WO2020187763A1 - Verfahren zur strukturierung einer halbleiteroberfläche und halbleiterkörper mit einer halbleiteroberfläche, die zumindest eine struktur aufweist - Google Patents

Verfahren zur strukturierung einer halbleiteroberfläche und halbleiterkörper mit einer halbleiteroberfläche, die zumindest eine struktur aufweist Download PDF

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Definitions

  • An electron beam is in particular a technically generated beam of electrons with defined properties, for example an energy and an expansion on the semiconductor surface.
  • the extent of the electron beam on the semiconductor surface corresponds to the width of the
  • the electron beam and the semiconductor surface can be largely independent of the direction of irradiation and the angle of irradiation. This means that the
  • Structuring, for example roughening, of a semiconductor surface can be achieved by wet-chemical etching if not all sections of the semiconductor surface are removed uniformly and equally.
  • the energy of the electron beam can be varied. The greater the energy of the electron beam, the stronger the mean
  • FIG. 10 shows an SEM image of an annular structure on a semiconductor surface of a semiconductor body in accordance with an embodiment
  • FIGS. 11A-11H, 12, 13 and 14A-C show SEM images of pyramid-shaped structures on a
  • Electron beam 3 corresponds. Sections that are not irradiated by the electron beam 3 are unirradiated
  • FIG. 8G shows that there are no deposits on the semiconductor surface 2 before the etching.
  • the deposits shown in Figures 8E and 8F, which were formed after etching must therefore be observed during or after
  • the electron beam 3 on the semiconductor surface 2 took place along a regular grid with 5 ⁇ 5 sections with an electron energy of 8 keV and the duration of irradiation per pixel was varied.
  • the subsequent etching process

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) mit den folgenden Schritten angegeben: -Bereitstellen der Halbleiteroberfläche (2), wobei die Halbleiteroberfläche (2) Teil einer Halbleiterschicht (1) ist, -Bestrahlen der Halbleiteroberfläche (2) mit einem Elektronenstrahl (3) zur Erzeugung eines bestrahlten Abschnitts (4), -nasschemisches Ätzen der Halbleiteroberfläche (2), wobei -eine Ätzrate im bestrahlten Abschnitt (4) kleiner ist als in einem unbestrahlten Abschnitt (5) der Halbleiteroberfläche (2). Weiterhin wird ein Halbleiterkörper mit einer Halbleiteroberfläche (2), die zumindest eine Struktur aufweist,angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR STRUKTURIERUNG EINER HALBLEITEROBERFLÄCHE UND HALBLEITERKÖRPER MIT EINER HALBLEITEROBERFLÄCHE, DIE
ZUMINDEST EINE STRUKTUR AUFWEIST
Es werden ein Verfahren zur Strukturierung einer
Halbleiteroberfläche und ein Halbleiterkörper mit einer
Halbleiteroberfläche, die zumindest eine Struktur aufweist, angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche anzugeben, das eine vereinfachte Strukturierung einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers ermöglicht. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterkörper mit einer derart strukturierten Halbleiteroberfläche anzugeben.
Es wird ein Verfahren zur Strukturierung einer
Halbleiteroberfläche angegeben. Bei einer Strukturierung einer Halbleiteroberfläche handelt es sich um die gezielte und kontrollierte Erzeugung von Strukturen auf der Oberfläche einer Halbleiterschicht. Die Halbleiterschicht kann Teil eines Halbleiterkörpers sein oder einen Halbleiterkörper bilden. Die Strukturierung verändert insbesondere die
Topografie der Halbleiteroberfläche. Eine durch die
Strukturierung erzeugte Struktur kann zum Beispiel
insbesondere gegenüber der Halbleiteroberfläche in direkter Nachbarschaft der Struktur hervorgehoben sein und Bereiche der Halbleiteroberfläche, die benachbart zu ihr angeordnet sind, überragen. Beispielsweise kann die Struktur eine
Erhebung bilden. Gemäß eines Aspekts des Verfahrens zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche umfasst das Verfahren ein Bereitstellen einer Halbleiteroberfläche. Die Halbleiteroberfläche kann Teil einer Halbleiterschicht sein. Die Halbleiterschicht kann epitaktisch gewachsen sein. Die Halbleiterschicht kann
Bestandteil eines optoelektronischen Bauteils sein und einen aktiven Bereich umfassen, der zur Erzeugung und/oder
Detektion von Strahlung dient. Die Halbleiterschicht kann eine Außenfläche aufweisen, die freiliegt. Die
Halbleiteroberfläche ist durch diese Außenfläche oder einen Teil der Außenfläche gebildet. Insbesondere kann die
Halbleiteroberfläche Teil eines n-leitenden Bereichs, eines nominell undotierten Bereichs oder einer p-leitenden Bereichs der Halbleiterschicht sein. Insbesondere kann die
Halbleiteroberfläche als Lichtaustritts- und/oder
Lichteintrittsfläche ausgebildet sein.
Gemäß eines Aspekts umfasst das Verfahren eine Bestrahlung der Halbleiteroberfläche mit einem Elektronenstrahl zur
Erzeugung eines bestrahlten Abschnitts.
Ein Elektronenstrahl ist insbesondere ein technisch erzeugtes Strahlenbündel aus Elektronen mit definierten Eigenschaften, beispielsweise einer Energie und einer Ausdehnung auf der Halbleiteroberfläche. Die Ausdehnung des Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche entspricht der Breite des
Elektronenstrahls senkrecht zur Strahlrichtung. Sie kann kreisförmig oder annähernd kreisförmig sein und über einen Durchmesser beschrieben werden.
Ein Abschnitt ist insbesondere definiert als ein räumlich begrenzter Bereich der Halbleiteroberfläche. Insbesondere ist ein Abschnitt als ein Teilstück der Gesamtheit der Halbleiteroberfläche ausgebildet .
Die Bestrahlung des Abschnitts der Halbleiteroberfläche erfolgt über Bewegen des Elektronenstrahls über die gesamte Fläche des Abschnitts, der bestrahlt werden soll.
Bei der Bestrahlung der Halbleiteroberfläche mit einem
Elektronenstrahl kann es zu einer Wechselwirkung zwischen den Elektronen des Elektronenstrahls und der Halbleiteroberfläche kommen. Unter Wechselwirkung kann beispielsweise eine
Streuung der Elektronen an der Oberfläche und/oder ein
Einfangen der Elektronen in der Halbleiterschicht (engl, trapping) und/oder eine Aktivierung von Punktdefekten durch den Einfluss der Elektronen verstanden werden.
Die Wechselwirkung zwischen den Elektronen des
Elektronenstrahls und der Halbleiteroberfläche kann in größten Teilen unabhängig von der Bestrahlungsrichtung und dem Bestrahlungswinkel sein. Das bedeutet, dass bei der
Bestrahlung von Abschnitten dann keine Vorzugsrichtung existiert. Die Wechselwirkung zwischen den Elektronen des Elektronenstrahls und der Halbleiteroberfläche ist in diesem Fall nicht abhängig von der Kristallstruktur der
Halbleiterschicht .
Die Wechselwirkung zwischen den Elektronen des
Elektronenstrahls und der Halbleiteroberfläche kann durch eine Fokussierung des Elektronenstrahls auf die
Halbleiteroberfläche verstärkt werden. Eine Fokussierung verringert die Ausdehnung des Elektronenstrahls auf der
Halbleiteroberfläche, wodurch mehr Elektronen auf eine kleinere Fläche gestrahlt werden und die Wechselwirkung zunehmen kann. Insbesondere ist es möglich, dass eine
nachweisbare Wechselwirkung nur bei Fokussierung des
Elektronenstrahls auftritt.
Jeder Abschnitt der Halbleiteroberfläche, der in einem direkten Kontakt mit dem Elektronenstrahl tritt und bei dem einen Wechselwirkung erfolgt, bildet einen bestrahlten
Abschnitt. Ein direkter Kontakt zwischen Halbleiteroberfläche und Elektronenstrahl bedeutet, dass Elektronen unmittelbar auf die Halbleiteroberfläche auftreffen. Der bestrahlte
Abschnitt weist zumindest die Ausdehnung des
Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche auf. Er kann beispielsweise einen Punkt oder eine Kurve auf der
Halbleiteroberfläche umfassen. Ein Abschnitt, der nicht von Elektronenstrahl bestrahlt wurde, ist ein unbestrahlter
Abschnitt .
Gemäß eines Aspekts umfasst das Verfahren ein nasschemisches Ätzen der Halbleiteroberfläche. Nasschemische Ätzprozesse können anisotrop sein. Nasschemisches Ätzen bedeutet, dass es sich bei der ätzenden Substanz um eine ätzende Flüssigkeit handelt. Somit wird die Halbleiteroberfläche mit einer ätzenden Flüssigkeit behandelt. Insbesondere wird die
Halbleiteroberfläche in direkten Kontakt mit der ätzenden Flüssigkeit gebracht. Dabei kann es zum Abtrag und/oder zur Auflösung von Bestandteilen der Halbleiteroberfläche kommen. Insbesondere werden Bestandteile der Halbleiterschicht von der Oberfläche her aus der Halbleiterschicht entfernt.
