用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法和光電子半導(dǎo)體芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片(1)的方法，其中提供層復(fù)合結(jié)構(gòu)(10)，所述層復(fù)合結(jié)構(gòu)具有主平面(3)和半導(dǎo)體層序列(2)，所述主平面沿豎直方向?qū)訌?fù)合結(jié)構(gòu)(10)限界，所述半導(dǎo)體層序列具有設(shè)置為用于產(chǎn)生和/或檢測輻射的有源區(qū)(20)，其中在層復(fù)合結(jié)構(gòu)(10)中構(gòu)成有多個凹部(31)，所述凹部從主平面(3)沿朝向有源區(qū)(20)的方向延伸。在主平面(3)上構(gòu)成平坦化層，使得凹部至少部分地由平坦化層(6)的材料來填充。平坦化層(6)的材料至少局部地被移除以平整平坦化層。制成半導(dǎo)體芯片(1)，其中對于半導(dǎo)體芯片(1)而言至少一個半導(dǎo)體本體(200)從半導(dǎo)體層序列(2)中產(chǎn)生。此外本發(fā)明提出一種光電子半導(dǎo)體芯片。
【專利說明】用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法和光電子半導(dǎo)體芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法以及一種光電子半導(dǎo)體
-H-* I I
心/T O
【背景技術(shù)】
[0002]對于光電子半導(dǎo)體器件、例如發(fā)光二極管芯片而言，通常需要多層相疊地設(shè)置的且結(jié)構(gòu)化的層，例如用于電接觸器件。層的結(jié)構(gòu)化會導(dǎo)致必須通過后續(xù)的層包覆相對陡的階梯或棱邊。在這樣的部位上存在下述危險(xiǎn):這些部位在沉積層時未在每個部位處都充分地覆層，這例如會導(dǎo)致兩個待彼此電絕緣的層之間的電短路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是，提出一種用于制造光電子半導(dǎo)體芯片的方法，借助所述方法能夠以簡單且可靠的方式制造半導(dǎo)體芯片。此外，應(yīng)當(dāng)提出一種具有高可靠性的光電子半導(dǎo)體芯片。
[0004]該目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的方法或光電子半導(dