DE102008056371A1 - Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips mit den folgenden Schritten angegeben: A) Ausbilden einer Halbleiterschichtenfolge (200) mit zumindest einer dotierten funktionellen Schicht (7), die Bindungskomplexe mit zumindest einem Dotierstoff und zumindest einem Kodotierstoff aufweist, wobei einer ausgewählt aus dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff ein Elektronenakzeptor und der andere ein Elektronendonator ist. B) Aktivieren des Dotierstoffs durch Aufbrechen der Bindungskomplexe mittels Einbringen einer Energie, wobei der Kodotierstoff zumindest teilweise in der Halbleiterschichtenfolge (200) verbleibt und zumindest teilweise keine Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff bildet. Weiterhin wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.

Description

  • Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips sowie ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
  • Bei der Herstellung von hochdotierten und gleichzeitig kristallin hochwertigen Halbleiterschichten in Halbleiterchips ist bei vielen Materialien, insbesondere bei Breitbandhalbleitern, neben der eigentlichen Dotierung eine Kodotierung mit einem zweiten Material erforderlich. Beispielsweise wird im Falle einer angestrebten hohen p-Dotierung zur Erzeugung einer erhöhten Ladungsträgerkonzentration, also einer erhöhten Löcherkonzentration, ein Elektronenakzeptormaterial eingebracht. Um gleichzeitig einer Degradation der Kristallqualität entgegenzuwirken, wird zusätzlich ein Elektronendonatormaterial als Kodotierung eingebracht, wodurch jedoch die elektrische Neutralität des Kristalls zumindest teilweise wieder hergestellt wird. Die Kodotierung kann damit unerwünscht aber durch das Herstellungsverfahren erforderlich sein. Bei derart gemäß dem angeführten Beispiel p-dotierten und gleichzeitig n-kodotierten Schichten ergibt sich durch die Kodotierung jedoch eine nur geringe p-Dotierung oder sogar eine intrinsische Ladungsträgerkonzentration oder sogar eine n-Dotierung. Für eine hohe Löcherkonzentration für die im genannten Beispiel angestrebte hohe p-Leitfähigkeit muss die kompensierende Wirkung des Kodotierstoffs wieder aufgehoben werden, was man als so genannte Aktivierung der elektrischen Leitfähigkeit, im gegebenen Beispiel der p-Leitfähigkeit, beziehungsweise als Aktivierung des Dotierstoffs bezeichnet.
  • Die elektrische Aktivierung von derartigen kodotierten Halbleitermaterialien wird üblicherweise durch die Aktivierung in Form eines rein thermischen Ausheilschritts erreicht. Dafür ist es erforderlich, dass der Kodotierstoff leichter flüchtig ist als der Dotierstoff und dass der Kodotierstoff durch den thermischen Ausheilschritt zu einem gewissen Grad oder vollständig, also beispielsweise von 0,001% bis zu 100%, aus der dotierten Halbleiterschicht ausgetrieben werden kann. Dieses Verfahren ist beispielsweise für die Aktivierung der p-Seite von GaN-basierten lichtemittierenden Dioden (LEDs) notwendig. Für diese Aktivierung existieren etablierte Methoden beispielsweise insbesondere auf der Basis von so genannten RTP-(„rapid termal processing”-)Prozessen unter speziellen Atmosphären. Konventionelle Aktivierungsprozesse finden bei Hochtemperatur von 700 bis 1000°C im Waferverbund in Form von RTP-Prozessen oder auch bei geringerer Temperatur bei 500 bis 600°C im Waferverbund im Rohrofen bei einer vergleichsweise deutlich längeren Dauer und einer anderen Gasmischung statt.
  • Die bekannten Methoden funktionieren jedoch nur unzureichend, wenn aus irgendeinem Grund die Diffusion des Kodotierstoffs aus dem dotierten Halbleitermaterial unterbunden ist, wie es beispielsweise bei so genannten vergrabenen p-dotierten Schichten der Fall ist. Dabei gibt es deutliche Unterschiede in dem erreichbaren Aktivierungsgrad für kodotierte p-Schichten, die offen liegen, das heißt, die nahe einer Oberfläche des Kristalls liegen und für die die beschriebenen herkömmlichen Methoden funktionieren, und für p-dotierte Schichten, die unter einer oder mehreren Schichten, insbesondere n-dotierten Schichten, vergraben sind. Letztere können mit den bekannten Aktivierungsmethoden nur gering oder gar nicht aktiviert werden. Die messbare Betriebsspannung von Bauelementen, wie beispielsweise von LEDs, ist dadurch signifikant erhöht.
  • Eine Aufgabe zumindest einer Ausführungsform ist es, Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips anzugeben, der zumindest eine dotierte funktionelle Schicht aufweist. Eine Aufgabe von zumindest einer weiteren Ausführungsform ist es, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch das Verfahren und den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Herstellung eins optoelektronischen Halbleiterchips insbesondere die Schritte:
    • A) Ausbilden einer Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einer dotierten funktionellen Schicht, die Bindungskomplexe mit zumindest einem Dotierstoff und zumindest einem Kodotierstoff aufweist, wobei einer ausgewählt aus dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff ein Elektronenakzeptor und der andere ein Elektronendonator ist,
    • B) Aktivieren des Dotierstoffs durch Aufbrechen der Bindungskomplexe mittels Einbringen einer Energie, wobei der Kodotierstoff zumindest teilweise in der Halbleiterschichtenfolge verbleibt und zumindest teilweise keine Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff bildet.
  • Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform umfasst ein optoelektronischer Halbleiterchip insbesondere eine Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einer dotierten funktionellen Schicht mit einem Dotierstoff und einem Kodotierstoff, wobei die Halbleiterschichtenfolge ein Halbleitermaterial mit einer Gitterstruktur aufweist, einer ausgewählt aus dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff ein Elektronenakzeptor und der andere ein Elektronendonator ist, der Kodotierstoff an das Halbleitermaterial gebunden ist und/oder auf Zwischengitterplätzen angeordnet ist und der Kodotierstoff zumindest teilweise keine Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff bildet.
  • Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen, Merkmale und Kombinationen davon beziehen sich gleichermaßen auf den optoelektronischen Halbleiterchip und auf das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips soweit nichts anderes explizit vermerkt ist.
  • Dass eine Schicht oder ein Element „auf” oder „über” einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht beziehungsweise zwischen dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
  • Dass eine Schicht oder ein Element „zwischen” zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist, kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zur einen der zwei anderen Schichten oder Elementen und in direktem mechanischen und/oder elektrischen Kontakt oder in mittelbarem Kontakt zur anderen der zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet ist. Dabei können bei mittelbarem Kontakt dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und zumindest einer der zwei anderen Schichten beziehungsweise zwischen dem einen und zumindest einem der zwei anderen Element angeordnet sein.
  • Der Begriff „dotierte funktionelle Schicht” bezeichnet vorliegend stets eine Schicht mit einem Dotierstoff und einem Kodotierstoff im oben beschriebenen Sinne.
  • Durch einen gezielten Energieeintrag im Verfahrensschritt B können die Bindungskomplexe in der dotierten funktionellen Schicht, die beispielsweise in Form von atomaren Bindungen zwischen dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff oder in Form von Bindungskomplexen zwischen dem Dotierstoff, dem Kodotierstoff und dem Halbleitermaterial der dotierten funktionellen Schicht vorliegen, dahingehend manipuliert werden, dass die kompensierende Wirkung des Kodotierstoffs auf die dotierenden Eigenschaften des eigentlichen Dotierstoffs aufgehoben werden kann. Durch geeignete Prozessbedingungen kann durch das hier beschriebene Verfahren eine direkte Wiederherstellung dieser aufgebrochenen Bindungen beziehungsweise Bindungskomplexe im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren vermieden werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass der Kodotierstoff an einer anderen Stelle, das heißt nicht am Dotierstoff, im Kristallgitter des Halbleitermaterials der dotierten funktionellen Schicht oder einer anderen Schicht der Halbleiterschichtenfolge gebunden oder im Zwischengitter gelagert wird, wo er nicht mehr kompensierend auf den Dotierstoff wirken kann. Dadurch steigt die Anzahl der durch den Dotierstoff eingebrachten freien, also nicht kompensierten, Ladungsträger, ohne dass der Kodotierstoff aus der dotierten funktionellen Schicht oder aus der Halbleiterschichtenfolge ausgetrieben werden muss. Aufgrund der so erreichbaren höheren Leitfähigkeit sinkt auch die Betriebsspannung eines derart aktivierten optoelektronischen Halbleiterchips.
