用于制造半导体层序列的方法和光电子半导体器件的利记博彩app
【专利摘要】说明用于制造半导体层序列的方法，所述方法具有以下步骤：?提供具有在生长侧（50a）处的生长面（51）的生长衬底（50），?在生长侧处生长第一氮化半导体层（10），?第二氮化半导体层（20）生长到第一氮化半导体层（10）上，其中第二氮化半导体层（20）具有至少一个开口（21），或者在第二氮化半导体层（20）中产生至少一个开口（21），或者在生长期间在第二氮化半导体层（20）中形成至少一个开口（21），?通过第二氮化半导体层（20）中的开口（21）将第一氮化半导体层（10）的至少一部分移除，?第三氮化半导体层（30）生长到第二氮化半导体层（20）上，其中所述第三氮化半导体层（30）至少部分地覆盖开口（21）。
【专利说明】
用于制造半导体层序列的方法和光电子半导体器件
技术领域
[0001]说明用于制造半导体层序列的方法。此外，说明光电子半导体器件，所述光电子半导体器件可以具有这样的半导体层序列。
【背景技术】
[0002]出版物US6，091，085描述一种用于制造半导体层序列的方法以及具有这样的半导体层序列的光电子半导体芯片。
【发明内容】
[0003]要解决的任务在于，说明可以特别成本低地被执行的方法。另一要解决的任务在于，说明特别高效的光电子半导体器件。
[0004]按照用于制造半导体层序列的方法的至少一个实施方式，所述方法包括方法步骤:其中具有在生长侧处的生长面的生长衬底被提供。生长衬底被设置用于将生长侧处的半导体层例如外延地沉积到生长衬底的生长面上。在此，生长衬底可以导电地或者电绝缘地来构造。此外，生长衬底可以辐射能穿透地、反射辐射地或者吸收辐射地来构造。生长衬底可以具有生长面，所述生长面例如利用蓝宝石、SiC或者硅构成。生长衬底例如可以是蓝宝石晶片。生长衬底被设置用于保留在制成的光电子半导体器件中。也即，所述生长衬底不应当被剥离。
[0005]按照本方法的至少一个实施方式，所述方法包括方法步骤:其中在生长侧处的第一氮化(nitridische)半导体层生长到生长衬底上。第一氮化半导体层例如可以直接地紧邻生长衬底的生长面。此外可能的是:至少一个其他层(例如缓冲层)布置在生长衬底和第一氮化半导体层之间。
[0006]通常，这里和以下描述的层和组件尤其分别直接地毗邻。此外可能的是，其他的层(诸如缓冲层)部分地布置在所描述的层之间。
[0007]这里和以下将氮化半导体层理解为单分层的或者多分层的半导体层，所述半导体层基于氮化物化合物半导体材料。
[0008]在当前上下文中“基于氮化物化合物半导体材料”意味着:半导体层序列或者其至少一部分、特别优选地至少一个活性区具有氮化物化合物半导体材料、优选AlnGamInmN,或者由所述氮化物化合物半导体材料、优选AlnGamIrn-n-mN组成，其中O彡I，O彡m彡I并且n+m< I。在此，所述材料不必强制地具有按照上面的公式的数学上精确的组成。更确切地说，所述材料可以例如具有一种或多种掺杂物质以及附加的成分。然而即使晶格的基本成分(Al、Ga、In、N)可以部分地通过少量其他物质替换和/或补充，为了简单起见，上面的公式也仅包含所述基本成分。
[0009]按照本方法的至少一个实施方式，所述方法包括方法步骤:其中将第二氮化半导体层沉积到第一氮化半导体层上。在此，第二氮化半导体层具有与第一氮化半导体层不同的组成。第二氮化半导体层可以部分地直接紧邻第一氮化半导体层。可替代地或者附加地可能的是:一个或多个其他层布置在第一氮化半导体层和第二氮化半导体层之间。然而，尤其优选的是，存在至少一个区域，在所述区域中第一氮化半导体层和第二氮化半导体层直接地13比邻。
[0010]在此，第二氮化半导体层具有至少一个开口，或者在第二氮化半导体层中产生至少一个开口，或者在生长期间在第二氮化半导体层中形成至少一个开口、尤其多个开口。换句话说，在形成或者产生至少一个开口后的氮化半导体层不是封闭的层，而是第二氮化半导体层通过开口被中断。在此，开口优选地至少部分地完全地延伸通过第二氮化半导体层。
