WO2015169554A1 - Verfahren zur herstellung einer halbleiterschichtenfolge - Google Patents

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nitride
growth substrate
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Joachim Hertkorn
Werner Bergbauer
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0217—Removal of the substrate

Definitions

  • a process for producing a semiconductor layer sequence Disclosed is a method for producing a Halbleiterschich ⁇ tengol.
  • the semiconductor layer sequence can be found at ⁇ play, in an electronic or optoelectronic semiconductor chip using.
  • US 6,091,085 describes a method for
  • a problem to be solved is to provide a method suits ⁇ ben that is particularly inexpensive to carry out.
  • the method comprises a step in which a growth substrate with egg ⁇ ner growth surface is provided at a Aufwachsseite.
  • the growth substrate is provided to the semiconductor layers at the Aufwachsseite ⁇ on the growth surface of the growth substrate, for example, epitaxially deposited.
  • the growth substrate may be formed electrically conductive or electrically insulating. Further, the on ⁇ growth substrate can be made transparent to radiation, radiation reflecting or absorbing radiation.
  • the embarks ⁇ substrate may have a growth surface, eg for use is formed by sapphire, SiC or silicon.
  • Example ⁇ as it may be, for the growth substrate is a sapphire wafer, which is made of sapphire.
  • the growth substrate is not intended in the finished optoelectronic To remain semiconductor device. That is, it should be replaced in the course of the manufacturing process.
  • the method comprises a method step in which a first nitridic semiconductor layer is grown on the growth side on the growth substrate.
  • the first nitride semiconductor layer for example, directly adjacent to the Aufwachs ⁇ surface of the growth substrate.
  • at least one further layer for example a Puf ⁇ fer Mrs is disposed between the growth substrate and the first nit ⁇ ridischen semiconductor layer.
  • a single or multilayer semiconductor layer is understood to mean a nitride semi ⁇ conductor layer based on a nitride compound semiconductor material.
  • On nitride compound semiconductor material based means in this context that the semiconductor layers ⁇ sequence or at least part thereof, more preferably least about ⁇ an active region, a nitride compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In__ n _ m N has or out of , wherein 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • this material a mathematically exact composition according to the above formula ⁇ does not necessarily have. Rather, it may, for example, be one or more have animal substances and additional constituents.
  • the A ⁇ sake of simplicity comprises only the above formula we ⁇ sentlichen components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even though these can be replaced in part by small amounts of other Stof- fe and / or supplemented.
  • the method comprises a method step in which a second nitridic semiconductor layer is deposited on the first nitride semiconductor layer.
  • the second nitride semi ⁇ conductor layer in this case has a different from the first nitride semiconductor layer composition.
  • the second nitridic semiconductor layer can locally adjoin the first nitridic semiconductor layer in places. Alternatively or additionally, it is possible that one or more others
  • Layers are arranged between the first nitridic semiconductor layer and the second nitridic semiconductor layer. In particular, however, it is preferred that at least one region is present in which the first nitride semiconductor layer and the second nitridic semiconductor layer directly adjoin one another.
  • the second nitride semiconductor layer in this case has at ⁇ least one opening or at least one opening is produced in the second nitride semiconductor layer or during growth is formed at least one opening, in particular a plurality of openings nitride in the second semiconductor ⁇ layer.
  • it is in the nitridi ⁇ 's semiconductor layer after the formation or generating the at least one opening is not a continuous layer, but the second nitride semiconductor layer is interrupted by the openings.
  • the openings preferably at least in places completely through the second nitridic semiconductor layer.
  • the second nitridi- see semiconductor layer in a plane parallel to the stretch direction Haupter ⁇ the growth surface of the growth substrate comprises a plurality of spaced areas, which are not connected to each other by material of the second nitride semiconductor layer ⁇ .
  • the second nitride semiconductor layer may in other words in a plurality of islands of the material of the second nitride semi ⁇ conductor layer be disposed on the side remote from the growth substrate side of the first nitride semiconductor layer.
  • the material of the second nitridic semiconductor layer may be in places in direct contact with the material of the first nitridic semiconductor layer.
  • Main extension direction of the growth surface of the Aufwachssub ⁇ strate is formed repeatedly contiguous.
  • the second nitride semiconductor layer is then, for example, not divided into individual islands of material, but it has solu- rather, the apertures, which extend completely through in a rich ⁇ tung perpendicular and / or in a direction having a Rich ⁇ processing component perpendicular to said plane extend the two ⁇ te nitride semiconductor layer.
  • Be ⁇ rich these openings it is possible that the first Indian nitrides semiconductor layer, prior to the deposition of further Schich ⁇ th, is exposed.
  • the openings can arise during the growth of the two ⁇ th nitridic semiconductor layer.
  • a material may be arranged in places between the first nitridic semiconductor layer and the second nitridic semiconductor layer, on which the second nitridic semiconductor material grows poorly or not at all. At locations where this material is not present, material of the second nitride semiconductor layer can then be arranged on the first nitride semiconductor layer, and from there the islands described can grow from material of the second nitride semiconductor layer.
  • the openings for example, due to differences in the lattice constant between the first nitridic semiconductor ⁇ layer and the second nitridic semiconductor layer as cracks during growth arise.
  • the method includes a step in which at least a portion of the first nitride semiconductor layer is removed by the Publ ⁇ voltages in the second nitride semiconductor layer. Due to the openings in the second nitridic semiconductor layer, it is possible that the first nitridic semiconductor layer may be exposed or exposed there. Through the openings, it is then possible, for example by a chemical or mechanical process, at least where it is exposed to the first nitridic semiconductor layer remove. In this way, regions below the second nitridic semiconductor layer can also be produced, from which material of the first nitridic semiconductor layer, which was previously present, is removed again.
  • the method includes a step of growing a third nitride semiconductor layer is performed on the second nitride semiconductor layer, said third nitride semiconductor layer provide the openings at least ⁇ partially covers.
  • the third nitridic semiconductor layer differs in its material, for example, from the first and / or the second nitridic semiconductor layer.
  • the third nitridi ⁇ specific semiconductor layer may cover the openings in the first nit ⁇ ridischen semiconductor layer, and even fill.
  • the third nitridi ⁇ specific semiconductor layer completely covers the second nitride semiconductor layer and the openings in the second nitride semi ⁇ conductor layer, so that after an on ⁇ the third nitride semiconductor layer grown in a surface close supervision with low penetration depth ( For example, scanning electron microscope) on the Halbleiterschich- tenate the second nitridic semiconductor layer and the
  • Openings in the second nitridic semiconductor layer are no longer visible.
  • the regions from which the material of the first nitride semiconductor layer has been removed through the openings are not filled with the material of the third nitridic semiconductor layer, that is, between the growth substrate and the subsequent
  • the following semiconductor layers cavities are present, which are not filled with semiconductor material. These cavities are filled, for example, with a gas.
  • the growth substrate is peeled off. The release of the growth substrate can thereby mechanically, chemically and / or by means of heat input ⁇ support, for example by laser radiation.
  • the semiconductor layer sequence produced in this way is then free of a growth substrate.
  • the cavities between the growth surface of the growth substrate and subsequent Halbleiterschich ⁇ th reduce the contact area between the Aufwachssub ⁇ strat and subsequent semiconductor layers. Thereby, already predetermined breaking Stel ⁇ len for peeling to peel the growth substrate, in particular in the region of the first nitride semiconductor layer.
  • the remaining residues of the first NIT ridischen semiconductor layer are at least partially or fully ⁇ constantly removed.
  • a mechanical release of the growth substrate it is possible that takes place for from ⁇ separation of the growth substrate under the first nitridi ⁇ 's semiconductor layer, since there is reduced due to the gebil- Deten cavities, the contact surface between the growth substrate and the subsequent semiconductor layers.
  • ⁇ particular in this case may remain residues of the first nitride semiconductor layer on the semiconductor thus produced ⁇ layer sequence.
  • the method comprises the following steps: - providing a growth substrate with a surface on a Aufwachs ⁇ Aufwachsseite,
  • Semiconductor layer sequences cavities are present, which are filled ⁇ example with a gas.
  • a semiconductor layer sequence is created in which a thermal decoupling is present in the region of the cavities between the growth surface of the growth substrate and the subsequent semiconductor layer .
  • the gas-filled cavities are less thermally conductive than the surrounding semiconductor material.
  • the second nitride semiconductor layer has a larger Alumi ⁇ niumkonzentration than the first nitride semiconductor layer.
  • the first nitridic semiconductor layer has an aluminum concentration of at most 10% or at most 20%.
  • the second nitride semiconductor layer then has an aluminum concentration of at least 1.5% greater, more preferably of at least 5% more, or we ⁇ tendonss 10% more than the first nitride semiconductor layer, that is, for example, between 20% and 30%.
  • the second nitridic semiconductor layer can be formed for example also with A1N or consist of A1N.
  • the first nitride semiconductor layer and the nitride semiconductor layer two ⁇ th example it is mög ⁇ Lich, for removing at least a portion of the first nit ⁇ ridischen semiconductor layer, a method such as a Etching method to use, in which the probability of material removal decreases with increasing aluminum concentration.
  • the first nitride semiconductor layer having the smaller aluminum concentration is removed in this case by the procedural ren stronger than the second nitride semiconductor layer with the larger ⁇ aluminum concentration.
  • a mask layer arranged on ⁇ prior to depositing the second nitride semiconductor layer between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer, a mask layer arranged on ⁇ .
