用于制造光电子半导体芯片的方法
【技术领域】
[0001]提出一种用于制造光电子半导体芯片的方法。
【发明内容】
[0002]目的在于:提出一种用于制造光电子半导体芯片的改进的方法。
[0003]为了制造光电子半导体芯片，可行的是:使半导体层序列外延地在衬底上生长。为了制造所谓的薄膜芯片，还可行的是:外延生长的半导体层结构在外延生长之后键合到载体上并且移除衬底。衬底的移除例如能够通过打薄磨削和随后的湿法刻蚀来进行。然而，在此失去衬底并且不能够再次使用。
[0004]根据用于制造光电子半导体芯片的方法的至少一个实施方式，所述方法包括用于提供衬底的步骤、用于沉积牺牲层的步骤、用于沉积功能性的半导体层序列的步骤、用于将功能性的半导体层序列横向结构化的步骤和用于在湿热氧化工艺中氧化牺牲层的步骤。有利地，氧化牺牲层实现将功能性的半导体层序列从衬底剥离。这有利地实现功能性的半导体层序列和衬底的分离，对此不必破坏衬底。通过横向结构化功能性的半导体层序列，有利地简化了牺牲层的氧化。横向结构化功能性的半导体层序列实现大面积且均匀地氧化牺牲层。
[0005]在此处所描述的方法中尤其可行的是:不进行刻蚀来分离功能性的半导体层序列和衬底。这就是说:牺牲层被氧化并且不被刻蚀。尤其可行的是:除此之外也不进行刻蚀来分离功能性的半导体层序列和衬底。由此可行的是:衬底在分离时几乎不或完全不被损坏。衬底的剥离能够纯机械地进行，而不使用刻蚀溶液。
[0006]在所述方法的一个实施方式中，牺牲层具有AlAs。有利地，因此在氧化牺牲层期间能够在牺牲层的区域中引起脱层，通过所述脱层将功能性的半导体层序列从衬底剥离。
[0007]在所述方法的一个实施方式中，牺牲层具有AlxGa1 xAs。在此，铝与镓的比大于80比20，优选大于93比7。因此有利的是，在氧化牺牲层时能够在牺牲层的区域中形成多孔的层，所述多孔的层简化功能性的半导体层序列与衬底的分离。
[0008]在一个实施方式中，在氧化牺牲层期间形成A10xHy。有利地，在氧化牺牲层期间所形成的材料随后能够借助于刻蚀溶液移除，以便将功能性的半导体层序列从衬底剥离。
[0009]在所述方法的一个实施方式中，在氧化牺牲层之后，执行另一个步骤以将功能性的半导体层序列与衬底分开。有利地，这实现衬底随后的再次使用，由此可成本适宜地且节约资源地执行所述方法。
[0010]在所述方法的一个实施方式中，将功能性的半导体层序列与衬底分开包括借助于刻蚀溶液移除在氧化牺牲层时形成的氧化物。有利地，这实现简单且在机械上保护性地将功能性的半导体层序列从衬底剥离。
[0011]在所述方法的一个实施方式中，使用具有氢氟酸的刻蚀溶液。有利地，氢氟酸已证实对于移除氧化的牺牲层是尤其有效的。
[0012]在所述方法的一个实施方式中，在将功能性的半导体层序列和衬底分开期间将剪力施加到功能性的半导体层序列上。由此有利地辅助功能性的半导体层序列和衬底的分离。
[0013]在所述方法的一个实施方式中，衬底随后再次被使用。有利地，所述方法由此可成本适宜地且节约资源地执行。
[0014]在所述方法的一个实施方式中，横向的结构化包括将沟槽布设在功能性的半导体层序列中。有利地，通过将沟槽布设在功能性的半导体层序列中实现用于氧化牺牲层的作用点。在此，刻蚀溶液例如能够穿过沟槽前进至牺牲层。通过横向结构保证牺牲层在其整个面上均匀且可靠地氧化。
[0015]在所述方法的一个实施方式中，该方法包括另一个将功能性的半导体层序列键合到载体上的步骤。有利地，载体在移除衬底之后能够用于机械地稳定功能性的半导体层序列。此外，在载体上能够设置用于电接触功能性的半导体层序列的电接触部。
[0016]在所述方法的一个实施方式中，在氧化牺牲层之前将功能性的半导体层序列键合到载体上。有利地，半导体层结构在氧化期间由此具有高的机械稳定性。此外，在氧化牺牲层期间由于载体和功能性的半导体层序列的不同的热膨胀会引起压应力的构建，所述压应力辅助功能性的半导体层序列和衬底的分离。
[0017]在所述方法的另一个实施方式中，在氧化牺牲层之后将功能性的半导体层序列键合到载体上。有利地，刻蚀介质在氧化牺牲层之后因此能够尤其有效地前进至牺牲层。
[0018]在所述方法的一个实施方式中，载体具有硅或锗。有利地，这实现载体的成本适宜的制造。
[0019]在所述方法的一个实施方式中，衬底具有GaAs。有利地，功能性的半导体层序列因此例如能够基于材料体系InGaAlP。
【附图说明】
[0020]本发明的在上文中所描述的特性、特征和优点以及如何实现其的方式方法结合当前对实施例的描述在理解上变得更加清楚和明确，所述实施例结合附图详细阐明。在此分别以示意的剖面图示出:
