具有鈍化層的發光二極管的制作方法
【技術領域】
[0001]提出一種光電子半導體芯片和一種用于制造光電子半導體芯片的方法。光電子半導體芯片具有:載體襯底；半導體本體，所述半導體本體具有用于產生輻射的有源區；和連接結構，所述連接結構具有至少一個貫通孔。在此描述的方法尤其設置用于制造在此描述的光電子半導體芯片，使得全部針對所述方法所描述的特征也針對光電子和半導體芯片公開并且反之亦然。
【發明內容】
[0002]本發明的目的在于:提出一種用于改進的光電子半導體芯片的解決方案。
[0003]光電半導體芯片的可行的制造包括:在初始襯底上構成半導體層序列，所述半導體層序列具有帶有不同的傳導類型的兩個半導體區域和設置在其之間的用于產生光輻射的有源區；和在半導體層序列的具有貫通孔的區域中構成連接結構，使得不同的半導體區域能夠彼此分開地接觸。接下來，將這種設置轉移到載體襯底上，其方式是，連接結構以鍵合工藝與載體襯底連接。
[0004]緊接著，移除初始襯底，并且以濕法化學的刻蝕工藝對半導體層序列結構化。由此，構成呈臺面狀的隆起部形式的半導體結構，所述隆起部在半導體芯片中用作為用于輸出光輻射的半導體本體。該半導體本體也稱作為臺面。為了保護半導體本體，在半導體本體的環繞的側表面和前側的表面上大面積地構成鈍化層。鈍化層由一種或多種介電材料并且在光輻射吸收小的方面構成。為了制成半導體芯片，執行其他的工藝，例如側向地在半導體本體旁構成適合于引線鍵合的接觸面。
[0005]在上文中所描述的、例如在制造所謂的UX:3芯片(歐司朗的產品名稱)時能夠應用的工藝流中，能夠在半導體本體的側表面的區域中產生污染，由此損壞半導體芯片的運行。半導體層序列的結構化，這在轉移到載體襯底上并且移除初始襯底之后執行，會由于上述工藝進而由于存在于載體襯底上的材料和層引起:顆粒、例如銀顆粒，或者層在不同的半導體區域之間的過渡區域或pn結的區域中堆積在半導體本體的側表面上。臺面棱邊的這種污染會引起制成的半導體芯片中的電分流。對于執行耗費的清潔過程的情況而言甚至也會出現堆積。
[0006]根據一個方面，提出一種用于制造光電子半導體芯片的方法。所述方法包括:在初始襯底上構成半導體層序列，所述半導體層序列具有第一和第二半導體區域和設置在其之間的用于產生輻射的有源區；和對半導體層序列結構化，其中半導體結構以具有環繞的側表面的隆起部的形式構成。在結構化時，在包圍(待制造的)半導體結構的區域中移除半導體層序列的材料至少至如下深度，使得露出環繞的側表面上的有源區。所述方法還包括:構成鈍化層，其中鈍化層(至少)設置在半導體結構的環繞的側表面上；并且在構成鈍化層之后，在半導體結構的區域中構成連接結構。連接結構具有能傳導的第一和第二連接層，所述第一和第二連接層彼此分開。第一連接層與第一半導體區域電連接，并且第二連接層經由至少一個貫通孔與第二半導體區域電連接。所述方法還包括:將連接結構與載體襯底連接；和移除初始襯底。移除初始襯底能夠在將連接結構與承載襯底連接之后進行。
[0007]在制造方法中，對半導體層序列結構化以構成半導體結構，并且還在初始襯底上構成具有絕緣材料的鈍化層，即在轉移到載體襯底上之前并且還在構成連接結構之前構成。在這個早期的方法階段中，僅數量受限的材料和層存在于初始襯底上。這引起:減少半導體結構的側表面的可能的污染源。通過隨后構成的、當前呈包圍半導體結構和設置在環繞的側表面上的鈍化層的形式的鈍化部，在顆粒或其他不期望的層堆積之前，保護半導體結構的、尤其在第一和第二半導體區域之間的過渡區域中或有源區的區域中的側表面。以這種方式，能夠以高的可靠性避免出現電分流。
[0008]在此使用的表述“側表面”與通過結構化產生的半導體結構的環繞的邊緣區域和環繞的邊棱面同義。側表面由半導體結構的全部的側沿或側壁組成。