[0011]在此尤其可能的是，第二氮化半导体层在与生长衬底的生长面的主延伸方向平行的平面中包括多个彼此相间隔的区域，所述区域不通过第二氮化半导体层的材料彼此连接。换句话说，第二氮化半导体层可以以多个由第二氮化半导体层的材料组成的岛布置在第一氮化半导体层的背离生长衬底的侧处。尤其在所述岛的区域中，第二氮化半导体层的材料可以部分地处于与第一氮化半导体层的材料的直接接触中。
[0012]可替代地或者附加地可能的是，第二氮化半导体层在与生长衬底的生长面的主延伸方向平行的平面中多次连贯地被构造。于是，第二氮化半导体层例如不被划分成各个材料岛(Materialinseln)，而是所述第二氮化半导体层具有孔、开口，所述孔、开口完全地在垂直于所述平面的方向上和/或在具有垂直于所述平面的方向分量的方向上穿过第二氮化半导体层延伸。在所述开口的区域中可能的是，第一氮化半导体层在沉积其他的层之前露出。
[0013]在此，开口可以在第二氮化半导体层生长期间形成。例如，材料可以部分地布置在第一氮化半导体层和第二氮化半导体层之间，第二氮化半导体材料差地或者甚至不在所述材料上生长。于是在所述材料不存在的位置处，第二氮化半导体层的材料可以布置在第一氮化半导体层上，并且由第二氮化半导体层的材料组成的所描述的岛可以从那里生长。
[0014]此外可能的是，开口例如由于在第一氮化半导体层和第二氮化半导体层之间的晶格常数的区别而作为裂缝在生长期间形成。
[0015]最后可能的是，在第二氮化半导体层的生长结束后，开口通过工艺、诸如蚀刻产生或者扩大。
[0016]按照本方法的至少一个实施方式，所述方法包括方法步骤:其中第一氮化半导体层的至少一部分通过第二氮化半导体层中的开口被移除。由于第二氮化半导体层中的开口可能的是，第一氮化半导体层在那里露出或者可以被暴露。于是经由所述开口可以例如通过化学或者机械方法至少在第一氮化半导体层露出的地方移除第一氮化半导体层。以这种方式，在第二氮化半导体层之下也可以产生区域，其中以前存在的第一氮化半导体层的材料再次从所述区域被移除。
[0017]按照本方法的至少一个实施方式，所述方法包括方法步骤:其中第三氮化半导体层生长到第二氮化半导体层上，其中第三氮化半导体层至少部分地覆盖开口。
[0018]第三氮化半导体层在其材料方面例如区别于第一和/或第二氮化半导体层。第三氮化半导体层可以覆盖并且甚至填满第一氮化半导体层中的开口。于是例如可能的是，第三氮化半导体层完全地覆盖第二氮化半导体层以及第二氮化半导体层中的开口，使得在第三氮化半导体层生长后，在对半导体层序列的具有小的穿透深度(例如电子扫描显微镜)的接近表面的俯视图中，第二氮化半导体层和第二氮化半导体层中的开口不再能够被识别。
[0019]在此尤其可能的是，第一氮化半导体层的材料穿过开口已经从中被移除的区域不用第三氮化半导体层的材料填充，也即在生长衬底和随后的半导体层之间存在空洞，所述空洞不用半导体材料填充。所述空洞例如用气体填充。
[0020]按照用于制造半导体层序列的方法的至少一个实施方式，所述方法包括以下步骤:
一提供具有在生长侧处的生长面的生长衬底，
一第一氮化半导体层在生长侧处生长，
一第二氮化半导体层生长到第一氮化半导体层上，其中第二氮化半导体层具有至少一个开口，或者在第二氮化半导体层中产生至少一个开口，或者在生长期间在第二氮化半导体层中形成至少一个开口，
-通过第二氮化半导体层中的开口将第一氮化半导体层的至少一部分移除，
-第三氮化半导体层生长到第二氮化半导体层上，其中第三氮化半导体层至少部分地覆盖开口。
[0021]利用这里描述的方法尤其可以实现半导体层序列，其中在生长衬底和随后的半导体层序列之间存在空洞，所述空洞例如用气体填充。如果在光电子半导体器件中使用半导体层序列，那么所述空洞例如可以以光学方式被使用，其方式是，在空洞的区域中或者在空洞的边缘处的折射、散射和/或反射被充分使用。