  • the mask layer can for example be applied directly to the first nitridic semiconductor layer.
  • the mask layer is, for example, an atomically thin layer formed with a monolayer material that does not completely cover the first nitridic semiconductor layer.
  • the second nitride semiconductor layer is most likely where the first nitride semiconductor layer from the Mas ⁇ ken Anlagen is uncovered, grown on the first nitride semi ⁇ conductor layer.
  • the mask layer has for this purpose at ⁇ game as openings in which the first nitride semiconductor layer from the mask layer is uncovered.
  • the first nitride semiconductor layer is not completely, but with a Bede ⁇ ckungsgrad of at least 70% and at most 90%.
  • a material is selected by which a selectivity in the growth of the second nitridi ⁇ 's semiconductor layer is effected, that is, the material of the second nitridic semiconductor layer grows on the Ma material of the mask layer less well than, for example, on the material of the first nitridic semiconductor layer.
  • the material of the second nitridic semiconductor layer mainly collects at the openings of the mask layer to the first nitridic semiconductor layer and there islands of the material of the second nitri ⁇ dical semiconductor layer arise.
  • the mask layer and the nitridic semiconductor layers are preferably epitaxially depositable in situ.
  • the second nitride semiconductor ⁇ layer whereby the second nitride semiconductor ⁇ layer is then at least a part of the surface of the Mas ⁇ ken Anlagen which is off facing the first nitride semiconductor layer, free from material of the second nitride semi ⁇ conductor layer at least has an opening. That is, a selective growth of the second nitridic semiconductor layer in the region of the openings of the mask layer is produced by the mask layer. Between the openings of the masks ⁇ layer, the second nitride semiconductor layer then on the at least one opening in the second half ⁇ nitride conductor layer.
  • a nitride compound semiconductor material having an aluminum concentration of at most 20% is selected for the first nitridic semiconductor layer.
  • a nitride compound semiconductor material having an aluminum concentration of before is then ⁇ preferably at least 1.5% and more, for example more than 10% more than for the first nitride semiconductor layer ge ⁇ selected for the second nitride semi ⁇ conductor layer.
  • the aluminum concentration is then between 21.5% and 30%.
  • For the mask layer can then be selected as material silicon nitride, SiN.
  • the mask layer can be in the same epitaxy, ie in situ as the nitride semiconductor layers are draw ⁇ eliminated. In this embodiment, therefore, a SiN layer on a first nitride semiconductor layer is ⁇ deposited in situ.
  • the SiN mask layer covering said first nitride semi ⁇ conductor layer is not completely, but for example at least 70% and at most 90%.
  • an aluminum-containing nitride semi ⁇ conductor layer for example an AlGaN layer having a HOE heren aluminum concentration than the first nitride semi ⁇ conductor layer is deposited. In the openings of the mask ⁇ layer then form islands of the second nitridic semiconductor layer.
  • the mask layer is removed prior to removing the portion of the first nitride semiconductor layer ⁇ .
  • the mask layer can be removed by the same method as the first nitridic semiconductor layer. If it is in the process, for example, an etching method, it is possible to ⁇ next be removed, the mask layer, and subsequently the exposed ers ⁇ te nitride semiconductor layer. The second nitride semiconductor layer is then not at all or less quickly removed by this etching process, so vonin- least one residue of the second nitride semiconductor layer ver remains ⁇ .
  • the method may alternatively or additionally occur during growth of the two ⁇ th nitride semiconductor layer cracks in the second nit ⁇ ridischen semiconductor layer forming the openings in the second nitride semiconductor layer.
  • Man ⁇ che of the openings or all openings extend completely from the side facing away from the first nitridic semiconductor layer side of the second nitridic semiconductor layer through the second nitridic semiconductor layer to the first nitridic semiconductor layer.
  • a high-aluminum-containing second nit ⁇ ridische semiconductor layer may be deposited in place of the mask layer or the mask layer zusharm ⁇ Lich.
  • this highly aluminum-containing layer may also be an AIN layer. Is by the mismatch to the first nitride semiconductor layer having a lower concentration of aluminum and ge ⁇ forms, for example, GaN, formed after a few nanometers thickness of the second nitride semiconductor layer cracks which the openings in the second nitride semiconductor layer bil ⁇ . Through these openings in the second nitridic semi ⁇ conductor layer, the first nitridic semiconductor layer, for example, for process gases, which can be used for etching, accessible.
  • the removal of at least a portion of the first nitridic semiconductor layer is carried out by increasing the hydrogen flow, wherein the removal of the first nitridic semiconductor layer occurs due to a chemical reaction between the hydrogen and the material of the first nitridic semiconductor layer. That is, the first nitridic semiconductor layer is etched for example by H2 ⁇ gas. The removal can take place in this way in the same process chamber as the growth of the nitridic semiconductor layers.
  • materials such as SiH4 or HCl can be used.
  • the first nitridic semiconductor layer has an aluminum concentration which is lower than the second nitridic semiconductor layer. Namely, as the aluminum concentration increases, a nitridic semiconductor layer is etched progressively more slowly. The etchant hydrogen so underetched the second nitridi ⁇ specific semiconductor layer.
  • the etching selectivity between a first nitride semiconductor layer having a smaller Alumini ⁇ umkonzentration formed, for example, GaN or GaN, the second nitride semiconductor layer having a greater concentration of aluminum is sufficient to remove several hundred nanometers thickness of the first nitride semi ⁇ conductor layer by etching.
  • the method comprises the third nitride semiconductor layer ne an intended for radiation ⁇ generation or for radiation detection active ZO-, that is, after removal of a portion of the first nit ⁇ ridischen semiconductor layer, a third nitride semiconductor layer grown in this embodiment, the part an optoelectronic semiconductor device may be.
  • the optoelectronic semiconductor component can then be a light-emitting diode, a laser diode or a photodiode.
  • the cavities, so the gas inlet ⁇ connections between the second nitride semiconductor layer and the growth substrate can be used optically in such a case in particular ⁇ sondere.
  • the method kill ⁇ solves the growth substrate using laser radiation.
  • the wavelength of the laser radiation is example chosen such that the growth substrate, which contains at ⁇ game as sapphire, or is made of sapphire is transparent for the laser radiation.
  • the laser beam then passes for example, by the growth substrate and the cavities between the growth substrate and the subsequent half ⁇ conductor layers.
  • the laser radiation is then preferably absorbed largely in the second nitridic semiconductor layer and / or the third nitridic semiconductor layer. That is, the La ⁇ serstrahlung is in wavelength ⁇ provides such is that a large part of the energy of the laser radiation, al ⁇ as at least 50% of the energy of the laser radiation is in the second and / or absorbed in the third semiconductor layer and there to a heating of the semiconductor layer leads.
  • the aluminum content in the second semiconductor layer can be set such that the second semiconductor layer is permeable or transparent to the laser radiation. In this way it is mög ⁇ Lich, that the heat input by the laser radiation mög ⁇ as far away as is done from the growth substrate. The release of the growth substrate is carried out very gently in this manner, so that the growth substrate after the peeling can be more than twice, for example at least five times, again ver ⁇ turns.
  • the contact surface between the growth substrate and the subsequent half ⁇ conductor layers is advantageously reduced through the cavities, so that for detaching the substrate wake ⁇ a smaller total energy input necessary is than would be the case with a full-surface contact between on ⁇ growth substrate and subsequent semiconductor layers.
  • the cavities also offer the possibility of chemically and / or mechanically detaching the growth substrate from the subsequent semiconductor layers.
  • a semiconductor layer sequence for an electronic or an optoelectronic semiconductor component can be produced with the method described here.
  • the semiconductor device for example in this case has a support which is, for example, on the side opposite the original Aufwachssub ⁇ strat side of the semiconductor layer sequence Untitled befes-.
  • the support can be be ⁇ strengthens example, before Ablö ⁇ sen of the growth substrate of the semiconductor layer sequence.
  • the support may be electrically conductive latestbil ⁇ det and in this case serve for contacting the semiconductor ⁇ layer sequence during operation.
  • the carrier can play, be particularly good thermal conductivity examples so that at Be ⁇ drove generated in the semiconductor layer sequence of heat through the carrier can be removed very efficiently.
  • Sectional view of a semiconductor component in more detail which is prepared by a method described herein.
  • a first method step of a method described here is explained in greater detail on the basis of a schematic sectional illustration.
  • a Aufwachssub ⁇ strat which is a sapphire substrate, the sapphire is formed with or consists of sapphire.
  • the growth substrate 50 has a growth surface 51 made of sapphire.
  • the growth surface 51 is preferably brushed, that is, for example, has no re ⁇ regularly or irregularly arranged bumps and dips, but is smooth within the manufacturing tolerance formed, in some areas roughness up to 100 nm are possible.
  • the growth surface 51 is disposed at a monitored site in ⁇ 50a of the growth substrate 50th For example, directly on the growth surface 51, the ers ⁇ te nitride semiconductor layer 10 is deposited.
  • the first nitridic semiconductor layer 10 comprises a plurality of layers and has, for example, a thickness between at least 10 nm and at most 2000 nm.
  • the first nitridic semiconductor layer is formed, for example, with Al x InyGa__ x _yN.
  • the aluminum concentration x is preferably at most 20%.
  • a mask layer 40 is applied to the growth substrate 50 facing away from the top of the ERS th nitride semiconductor layer 10, which in the present gebil ⁇ det with SiN and / or SiGan or SiN or SiGan, for example SiGan, be ⁇ stands.