Beispielsweise kann das Halbleitermaterial der
Halbleiteroberfläche durch die ätzende Substanz oxidiert und anschließend aufgelöst werden. Der Abtrag von der Halbleiteroberfläche während des
Ätzprozesses kann von einer Vielzahl von prozessabhängigen Größen beeinflusst werden, beispielsweise von der verwendeten ätzenden Substanz, der Konzentration der ätzenden Substanz, der Temperatur der ätzenden Substanz und/oder der Ätzdauer. Die Stärke des Ätzprozesses kann über eine Ätzrate
beschrieben werden. Die Ätzrate beschreibt den Zusammenhang zwischen abgetragener Materialmenge und Ätzdauer, also der Zeit, der die Oberfläche der ätzenden Substanz ausgesetzt ist. Je mehr Material pro Zeiteinheit abgetragen wird, desto größer ist die Ätzrate und umgekehrt. Die Ätzrate kann durch die prozessabhängigen Größen des Ätzprozesses beeinflusst werden. Beispielsweise kann eine erhöhte Konzentration oder Temperatur der ätzenden Substanz oder eine verlängerte
Ätzdauer zu einem stärkeren Abtrag von der
Halbleiteroberfläche führen. Bei gleichbleibenden
Ätzbedingungen und vergleichbaren Oberflächen kann der
Ätzprozess mit vergleichbaren Ätzraten stattfinden.
Durch nasschemisches Ätzen kann eine Strukturierung, zum Beispiel eine Aufrauung, einer Halbleiteroberfläche erreicht werden, wenn nicht alle Abschnitte der Halbleiteroberfläche gleichmäßig und gleichermaßen abgetragen werden. Ein
ungleichmäßiger Abtrag der Halbleiteroberfläche kann durch eine Vielzahl materialabhängiger Größen, beispielsweise Kristalldefekte, eingebaute Fremdatome und/oder Dotierstoffe oder die Wachstumsbedingungen bei der Erzeugung der
Halbleiterschicht, hervorgerufen werden. Die entstehenden Aufrauungen können beispielsweise aus pyramidenförmigen
Erhebungen auf der Halbleiteroberfläche bestehen. Sie können durch einen verringerten Abtrag an dieser Stelle der
Halbleiteroberfläche entstehen. Die entstehenden Erhebungen werden also nicht auf die bestehende Oberfläche aufgetragen, sondern die bestehende Oberfläche wird zum Teil abgetragen, wodurch an Stellen mit verringertem Abtrag Erhebungen
Zurückbleiben .
Die prozessabhängigen Größen des Ätzprozesses bestimmen ebenso wie die materialabhängigen Größen die Größe der entstehenden Erhebungen. Eine erhöhte Temperatur oder eine erhöhte Konzentration der ätzenden Flüssigkeit sowie eine verlängerte Ätzdauer können zu einer erhöhten Ätzrate und dadurch zu einer Ausbildung von größeren Erhebungen führen. Da die materialabhängigen Größen die Orte auf der
Halbleiteroberfläche bestimmen, an denen Erhebungen
entstehen, ist die Aufrauung einer unbehandelten,
insbesondere einer unbestrahlten, Halbleiteroberfläche durch nasschemisches Ätzen zufällig und findet unkontrolliert statt .
Gemäß eines weiteren Aspekts ist die Ätzrate im bestrahlten Abschnitt kleiner als in einem unbestrahlten Abschnitt der Halbleiteroberfläche. Dabei wird die gesamte
Halbleiteroberfläche demselben Ätzprozess unterzogen. In anderen Worten bestimmen hierbei also nicht die
prozessabhängigen Größen die Ätzrate, sondern die
unterschiedlichen Ätzraten an unterschiedlichen Stellen der Halbeiteroberfläche werden durch materialabhängige Größen hervorgerufen. Durch ein Bestrahlen der Halbleiteroberfläche mit einem Elektronenstrahl können die Eigenschaften der Halbleiteroberfläche im bestrahlten Abschnitt so verändert werden, dass der Ätzprozess in diesem Abschnitt verlangsamt ist. Mit anderen Worten ist die Ätzrate im bestrahlten
Abschnitt verringert. Das Ätzen ist demnach im bestrahlten Abschnitt weniger stark ausgeprägt, was bedeutet, dass das Material der Halbleiteroberfläche im bestrahlten Abschnitt weniger stark abgetragen und/oder aufgelöst wird als im unbestrahlten Abschnitt. Insbesondere kann der bestrahlte Abschnitt der Halbleiteroberfläche nach dem Ätzen eine
Struktur ausbilden und gegenüber den unbestrahlten
Abschnitten der Halbleiteroberfläche erhoben sein.
Die Strukturen besitzen Grundflächen auf der
Halbleiteroberfläche und können sich mit steigender
Entfernung von der Grundfläche verjüngen. Die Strukturen können eine zweite Fläche besitzen, die parallel oder
näherungsweise parallel zur Grundfläche angeordnet ist. Die zweite Fläche kann die von der Grundfläche abgewandte
Deckfläche der Struktur sein. Die Deckfläche der Strukturen auf der bestrahlten Halbleiteroberfläche entspricht dabei zumindest näherungsweise der Fläche des bestrahlten
Abschnitts. Insbesondere kann die Deckfläche der Strukturen eine größere Fläche besitzen als die Fläche des bestrahlten Abschnitts .
Insbesondere können die Deckflächen der Strukturen
hinsichtlich ihres Flächeninhalts kleiner als die
Grundflächen der Strukturen auf der Halbleiteroberfläche sein. Dadurch kann es zur Ausbildung von schrägen
Grenzflächen zwischen den bestrahlten und den unbestrahlten Abschnitten kommen, beispielsweise zur Ausbildung kegel- oder pyramidenstumpfähnlicher Strukturen. Die erhobenen
bestrahlten Abschnitte können zufällig aufgeraut sein. Die Aufrauungen können durch den Ätzprozess erzeugt werden. Da die Ätzprozesse in bestrahlten Abschnitten mit verminderten Ätzraten stattfinden können, können die Aufrauungen in bestrahlten Abschnitten eine geringere Größe aufweisen als in unbestrahlten Abschnitten. Gemäß eines Aspekts des Verfahrens zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche umfasst das Verfahren die folgenden Schritte :
- Bereitstellen der Halbleiteroberfläche, wobei die
Halbleiteroberfläche Teil einer Halbleiterschicht ist,
- Bestrahlen der Halbleiteroberfläche mit einem
Elektronenstrahl zur Erzeugung eines bestrahlten Abschnitts,
- nasschemisches Ätzen der Halbleiteroberfläche, wobei
- die Ätzrate im bestrahlten Abschnitt kleiner ist als in einem unbestrahlten Abschnitt der Halbleiteroberfläche.
Die hier beschriebenen Verfahrensschritte des Verfahrens zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche sind nicht auf diese Reihenfolge festgelegt. Gemäß eines bevorzugten Aspekts finden sie allerdings in dieser Reihenfolge statt.
Insbesondere kann das Bestrahlen der Halbleiteroberfläche vor dem nasschemischen Ätzen erfolgen.
Dem Verfahren liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass eine gezielte Elektroneneinstrahlung eine lokale
Änderung im Material einer Halbleiteroberfläche hervorruft, wodurch im Rahmen eines bisher unkontrolliert ablaufenden nasschemischen Ätzprozesses eine gezielte Strukturierung der Halbleiteroberfläche erreicht wird. Die Halbleiteroberfläche kann regelmäßig und kontrolliert strukturiert und die
Strukturierung der Halbleiteroberfläche über einen
nasschemischen Ätzprozess reproduzierbar durchgeführt werden. Insbesondere entstehen dabei Strukturen, die gegenüber benachbarten Bereichen der Halbleiteroberfläche hervorgehoben sind. Konventionell können solche hervorgehobenen Strukturen über trockenchemische Ätzung unter Verwendung einer Ätzmaske erzeugt werden. Die Vorteile einer nasschemischen Ätzung sind eine sehr gute Kosteneffizienz durch einen möglichen Batchprozess und den Verzicht auf eine oft kostenintensive Ätzmaske sowie keinerlei zurückbleibende Äbbauprodukte . Die Bestrahlung mit Elektronen ist darüber hinaus kostengünstiger als die konventionell verwendete Ionenbombardierung, die zudem nicht zu einem geringeren, sondern zu einem stärkeren Äbtrag der Halbleiteroberfläche führt.
Eine mögliche Erklärung für die geringere Ätzrate in den bestrahlten Abschnitten der Halbleiteroberfläche kann die Aktivierung von Punktdefekten in der Halbleiterschicht sein. Epitaktisch gewachsene Halbleiterschichten können
intrinsische Punktdefekte enthalten, die nach dem
epitaktischen Wachstum durch Wasserstoff oder
Precursorabbauprodukte passiviert werden können. Zum Beispiel kann der Energieeintrag durch den Elektronenstrahl diese passivierten Punktdefekte aktivieren und dadurch zusätzliche elektronische Zustände im Material der Halbleiterschicht erzeugen. Die Veränderung in den elektronischen Eigenschaften der Halbleiterschicht könnte eine geringere Ätzrate
hervorrufen. Beispielsweise ist eine geringere Rate des ratenbestimmenden Hydroxid-Angriffs bei Verwendung einer Lauge möglich.