  • Dass der Kodotierstoff zumindest teilweise keine Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff bildet, kann hier und im Folgenden insbesondere bedeuten, dass zumindest ein Teil des Kodotierstoffs in der dotierten funktionellen Schicht vorhanden ist, der keine Bindungskomplexe mit einem Teil des Dotierstoffs bildet, so dass dieser Teil des Dotierstoffs zur Erhöhung der Dichte von freien Ladungsträgern in der dotierten funktionellen Schicht beitragen kann. Dabei umfasst der Begriff „freie Ladungsträger” in einer p-dotierten Schicht insbesondere Löcher, also Stellen, an denen Elektronen fehlen und die maßgeblich zur elektrischen Leitfähigkeit von p-leitenden Halbleitern beitragen, und in einer n-dotierten Schicht Elektronen.
  • Insbesondere kann der optoelektronische Halbleiterchip als lichtemittierende Diode (LED) oder als Laserdiode hergestellt werden beziehungsweise ausgebildet sein und zumindest eine aktive Schicht mit einem aktiven Bereich aufweisen, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung abzustrahlen. Hier und im Folgenden kann „Licht” oder „elektromagnetische Strahlung” gleichermaßen insbesondere elektromagnetische Strahlung mit zumindest einer Wellenlänge oder einem Wellenlängenbereich aus einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich von größer oder gleich 200 nm und kleiner oder gleich 20000 nm bedeuten. Dabei kann das Licht beziehungsweise die elektromagnetische Strahlung einen sichtbaren, also einen nah-infraroten bis blauen Wellenlängenbereich mit einer oder mehreren Wellenlängen zwischen etwa 350 nm und etwa 1000 nm umfassen.
  • Der Halbleiterchip kann als aktiven Bereich in der aktiven Schicht beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Strukturen) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Strukturen) aufweisen. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (”confinement”) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Die Halbleiterschichtenfolge kann neben der aktiven Schicht mit dem aktiven Bereich weitere funktionelle Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, ausgewählt aus p- und n-dotierten Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- und Lochtransportschichten, p-, n- und undotierten Confinement-, Mantel- und Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und Elektroden sowie Kombinationen der genannten Schichten. Die Elektroden können dabei jeweils eine oder mehrere Metallschichten mit Ag, Au, Sn, Ti, Pt, Pd, Cr, Al und/oder Ni und/oder eine oder mehrere Schichten mit einem transparenten leitenden Oxid wie etwa Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) aufweisen. Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Anordnungsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
  • Die Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise der Halbleiterchip kann als Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausbildet werden beziehungsweise sein. Dabei kann der Halbleiterchip beziehungsweise die Halbleiterschichtenfolge insbesondere als Nitrid-Halbleitersystem ausgebildet werden beziehungsweise sein. Der Begriff Nitrid-Halbleitersystem umfasst alle Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien. Es kann sich dabei um eine Halbleiterstruktur aus einer binären, ternären und/oder quaternären Verbindung von Elementen der III-Hauptgruppe mit einem Nitrid handeln. Beispiele für derartige Materialien sind BN, AlGaN, GaN, InAlGaN oder weitere III-V-Verbindungen. In diesem Sinne kann die Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise der Halbleiterchip auf der Basis von InAlGaN ausgeführt sein. Unter InAlGaN-basierte Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist.
  • Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InGaAlN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen oder grün-gelben Wellenlängenbereich emittieren.
  • Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von AlGaAs ausgeführt sein. Unter AlGaAs-basierten Halbleiterchips und Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem AlxGa1-xAs mit 0 ≤ x ≤ 1 aufweist. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein auf AlGaAs basierendes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. Weiterhin kann ein derartiges Material zusätzlich oder alternativ zu den genannten Elementen In und/oder P aufweisen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen oder Halbleiterchips, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InGaAlP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einen grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge oder der Halbleiterchip neben oder anstelle der III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme auch II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial kann wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe oder der zweiten Nebengruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, Cd, Zn, Sn, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, Te, aufweisen. Insbesondere umfasst ein II-VI-Verbindungs-Halbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe oder zweiten Nebengruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
  • Alle vorab angegebenen Materialien müssen nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach den angegebenen Formeln aufweisen. Vielmehr können sie ein oder mehrere weitere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die physikalischen Eigenschaften des Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhalten die angegebenen Formeln jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, auch wenn diese teilweise durch geringe Menge weiterer Stoffe ersetzt sein können.
  • Die Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin ein Substrat aufweisen, auf dem die oben genannten III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme abgeschieden sind. Das Substrat kann dabei ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, umfassen. Beispielsweise kann das Substrat GaP, GaN, SiC, Si und/oder Ge oder auch Saphir umfassen oder aus einem solchen Material sein. Das Substrat kann als Aufwachssubstrat ausgebildet sein, das bedeutet, dass die Halbleiterschichtenfolge auf dem Substrat epitaktisch aufgewachsen ist und dass die vom Substrat am weitesten entfernt angeordnete funktionelle Schicht der Halbleiterschichtenfolge die in Aufwachsrichtung zu Oberst liegende Schicht ist. Alternativ dazu kann das Substrat auch als Trägersubstrat ausgebildet sein, auf das ein auf eine zuvor auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge beispielsweise durch Umbonden derart übertragen wird, dass die auf dem Aufwachssubstrat in Aufwachsrichtung zuoberst liegende Schicht der Halbleiterschichtenfolge nach dem Umbonden dem Trägersubstrat am nächsten liegt. Das Aufwachssubstrat kann nach dem Übertragungsschritt teilweise oder ganz entfernt werden, so dass die zuerst auf dem Aufwachssubstrat aufgewachsene Schicht der Halbleiterschichtenfolge freigelegt werden kann. Insbesondere kann ein optoelektronischer Halbleiterchip mit einem Trägersubstrat als Dünnfilm-Halbleiterchip ausgebildet werden beziehungsweise sein.
  • Dünnfilm-Halbleiterchips zeichnen sich insbesondere durch mindestens eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
    • – An einer zu einem Träger hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
    • – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und
    • – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung der Strahlung in der Epitaxieschichtenfolge führt, d. h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
  • Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Im Verfahrensschritt A kann als Halbleiterschichtenfolge beispielsweise die dotierte funktionelle Schicht in Form einer Einzelschicht oder in Form eines dotierten funktionellen Schichtenstapels bereitgestellt werden. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge als teilweise fertig ausgebildeter Teil des Halbleiterchips bereitgestellt beziehungsweise ausgebildet werden. Das kann beispielsweise bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge ein Substrat, etwa ein Aufwachssubstrat, aufweist, auf dem eine Mehrzahl von funktionellen Schichten einschließlich der dotierten funktionellen Schicht mit dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff als in Aufwachsrichtung zu Oberst liegender Schicht aufgewachsen werden. Alternativ kann das Substrat ein Trägersubstrat sein, auf das eine Halbleiterschichtenfolge mit einer dotierten funktionellen Schicht übertragen wird und das Aufwachssubstrat anschließend entfernt wird, so dass die dotierte funktionelle Schicht freigelegt wird.
  • Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge im Verfahrensschritt A mit einer Mehrzahl von funktionellen Schichten ausgebildet werden, wobei die dotierte funktionelle Schicht mit dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff zwischen zwei weiteren funktionellen Schichten angeordnet ist, so dass die dotierte funktionelle Schicht als keine der Halbleiterschichtenfolge zu Oberst liegende Schicht ausgebildet ist. Sind in Aufwachsrichtung über sowie unter der dotierten funktionellen Schicht jeweils eine oder eine Mehrzahl von weiteren funktionellen Schichten angeordnet, wobei zumindest die direkt zur dotierten funktionellen Schicht benachbarten Schichten verschieden von der dotierten funktionellen Schicht, insbesondere verschieden dotiert, sind, so kann die dotierte funktionelle Schicht hier und im Folgenden auch als so genannte „vergrabene” Schicht bezeichnet werden.