  • the mask layer has, for example, a thickness of at most 50 nm, in particular at most 10 nm.
  • the mask layer is formed by a monolayer material with uncovered areas.
  • the mask layer does not completely cover the first nitridic semiconductor layer 10, but at least 70% and at most 90%.
  • the mask layer 40 has openings to toward the first NIT ridischen semiconductor layer, which have a diameter of, for example, at least 100 nm and at most 1000 nm ⁇ .
  • a second nitridic semiconductor layer 20 is deposited on the mask layer 40 and the first nitridic semiconductor layer 10.
  • the second nitridic semiconductor layer is formed, for example, with Al x Ga__ x N, the aluminum concentration x being, for example, at least 1.5% more and, for example, at most 10% more than in the first nitridic semiconductor layer.
  • the aluminum concentration x is therefore at least 21.5% and at most 30%, for example.
  • the second nitride semiconductor layer is selectively grown before Trains t ⁇ on the first nitride semiconductor layer 10 and not on the mask layer 40.
  • the second nitride semiconductor layer has a surface on its Deckflä ⁇ the first nitride semiconductor layer 10 from ⁇ side facing, for example, runs parallel to the crys- tallografischen C-plane.
  • Islands of the material of the second nitride semiconductor layer ⁇ 20 are obliquely arranged ⁇ to the crystallographic C-plane. There, the aluminum concentration is smaller than at the top surface 22.
  • FIG. 1B shows SEM photographs from an angle of 45 ° and in the plan view of the islands of material of the second semiconductor layer sequence 20. Between these islands, the mask layer 40 or the first nitridic semiconductor layer 10 can be seen.
  • a back etching of the material of the first nitridic semi-precious material takes place.
  • conductor layer 10 under a hydrogen atmosphere.
  • the material of the first nitride semiconductor layer is removed stel ⁇ lenweise 10, whereby cavities are formed below the 60 th two ⁇ nitride semiconductor layer twentieth
  • the third nitridic semiconductor layer 30 is applied, which comprises, for example, an active zone 31, which is provided for the generation and / or detection of electromagnetic radiation.
  • the radio ⁇ tional layer of a semiconductor electronic component han ⁇ spindles may be in the active zone 31 to the radio ⁇ tional layer of a semiconductor electronic component han ⁇ spindles.
  • the result is a semiconductor layer sequence, in which see between the growth substrate 50 and the material of the semi ⁇ conductor layers cavities 60 are formed, which are filled with a gas.
  • a carrier 53 is fastened to the side of the third nitridic semiconductor layer 30 facing away from the growth substrate 50.
  • the carrier may be a printed circuit board or a plate made of an electrically conductive material such as a tall Me ⁇ or a semiconductor material, for example.
  • the growth substrate 50 is removed by the action of laser radiation 52.
  • Much of the Laserstrah ⁇ development can thereby be at the interface between the first nitri ⁇ sized semiconductor layer 10 and the second nitride semiconductor layer 20 and / or absorbed at the interface between the second nitride semiconductor layer 20 and the third nitride semiconductor layer 30th
  • the contact surface between the growth substrate 50 and the subsequent semiconductor ⁇ layers reduced, which facilitates detachment of the growth substrate 50.
  • the growth substrate 50 is thermally coupled by the thermally poorly conducting, gas-filled cavities 60 of the subsequent semiconductor layers.
  • the growth substrate 50 and subsequent Halbleiterschich ⁇ th 50 is strongly heated during detachment we ⁇ niger, than in a full-surface contact Zvi ⁇ rule growth substrate.
  • the growth substrate 50 may therefore be particularly gently removed. This allows a particularly common How To ⁇ derverassemble the growth substrate 50th
  • a semiconductor device for example an opto-electronic semiconductor device, which is produced by a method described herein be ⁇ is explained in more detail.
  • the semiconductor device is present example ⁇ as a radiation-generating semiconductor device, wherein in the active zone 31 of the third nitride semiconductor layer 30 of electromagnetic radiation, such as light 32, is generated.
  • the optoelectronic semiconductor component produced in this way can be contacted, for example, via contacts on the carrier 53 and on the upper side of the third nitridic semiconductor layer 30 facing away from the carrier 53.
  • the optoelectronic semiconductor component does not have vias shown extending through the active zone 31 passes, so that the semiconducting ⁇ terbauteil also can be contacted, for example, exclusively from the carrier 53 forth.
  • Such optoelectronic semiconductor components with plated-through holes are described in another context in the document US Pat. No. 8,450,751, the disclosure content of which is hereby expressly incorporated by reference.
  • a further exemplary embodiment of a method described here is explained in more detail in conjunction with the schematic sectional views of FIGS. 3A to 3D. In this method, in turn, a growth substrate 50 with a
  • Wax surface 51 provided on a growth side 50a may be, for example, a sapphire substrate or a silicon substrate.
  • the first nitride semi ⁇ conductor layer 10 is deposited on the growth surface 50th
  • the first nitride semi ⁇ conductor layer 10 may be, for example, Al x x InyGa__ _yN ge forms ⁇ , wherein the aluminum concentration is for example at most 20%.
  • At the growth substrate 50 pick ⁇ facing side of the first nitride semiconductor layer 10 followed by the second nitride semiconductor layer 20.
  • the second nitride semiconductor layer 20 is formed, for example, AlGaN or A1N and has a higher Aluminiumkonzentrati ⁇ on than the underlying first nitride semiconductor ⁇ layer.
  • the aluminum concentration in the second nitride semiconductor layer in the present example from ⁇ guide also more than 25%, in particular more than 50%, for example 100%, respectively. Due to the difference in the lattice constants between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer, cracks or rela ⁇ hung as cracks form in during relaxation of the second nitride semiconductor layer during or after the growth of the second nitride semiconductor layer.
  • the second nitride semiconductor layer 20 can for example have a smaller Git ⁇ terkonstante than the first nitride semiconductor layer 10th
  • the layer thickness of the second nitridic half For example, the conductor layer is between at least 5 nm and at most 100 nm.
  • the third nit ⁇ ridische semiconductor layer 30 side of the second nitridi- on the first nitride semiconductor layer 10 facing away see semiconductor layer 20 is deposited.
  • the third nitridi ⁇ cal semiconductor layer 30 covers the openings 21 in the second nitridic semiconductor layer 20.
  • the third nitridic semiconductor layer 30 is, for example, with
  • the third nitridic semiconductor layer 30 may be constructed at least in places identically to the first nitridic semiconductor layer 10. Further, the third nitride semiconductor layer 30 an active zone 31 umfas ⁇ sen, is generated in the example, electromagnetic radiation during operation or detected.
  • a carrier 53 is fastened to the side of the third nitridic semiconductor layer 30 facing away from the growth substrate 50.
  • the carrier may be a printed circuit board or a plate made of an electrically conductive material such as a tall Me ⁇ or a semiconductor material, for example.
  • the growth substrate 50 is removed by the action of laser radiation 52.
  • Much of the Laserstrah ⁇ development can thereby be at the interface between the first nitri ⁇ sized semiconductor layer 10 and the second nitride semiconductor layer 20 and / or absorbed at the interface between the second nitride semiconductor layer 20 and the third nitride semiconductor layer 30th
  • the gas-filled cavities 60 reduce the contact area between the growth substrate 50 and the subsequent semiconductor layers, which facilitates detachment of the growth substrate 50.
  • the growth substrate 50 is thermally coupled by the thermally poorly conducting, gas-filled cavities 60 of the subsequent semiconductor layers. In this way, the growth substrate 50 and subsequent Halbleiterschich ⁇ th is strongly heated 50 during detachment WE niger than in a full contact Zvi ⁇ rule growth substrate. The growth substrate 50 may therefore be particularly carefully removed. This allows a particularly common How To ⁇ derverassemble the growth substrate 50th
  • FIG. 4 shows a sectional view corresponding to a TEM image of a prepared by the process semiconductor ⁇ layer sequence during the production with a first nit ⁇ ridischen semiconductor layer 10, a second nitride semiconductor layer 20 and a third nitride semi ⁇ conductor layer 30th
  • a crack in the second nitridic semiconductor layer 20 can be clearly seen, which forms an opening 21 in the second nitridic semiconductor layer 20, which extends completely through the second nitridic semiconductor layer 20.
  • the cavity 60 is formed by etching with hydrogen gas. It is exploited that the etch rate is greater, the smaller the aluminum content in the first nitridic semiconductor ⁇ layer 10 is.
  • the density of the cavities 60 can be adjusted by adjusting the growth conditions of the second nitride semiconductor layer ⁇ 20th For example, the density of the openings 21 and thus the density of the cavities 60 can be increased by increasing the time for which the material of the second nitride layer 20 is deposited.
  • the size of the cavities for example, its maximum diam ⁇ ser, the ratio of H2 to N2, the amount of NH3 and / or the temperature and / or pressure in the process chamber by the etching time can be adjusted.
