WO2014187670A1 - Verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterchips - Google Patents

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WO2014187670A1
WO2014187670A1 PCT/EP2014/059371 EP2014059371W WO2014187670A1 WO 2014187670 A1 WO2014187670 A1 WO 2014187670A1 EP 2014059371 W EP2014059371 W EP 2014059371W WO 2014187670 A1 WO2014187670 A1 WO 2014187670A1
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semiconductor layer
layer sequence
radiation
roughening
test radiation
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PCT/EP2014/059371
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Simeon Katz
Holger Specht
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H10P74/203—Structural properties, e.g. testing or measuring thicknesses, line widths, warpage, bond strengths or physical defects

Definitions

  • the method is for producing optoelectronic semiconductor chips
  • the method preferably produces a plurality of optoelectronic semiconductor chips.
  • the semiconductor chips are, in particular, light-emitting diodes, in short LEDs.
  • the method comprises the step of providing a substrate.
  • the substrate is preferably mechanically self-supporting.
  • the substrate may be a holder that is mechanically movable.
  • the substrate may be a temporary carrier used in the finished product
  • the method comprises the step of attaching an epitaxially generated
  • the semiconductor layer sequence is epitaxially deposited on a growth substrate.
  • Semiconductor layer sequence removed from the growth substrate and applied to the substrate, for example by means of gluing, Waferbonden or soldering.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As, where each 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents.
  • the method comprises the step of generating a roughening on the
  • the method comprises the step of temporarily or permanently exposing the semiconductor layer sequence during the step of generating the roughening.
  • the semiconductor layer sequence is in this case illuminated with a test radiation.
  • the test radiation is preferably ultraviolet radiation, visible light or near-infrared radiation.
  • the test radiation is generated with an external light source. That is, the
  • Test radiation is then not generated in the semiconductor layer sequence itself but from outside to the
  • the external light source is, for example, a laser.
  • the method comprises the step of evaluating a retro-reflection.
  • Reflection returns directly or indirectly to the test radiation.
  • the reflection is a proportion of the test radiation, which is of the
  • the generation of the roughening is controlled by means of the re-radiation.
  • it is determined on the basis of the return radiation when the generation of the roughening is ended.
  • the return radiation determines when the roughening has certain properties
  • the method comprises the step of dividing the semiconductor layer sequence into a multiplicity of individual semiconductor chips. This step preferably follows the roughening step. at The singulation and the dicing may be, for example, an etching, a breaking and / or a laser method. In at least one embodiment, the method is for producing optoelectronic semiconductor chips
  • the process comprises at least the following production steps:
  • Semiconductor layer sequence comprises an active layer for generating electromagnetic radiation
  • Roughening is controlled by evaluating the reverberation.
  • Semiconductor materials such as gallium nitride is one
  • a subsequent correction of the roughening after processing or during the further processing of the semiconductor layer sequence is normally no longer possible since it is then already often passivated and / or further structured and / or singulated.
  • a process progress in producing the roughening may be determined by weighing the wafer.
  • this method is very indirect, provides only an integral value across the wafer and is
  • the test radiation has at least one wavelength that is absorbed by the active layer.
  • the remaining parts of the semiconductor layer sequence are permeable to this wavelength.
  • the test radiation excites the active layer for photoluminescence. In this case it is possible that the test radiation and the reversion
  • Wavelength of the test radiation and / or the reflection and / or the photoluminescence radiation is understood in particular to be a wavelength of maximum intensity, English peak wavelength.
  • Detection efficiency can be in this way also an absolute extraction efficiency of radiation from the
  • the reflection back comprises a first component as well as a second component.
  • the first and the second component may have the same spectral characteristic or different
  • the first component is a specular reflection of the test radiation.
  • the second component may be a diffuse reflection of the test radiation, that is to say a radiation component of the test radiation which is diffused at the top side of the semiconductor layer sequence and the roughening.
  • the specularly reflected test radiation and the diffusely reflected Test radiation both measured.
  • the measuring of the specular and the diffusely reflected test radiation can take place at the same time or else offset in time.
  • Test radiation is measured at several failure angles. This may alternatively or additionally apply to the first, specularly reflected component, in which case preferably the angle of incidence of the test radiation is also varied accordingly.
  • the drop angles refer to a lot to the top.
  • the first and / or the second component is determined at at least two or at least four or at least six discrete angles. The discrete angles preferably differ by at least 5 ° or 10 ° and / or by at most 30 ° or 20 °. Alternatively it is
  • the first and / or the second component is measured continuously over a certain angular range.
  • the metallization may be a p-type metallization. Structured may mean that between adjacent units for later
  • the mirror is for example as
  • the Metallization can serve in the finished semiconductor chips to a current injection into the semiconductor layer sequence.
  • Semiconductor layer sequence determined therethrough the production of the roughening is carried out until recognizable until the structuring of the mirror and / or the metallization through the semiconductor layer sequence. It is also possible to use a specific value for a light-dark contrast as a process parameter.
  • the test radiation is focused on the top side and / or on the roughening.
  • a focus diameter at the top has a value of at least 5 ym or 10 ym or 20 ym and / or at most 200 ym or 100 ym or 50 ym.
  • the focus diameter is at most 25% or 15% or 10% or 5% of an edge length of the finished semiconductor chips.
  • Semiconductor layer sequence moves during the generation of the roughening.
  • the semiconductor layer sequence including the substrate is rotated, preferably about an axis perpendicular to the top side.
  • Reflection is preferably chosen so high that a
  • an external Corposcuro pattern is used.
  • the light-dark pattern has a high contrast.
  • the light-dark pattern becomes the
  • Test radiation reflects and reaches the top of the semiconductor layer sequence.
  • the portions of the test radiation reflected at the semiconductor layer sequence constitute the
  • Reflection is. This reflection is detected with a camera.
  • the camera is preferably focused on the light-dark pattern or focused. The recognizability of the light-dark pattern then gives the for generating the
  • the light-dark pattern can also be used in transmission.
  • the light-dark pattern is determined at shallow angles.
  • Flat angles means big angles to the perpendicular to the top.
  • the angle to the solder is at least 40 ° or 50 ° or 60 ° or 65 °. It is possible that the contrast is measured at a certain angle or that an angular range is traversed. It is also possible that is controlled to the angle at which a sufficient contrast of the light-dark pattern is still recognizable.
  • an angle at which the test radiation is directed onto the upper side is at least 0 ° or 10 ° or 25 ° or 30 ° or 40 ° and / or at most 90 ° or 75 ° or 65 ° or 60 ° or 55 °.
  • the angle is chosen so that the test radiation does not meet at right angles to structures that are generated when generating the roughening.
  • Reverse radiation is detected may be smaller than the angle at which the test radiation is irradiated.