Alternativ oder zusätzlich könnte eine eingebrachte negative Ladung, beispielsweise durch Einfangen von Elektronen aus dem Elektronenstrahl, in den bestrahlten Abschnitten der
Halbleiteroberfläche zu einer geringeren Ätzrate führen.
Beispielsweise ist dann eine geringere Rate des
ratenbestimmenden Hydroxid-Angriffs bei Verwendung einer Lauge möglich.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche umfasst die Halbleiterschicht einen III/V-Halbleiter . Ein III/V-Halbleiter weist wenigstens ein Element aus der 3. Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der 5. Hauptgruppe, wie
beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der
Begriff III/V-Halbleiter die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der 3. Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der
5. Hauptgruppe enthalten, wie beispielsweise Nitrid- oder Phosphid-Halbleiter . Eine solche binäre, ternäre oder
quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile
aufweisen .
Beim nasschemischen Ätzen einer III/V-Halbleiteroberfläche findet eine Aufrauung der Halbleiteroberfläche statt. Die entstehenden Erhebungen auf der Halbleiteroberfläche sind abhängig von der Gitterstruktur des Halbleitermaterials und können beispielsweise pyramidenförmig sein. Bei den
pyramidenförmigen Erhebungen kann es sich beispielsweise um hexagonale Pyramiden mit {10-1-1} Kristallfacetten als
Seitenflanken der Pyramiden handeln.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens umfasst die
Halbleiterschicht einen Nitrid-Halbleiter. In anderen Worten basiert damit die Halbleiterschicht auf einem Nitrid- Halbleitermaterial. "Auf Nitrid-Halbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die
Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon ein Nitrid-Halbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIni-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 aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere dotiert Stoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen anderer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Zum Beispiel kann es sich bei der Halbleiterschicht um einen GaN-Halbleiter handeln.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens können die Parameter der Bestrahlung der Halbleiteroberfläche mit dem Elektronenstrahl variiert werden. Es ist sowohl eine Variation der Parameter des Elektronenstrahls als auch des Bestrahlungsprozesses möglich. Parameter des Elektronenstrahls, die variiert werden können, sind beispielsweise der Durchmesser des
Elektronenstrahls und/oder die Elektronenenergie. Parameter des Bestrahlungsprozesses, die variiert werden können, sind beispielsweise die Bestrahlungsdauer und/oder die
Geschwindigkeit, mit der der Elektronenstrahl über die
Halbleiteroberfläche bewegt wird. Dabei können die Parameter optional während der Bestrahlung verändert oder konstant gehalten werden. Insbesondere kann die Bestrahlung mit vor Bestrahlungsbeginn festgelegten Parametern durchgeführt werden .
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens kann der Durchmesser des Elektronenstrahls variiert werden. Je größer der Durchmesser des Elektronenstrahls ist, desto breiter und damit größer ist der bestrahlte Abschnitt auf der Halbleiteroberfläche. Der Durchmesser des Elektronenstrahls kann zum Beispiel zwischen einschließlich 10 nm und einschließlich 50 nm betragen.
Beispielsweise kann der Durchmesser des Elektronenstrahls 20 nm betragen. Je geringer der Durchmesser des
Elektronenstrahls und damit die mögliche Breite eines
bestrahlten Abschnitts ist, desto kleiner kann die erhobene Deckfläche der entstehenden Strukturen sein. Insbesondere können die Strukturen spitz zulaufen, was den Kontrast der Lichtauskopplung in seitlicher Richtung direkt positiv beeinflussen kann.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens kann die Energie des Elektronenstrahls variiert werden. Je größer die Energie des Elektronenstrahls ist, desto stärker nimmt die mittlere
Energie der eingestrahlten Elektronen sowie die Zahl und Energie der angeregten Sekundärelektronen im Halbleiter zu. Eine größere Energie des Elektronenstrahls kann auch zu einer größeren Eindringtiefe der Elektronen in das Material der Halbleiteroberfläche führen und umgekehrt. Die Energie des Elektronenstrahls kann zwischen einschließlich 1 keV und einschließlich 200 keV betragen. Beispielsweise beträgt die Energie des Elektronenstrahls 5 keV, 8 keV, 10 keV oder
12 keV.
Überraschend hat sich gezeigt, dass sich durch eine Variation der Energie des Elektronenstrahls, zumindest im angegebenen Bereich, keine Veränderung bei den erzeugten Strukturen ergibt. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass es sich um ein reines Oberflächenphänomen handelt und die
Halbleiteroberfläche durch die Wechselwirkung zwischen den Elektronen des Elektronenstrahls und dem Material der
Halbleiteroberfläche beim nachfolgenden Ätzprozess geschützt ist, sodass Bereiche der Halbleiterschicht, die an die
Halbleiteroberfläche angrenzen, nicht in direkten Kontakt mit der ätzenden Substanz kommen. Somit besitzt die Eindringtiefe der Elektronen in das Material der Halbleiteroberfläche keinen oder zumindest keinen nachweisbaren Effekt. Gemäß eines Aspekts des Verfahrens kann die Bestrahlungsdauer der Halbleiteroberfläche variiert werden. Je länger die
Halbleiteroberfläche mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, desto mehr Elektronen werden auf die Halbleiteroberfläche gestrahlt. Die Bestrahlungsdauer der Halbleiteroberfläche mit dem Elektronenstrahl kann größer oder gleich 10 ms betragen. Eine längere Bestrahlungszeit der Halbleiteroberfläche kann zu einem geringeren Abtrag aus den bestrahlten Abschnitten der Halbleiteroberfläche bei einem nachfolgenden Ätzprozess führen. Eine kürzere Bestrahlungsdauer führt zu einer
kürzeren Prozesszeit, was in produktiven Anwendungen
vorteilhaft ist.
Die Bestrahlungsdauer der Halbleiteroberfläche kann über die Geschwindigkeit, mit der der Elektronenstrahl über die
Halbleiteroberfläche bewegt wird, beeinflusst werden. Je langsamer der Elektronenstrahl über die Halbleiteroberfläche bewegt wird, desto länger wird der jeweilige Abschnitt der Halbleiteroberfläche bestrahlt. Eine hohe Geschwindigkeit des Elektronenstrahls führt demnach zu einer geringen
Bestrahlungsdauer. Eine Bestrahlung entlang einer Linie oder einer Kurve auf der Halbleiteroberfläche kann mit
unterschiedlichen Geschwindigkeiten und somit
unterschiedlichen Bestrahlungsdauer durchgeführt werden.
Dadurch können beispielsweise unterschiedliche
Strukturierungen innerhalb eines bestrahlten Abschnitts erhalten werden.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens wird das nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche mit einer Lauge durchgeführt. Das bedeutet, dass als ätzende Flüssigkeit für den Ätzprozess eine Lauge verwendet wird. Insbesondere kann das nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche mit KOH, NaOH, NH3 oder TMAH durchgeführt werden.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens wird das nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche mit einer Säure durchgeführt. Das bedeutet, dass als ätzende Flüssigkeit für den Ätzprozess eine Säure verwendet wird. Insbesondere kann das
nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche mit
Phosphorsäure (H3PO4) durchgeführt werden.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens wird die Ätzdauer
variiert. Die Ätzdauer beeinflusst die Erhebung der
bestrahlten Abschnitte gegenüber den unbestrahlten
Abschnitten sowie die Stärke der zufälligen Aufrauung der Halbleiteroberfläche. Je länger die Halbleiteroberfläche geätzt wird, desto stärker ist der Materialabtrag und damit auch die zufällige Aufrauung der Halbleiteroberfläche in den unbestrahlten Abschnitten. Umgekehrt führt eine kurze
Ätzdauer dazu, dass die zufällige Aufrauung auf der
Halbleiteroberfläche in den unbestrahlten Abschnitten gering ist und sich die bestrahlten Abschnitte deutlich gegenüber der Halbleiteroberfläche abheben. Die Ätzdauer kann zwischen einschließlich 1 Minute und einschließlich 30 Minuten
betragen. Beispielsweise beträgt die Ätzdauer 6 Minuten.
Gemäß eines Aspekts wird vor dem nasschemischen Ätzen keine Ätzmaske auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht. Das
Aufbringen einer Ätzmaske bedeutet, dass ein Maskenmaterial, beispielsweise ein Fotolack, vor dem Ätzen gezielt auf die Abschnitte einer Halbleiteroberfläche, die nicht geätzt werden sollen, aufgebracht und anschließend belichtet wird. Bei anisotropen Ätzverfahren, beispielsweise nasschemischem Ätzen, kann es bei Verwendung einer Ätzmaske zu Unterätzungen kommen .
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird weder vor dem
Bestrahlen der Halbleiteroberfläche noch vor dem
nasschemischen Ätzen eine Ätzmaske, insbesondere
Maskenmaterial, auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht. Mit anderen Worten ist die Halbleiteroberfläche vor und nach dem Bestrahlen und vor dem nasschemischen Ätzen frei von einer Maskenschicht und/oder einem Maskenmaterial und/oder
Ablagerungen, insbesondere organischen Ablagerungen, und/oder Rückständen, insbesondere organischen Rückständen.