  • Insbesondere kann der Halbleiterchip im Verfahrensschritt A bereits fertig gestellt werden, das bedeutet, dass die Halbleiterschichtenfolge nach dem Verfahrensschritt A bereits alle für den Betrieb des Halbleiterchips erforderlichen funktionellen Schichten der Halbleiterschichtenfolge aufweist. Die Halbleiterschichtenfolge kann dabei beispielsweise in einem Waferverbund ausgebildet werden. Die derart fertig gestellte Halbleiterschichtenfolge kann dabei im Waferverbund oder weiterhin bereits einzelnen Halbleiterchips entsprechend vereinzelt nach Ausführung des Verfahrensschritts A ausgebildet und bereitgestellt sein.
  • Der Halbleiterchip beziehungsweise die Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise zwischen einer p-dotierten Schicht und einer in Wachstumsrichtung nachfolgenden n-dotierten Schicht einen aktiven Bereich aufweisen, so dass die Polarität in Wachstumsrichtung gesehen gegenüber einem herkömmlichen Halbleiterchip, bei dem der p-dotierte Bereich in Wachstumsrichtung dem n-dotierten Bereich nachfolgt, invertiert ist. Je nach Ausbildung des Halbleiterchips mit einem Aufwachssubstrat oder einem Trägersubstrat kann die n-dotierte Schicht oder auch die p-dotierte Schicht als die vergrabene dotierte funktionelle Schicht ausgebildet sein.
  • Eine vergrabene dotierte funktionelle Schicht kann weiterhin beispielsweise bei einem optoelektronischen Halbleiterchip mit zumindest einem Tunnelübergang mit mindestens einer n-dotierten („n-Typ”) Tunnelübergangsschicht und mindestens einer p-dotierten („p-Typ”) Tunnelübergangsschicht ausgebildet werden. Die zumindest eine dotierte funktionelle Schicht mit dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff kann dabei durch die mindestens eine n-dotierte Tunnelübergangsschicht oder durch die mindestens eine p-dotierte Tunnelübergangsschicht gebildet sein. Dem Tunnelübergang kann dabei innerhalb der Halbleiterschichtenfolge in einer von einem Substrat weggewandten Richtung eine aktive Schicht mit einem aktiven Bereich nachgeordnet sein. Dabei kann zwischen der mindestens einen n-Typ Tunnelübergangsschicht und der mindestens einen p-Typ Tunnelübergangsschicht ein undotierter Bereich aus mindestens einer undotierten Zwischenschicht angeordnet sein, so dass die n-Typ Tunnelübergangsschicht und die p-Typ Tunnelübergangsschicht nicht direkt aneinander angrenzen, sondern durch mindestens eine undotierte Zwischenschicht voneinander separiert sind. Der Begriff ”Tunnelübergangsschicht” wird dabei zur Unterscheidung von den übrigen funktionellen Schichten der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Halbleiterchips verwendet und bedeutet, dass die so bezeichnete n-Typ Tunnelübergangsschicht oder p-Typ Tunnelübergangsschicht in dem Tunnelübergang angeordnet ist.
  • Dadurch, dass die n-Typ Tunnelübergangsschicht und die p-Typ Tunnelübergangsschicht durch den undotierten Bereich voneinander separiert sind, wird eine nachteilige Kompensation der unterschiedlichen Ladungsträger an der Grenzfläche verhindert, die ansonsten aufgrund der Diffusion von Ladungsträgern über die Grenzfläche auftreten würde, wenn die p-Typ Tunnelübergangschicht und die n-Typ-Tunnelübergangsschicht direkt aneinander angrenzen würden. Zwar wird auch durch das Einfügen des undotierten Bereichs zwischen der n-Typ Tunnelübergangsschicht und der p-Typ Tunnelübergangsschicht ein Bereich mit einer nur geringen Ladungsträgerdichte innerhalb des Tunnelübergangs erzeugt, jedoch kann auch erreicht werden, dass sich dieser in Form von einer oder mehreren undotierten Zwischenschichten eingefügte undotierte Bereich weniger nachteilig auf die elektrischen Eigenschaften des Tunnelübergangs, insbesondere auf die Vorwärtsspannung, auswirkt, als ein Bereich an der Grenzfläche zwischen einer n-Typ Tunnelübergangsschicht und einer unmittelbar angrenzenden p-Typ Tunnelübergangsschicht, in dem sich Ladungsträger aufgrund der Diffusion über die Grenzfläche gegenseitig kompensieren.
  • Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise der Halbleiterchip als gestapelte LED mit einer Mehrzahl von übereinander aufgewachsenen aktiven Schichten ausgebildet werden, wobei jede der aktiven Schichten jeweils zwischen zumindest einer n-dotierten Schicht und einer p-dotierten Schicht, auch in Kombination beispielsweise mit Tunnelübergangsschichten, angeordnet ist. Dadurch kann eine als gestapelte LED ausgebildete Halbleiterschichtenfolge zumindest eine vergrabene dotierte funktionelle Schicht aufweisen.
  • Die vorab beschriebenen Strukturen für die Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise den Halbleiterchip in Form von regulären oder invertierten Polaritäten, Tunnelübergangsschichten und gestapelten aktiven Bereichen sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter ausgeführt. All diesen Strukturen ist gemein, dass sie vergrabene dotierte funktionelle Schichten aufweisen können, die einen Dotierstoff und einen Kodotierstoff aufweisen können und die benachbart zu Schichten sind, die als Diffusionsbarrieren für den Kodotierstoff wirken können. Bei derartigen vergrabenen dotierten funktionellen Schichten kann daher eine herkömmliche Aktivierung des Dotierstoffs beispielsweise mittels eines herkömmlichen oben beschriebenen RTP-Verfahrens kaum oder gar nicht möglich sein.
  • Der Dotierstoff für eine p-dotierten funktionelle Schicht, das heißt mindestens ein geeigneter Elektronenakzeptor, kann zumindest bei hohen zu erreichenden Dotierstärken in der Regel nicht in einer reinen Form in das Halbleitermaterial der dotierten funktionellen Schicht eingebracht werden. Stattdessen liegt der Dotierstoff in einem Komplex mit mindestens einem weiteren Stoff, dem Kodotierstoff, vor. Dieser weitere Stoff wirkt oftmals als ein Elektronendonator für das Halbleitermaterial, der das Elektronenakzeptormaterial, also den Dotierstoff, in seiner elektrischen Wirkung kompensiert. Insbesondere kann die dotierte funktionelle Schicht somit eine p-dotierte Schicht sein, bei der der Dotierstoff ein Elektronenakzeptormaterial aufweist oder ist, während der Kodotierstoff ein Elektronendonatormaterial aufweist oder ist. Der Aktivierungsschritt gemäß Verfahrensschritt B ist geeignet, die elektrische Wirkung zumindest eines Teils des Dotierstoffs innerhalb des Halbleitermaterials dauerhaft herzustellen, das heißt, sie ist geeignet, die p-Leitfähigkeit zu erhöhen.
  • Besonders bevorzugt weist der Dotierstoff in einem Breitbandhalbleitersystem wie etwa in einem Nitrid-Verbindungshalbleitersystem für eine p-dotierte funktionelle Schicht Magnesium auf oder ist Magnesium. Das Magnesium wird in der Regel in einem Komplex mit Wasserstoff als Kodotierstoff in das Halbleitermaterial eingebaut. Durch den Aktivierungsschritt gemäß Verfahrensschritt B wird die elektrische Wirkung zumindest eines Teils des Magnesiums als p-Dotierstoff, die durch den Wasserstoff kompensiert wird, hergestellt. In einem II-VI-Verbindungshalbleitersystem wie etwa ZnSe weist der Dotierstoff beispielsweise Stickstoff auf oder ist Stickstoff. Der Kodotierstoff kann auch hier bevorzugt Wasserstoff sein.