  • the angle at which the reflection is detected is at least 0 ° or 5 ° or 10 ° or 15 ° and / or at most 90 ° or 65 ° or 45 ° or 25 ° or 15 °.
  • the test radiation has a wavelength which is shorter by at least 20 nm or 30 nm and / or by at most 100 nm or 60 nm than an emission wavelength of the active layer.
  • Emission wavelength of the active layer is understood, for example, the dominant wavelength or the peak wavelength.
  • the test radiation is punctiform, flat or over the entire surface of the test radiation
  • Semiconductor layer sequence irradiated For example, at least 10% or 40% or 80% of the top surface is illuminated by the test radiation. Alternatively, it is possible that by the test radiation at most 2% or 0.5% of
  • the semiconductor layer sequence is designed, for example, as a 4 "wafer or as a 6" wafer.
  • the production of the roughening takes place wet-chemically.
  • the production of the roughening takes place wet-chemically.
  • Test radiation then for the production of roughening in itself no function.
  • the etching is carried out by means of a KOH solution.
  • Alternatively is also one
  • the surface of the semiconductor layer sequence is in the production of the roughening
  • the substrate is a temporary carrier.
  • the carrier is used only or predominantly during etching.
  • the substrate a temporary carrier.
  • Semiconductor layer sequence is.
  • the substrate can also remain in the finished semiconductor chips.
  • the active zone of the semiconductor layer sequence is set up to produce blue light.
  • the wavelength of the semiconductor layer sequence is set up to produce blue light.
  • Spectral range approximately between 520 nm and 565, or in the red spectral range, approximately between 600 nm and 720 nm.
  • the roughening is produced on an n-conducting side of the semiconductor layer sequence.
  • the finished roughening preferably does not extend to the active layer. It is also possible that the roughening in the p-type side of the semiconductor layer sequence.
  • Figures 1 to 4 are schematic representations of
  • Figure 5 is a schematic course of a
  • Figure 1A is a perspective view a
  • a semiconductor layer sequence 2 is applied to a temporary substrate 1. Over a
  • the semiconductor layer sequence 2 can be rotated together with the substrate 1.
  • One direction of rotation is symbolized by a curved arrow.
  • Sectional views in FIGS. 1C and 1D have one or more active layers 22.
  • the at least one active layer 22 is set up to generate electromagnetic radiation during operation of the finished semiconductor chip 10.
  • the semiconductor layer sequence 2 is based in particular on AlInGaN. It rejects the
  • a time or an end point is determined at which the creation of the roughening 3 is to end.
  • the upper side 20 is connected to an external one
  • Light source 4 irradiated. It sends the light source 4 a Test radiation T off.
  • the test radiation T is suitable for exciting photoluminescence in the active layer 22.
  • Angle of incidence ⁇ of the test radiation T, relative to a solder L to the top 20, is for example between
  • the re-radiation B is excited in the active layer 22.
  • the reversion B is therefore photoluminescence radiation.
  • the return radiation B is received by an external detector 8.
  • the detector 8 is a photodiode.
  • An angle of reflection ⁇ , under which the detector 8 is aligned with the solder L with respect to an irradiation point with the test radiation T, is for example smaller than that
  • Angle of incidence a is, for example, between 5 ° and 15 °, based on the solder L to the top 20th
  • the test radiation T is from other areas of the test radiation
  • the active layer 22 radiation having a wavelength between 430 nm and 470 nm inclusive is generated.
  • This wavelength preferably corresponds to the wavelength of the return radiation B.
  • the test radiation T then preferably has a wavelength between, inclusive
  • the test radiation T is focused on the upper side 20.
  • a focus diameter at the upper side 20 is for example at least 0.2 mm or at least 0.3 mm and / or at most 2 mm or 1 mm or 0.7 mm.
  • Focus diameter is preferably larger than a middle one Structure size of the roughening to be created and as a mean edge length of the finished semiconductor chips.
  • Irradiation of the top 20 and the semiconductor layer sequence 2 find use.
  • Each of the light sources 4 can be uniquely associated with exactly one detector 8, as in FIG. 1A
  • Light source 4 are assigned. Deviating from the representation according to FIG. 1A, exactly one light source 4 and exactly one detector 8 can also be used. Optionally, the
  • Failure angle ß and / or the angle of incidence ⁇ during the measurement can be varied.
  • the detectors 8 are preferably designed to detect only the return radiation B in the form of the photoluminescence radiation.
  • a bandpass filter may be mounted in front of the detectors 8, which is impermeable to the test radiation T. Notwithstanding this, it is also possible that the detectors 8 both radiation of the wavelength of the test radiation T and radiation of the wavelength of
  • the detectors 8 can, as in all others
  • a time resolution of the detectors 8 is preferably at least 50 ms or 20 ms or 10 ms or 5 ms. It is not mandatory that the detectors 8 have a time resolution better than 1 ms.
  • an excitation energy density of the test radiation T is varied. This makes it possible for example, with a so-called ABC-Fit or a
  • Opdorp-T 'Hooft has an internal quantum efficiency of
  • Rotation speed is about at least 20 or 30 or 40 and / or at most 200 or 100 revolutions per minute.
  • the light sources 4 also in a radial direction relative to the
  • Semiconductor layer sequence 2 are moved so that the entire top 20 of the semiconductor layer sequence 2 is scanned. Alternatively, the semiconductor layer sequence 2 can not be moved, so that the light sources 4 a
  • Light source 4 a majority or the entire top 20 irradiated.
  • the detector 8 may be a CCD camera, so that essentially the entire upper side 20 can be detected.
  • a layer thickness of the etchant 5 preferably exceeds a feature size of the roughening 3.
  • the layer thickness of the etchant 5 is at least 10 ⁇ m or 100 ⁇ m or 1 mm.
  • the etchant 5 preferably has a non-absorbent effect on the test radiation T or the reflection B.
  • the roughening 3 has, for example, an average structure size of at least 0.25 ⁇ m or 0.5 ⁇ m or 1 ⁇ m and / or of at most 8 ⁇ m or 5 ⁇ m or 3 ym up.
  • Detectors 8a, 8b a specular reflection of the test radiation T and a diffuse reflection measured. In the specular reflex, the angle of incidence of the test radiation T and the
  • Detector 8b measured diffuse radiation is determined at a different angle.
  • the angle of the radiation detected by the detector 8b preferably deviates by at least 10 ° or 15 ° or 20 ° from the angle to the upper side 20 of the specular return radiation B detected by the detector 8a from. It is possible that the diffuse reflectance B detected by the detector 8b is measured at a smaller angle to the perpendicular to the top 20 than the specular reflex.