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention includes any new feature and any combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature o- this combination itself is not explicitly stated in the patent entitlements ⁇ or embodiments.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge angegeben, das die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (50) mit einer Aufwachsfläche (51) an einer Aufwachsseite (50a), - Aufwachsen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) an der Aufwachsseite, - Aufwachsen einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) auf die erste nitridische Halbleiterschicht (10), wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) zumindest eine Öffnung (21) aufweist oder zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) erzeugt wird oder während des Aufwachsens zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) entsteht, - Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) durch die Öffnungen (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20), - Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht (30) auf die zweite nitridische Halbleiterschicht (20), wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht (30) die Öffnungen (21) zumindest stellenweise überdeckt, derart, dass zwischen dem Aufwachssubstrat (50) und den nachfolgenden Halbleiterschichten (10, 20, 30) Kavitäten vorhanden sind, die frei von einem Halbleitermaterial sind, - Ablösen des Aufwachssubstrats (50).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschich¬ tenfolge angegeben. Die Halbleiterschichtenfolge kann bei¬ spielsweise in einem elektronischen oder optoelektronischen Halbleiterchip Verwendung finden. Die Druckschrift US 6,091,085 beschreibt ein Verfahren zur
Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge sowie einen opto¬ elektronischen Halbleiterchip mit einer solchen Halbleiter¬ schichtenfolge . Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzuge¬ ben, das besonders kostengünstig durchführbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Her¬ stellung einer Halbleiterschichtenfolge umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Aufwachssubstrat mit ei¬ ner Aufwachsfläche an einer Aufwachsseite bereitgestellt wird. Das Aufwachssubstrat ist dazu vorgesehen, Halbleiter¬ schichten an der Aufwachsseite auf die Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats beispielsweise epitaktisch abzuscheiden. Das Aufwachssubstrat kann dabei elektrisch leitend oder elektrisch isolierend ausgebildet sein. Ferner kann das Auf¬ wachssubstrat strahlungsdurchlässig, Strahlungsreflektierend oder strahlungsabsorbierend ausgebildet sein. Das Aufwachs¬ substrat kann eine Aufwachsfläche aufweisen, die beispiels- weise mit Saphir, SiC oder Silizium gebildet ist. Beispiels¬ weise kann es sich bei dem Aufwachssubstrat um einen Saphir- Wafer handeln, der aus Saphir besteht. Das Aufwachssubstrat ist nicht dafür vorgesehen, im fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteil zu verbleiben. Das heißt, es soll im Laufe des Herstellungsverfahrens abgelöst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem eine erste nitridische Halbleiterschicht an der Aufwachsseite auf das Aufwachssubstrat aufgewachsen wird. Die erste nitridische Halbleiterschicht kann beispielsweise direkt an die Aufwachs¬ fläche des Aufwachssubstrats grenzen. Ferner ist es möglich, dass zumindest eine weitere Schicht, beispielsweise eine Puf¬ ferschicht, zwischen dem Aufwachssubstrat und der ersten nit¬ ridischen Halbleiterschicht angeordnet ist.
Allgemein können die hier und im Folgenden beschriebenen Schichten und Komponenten insbesondere jeweils direkt anei- nandergrenzen . Ferner ist es möglich, dass stellenweise wei¬ tere Schichten, wie beispielsweise Pufferschichten, zwischen den beschriebenen Schichten angeordnet sind. Hier und im Folgenden wird unter einer nitridischen Halb¬ leiterschicht eine ein- oder mehrlagige Halbleiterschicht verstanden, die auf einem Nitrid-Verbindungs- Halbleitermaterial basieren. "Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichten¬ folge oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zu¬ mindest eine aktive Zone ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn__n_mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel auf¬ weisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Do- tierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Ein¬ fachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die we¬ sentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof- fe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem eine zweite nitridische Halbleiterschicht auf die erste nitridische Halb- leiterschicht abgeschieden wird. Die zweite nitridische Halb¬ leiterschicht weist dabei eine von der ersten nitridischen Halbleiterschicht abweichende Zusammensetzung auf. Die zweite nitridische Halbleiterschicht kann stellenweise direkt an die erste nitridische Halbleiterschicht grenzen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine oder mehrere weitere
Schichten zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht angeordnet sind. Insbesondere ist es jedoch bevorzugt, dass zumindest ein Bereich vorhanden ist, in dem die erste nitridische Halb- leiterschicht und die zweite nitridische Halbleiterschicht direkt aneinandergrenzen .
Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist dabei zumin¬ dest eine Öffnung auf oder zumindest eine Öffnung wird in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht erzeugt oder während des Aufwachsens entsteht zumindest eine Öffnung, insbesondere mehrere Öffnungen, in der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht. Mit anderen Worten handelt es sich bei der nitridi¬ schen Halbleiterschicht nach dem Entstehen oder Erzeugen der zumindest einen Öffnung nicht um eine geschlossene Schicht, sondern die zweite nitridische Halbleiterschicht ist durch die Öffnungen unterbrochen. Dabei erstrecken sich die Öffnun- gen vorzugsweise zumindest stellenweise vollständig durch die zweite nitridische Halbleiterschicht.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass die zweite nitridi- sehe Halbleiterschicht in einer Ebene parallel zur Haupter¬ streckungsrichtung der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats eine Vielzahl voneinander beabstandeter Bereiche umfasst, die nicht durch Material der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht miteinander verbunden sind. Die zweite nitridische Halbleiterschicht kann mit anderen Worten in einer Vielzahl von Inseln aus dem Material der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht an der dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der ersten nitridischen Halbleiterschicht angeordnet sein. Insbesondere im Bereich dieser Inseln kann sich das Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht stellenweise in direktem Kontakt mit dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht befinden.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die zweite nitridische Halbleiterschicht in der Ebene parallel zur
Haupterstreckungsrichtung der Aufwachsfläche des Aufwachssub¬ strats mehrfach zusammenhängend ausgebildet ist. Die zweite nitridische Halbleiterschicht ist dann beispielsweise nicht in einzelne Materialinseln unterteilt, sondern sie weist Lö- eher, die Öffnungen, auf, die sich vollständig in einer Rich¬ tung senkrecht und/oder in einer Richtung mit einer Rich¬ tungskomponente senkrecht zur genannten Ebene durch die zwei¬ te nitridische Halbleiterschicht hindurch erstrecken. Im Be¬ reich dieser Öffnungen ist es möglich, dass die erste nitri- dische Halbleiterschicht, vor dem Abscheiden weiterer Schich¬ ten, freiliegt. Die Öffnungen können dabei während des Aufwachsens der zwei¬ ten nitridischen Halbleiterschicht entstehen. Beispielsweise kann zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht stellenweise ein Material angeordnet sein, auf dem das zweite nitridische Halbleitermaterial schlecht oder gar nicht aufwächst. An Stellen, an denen dieses Material nicht vorhanden ist, kann sich Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht dann auf der ersten nitridischen Halbleiterschicht anordnen und von dort aus können die beschriebenen Inseln aus Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht aufwachsen.
Weiter ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Öffnungen beispielsweise aufgrund von Unterschieden in der Gitterkonstante zwischen der ersten nitridischen Halbleiter¬ schicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht als Risse während des Wachstums entstehen.
Schließlich ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Öffnungen nach Abschluss des Aufwachsens der zweiten nit¬ ridischen Halbleiterschicht durch einen Prozess wie Ätzen er¬ zeugt oder vergrößert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem zumindest ein Teil der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch die Öff¬ nungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht entfernt wird. Aufgrund der Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ist es möglich, dass die erste nitridische Halbleiterschicht dort freiliegt oder freigelegt werden kann. Über die Öffnungen ist es dann möglich, die erste nitridische Halbleiterschicht beispielsweise durch ein chemisches oder mechanisches Verfahren zumindest dort, wo sie freiliegt, zu entfernen. Auf diese Weise können auch Bereiche unterhalb der zweiten nitridischen Halbleiterschicht erzeugt werden, aus denen Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht, das vorher vorhanden war, wieder entfernt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht auf die zweite nitridische Halbleiterschicht erfolgt, wobei die dritte nit- ridische Halbleiterschicht die Öffnungen zumindest stellen¬ weise überdeckt.
Die dritte nitridische Halbleiterschicht unterscheidet sich in ihrem Material beispielsweise von der ersten und/oder der zweiten nitridischen Halbleiterschicht. Die dritte nitridi¬ sche Halbleiterschicht kann die Öffnungen in der ersten nit¬ ridischen Halbleiterschicht überdecken und sogar ausfüllen. Beispielsweise ist es dann möglich, dass die dritte nitridi¬ sche Halbleiterschicht die zweite nitridische Halbleiter- schicht und die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht vollständig überdeckt, sodass nach einem Auf¬ wachsen der dritten nitridischen Halbleiterschicht in einer oberflächennahen Aufsicht mit geringer Eindringtiefe (zum Beispiel Rasterelektronenmikroskop) auf die Halbleiterschich- tenfolge die zweite nitridische Halbleiterschicht und die
Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht nicht mehr zu erkennen sind.