[0022]如果在光电子或者电子半导体器件中使用半导体层序列，那么可以利用这里描述的方法实现半导体层序列，其中在生长衬底的生长面和随后的半导体层之间的空洞的区域中存在热去耦。例如用气体填充的空洞比包围所述空洞的半导体材料导热差。可以以这种方式实现半导体器件，所述半导体器件在空洞上方具有比在空洞之间更强烈地变热的区域。生长衬底的热负荷在空洞的区域中也可以被减少。此外可以将在运行中所产生的热量有针对地经由氮化半导体层排出。
[0023]按照本方法的至少一个实施方式，第二氮化半导体层具有比第一氮化半导体层更大的铝浓度。例如，第一氮化半导体层具有至多10%或者至多20%的铝浓度。于是第二氮化半导体层具有比第一氮化半导体层多至少1.5%、尤其多至少5%或者多至少10%的铝浓度。因此，铝浓度例如为至少21.5%或者至少25%或者至少30%。在此，第二氮化半导体层例如也可以利用AlN构成，或者由AlN组成。
[0024]通过在第一氮化半导体层和第二氮化半导体层之间的铝浓度的区别例如可以使用例如蚀刻方法的方法用于移除第一氮化半导体层的至少一部分，在所述方法中材料剥蚀的概率随着铝浓度升高而降低。在该情况下，具有较小铝浓度的第一氮化半导体层通过所述方法比具有较大铝浓度的第二氮化半导体层更强烈地被剥蚀。
[0025]按照本方法的至少一个实施方式，在沉积第二氮化半导体层之前，掩模层被布置在第一氮化半导体层和第二氮化半导体层之间。掩模层例如可以直接地被施加到第一氮化半导体层上。
[0026]掩模层例如是以单层材料构成的原子薄层，所述单层材料不完全地遮盖第一氮化半导体层。
[0027]在随后的方法步骤中，第二氮化半导体层以最大的概率在第一氮化半导体层未由掩模层遮盖的地方生长到第一氮化半导体层上。为此，掩模层例如具有开口，在所述开口中第一氮化半导体层未由掩模层遮盖。掩模层例如不是完全地遮盖第一氮化半导体层，而是以至少70%和至多90%的遮盖率遮盖。对于掩模层的材料选择以下材料:在第二氮化半导体层生长时的选择性由所述材料引起，也即第二氮化半导体层的材料在掩模层的材料上与例如在第一氮化半导体层的材料上相比不太好地生长。由此可能的是，第二氮化半导体层的材料主要地在朝向第一氮化半导体层的掩模层的开口处聚集，并且在那里形成第二氮化半导体层的材料的岛。掩模层和氮化半导体层优选地可以在原地外延地被沉积。
[0028]在第二氮化半导体层生长后，于是背离第一氮化半导体层的掩模层的表面的至少一部分无第二氮化半导体层的材料，由此第二氮化半导体层具有至少一个开口。也即，通过掩模层，在掩模层的开口的区域中产生第二氮化半导体层的选择性生长。第二氮化半导体层于是在掩模层的开口之间具有第二氮化半导体层中的至少一个开口。
[0029]例如在用于第一氮化半导体层的所述实施方式中，具有至多20%的铝浓度的氮化物化合物半导体材料被选择。于是对于第二氮化半导体层，选择具有优选地比对于第一氮化物半导体层多至少1.5%并且例如多至多10%的铝浓度的氮化物化合物半导体材料。因此，铝浓度例如为21.5%和30%之间。对于掩模层作为材料于是可以选择氮化硅、SiN。
[0030]在此，掩模层可以在相同的外延设备中(也即在原地)如氮化半导体层那样被沉积。在所述实施方式中，因此SiN层在原地被沉积在第一氮化半导体层上。
[0031]SiN掩模层不完全地遮盖第一氮化半导体层，而是例如遮盖至少70%和至多90%。在沉积掩模层之后沉积含铝的氮化半导体层、例如具有比第一氮化半导体层更高的铝浓度的AlGaN层。于是在掩模层的开口中，构造第二氮化半导体层的岛。
[0032]按照本方法的至少一个实施方式，在将第一氮化半导体层的部分移除之前，移除掩模层。在此掩模层可以利用与第一氮化半导体层相同的方法被移除。如果所述方法例如是蚀刻方法，那么可以首先移除掩模层并且随后移除暴露的第一氮化半导体层。在所述蚀刻方法情况下然后甚至不或者不太快速地移除第二氮化半导体层，使得第二氮化半导体层的至少一个剩余部分保留。