[0009]在所述方法的一個可行的實施方式中，在對半導體層序列結構化時移除半導體層序列的材料直至初始襯底。由此，通過結構化產生的半導體結構已經能夠具有光電子半導體芯片的用于輸出光輻射的半導體本體的形狀，或者所述半導體結構能夠是半導體本體。在半導體芯片運行中，能夠在有源區中產生光輻射，并且經由半導體本體的前側輸出(光出射側)。因為對半導體層序列結構化在轉移到載體襯底上之前進行，所以半導體本體在該實施方式中能夠具有沿著朝向前側的方向至少部分擴寬的形狀或橫截面形狀。該設計方案有助于離開半導體本體的光親合輸出。
[0010]通過在對半導體層序列結構化時移除半導體層序列的材料直至初始襯底的方式，可行的是:在對半導體層序列結構化時完整地進行臺面結構化。由此，尤其也可行的是:半導體本體的側表面完全地由鈍化層覆蓋。隨后鈍化層能夠延伸至第二半導體區域的背離載體襯底的上側。
[0011]在另一個實施方式中，對半導體層序列結構化包括:執行干法化學刻蝕工藝。干法化學刻蝕工藝尤其能夠考慮用于在上文中所描述的對半導體層序列結構化直至向下到初始襯底。在此，在初始襯底上能夠停止刻蝕。干法化學刻蝕實現半導體表面、當前為半導體結構的側表面的改型，使得在該區域中能夠存在降低的導電能力或不再存在導電能力。由此能夠附加地抑制分流的形成。
[0012]在所述方法中，在早期的方法階段中使用絕緣的鈍化層保護半導體結構的側表面。如在常規的制造方法中那樣執行的面狀覆蓋半導體本體在此不提出。由于空間受限的應用，在選擇用于鈍化層的材料的中存在大的自由度。可使用在光電子半導體芯片的光輻射的波長范圍中具有較高的吸收的材料來代替例如氧化硅，所述材料具有改進的鈍化特性。就此而言，根據另一個實施方式提出，鈍化層具有氮化硅。
[0013]半導體層序列的第一和第二半導體區域具有不同的傳導類型。半導體層序列例如能夠在初始襯底上構成，使得第一半導體區域存在于半導體層序列的背離初始襯底的一側上，并且第二半導體區域朝向初始襯底或者設置在初始襯底上。此外，例如可行的是，第一半導體區域是P型傳導的半導體區域，并且第二半導體區域是η型傳導的半導體區域。在將連接結構與載體襯底連接并且移除初始襯底之后，第二半導體區域能夠具有露出的側，所述側能夠形成設置用于輸出光輻射的前側或光出射側。
[0014]在產生鈍化層之后構成的連接結構能夠除了能傳導的第一和第二連接層還具有絕緣層，通過所述絕緣層使能傳導的第一和第二連接層彼此分開。第一和第二連接層以及絕緣層能夠局部地彼此疊加地設置，并且在制成的光電子半導體芯片中局部地設置在載體襯底和第一半導體區域之間。
[0015]鈍化層不僅能夠用于鈍化半導體結構的側表面。可行的是:鈍化層附加地引起光電子半導體芯片的半導體本體的或半導體結構的第二半導體區域和第一連接層之間的分離。
[0016]光電子半導體芯片尤其能夠是發光二極管芯片。半導體層序列例如能夠基于II1-V族半導體材料體系、例如GaN。初始襯底例如能夠是藍寶石襯底。載體襯底例如能夠是鍺襯底。
[0017]連接結構與載體襯底的連接例如能夠通過鍵合工藝進行。在鍵合工藝中，連接結構能夠經由第二連接層與載體襯底連接。第二連接層為了該目的能夠具有適合于鍵合的子層，所述子層能夠以層堆的形式存在。
[0018]在另一個實施方式中，在對半導體層序列結構化時側向地在半導體結構旁構成呈隆起部形式的另一個半導體結構，鈍化層附加地構成在半導體結構和另一個半導體結構之間的溝槽的區域中。連接結構不僅在半導體結構的區域中構成，而且在另一個半導體結構的區域中和位于其之間的溝槽中構成。另一個半導體層結構的構成使得如下是可行的:將凹部或空腔在連接結構的設置用于與載體襯底連接的一側上的存在保持得小。
[0019]在移除初始襯底之后，此外能夠在另一個半導體結構的區域中使第一連接層露出。為了該目的，在該區域中例如能夠產生延伸至第一連接層的開口，或者全部存在于該區域中的半導體材料或整個另一個半導體結構能夠被移除。光電子半導體芯片的半導體本體或半導體結構的第一半導體區域能夠經由第一連接層的露出的、位于半導體本體側向的區域接觸。
