光电子半导体芯片的制作方法

光电子半导体芯片的制作方法
【专利摘要】提供一种光电子半导体芯片，具有：多个有源区（1），所述有源区彼此间隔地布置，以及反射层（2），所述反射层被布置在所述多个有源区（1）的下侧（1a）上，其中-所述有源区（1）中的至少一个具有主延伸方向（R），所述有源区（1）中的一个具有核心区（10），所述核心区利用第一半导体材料形成，该有源区（1）具有有源层（11），所述有源层至少在横向于该有源区（1）的主延伸方向（R）的方向（x、y）上遮盖所述核心区（10），该有源区（1）具有覆盖层（12），所述覆盖层利用第二半导体材料形成并且至少在横向于该有源区（11）的主延伸方向（R）的方向（x、y）上遮盖所述有源层（11），以及所述反射层（2）被设立用于反射在运行中在所述有源层（11）中产生的电磁辐射。
【专利说明】光电子半导体芯片
【技术领域】
[0001 ] 说明一种光电子半导体芯片。

【发明内容】

[0002]要解决的任务在于说明一种光电子半导体芯片，其能够特别有效地被运行。
[0003]这里所描述的光电子半导体芯片尤其是发射辐射的光电子半导体芯片。例如涉及在运行中发出UV辐射、可见光或红外辐射的光电子半导体芯片。光电子半导体芯片尤其是发光二极管芯片。此外可能的是，半导体芯片是接收辐射的光电子半导体芯片，例如是太阳能电池或光电二极管。
[0004]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式,该光电子半导体芯片包括多个有源区，这些有源区彼此间隔地布置。在该光电子半导体芯片的运行中，在所述有源区中产生电磁辐射，该电磁辐射至少部分地离开该半导体芯片。
[0005]该光电子半导体芯片包括多个有源区，这些有源区分别彼此以一间距来布置。在此可能的是，所述有源区在下侧上和/或在上侧上通过另外的元件相互连接。在此情况下，所述有源区在其下侧与其上侧之间的区域中相互间隔并且在那里并不相互连接。
[0006]所述有源区例如可以按规则的格栅的方式来布置。也就是说，所述有源区彼此以预先给定的间距来布置，例如在所述有源区的上侧的俯视图中可看到规则的格栅结构、譬如矩形格栅的结构或三角形格栅的结构。然而，所述有源区的随机分布也是可能的。
[0007]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该光电子半导体芯片包括反射层，该反射层被布置在所述多个有源区的下侧上。在此可能的是，该光电子半导体芯片包括唯一的反射层，该反射层将该光电子半导体芯片的所有有源区在其下侧上相互连接。在此，所述有源区可以在其下侧上至少部分地直接与该反射层邻接。
[0008]该反射层尤其可以构造为导电的。该反射层于是用于将所述有源区电连接，在所述有源区的下侧上布置该反射层。例如，该反射层为此利用金属形成。例如，该反射层可以包含如下金属之一或由如下金属之一构成:银、铝、铬、铑、镍、钼、钨、钛。
[0009]此外，可能的是，该反射层被构造为至少部分地电绝缘。该反射层于是可以包括介质镜或由这样的介质镜构成。
[0010]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，所述有源区中的至少一个具有主延伸方向。也就是说，该有源区并不在每个空间方向上等宽地延伸，而是存在优选方向，即主延伸方向，该有源区在主延伸方向上具有其最大的延伸。
[0011]例如，该有源区可以具有圆柱体的形状、截锥体的形状或棱柱体的形状，尤其是具有六边形或三角形基面的棱柱体的形状。于是主延伸方向是如下方向，在该方向上确定圆柱体或截锥体的高度。换言之，所述至少一个有源区通过微长地伸展的三维体形成并且例如不具有球体或立方体的形状。此外，该有源区并不是连续的未结构化的面。
[0012]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，所述至少一个有源区具有核心区，其利用第一半导体材料形成。第一半导体材料在此具有第一导电类型。例如，第一半导体材料被构造为η型导电的。第一半导体材料例如可以基于η掺杂的III/V半导体材料系。例如，第一半导体材料基于η掺杂的氮化物半导体材料系。尤其是，第一半导体材料于是可以基于η型导电的GaN、InGaN, AlGaN或AlInGaN。
[0013]该有源区的核心区尤其沿着主延伸方向延伸并且可以具有与该有源区相同的形状。如果该有源区例如以圆柱体或棱柱体的形状来构造，则该核心区也可以具有圆柱体的形状。该核心区于是尤其是可以被构造为实心体(Vollk5rper),该实心体由第一半导体材料构成。
[0014]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，所述至少一个有源区包括有源层，该有源层至少在横向于该有源区的主延伸方向的方向上遮盖核心区。该核心区例如具有外壳面，该外壳面可以利用该有源层的材料尤其是完全被遮盖。该核心区在此可以直接与该有源层邻接。在该光电子半导体芯片的运行中，由该光电子半导体芯片产生的辐射在该有源区中并且在那里尤其是在该有源层中被产生。在制造公差的范围内，该有源层优选地具有均匀的厚度。
[0015]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，所述至少一个有源区包括覆盖层，该覆盖层利用第二半导体材料形成，并且至少在横向于该有源区的主延伸方向的方向上遮盖有源层。例如，该有源层于是被布置在该覆盖层与核心区之间。该覆盖层在此尤其可以完全遮盖该有源层。在制造公差的范围内，该覆盖层优选地具有均匀的厚度。
[0016]第二半导体材料是第二导电类型的半导体材料，该第二导电类型与第一导电类型不同。尤其是，该第二半导体材料可以基于与第一半导体材料相同的半导体材料系，然而在此具有不同的掺杂。如果第一半导体材料例如被形成为η型导电的，则第二半导体材料被形成为P型导电的。例如，当第一半导体材料基于η-GaN、n-1nGaN、n-AlGaN或n_AlInGaN时,第二半导体材料基于 p-GaN、p-1nGaN、p-AIGaN 或 p-AlInGaN。
[0017]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该反射层被设立用于反射在运行中在该有源层中产生的电磁辐射。也就是说，该反射层利用如下材料形成，该材料对于在该有源层中产生的电磁辐射是反射性的并且该反射层被布置为使得由该有源层产生的电磁辐射的至少一部分射到该反射层上。电磁辐射例如在如下侧上离开该光电子半导体芯片，该侧位于该有源区的背离该反射层的侧上。
[0018]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该半导体芯片包括多个有源区，这些有源区彼此间隔地布置。此外，该光电子半导体芯片包括反射层，该反射层被布置在所述多个有源区的下侧上。在此，所述有源区中的至少一个具有主延伸方向，该有源区具有核心区，该核心区利用第一半导体材料形成，该有源区具有有源层，该有源层至少在横向于该有源区的主延伸方向的方向上遮盖该核心区，该有源区具有覆盖层，该覆盖层利用第二半导体材料形成并且至少在横向于该有源区的主延伸方向的方向上遮盖该有源层，并且该反射层被设立用于反射在运行中在该有源层中产生的电磁辐射。
[0019]在此，该光电子半导体芯片优选地包括多个有源区，这些有源区例如相似地被构建。在制造公差的范围内，这些有源区于是可以相同地被构造。也就是说，所述有源区中的每一个于是都包括在制造公差的范围内具有分别相同的材料成分的核心区、有源层和覆盖层。尤其可能的是，在制造公差的范围内该光电子半导体芯片的所有有源区相同地被构造。然而，该光电子半导体芯片也可以包括多个有源区，这些有源区至少部分不同地被构造。例如，所述有源区可以在厚度和成分方面彼此不同。因此，不同的有源区可以发射不同颜色的光，使得该半导体芯片总体上例如发射白光。
[0020]优选地，该半导体芯片的所有有源区基于III/V半导体材料系，尤其基于氮化物化合物半导体材料。
[0021]“基于氮化物化合物半导体材料”在此上下文中意味着，所述有源区具有氮化物化合物半导体材料、优选地AlnGamlnl-n-mN或由该氮化物化合物半导体材料构成,其中O≤η≤1、0≤m≤I且n+m≤I。在此，该材料不必一定具有根据上述化学式的数学上精确的成分。更确切地说，该材料例如可以具有一种或多种掺杂物或附加组成部分。然而，为了简单起见，上述化学式仅包含晶格的主要组成部分(Al、Ga、In、N)，即使这些组成部分可以部分地通过少量其他物质来替代和/或补充。
[0022]尤其是基于GaN的发光二极管的效率在运行电流条件下受到所谓的“下降(DlOOP )”效应限制。该效应表示效率随着电流或载流子密度的上升而显著降低。典型的运行电流因此明显超过效率曲线的最大值。为了在电流保持不变的情况下推进到更高的效率，因此局部载流子密度的减小是有利的。这例如应可以通过扩大该光电子半导体芯片的横截面面积或通过提高有源层的数目来实现。然而两种方式都有问题。[0023]这样，对于许多应用、例如该光电子半导体芯片使用在投影设备中来说扩大横截面面积是不切实际的，因为该扩大随着光学扩展量的提高而出现。此外，该解决方案也始终与成本提闻相联系，该成本提闻与该半导体芯片的横截面面积的提闻成超比例。
[0024]有源层的数目和/或厚度的提高受如下事实限制:在层之间的势垒尤其是由压电场引起、阻碍载流子运输并且因此抵抗所有层的均匀供电。
[0025]在这里所描述的光电子半导体芯片中，所述有源区例如被构造为“Core-ShellNano-oder Microrods”,即核-壳纳米棒或微棒。通过将该光电子半导体芯片的发射福射的区域分为多个有源区、即例如多个核-壳纳米棒，在运行中在该半导体芯片中产生的电磁辐射从有源层出射所通过的表面相对于具有例如未结构化的唯一的有源区的光电子半导体芯片被增大。以此方式提高该半导体芯片的效率。
[0026]在所述有源区的下侧上的反射层也直接有助于效率的提高，因为通过反射层可以将在运行中产生的电磁辐射转向到优选方向中。
[0027]由于如下事实:这里所描述的光电子半导体芯片具有多个有源区，实现了在载流子密度减小时在运行电流条件下有源面的显著扩大并且因此实现了效率的升高。此外，在彼此间隔的有源区外延生长时相对于封闭的二维层实现了所述有源区的半导体材料中张力的降低。
[0028]尤其可能的是，这里所描述的光电子半导体芯片包括多于1000个、优选地多于10000个、尤其是多于100000或多于I百万个的有源区。
[0029]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，第一半导体材料外延地沉积到生长衬底上，其中该光电子半导体芯片本身不再具有生长衬底并且因此没有生长衬底。换言之，该生长衬底在有源区制成之后从该光电子半导体芯片的外延地沉积的层被去除。在此涉及表征作为对象的光电子半导体芯片的特征，因为通过分析该光电子半导体芯片可以证明:生长衬底从外延地沉积的层被去除了。
[0030]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，第一半导体材料的生长方向基本上平行于主延伸方向走向。也就是说，在制造公差的范围内，第一半导体材料的生长方向平行于主延伸方向走向。有源区的生长方向可以在核心区的上端部上可选地沿着主延伸方向走向。至少一个有源区的核心区的第一半导体材料因此在主延伸方向上生长。有源层以及该有源区的覆盖层在横向于核心区的半导体材料的生长方向走向的方向上遮盖核心区。
[0031]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该有源区具有在主延伸方向所确定的长度。也就是说，该有源区的长度沿着主延伸方向来测量。此外，该有源区具有在垂直于主延伸方向所确定的直径，即在垂直于主延伸方向的平面中走向。该直径可以沿着主延伸方向变化。该有源区、优选地该光电子半导体芯片的所有有源区的长度与最大直径之比在此为至少3、尤其是至少5、例如在至少5与最高20之间。
[0032]该有源区的直径在此可以在至少IOOnm与最高25 μ m之间。考虑到材料质量的改善，尤其是考虑到该有源区的半导体材料中的错位的减少，具有至少IOOnm且最高3 μ m、尤其是最高I μ m的直径的有源区被证明是特别有利的。在这样薄的有源区的情况下，错位通常并不沿着有源区的总长度穿透有源区，而是由于小的厚度在相对短的路径长度之后在有源区的外壳面上终止，而不在整个有源区上延伸。此外可能的是，错位沿着有源区的核心区的总长度延伸，然而在核心区的外表面上并不穿过有源层。