[0033]按照本方法的至少一个实施方式，可替代地或者附加地，在第二氮化半导体层生长期间，在第二氮化半导体层中可以形成裂缝，所述裂缝构成第二氮化半导体层中的开口。在此，开口中的一些或者所有开口完全地从第二氮化半导体层的背离第一氮化半导体层的侧穿过第二氮化半导体层延伸直至第一氮化半导体层。代替掩模层或者除了掩模层外，高度含铝的第二氮化半导体层例如可以被沉积。所述高度含铝的层例如也可以是AlN层。由于与第一氮化半导体层的误匹配，根据第二氮化半导体层的几纳米的层厚度形成裂缝，其中所述第一氮化半导体层具有较低的铝浓度并且例如利用GaN构成，所述裂缝构成第二氮化半导体层中的开口。通过第二氮化半导体层中的所述开口，第一氮化半导体层例如对于工艺气体是允许进入的，所述工艺气体可以被使用用于蚀刻。
[0034]按照本方法的至少一个实施方式，通过提高氢流将第一氮化半导体层的至少一部分移除，其中第一氮化半导体层的移除基于在氢和第一氮化半导体层的材料之间的化学反应进行。也即，第一氮化半导体层例如通过出气体被蚀刻。以这种方式，移除可以在与氮化半导体层的生长相同的工艺室中进行。与氢流的提高同时地可以提高工艺室中的温度和/或降低工作室中的氮流。为此，例如可以减少NH3流。利用所述措施，第一氮化半导体层的去掉可以被加速。此外，可以应用材料、例如SiH4或者HCl。
[0035]也即，为了将第一氮化半导体层移除，在工艺室、例如MOVPE工艺室中产生富H2的气氛。
[0036]对于存在例如由SiN组成的掩模层的情况，首先掩模层并且紧接着第一氮化半导体层被蚀刻。如果第一氮化半导体层具有小于第二氮化半导体层的铝浓度，那么在此情况下是有利的。随着铝浓度升高，氮化半导体层也即越来越慢地被蚀刻。
[0037]因此，蚀刻介质氢对第二氮化半导体层进行掏蚀。在例如利用GaN构成或者由GaN组成的、具有较小铝浓度的第一氮化半导体层与具有较大铝浓度的第二氮化半导体层之间的蚀刻选择性足以通过蚀刻将第一氮化半导体层的几百纳米的层厚度移除。在此，在由第二氮化半导体层组成的、在移除之前生长的结构基本上被掏蚀，使得在俯视图中，在第二氮化半导体层处没有或者几乎没有变化可以被检测。
[0038]在将第一氮化半导体层中的一部分移除后，例如进行第三氮化半导体层的沉积，由此在第二氮化半导体层的材料中开口和沟槽合并(koaleszieren)。
[0039]以相同的方式，通过穿过作为裂缝构成的开口蚀刻在所述实施方式中也在没有掩模层的情况下在第二氮化半导体层之下形成气孔。
[0040]按照本方法的至少一个实施方式，第三氮化半导体层包括设置用于产生辐射或者用于探测辐射的活性区，也即在将第一氮化半导体层的一部分移除之后，在所述实施方式中第三氮化半导体层生长，所述第三氮化半导体层可以是光电子半导体器件的部分。光电子半导体器件于是例如可以是发光二极管、激光二极管或者光电二极管。在这样的情况下，空洞、也即在第二氮化半导体层和生长衬底之间的气孔可以尤其以光学方式被使用。
[0041]此外说明光电子半导体器件。光电子半导体器件可以包括半导体层序列，所述半导体层序列已经利用这里描述的方法被制造。也即，针对所述方法所公开的全部的特征也针对光电子半导体得以公开并且反之亦然。
[0042]按照光电子半导体器件的至少一个实施方式，光电子半导体器件包括具有在生长侧处的生长面的生长衬底。在生长侧处，光电子半导体器件包括第一氮化半导体层。第二氮化半导体层布置在第一氮化半导体层的背离生长衬底的侧处。第三氮化半导体层布置在第二氮化半导体层的背离第一氮化半导体层的侧处。在此，第二氮化半导体层具有至少一个开口，所述开口由第三氮化半导体层覆盖和/或至少部分地被填充。
[0043]在此可能的是，所描述的半导体层序列利用这里所描述的方法来制造。
[0044]按照光电子半导体器件的至少一个实施方式，至少一个空洞布置在生长面和第二氮化半导体层之间，所述空洞用气体填充，并且第三氮化半导体层包括设置用于产生辐射或者用于探测辐射的活性区。
[0045]换句话说，在生长衬底的生长面和随后的半导体材料、例如第二和/或第三氮化半导体层之间存在空洞，在所述空洞中包含气体。空洞例如可以通过生长衬底的材料和/或氮化半导体层的材料限制。在此，空洞的大小在其长度方面可以为至少Ιμπι或者更多。在直径(在垂直于与生长衬底的生长面的主延伸方向平行地伸展的平面的截面中)方面，空洞的大小平均可以为至少10nm、优选地至少lOOnm、例如至少Ιμπι。