  • Alternativ kann die dotierte funktionelle Schicht auch eine n-dotierte Schicht sein, das heißt, dass der Dotierstoff Elektronendonatormaterial ist, während der Kodotierstoff ein Elektronenakzeptormaterial ist. Dies kann beispielsweise besonders geeignet für Halbleitermaterialien mit relativ geringer Bandlücke, etwa Verbindungshalbeitermaterialien basierend auf CdTe oder GaAs, sein.
  • Da das Austreiben des Kodotierstoffs beim hier beschriebenen Verfahren nicht erforderlich ist, eignet es sich insbesondere für dotierte funktionelle Schichten, aus denen der Kodotierstoff aus fundamentalen Gründen nicht ausdiffundieren kann, etwa, weil die dotierte funktionelle Schicht eine im obigen Sinne vergrabene Schicht ist. Das hier beschriebene Verfahren kann daher erstmals die Möglichkeit bieten, auch diese Schichten zu aktivieren. Für oben beschriebene PILS („polarity inverted LED structures”) sowie gestapelte LEDs, etwa auf der Basis von GaN oder anderen der oben genannten Verbindungshalbleitermaterialien, ist diese Art der Aktivierung essentiell, da in diesen Fällen eine p-dotierte funktionelle Schicht, beispielsweise mit Mg als Dotierstoff und Wasserstoff als Kodotierstoff durch einen RTP-basierten Temperschritt, der ausschließlich auf den Austrieb des Kodotierstoffs zielt, nicht aktiviert werden kann.
  • Zur Erreichung einer gezielten und möglichst permanenten Aufbrechung der für den Dotierstoff passivierenden Bindung des Kodotierstoffs zum Dotierstoff oder auch zu Kristallatomen ist die Zufuhr und das Einbringen von Energie notwendig. Dabei kann im Verfahrensschritt B die Energie durch Erzeugung eines Stroms in der dotierten funktionellen Schicht eingebracht werden. Dies kann hier und im Folgenden auch als so genannte „elektrische Aktivierung” bezeichnet werden. Bei der elektrischen Aktivierung kann zumindest die dotierte funktionelle Schicht an eine externe Stromquelle elektrisch angeschlossen werden. Weiterhin kann beispielsweise ein im Verfahrensschritt A hinsichtlich der Halbleiterschichtenfolge bereits fertig hergestellter und ausgebildeter optoelektronische Halbleiterchip für einen bestimmten Zeitraum elektrisch betrieben werden, das heißt an eine externe Strom- und Spannungsquelle angeschlossen werden.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip kann sich dabei noch im Waferverbund befinden, so dass eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterchips beziehungsweise Halbleiterschichtenfolgen gleichzeitig aktiviert werden können. Alternativ dazu kann der Halbleiterchip bereits im Verfahrensschritt A vereinzelt und damit aus dem Waferverbund herausgelöst sein, so dass der Halbleiterchip individuell und unabhängig von weiteren Halbleiterchip des Waferverbunds aktiviert werden kann. Hinsichtlich der im Folgenden beschriebenen erforderlichen Stromdichten kann eine elektrische Aktivierung einer vereinzelten Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise eines vereinzelten optoelektronischen Halbleiterchips vorteilhaft sein, da eine Skalierung dieser Methode auf größere Waferscheiben technologisch nur eingeschränkt möglich sein kann.
  • Alternativ dazu kann der Strom kontaktlos durch Induktion mittels einer externen geeigneten Spulenanordnung erzeugt werden. Dabei kann in einer Ebene parallel zur Erstreckungsebene der dotierten funktionellen Schicht zumindest in der dotierten funktionellen Schicht oder zusätzlich auch in weiteren Schichten der Halbleiterschichtenfolge ein Kreisstrom beziehungsweise eine Mehrzahl von Kreisströmen senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge und damit senkrecht zur betriebsbedingten Stromrichtung des Halbleiterchips gerichtet erzeugt werden.
  • Wird die Halbleiterschichtenfolge im Verfahrensschritt A beispielsweise auf einem elektrisch isolierenden Saphirsubstrat als Aufwachssubstrat ausgebildet, kann die elektrische Aktivierung durch elektrischen Anschluss nach dem Umbonden der Halbleiterschichtenfolge auf ein elektrisch leitendes Trägersubstrat und nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats stattfinden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann bereits vor einem gegebenenfalls nicht mehr erforderlichen Umbondschritt die elektrische Aktivierung mittels Induktion durchgeführt werden.
  • Bei der elektrischen Aktivierung, sowohl durch elektrischen Anschluss wie auch durch Induktion, kann ein stetiger Abfall der nötigen Betriebsspannung auf einen minimalen Wert beobachtet werden, der permanent verbleibt. Dabei kann die erzeugte Stromdichte größer oder gleich 50 A/cm2 sein, wobei höhere Stromdichten die Aktivierung beschleunigen können.
  • Weiterhin kann besonders bevorzugt zusätzlich zur Erzeugung des Stroms eine Wärmeenergie zugeführt werden, so dass die Temperatur der Halbleiterschichtenfolge oder des optoelektronischen Halbleiterchips, zumindest aber die Temperatur der dotierten funktionellen Schicht, erhöht ist. Die Temperatur der dotierten funktionellen Schicht sollte größer oder gleich etwa 80°C und besonders bevorzugt größer oder gleich 100°C sein. Weiterhin kann die erzeugte Stromdichte bei derartigen Temperaturen größer oder gleich 10 A/cm2 sein. Im Vergleich zu bekannten Aktivierungsverfahren kann die Temperatur bei den hier beschriebenen Aktivierungsmethoden kleiner oder gleich 400°C und weiterhin kleiner oder gleich 300°C sein. Mit zunehmend höheren Temperaturen kann sich die Aktivierung nahezu exponentiell beschleunigen, was gleichzeitig geringere erforderliche Stromdichten ermöglichen kann. Es wurde durch Messungen festgestellt, dass sich bei etwa 300°C beispielsweise bereits nach etwa 1 Minute eine Sättigung im Abfall der Betriebsspannung einstellen kann. Die Aktivierungszeit muss sehr genau, das heißt insbesondere nicht zu lange gewählt werden, da sich sonst ein zusätzlicher Abfall der Lichtemission durch Alterung der Halbleiterschichtenfolge einstellen kann. Allerdings gibt es einen Parameterraum, innerhalb dem die Alterung deutlich später einsetzt und langsamer verläuft als die Sättigung auf einem reduzierten Niveau der Betriebsspannung erfolgt. Insbesondere kann die Aktivierungszeit sowohl bei der elektrischen Aktivierung als auch bei den im Folgenden beschriebenen alternativen und zusätzlichen Aktivierungsprozessen kleiner oder gleich 10 Minuten dauern, und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 5 Minuten.
  • Die Wärmeenergie kann durch eine externe Wärmequelle, also etwa eine Heizung, zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeenergie auch durch den erzeugten Strom selbst aufgrund ohmscher Verluste zugeführt werden. Durch den Einfluss von der durch die eingebrachte Wärmeenergie erzeugte erhöhte Temperatur in Kombination mit dem erzeugten Stromfluss kann der Kodotierstoff, also beispielsweise der oben genannte Wasserstoff, so umgelagert werden, dass der eigentliche Dotierstoff, also beispielsweise das oben genannten Magnesium, aktiviert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich zum Erzeugen eines Stroms und/oder zum Einbringen einer Wärmeenergie kann im Verfahrensschritt B das Einbringen einer Energie durch Einstrahlung einer elektromagnetischen Strahlung erfolgen. Dies kann hier und im Folgenden auch als „elektromagnetische Aktivierung” bezeichnet werden. Eine elektromagnetische Aktivierung kann bedeuten, dass die im Verfahrensschritt A ausgebildete Halbleiterschichtenfolge mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt werden kann, welche resonant oder nicht-resonant mit Absorptionswellenlängen oder Absorptionsbanden der dotierten funktionellen Schichten und/oder weiteren Schichten der Halbleiterschichtenfolge ist.