[0033]所述有源区在此优选地以高密度布置，也就是说以高填充系数布置。该填充系数在此对应于与所述有源区邻接的反射层的面积与分配给所述有源区的反射层的上侧的总面积之比。该填充系数优选地为至少20%、尤其是至少50%、例如至少75%。由此实现了该光电子半导体芯片的有源面积的特别显著的扩大。
[0034]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该有源区具有电流扩展层，该电流扩展层至少在横向于主延伸方向的方向上遮盖覆盖层，其中该电流扩展层对于在运行中在有源层中产生的电磁辐射是可穿透的。该电流扩展层用于使电流特别均匀地分布在该覆盖层上。该电流扩展层在此尤其是处于与该覆盖层的直接接触中并且可以完全遮盖该覆盖层。如果例如该覆盖层利用P型导电的氮化物化合物半导体材料形成，则该覆盖层具有相对小的横向导电性。该电流扩展层因此导致该有源区的有源层的均匀供电。该电流扩展层优选地作为在制造公差的范围内具有均匀厚度的层遮盖该覆盖层。
[0035]该电流扩展层被构造为对于在有源区中产生的电磁辐射是可穿透的。也就是说，该电流扩展层是辐射可穿透的。
[0036]在此并且在下文中，术语“辐射可穿透的”意味着:辐射可穿透的部件让有源层的穿过其的电磁辐射的至少75%通过，而不吸收该辐射。该辐射可穿透的部件在此可以被构造为乳白色的、模糊的或清澈的、透明的。
[0037]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该电流扩展层利用透明的导电氧化物(TCO-transparent conductive oxide)形成。例如，如ITO或ZnO那样的材料适于形成该电流扩展层。
[0038]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该电流扩展层在有源区的长度的至少大部分上延伸。尤其可能的是，该电流扩展层在有源区的整个长度上均匀地遮盖该覆盖层并且在此完全盖住该覆盖层。
[0039]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，绝缘材料被布置在所述多个有源区之间，其中该绝缘材料对于在运行中在有源层中产生的电磁辐射是可穿透的并且该绝缘材料至少在横向于主延伸方向的方向上包围所述多个有源区。换言之，该绝缘材料被填充到所述有源区之间的间隙中并且该绝缘材料可以填满、尤其是完全填满该间隙。该绝缘材料在此被构造为电绝缘的并且辐射可穿透的。例如，材料、如氧化铝(AlOx )、二氧化硅、氮化娃或聚合物适于作为绝缘材料。
[0040]除了各个有源区的电气去耦之外，该绝缘材料还负责保护所述有源区以免受机械损伤、大气气体和湿气影响。此外，该绝缘材料可以用作平面化层，反射层至少部分地被施加到该平面化层上。例如，该绝缘材料为此在所述有源区的下侧上与这些有源区齐平地结束。反射层可以以此方式被施加到平坦的面上，该面通过所述有源区的下侧以及该绝缘材料形成。
[0041]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该绝缘材料至少部分地直接与该有源区的外表面邻接。例如，该绝缘材料完全遮盖每个有源区的外壳面并且在那里直接与该有源区的最外层、尤其是电流扩展层邻接。在此情况下，该绝缘材料嵌入所述有源区。
[0042]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，在所述多个有源区的背离反射层的侧上布置有掩膜层，其中该掩膜层针对所述有源区中的每个都具有开口，该开口被第一半导体材料穿过。为了制造所述有源区，例如将掩膜层施加到由第一半导体材料构成的层上。该掩膜层具有至由第一半导体材料构成的层的开口。形成每个有源区的核心区的第一半导体材料于是仅在开口的区域中生长到由第一半导体材料构成的层上。通过在该掩膜层中的开口的形状和直径，每个有源区的核心区的横截面的形状和直径被确定。该掩膜层保留在制成的光电子半导体芯片中。其开口被第一半导体材料穿过。
[0043]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该掩膜层被构造为对于在运行中在有源层中产生的电磁辐射是可穿透的。该掩膜层为此例如可以由与绝缘层相同的材料形成。