[0046]按照光电子半导体器件的至少一个实施方式，光电子半导体器件包括具有在生长侧处的生长面的生长衬底、在生长侧处的第一氮化半导体层、在第一氮化半导体层的背离生长衬底的侧处的第二氮化半导体层、在第二氮化半导体层的背离第一氮化半导体层的侧处的第三氮化半导体层，其中第二氮化半导体层具有至少一个开口，所述开口由第三氮化半导体层覆盖，至少一个空洞布置在生长面和氮化半导体层中的至少一个之间，所述空洞用气体填充，并且所述第三氮化半导体层包括设置用于产生辐射或者用于探测辐射的活性层。
[0047]按照光电子半导体器件的至少一个实施方式，在运行中在活性区产生的或者在活性区中要探测的电磁辐射以光学方式由空洞影响。例如，辐射穿过空洞。在此，电磁辐射可以在空洞中或者在空洞边缘处例如以光学方式被散射和/或以光学方式被折射。以这种方式可能的是，在生长衬底和氮化半导体层之间的空洞提高针对在活性区中产生的电磁辐射的输出耦合概率和/或针对在活性区中要探测的电磁辐射的入射概率，其方式是，例如在辐射从半导体器件射出时全反射的概率例如被减小。
[0048]在此，尤其这里描述的光电子半导体器件所基于的考虑是，通过提供气体填充的空洞可以放弃预结构化的生长衬底的使用，其中生长面具有结构化部。所述衬底例如可以是所谓的图案化蓝宝石衬底(PSS)，也即结构化的蓝宝石衬底。然而区别于到平的、非结构化的生长面上的生长，在衬底的预结构化的生长面上的生长使得其他的外延工艺是必要的。也即，在使用预结构化的衬底的情况下，其他的和可能更昂贵的外延方法必须被使用，这使光电子半导体器件的制造昂贵。区别于此，氮化半导体层当前可以利用以下方法生长，所述方法被使用用于生长衬底的平的、非结构化的生长面。以这种方式，由于空洞和其光学作用而具有提高的效率的光电子半导体器件可以比传统成本更低地被制造。
[0049]光电子半导体器件尤其也可以具有辐射能穿透的生长衬底。如果光电子器件是辐射发射器件、诸如发光二极管，那么光电子器件可以构成所谓的体积发射器(Volumenemitter)，其中例如所发射的电磁福射的至少20%、尤其至少30%通过生长衬底的侧面离开所述发光二极管。这样的光电子半导体器件特别好地尤其适合于在普通照明中使用。但是也可能的是，电磁辐射绝大多数地在背离生长衬底的侧处射出。
[0050]也即，在这里描述的光电子半导体器件情况下，生长衬底保留在器件中，并且不被剥离。
[0051]按照光电子半导体器件的至少一个实施方式，第二氮化半导体层在到生长面上的投影中具有生长面的、比第一氮化半导体层更大的遮盖。也即，在制造方法中这样多的材料从第一氮化半导体层被移除，使得仅生长面的小的份额、例如至多50%、尤其至多30%还用第一氮化半导体层的材料遮盖。如下，用第二氮化半导体层的材料遮盖在到生长面上的投影中可以是较大的，并且例如为至少35%、优选地至少55%、至少75%、至少95%、直至至少99%。
[0052]按照光电子半导体的至少一个实施方式，生长衬底的生长面未被结构化，也即在制造公差的范围内提供具有平的生长面的生长衬底。生长面可以在制造公差的范围内与生长衬底的主延伸方向平行地伸展。然而也可能的是，生长面分等级地被构造，并且相对生长衬底的主延伸平面斜地伸展。
[0053]尤其在生长衬底中或者在生长衬底处不提供生长结构，所述生长结构例如利用生长衬底的材料或者与第一氮化半导体层的材料不同的其他材料构成。
【附图说明】
[0054]以下，根据实施例和所属的图进一步阐述这里描述的方法以及这里描述的光电子半导体器件。
[0055]结合图1A、1B、1C、ID进一步阐述这里描述的方法的第一实施例。
[0056]结合图2根据示意性截面图进一步阐述这里描述的光电子半导体器件的第一实施例。
[0057]结合图3A、3B、3C根据示意性截面图进一步阐述这里描述的方法的第二实施例。