Insbesondere weisen die bestrahlten Abschnitte keine
Unterätzungen auf. Im Gegenteil können sich die Strukturen mit steigendem Abstand von der Halbleiteroberfläche verjüngen und beispielsweise kegel- oder pyramidenstumpfähnliche
Strukturen ausbilden. Beispielsweise können unbestrahlte Abschnitte der Halbleiteroberfläche angrenzend an bestrahlte Abschnitte nicht vertikal geätzt werden, sondern es können sich Pyramidenflanken aufgrund der besonderen Stabilität der { 10-1-1 } -Flächen entwickeln.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren werden die bestrahlten Abschnitte mit einer geringeren Ätzrate geätzt als die unbestrahlten Abschnitte. Mit anderen Worten wird auch in den bestrahlten Abschnitten ein Ätzabtrag erzeugt. Das Ätzen ist in den bestrahlten Abschnitten reduziert, aber nicht gänzlich verhindert. Die Halbleiteroberfläche ist somit nicht mehr in dem ursprünglichen Zustand, den sie vor dem Ätzen aufgewiesen hat. Bei Verwendung einer Ätzmaske würde die ursprüngliche Halbleiteroberfläche unterhalb der Ätzmaske nicht von der ätzenden Flüssigkeit angegriffen und verbliebe im ursprünglichen Zustand.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens wird der Elektronenstrahl auf der Halbleiteroberfläche entlang einer Kurve geführt. Die bestrahlten Abschnitte weisen somit in zumindest einer
Erstreckungsrichtung eine Ausdehnung auf, die größer als die Ausdehnung des Elektronenstrahls ist. Durch Führen des
Elektronenstrahls entlang aneinander angrenzender Kurven auf der Halbleiterfläche können Abschnitte bestrahlt werden, die eine Fläche umfassen. Die Form der bestrahlten Abschnitte ist dabei nicht festgelegt. Beispielsweise kann die
Halbleiteroberfläche entlang geometrischer Figuren oder
Segmenten oder Sektoren geometrischer Figuren bestrahlt werden. Durch den nachfolgenden Ätzprozess können Strukturen mit diesen Formen auf der Halbleiteroberfläche entstehen.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche wird eine Vielzahl an parallelen
Abschnitten der Halbleiteroberfläche mit einem
Elektronenstrahl bestrahlt, wobei die parallelen Abschnitte eine gemeinsame Haupterstreckungsrichtung besitzen. Parallele Abschnitte sind dabei nebeneinander angeordnet und besitzen im Rahmen der verfahrensbedingten Genauigkeit an jedem Punkt den gleichen Abstand voneinander. Parallele bestrahlte
Abschnitte besitzen eine Länge und eine Breite. Die Länge der bestrahlten parallelen Abschnitte ist dabei als die
Ausdehnung in der gemeinsamen Haupterstreckungsrichtung zu verstehen. In dieser Richtung ist die Ausdehnung der
bestrahlten Abschnitte größer als die Ausdehnung des
Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche. Die Breite der bestrahlten parallelen Abschnitte entspricht zumindest der Ausdehnung des Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche. Insbesondere kann jeder der bestrahlten parallelen Abschnitte durch Führen des Elektronenstrahls entlang einer Kurve oder Linie in Haupterstreckungsrichtung auf der Halbleiteroberfläche erzeugt werden. Beispielsweise können lineare parallele Abschnitte auf der
Halbleiteroberfläche bestrahlt werden. Durch den
nachfolgenden Ätzprozess können beispielsweise prismenförmige Strukturen mit einer näherungsweise dreieckigen Grundfläche entstehen, insbesondere wenn die Breite der bestrahlten parallelen Abschnitte der Ausdehnung des Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche entspricht. Prismenförmige
Strukturen sind insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie spitz zulaufen, was den Kontrast der Lichtauskopplung in seitlicher Richtung direkt positiv beeinflussen kann.
Bei der Bestrahlung können die parallelen Abschnitte der Halbleiteroberfläche senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung so weit voneinander entfernt sein, dass sich die durch den Ätzprozess entstehenden Strukturen auf der
Halbleiteroberfläche nicht berühren. Dabei kann es beim
Ätzprozess zu einer zusätzlichen zufälligen und
unkontrollierten Aufrauung der Halbleiteroberfläche in den unbestrahlten Abschnitten kommen. Alternativ können die
Abstände der bestrahlten parallelen Abschnitte senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung so gewählt werden, dass sich die durch den Ätzprozess entstehenden Strukturen auf der
Halbleiteroberfläche berühren. Dadurch kann die zufällige und unkontrollierte Aufrauung zumindest verringert werden.
Gemäß eines Aspekts wird zumindest ein ringförmiger Abschnitt der Halbleiteroberfläche mit dem Elektronenstrahl bestrahlt. Ein ringförmiger Abschnitt umgibt einen näherungsweise kreisförmigen Abschnitt, der nicht oder nur teilweise bestrahlt ist. Der bestrahlte ringförmige Abschnitt besitzt zumindest die Breite der Ausdehnung des Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche. In anderen Worten kann ein
Kreisring bestrahlt werden. Durch den nachfolgenden
Ätzprozess kann eine Struktur auf der Halbleiteroberfläche entstehen, die näherungsweise einen Kreisring ausbildet. Wenn die Breite des bestrahlten Abschnitts der Ausdehnung des Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche entspricht, kann die Struktur insbesondere prismenförmig sein. Die prismenförmige Struktur kann den Kontrast der
Lichtauskopplung in seitlicher Richtung direkt positiv beeinflussen .
Gemäß eines weiteren Aspekts werden zumindest zwei
ringförmige Abschnitte der Halbleiteroberfläche mit dem
Elektronenstrahl bestrahlt. Die bestrahlten ringförmigen Abschnitte können so angeordnet sein, dass sie sich an einer Stelle berühren oder an zwei Stellen schneiden oder so nebeneinander liegen, dass keine Berührungs- oder
Schnittstellen vorhanden sind.
Gemäß eines weiteren Aspekts sind die Radien der bestrahlten Ringe voneinander verschieden. Die bestrahlten ringförmigen Abschnitte können dann sowohl nebeneinander als auch
ineinander liegen. Die bestrahlten ringförmigen Abschnitte können sich an einer Stelle berühren oder an zwei Stellen schneiden oder so nebeneinander oder ineinander liegen, dass keine Berührungs- oder Schnittstellen vorhanden sind.
Gemäß eines weiteren Aspekts werden zumindest zwei
konzentrische ringförmige Abschnitte der Halbleiteroberfläche mit dem Elektronenstrahl bestrahlt. Konzentrische ringförmige Abschnitte umfassen jeweils einen näherungsweise kreisförmigen Abschnitt, besitzen voneinander verschiedene Radien und liegen so ineinander, dass sie einen gemeinsamen Schwerpunkt besitzen. Insbesondere ist dieser gemeinsame Schwerpunkt der Mittelpunkt der zumindest zwei ringförmigen Abschnitte. In Rahmen der verfahrensbedingten Genauigkeit besitzen konzentrische ringförmige Abschnitte aufgrund ihrer Anordnung zueinander den gleichen Abstand voneinander.
Der Radien der bestrahlten konzentrischen ringförmigen
Abschnitte können so gewählt werden, dass sich die durch den Ätzprozess entstehenden Strukturen auf der
Halbleiteroberfläche nicht berühren. Dabei kann es beim
Ätzprozess zu einer zusätzlichen zufälligen und
unkontrollierten Aufrauung der Halbleiteroberfläche in den unbestrahlten Abschnitten kommen. Alternativ können die
Radien der bestrahlten konzentrischen ringförmigen Abschnitte so gewählt werden, dass sich die durch den Ätzprozess
entstehenden Strukturen auf der Halbleiteroberfläche
berühren. Dadurch kann die zufällige und unkontrollierte Aufrauung zumindest verringert werden. Beispielsweise können sich konzentrische ringförmige Strukturen auf der
Halbleiteroberfläche als optische Linse eignen.
Gemäß eines Aspekts des Verfahrens wird eine punktuelle
Bestrahlung der Halbleiteroberfläche mit dem Elektronenstrahl durchgeführt. Bei einer punktuellen Bestrahlung der
Halbleiteroberfläche wird der Elektronenstrahl nicht über die Halbleiteroberfläche geführt, sondern ein Abschnitt der
Halbleiteroberfläche, der der Ausdehnung des
Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche entspricht, wird bestrahlt. Mit anderen Worten wird also ein
kreisförmiger Abschnitt der Halbleiteroberfläche mit dem Durchmesser des Elektronenstrahls bestrahlt. Danach wird der Elektronenstrahl abgestellt oder der Strahlengang blockiert, sodass keine Elektronen auf die Halbleiteroberfläche
auftreffen können. Anschließend kann ein anderer Abschnitt der Halbleiteroberfläche in gleicher Weise bestrahlt werden.
Bei einer punktuellen Bestrahlung der Halbleiteroberfläche kann durch den nachfolgenden Ätzprozess im bestrahlten
Abschnitt eine Struktur entstehen, die pyramidenförmig ausgebildet und gegenüber der zufälligen Aufrauung der
Halbleiteroberfläche stärker hervorgehoben sein kann.