[0044]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，在所述多个有源区的背离反射层的侧上布置有耦合输出层，该耦合输出层利用第一半导体材料形成。该耦合输出层例如是由第一半导体材料构成的如下层，掩膜层被施加到该层上并且(在掩膜层的开口中)所述有源区的核心区外延生长到该层上。在该光电子半导体芯片的运行中，由该光电子半导体芯片发射的电磁辐射的大部分、即至少50%、尤其是至少75%通过耦合输出层从该半导体芯片耦合输出。该耦合输出层在此可以在其背离反射层的侧上具有规则的或不规则的结构化部，该结构化部提高耦合输出的概率。
[0045]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该稱合输出层的第一半导体材料与所述有源区的核心区中的第一材料通过掩膜层中的开口连接。也就是说，所述有源区的核心区与该耦合输出层单片地集成。
[0046]根据该光电子半导体芯片的至少一种实施方式，该有源区在其朝向反射层的下侧上具有钝化层，该钝化层直接与该反射层和该有源区的核心区邻接。换言之，覆盖层和有源层、必要时还有电流扩展层可以在有源区的下侧上被去除。由此，例如可能的是，所述有源区在η侧通过该反射层来接触。所述有源区的P侧的接触于是可以通过接触例如电流扩展层来进行。以此方式可能的是，该耦合输出层的背离反射层的侧没有用于连接该半导体芯片的接触材料。【专利附图】

【附图说明】
[0047]在下文中结合实施例和与此有关的图更详细地阐述这里所描述的光电子半导体芯片及其制造方法。
[0048]图1以示意性透视图示出这里所描述的光电子半导体芯片的实施例。
[0049]借助图2A至2M的示意性截面图更详细地阐述了用于制造这里所描述的光电子半导体芯片的方法。
[0050]借助图3A至3L的示意性截面图更详细地阐述了用于制造这里所描述的光电子半导体芯片的另一方法。
【具体实施方式】
[0051]在这些图中，相同或作用相同的组成部分可以分别配备有相同的附图标记。所示的组成部分以及组成部分相互间的大小关系基本上不应被视为按正确比例的。更确切地说，各个组成部分、诸如层、结构、部件和区域为了更好的可示性和/或为了更好的理解可以以过分厚或大的尺寸被示出。
[0052]图1示出这里所描述的光电子半导体芯片的第一实施例的示意性透视图。该光电子半导体芯片包括多个有源区I。所述有源区I在此分别具有圆柱体的形状。每个有源区I沿主延伸方向R延伸。所述有源区I被布置在规则的格栅(在此为三角形格栅)的格栅点处。在图1中勾画了格栅的单元小区100。
[0053]所述有源区中的每个都包括核心区10。该核心区10利用η掺杂的基于GaN的第一半导体材料形成。该核心区10同样具有圆柱体的形状。该圆柱体的外壳面完全被有源层11遮盖，在该有源层中在该光电子半导体芯片的运行中产生电磁辐射。
[0054]该有源层11具有空心圆柱体的形状，该空心圆柱体的内表面完全利用核心区10的第一半导体材料来遮盖。该有源区11的外表面完全被覆盖层12遮盖，该覆盖层在图1的实施例中利用P掺杂的基于GaN的第二半导体材料形成。
[0055]该覆盖层12的背离有源层11的外表面完全利用电流扩展层13来遮盖。该电流扩展层13被构造为对于在有源层11中产生的电磁辐射是辐射可穿透的并且由TCO材料、例如ITO构成。
[0056]在所述有源区I之间的间隙利用绝缘材料4填满，该绝缘材料直接与电流扩展层13的背离核心区10的外表面邻接。该绝缘材料13被构造为对于在有源层11中产生的电磁辐射是可穿透的并且是电绝缘的。例如，该绝缘材料4由二氧化硅构成。该绝缘材料4例如可以借助离心涂布、蒸镀、溅射、ALD或CVD来施加。
[0057]每个有源区I在其下侧Ia上具有钝化层14，该钝化层环形地包围核心区10并且直接与核心区10的第一半导体材料邻接。在钝化层14的区域中，例如借助离子注入，核心区10、有源层11和覆盖层12被去除或中性化。在此情况下，通过反射层2的平面金属接触可以接触P侧。替代地，在钝化层14的区域中，例如借助离子注入，有源层11、覆盖层12和电流扩展层13被去除或中性化。在此情况下，经由反射层连接η侧。
[0058]钝化层14可以利用电绝缘的材料形成并且例如由绝缘材料4构成。此外，可能的是，钝化层14通过将半导体材料中性化来产生。