[0058]结合图4根据示意性截面图进一步阐述这里描述的光电子半导体器件的另一实施例。
[0059]在图中，相同的、类似的或者相同地起作用的元件配备有相同的附图标记。图和在图中示出的元件彼此的大小比例不被认为为按比例的。更确切地说，各个元件为了更好的表示性和/或为了更好的可理解性可以过分大地示出。
【具体实施方式】
[0060]结合图1A，根据示意性截面图进一步阐述这里描述的方法的第一方法步骤。在图1A至ID的实施例中，首先提供生长衬底，所述生长衬底是利用蓝宝石构成的或者由蓝宝石组成的蓝宝石衬底。
[0061]生长衬底50具有由蓝宝石组成的生长面51。生长面51优选地未结构化，也即所述生长面51例如不具有规律地或者不规律地布置的凸起和凹槽，而是在制造公差的范围内平坦地来构造，其中在子区域中，直至10nm的粗糙度是可能的。在此，生长面51布置在生长衬底50的生长侧50a处。
[0062]第一氮化半导体层10例如直接地被沉积到生长面51上。第一氮化半导体层10包括多个分层(Lagen)，并且例如具有在至少1nm和至多2000nm之间的厚度。第一氮化半导体层例如利用AlxInyGa1-x-yN构成。在此，铝浓度x优选地为至多20%。
[0063]掩模层40被施加到第一氮化半导体层10的背离生长衬底50的上侧上，所述掩模层当前利用SiN和/或SiGaN构成，或者由SiN或者由SiGaN、例如SiGaN3组成。掩模层例如具有至多50nm、尤其至多1nm的厚度。例如通过单层(Monolage)材料在有未遮盖的区域的情况下构成掩模层。掩模层例如不完全地、而是至少70%和至多90%地遮盖第一氮化半导体层10。为此，掩模层40具有朝向第一氮化半导体层的开口，所述开口具有例如至少10nm和至多I OOOnm的直径。
[0064]在下一个方法步骤中，第二氮化半导体层20被沉积到掩模层40以及第一氮化半导体层1上。
[0065]第二氮化半导体层例如利用AlxGa1-A构成，其中例如铝浓度X比在第一氮化半导体层中多至少1.5%和例如多至多10%。第二氮化半导体层选择性地、优选地在第一氮化半导体层10上并且不在掩模层40上生长。由此，构造由第二氮化半导体层20的材料组成的岛，第二氮化半导体层20的开口 21被构造在所述岛之间。在由第二氮化半导体层20的材料组成的直接相邻的岛之间的间隔例如为至少I Onm和至多500nm之间。
[0066]第二氮化半导体层在其背离第一氮化半导体层10的侧处具有覆盖面，其例如与结晶学C平面平行地伸展。由第二氮化半导体层20的材料组成的岛的侧面23相对结晶学C平面斜地布置。在那里，铝浓度比在覆盖面22处小。
[0067]图1B示出来自45°角的SEM照片和在由第二半导体层序列20的材料组成的岛的俯视图中的SEM照片。可以在所述岛之间识别出掩模层40或者第一氮化半导体层10。
[0068]在下一个方法步骤中(参见图1C)，在氢气氛下进行第一氮化半导体层10的材料的回蚀刻。在此，第一氮化半导体层10的材料部分地被剥蚀，由此在第二氮化半导体层20之下形成空洞60。在下一个方法步骤中(图1D)施加第三氮化半导体层30，所述第三氮化半导体层30例如包括活性区31，所述活性区31被设置用于产生和/或探测电磁辐射。
[0069]可替代地，活性区31可以是电子半导体器件的功能层。形成半导体层序列，其中在生长衬底50和半导体层的材料之间构造空洞60，所述空洞用气体填充。
[0070]结合图2的示意性截面图进一步阐述这里描述的光电子半导体器件。当前，光电子半导体器件例如是产生辐射的半导体器件，其中电磁辐射、例如光32在第三氮化半导体层30的活性区31中被产生。如由图2可看出的:基于空洞60的边缘的折射率跳跃和/或粗糙的结构，在空洞60处、例如在空洞60的边缘处进行光32的全反射和/或散射。以这种方式，空洞60可以作为光学结构化部起作用，所述光学结构化部提高光电子半导体器件的效率。