Insbesondere ist es dabei möglich, dass die Bereiche, aus de- nen das Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch die Öffnungen hindurch entfernt wurde, nicht mit dem Material der dritten nitridischen Halbleiterschicht befüllt werden, das heißt zwischen dem Aufwachssubstrat und den nach- folgenden Halbleiterschichten sind Kavitäten vorhanden, die nicht mit Halbleitermaterial befüllt sind. Diese Kavitäten sind beispielsweise mit einem Gas befüllt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Aufwachssubstrat abgelöst. Das Ablösen des Aufwachsubstrats kann dabei mechanisch, chemisch und/oder mittels Wärmeein¬ trag, zum Beispiel durch Laserstrahlung, erfolgen. Die derart erzeugte Halbleiterschichtenfolge ist dann frei von einem Aufwachssubstrat . Die Kavitäten zwischen der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats und den nachfolgenden Halbleiterschich¬ ten reduzieren die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssub¬ strat und den nachfolgenden Halbleiterschichten. Dadurch sind zum Ablösen des Aufwachsubstrats insbesondere im Bereich der ersten nitridischen Halbleiterschicht bereits Sollbruchstel¬ len für das Ablösen vorgegeben.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass bei dem Ablösen des Aufwachsubstrats auch die verbleibenden Reste der ersten nit- ridischen Halbleiterschicht zumindest teilweise oder voll¬ ständig entfernt werden. Insbesondere bei einem mechanischen Ablösen des Aufwachsubstrats ist es möglich, dass die zur Ab¬ trennung des Aufwachsubstrats im Bereich der ersten nitridi¬ schen Halbleiterschicht erfolgt, da dort, aufgrund der gebil- deten Kavitäten, die Kontaktfläche zwischen Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halbleiterschichten reduziert ist. Ins¬ besondere in diesem Fall können Reste der ersten nitridischen Halbleiterschicht an der derart hergestellten Halbleiter¬ schichtenfolge verbleiben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Her¬ stellung einer Halbleiterschichtenfolge umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Aufwachssubstrats mit einer Aufwachs¬ fläche an einer Aufwachsseite,
- Aufwachsen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht an der Aufwachsseite,
- Aufwachsen einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht auf die erste nitridische Halbleiterschicht, wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht zumindest eine Öffnung aufweist oder zumindest eine Öffnung in der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht erzeugt wird oder während des Aufwachsens zu- mindest eine Öffnung in der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht entsteht,
- Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch die Öffnungen in der zweiten nitridi¬ schen Halbleiterschicht,
- Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht auf die zweite nitridische Halbleiterschicht, wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht die Öffnungen zumindest stel¬ lenweise überdeckt, derart, dass zwischen dem Aufwachssub¬ strat und den nachfolgenden Halbleiterschichten Kavitäten vorhanden sind, die frei von einem Halbleitermaterial sind,
- Ablösen des Aufwachssubstrats .
Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es insbesondere mög¬ lich, eine Halbleiterschichtenfolge zu schaffen, bei der zu- nächst zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden
Halbleiterschichtenfolgen Kavitäten vorhanden sind, die bei¬ spielsweise mit einem Gas gefüllt sind.
Auf diese Weise ist eine Halbleiterschichtenfolge geschaffen, bei der im Bereich der Kavitäten zwischen der Aufwachsfläche des Aufwachssubstrats und den nachfolgenden Halbleiterschich¬ ten eine thermische Entkopplung vorhanden ist. Beispielsweise sind die mit Gas gefüllten Kavitäten schlechter thermisch leitend als das sie umgebende Halbleitermaterial. Erfolgt ein Ablösen des Aufwachsubstrats beispielsweise mittels Wärmeein¬ trag, zum Beispiel durch Laserstrahlung, so ist das Aufwachs¬ substrat beim Ablösen aufgrund der Kavitäten von den restli- chen Halbleiterschichten thermisch entkoppelt. Auf diese Wei¬ se wird das Aufwachssubstrat , das beispielsweise Saphir ent¬ hält oder aus Saphir besteht, beim Ablösen kaum oder gar nicht durch den Temperatureintrag beschädigt. Das Aufwachs¬ substrat kann daher mehr als nur einmal wiederverwendet wer- den. Ferner reduziert sich der Aufwand zur Vorbehandlung des abgelösten Aufwachsubstrats vor der Wiederverwendung. Insbe¬ sondere ermöglicht das hier beschriebene Verfahren daher eine besonders kostengünstige Herstellung von Halbleiterschichten¬ folgen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die zweite nitridische Halbleiterschicht eine größere Alumi¬ niumkonzentration als die erste nitridische Halbleiterschicht auf. Beispielsweise weist die erste nitridische Halbleiter- schicht eine Aluminiumkonzentration von höchstens 10 % oder höchstens 20 % auf. Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist dann eine Aluminiumkonzentration von wenigstens 1,5 % mehr auf, insbesondere von wenigstens 5 % mehr oder von we¬ nigstens 10 % mehr als die erste nitridische Halbleiter- schicht, also zum Beispiel zwischen 20 % und 30 %. Die zweite nitridische Halbleiterschicht kann dabei zum Bespiel auch mit A1N gebildet sein oder aus A1N bestehen.
Durch den Unterschied in den Aluminiumkonzentrationen zwi- sehen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zwei¬ ten nitridischen Halbleiterschicht ist es beispielsweise mög¬ lich, für das Entfernen zumindest eines Teils der ersten nit¬ ridischen Halbleiterschicht ein Verfahren, beispielsweise ein Ätzverfahren, zu nutzen, bei dem die Wahrscheinlichkeit eines Materialabtrags mit steigender Aluminiumkonzentration sinkt. Die erste nitridische Halbleiterschicht mit der kleineren Aluminiumkonzentration wird in diesem Fall durch das Verfah- ren stärker abgetragen als die zweite nitridische Halbleiter¬ schicht mit der größeren Aluminiumkonzentration.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Abscheiden der zweiten nitridischen Halbleiterschicht zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht eine Maskenschicht an¬ geordnet. Die Maskenschicht kann beispielsweise direkt auf die erste nitridische Halbleiterschicht aufgebracht werden. Die Maskenschicht ist zum Beispiel eine atomar dünne Schicht, die mit einem Monolage-Material gebildet ist, das die erste nitridische Halbleiterschicht nicht vollständig bedeckt.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird die zweite nit- ridische Halbleiterschicht mit größter Wahrscheinlichkeit dort, wo die erste nitridische Halbleiterschicht von der Mas¬ kenschicht unbedeckt ist, auf die erste nitridische Halb¬ leiterschicht aufgewachsen. Die Maskenschicht weist dazu bei¬ spielsweise Öffnungen auf, in denen die erste nitridische Halbleiterschicht von der Maskenschicht unbedeckt ist. Bei¬ spielsweise bedeckt die Maskenschicht die erste nitridische Halbleiterschicht nicht vollständig, sondern mit einem Bede¬ ckungsgrad von wenigstens 70 % und höchstens 90 %. Für das Material der Maskenschicht wird ein Material gewählt, durch das eine Selektivität beim Aufwachsen der zweiten nitridi¬ schen Halbleiterschicht bewirkt wird, das heißt das Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht wächst auf dem Ma- terial der Maskenschicht weniger gut auf als beispielsweise auf dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht.
Dadurch ist es möglich, dass sich das Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht hauptsächlich an den Öffnungen der Maskenschicht zur ersten nitridischen Halbleiterschicht hin sammelt und dort Inseln des Materials der zweiten nitri¬ dischen Halbleiterschicht entstehen. Die Maskenschicht und die nitridischen Halbleiterschichten sind vorzugsweise in si- tu epitaktisch abscheidbar.
Nach dem Aufwachsen der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht ist dann zumindest ein Teil der Oberfläche der Mas¬ kenschicht, die der ersten nitridischen Halbleiterschicht ab- gewandt ist, frei von Material der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht, wodurch die zweite nitridische Halbleiter¬ schicht die zumindest eine Öffnung aufweist. Das heißt, durch die Maskenschicht wird ein selektives Wachstum der zweiten nitridischen Halbleiterschicht im Bereich der Öffnungen der Maskenschicht erzeugt. Zwischen den Öffnungen der Masken¬ schicht weist die zweite nitridische Halbleiterschicht dann die zumindest eine Öffnung in der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht auf. Beispielsweise wird in dieser Ausführungsform für die erste nitridische Halbleiterschicht ein Nitrid-Verbindungs- Halbleitermaterial mit einer Aluminiumkonzentration von höchstens 20 % gewählt. Für die zweite nitridische Halb¬ leiterschicht wird dann ein Nitrid-Verbindungs- Halbleitermaterial mit einer Aluminiumkonzentration von vor¬ zugsweise wenigstens 1,5 % mehr und zum Beispiel höchstens 10 % mehr als für die erste nitridische Halbleiterschicht ge¬ wählt. Die Aluminiumkonzentration beträgt dann also zwischen 21,5 % und 30 %. Für die Maskenschicht kann als Material dann Siliziumnitrid, SiN, gewählt werden.
Die Maskenschicht kann dabei in der gleichen Epitaxieanlage, also in situ, wie die nitridischen Halbleiterschichten abge¬ schieden werden. Bei dieser Ausführungsform wird also in situ eine SiN-Schicht auf einer ersten nitridischen Halbleiter¬ schicht abgeschieden. Die SiN-Maskenschicht bedeckt die erste nitridische Halb¬ leiterschicht nicht vollständig, sondern beispielsweise zu wenigstens 70 % und höchstens 90 %. Nach dem Abscheiden der Maskenschicht wird eine aluminiumhaltige nitridische Halb¬ leiterschicht, zum Beispiel eine AlGaN-Schicht mit einer hö- heren Aluminiumkonzentration als die erste nitridische Halb¬ leiterschicht, abgeschieden. In den Öffnungen der Masken¬ schicht bilden sich dann Inseln der zweiten nitridischen Halbleiterschicht aus. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Entfernen des Teils der ersten nitridischen Halbleiter¬ schicht die Maskenschicht entfernt. Die Maskenschicht kann dabei mit dem gleichen Verfahren wie die erste nitridische Halbleiterschicht entfernt werden. Handelt es sich bei dem Verfahren beispielsweise um ein Ätzverfahren, so kann zu¬ nächst die Maskenschicht und nachfolgend die freigelegte ers¬ te nitridische Halbleiterschicht entfernt werden. Die zweite nitridische Halbleiterschicht wird bei diesem Ätzverfahren dann gar nicht oder weniger schnell entfernt, sodass zumin- dest ein Rest der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ver¬ bleibt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens können alternativ oder zusätzlich während des Aufwachsens der zwei¬ ten nitridischen Halbleiterschicht Risse in der zweiten nit¬ ridischen Halbleiterschicht entstehen, welche die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht ausbilden. Man¬ che der Öffnungen oder alle Öffnungen erstrecken sich dabei vollständig von der der ersten nitridischen Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten nitridischen Halbleiterschicht durch die zweite nitridische Halbleiterschicht bis zur ersten nitridischen Halbleiterschicht hindurch.