[0059]在所述有源区I的下侧Ia上布置有反射层2。该反射层2被设置用于反射在有源层11中产生的电磁辐射。在此，该反射层2优选地被构造为导电的并且用于电连接有源区I。由于存在钝化层14，该反射层2在此连接P型导电的覆盖层12和电流扩展层13。例如，该反射层2由银构成。
[0060]在所述有源区I的背离反射层2的侧上布置有掩膜层5。该掩膜层5利用对于在有源层11中在运行中产生的电磁辐射可穿透的材料形成。此外，该掩膜层5优选地被实施为电绝缘的。该掩膜层5为此例如可以由二氧化硅或氮化硅构成。该掩膜层5具有开口5a，这些开口的数目在极大程度上对应于有源区I的数目。通过所述开口 5a，将每个有源区I的核心区与耦合输出层3连接。
[0061]该耦合输出层3在此利用与有源区I的核心区10相同的半导体材料形成。有源区I的核心区10外延地生长在掩膜层5上。在开口 5a中，核心区10通过外延生长以机械方式固定地与I禹合输出层3的同样外延生长的半导体材料连接。I禹合输出层3和核心区10的外延生长的生长方向z平行于有源区I的主延伸方向R。在垂直于主延伸方向R的平面x、y中，有源区I彼此间隔地布置。
[0062]在其背离掩膜层5的侧上,I禹合输出层3具有I禹合输出结构30,这些f禹合输出结构在此通过耦合输出层3的半导体材料的随机的结构化形成。例如，该随机的结构化通过借助KOH的蚀刻来产生。
[0063]在平面x、y中的有源区I的直径在此例如为150nm。有源区I的长度在主延伸方向R上例如为1.5μπι。在该光电子半导体芯片的运行中，在有源层11中例如产生具有440nm的波长的电磁辐射。
[0064]借助图2A至2M的示意性截面图更详细地阐述了用于制造这里所描述的光电子半导体芯片的方法。
[0065]图2A示意性地示出生长衬底6，耦合输出层3外延沉积到该生长衬底上，该耦合输出层利用第一半导体材料形成。具有开口 5a的辐射可穿透的掩膜层5被施加到耦合输出层3的背离生长衬底6的表面上。
[0066]结合图2B示出了随后同样利用第一半导体材料形成的核心区10外延沉积到掩膜层5上并且仅在开口 5a的区域中生长到耦合输出层3的材料上。例如形成圆柱体形的或棱柱体形的核心区10。
[0067]分别将有源层11外延沉积到核心区10的外表面上。有源层11稍后是有源区I的有源外罩，参见图2C。
[0068]在接下来的方法步骤(图2D)中，覆盖层12被外延沉积到每个有源区I的有源层11上。覆盖层12完全遮盖有源层11。
[0069]在接下来的方法步骤(图2E)中，电流扩展层13被沉积、例如溅射或蒸镀到覆盖层12上。
[0070]在图2F中所示的方法步骤中，这样制造的有源区I利用绝缘材料4被罩上。绝缘材料4在此填满在彼此间隔的有源区I之间的间隙并且也在有源区I的背离生长衬底6的表面上覆盖有源区I。
[0071]在接下来的方法步骤(图2G)中，通过除去绝缘材料4使有源区I露出。在此，有源层11、覆盖层12和电流扩展层13也在有源区I的背离生长衬底6的侧上被去除，使得有源区I的核心区10被露出。材料除去在此例如可以借助蚀刻和/或化学机械抛光进行。[0072]在每个有源区的环形区域中实现电绝缘的钝化层14的制造，图2H。
[0073]随后，图21，反射层2被施加到有源区I以及绝缘材料4的背离生长衬底6的侧上。随后，图2J，支承体7被施加到反射层2的背离生长衬底6的侧上。
[0074]结合图2K示出了随后去除生长衬底6。针对生长衬底5由蓝宝石构成的情况，这可以借助激光剥离方法来进行。针对生长衬底6利用硅形成的情况，也可以进行化学蚀刻以便分离生长衬底6。
[0075]得到没有生长衬底6的结构，图2L。
[0076]最后，图2M，耦合输出结构30例如可以借助蚀刻产生。这样制造的光电子半导体芯片可以配备有端子8。
[0077]借助图3A至3L的示意性截面图更详细地阐述了用于制造这里所描述的光电子半导体芯片的另一方法。
[0078]图3A示意性地示出生长衬底6，耦合输出层3被外延沉积到该生长衬底上，该耦合输出层利用η掺杂的第一半导体材料形成。具有开口 5a的辐射可穿透的掩膜层5被施加到率禹合输出层3的背离生长衬底6的表面上。