Insbesondere kann die pyramidenförmige Struktur eine
abgeflachte Spitze oder Deckfläche besitzen, die aufgespalten und/oder aufgeraut sein kann. Um eine zufällige und
unkontrollierte Aufrauung der Halbleiteroberfläche zu
vermindern, können eine Vielzahl an kreisförmigen Abschnitten der Halbleiteroberfläche punktuell bestrahlt werden.
Beispielsweise kann eine Vielzahl an kreisförmigen
Abschnitten mit gleichmäßigen Abständen voneinander punktuell bestrahlt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine
Vielzahl an kreisförmigen Abschnitten mit quasiregelmäßigen Abständen voneinander punktuell bestrahlt werden. Unter quasiregelmäßigen Abständen sei hier und im Folgenden eine randomisierte Verschiebung der einzelnen Punkte eines an sich regelmäßigen Punktmuster zu verstehen. Die quasiregelmäßige Anordnung von Strukturen auf einer Halbleiteroberfläche ist in der PCT/EP2018/073625 beschrieben, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Beispielsweise können die Abstände zwischen den bestrahlten kreisförmigen Abschnitten so gewählt werden, dass sich die durch den Ätzprozess entstehenden Strukturen auf der
Halbleiteroberfläche berühren. Es kann so eine gerichtete und reproduzierbare Aufrauung und Strukturgröße erreicht werden. Ohne Bestrahlung vor dem Aufrauen kann die zufällige
materialabhängige Schwankung zu einem nicht kontrollierbaren Prozess mit zufälligen Pyramidenhöhen an zufälligen
Positionen führen.
Es wird ferner ein Halbleiterkörper mit einer
Halbleiteroberfläche, die zumindest eine Struktur aufweist, angegeben. Die zumindest eine Struktur kann hierbei
insbesondere mit einem hier beschriebenen Verfahren erzeugt werden. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind für den Halbleiterkörper offenbart und
umgekehrt .
Der Halbleiterkörper umfasst zumindest eine
Halbleiterschicht, die Bestandteil eines optoelektronischen Bauteils sein und einen aktiven Bereich umfassen kann, der zur Erzeugung und/oder Detektion von Strahlung dient. Die Halbleiterschicht kann epitaktisch gewachsen sein.
Insbesondere kann die Halbleiterschicht einen n-leitenden Bereich, einen nominell undotierten Bereich oder einen p-leitenden Bereich aufweisen. Die Oberfläche des
Halbleiterkörpers kann eine Außenfläche oder den Teil einer Außenfläche des Halbleiterkörpers umfassen. Hier und im
Folgenden kann die Oberfläche des Halbleiterkörpers auch als Halbleiteroberfläche bezeichnet werden. Insbesondere kann die Halbleiteroberfläche Teil eines n-leitenden Bereichs, eines nominell undotierten Bereichs oder einer p-leitenden Bereichs der Halbleiterschicht sein. Insbesondere kann die
Halbleiteroberfläche als Lichtaustritts- und/oder
Lichteintrittsfläche ausgebildet sein. Eine
Halbleiteroberfläche, die eine Struktur aufweist, besitzt eine veränderte Topografie. Eine Struktur auf einer
Halbleiteroberfläche kann beispielsweise gegenüber der Halbleiteroberfläche in direkter Nachbarschaft der Struktur hervorgehoben sein und Bereiche der Halbleiteroberfläche, die benachbart zu ihr angeordnet sind, überragen. Beispielsweise kann die Struktur eine Erhebung bilden.
Gemäß einer Ausführungsform bestehen die zumindest eine
Struktur aus einem Material der obersten Schicht der
Halbleiteroberfläche. Die zumindest eine Struktur ist mit dem Material der Halbleiteroberfläche chemisch verbunden.
Insbesondere kann die zumindest eine Struktur mit dem
Material der Halbleiteroberfläche beispielsweise über
gemischte kovalent-ionische chemische Bindungen verbunden sein .
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine Struktur als Kurve oder Punkt ausgebildet. Die zumindest eine Struktur kann zum Beispiel eine Vielzahl von Punkten umfassen, die entlang Gitterpunkten eines regelmäßigen oder
quasiregelmäßigen Gitters angeordnet sind. "Regelmäßiges Gitter" bedeutet, dass die Anordnung der Kurven oder Punkte durch eine gleichmäßige Wiederkehr oder Aufeinanderfolge der Kurven oder Punkte im Rahmen der Ausführungsgenauigkeit beschrieben werden kann. Die laterale Ausdehnung der Kurven oder Punkte entspricht zumindest der Ausdehnung des
Elektronenstrahls auf der Halbleiteroberfläche. Sie kann in zumindest einer Erstreckungsrichtung größer als die
Ausdehnung des Elektronenstrahls sein. Die regelmäßigen
Kurven oder Punkte können gegenüber der restlichen
Halbleiteroberfläche hervorgehoben sein und Bereiche der Halbleiteroberfläche, die benachbart zu ihnen angeordnet sind, überragen. Die Strukturen besitzen Grundflächen auf der
Halbleiteroberfläche und können sich mit steigender
Entfernung von der Grundfläche verjüngen. Die Strukturen können eine Deckfläche besitzen, die parallel oder
näherungsweise parallel zur Grundfläche angeordnet ist.
Insbesondere können die Deckflächen der Strukturen kleiner als die Grundfläche der Struktur auf der Halbleiteroberfläche sein. Dadurch kann es zur Ausbildung von schrägen
Grenzflächen zwischen den Deckflächen der Strukturen und der Halbleiteroberfläche kommen, beispielsweise zur Ausbildung kegel- oder pyramidenstumpfähnlicher Strukturen.
Beispielsweise können sich Pyramidenflanken aufgrund der besonderen Stabilität der { 10-1-1 } -Flächen entwickeln.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine Struktur ohne eine Verwendung einer Ätzmaske nasschemisch erzeugt. „Nasschemische Erzeugung" bedeutet hierbei, dass die
Halbleiteroberfläche mit einer Flüssigkeit behandelt wurde, die Strukturen auf der Halbleiteroberfläche hervorrufen kann, beispielsweise durch Abtrag von Teilen der
Halbleiteroberfläche. Nasschemische Prozesse können ohne Zurückbleiben von Rückständen ablaufen. Insbesondere sind die Strukturen über anisotropes nasschemisches Ätzen erzeugt. Bei Verwendung einer Ätzmaske kann es bei anisotropen
Ätzverfahren zu Unterätzungen kommen. „Erzeugung von
Strukturen ohne eine Verwendung einer Ätzmaske" bedeutet, dass keine Ätzmaske, insbesondere kein Maskenmaterial, beispielsweise ein Fotolack, gezielt auf der
Halbleiteroberfläche aufgetragen ist. Insbesondere weisen die Strukturen keine Unterätzungen auf. Im Gegenteil können sich die Strukturen mit steigendem Abstand von der
Halbleiteroberfläche verjüngen und beispielsweise als kegel- oder pyramidenstumpfähnliche Strukturen ausgebildet sein. Die Deckflächen der Strukturen können durch das nasschemische Ätzen zufällig aufgeraut sein. Die Aufrauungen auf den
Deckflächen der Strukturen können eine geringere Größe aufweisen als die Aufrauungen auf der Halbleiteroberfläche.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers zumindest eine Struktur auf, wobei
- die zumindest eine Struktur aus einem Material der obersten Schicht der Halbleiteroberfläche besteht,
- die zumindest eine Struktur als Kurve oder Punkt
ausgebildet ist, und
- die zumindest eine Struktur ohne eine Verwendung einer Ätzmaske nasschemisch erzeugt ist.
Die zumindest eine Struktur auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers dient beispielsweise dazu, eine gerichtete Lichtauskopplung hervorzurufen.
Gemäß einer Ausführungsform sind zumindest zwei Strukturen als lineare und/oder parallele Strukturen angeordnet.
Parallele Strukturen sind dabei nebeneinander angeordnet und besitzen im Rahmen der ausführungsbedingten Genauigkeit an jedem Punkt den gleichen Abstand voneinander. Lineare
Strukturen sind geradlinig entlang einer gemeinsamen
Haupterstreckungsrichtung angeordnet. Insbesondere können die linearen und/oder parallelen Strukturen eine prismenförmige Ausdehnung mit einer näherungsweise dreieckigen Grundfläche aufweisen. Die prismenförmigen Strukturen können durch sich überlagernde, pyramidenförmige Strukturen entstehen, die eine hexagonale oder dodekagonale Grundfläche auf der
Halbleiteroberfläche besitzen. Die prismenförmigen Strukturen können den Kontrast der Lichtauskopplung in seitlicher
Richtung direkt positiv beeinflussen. Die linearen und parallelen Strukturen können auf der
Halbleiteroberfläche senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung so weit voneinander entfernt sein, dass sich die Strukturen auf der Halbleiteroberfläche nicht berühren. Zusätzlich zu den linearen und parallelen Strukturen können dann zufällige Aufrauungen der Halbleiteroberfläche um die und zwischen den linearen und parallelen Strukturen auftreten. Alternativ können die Abstände der linearen und parallelen Strukturen auf der Halbleiteroberfläche senkrecht zur
Haupterstreckungsrichtung so klein sein, dass sich die
Strukturen auf der Halbleiteroberfläche berühren. Dadurch kann die zusätzliche zufällige Aufrauung zumindest verringert und die Lichtauskopplung verbessert sein.