[0020]為了改進接觸，還能夠靠考慮的是:在露出的第一連接層上構成適合于引線鍵合的且用作為前側接觸部的接觸面。為了該目的，能夠將附加的能傳導的層或金屬化部施加到露出的第一連接層上。
[0021]在另一個實施方式中，第一連接層構成為，使得第一連接層具有側向包圍半導體結構和設置在鈍化層上的子區域。以這種方式可行的是:關于將連接機構與載體襯底的連接將空腔保持得小。
[0022]鈍化層不僅能夠設置在半導體結構的環繞的側表面上，而且例如夠為，使得鈍化層附加地延伸到半導體結構的背離初始襯底的一側或上側上，并且覆蓋該側的邊緣區域。還可行的是:在半導體結構的背離初始襯底的一側上設置有一個層或多個層的設置。在此，鈍化層能夠以延伸至所述層或層設置或者在邊緣處延伸到所述層或層設置上的方式構成。在下文中描述這種層的可行的實例。
[0023]在另一個實施方式中，在對半導體層序列結構化之前在半導體層序列上構成能傳導的鏡層。稍后產生的第一連接層經由鏡層與半導體結構的第一半導體區域電連接。鏡層提供如下可行性:在光電子半導體芯片運行時將從有源區沿著朝向半導體芯片的后側的方向輸出的光輻射反射至前側或光出射側。鏡層能夠構成有與半導體結構和(多個)貫通孔配合的形狀。
[0024]在另一個實施方式中，至少在鏡層上構成附加的能傳導的層，使得第一連接層經由該能傳導的層和鏡層與第一半導體區域電連接。附加的能傳導的層能夠在對半導體層序列結構化之前構成，以便作為保護層在對半導體層序列結構化期間防止鏡層損壞。
[0025]在另一個實施方式中，至少一個貫通孔通過延伸穿過第一連接層、第一半導體區域和有源區進入到第二半導體區域中的穿通口形成，所述穿通口在邊緣處絕緣。在穿通口之內設置有接觸第二半導體區域的接觸層和第二連接層的接觸接觸層的子區域。由此，第二連接層和第二半導體區域之間的可靠的電連接是可行的。穿通口的邊緣處的電絕緣能夠通過上述絕緣層實現，第一和第二連接層通過所述絕緣層彼此分開。
[0026]光電子半導體芯片或連接結構不僅能夠構成有唯一的貫通孔，而且能夠構成有多個彼此并排設置的貫通孔。
[0027]在光電子半導體芯片中，半導體本體或半導體結構的第二半導體區域能夠經由載體襯底、第二連接層和(多個)貫通孔接觸。載體襯底為了該目的能夠具有能傳導的襯底材料、例如摻雜的鍺。載體襯底還能夠借助用作為后側接觸部的能傳導的層在背離連接結構的一側或后側上構成。在構成后側接觸部之前，還能夠執行載體襯底的后側打薄。
[0028]可行的是:將多個光電子半導體芯片共同地在復合件中制造，并且在制造方法結束時分割。所述分割能夠在上文中所描述的構成后側接觸部之后執行。
[0029]在另一個實施方式中，在側向地包圍半導體結構的區域中和/或至少一個貫通孔的區域中構成鏡層。以這種方式可行的是:實現在光電子半導體芯片運行中產生的光輻射沿著朝向前側或光出射側的方向的改進的反射。
[0030]在另一個實施方式中，在構成鈍化層之后，用絕緣材料填充側向地包圍半導體結構的區域。為了該目的，能夠將絕緣層材料施加到初始襯底的具有半導體結構的一側上并且隨后將其平坦化，例如通過后側磨削或拋光。以這種方式可行的是:避免關于將連接結構與載體襯底連接的空腔。
[0031]在另一個實施方式中，在移除初始襯底之后對半導體結構或半導體本體的通過移除而露出的側粗糙化。能夠由第二半導體區域形成的該側是上面提及的前側或光出射側。所述粗糙化，這能夠在適當的刻蝕工藝中進行，實現光輻射離開半導體本體的改進的耦合輸出。當通過粗糙化構成具有棱錐形的結構元件的耦合輸出結構時，這尤其是這種情況。
[0032]在另一個實施方式中，在移除初始襯底之后構成另一個鈍化層，所述另一個鈍化層設置在光電子半導體芯片的前側上。另一個鈍化層與用于鈍化環繞的側表面的鈍化層相比，能夠具有帶有(較)小的輻射吸收的絕緣材料、例如氧化硅。能夠至少設置在光電子半導體芯片的半導體結