[0079]结合图3B示出了随后同样利用第一半导体材料形成的核心区10被外延沉积到掩膜层5上并且仅在开口 5a的区域中生长到耦合输出层3的材料上。例如形成圆柱体形的或棱柱体形的核心区10。
[0080]分别将有源层11外延沉积到核心区10的外表面上。有源层11稍后是有源区I的有源外罩，参见图3C。
[0081]在接下来的方法步骤(图3D)中，覆盖层12被外延沉积到每个有源区I的有源层11上。覆盖层12完全遮盖有源层11。
[0082]在随后的方法步骤(图3E)中，电流扩展层13被沉积、例如溅射到覆盖层12上。
[0083]在图3F中所示的方法步骤中，所制造的有源区I利用绝缘材料4被罩上和/或成型。绝缘材料4在此填满在彼此间隔的有源区I之间的间隙并且也在有源区I的背离生长衬底6的表面上覆盖有源区I。
[0084]在随后的方法步骤(图3G)中，现在与前述方法不同不使有源区I的核心区10露出，而是将绝缘材料4除去直至电流扩展层13露出的程度。
[0085]在图3H的方法步骤中，反射层2被施加到有源区I以及绝缘材料4的背离生长衬底6的侧上。反射层2因此导电地与电流扩展层13连接并且不同于在图2的实施例中那样而连接有源区I的P侧。
[0086]随后，图31，支承体7被施加到反射层2的背离生长衬底6的侧上。
[0087]结合图3J示出了随后去除生长衬底6。针对生长衬底5由蓝宝石构成的情况，这可以借助激光剥离方法来进行。针对生长衬底6利用硅形成的情况，也可以进行化学蚀刻以便分离生长衬底6。
[0088]得到没有生长衬底6的结构，图3K。
[0089]最后，图3L，耦合输出结构30例如可以借助蚀刻产生。这样制造的光电子半导体芯片可以配备有端子8。
[0090]替代于穿过掩膜层5的开口 5a外延生长核心区10，核心区10也可以通过结构化、诸如蚀刻以前生长的封闭的层产生。在耦合输出层3与有源区I之间的掩膜层5于是并不存在，但可以通过事后施加的钝化层替代。可选地，例如借助湿化学KOH处理对结构进行处置(Ausheilen)以改善这样产生的核心区的材料质量。接着，可选地，以第一半导体材料、以有源层11和覆盖层12如上面所描述的那样过生长。
[0091]本发明并不由于借助实施例的描述而限于这些实施例，而是包括任何新特征以及特征的任何组合，这尤其包含权利要求中的特征的任何组合，即使这些特征或这些组合本身并未明确地在权利要求或实施例中予以说明。
[0092]本专利申请要求德国专利申请102011056140.4的优先权,该专利申请的公开内容特此通过引用被结合。
【权利要求】
1.一种光电子半导体芯片，具有: -多个有源区(1)，所述有源区彼此间隔地布置，以及 -反射层(2)，所述反射层被布置在所述多个有源区(I)的下侧(Ia)上，其中 -所述有源区(I)中的至少一个具有主延伸方向(R)， -所述有源区(I)中的一个具有核心区(10)，所述核心区利用第一半导体材料形成， -该有源区(I)具有有源层(11 )，所述有源层至少在横向于该有源区(I)的主延伸方向(R)的方向(x、y)上遮盖所述核心区(10)， -该有源区(I)具有覆盖层(12)，所述覆盖层利用第二半导体材料形成并且至少在横向于该有源区(11)的主延伸方向(R)的方向(X、y)上遮盖所述有源层(11)，以及 -所述反射层(2)被设立用于反射在运行中在所述有源层(11)中产生的电磁辐射。
2.根据上一权利要求所述的光电子半导体芯片，其中 -所述有源区(I)基于氮化物化合物半导体材料， -所述第一半导体材料外延地沉积到生长衬底(6)上，其中所述光电子半导体芯片没有所述生长衬底(6)， -所述第一半导体材料的生长方向(z)基本上平行于所述主延伸方向(R)， -所述有源区(I)的至少大部分具有在主延伸方向(R)上所确定的长度(L)和在垂直于主延伸方向(R)的平面中所确定的直径(D)，其中长度(L)与直径(D)之比为至少3， -所述有源区(I)的至少大部分具有电流扩展层(13)，所述电流扩展层至少在横向于主延伸方向(R)的方向(x、y)上遮盖所述覆盖层(12)，其中所述电流扩展层(13)对于在运行中在所述有源层(11)中产生的电磁辐射是可穿透的， -所述电流扩展层(13)利用透明导电氧化物形成， -所述电流扩展层(13)在该有源区(I)的长度(L)的至少大部分上延伸， -绝缘材料(4)被布置在所述多个有源区(I)之间，其中所述绝缘材料(4)对于在运行中在所述有源层(11)中产生的电磁辐射是可穿透的并且所述绝缘材料(4)至少在横向于主延伸方向(R)的方向(x、y)上包围所述有源区(1)， -所述绝缘材料(4)至少部分地直接与电流扩展层(13)邻接， -所述反射层(2)部分地直接与所述绝缘材料(4)邻接，以及 -所述有源区(I)的至少大部分在其朝向所述反射层(2)的下侧(5a)上具有钝化层(14)，所述钝化层直接与该有源区(I)的核心区(10)和所述反射层(2)邻接。