  • a plurality of light sources and also additional detectors 8 can be used. With regard to the relative movement of the light source 4 and the detectors 8 to the top 20, this applies as described in connection with FIG.
  • a structured metallization 6 is arranged between the semiconductor layer sequence 2 and the substrate 1, in a schematic sectional view of the semiconductor layer sequence in FIG. 3A, the schematic plan views in FIGS. 3B and 3D and the schematic curves of an intensity I compared to time t in FIGS.
  • the metallization 6 can in the finished semiconductor chips 10 to a
  • Stromeinlessness serve and can also act as a mirror for radiation generated in the active layer 22.
  • Modulation pattern If the roughening is not yet pronounced, so is a modulation of an intensity of
  • Reflection B relatively low, see Figure 3C. If the roughening is more pronounced, the modulation is also more pronounced, see FIG. 3E. A modulation strength of the signal then provides information about the roughening and the generation of the roughening is at a certain level
  • test radiation T when blasted onto the upper side 20 in a punctiform manner, is preferably focused comparatively strongly.
  • a focus diameter is then in particular in one
  • the focus diameter is then at least 5 ym or 10 ym and / or at most 75 ym or 50 ym.
  • a light-dark pattern 7 is reflected on the upper side 20 and picked up by the detector 8, for instance a CCD camera.
  • the detector 8 is focused on the light-dark pattern 7.
  • a contrast in the image of the light-dark pattern 7 recorded by the detector 8 is determined.
  • a structure size of the light-dark pattern 7 is preferably selected such that a plurality of structural units lie in an image field of the detector 8.
  • An angle ⁇ between a main detection direction and the solder L is preferably relatively large, for example at least 50 ° or 60 ° or 65 ° and / or at most 80 ° or 75 °.
  • Creating the roughening is stopped when the light-dark pattern 7 at a certain angle ⁇ , for example 70 °, is no longer recognizable or the contrast falls below a certain value.
  • the measurement of the contrast can be done at a fixed angle ⁇ or under variation of the angle ⁇ .
  • FIG. 5 schematically shows a profile of an extraction efficiency E in relation to the time t during the preparation of the roughening. As the roughening time increases the
  • Extraction efficiency E an If the etching takes too long, a smoothing of the already produced roughening can take place and the extraction efficiency E decreases. Furthermore, with increasing roughening the risk increases that about the active
  • Layer 22 of the semiconductor layer sequence 2 is damaged.
  • the roughening in the region of the first maximum in the extraction efficiency E can be terminated.

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips (10) eingerichtet. Das Verfahren umfasst die Schritte: -Bereitstellen eines Substrats (1), -Aufbringen einer epitaktisch erzeugten Halbleiterschichtenfolge (2) auf das Substrat (1), wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine aktive Schicht (22) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung umfasst, -Erzeugen einer Aufrauung (3) an einer Oberseite (20) der Halbleiterschichtenfolge (2), -zumindest zeitweises Belichten der Halbleiterschichtenfolge (2) während des Erzeugens der Aufrauung mit einer Teststrahlung (T), die von mindestens einer externen Lichtquelle (4) erzeugt wird, -Auswerten einer von der Halbleiterschichtenfolge (2) kommenden Rückstrahlung (B), die auf die Teststrahlung (T) zurückgeht, und -nachfolgend Zerteilen der Halbleiterschichtenfolge (2) in eine Vielzahl der Halbleiterchips (10), wobei das Erzeugen der Aufrauung anhand des Auswerten der Teststrahlung (T) gesteuert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen
Halbleiterchips
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren
anzugeben, mit dem optoelektronische Halbleiterchips
effizient herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips
eingerichtet. Bevorzugt wird mit dem Verfahren eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips hergestellt. Bei den Halbleiterchips handelt es sich insbesondere um Leuchtdioden, kurz LEDs. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Substrats. Das Substrat ist bevorzugt mechanisch selbsttragend. Bei dem Substrat kann es sich um eine Halterung handeln, die mechanisch bewegbar ist. Ferner kann es sich bei dem Substrat um einen temporären Träger handeln, der in dem fertig hergestellten
Halbleiterchip nicht mehr vorhanden ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anbringens einer epitaktisch erzeugten
Halbleiterschichtenfolge auf das Substrat. Beispielsweise wird die Halbleiterschichtenfolge auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch abgeschieden. Nachfolgend wird die
Halbleiterschichtenfolge von dem Aufwachssubstrat entfernt und auf das Substrat aufgebracht, beispielsweise mittels kleben, Waferbonden oder Löten.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m ^ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer Aufrauung an der
Halbleiterschichtenfolge. Die Aufrauung wird an einer Seite der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, die dem Substrat abgewandt ist. Die Aufrauung ist zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz aus der Halbleiterschichtenfolge heraus eingerichtet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des zeitweisen oder andauernden Belichten der Halbleiterschichtenfolge während des Schritts des Erzeugens der Aufrauung. Die Halbleiterschichtenfolge wird hierbei mit einer Teststrahlung beleuchtet. Bei der Teststrahlung handelt es sich bevorzugt um ultraviolette Strahlung, um sichtbares Licht oder auch um nahinfrarote Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Teststrahlung mit einer externen Lichtquelle erzeugt. Das heißt, die
Teststrahlung wird dann nicht in der Halbleiterschichtenfolge selbst erzeugt sondern von außerhalb an die
Halbleiterschichtenfolge heran gebracht. Bei der externen Lichtquelle handelt es sich beispielsweise um einen Laser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Auswertens einer Rückstrahlung. Die
Rückstrahlung geht direkt oder indirekt auf die Teststrahlung zurück. Beispielsweise handelt es sich bei der Rückstrahlung um einen Anteil der Teststrahlung, die von der
Halbleiterschichtenfolge reflektiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Erzeugen der Aufrauung anhand der Rückstrahlung gesteuert. Insbesondere wird anhand der Rückstrahlung bestimmt, wann das Erzeugen der Aufrauung beendet wird. Speziell wird durch die Rückstrahlung bestimmt, wann die Aufrauung bestimmte Eigenschaften
hinsichtlich einer Lichtauskopplung aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Zerteilens der Halbleiterschichtenfolge in eine Vielzahl einzelner Halbleiterchips. Dieser Schritt folgt bevorzugt dem Schritt des Erzeugens der Aufrauung nach. Bei dem Vereinzeln und dem Zerteilen kann es sich zum Beispiel um ein Ätzen, um ein Brechen und/oder um eine Lasermethode handeln . In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterchips
eingerichtet. Das Verfahren umfasst wenigstens die folgenden Herstellungsschritte :
- Bereitstellen eines Substrats,
- Aufbringen einer insbesondere epitaktisch erzeugten
Halbleiterschichtenfolge auf das Substrat, wobei die
Halbleiterschichtenfolge eine aktive Schicht zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung umfasst,
- Erzeugen einer Aufrauung an einer dem Substrat abgewandten Oberseite der Halbleiterschichtenfolge,
- zumindest zeitweises Belichten der Halbleiterschichtenfolge während des Erzeugens der Aufrauung mit einer Teststrahlung, die von mindestens einer externen Lichtquelle erzeugt wird,
- Auswerten einer von der Halbleiterschichtenfolge kommenden Rückstrahlung, die auf die Teststrahlung zurückgeht, und
- nachfolgend Zerteilen der Halbleiterschichtenfolge in eine Vielzahl der Halbleiterchips, wobei das Erzeugen der
Aufrauung anhand des Auswerten der Rückstrahlung gesteuert wird .