Beispielsweise kann anstelle der Maskenschicht oder zusätz¬ lich zur Maskenschicht eine hoch aluminiumhaltige zweite nit¬ ridische Halbleiterschicht abgeschieden werden. Beispielswei- se kann es sich bei dieser hoch aluminiumhaltigen Schicht auch um eine AIN-Schicht handeln. Durch die Fehlanpassung zu der ersten nitridischen Halbleiterschicht, die eine geringere Aluminiumkonzentration aufweist und zum Beispiel mit GaN ge¬ bildet ist, entstehen nach wenigen Nanometern Schichtdicke der zweiten nitridischen Halbleiterschicht Risse, welche die Öffnungen in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht bil¬ den. Durch diese Öffnungen in der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht ist die erste nitridische Halbleiterschicht beispielsweise für Prozessgase, die zu einer Ätzung genutzt werden können, zugänglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht durch ein Erhöhen des Wasserstoffflusses , wobei das Entfernen der ersten nitridischen Halbleiterschicht aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen dem Wasserstoff und dem Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht erfolgt. Das heißt, die erste nitridische Halbleiterschicht wird beispielsweise durch das H2~Gas geätzt. Das Entfernen kann auf diese Weise in der gleichen Prozesskammer wie das Aufwachsen der nitridischen Halbleiterschichten erfolgen. Gleichzeitig zu einer Erhöhung des Wasserstoffflusses ist es möglich, die Temperatur in der Prozesskammer zu erhöhen und/oder den Stickstofffluss in der Prozesskammer abzusenken. Beispielsweise kann dazu eine Reduktion des NH -Flusses er¬ folgen. Mit diesen Maßnahmen kann das Auflösen der ersten nitridischen Halbleiterschicht beschleunigt werden. Ferner können Materialien wie SiH4 oder HCl Verwendung finden.
Das heißt, zum Entfernen der ersten nitridischen Halbleiter¬ schicht wird eine H2~reiche Atmosphäre in der Prozesskammer, beispielsweise einer MOVPE-Prozesskammer, erzeugt.
Für den Fall, dass eine Maskenschicht, beispielsweise aus SiN, vorhanden ist, wird zunächst die Maskenschicht und im Anschluss daran die erste nitridische Halbleiterschicht ge¬ ätzt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die erste nitridische Halbleiterschicht eine Aluminiumkonzentration aufweist, die geringer ist als die zweite nitridische Halbleiterschicht. Mit steigender Aluminiumkonzentration wird eine nitridische Halbleiterschicht nämlich zunehmend langsamer geätzt. Das Ätzmedium Wasserstoff unterätzt also die zweite nitridi¬ sche Halbleiterschicht. Die Ätzselektivität zwischen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht mit kleinerer Alumini¬ umkonzentration, die beispielsweise mit GaN gebildet ist oder aus GaN besteht, zur zweiten nitridischen Halbleiterschicht mit größerer Aluminiumkonzentration reicht aus, um mehrere hundert Nanometer Schichtdicke der ersten nitridischen Halb¬ leiterschicht durch Ätzen zu entfernen. Dabei werden die vor dem Entfernen aufgewachsenen Strukturen aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht im Wesentlichen unter¬ ätzt, sodass in einer Draufsicht keine oder kaum Veränderung an der zweiten nitridischen Halbleiterschicht nachweisbar ist .
Nach dem Entfernen eines Teils der ersten nitridischen Halb¬ leiterschicht erfolgt beispielsweise ein Abscheiden der drit¬ ten nitridischen Halbleiterschicht, wodurch die Öffnungen und Gräben im Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht koaleszieren .
In gleicher Weise entstehen durch Ätzen durch die als Risse gebildeten Öffnungen hindurch auch in Ausführungsformen ohne Maskenschicht Gaseinschlüsse unterhalb der zweiten nitridi- sehen Halbleiterschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die dritte nitridische Halbleiterschicht eine zur Strahlungs¬ erzeugung oder zur Strahlungsdetektion vorgesehene aktive Zo- ne, das heißt nach dem Entfernen eines Teils der ersten nit¬ ridischen Halbleiterschicht wird eine dritte nitridische Halbleiterschicht in dieser Ausführungsform aufgewachsen, die Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauteils sein kann. Beispielsweise kann es sich bei dem optoelektronischen Halb- leiterbauteil dann um eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder um eine Fotodiode handeln. Die Kavitäten, also die Gasein¬ schlüsse zwischen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht und dem Aufwachssubstrat können in einem solchen Fall insbe¬ sondere optisch genutzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Aufwachssubstrat unter Verwendung von Laserstrahlung abge¬ löst. Dabei wird die Wellenlänge der Laserstrahlung Vorzugs- weise derart gewählt, dass das Aufwachssubstrat , das bei¬ spielsweise Saphir enthält oder aus Saphir besteht, für die Laserstrahlung transparent ist. Die Laserstrahlung tritt dann beispielsweise durch das Aufwachssubstrat und die Kavitäten zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halb¬ leiterschichten .
Die Laserstrahlung wird dann bevorzugt größtenteils in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht und/oder der dritten nitridischen Halbleiterschicht absorbiert. Das heißt, die La¬ serstrahlung ist hinsichtlich ihrer Wellenlänge derart einge¬ stellt, dass ein Großteil der Energie der Laserstrahlung, al¬ so wenigstens 50 % der Energie der Laserstrahlung, in der zweiten und/oder in der dritten Halbleiterschicht absorbiert wird und dort zu einer Erwärmung der Halbleiterschicht führt.
Bevorzugt wird ein Großteil der Laserstrahlung, also wenigs¬ tens 50 % der Energie der Laserstrahlung, in der dritten Halbleiterschicht absorbiert. Dazu kann der Aluminiumanteil in der zweiten Halbleiterschicht derart eingestellt sein, dass die zweite Halbleiterschicht für die Laserstrahlung durchlässig oder transparent ist. Auf diese Weise ist es mög¬ lich, dass der Wärmeeintrag durch die Laserstrahlung mög¬ lichst weit entfernt vom Aufwachssubstrat erfolgt. Das Ablö- sen des Aufwachsubstrats erfolgt auf diese Weise besonders schonend, so dass das Aufwachssubstrat nach dem Ablösen mehr als nur zweimal, zum Beispiel wenigstens fünfmal, wieder ver¬ wendet werden kann. Vorteilhaft ist durch die Kavitäten auch die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat und den nachfolgenden Halb¬ leiterschichten reduziert, so dass zum Ablösen des Aufwach¬ substrats insgesamt ein kleinerer Energieeintrag notwendig ist, als dies bei einem ganzflächigen Kontakt zwischen Auf¬ wachssubstrat und nachfolgenden Halbleiterschichten der Fall wäre. Die Kavitäten bieten dazu alternativ oder zusätzlich zum Ablösen des Aufwachsubstrats unter Verwendung von Laser- Strahlung auch die Möglichkeit, das Aufwachssubstrat chemisch und/oder mechanisch von den nachfolgenden Halbleiterschichten abzulösen .
Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge für ein elektronisches oder ein optoelektronisches Halbleiterbauteil erzeugt werden. Das Halbleiterbauteil weist dabei beispielsweise einen Träger auf, der zum Beispiel auf der dem ursprünglichen Aufwachssub¬ strat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge befes- tigt ist. Der Träger kann dabei beispielsweise vor dem Ablö¬ sen des Aufwachsubstrats an der Halbleiterschichtenfolge be¬ festigt werden. Der Träger kann elektrisch leitend ausgebil¬ det sein und in diesem Fall zur Kontaktierung der Halbleiter¬ schichtenfolge im Betrieb dienen. Dabei kann der Träger bei- spielsweise besonders gut wärmeleitend sein, so dass im Be¬ trieb in der Halbleiterschichtenfolge erzeugte Wärme über den Träger besonders effizient abgeführt werden kann.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
In Verbindung mit den Figuren 1A, 1B, IC, 1D, IE ist ein ers¬ tes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
In Verbindung mit Figur 2 ist anhand einer schematischen
Schnittdarstellung ein Halbleiterbauteil näher er- läutert, das mit einem hier beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
In Verbindung mit den Figuren 3A, 3B, 3C, 3D ist anhand sche- matischer Schnittdarstellungen ein zweites Ausfüh¬ rungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
In Verbindung mit Figur 4 ist anhand einer schematischen
Schnittdarstellung eine während eines hier be¬ schriebenen Verfahrens hergestellte Halbleiter¬ schichtenfolge näher erläutert.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fi¬ guren und die Größenverhältnisse der in den Figuren darge¬ stellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In Verbindung mit Figur 1A ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein erster Verfahrensschritt eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Im Ausführungsbei- spiel der Figuren 1A bis IE wird zunächst ein Aufwachssub¬ strat bereitgestellt, bei dem es sich um ein Saphirsubstrat handelt, das mit Saphir gebildet ist oder aus Saphir besteht.