[0071]结合图3A至3C的示意性截面图进一步阐述这里描述的方法的另一实施例。在所述方法中，再次提供具有在生长侧50a处的生长面51的生长衬底50。生长衬底例如可以是蓝宝石衬底或者硅衬底。
[0072]第一氮化半导体层10被沉积在生长面50处。第一氮化半导体层10例如可以利用AlxInyGa1-X—yN构成，其中铝浓度例如为至多20%。在第一氮化半导体层10的背离生长衬底50的侦拠接着第二氮化半导体层20。第二氮化半导体层20例如利用AlGaN或者AlN构成，并且具有比位于之下的第一氮化半导体层更高的铝浓度。在此在本实施例中，第二氮化半导体层中的铝浓度也可以为多于25%、尤其多于50%、例如为100%。
[0073]由于在第一氮化半导体层和第二氮化半导体层之间的晶格常数的区别，在第二氮化半导体层生长期间或者第二氮化半导体层生长后在第二氮化半导体层张弛(Relaxieren)的情况下产生裂缝或者更确切地裂纹(Crack)。第二氮化半导体层20例如可以具有比第一氮化半导体层10更小的晶格常数。第二氮化半导体层的层厚度例如为至少5nm和至多I OOnm之间。
[0074]在下一个方法步骤中(图3B)，通过由在第二氮化半导体层20中的裂缝构成的开口21，选择性地蚀刻位于之下的第一氮化半导体层10。由此形成空洞60，所述空洞60例如由第一氮化半导体层10的材料和第二氮化半导体层20的材料限制。
[0075]在下一个方法步骤中(图3C)，第三氮化半导体层30被沉积在第二氮化半导体层20的背离第一氮化半导体层10的侧上。在此，第三氮化半导体层30遮盖第二氮化半导体层20中的开口 21。第三氮化半导体层30例如利用Al InGaN构成。第三氮化半导体层30可以至少部分地与第一氮化半导体层10相同地来构建。此外，第三氮化半导体层30可以包括活性区31，在所述活性区31中，在运行中例如产生或者探测电磁辐射。
[0076]图4示出截面图，所述截面图对应于具有第一氮化半导体层10、第二氮化半导体层20和第三氮化半导体层30的这样的半导体层序列的TEM照片。可以明显地识别第二氮化半导体层20中的裂缝，所述裂缝构造第二氮化半导体层20中的开口 21，所述开口 21完全地穿过第二氮化半导体层20延伸。在第一氮化半导体层10中，在裂缝的终点处通过利用氢气蚀刻产生空洞60。在此充分利用:在第一氮化半导体层10中的铝分量越小，蚀刻速率越大。
[0077]在所述实施例中，可以放弃例如利用氮化硅构成的掩模层，由此在半导体层中的、通常通过掩模层进行的缺陷形成的影响得以防止。
[0078]这里描述的空洞60例如在产生辐射的半导体器件情况下提高光输出耦合(Lichtauskopplung)的速率。在这样地制造的光电子半导体器件的福射出射面的俯视图中，空洞可以作为在发光场中的明亮的点可被识别。空洞60的密度可以通过匹配第二氮化半导体层20的生长条件来调整。开口 21的密度和因此空洞60的密度例如可以通过提高时间被提高，其中在所述时间内第二氮化半导体层20的材料被沉积。空洞的大小、例如其最大直径可以通过蚀刻时间、出与他的比例、NH3的量和/或温度和/或在工艺室中的压强被调整。
[0079]本发明不通过根据实施例的描述而局限于所述描述。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每个组合，这尤其包含在专利权利要求中的特征的每个组合，即使所述特征或者所述组合自身未明确地在专利权利要求或者实施例中予以说明。
[0080]要求德国申请102014 102 461.3的优先权，其公开内容就此详尽地通过回引被接纳。
[0081]附图标记列表
10第一氮化半导体层 20第二氮化半导体层 21开口 22覆盖面 23侧面
30第三氮化半导体层 31活性区 32光
50生长衬底 51生长面 50a生长侧 60空洞
61空洞的边缘。
【主权项】