Aufgrund des relativ hohen Brechungsindexes von
Halbleitermaterialien wie Galliumnitrid ist eine
Lichtauskoppeleffizienz aufgrund von interner Totalreflexion nur vergleichsweise gering. Daher werden
Halbleiterschichtenfolge in der Regel mit einer Aufrauung zur Verbesserung der Lichtauskoppeleffizienz versehen. Ziel hierbei ist es, eine optimale Struktur mit einer hohen
Lichtauskoppeleffizienz zu erzielen, ohne weitere Eigenschaften etwa einer LED oder des Prozesses wie Ausbeute oder Qualität zu beeinflussen. Eine anschließende Korrektur der Aufrauung nach dem Prozessieren oder während der weiteren Prozessierung der Halbleiterschichtenfolge ist im Normalfall nicht mehr möglich, da diese dann bereits oft passiviert und/oder weitergehend strukturiert und/oder vereinzelt ist.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es möglich, eine Lichtauskoppeleffizienz bereits während des Erstellens der Aufrauung in situ zu messen. Hierdurch lässt sich der
Aufrauprozess genau steuern. Somit ist einerseits eine hohe Lichtauskoppeleffizienz erreichbar und andererseits eine große Prozessausbeute erzielbar, da eine Fehlprozessierung vermeidbar ist.
Zur Kontrolle der Aufrauung gibt es neben dem hier
beschriebenen Verfahren weitere indirekte oder direkte
Methoden. Beispielsweise kann ein Verfahrensfortschritt beim Erzeugen der Aufrauung durch ein Wiegen des Wafers bestimmt werden. Jedoch ist diese Methode sehr indirekt, liefert nur einen integralen Wert über den Wafer hinweg und ist
vergleichsweise ungenau. Des weiteren können Methoden zur Oberflächenanalyse wie AFM, Atomic Force Microscopy, oder Weißlichtinterferenz eingesetzt werden. Diese Methoden sind allerdings vergleichsweise zeitaufwändig und kostenintensiv. Zudem ist eine in situ-Anwendung nicht leicht zu realisieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Teststrahlung zumindest eine Wellenlänge auf, die von der aktiven Schicht absorbiert wird. Bevorzugt sind die verbleibenden Teile der Halbleiterschichtenfolge durchlässig für diese Wellenlänge. Insbesondere wird durch die Teststrahlung die aktive Schicht zur Photolumineszenz angeregt. In diesem Fall ist es also möglich, dass die Teststrahlung und die Rückstrahlung
voneinander verschiedene Wellenlängen aufweisen. Unter
Wellenlänge der Teststrahlung und/oder der Rückstrahlung und/oder der Photolumineszenzstrahlung wird insbesondere eine Wellenlänge maximaler Intensität, englisch peak wavelength, verstanden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine
Anregungsenergiedichte der Teststrahlung variiert. Hierdurch ist es möglich, eine interne Quanteneffizienz einer
Strahlungserzeugung in der Halbleiterschichtenfolge anhand der Rückstrahlung zu bestimmen. Beispielsweise lässt sich dies mit einem so genannten Opdorp-T' Hooft-Fit oder mit einem ABC-Fit erreichen. Unter Berücksichtigung einer
Detektionsgeometrie, des Abstrahlverhaltens und einer
Detektionseffizienz lässt sich auf diesem Wege auch eine absolute Extraktionseffizienz von Strahlung aus der
Halbleiterschichtenfolge heraus bestimmen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Rückstrahlung eine erste Komponente sowie eine zweite Komponente auf. Die erste und die zweite Komponente können eine gleiche spektrale Charakteristik aufweisen oder auch unterschiedliche
Wellenlängenzusammensetzungen haben. Insbesondere handelt es sich bei der ersten Komponente um einen spekularen Reflex der Teststrahlung. Bei der zweiten Komponente kann es sich um einen diffusen Reflex der Teststrahlung handeln, also um einen Strahlungsanteil der Teststrahlung, der diffus an der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge und der Aufrauung gestreut wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die spekular reflektierte Teststrahlung und die diffus reflektierte Teststrahlung beide gemessen. Das Messen der spekular und der diffus reflektierten Teststrahlung kann zeitgleich oder auch zeitlich versetzt erfolgen. Durch ein Abgleichen der
Intensitäten des spekularen Reflexes und des diffusen
Reflexes lässt sich die Aufrauung vermessen und die
Lichtauskoppeleffizienz bestimmen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die zweite
Komponente, bei der es sich um diffus reflektierte
Teststrahlung handelt, bei mehreren Ausfallswinkeln gemessen. Dies kann alternativ oder zusätzlich für die erste, spekular reflektierte Komponente gelten, wobei dann bevorzugt auch der Einfallswinkel der Teststrahlung entsprechend variiert wird. Die Ausfallswinkel beziehen sich auf ein Lot zur Oberseite. Beispielsweise wird die erste und/oder die zweite Komponente bei mindestens zwei oder mindestens vier oder mindestens sechs diskreten Winkeln bestimmt. Die diskreten Winkel unterscheiden sich bevorzugt um mindestens 5° oder 10° und/oder um höchstens 30° oder 20°. Alternativ ist es
möglich, dass die erste und/oder die zweite Komponente kontinuierlich über einen bestimmten Winkelbereich hinweg gemessen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen dem Substrat und der Halbleiterschichtenfolge eine
strukturierte Metallisierung und/oder ein strukturierter Spiegel. Bei der Metallisierung kann es sich um eine p- Metallisierung handeln. Strukturiert kann bedeuten, dass sich zwischen benachbarten Einheiten für die späteren
Halbleiterchips kein Material der Metallisierung und/oder des Spiegels befindet. Der Spiegel ist zum Beispiel als
Metallspiegel oder auch als Bragg-Spiegel ausgestaltet. Die Metallisierung kann in den fertigen Halbleiterchips zu einer Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mit der
Rückstrahlung ein Kontrast und/oder eine Sichtbarkeit der Metallisierung und/oder des Spiegels durch die
Halbleiterschichtenfolge hindurch bestimmt. Insbesondere wird das Erzeugen der Aufrauung so lange durchgeführt, die bis die Strukturierung des Spiegels und/oder der Metallisierung durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch erkennbar ist. Es kann auch ein bestimmter Wert für einen Hell-Dunkel-Kontrast als Prozessparameter verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Teststrahlung auf die Oberseite und/oder auf die Aufrauung fokussiert.