  • Durch die Einstrahlung einer elektromagnetischen Strahlung kann es beispielsweise möglich sein, dass zusätzliche Ladungsträger erzeugt werden, die in Verbindung mit der oben genannten elektrischen Aktivierung einen größeren induzierten Strom ermöglichen. Dies kann insbesondere auch dann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise intrinsisch nur sehr wenige beziehungsweise keine freien Ladungsträger in der dotierten funktionellen Schicht vorhanden sind. Weiterhin können bei einer resonanten Bestrahlung Ladungsträger gezielt in den Schichten angeregt werden, in denen die Aktivierung stattfinden soll, also etwa in der dotierten funktionellen Schicht. Weiterhin kann die Aktivierung der dotierten funktionellen Schicht alleine durch elektromagnetische Aktivierung erfolgen.
  • Die Frequenz der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung bestimmt hierbei die Art der elektromagnetischen Aktivierung. Bei Verwendung von Mikrowellenstrahlung, also elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von größer oder gleich etwa 1 Millimeter und kleiner oder gleich etwa 1 Meter beziehungsweise einer Frequenz von etwa 300 MHz bis etwa 300 GHz, erfolgt die Aktivierung bei typischen Halbleitermaterialien in der Regel nicht resonant. Dabei kann der Energieübertrag auf atomare Bindungen unter anderem durch Anregungen von Rotonen und/oder Phononen erfolgen. Phononen können dabei in der dotierten funktionellen Schicht typischerweise Anregungsenergien von einigen 10 meV aufweisen, Rotonen können typische Anregungsenergien von weniger als 1 meV bis zu einigen Millielektronenvolt aufweisen. Rotonen können dabei Eigenrotationen von Atomen sowie auch von Komplexen wie etwa Exzitonen umfassen. Bei Verwendung von so genannter Terahertzstrahlung, also elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge von größer oder gleich etwa 100 Mikrometern und kleiner oder gleich etwa 1 Millimeter beziehungsweise einer Frequenz von etwa 300 GHz bis etwa 3 THz, handelt es sich bei üblichen Halbleitermaterialien in der Regel um eine resonante Aktivierung, bei der Gitterschwingungen, also Phononeu, direkt erzeugt werden können.
  • Die Prozessbedingungen wie etwa Frequenz, Leistung, Atmosphäre, Zeit, zusätzliche Susceptoren, die die elektromagnetische Strahlung absorbieren können, definieren Grad und Erfolg der elektromagnetischen Aktivierung. Insbesondere kann die elektromagnetische Aktivierung auch mittels einer Mischung aus resonanter und nicht-resonanter Aktivierung erfolgen. Beispielsweise kann für eine vergrabene dotierte funktionelle Schicht aus p-GaN die Frequenz der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung zwischen 5 und 10 GHz bei einer Leistung von 100 bis 4000 Watt liegen. Die Einstrahlung kann dabei bevorzugt über einen Zeitraum von 10 Sekunden bis zu einer Stunde erfolgen. Um so genannte „hot spots” und ein so genanntes „arcing”, also lokale Überhitzungen und Überschläge, zu vermeiden, kann die Frequenz auch variiert werden. Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ die Halbleiterschichtenfolge relativ zur Vorrichtung zur Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung oder umgekehrt rotiert und/oder translatiert werden.
  • Die Aktivierung mittels elektromagnetischer Strahlung bietet den zusätzlichen Vorteil, überall im Chipdurchlauf anwendbar zu sein. Bei konventioneller thermischer Aktivierung ist der Aktivierungsschritt immer einer der ersten Prozessierungsschritte im Rahmen eines Chipdurchlaufes, da hierfür wie oben beschrieben typischerweise eine sehr hohe Temperatur, beispielsweise über 700°C, benötigt wird; diese hohen Temperaturen schädigen im allgemeinen viele der ”Folge-Komponenten” beziehungsweise „Folge-Schichten”, die innerhalb des Verfahrensschritts A in einem Chipdurchlauf sukzessive auf die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht werden. Eine gezielte Ankoppelung der elektromagnetischen Strahlung an das verwendete Material, beispielsweise eine dotierte funktionelle Schicht aus p-GaN, dagegen erlaubt es, diesen Prozessschritt zu einem späteren Zeitpunkt in den Prozessdurchlauf zu integrieren, da die Welleneigenschaften der elektromagnetischen Strahlung gerade so eingestellt werden können, dass die Aktivierungsenergie stark selektiv genau dort, und nahezu nur dort, einkoppelt, wo sie „gebraucht” wird, nämlich beispielsweise in den zu aktivierenden Dotierstoff-Kodotierstoff- bzw. Dotierstoff-Kodotierstoff-Halbleiterkristall-Bindungskomplexen. Damit wird mehr Freiheit im Design und im so genannten Chip-Flow beispielsweise hinsichtlich der möglichen Reihenfolge der Einzelprozesse ermöglicht. Darüber hinaus kann die Aktivierungseffizienz gesteigert werden, beispielsweise dadurch, dass die Aktivierung nach dem Mesa-Ätzen durchgeführt wird, also zu einem Zeitpunkt, zu dem eine größere offene Kristall-Fläche durch die erzeugten Meseten vorliegt und so der Kodotierstoff besser abtransportiert werden kann.
  • Die in Verfahrensschritt A ausgebildete Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise der optoelektronische Halbleiterchip kann dabei auch mehrere, das bedeutet zumindest zwei, zueinander direkt benachbart angeordnete dotierte funktionelle Schichten oder mehrere dotierte funktionelle Schichten aufweisen, zwischen denen weitere funktionelle Schichten angeordnet sind. Die Aktivierung der mehreren dotierten funktionellen Schichten kann im Verfahrensschritt B gleichzeitig erfolgen. Alternativ dazu kann jede der dotierten funktionellen Schichten in einem jeweils hinsichtlich der oben genannten Parameter zur Aktivierung angepassten Verfahrensschritt B aktiviert werden.
  • Der Nachweis einer Änderung der lokalen Bindungszustände des Kodotierstoffs kann auf verschiedene Arten erfolgen beziehungsweise vorgenommen werden. Eine besonders sensitive Methode stellt die Spinresonanz dar, wie beispielsweise in der Druckschrift Zeanut et al., APL 95, 1884 (2004) beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Eine geänderte Bindung des Kodotierstoffs hat effektiv einen geänderten g-Faktor eines zu betrachtenden Ladungsträgers in der Umgebung dieser Bindung zur Folge, wobei der g-Faktor den so genannten gyromagnetischen Faktor beziehungsweise den so genannten Lande-Faktor bezeichnet. Der geänderte g-Faktor äußert sich in einer geänderten Resonanzfrequenz.
  • Darüber hinaus lassen sich die Bindungszustände des Kodotierstoffs auch direkt über ihre charakteristische Schwingungsfrequenz im Kristallgitter nachweisen. So haben beispielsweise Mg-H und N-H Bindungen im GaN in Abhängigkeit ihrer Position und Bindungszustände im Kristallgitter Schwingungsmoden mit Energien zwischen 2000 und 4000 Wellenzahlen, die mittels Ramanspektroskopie und Infrarot(Fourier-)Spektroskopie nachweisbar sind, wie etwa in Neugebauer and van de Walle, PRL 75, 4452 (1995), Van de Walle, Phys. Rev. B 56, 10020 (1997), Kaschner et al., APL 74, 328 (1999), Harima et al., APL 75, 1383, (1999) und Cusco et al., APL 84, 897 (2004) beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalte insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1A bis 5 beschriebenen Ausführungsformen.
  • Es zeigen:
  • 1A bis 1D schematische Darstellungen von Verfahrensschritten von Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterchips gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen,
  • 2 bis 4 schematische Darstellungen von Verfahrensschritten von Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterchips gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
  • 5 eine Messung der Betriebspannung in Abhängigkeit von der Aktivierungszeit.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
  • In den 1A bis 1D sind verschiedene Ausführungsbeispiele für Verfahrensschritte A von Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterchips gezeigt. Dabei wird gemäß der 1A bis 1D jeweils eine Halbleiterschichtenfolge 100, 200, 300 beziehungsweise 400 ausgebildet, die mindestens ein Substrat 1, eine dotierte funktionelle Schicht 7, einen aktiven Bereich 8 und eine weitere funktionelle Schicht 9 aufweist. Zur elektrischen Kontaktierung sind auf einer der dotierten funktionellen Schicht 7 abgewandten Seite des Substrats 1 und auf einer dem Substrat 1 abgewandten Oberfläche der jeweiligen Halbleiterschichtenfolge 100, 200, 300, 400 Elektrodenschichten 10, 11 aufgebracht, die ein oder mehrere Metalle und/oder ein oder mehrere transparente leitende Oxide wie im allgemeinen Teil beschrieben aufweisen können. Die Halbleiterschichtenfolgen der gezeigten Ausführungsbeispiele sind dabei rein beispielhaft als Nitrid-Verbindungshalbleiter-Schichtenfolgen ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich dazu können die Halbleiterschichtenfolgen auch andere im allgemeinen Teil beschriebene Verbindungshalbleitermaterialien aufweisen.
  • Weiterhin werden im Folgenden hinsichtlich des jeweils herzustellenden Halbleiterchips rein beispielhaft bereits fertig gestellte Halbleiterschichtenfolgen 100, 200, 300, 400 ausgebildet, also Halbleiterschichtenfolgen, die hinsichtlich ihres jeweiligen Schichtenaufbaus bereits dem fertigen Halbleiterchip entsprechen. Alternativ dazu können auch lediglich teilweise fertig gestellte Halbleiterschichtenfolgen im Verfahrensschritt A ausgebildet werden, die zumindest die dotierte funktionelle Schicht 7 aufweisen. Weiterhin können die Halbleiterschichtenfolgen im Verfahrensschritt A noch in einem Waferverbund vor einem anschließend durchzuführenden Vereinzelungsschritt ausgebildet und bereitgestellt werden.
  • Die folgende Beschreibung beschränkt sich rein beispielhaft auf eine dotierte funktionelle Schicht 7, die p-dotiert ist, und auf weitere funktionelle Schichten, die dann entsprechend n- oder p-leitend ausgebildet werden. Alternativ dazu können die Polaritäten der dotierten funktionellen Schicht 7 sowie der weiteren funktionellen Schichten beziehungsweise die Polaritäten deren Dotierstoffe und gegebenenfalls deren Kodotierstoffe auch umgekehrt sein, das heißt, dass unter anderem die dotierte funktionelle Schicht 7 n-dotiert ausgebildet wird.
  • Das Substrat 1 der Halbleiterschichtenfolge 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1A ist ein Aufwachssubstrat, auf dem die darüber liegenden Schichten 7, 8, 9 im Rahmen des Verfahrensschritts A epitaktisch aufwachsen werden. Die Aufwachsrichtung ist in 1A wie auch in den folgenden 1B bis 1D mittels des Pfeils 99 gekennzeichnet.
  • Als Aufwachssubstrat dient in diesem Ausführungsbeispiel bevorzugt ein n-leitendes Substrat. Mögliche n-leitende Substrate sind dabei beispielsweise n-GaN, n-SiC, n-Si(111). Es ist aber auch möglich, dass ein elektrisch nicht leitendes Substrat wie beispielsweise Saphir Verwendung findet, wobei hier dann die Elektrodenschicht 10 auf der den Schichten 7, 8, 9 zugewandten Seite des Substrats 1 angeordnet wird.
  • Die funktionelle Schicht 9 ist eine n-leitende Schicht, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als eine mit Silizium dotierte Galliumnitridschicht ausgebildet wird. Über der funktionellen Schicht 9 wird die aktive Schicht 8 aufgewachsen, die eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene Einfach- oder Mehrfachquantentopfstruktur als aktiven Bereich aufweist. Die aktive Schicht 8 basiert bevorzugt auf dem III-V-Halbleitermaterialsystem InyGa1-yN mit 0 < y ≤ 1 mit alternierend angeordneten optisch aktiven Schichten und Barriereschichten. Bevorzugt ist die aktive Schicht 8 zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in ultravioletten, blauen, blau-grünen, gelben oder roten Spektralbereich geeignet, wobei die Wellenlänge der abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung mittels der Zusammensetzung und des Aufbaus der aktiven Schicht 8 einstellbar ist. Die Indiumkonzentration in der aktiven Schicht beträgt bevorzugt zwischen 10 und 60 Prozent.
  • Auf der aktiven Schicht 8 ist die dotierte funktionelle Schicht 7 epitaktisch aufgewachsen, die GaN oder AlGaN als Halbleitermaterial aufweist sowie als Dotierstoff Magnesium für die p-Dotierung und weiterhin Wasserstoff als Kodotierstoff, um einer Degradation der Kristallqualität des Halbeitermaterials etwa durch den Einbau intrinsischer Defekte aufgrund des Einbaus des Dotierstoffs während des Kristallwachstums entgegenzuwirken. Der Dotierstoff und der Kodotierstoff bilden Bindungskomplexe, wodurch die durch den Dotierstoff eigentlich erzeugten freien Ladungsträger kompensiert werden und die elektrische Neutralität des Halbleiterkristalls zumindest teilweise wieder hergestellt wird
  • Der Aufbau der Halbleiterschichtenfolge 100 entspricht hinsichtlich der Anordnung der n-leitenden funktionellen Schicht 9 zwischen dem Substrat 1 und der aktiven Schicht 8 sowie der in Aufwachsrichtung 99 auf der aktiven Schicht 8 ausgebildeten p-leitenden dotierten funktionellen Schicht 7 einer konventionellen lichtemittierenden Diode (LED) und kann noch weitere funktionelle Schichten wie etwa Puffer-, Barriere- und/oder Diffusionssperrschichten aufweisen, die der Übersichtlichkeit halber jedoch nicht gezeigt sind.
  • Die Halbleiterschichtenfolge 200 gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel in 1B weist eine im Vergleich zur Halbleiterschichtenfolge 100 umgekehrte Polarität auf, wobei die p-leitende dotierte funktionelle Schicht 7 zwischen dem Aufwachssubstrat 1 und der aktiven Schicht 8 und die n-leitende weitere funktionelle Schicht 9 in Aufwachsrichtung 99 auf der aktiven Schicht 8 ausgebildet sind. Die jeweilige Schichtzusammensetzung der Schichten 7, 8 und 9 entspricht dabei dem vorherigen Ausführungsbeispiel.
  • Weiterhin weist die Halbleiterschichtenfolge 200 zwischen dem Substrat 1, das wie im vorherigen Ausführungsbeispiel als n-leitendes Aufwachssubstrat ausgebildet ist, und der gleitenden dotierten funktionellen Schicht 7 eine n-leitende weitere funktionelle Schicht 2 aus Silizium-dotiertem GaN auf. Zum effektiven elektrischen Anschluss der p-leitenden dotierten funktionellen Schicht 7 an die n-leitende weitere funktionelle Schicht 2 wird zwischen diesen ein Tunnelübergang 3 mit einer hochdotierten n-leitenden Tunnelübergangsschicht 4, einer Diffusionsbarrierenschicht 5 und einer hochdotierten p-leitenden Tunnelübergangsschicht 6 ausgebildet. Der Tunnelübergang 3 ist dabei wie im allgemeinen Teil beschrieben ausgeführt, wobei die p-leitende Tunnelübergangsschicht 6 wie die p-leitende dotierte funktionelle Schicht 7 als Dotierstoff Magnesium und als Kodotierstoff Wasserstoff aufweist. Damit ist auch die hochdotierte p-leitende Tunnelübergangsschicht 6 wie die dotierte funktionelle Schicht 7 als zu aktivierende dotierte funktionelle Schicht im Sinne der vorliegenden Beschreibung ausgebildet.