Gemäß einer Ausführungsform sind zumindest zwei Strukturen als konzentrische ringförmige Strukturen angeordnet.
Ringförmige Strukturen umfassen einen näherungsweise
kreisförmigen Abschnitt. Der umfasste näherungsweise
kreisförmige Abschnitt kann nicht aufgeraut, zufällig
aufgeraut oder kontrolliert strukturiert sein. Beispielsweise kann der von einer ersten ringförmigen Struktur umfasste näherungsweise kreisförmige Abschnitt durch zumindest eine weitere ringförmige Struktur mit geringerem Radius
kontrolliert strukturiert sein.
Konzentrische ringförmige Strukturen umfassen jeweils einen näherungsweise kreisförmigen Abschnitt, weisen voneinander verschiedene Radien auf und liegen so ineinander, dass sie einen gemeinsamen Schwerpunkt besitzen. Insbesondere ist der gemeinsame Schwerpunkt der Mittelpunkt der konzentrischen ringförmigen Strukturen. Im Rahmen der Ausführungsgenauigkeit besitzen konzentrische ringförmige Strukturen aufgrund ihrer Anordnung zueinander den gleichen Abstand voneinander. Insbesondere können die ringförmigen Strukturen prismenförmig mit einer näherungsweise dreieckigen Grundfläche sein.
Die Abstände zwischen den konzentrischen ringförmigen
Strukturen können so groß sein, dass sich die Strukturen auf der Oberfläche nicht berühren. Zusätzlich zu den
konzentrischen ringförmigen Strukturen können dann zufällige Aufrauungen auf der Halbleiteroberfläche angeordnet sein. Alternativ können die Abstände der konzentrischen
ringförmigen Strukturen so gewählt sein, dass sich die
Strukturen auf der Halbleiteroberfläche berühren. Dadurch kann die zufällige Aufrauung zumindest verringert sein.
Beispielsweise eignen sich konzentrische ringförmige
Strukturen auf einer Halbleiteroberfläche als optische Linse.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Vielzahl an Strukturen entlang eines regelmäßigen oder quasiregelmäßigen Gitters angeordnet und die Strukturen bestehen aus einzelnen
hervorgerufenen pyramidenförmigen Strukturen. Diese
pyramidenförmigen Strukturen weisen nicht zwingend eine hexagonale Struktur auf, vielmehr kann ihre Grundfläche auf der Halbleiteroberfläche einem beliebigen Vieleck
entsprechen. Insbesondere kann das Vieleck symmetrisch ausgebildet sein und/oder die pyramidenförmigen Strukturen gerade sein. Insbesondere können die pyramidenförmigen
Strukturen eine abgeflachte Spitze oder Deckfläche besitzen, die aufgespalten und/oder aufgeraut sein kann.
Ein regelmäßiges Gitter ist durch eine gleichmäßige
Wiederkehr von Strukturen gekennzeichnet. Das regelmäßige Gitter weist zumindest zwei Erstreckungsrichtungen auf, die senkrecht zueinander sind. Dabei können die Abstände der einzelnen hervorgerufenen pyramidenförmigen Strukturen in den beiden Erstreckungsrichtungen voneinander verschieden sein. Innerhalb einer Erstreckungsrichtung können die Abstände der einzelnen hervorgerufenen pyramidenförmigen Strukturen gleich sein. Alternativ können die Abstände der einzelnen
hervorgerufenen pyramidenförmigen Strukturen quasiregelmäßig sein. Die einzelnen hervorgerufenen pyramidenförmigen
Strukturen können sich auf der Halbleiteroberfläche berühren.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen oder bilden die
Strukturen eine individuelle Kennung auf der
Halbleiteroberfläche. Dabei kann es sich um eine Kennung, beispielsweise mit Zahlen und/oder Buchstaben und/oder
Symbolen und/oder maschinenlesbaren Kennzeichnungen handeln, die zum Beispiel optisch über mikroskopische Methoden
ausgelesen werden kann. Beispielsweise können alle Chips eines Waferverbunds mit individueller Kennung markiert werden. Dadurch kann im fertigen Produkt im Falle eines
Qualitätsproblems die Herkunft des Chips zurückverfolgt und möglicherweise weitere betroffene Chips identifiziert werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des Verfahrens zur Strukturierung einer
Halbleiteroberfläche und dem Halbleiterkörper ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispielen .
Die Figuren 1A bis ID zeigen eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche gemäß einer Ausführungsform, die Figuren 2A und 2B zeigen eine schematische Darstellung paralleler Strukturen auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform, die Figuren 3A und 3B zeigen eine schematische Darstellung ringförmiger Strukturen auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform,
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung pyramidenförmiger Strukturen auf einer Halbleiteroberfläche eines
Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform, die Figuren 5A-5E und 6 zeigen Rasterelektronenmikroskopie- (REM) -Aufnahmen von Strukturen auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß verschiedener
Ausführungsformen, die Figuren 7, 8A-8F und 9A-9G zeigen REM-Aufnahmen von linearen und parallelen Strukturen auf einer
Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß
verschiedener Ausführungsformen, die Figur 8G zeigt eine REM-Aufnahme einer
Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform,
Figur 10 zeigt eine REM-Aufnahme einer ringförmigen Struktur auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform, und die Figuren 11A-11H, 12, 13 und 14A-C zeigen REM-Aufnahmen von pyramidenförmigen Strukturen auf einer
Halbleiteroberfläche eines Halbleiterkörpers gemäß
verschiedener Ausführungsformen .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten 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.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1A bis ID wird zunächst eine Halbleiterschicht 1 mit einer Halbleiteroberfläche 2 bereitgestellt. Die Halbleiterschicht 1 kann epitaktisch gewachsen sein und einen III/V-Halbleiter, beispielsweise einen Nitrid-Halbleiter wie GaN, umfassen oder daraus bestehen. Sie kann Bestandteil eines
optoelektronischen Bauteils sein und einen aktiven Bereich umfassen, der zur Erzeugung und/oder Detektion von Strahlung dient. Die Halbleiteroberfläche 2 ist durch die freiliegende Außenfläche oder einen Teil der freiliegenden Außenfläche der Halbleiterschicht 1 gebildet. Die Halbleiteroberfläche 2 kann insbesondere einen n-leitenden Bereich, einen nominell undotierten Bereich oder einen p-leitenden Bereich aufweisen und als Lichtaustritts- und/oder Lichteintrittsfläche
ausgebildet sein. Diese Anordnung ist schematisch in Figur 1A gezeigt .
In Figur 1B ist schematisch das Bestrahlen der
Halbleiteroberfläche 2 mit einem Elektronenstrahl 3 gezeigt. Die Bestrahlung der Halbleiteroberfläche 2 erzeugt einen bestrahlten Abschnitt 4. Der bestrahlte Abschnitt 4 umfasst zumindest die Fläche, die der Ausdehnung des
Elektronenstrahls 3 entspricht. Abschnitte, die nicht vom Elektronenstrahl 3 bestrahlt werden, sind unbestrahlte
Abschnitte 5. In Figur IC ist das nasschemische Ätzen der
Halbleiteroberfläche 2 gezeigt. Dazu wird die Oberfläche 2 mit einer ätzenden Flüssigkeit 6, beispielsweise einer Lauge, in direkten Kontakt gebracht.
Figur ID zeigt die Halbleiterschicht 1 nach Bestrahlung der Halbleiteroberfläche 2 mit dem Elektronenstrahl 3 und Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 mit einer ätzenden Flüssigkeit 6. Die Ätzrate ist im bestrahlten Äbschnitt 4 deutlich geringer als in den unbestrahlten Abschnitten 5. Es entsteht dadurch eine Struktur 7, die sich von der zufälligen Aufrauung der Halbleiteroberfläche 2 durch eine stärkere Hervorhebung gegenüber den unbestrahlten Abschnitten 5, die stärker geätzt wurden, unterscheidet.
Die Figuren 2A und 2B zeigen eine schematische Darstellung paralleler Strukturen 8 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die parallelen Strukturen 8 besitzen eine gemeinsame
Haupterstreckungsrichtung. Die parallelen Strukturen 8 sind in Haupterstreckungsrichtung linear ausgebildet und so angeordnet, dass sich die prismenförmigen linearen und parallelen Strukturen 8 auf der Halbleiteroberfläche 2 berühren (Figur 2A) .