Beispielsweise weist ein Fokusdurchmesser an der Oberseite einen Wert von mindestens 5 ym oder 10 ym oder 20 ym und/oder von höchstens 200 ym oder 100 ym oder 50 ym auf. Bevorzugt liegt der Fokusdurchmesser bei höchstens 25 % oder 15 % oder 10 % oder 5 % einer Kantenlänge der fertigen Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die
Halbleiterschichtenfolge während des Erzeugens der Aufrauung bewegt. Insbesondere wird die Halbleiterschichtenfolge samt dem Substrat rotiert, bevorzugt um eine Achse senkrecht zu der Oberseite. Eine Zeitauflösung beim Erfassen der
Rückstrahlung ist bevorzugt so hoch gewählt, dass eine
Längenauflösung über die Oberseite hinweg von mindestens 50 % oder 30 % oder 15 % einer Kantenlänge der fertigen
Halbleiterchips möglich ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein externes Hell- Dunkel-Muster verwendet. Das Hell-Dunkel-Muster weist einen hohen Kontrast auf. An dem Hell-Dunkel-Muster wird die
Teststrahlung reflektiert und gelangt zu der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge. Die an der Halbleiterschichtenfolge reflektierten Teile der Teststrahlung stellen die
Rückstrahlung dar. Diese Rückstrahlung wird mit einer Kamera detektiert. Die Kamera ist bevorzugt auf das Hell-Dunkel- Muster fokussiert oder scharf gestellt. Die Erkennbarkeit des Hell-Dunkel-Musters gibt dann die für das Erzeugen der
Aufrauung relevante Messgröße. Anstatt in Reflexion kann das Hell-Dunkel-Musters auch in Transmission verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Hell-Dunkel- Muster unter flachen Winkeln bestimmt. Flache Winkel bedeutet große Winkel zum Lot zur Oberseite. Beispielsweise beträgt der Winkel zum Lot mindestens 40° oder 50° oder 60° oder 65°. Es ist möglich, dass der Kontrast bei einem bestimmten Winkel gemessen wird oder dass ein Winkelbereich durchgefahren wird. Ebenso ist es möglich, dass auf den Winkel geregelt wird, bei dem ein hinreichender Kontrast des Hell-Dunkel-Musters noch erkennbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Winkel, unter dem die Teststrahlung auf die Oberseite gelenkt wird, mindestens 0° oder 10° oder 25° oder 30° oder 40° und/oder höchstens 90° oder 75° oder 65° oder 60° oder 55°. Bevorzugt wird der Winkel so gewählt, dass die Teststrahlung nicht rechtwinklig auf Strukturen trifft, die beim Erzeugen der Aufrauung generiert werden. Ein Winkel, unter dem die
Rückstrahlung detektiert wird, kann kleiner sein als der Winkel, unter dem die Teststrahlung eingestrahlt wird.
Beispielsweise liegt der Winkel, unter dem die Rückstrahlung detektiert wird, bei mindestens 0° oder 5° oder 10° oder 15° und/oder bei höchstens 90° oder 65° oder 45° oder 25° oder 15° .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Teststrahlung eine Wellenlänge auf, die um mindestens 20 nm oder 30 nm und/oder um höchstens 100 nm oder 60 nm kürzer ist als eine Emissionswellenlänge der aktiven Schicht. Unter der
Emissionswellenlänge der aktiven Schicht wird beispielsweise die Dominanzwellenlänge oder die peak wavelength verstanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Teststrahlung punktuell, flächig oder ganzflächig auf die
Halbleiterschichtenfolge eingestrahlt. Beispielsweise wird mindestens 10 % oder 40 % oder 80 % der Oberseite durch die Teststrahlung ausgeleuchtet. Alternativ ist es möglich, dass durch die Teststrahlung höchstens 2 % oder 0,5 % der
Oberseite ausgeleuchtet werden. Entsprechendes kann für die Rückstrahlung gelten. Die Halbleiterschichtenfolge ist zum Beispiel als 4"-Wafer oder als 6"-Wafer gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erzeugen der Aufrauung nasschemisch. Insbesondere hat die
Teststrahlung dann für das Erzeugen der Aufrauung an sich keine Funktion. Zum Beispiel wird das Ätzen mittels einer KOH-Lösung durchgeführt. Alternativ ist auch ein
trockenchemisches Ätzen zum Erzeugen der Aufrauung möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist beim Erzeugen der Aufrauung die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge
durchgehend mit einem Ätzmittel bedeckt. Eine Schichtdicke des Ätzmittels über der Oberseite beträgt beispielsweise mindestens 100 ym oder 250 ym oder 0,5 mm und/oder höchstens 5 mm oder 2,5 mm oder 1,5 mm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um einen temporären Träger. Insbesondere wird der Träger nur oder vorwiegend beim Ätzen verwendet. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Substrat ein
Aufwachssubstrat für das epitaktisch Wachsen der
Halbleiterschichtenfolge ist. Es kann das Substrat auch in den fertigen Halbleiterchips verbleiben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die aktive Zone der Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung von blauem Licht eingerichtet. Insbesondere liegt die Wellenlänge der
erzeugten Strahlung bei mindestens 400 nm oder 420 nm oder 435 nm und/oder bei höchstens 500 nm oder 480 nm oder 470 nm. Ebenso ist es möglich, dass die Wellenlänge im grünen
Spektralbereich, etwa zwischen 520 nm und 565, oder im roten Spektralbereich, etwa zwischen 600 nm und 720 nm, liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Aufrauung an einer n-leitenden Seite der Halbleiterschichtenfolge erzeugt. Es reicht die fertig hergestellte Aufrauung bevorzugt nicht bis zur aktiven Schicht heran. Es ist auch möglich, dass die Aufrauung in der p—leitenden Seite der
Halbleiterschichtenfolge hergestellt ist.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren unter
Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen: Figuren 1 bis 4 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verfahren, und
Figur 5 einen schematischen Verlauf einer
Lichtauskoppeleffizienz in Abhängigkeit von der Ätz zeit. In Figur 1A ist einer perspektivischen Darstellung ein
Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens illustriert. Eine Halbleiterschichtenfolge 2 ist auf einem temporären Substrat 1 aufgebracht. Über eine
Bewegungsvorrichtung 9 kann die Halbleiterschichtenfolge 2 samt dem Substrat 1 rotiert werden. Eine Drehrichtung ist durch einen geschwungenen Pfeil symbolisiert.
Die Halbleiterschichtenfolge 2, siehe auch die
Schnittdarstellungen in den Figuren IC und 1D, weist eine oder mehrere aktive Schichten 22 auf. Die mindestens eine aktive Schicht 22 ist zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung in Betrieb des fertig hergestellten Halbleiterchips 10 eingerichtet. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert insbesondere auf AlInGaN. Es weist die
Halbleiterschichtenfolge 2 eine dem Substrat 1 abgewandte
Oberseite 20 auf. Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird das Erstellen einer Aufrauung 3 an der Oberseite 20
gesteuert, insbesondere wird ein Zeitpunkt oder ein Endpunkt bestimmt, an dem das Erstellen der Aufrauung 3 zu beenden ist.
Gemäß Figur 1A wird die Oberseite 20 mit einer externen
Lichtquelle 4 bestrahlt. Es sendet die Lichtquelle 4 eine Teststrahlung T aus. Die Teststrahlung T ist geeignet, in der aktiven Schicht 22 eine Photolumineszenz anzuregen. Ein
Einfallswinkel α der Teststrahlung T, bezogen auf ein Lot L zur Oberseite 20, liegt beispielsweise zwischen
einschließlich 20° und 40°.
Vor der Teststrahlung T wird in der aktiven Schicht 22 die Rückstrahlung B angeregt. Bei der Rückstrahlung B handelt es sich also um Photolumineszenzstrahlung. Die Rückstrahlung B wird von einem externen Detektor 8 empfangen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Detektor 8 um eine Photodiode.
Ein Ausfallswinkel ß , unter dem der Detektor 8 zu dem Lot L hinsichtlich eines Bestrahlungspunkts mit der Teststrahlung T ausgerichtet ist, ist beispielsweise kleiner als der
Einfallswinkel a . Der Ausfallswinkel ß liegt zum Beispiel zwischen einschließlich 5° und 15°, bezogen auf das Lot L zur Oberseite 20.
Die Teststrahlung T wird von übrigen Bereichen der
Halbleiterschichtenfolge 2, außerhalb der zumindest einen aktiven Schicht 22, bevorzugt nicht absorbiert.
Beispielsweise wird in der aktiven Schicht 22 eine Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen einschließlich 430 nm und 470 nm erzeugt. Diese Wellenlänge entspricht bevorzugt der Wellenlänge der Rückstrahlung B. Die Teststrahlung T weist dann bevorzugt eine Wellenlänge zwischen einschließlich
380 nm und 420 nm, insbesondere zirka 405 nm, auf.
Gemäß Figur 1A wird die Teststrahlung T auf die Oberseite 20 fokussiert. Ein Fokusdurchmesser an der Oberseite 20 liegt beispielsweise bei mindestens 0,2 mm oder mindestens 0,3 mm und/oder bei höchstens 2 mm oder 1 mm oder 0,7 mm. Der
Fokusdurchmesser ist bevorzugt größer als eine mittlere Strukturgröße der zu erstellenden Aufrauungen und als eine mittlere Kantenlänge der fertigen Halbleiterchips.
Es ist möglich, dass mehrere externe Lichtquellen 4 zur
Bestrahlung der Oberseite 20 und der Halbleiterschichtenfolge 2 Verwendung finden. Jeder der Lichtquellen 4 kann genau ein Detektor 8 eindeutig zugeordnet sein, wie in Figur 1A
gezeichnet. Ebenso ist es möglich, dass mehrere Lichtquellen einem Detektor 8 oder dass mehrere Detektoren 8 einer
Lichtquelle 4 zugeordnet sind. Abweichend von der Darstellung gemäß Figur 1A können auch genau eine Lichtquelle 4 und genau ein Detektor 8 Verwendung finden. Optional können der
Ausfallswinkel ß und/oder der Einfallswinkel α während des Messens variiert werden.
Die Detektoren 8 sind bevorzugt dazu eingerichtet, lediglich die Rückstrahlung B in Form der Photolumineszenzstrahlung zu detektieren. Hierzu kann vor den Detektoren 8 jeweils ein Bandpassfilter angebracht sein, der für die Teststrahlung T undurchlässig ist. Abweichend hiervon ist es auch möglich, dass die Detektoren 8 sowohl Strahlung der Wellenlänge der Teststrahlung T als auch Strahlung der Wellenlänge der
Rückstrahlung B messen. Die Detektoren 8 können, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen, kontinuierlich oder nur zu bestimmten Zeitpunkten messen. Eine Zeitauflösung der Detektoren 8 liegt bevorzugt bei mindestens 50 ms oder 20 ms oder 10 ms oder 5 ms . Es ist nicht zwingend erforderlich, dass die Detektoren 8 eine Zeitauflösung von besser als 1 ms aufweisen.
Weiterhin es ist möglich, dass eine Anregungsenergiedichte der Teststrahlung T variiert wird. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise mit einem sogenannten ABC-Fit oder einem
Opdorp-T' Hooft eine interne Quanteneffizienz der
Halbleiterschichtenfolge 2 zu bestimmen. Dadurch, dass sich die Halbleiterschichtenfolge 2 durch die Bewegungsvorrichtung 9 dreht, können durch die Lichtquellen 4 ringförmige Bereiche abgetastet werden. Eine
Rotationsgeschwindigkeit liegt etwa bei mindestens 20 oder 30 oder 40 und/oder bei höchstens 200 oder 100 Umdrehungen pro Minute. Zusätzlich ist es möglich, dass die Lichtquellen 4 auch in einer radialen Richtung relativ zu der
Halbleiterschichtenfolge 2 bewegt werden, so dass die gesamt Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 abtastbar ist. Alternativ hierzu kann auch die Halbleiterschichtenfolge 2 nicht bewegt werden, sodass die Lichtquellen 4 einen
bestimmten, unveränderlichen Bereich der Oberseite 20
bestrahlen .
In der perspektivischen Darstellung des Ausführungsbeispiels des Verfahrens gemäß Figur 1B wird durch die externe
Lichtquelle 4 ein Großteil oder die gesamte Oberseite 20 bestrahlt. Bei dem Detektor 8 kann es sich um eine CCD-Kamera handeln, sodass im Wesentlichen die gesamte Oberseite 20 detektierbar ist.
In den Figuren IC und 1D ist die Funktionsweise der
Detektionsmethode illustriert. Ist die Oberseite 20 noch glatt, so ist eine Extraktionseffizienz für die in der aktiven Schicht 22 erzeugte Rückstrahlung B relativ gering. Mit zunehmender Aufrauung 3, vergleiche Figur 1D, steigt die Extraktionseffizienz der Rückstrahlung B. Wird ein zeitlicher Verlauf einer Intensität der Rückstrahlung B gemessen, so ist es möglich, das Erstellen der Aufrauung zu stoppen, wenn eine gewünschte Extraktionseffizienz erreicht ist.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die gesamte Oberseite 20 und die Aufrauung 3 von einem Ätzmittel 5, beispielsweise einer KOH-Lösung, bedeckt sind. Eine Schichtdicke des Ätzmittels 5 übersteigt eine Strukturgröße der Aufrauung 3 bevorzugt deutlich.
Beispielsweise liegt die Schichtdicke des Ätzmittels 5 bei mindestens 10 ym oder 100 ym oder 1 mm. Das Ätzmittel 5 wirkt bevorzugt nicht absorbierend für die Teststrahlung T oder die Rückstrahlung B. Die Aufrauung 3 weist beispielsweise eine mittlere Strukturgröße von mindestens 0,25 ym oder 0,5 ym oder 1 ym und/oder von höchstens 8 ym oder 5 ym oder 3 ym auf.
Weitere Verfahrensschritte wie etwa das Vereinzeln zu den fertigen Halbleiterchips 10 sind in den Figuren jeweils nicht dargestellt. Auch andere Bestandteile der Halbleiterchips wie elektrische Kontaktierungen oder Passivierungsschichten oder ein detaillierter Aufbau der Halbleiterschichtenfolge 2 sind zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nicht gezeichnet.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 werden von den
Detektoren 8a, 8b ein spekularer Reflex der Teststrahlung T sowie ein diffuser Reflex gemessen. Bei dem spekularen Reflex sind der Einfallswinkel der Teststrahlung T und der
Ausfallswinkel der Rückstrahlung B gleich. Die von dem
Detektor 8b gemessene diffuse Strahlung wird unter einem hiervon verschiedenen Winkel bestimmt. Der Winkel der von dem Detektor 8b detektierten Strahlung weicht von dem Winkel zur Oberseite 20 der von dem Detektor 8a detektierten spekularen Rückstrahlung B bevorzugt um mindestens 10° oder 15° oder 20° ab. Es ist möglich, dass die diffuse Rückstrahlung B, die von dem Detektor 8b detektiert wird, unter einem kleineren Winkel zum Lot zur Oberseite 20 gemessen wird als der spekulare Reflex .
Auch beim Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß Figur 2 können mehrere Lichtquellen und auch zusätzliche Detektoren 8 Verwendung finden. Hinsichtlich der relativen Bewegung der Lichtquelle 4 und der Detektoren 8 zur Oberseite 20 gilt das in Verbindung mit Figur 1 beschriebene.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3, siehe die
schematische Schnittdarstellung der Halbleiterschichtenfolge in Figur 3A, die schematischen Draufsichten in den Figuren 3B und 3D sowie die schematischen Verläufe einer Intensität I gegenüber der Zeit t in den Figuren 3C und 3E, ist zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Substrat 1 eine strukturierte Metallisierung 6 angebracht. Die Metallisierung 6 kann in den fertigen Halbleiterchips 10 zu einer
Stromeinprägung dienen und kann auch als Spiegel für in der aktiven Schicht 22 erzeugte Strahlung fungieren.
Ist die Aufrauung, in Figur 3A nicht dargestellt, noch nicht stark ausgeprägt, so ist die Strukturierung der
Metallisierung 6 nur undeutlich erkennbar, siehe Figur 3B. Mit zunehmender Ausprägung der Aufrauung ist die
Strukturierung der Metallisierung 6 besser erkennbar, vergleiche Figur 3D. Bereiche zwischen der beispielsweise quadratisch strukturierten Metallisierung 6 erscheinen dann dunkler, da diese Bereiche eine geringere Reflektivität aufweisen. Ein Kontrast in einem Abbild der Metallisierung 6 gibt also Auskunft über die Aufrauung. Der Kontrast kann beispielsweise über eine CCD-Kamera, analog zu Figur 1B, bestimmt werden. Wird alternativ mit einem punktförmigen Teststrahl T, der auf die Oberseite 20
fokussiert ist, abgerastet, und dreht sich die
Halbleiterschichtenfolge 2, so ergibt sich ein
Modulationsmuster. Ist die Aufrauung noch nicht ausgeprägt, so ist auch eine Modulation einer Intensität der
Rückstrahlung B relativ gering, vergleiche Figur 3C. Ist die Aufrauung stärker ausgeprägt, so ist auch die Modulation stärker ausgeprägt, siehe Figur 3E . Eine Modulationsstärke des Signals gibt dann Auskunft über die Aufrauung und das Erzeugen der Aufrauung ist bei einer bestimmten
Modulationsstärke beendbar. Die Teststrahlung T wird, wenn punktförmig auf die Oberseite 20 gestrahlt, bevorzugt vergleichweise stark fokussiert. Ein Fokusdurchmesser liegt dann insbesondere in einer
Größenordnung der Bereiche zwischen zwei benachbarten
Metallisierungen 6. Beispielsweise liegt der Fokusdurchmesser dann bei mindestens 5 ym oder 10 ym und/oder bei höchstens 75 ym oder 50 ym.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 wird ein Hell-Dunkel- Muster 7 an der Oberseite 20 reflektiert und von dem Detektor 8, etwa einer CCD-Kamera, aufgenommen. Der Detektor 8 ist auf das Hell-Dunkel-Muster 7 scharf gestellt. Bestimmt wird ein Kontrast in dem vom Detektor 8 aufgenommenen Bild des Hell- Dunkel-Musters 7. Eine Strukturgröße des Hell-Dunkel-Musters 7 ist bevorzugt so gewählt, dass mehrere Struktureinheiten in einem Bildfeld des Detektors 8 liegen. Die externe
Lichtquelle ist in Figur 4 nicht gezeichnet. Von der externen Lichtquelle stammt die Teststrahlung T, die von dem Hell- Dunkel-Muster 7 zu der Oberseite 20 gelangt und dort
reflektiert wird.
Ein Winkel Θ zwischen einer Hauptdetektionsrichtung und dem Lot L ist bevorzugt relativ groß, zum Beispiel mindestens 50° oder 60° oder 65° und/oder höchstens 80° oder 75°. Das
Erstellen der Aufrauung wird beendet, wenn das Hell-Dunkel- Muster 7 unter einem bestimmten Winkel Θ, beispielsweise 70°, nicht mehr erkennbar ist oder der Kontrast einen bestimmten Wert unterschreitet. Die Messung des Kontrasts kann unter einem festen Winkel Θ oder auch unter Variation des Winkels Θ erfolgen .