3.根据权利要求1所述的光电子半导体芯片， 其中所述第一半导体材料外延地沉积到生长衬底(6)上，其中所述光电子半导体芯片没有所述生长衬底(6)。
4.根据上一权利要求所述的光电子半导体芯片， 其中所述第一半导体材料的生长方向(z)基本上平行于主延伸方向(R)。
5.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体芯片， 其中该有源区(I)具有在主延伸方向(R)上所确定的长度(L)并且该有源区(I)具有在垂直于主延伸方向(R)的平面中所确定的直径(D)，其中长度(L)与直径(D)之比为至少3。
6.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体芯片，其中该有源区(I)具有电流扩展层(13)，所述电流扩展层至少在横向于主延伸方向(R)的方向(x、y)上遮盖所述覆盖层(12)，其中所述电流扩展层(13)对于在运行中在所述有源层(11)中产生的电磁辐射是可穿透的。
7.根据上一权利要求所述的光电子半导体芯片， 其中所述电流扩展层(13)利用透明导电氧化物形成。
8.根据上述两个权利要求之一所述的光电子半导体芯片， 其中所述电流扩展层(13)在该有源区(I)的长度(L)的至少大部分上延伸。
9.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体芯片， 其中绝缘材料(4)被布置在所述多个有源区(I)之间，其中所述绝缘材料(4)对于在运行中在所述有源层(11)中产生的电磁辐射是可穿透的并且所述绝缘材料(4)至少在横向于主延伸方向(R)的方向(x、y)上包围所述有源区(I)。
10.根据上一权 利要求所述的光电子半导体芯片， 其中所述绝缘材料(4)至少部分地直接与该有源区的外表面、尤其是所述电流扩展层(13)邻接。
11.根据上述两个权利要求之一所述的光电子半导体芯片， 其中所述反射层(2 )部分地直接与所述绝缘材料(4 )邻接。
12.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体芯片， 其中在所述多个有源区(I)的背离所述反射层(2)的侧上布置有掩膜层(5)，其中所述掩膜层(5)针对所述有源区(I)中的每个具有开口(5a)，所述开口被所述第一半导体材料穿过。
13.根据上一权利要求所述的光电子半导体芯片， 其中所述掩膜层(5)对于在运行中在所述有源层(11)中产生的电磁辐射是可穿透的。
14.根据上一权利要求所述的光电子半导体芯片， 其中在所述多个有源区(I)的背离所述反射层(2)的侧上布置有耦合输出层(3)，所述耦合输出层利用所述第一半导体材料形成。
15.根据权利要求11至13之一所述的光电子半导体芯片， 其中所述耦合输出层(3)的第一半导体材料与所述有源区(I)的核心区(10)中的第一半导体材料通过所述掩膜层(5)中的开口(5a)连接。
16.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体芯片， 其中该有源区(I)在其朝向所述反射层(2)的下侧(5a)上具有钝化层(14)，所述钝化层直接与该有源区(I)的核心区(10)和所述反射层(2)邻接。
【文档编号】H01L33/24GK103959489SQ201280060298
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2011年12月7日
【发明者】M.曼德尔, M.施特拉斯堡, C.克尔佩尔, A.普法伊费尔, P.罗德 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司