Die Figuren 3A und 3B zeigen eine schematische Darstellung ringförmiger Strukturen 9 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die ringförmigen Strukturen 9 sind konzentrisch angeordnet und besitzen verschiedene Radien und einen gemeinsamen
Schwerpunkt, der dem Mittelpunkt der ringförmigen Strukturen 9 entspricht. Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung pyramidenförmiger Strukturen 10 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines
Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die
pyramidenförmigen Strukturen 10 weisen ein Vieleck,
insbesondere einem symmetrischen Vieleck, als Grundfläche auf. Beispielsweise können die pyramidenförmigen Strukturen 10 eine hexagonale oder dodekagonale Grundfläche aufweisen. Insbesondere kann das Ätzen mit einer Lauge wie KOH, TMAH oder NH3 ZU pyramidenförmigen Strukturen 10 mit einer
hexagonale Grundfläche und das Ätzen mit einer Säure wie H3PO4 zu pyramidenförmigen Strukturen 10 mit einer
dodekagonalen Grundfläche führen. Die pyramidenförmigen
Strukturen 10 sind entlang eines regelmäßigen Gitters
angeordnet, das zumindest zwei Erstreckungsrichtungen
besitzt. Insbesondere sind die Erstreckungsrichtungen
senkrecht zueinander angeordnet. Die Abstände der
pyramidenförmigen Strukturen 10 können innerhalb einer
Erstreckungsrichtung gleich sein. Die Abstände
pyramidenförmigen Strukturen 10 innerhalb verschiedener
Erstreckungsrichtungen können voneinander verschieden sein. Insbesondere können die pyramidenförmigen Strukturen 10 innerhalb des Gitters quasiregelmäßig angeordnet sein.
Die Figuren 5A bis 5E zeigen Rasterelektronenmikroskopie- (REM) -Aufnahmen von bestrahlten Abschnitten 4, unbestrahlten Abschnitten 5 und einer Struktur 7 auf einer
Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die Halbleiteroberfläche 2 wurde für 6 Minuten in 30 Gew.-% KOH bei 80 °C geätzt.
Die Figuren 5A und 5B zeigen eine Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers und Figur 5C eine Vergrößerung der Figur 5A. Die Halbleiteroberfläche 2 wurde vor dem Ätzen teilweise mit einem Elektronenstrahl 3 bestrahlt. Im
bestrahlten Abschnitt 4 lässt sich eine geringere Aufrauung der Halbleiteroberfläche 2 sowie eine lineare Struktur 7 erkennen .
Figur 5D zeigt die Vergrößerung des bestrahlten Abschnitts 4 der GaN-Halbleiteroberfläche 2 aus Figur 5A. In dieser Figur ist eine Be- und Entschleunigung des Elektronenstrahls 3 während der Bestrahlung visualisiert . Der Elektronenstrahl 3 bewegte sich dabei von der linken Kante auf einer
horizontalen Linie zur rechten Kante des bestrahlten
Abschnitts 4. Die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls 3 nahm bei der Bewegung auf der horizontalen Linie zunächst zu und verringerte sich vor Erreichen der rechten Kante des bestrahlten Abschnitts 4 wieder. Auf den Punkten an der linken Kante des bestrahlten Abschnitts 4 verblieb der
Elektronenstrahl 3 kurzzeitig in Ruhe, um das aufgenommene Emissionssignal abzuspeichern. Je langsamer der
Elektronenstrahl 3 über die Halbleiteroberfläche 2 bewegt wurde, desto geringere Pyramidengrößen lassen sich auf der Halbleiteroberfläche 2 beobachten. Die in Figur 5E vergrößert dargestellte lineare Struktur 7 an der linken Kante des bestrahlten Abschnitts 4 entsteht aus einem besonders geringen Abtrag der Halbleiteroberfläche 2 an dem Ort der Halbleiteroberfläche 2, an dem sich der Elektronenstrahl 3 kurzzeitig in Ruhe befand.
In Figur 6 ist eine REM-Aufnahme von Strukturen 7 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Die Bestrahlung der
bestrahlten Abschnitte 4 der Halbleiteroberfläche 2 wurde mit einer Energie des Elektronenstrahls 3 von 8 keV und einer Bestrahlungsdauer von 100 ms pro Pixel durchgeführt. Der nachfolgende Ätzprozess umfasst das Ätzen der
Halbleiteroberfläche 2 für 6 Minuten in 30 Gew.-% KOH bei 80 °C. Die Strukturen 7 besitzen die Form von Kreisen (oben) oder eines Kreisringsektors (unten) .
Figur 7 zeigt eine REM-Aufnahme von linearen und parallelen Strukturen 8 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines GaN- Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die
Bestrahlung der linearen und parallelen Abschnitte 4 der Halbleiteroberfläche 2 wurde einer Bestrahlungsdauer von 100 ms pro Pixel durchgeführt. Pro linearem Anschnitt wurden 100 Pixel auf 15 gm Länge bestrahlt. Der nachfolgende
Ätzprozess umfasst das Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 für 6 Minuten in 30 Gew.-% KOH bei 80 °C. Die linearen und
parallelen Strukturen 8 besitzen eine gemeinsame horizontale Haupterstreckungsrichtung. Die Abstände der linearen und parallelen Strukturen 8 senkrecht zur
Haupterstreckungsrichtung betragen 1,5 gm, wodurch sie sich bei einer Ätztiefe von ungefähr 3 pm aufgrund der Winkel der Seitenflanken der entstehenden Pyramiden von 61° auf der Halbleiteroberfläche 2 berühren. Es lässt sich eine
verringerte zufällige Aufrauung der Halbleiteroberfläche 2 in und zwischen den bestrahlten Abschnitte 4 erkennen. Bei einer dünneren Halbleiterschicht können kleinere Ätztiefen und kleinere Abstände zwischen den Pyramiden sinnvoll sein.
Die Figuren 8A bis 8F zeigen REM-Aufnahmen von linearen und parallelen Strukturen 8 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die Bestrahlung der linearen und parallelen Abschnitte 4 wurde mit 100 ms pro Pixel und mit verschiedenen Elektronenenergien durchgeführt. In Figur 8A wurde eine Elektronenenergie von 5 keV, in Figur 8B von 8 keV, in Figur 8C von 10 keV und in Figur 8D von 12 keV verwendet. Der nachfolgende Ätzprozess umfasste das Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 für 6 Minuten in 30 Gew.-% KOH bei 80 °C. Die REM-Aufnahmen zeigen, dass die Elektronenenergie die Ausbildung der linearen und
parallelen Strukturen 8 nicht beeinflusst.
In den Figuren 8E und 8F sind REM-Aufnahmen der Proben aus den Figuren 8C und 8B gezeigt, die über eine In-lens- Detektion aufgenommen wurden. Die dunklen Kontraste bei dieser Detektionsart deuten auf ein Material mit geringer Leitfähigkeit hin, das auf dem GaN der linearen und
parallelen Strukturen 8 und der Halbleiteroberfläche 2 abgelagert ist. Möglicherweise kann es bei der Strukturierung der Halbleiteroberfläche zu Ablagerung von organischem
Material auf der Oberfläche kommen. Der Ursprung dieser
Ablagerungen ist nicht bekannt. Beispielsweise kann es sich bei diesem Material um Kohlenstoff handeln.
Die Figur 8G zeigt eine REM-Aufnahme einer
Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers direkt nach Bestrahlen eines Punktmusters. Die Bestrahlung der bestrahlten Abschnitte 4 erfolgte mit einer Elektronenenergie von 8 keV und einer Bestrahlungsdauer von 5 Sekunden pro Pixel. Es zeigen sich weiße Kontraste in den bestrahlten Abschnitten 4. Dies kann ein Hinweis auf einen elektronischen Effekt sein, der die Leitfähigkeit oder Ladung des Materials verändert. Beispielsweise kann die Bestrahlung mit dem
Elektronenstrahl zu einer Aktivierung von passivierten
Punktdefekten der Halbleiterschicht führen. Insbesondere zeigt die Figur 8G, dass vor dem Ätzen keine Ablagerungen auf der Halbleiteroberfläche 2 vorhanden sind. Die in den Figuren 8E und 8F gezeigten Ablagerungen, die nach dem Ätzen beobachtet wurden, müssen daher während oder nach dem
Ätzprozess entstanden sein.
Die Figuren 9A bis 9G zeigen REM-Aufnahmen von linearen und parallelen Strukturen 8 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die Bestrahlung der linearen und parallelen Abschnitte 4 erfolgte mit einer Elektronenenergie von 8 keV und einer
Bestrahlungsdauer von 100 ms pro Pixel. Der nachfolgende Ätzprozess wurde mit 30 Gew.-% KOH bei 80 °C durchgeführt und die Ätzdauer variiert. Die Halbleiteroberfläche 2 wurde in Figur 9A für 1 min, in Figur 9B für 2 min, in Figur 9C für 3 min, in Figur 9D für 4 min, in Figur 9E für 5 min, in Figur 9F für 6 min und in Figur 9G für 7 min geätzt. In allen
Figuren sind die linearen und parallelen Strukturen 8 klar zu erkennen und entsprechen in etwa der bevorzugten
Zielrauigkeit in der produktiven Anwendung. Eine Erhöhung der Ätzdauer führt zu einer verstärkten zufälligen Aufrauung der Halbleiteroberfläche 2 in den unbestrahlten Abschnitten 5.
Figur 10 zeigt eine REM-Aufnahme einer ringförmigen Struktur 9 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines GaN- Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die
Bestrahlung des ringförmigen Abschnitts 4 erfolgte mit einer Elektronenenergie von 8 keV und einer Bestrahlungsdauer von 100 ms pro Pixel. Der nachfolgende Ätzprozess umfasste das Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 für 6 min mit 30 Gew.-% KOH bei 80 °C. Die ringförmige Struktur 9 besitzt näherungsweise die Form eines Kreisrings.
