 2013-11-20 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体結晶の製造方法 |
| US8143647B2 (en) | 2009-12-18 | 2012-03-27 | Palo Alto Research Center Incorporated | Relaxed InGaN/AlGaN templates |
| DE102010011895B4 (de) | 2010-03-18 | 2013-07-25 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines semipolaren Gruppe III-Nitrid-Kristalls, Substrat, freistehendes semipolares Substrat und Verwendung der Substrate |
| JP5277270B2 (ja) * | 2010-07-08 | 2013-08-28 | 学校法人立命館 | 結晶成長方法および半導体素子 |
| DE102010035489A1 (de) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelement |
| CN102169936A (zh) * | 2011-02-16 | 2011-08-31 | 亚威朗光电(中国)有限公司 | 图形衬底和led芯片 |
| JP5492117B2 (ja) * | 2011-02-18 | 2014-05-14 | 株式会社東芝 | 窒化物半導体の積層構造およびその製造方法並びに窒化物半導体装置 |
| TWI470829B (zh) * | 2011-04-27 | 2015-01-21 | Sino American Silicon Prod Inc | 磊晶基板的製作方法、發光二極體，及其製作方法 |
| JP6024533B2 (ja) * | 2012-03-28 | 2016-11-16 | 日亜化学工業株式会社 | サファイア基板及びその製造方法並びに窒化物半導体発光素子 |
| DE102012103394A1 (de) * | 2012-04-18 | 2013-10-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips und derart hergestellter optoelektronischer Halbleiterchip |
| CN103563051A (zh) | 2012-05-23 | 2014-02-05 | 日本碍子株式会社 | 复合基板、发光元件以及复合基板的制造方法 |
| CN104025260B (zh) | 2012-08-03 | 2016-11-23 | 夏普株式会社 | 氮化物半导体元件结构体及其制造方法 |
| CN103165771B (zh) * | 2013-03-28 | 2015-07-15 | 天津三安光电有限公司 | 一种具有埋入式孔洞结构的氮化物底层及其制备方法 |
| DE102014101966A1 (de) | 2014-02-17 | 2015-08-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Halbleiterchips und elektronischer Halbleiterchip |
| CN104112803B (zh) | 2014-04-14 | 2016-08-17 | 中国科学院半导体研究所 | 半极性面氮化镓基发光二极管及其制备方法 |
-
2015
- 2015-06-18 DE DE102015109761.3A patent/DE102015109761B4/de active Active
-
2016
- 2016-06-15 CN CN201680033433.4A patent/CN107690711A/zh active Pending
- 2016-06-15 TW TW105118746A patent/TWI636580B/zh active
- 2016-06-15 US US15/579,561 patent/US10475959B2/en active Active
- 2016-06-15 JP JP2017563036A patent/JP6704003B2/ja active Active
- 2016-06-15 WO PCT/EP2016/063744 patent/WO2016202853A1/de active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030141512A1 (en) * | 2002-01-31 | 2003-07-31 | Georg Bruderl | Semiconductor component and method for fabricating a semiconductor component |
| TW200414573A (en) * | 2002-12-11 | 2004-08-01 | Lumileds Lighting Llc | Light emitting device with enhanced optical scattering |
| TW200603436A (en) * | 2004-03-19 | 2006-01-16 | Lumileds Lighting Llc | Photonic crystal light emitting device |
| TWI366281B (en) * | 2004-03-19 | 2012-06-11 | Philips Lumileds Lighting Co | Light emitting device and method of forming a semiconductor light emitting device |
| WO2013045181A1 (de) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip |
| TW201322487A (zh) * | 2011-09-30 | 2013-06-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 用於製造光電半導體晶片之方法及光電半導體晶片 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018519662A (ja) | 2018-07-19 |
| US10475959B2 (en) | 2019-11-12 |
| DE102015109761B4 (de) | 2022-01-27 |
| JP6704003B2 (ja) | 2020-06-03 |
| DE102015109761A1 (de) | 2016-12-22 |
| US20180175243A1 (en) | 2018-06-21 |
| CN107690711A (zh) | 2018-02-13 |
| TW201709550A (zh) | 2017-03-01 |
| WO2016202853A1 (de) | 2016-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8134170B2 (en) | Nitride semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
| KR102198694B1 (ko) | 반도체 발광소자 및 반도체 발광소자 제조방법 | |
| US8390010B2 (en) | Solid state lighting devices with cellular arrays and associated methods of manufacturing | |
| KR101007136B1 (ko) | 발광 소자, 발광 소자 패키지 및 발광 소자 제조방법 | |
| US20170069793A1 (en) | Ultraviolet light-emitting device and production method therefor | |
| JP2018110235A (ja) | 仮像電子及び光学電子装置に対する平面コンタクト | |
| US20140217361A1 (en) | Group iii nitride nanorod light emitting device | |
| JP2022058766A (ja) | 半導体素子および半導体素子パッケージ | |
| KR100986557B1 (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| JP5997373B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP6472459B2 (ja) | オプトエレクトロニクス半導体チップの製造方法及びオプトエレクトロニクス半導体チップ | |
| KR101258582B1 (ko) | 나노로드 발광소자 | |
| CN210489638U (zh) | 发光元件 | |
| TWI636580B (zh) | 製造氮化物半導體組件的方法以及氮化物半導體組件 | |
| WO2016076639A1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR20190087970A (ko) | 템플릿, 질화물 반도체 자외선 발광 소자 및 템플릿의 제조 방법 | |
| KR100682873B1 (ko) | 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| CN103296168B (zh) | 利用具原子台阶衬底制备的InGaN量子点外延片及其制备方法 | |
| KR20090089975A (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| US8884311B2 (en) | Optoelectronic semiconductor chip and method for producing same | |
| JP7461079B2 (ja) | 窒化インジウムガリウム構造およびデバイス | |
| TWI446573B (zh) | 發光二極體 | |
| KR101361029B1 (ko) | 질화물 반도체 소자 및 그 제조방법 | |
| KR101617951B1 (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR100905859B1 (ko) | 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법 |