Das Aufwachssubstrat 50 weist eine Aufwachsfläche 51 auf, die aus Saphir besteht. Die Aufwachsfläche 51 ist vorzugsweise unstrukturiert, das heißt sie weist beispielsweise keine re¬ gelmäßig oder unregelmäßig angeordneten Erhebungen und Senken auf, sondern ist im Rahmen der Herstellungstoleranz glatt ausgebildet, wobei in Teilbereichen Rauigkeiten bis zu 100 nm möglich sind. Die Aufwachsfläche 51 ist dabei an einer Auf¬ wachsseite 50a des Aufwachssubstrats 50 angeordnet. Beispielsweise direkt auf die Aufwachsfläche 51 wird die ers¬ te nitridische Halbleiterschicht 10 abgeschieden. Die erste nitridische Halbleiterschicht 10 umfasst eine Vielzahl von Lagen und weist beispielsweise eine Dicke zwischen wenigstens 10 nm und höchstens 2000 nm auf. Die erste nitridische Halb- leiterschicht ist beispielsweise mit AlxInyGa__x_yN gebildet. Dabei beträgt die Aluminiumkonzentration x vorzugsweise höchstens 20 %.
Auf die dem Aufwachssubstrat 50 abgewandte Oberseite der ers- ten nitridischen Halbleiterschicht 10 wird eine Maskenschicht 40 aufgebracht, die vorliegend mit SiN und/oder SiGaN gebil¬ det ist oder aus SiN oder aus SiGaN, zum Beispiel SiGaN , be¬ steht. Die Maskenschicht weist beispielsweise eine Dicke von höchstens 50 nm, insbesondere höchstens 10 nm auf. Zum Bei- spiel ist die Maskenschicht durch ein Monolage-Material mit unbedeckten Bereichen gebildet. Die Maskenschicht bedeckt die erste nitridische Halbleiterschicht 10 beispielsweise nicht vollständig, sondern zu wenigstens 70 % und höchstens 90 %. Die Maskenschicht 40 weist dazu Öffnungen hin zur ersten nit- ridischen Halbleiterschicht auf, die einen Durchmesser von beispielsweise wenigstens 100 nm und höchstens 1000 nm auf¬ weisen .
In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine zweite nitridi- sehe Halbleiterschicht 20 auf die Maskenschicht 40 sowie die erste nitridische Halbleiterschicht 10 abgeschieden. Die zweite nitridische Halbleiterschicht ist beispielsweise mit AlxGa__xN gebildet, wobei die Aluminiumkonzentration x beispielsweise wenigstens 1,5 % mehr und zum Beispiel um höchstens 10 % mehr als in der ersten nitridischen Halb- leiterschicht beträgt. Die Aluminiumkonzentration x beträgt also zum Beispiel wenigstens 21,5 % und höchstens 30 %. Die zweite nitridische Halbleiterschicht wächst selektiv, bevor¬ zugt auf der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 und nicht auf der Maskenschicht 40 auf. Dadurch bilden sich In- sein aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht 20 aus, zwischen denen Öffnungen 21 der zweiten nit¬ ridischen Halbleiterschicht 20 ausgebildet sind. Beispiels¬ weise beträgt der Abstand zwischen direkt benachbarten Inseln aus Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 zwischen wenigstens 10 nm und höchstens 500 nm.
Die zweite nitridische Halbleiterschicht weist eine Deckflä¬ che an ihrer der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 ab¬ gewandten Seite auf, die beispielsweise parallel zur kris- tallografischen C-Ebene verläuft. Die Seitenflächen 23 der
Inseln aus dem Material der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht 20 sind schräg zur kristallografischen C-Ebene ange¬ ordnet. Dort ist die Aluminiumkonzentration kleiner als an der Deckfläche 22.
Die Figur 1B zeigt SEM-Aufnahmen aus einem Winkel von 45° und in der Draufsicht auf die Inseln aus Material der zweiten Halbleiterschichtenfolge 20. Zwischen diesen Inseln ist die Maskenschicht 40 beziehungsweise die erste nitridische Halb- leiterschicht 10 erkennbar.
In einem nächsten Verfahrensschritt, siehe Figur IC, erfolgt ein Rückätzen des Materials der ersten nitridischen Halb- leiterschicht 10 unter Wasserstoffatmosphäre . Dabei wird das Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 stel¬ lenweise abgetragen, wodurch Kavitäten 60 unterhalb der zwei¬ ten nitridischen Halbleiterschicht 20 entstehen.
In einem nächsten Verfahrensschritt, Figur 1D, erfolgt ein Aufbringen der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30, die beispielsweise eine aktive Zone 31 umfasst, die zur Erzeugung und/oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgese- hen ist.
Alternativ kann es sich bei der aktiven Zone 31 um die funk¬ tionale Schicht eines elektronischen Halbleiterbauteils han¬ deln. Es entsteht eine Halbleiterschichtenfolge, bei der zwi- sehen dem Aufwachssubstrat 50 und dem Material der Halb¬ leiterschichten Kavitäten 60 ausgebildet sind, die mit einem Gas gefüllt sind.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur IE, wird ein Träger 53 an der dem Aufwachssubstrat 50 abgewandten Seite der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 befestigt. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder eine Platte aus einem elektrisch leitenden Material wie einem Me¬ tall oder einem Halbleitermaterial handeln.
Nachfolgend wird das Aufwachssubstrat 50 durch die Einwirkung von Laserstrahlung 52 abgelöst. Ein Großteil der Laserstrah¬ lung kann dabei an der Grenzfläche zwischen der ersten nitri¬ dischen Halbleiterschicht 10 und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und/oder an der Grenzfläche zwischen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 absorbiert werden. Durch die gasgefüllten Kavitäten 60 ist die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat 50 und den nachfolgenden Halbleiter¬ schichten reduziert, was ein Ablösen des Aufwachssubstrats 50 erleichtert. Ferner ist das Aufwachssubstrat 50 durch die thermisch schlecht leitenden, gasgefüllten Kavitäten 60 von den nachfolgenden Halbleiterschichten thermisch gekoppelt.
Auf diese Weise wird das Aufwachssubstrat 50 beim Ablösen we¬ niger stark erhitzt, als bei einem vollflächigen Kontakt zwi¬ schen Aufwachssubstrat 50 und nachfolgenden Halbleiterschich¬ ten. Das Aufwachssubstrat 50 kann daher besonders schonend entfernt werden. Dies ermöglicht eine besonders häufige Wie¬ derverwendung des Aufwachsubstrats 50.
In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2 ist ein Halbleiterbauteil, zum Beispiel ein opto- elektronisches Halbleiterbauteil, das mit einem hier be¬ schriebenen Verfahren hergestellt ist, näher erläutert. Bei dem Halbleiterbauteil handelt es sich vorliegend beispiels¬ weise um ein Strahlungserzeugendes Halbleiterbauteil, bei dem in der aktiven Zone 31 der dritten nitridischen Halbleiter- schicht 30 elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht 32, erzeugt wird. Das derart hergestellte optoelektronische Halbleiterbauteil kann beispielsweise über Kontakte am Träger 53 und an der dem Träger 53 abgewandten Oberseite der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 kontaktiert werden. Ferner ist es möglich, dass das optoelektronische Halbleiterbauteil nicht gezeigte Durchkontaktierungen aufweist, die sich durch die aktive Zone 31 hindurch erstrecken, so dass das Halblei¬ terbauteil beispielsweise auch ausschließlich vom Träger 53 her kontaktiert werden kann. Solche optoelektronischen Halb- leiterbauteile mit Durchkontaktierungen sind in einem anderen Zusammenhang in der Druckschrift US 8,450,751 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird. In Verbindung mit den schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 3A bis 3D ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Bei diesem Verfahren wird wiederum ein Aufwachssubstrat 50 mit einer
Aufwachsfläche 51 an einer Aufwachsseite 50a bereitgestellt. Bei dem Aufwachssubstrat kann es sich beispielsweise um ein Saphirsubstrat oder ein Siliziumsubstrat handeln.