  • Im Gegensatz zur Halbleiterschichtenfolge 100 des Ausführungsbeispiels gemäß 1A sind die dotierten funktionellen Schichten 6 und 7 bei der Halbleiterschichtenfolge 200 als so genannte vergrabene dotierte funktionelle Schichten ausgebildet, die zwischen weiteren funktionellen Halbleiterschichten angeordnet sind. Eine Aktivierung der Schichten 6 und 7 durch ein bekanntes Aktivierungsverfahren mittels Austreiben des Kodotierstoffs ist daher für die Halbleiterschichtenfolge 200 nicht möglich.
  • Die Halbleiterschichtenfolge 200 kann weitere funktionelle Schichten (nicht gezeigt) wie etwa eine Pufferschicht zwischen dem Substrat 1 und der funktionellen Schicht 2 und/oder eine Diffusionsbarrierenschicht zwischen der dotierten funktionellen Schicht 7 und der aktiven Schicht 8 aufweisen.
  • In 1C ist eine als Dünnfilm-Halbleiterchip ausgeführte Halbleiterschichtenfolge 300 gezeigt, die ebenfalls eine vergrabene dotierte funktionelle Schicht 7 aufweist. Die Schichten 7, 8 und 9 entsprechen dabei den Schichten 7, 8 und 9 in 1A, wobei diese nach dem Aufwachsen auf einem Aufwachssubstrat, beispielsweise aus Saphir, mittels Umbonden auf ein Trägersubstrat 1 übertragen wurden, weswegen die Aufwachsrichtung 99 in Richtung des Trägersubstrats 1 zeigt. Das Aufwachssubstrat wurde nach dem Umbonden entfernt. Die Halbleiterschichtenfolge 300 kann weitere funktionelle Schichten, beispielsweise eine reflektierende Schicht zwischen dem Trägersubstrat 1 und der p-leitenden dotierten funktionellen Schicht 7 aufweisen und/oder weitere im allgemeinen Teil beschriebene Merkmale von Dünnfilm-Halbleiterchips. Durch das Umbonden liegt die dotierte funktionelle Schicht 7 ebenfalls als vergrabene Schicht vor, die mittels bekannter, auf Austreibung des Kodotierstoffs basierenden Aktivierungsmethoden nach dem Umbonden nicht aktiviert werden kann. Bei den bekannten Aktivierungsmethoden müsste die Aktivierung bevorzugt zu dem Zeitpunkt vor dem Umbonden durchgeführt worden sein, zu dem die dotierte funktionelle Schicht 7 noch freilag.
  • Alternativ zur Ausführung als Dünnfilm-Halbleiterchip auf einem Trägersubstrat kann die Schichtenreihenfolge der Schichten 7, 8 und 9 mit der dotierten funktionellen Schicht 7 zwischen dem Substrat 1 und der aktiven Schicht 8 auch durch epitaktisches Aufwachsen auf einem p-leitenden Aufwachssubstrat ausgebildet werden. In diesem Fall kann das p-leitende Substrate beispielsweise aus p-GaN, p-SiC oder p-Si(111) sein, wobei dann die Aufwachsrichtung 99 vom Substrat 1 weggerichtet wäre.
  • In 1D ist eine Halbleiterschichtenfolge 400 gezeigt, die einen invertierten Aufbau gemäß 1B aufweist, der weiterhin als gestapelter Aufbau mit einer weiteren aktiven Schicht 8' ausgebildet ist. Die dotierte funktionelle Schicht 7' entspricht dabei der dotierten funktionellen Schicht 7. Die weiteren funktionellen Schichten 3' und 9' entsprechen den Schichten 3 und 9, wobei der Tunnelübergang 3' wie der Tunnelübergang 3 die in Verbindung mit 1B beschriebenen Tunnelübergangsschichten 4, 6 und die Diffusionsbarrierenschicht 5 aufweist (nicht gezeigt).
  • Bei den vorab im allgemeinen Teil und im Folgenden gemäß den Ausführungsbeispielen beschriebenen Aktivierungsmethoden im weiteren Verfahrensschritt B ist der Zeitpunkt im Herstellungsprozess, zu dem die Aktivierung gemäß Verfahrensschritt B durchgeführt wird, unabhängig von der Ausbildung und dem Herstellungsprozess der jeweiligen Halbleiterschichtenfolge. Rein beispielhaft werden die Ausführungsbeispiele für den Verfahrensschritt B anhand der Halbleiterschichtenfolge 200 gemäß 13 gezeigt.
  • Im Verfahrensschritt B gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 werden die dotierte funktionelle Schicht 7 sowie auch die hochdotierte p-leitende Tunnelübergangsschicht 6 durch Einbringen von Energie in Form von elektrischer Energie aktiviert. Dazu wird die Halbleiterschichtenfolge 200 an eine externe Strom- und Spannungsversorgung 12 angeschlossen. Dabei wird im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Stromdichte von etwa 50 A/cm2 in der Halbleiterschichtenfolge 200 beziehungsweise insbesondere in der dotierten funktionellen Schicht 7 und in der hochdotierten p-leitenden Tunnelübergangsschicht 6 erzeugt. Weiterhin wird die Halbleiterschichtenfolge 200 durch Zuführung von Wärmeenergie 13 auf eine Temperatur oberhalb der üblichen Umgebungs- und Betriebstemperatur gebracht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Halbleiterschichtenfolge 200 durch eine externe Heizung (nicht gezeigt) dazu auf eine Temperatur von mindestens 80°C geheizt. Zumindest ein Teil der zugeführten Wärmeenergie kann auch durch ohmsche Verluste des aufgeprägten Stroms hervorgerufen werden.
  • Experimentell hat sich dabei gezeigt, dass die erforderliche Betriebsspannung, die von der Strom- und Spannungsversorgung 12 zum Betrieb der Halbleiterschichtenfolge 200 unter den vorab genannten Bedingungen bereitgestellt wird, kontinuierlich mit der Zeit abfällt und einen Sättigungswert erreicht, der permanent verbleibt. Das bedeutet, dass sich die Strom-Spannungs-Charakteristik der Halbleiterschichtenfolge durch den Verfahrensschritt B verbessern lässt und nach dem Verfahrensschritt B permanent beibehalten werden kann. In 5 ist eine Messung der für einen bestimmten Betriebsstrom anzulegenden Betriebspannung U (in arbiträren Einheiten) in Abhängigkeit der Aktivierungszeit t (in arbiträren Einheiten) der elektrischen Aktivierung gezeigt. Weiterhin wurde festgestellt, dass eine Erhöhung der Stromdichte und/oder der Temperatur eine Beschleunigung des Spannungsabfalls und des Erreichens der Sättigung bewirken kann.
  • Durch den genannten Aktivierungsbetrieb der Halbleiterschichtenfolge 200 können die Dotierstoff-Kodotierstoff- und die Dotierstoff-Kodotierstoff-Halbleiterkristall-Bindungskomplexe, die sich im Verfahrensschritt A bei der Herstellung der Halbleiterschichtenfolge 200 ausgebildet haben, in den Schichten 6 und 7 aufgebrochen werden. Es kann zusätzlich im Vergleich zu herkömmlichen Aktivierungsmethoden erreicht werden, dass zumindest ein Teil des Kodotierstoffs an anderen Stellen, das heißt, nicht in am Dotierstoff Bindungskomplex bildender Weise, im Halbleiterkristall der Schichten 6 und 7 gebunden oder im Zwischengitter gelagert wird. Dadurch ist es bei der hier gezeigten elektrischen Aktivierung nicht notwendig, den Kodotierstoff zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge auszutreiben, wie dies bei den bekannten rein thermischen Aktivierungsmethoden zwingend erforderlich ist.
  • Aufgrund der oben genannten für den Verfahrensschritt B vorteilhaften Stromdichte ist die gezeigte elektrische Aktivierung mittels Stromaufprägung durch die externe Strom- und Spannungsversorgung 12 besonders geeignet für bereits vereinzelte Halbleiterschichtenfolgen mit zumindest einer vergrabenen dotierten funktionellen Schicht 7, bei denen eine herkömmliche Aktivierungsmethode technisch kaum oder gar nicht durchführbar ist. Daneben ist die Anwendung des hier gezeigten Verfahrensschritts B auf Halbleiterschichtenfolgen im Waferverbund keinesfalls ausgeschlossen.