In Figur 5 ist ein Verlauf einer Extraktionseffizienz E gegenüber der Zeit t beim Erstellen der Aufrauung schematisch dargestellt. Mit zunehmender Aufrauzeit steigt die
Extraktionseffizienz E an. Dauert das Ätzen zu lange, so kann eine Glättung der bereits erzeugten Aufrauung erfolgen und die Extraktionseffizienz E sinkt. Weiterhin steigt mit zunehmender Aufrauzeit das Risiko, dass etwa die aktive
Schicht 22 der Halbleiterschichtenfolge 2 beschädigt wird. Durch die oben beschriebenen Verfahren ist das Aufrauen im Bereich des ersten Maximums in der Extraktionseffizienz E beendbar .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 105 227.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Substrat
2 Halbleiterschichtenfolge
20 Oberseite der Halbleiterschichtenfolge
22 aktive Schicht
3 Aufrauung
4 externe Lichtquelle
5 Ätzmittel
6 Metallisierung
7 Hell-Dunkel-Muster
8 Detektor
9 Bewegungsvorrichtung
10 optoelektronischer Halbleiterchip
B Rückstrahlung
E Auskoppeleffizienz
I Intensität
L Lot
t Zeit
T Teststrahlung
Einfallswinkel
ß Ausfallswinkel
Θ Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen
Halbleiterchips (10) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Substrats (1),
- Anbringen einer epitaktisch erzeugten
Halbleiterschichtenfolge (2) auf das Substrat (1), wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine aktive Schicht (22) zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung umfasst,
- Erzeugen einer Aufrauung (3) an einer dem Substrat
(1) abgewandten Oberseite (20) der
Halbleiterschichtenfolge (2),
- zumindest zeitweises Belichten der
Halbleiterschichtenfolge (2) während des Erzeugens der
Aufrauung (3) mit einer Teststrahlung (T) , die von mindestens einer externen Lichtquelle (4) erzeugt wird,
- Auswerten einer von der Halbleiterschichtenfolge (2) kommenden Rückstrahlung (B) , die auf die Teststrahlung (T) zurückgeht, und
- nachfolgend Zerteilen der Halbleiterschichtenfolge
(2) in eine Vielzahl der Halbleiterchips (10),
wobei das Erzeugen der Aufrauung (3) anhand des
Auswertens der Rückstrahlung (B) gesteuert wird. 2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Teststrahlung (T) eine Wellenlänge
aufweist, die von der aktiven Schicht (22) absorbiert wird und für die die verbleibenden Teile der
Halbleiterschichtenfolge (2) durchlässig sind,
wobei durch die Teststrahlung (T) in der aktiven
Schicht (22) eine Photolumineszenzstrahlung erzeugt wird, die die langwelligere Rückstrahlung (B) ist. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem während des Erzeugens der Aufrauung eine
Anregungsenergiedichte der Teststrahlung (T) variiert wird und eine interne Quanteneffizienz einer
Strahlungserzeugung in der Halbleiterschichtenfolge (2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rückstrahlung (B) eine erste und eine zweite Komponente aufweist, wobei die erste Komponente ein spekularer Reflex der Teststrahlung (T) und die zweite Komponente ein diffuser Reflex der Teststrahlung (T) von der Oberseite (20) ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die zweite Komponente bei mehreren
Ausfallswinkeln ( ß ) , relativ zu einem Lot (L) zur
Oberseite (20), gemessen wird, und/oder
bei dem die erste Komponente bei mehreren
Ausfallswinkeln gemessen wird, wobei ein Einfallswinkel ( a ) der Teststrahlung (T) entsprechend variiert wird. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem sich zwischen dem Substrat (1) und der
Halbleiterschichtenfolge (2) eine strukturierte
Metallisierung (6) und/oder ein strukturierter Spiegel befindet,
wobei mit der Rückstrahlung (B) ein Kontrast und/oder eine Sichtbarkeit der Metallisierung (6) und/oder des Spiegels durch die Halbleiterschichtenfolge (2)
hindurch bestimmt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Teststrahlung (T) auf die Oberseite (20) fokussiert wird und an der Oberseite (20) einen Bereich mit einem Durchmesser zwischen einschließlich 10 ym und 100 ym beleuchtet,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) während des Erzeugens der Aufrauung (3) rotiert und die
Rückstrahlung (B) während des Rotierens gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Teststrahlung (T) von einem Hell-Dunkel- Muster (7) kommend auf die Oberseite (20) trifft und die Rückstrahlung (B) die an der Oberseite (20)
reflektierte Teststrahlung (T) ist,
wobei die Rückstrahlung (B) mit einer auf das Hell- Dunkel-Muster (7) fokussierten Kamera detektiert wird und ein Kontrast des Hell-Dunkel-Musters (7) gemessen wird .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Teststrahlung (T) mit einem Einfallswinkel (a) zwischen einschließlich 25° und 65° auf die
Oberseite (20) eingestrahlt wird,
wobei die Rückstrahlung (B) unter einem Ausfallswinkel (ß) zwischen einschließlich 5° und 25° detektiert wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eine Wellenlänge der Teststrahlung (T) um mindestens 20 nm und um höchstens 100 nm kürzer ist als eine Emissionswellenlänge der aktiven Schicht und mit der Teststrahlung (T) die aktive Schicht zur
Photolumineszenz zur Erzeugung der Rückstrahlung (B) angeregt wird, oder bei dem die Wellenlänge der Teststrahlung (T) um mindestens 30 nm länger ist als die
Emissionswellenlänge der aktiven Schicht.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Rückstrahlung (B) mit einer Kamera (8) ganzflächig über die Halbleiterschichtenfolge (2) hinweg detektiert wird,
wobei die Teststrahlung (T) ganzflächig oder punktuell auf die Halbleiterschichtenfolge (2) eingestrahlt wird. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Erzeugen der Aufrauung nasschemisch erfolgt und die Oberseite (20) beim Erzeugen der Aufrauung von einem Ätzmittel (5) durchgehend bedeckt ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem
- das Substrat (1) von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge (2) verschieden ist,
- die Halbleiterschichtenfolge (2) auf AlInGaN basiert und zur Erzeugung von blauem Licht eingerichtet ist,
- die Aufrauung (3) zur Verbesserung einer
Lichtauskopplung aus der Halbleiterschichtenfolge (2) heraus eingerichtet ist, und
- die Aufrauung (3) an einer n-leitenden Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) erzeugt wird. 14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem während des Erzeugens der Aufrauung (3) ein Zeitverlauf der Rückstrahlung (B) detektiert wird, aus dem Zeitverlauf eine Auskoppeleffizienz ermittelt wird und das Erzeugen der Aufrauung (3) bei Erreichen einer vorgegebenen Auskoppeleffizienz beendet wird.
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