1.用于制造半导体层序列的方法，具有以下步骤:-提供具有在生长侧(50a)处的生长面(51)的生长衬底(50)，-第一氮化半导体层(10)在生长侧处生长，-第二氮化半导体层(20)生长到第一氮化半导体层(10)上，其中第二氮化半导体层 (20)具有至少一个开口(21)，或者在第二氮化半导体层(20)中产生至少一个开口(21)，或 者在生长期间在第二氮化半导体层(20)中形成至少一个开口(21)，-通过第二氮化半导体层(20)中的开口(21)将第一氮化半导体层(10)的至少一部分移 除，-第三氮化半导体层(30)生长到第二氮化半导体层(20)上，其中第三氮化半导体层 (30)至少部分地覆盖所述开口(21)。2.按照上述权利要求所述的方法，其中第二氮化半导体层(20)具有比第一氮化半导体层(10)更大的铝浓度。3.按照上述权利要求之一所述的方法，其中-将掩模层(40)布置在第一氮化半导体层(10)和第二氮化半导体层(20)之间，-所述第二氮化半导体层(20)在第一氮化半导体层(10)未被掩模层(40)遮盖的地方生 长到第一氮化半导体层(10)上，和-背离第一氮化半导体层(10)的掩模层(40)的表面(41)的至少一部分无第二氮化半导 体层(20)的材料，由此所述第二氮化半导体层(20)具有至少一个开口(21)。4.按照上述权利要求所述的方法，其中在将第一氮化半导体层(10)的至少一部分移除之前，所述掩模层(40)被移除。5.按照上述权利要求所述的方法，其中所述掩模层(40)利用与所述第一氮化半导体层(10)相同的方法被移除。6.按照上述权利要求之一所述的方法，其中在第二氮化半导体层(20)生长期间，在第二氮化半导体层(20)中形成裂缝，所述 裂缝构成第二氮化半导体层(20)中的开口(21)，其中开口(21)中的至少一些完全地从第二 氮化半导体层(20)的背离第一氮化半导体层(10)的上侧穿过第二氮化半导体层(20)延伸 直至第一氮化半导体层(10)。7.按照上述权利要求之一所述的方法，其中通过提高氢流和/或减少NH3流进行所述第一氮化半导体层(10)的至少一部分的移 除，其中根据在氢和第一氮化半导体层(10)的材料之间的化学反应进行第一氮化半导体层 (10)的移除。8.按照上述权利要求所述的方法，其中在提高温度和/或降低氮流的情况下提高氢流。9.按照上述权利要求之一所述的方法，其中第三氮化半导体层(30)包括设置用于产生辐射或者用于探测辐射的活性区(31)。10.光电子半导体器件，其包括:-具有在生长侧(50a)处的生长面(51)的生长衬底(50)，-在生长侧(50a)处的第一氮化半导体层(10)，_在第一氮化半导体层(10)的背离生长衬底(50)的侧处的第二氮化半导体层(20)，-在第二氮化半导体层(20)的背离第一氮化半导体层(10)的侧处的第三氮化半导体层 (30)，其中-所述第二氮化半导体层(20)具有至少一个开口(21)，所述开口(21)由第三氮化半导 体层(30)覆盖，-至少一个空洞(60)布置在生长面(51)和氮化半导体层中的至少一个(20)之间，所述 空洞用气体填充，和-第三氮化半导体层(30)包括设置用于产生辐射或者用于探测辐射的活性区(31)。11.按照上述权利要求所述的光电子半导体器件，其中所述第二氮化半导体层(20)在到生长面(51)上的投影中具有比第一氮化半导体 层(10)更大的遮盖。12.按照上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中所述生长面(51)未被结构化。13.按照上述权利要求之一所述的光电子半导体器件，其中在运行中在活性区(31)中产生的或者在活性区(31)中要探测的电磁辐射穿过至 少一个空洞(60)和/或在至少一个空洞(60)的边缘(61)处以光学方式被散射和/或以光学 方式被折射。
【文档编号】H01L33/20GK106030831SQ201580010404
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月24日
【发明人】J.赫特科恩, W.贝格鲍尔, P.德雷克泽尔
【申请人】奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司