  • Insbesondere für Halbleiterschichtenfolgen im Waferverbund aber auch für bereits vereinzelte Halbleiterschichtenfolgen ist der Verfahrensschritt B gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 geeignet. Dabei wird mittels einer Vorrichtung 14 durch Induktion ein Strom in der Halbleiterschichtenfolge 200 oder zumindest in der dotierten funktionellen Schicht 7 und der ebenfalls zu aktivierenden hochdotierten p-leitenden Tunnelübergangsschicht 6 erzeugt und so Energie zum Aufbrechen der Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff zu geführt. Die Induktionsvorrichtung 14 ist dabei im gezeigten Ausführungsbeispiel rein beispielhaft durch Spulen realisiert, wobei hier jede Vorrichtung, die einen ausreichenden Induktionsstrom in der Halbleiterschichtenfolge 200 hervorrufen kann, geeignet sein kann.
  • Durch die Vorrichtung 14 werden vermittels der freien Ladungsträger in den Schichten 6 und 7 Kreisströme induziert, durch die die oben in Verbindung mit 2 beschriebene Aktivierungswirkung erreicht werden kann. Die Kreisströme werden dabei senkrecht zur Aufwachsrichtung 99 und parallel zur Erstreckungsebene der funktionellen Schichten der Halbleiterschichtenfolge 200 erzeugt. Zusätzlich kann der Halbleiterschichtenfolge 200 noch Wärmeenergie in Form einer externen Heizung (nicht gezeigt) und/oder durch ohmsche Verluste der Kreisströme zugeführt werden.
  • Weiterhin wird im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 3 die Halbleiterschichtenfolge 200 mit elektromagnetischer Strahlung 15 bestrahlt, welche resonant oder nicht-resonant mit den Absorptionswellenlängen der funktionellen Schichten und insbesondere der zu aktivierenden Schicht 6 und 7 sind. Durch die Einstrahlung der elektromagnetischen Strahlung 15 werden zusätzliche freie Ladungsträger erzeugt, die eine größere Stromstärke der induzierten Kreisströme ermöglichen. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn intrinsisch nach dem Verfahrensschritt A nur sehr wenige oder keine freien Ladungsträger in den zu aktivierenden Schichten 6 und 7 vorhanden sind. Insbesondere bei resonanter Bestrahlung können gezielt in den zu aktivierenden Schichten 6 und 7 weitere freie Ladungsträger angeregt werden, wodurch die Effizienz der Aktivierung erhöht werden kann.
  • Wie in 4 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für den Verfahrensschritt B gezeigt ist, kann die Aktivierung, also das Aufbrechen der Komplexe mit dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff, auch nur durch Zuführung von Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung 15 erfolgen. Die Frequenz der elektromagnetischen Strahlung 15 bestimmt hierbei die Art der Aktivierung. Bei Verwendung von Mikrowellenstrahlung erfolgt die elektromagnetische Aktivierung nicht resonant, bei Verwendung von Terahertzstrahlung handelt es sich um eine resonante elektromagnetische Aktivierung. Die Prozessbedingungen wie Frequenz, Leistung, Atmosphäre, Zeit und/oder zusätzliche Absorptionszentren für die elektromagnetische Strahlung 15 definieren Grad und Erfolg der Aktivierung. Im nicht-resonanten Fall erfolgt der Energieübertrag auf atomare Bindungen unter anderem durch Anregungen von Phononen und Rotonen. Im resonanten Fall werden Gitterschwingungen, also Phononen, direkt erzeugt, die die Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff aufbrechen können.
  • Die Verfahrensschritte B gemäß der 3 und 4 können mit Vorteil überall innerhalb des Herstellungsprozess der Halbleiterchips im Rahmen eines Chipdurchlaufs auf Waferebene oder auch nach der Vereinzelung eingesetzt werden, da diese berührungslos erfolgen und, wie auch der Verfahrensschritt B gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2, keine offen liegende zu aktivierende dotierte funktionelle Schicht 7 erfordern. Damit wird mehr Freiheit im Design und im so genannten Chip-Flow hinsichtlich der möglichen Reihenfolge der Einzelprozesse ermöglicht. Ferner kann die Aktivierungseffizienz beispielsweise dadurch gesteigert werden, dass die Aktivierung nach einem Ätzen von Mesen durchgeführt wird, so dass eine größere offene Halbleiterkristalloberfläche vorliegt und so zumindest ein Teil des Kodotierstoffs auch abtransportiert werden kann.
  • Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele der Verfahrensschritte B sowie die weiteren Ausführungsformen gemäß dem allgemeinen Teil sind auch in Kombination oder nacheinander für einzelne zu aktivierende Schichten wie auch für eine Mehrzahl von zu aktivierenden Schichten innerhalb einer Halbleiterschichtenfolge anwendbar.
  • Falls erforderlich, können sich an den Verfahrensschritt B noch weitere, bekannte Verfahrensschritte zur Fertigstellung des Halbleiterchips mit nunmehr aktivierter Halbleiterschichtenfolge anschließen.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips, umfassend die Schritte: A) Ausbilden einer Halbleiterschichtenfolge (200) mit zumindest einer dotierten funktionellen Schicht (7), die Bindungskomplexe mit zumindest einem Dotierstoff und zumindest einem Kodotierstoff aufweist, wobei einer ausgewählt aus dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff ein Elektronenakzeptor und der andere ein Elektronendonator ist, B) Aktivieren des Dotierstoffs durch Aufbrechen der Bindungskomplexe mittels Einbringen einer Energie, wobei der Kodotierstoff zumindest teilweise in der Halbleiterschichtenfolge (200) verbleibt und zumindest teilweise keine Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem – die Halbleiterschichtenfolge (200) im Verfahrensschritt A derart ausgebildet wird, dass die dotierte funktionelle Schicht (7) zwischen zwei weiteren funktionellen Schichten (2, 8) angeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem – im Verfahrensschritt A die Halbleiterschichtenfolge (200) in einem Waferverbund fertig gestellt und anschließend vereinzelt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – der Dotierstoff Magnesium und der Kodotierstoff Wasserstoff aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – im Verfahrensschritt B das Einbringen der Energie durch Erzeugung eines Stroms in der dotierten funktionellen Schicht (7) erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem – der Strom kontaktfrei durch Induktion erzeugt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem – der Strom durch elektrischen Anschluss der zumindest dotierten funktionellen Schicht (7) an eine externe Stromquelle (12) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem – zusätzlich zur Erzeugung des Stroms eine Wärmeenergie (13) zugeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem – die Wärmeenergie (13) zumindest teilweise durch den Strom zugeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem – im Verfahrensschritt B das Einbringen der Energie durch Einstrahlung einer elektromagnetischen Strahlung (15) erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem – die elektromagnetische Strahlung (15) zumindest teilweise resonant mit einer Absorptionswellenlänge der dotierten funktionellen Schicht (7) ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem – die elektromagnetische Strahlung (15) zumindest teilweise nicht-resonant mit einer Absorptionswellenlänge der dotierten funktionellen Schicht (7) ist.
  13. Optoelektronischer Halbleiterchip, umfassend eine Halbleiterschichtenfolge (200) mit zumindest einer dotierten funktionellen Schicht (7) mit zumindest einem Dotierstoff und zumindest einem Kodotierstoff, wobei – die Halbleiterschichtenfolge (200) ein Halbleitermaterial mit einer Gitterstruktur aufweist, – einer ausgewählt aus dem Dotierstoff und dem Kodotierstoff ein Elektronenakzeptor und der andere ein Elektronendonator ist, – der Kodotierstoff an das Halbleitermaterial gebunden ist und/oder auf Zwischengitterplätzen angeordnet ist und – der Kodotierstoff zumindest teilweise keine Bindungskomplexe mit dem Dotierstoff bildet.
  14. Halbleiterchip nach Anspruch 13, wobei – die dotierte funktionelle Schicht (7) zwischen zwei weiteren funktionellen Schichten (3, 8) angeordnet ist.
  15. Halbleiterchip nach Anspruch 13 oder 14, wobei – der Dotierstoff Magnesium und der Kodotierstoff Wasserstoff aufweist.
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