Bei Erzeugung von konzentrischen ringförmigen Strukturen 9 kann das gesamte Kreismuster einen Radius von 500 pm bei einem Chipdurchmesser von 1 mm aufweisen. Insbesondere sollten sich die ringförmigen Strukturen 9 auf der Halbleiteroberfläche 2 berühren. Bei einer Ätztiefe von ungefähr 3,5 gm kann dann ein Äbstand von 2 gm sinnvoll sein. Andernfalls befinden sich zwischen den ringförmigen
Strukturen 9 Abschnitte mit einer zufälligen Aufrauung.
Die Figuren 11A bis 11H zeigen REM-Aufnahmen von
pyramidenförmigen Strukturen 10 auf einer
Halbleiteroberfläche 2 eines GaN-Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die punktuelle Bestrahlung von
kreisförmigen Abschnitten 4 mit der Ausdehnung des
Elektronenstrahls 3 auf der Halbleiteroberfläche 2 erfolgte entlang eines regelmäßigen Gitters mit 5x5 Abschnitten mit einer Elektronenenergie von 8 keV und die Bestrahlungsdauer pro Pixel wurde variiert. Der nachfolgende Ätzprozess
umfasste das Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 für 6 min mit 30 Gew.-% KOH bei 80 °C. Figur 11A zeigt eine
Übersichtsaufnahme der pyramidenförmigen Strukturen 10 mit Bestrahlungsdauer von 2 s (unten rechts), 3 s (unten links),
4 s (oben rechts) und 5 s (oben links) . Die pyramidenförmigen Strukturen 10 sind entlang regelmäßiger 5x5-Gitter
angeordnet. Die Figuren 11B bis 11H zeigen Vergrößerungen der bestrahlten Gitter (linke und untere Begrenzung jeweils markiert) mit unterschiedlichen Bestrahlungsdauern. Die
Bestrahlungsdauer betrug in Figur 11B 0,1 s, in Figur 11C 1 s, in Figur HD 2 s, in Figur 11E 3 s, in Figur 11F 4 s, in Figur 11G 5 s und in Figur HH 10 s. Ab einer
Bestrahlungsdauer von 0,1 s sind die pyramidenförmigen
Strukturen 10 zu erkennen, deren Ausprägung mit steigender Bestrahlungsdauer zunimmt.
Figur 12 zeigt eine REM-Aufnahme einer Vergrößerung einer pyramidenförmigen Struktur 10 aus Figur 11G. Die pyramidenförmige Struktur 10 weist eine aufgespaltene und fein aufgeraute Spitze auf. Insbesondere ist die Spitze der pyramidenförmigen Struktur 10 ca. 400 nm Durchmesser breit. Somit lässt sich eine größere Deckfläche der
pyramidenförmigen Struktur 10 als die Fläche des bestrahlten kreisförmigen Abschnitts mit einem Durchmesser von 20 nm beobachten .
Figur 13 zeigt eine REM-Aufnahme von pyramidenförmigen
Strukturen 10 auf einer Halbleiteroberfläche 2 eines GaN- Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die punktuelle Bestrahlung von kreisförmigen Abschnitts 4 erfolgte mit einer Elektronenenergie von 8 keV und einer Bestrahlungsdauer von 100 ms pro Pixel. Der Abstand zwischen den Linien beträgt 1.5 gm. Die Länge der Linien beträgt 45 gm mit 100 Pixeln auf die gesamte Länge. Der nachfolgende Ätzprozess umfasste das Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 für 6 min mit 30 Gew.-% KOH bei 80 °C. In horizontaler Erstreckungsrichtung berühren sich die einzelnen hervorgerufenen pyramidenförmigen Strukturen auf der Halbleiteroberfläche 2, wohingegen sie in vertikaler Erstreckungsrichtung einen Abstand zueinander aufweisen.
Die Figuren 14 A-C zeigen REM-Aufnahmen von pyramidenförmigen Strukturen 10 auf einer Halbleiteroberfläche eines GaN- Halbleiterkörpers gemäß einer Ausführungsform. Die punktuelle Bestrahlung von 6x6 kreisförmigen Abschnitten 4 mit Abständen von 1,5 pm erfolgte mit einer Bestrahlungsdauer von 10 s pro Pixel und 8 keV Elektronenenergie. Der nachfolgende
Ätzprozess umfasste das Ätzen der Halbleiteroberfläche 2 für 5 min mit 85 Gew.-% H3PO4 bei 150 °C. Figur 14A zeigt, dass nahezu der gesamte Halbleiter weggeätzt wurde. Die
Vergrößerungen in Figur 14B und 14C zeigen, dass an den bestrahlten Stellen pyramidenförmige Strukturen 10 vorhanden sind .
Potentielle Anwendung kann dieses Verfahren bei der
Separierung einzelner Halbleiterchips finden. Durch gezielte Belichtung können Oberflächenstrukturen wie Justiermarken erzeugt werden, die beim Ätzprozess weniger angegriffen werden als das Halbleitermaterial der unbestrahlten
Abschnitte .
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.
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 106 964.5, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste
1 HalbleiterSchicht
2 Halbleiteroberfläche
3 Elektronenstrahl
4 bestrahlter Abschnitt der Halbleiteroberfläche
5 unbestrahlter Abschnitt der Halbleiteroberfläche
6 ätzende Flüssigkeit
7 Struktur
8 lineare und parallele Strukturen
9 ringförmige Struktur
10 pyramidenförmige Struktur

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen der Halbleiteroberfläche (2), wobei die Halbleiteroberfläche (2) Teil einer Halbleiterschicht (1) ist,
Bestrahlen der Halbleiteroberfläche (2) mit einem
Elektronenstrahl (3) zur Erzeugung eines bestrahlten
Abschnitts ( 4 ) ,
nasschemisches Ätzen der Halbleiteroberfläche (2), wobei eine Ätzrate im bestrahlten Abschnitt (4) kleiner ist als in einem unbestrahlten Abschnitt (5) der
Halbleiteroberfläche (2), wobei vor dem nasschemischen Ätzen keine Ätzmaske auf die Halbleiteroberfläche (2) aufgebracht wird .
2. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die
Halbleiterschicht (1) einen III/V-Halbleiter umfasst.
3. Verfahren zur Strukturierung der Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die
Halbleiterschicht (1) einen Nitrid-Halbleiter umfasst.
4. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Energie des Elektronenstrahls (3) zwischen einschließlich 1 keV und einschließlich 200 keV beträgt.
5. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Bestrahlungsdauer der Halbleiteroberfläche (2) mit dem
Elektronenstrahl (3) größer oder gleich 10 ms beträgt.
6. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das
nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche (2) mit einer Lauge (6) durchgeführt wird.
7. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das
nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche (2) mit KOH, NaOH, NH3 oder TMAH durchgeführt wird.
8. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei das
nasschemische Ätzen der Halbleiteroberfläche (2) mit einer Säure (6) durchgeführt wird.
9. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei eine Vielzahl an parallelen Abschnitten (4) der Halbleiteroberfläche (2) mit dem Elektronenstrahl (3) bestrahlt werden, wobei die parallelen Abschnitte (4) eine gemeinsame
HaupterStreckungsrichtung besitzen .
10. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zumindest ein ringförmiger Abschnitt (4) der Halbleiteroberfläche (2) mit dem Elektronenstrahl (3) bestrahlt wird.
11. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest zwei ringförmige Abschnitte (4) der Halbleiteroberfläche (2) mit dem Elektronenstrahl (3) bestrahlt werden, wobei die Radien der bestrahlten ringförmigen Abschnitte (4) voneinander verschieden sind.
12. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest zwei konzentrische ringförmige Abschnitte (4) der
Halbleiteroberfläche (2) mit dem Elektronenstrahl (3) bestrahlt werden.
13. Verfahren zur Strukturierung einer Halbleiteroberfläche (2) gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei eine
punktuelle Bestrahlung der Halbleiteroberfläche (2) mit dem Elektronenstrahl (3) durchgeführt wird.
14. Halbleiterkörper mit einer Halbleiteroberfläche (2), die zumindest eine Struktur aufweist, wobei
- die zumindest eine Struktur aus einem Material der obersten Schicht der Halbleiteroberfläche (2) besteht,
- die zumindest eine Struktur entlang einer Kurve oder als Punkt ausgebildet ist, und
- die zumindest eine Struktur ohne eine Verwendung einer Ätzmaske nasschemisch erzeugt ist.
15. Halbleiterkörper mit einer Halbleiteroberfläche (2), die zumindest eine Struktur aufweist, gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest zwei Strukturen als lineare
und/oder parallele Strukturen (8) angeordnet sind.
16. Halbleiterkörper mit einer Halbleiteroberfläche (2), die zumindest eine Struktur aufweist, gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei zumindest zwei Strukturen als konzentrische ringförmige Strukturen (9) angeordnet sind.
17. Halbleiterkörper mit einer Halbleiteroberfläche (2), die zumindest eine Struktur aufweist, gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, wobei eine Vielzahl an Strukturen entlang eines regelmäßigen oder quasiregelmäßigen Gitters angeordnet ist und die Strukturen aus einzelnen hervorgerufenen
pyramidenförmigen Strukturen (10) bestehen.
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