An der Aufwachsfläche 50 wird die erste nitridische Halb¬ leiterschicht 10 abgeschieden. Die erste nitridische Halb¬ leiterschicht 10 kann beispielsweise mit AlxInyGa__x_yN ge¬ bildet sein, wobei die Aluminiumkonzentration beispielsweise höchstens 20 % beträgt. An der dem Aufwachssubstrat 50 abge¬ wandten Seite der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 folgt die zweite nitridische Halbleiterschicht 20. Die zweite nitridische Halbleiterschicht 20 ist beispielsweise mit AlGaN oder A1N gebildet und weist eine höhere Aluminiumkonzentrati¬ on als die darunterliegende erste nitridische Halbleiter¬ schicht auf. Dabei kann die Aluminiumkonzentration in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht im vorliegenden Aus¬ führungsbeispiel auch mehr als 25 %, insbesondere mehr als 50 %, beispielsweise 100 %, betragen. Aufgrund des Unterschieds in den Gitterkonstanten zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht bilden sich Risse oder bezie¬ hungsweise Cracks beim Relaxieren der zweiten nitridischen Halbleiterschicht während oder nach dem Wachstum der zweiten nitridischen Halbleiterschicht aus. Die zweite nitridische Halbleiterschicht 20 kann beispielsweise eine kleinere Git¬ terkonstante als die erste nitridische Halbleiterschicht 10 aufweisen. Die Schichtdicke der zweiten nitridischen Halb- leiterschicht beträgt beispielsweise zwischen wenigstens 5 nm und höchstens 100 nm.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 3B, wird durch die Öff- nungen 21, welche durch die Risse in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 gebildet sind, die darunterliegende ers¬ te nitridische Halbleiterschicht 10 selektiv geätzt. Dadurch entstehen Kavitäten 60, die beispielsweise vom Material der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 und dem Material der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 begrenzt sind.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 3C, wird die dritte nit¬ ridische Halbleiterschicht 30 auf der der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 abgewandten Seite der zweiten nitridi- sehen Halbleiterschicht 20 abgeschieden. Die dritte nitridi¬ sche Halbleiterschicht 30 bedeckt dabei die Öffnungen 21 in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20. Die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 ist beispielsweise mit
AlInGaN gebildet. Die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 kann zumindest stellenweise identisch zur ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 aufgebaut sein. Ferner kann die dritte nitridische Halbleiterschicht 30 eine aktive Zone 31 umfas¬ sen, in der im Betrieb beispielsweise elektromagnetische Strahlung erzeugt oder detektiert wird.
Im nächsten Verfahrensschritt, Figur 3D, wird ein Träger 53 an der dem Aufwachssubstrat 50 abgewandten Seite der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 befestigt. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte oder eine Platte aus einem elektrisch leitenden Material wie einem Me¬ tall oder einem Halbleitermaterial handeln. Nachfolgend wird das Aufwachssubstrat 50 durch die Einwirkung von Laserstrahlung 52 abgelöst. Ein Großteil der Laserstrah¬ lung kann dabei an der Grenzfläche zwischen der ersten nitri¬ dischen Halbleiterschicht 10 und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und/oder an der Grenzfläche zwischen der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und der dritten nitridischen Halbleiterschicht 30 absorbiert werden. Durch die gasgefüllten Kavitäten 60 ist die Kontaktfläche zwischen dem Aufwachssubstrat 50 und den nachfolgenden Halbleiter- schichten reduziert, was ein Ablösen des Aufwachssubstrats 50 erleichtert. Ferner ist das Aufwachssubstrat 50 durch die thermisch schlecht leitenden, gasgefüllten Kavitäten 60 von den nachfolgenden Halbleiterschichten thermisch gekoppelt. Auf diese Weise wird das Aufwachssubstrat 50 beim Ablösen we- niger stark erhitzt, als bei einem vollflächigen Kontakt zwi¬ schen Aufwachssubstrat 50 und nachfolgenden Halbleiterschich¬ ten. Das Aufwachssubstrat 50 kann daher besonders schonend entfernt werden. Dies ermöglicht eine besonders häufige Wie¬ derverwendung des Aufwachsubstrats 50.
Die Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung, die einer TEM- Aufnahme einer mit dem Verfahren hergestellten Halbleiter¬ schichtenfolge während der Herstellung mit einer ersten nit¬ ridischen Halbleiterschicht 10, einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 und einer dritten nitridischen Halb¬ leiterschicht 30 entspricht. Deutlich ist ein Riss in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 zu erkennen, der eine Öffnung 21 in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht 20 ausbildet, die sich vollständig durch die zweite nitridi- sehe Halbleiterschicht 20 hindurch erstreckt. In der ersten nitridischen Halbleiterschicht 10 ist am Endpunkt des Risses die Kavität 60 durch Ätzen mit Wasserstoffgas erzeugt. Dabei wird ausgenutzt, dass die Ätzrate umso größer ist, je kleiner der Aluminiumanteil in der ersten nitridischen Halbleiter¬ schicht 10 ist.
In diesem Ausführungsbeispiel kann auf die Maskenschicht, die beispielsweise mit Siliziumnitrid gebildet ist, verzichtet werden, wodurch eine Beeinflussung der Defektbildung in den Halbleiterschichten, die normalerweise durch die Masken¬ schicht erfolgt, verhindert ist. Die Dichte der Kavitäten 60 kann durch die Anpassung der Wachstumsbedingungen der zweiten nitridischen Halbleiter¬ schicht 20 eingestellt werden. Beispielsweise kann die Dichte der Öffnungen 21 und damit die Dichte der Kavitäten 60 durch eine Erhöhung der Zeit, für die das Material der zweiten nit- ridischen Schicht 20 abgeschieden wird, erhöht werden. Die Größe der Kavitäten, beispielsweise ihr maximaler Durchmes¬ ser, kann durch die Ätzzeit, das Verhältnis von H2 zu N2, die Menge von NH3 und/oder die Temperatur und/oder der Druck in der Prozesskammer eingestellt werden.
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 o- der diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentan¬ sprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 106 505.0 beansprucht, die hiermit ausdrücklich durch Rückbe- zug aufgenommen wird. Bezugszeichenliste
10 erste nitridische Halbleiterschicht
20 zweite nitridische Halbleiterschicht
21 Öffnung
22 Deckfläche
23 Seitenfläche
30 dritte nitridische Halbleiterschicht
31 aktive Zone
32 Licht
50 AufwachsSubstrat
51 Aufwachsfläche
52 LaserStrahlung
53 Träger
50a Aufwachsseite
60 Kavität
61 Rand der Kavität

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterschichtenfolge mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (50) mit einer Auf¬ wachsfläche (51) an einer Aufwachsseite (50a),
- Aufwachsen einer ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) an der Aufwachsseite,
- Aufwachsen einer zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) auf die erste nitridische Halbleiterschicht (10), wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) zumindest eine Öffnung (21) aufweist oder zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) erzeugt wird oder während des Aufwachsens zumindest eine Öffnung (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) entsteht,
- Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) durch die Öffnungen (21) in der zwei¬ ten nitridischen Halbleiterschicht (20),
- Aufwachsen einer dritten nitridischen Halbleiterschicht (30) auf die zweite nitridische Halbleiterschicht (20), wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht (30) die Öffnungen (21) zumindest stellenweise überdeckt, derart, dass zwischen dem Aufwachssubstrat (50) und den nachfolgenden Halbleiter¬ schichten (10, 20, 30) Kavitäten vorhanden sind, die frei von einem Halbleitermaterial sind,
- Ablösen des Aufwachssubstrats (50) .
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei
- das Aufwachssubstrat (50) unter Verwendung von Laserstrah¬ lung (52) abgelöst wird, und
- die Laserstrahlung (52) durch das Aufwachssubstrat (50) und die Kavitäten (60) tritt und größtenteils in der zweiten nit- ridischen Halbleiterschicht (20) und/oder der dritten nitri¬ dischen Halbleiterschicht (30) absorbiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) eine grö¬ ßere Aluminiumkonzentration als die erste nitridische Halb¬ leiterschicht (10) aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei
- zwischen der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) und der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) eine Masken¬ schicht (40) angeordnet wird,
- die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) dort wo die erste nitridische Halbleiterschicht (10) von der Masken¬ schicht (40) unbedeckt ist auf die erste nitridische Halb¬ leiterschicht (10) aufgewachsen wird, und
- zumindest ein Teil der Oberfläche (41) der Maskenschicht (40), die der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) ab- gewandt ist, frei von Material der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht (20) ist, wodurch die zweite nitridische Halb¬ leiterschicht (20) die zumindest eine Öffnung (21) aufweist.
5. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei vor dem Entfernen zumindest eines Teils der ersten nit¬ ridischen Halbleiterschicht (10) die Maskenschicht (40) ent¬ fernt wird.
6. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei die Maskenschicht (40) mit dem gleichen Verfahren wie die erste nitridische Halbleiterschicht (10) entfernt wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei während des Aufwachsens der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht (20) Risse in der zweiten nitridischen Halb¬ leiterschicht (20) entstehen, welche die Öffnungen (21) in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) bilden, wobei sich zumindest manche der Öffnungen (21) vollständig von der der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) abgewandten Oberseite der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) durch die zweite nitridische Halbleiterschicht (20) bis zur ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) erstrecken.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Entfernen zumindest eines Teils der ersten nitridi¬ schen Halbleiterschicht (10) durch ein Erhöhen des Wasser¬ stoffflusses und/oder eine Reduktion des NH -Flusses erfolgt, wobei das Entfernen der ersten nitridischen Halbleiterschicht (10) aufgrund einer chemischen Reaktion zwischen dem Wasser¬ stoff und dem Material der ersten nitridischen Halbleiter¬ schicht (10) erfolgt.
9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei das Erhöhen des Wasserstoffflusses unter Erhöhen der Temperatur und/oder Absenken des Stickstoffflusses erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die dritte nitridische Halbleiterschicht (30) eine zur Strahlungserzeugung oder zur Strahlungsdetektion vorgesehene aktive Zone (31) umfasst.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das Aufwachssubstrat (50) unter Verwendung von Laser¬ strahlung (52) abgelöst wird.
12. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Laserstrahlung (52) durch das Aufwachssubstrat (50) und die Kavitäten (60) tritt und größtenteils in der zweiten nitridischen Halbleiterschicht (20) und/oder der dritten nit¬ ridischen Halbleiterschicht (30) absorbiert wird.
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