[0021]图1示出衬底与设置在其上的缓冲层；
[0022]图2示出衬底与设置在缓冲层上的牺牲层；
[0023]图3示出衬底与沉积在牺牲层上的功能性的半导体层序列；
[0024]图4示出在横向结构化之后的功能性的半导体层序列；
[0025]图5示出在氧化牺牲层之后的衬底与功能性的半导体层序列；
[0026]图6示出衬底与功能性的半导体层序列以及键合到功能性的半导体层序列上的载体；
[0027]图7示出在从衬底剥离之后的功能性的半导体层序列；
[0028]图8示出在横向结构化之后的功能性的半导体层序列与键合到功能性的半导体层序列上的载体；
[0029]图9示出在氧化牺牲层之后的功能性的半导体层序列与载体；以及
[0030]图10示出在从衬底剥离之后的功能性的半导体层序列。
【具体实施方式】
[0031]图1不出衬底100的不意尚]面图。衬底100例如能够以半导体晶片(晶圆)的形式存在。衬底100例如能够具有砷化镓(GaAs)。
[0032]在衬底100的上侧上设置有缓冲层110。缓冲层110例如能够具有与衬底100相同的材料。缓冲层110能够外延地沉积在衬底100的上侧上。
[0033]图2示出在时间上跟随着图1的视图的加工状态下的衬底100的另一个示意剖面图。在缓冲层110的背离衬底100的上侧上设置有牺牲层120。牺牲层120例如能够通过外延生长来施加。
[0034]牺牲层120具有砷化镓铝(AlxGa1 xAs)。在此，铝(Al)的份额x相对于镓(Ga)的份额Ι-x是尽可能高的。优选地，招份额X超过80 %。尤其优选地，招含量X超过93 %。牺牲层120也能够具有没有镓份额的砷化铝(AlAs)。牺牲层120沿着生长方向例如能够具有30nm和300nm之间的厚度。但是，牺牲层120也能够具有更小的或者更大的厚度。
[0035]图3示出在时间上跟随着图2的视图的加工状态下的衬底100和设置在衬底100之上的层的另一个示意剖面图。在牺牲层120的背离缓冲层110的上侧之上布设功能性的半导体层序列130。功能性的半导体层序列130例如能够通过外延生长来施加。功能性的半导体层序列130例如能够基于InGaAlP材料体系。
[0036]功能性的半导体层序列130形成发光二极管结构。功能性的半导体层序列130包括沿着生长方向相继的第一掺杂层140、有源层150和第二掺杂层160。第一掺杂层140要么是P型掺杂的要么是η型掺杂的。第二掺杂层160具有相对于第一掺杂层140相反的掺杂，也就是说，要么η型掺杂的要么是P型掺杂的。有源层150设置用于产生电磁辐射并且例如能够具有一个或多个量子膜。
[0037]图4示出在时间上跟随着图3的视图的加工状态下的设置在衬底100之上的半导体层结构的另一个示意剖面图。半导体层结构在台面刻蚀工艺中被横向结构化。在此，布设沟槽170的网格状的体系。沟槽170自功能性的半导体层序列130的背离衬底100的上侧起，逆着生长方向延伸穿过半导体层结构。沟槽170在此将功能性的半导体层序列130和牺牲层120完全分开并且终止在缓冲层110中，所述缓冲层用作为刻蚀停止层。沟槽170例如能够通过各向异性干法刻蚀工艺、例如离子刻蚀工艺来布设。
[0038]沟槽170的体系将半导体层结构沿横向方向划分为优选矩形形状或方形形状的各个横向部段。在随后的加工步骤中从每个这种横向部段中形成各一个半导体芯片。半导体层结构的设置在相邻的沟槽170之间的横向部段沿横向方向具有特征性的芯片尺寸171。芯片尺寸171例如能够为300 μ mX 300 μ m。
[0039]图5示出在时间上跟随着图4的视图的加工状态下的在衬底100之上构成的半导体层结构的另一个示意剖面图。牺牲层120在湿热氧化工艺中氧化成氧化的牺牲层125。
[0040]湿热氧化工艺例如能够在300°C和500°C之间的温度下执行。优选地，湿热氧化工艺在350°C和480°C之间的温度下执行。
[0041]在湿热氧化工艺期间，湿的氧化介质引导经过设置在衬底100之上的半导体层结构。湿的氧化介质例如能够包括经由蒸发器(Evaporator)输送的水(H2O)的6ml/min的流和氮气(N2)的4sl/min的流。
[0042]氧化介质能够穿过沟槽170前进至牺牲层120并且将该牺牲层氧化成氧化的牺牲层125。朝半导体层结构的上侧敞开的沟槽170允许不受阻碍地输送和输出湿的氧化介质，由此可实现高的氧化速率和短的所需要的氧化持续时间。通过沟槽170的沿着半导体层结构的横向方向的规则的网格，确保牺牲层120在设置在衬底100之上的半导体层结构的整个横向区域之上的均匀的氧化。
[0043]图6示出在时间上跟随着图5的视图的加工状态下的在衬底10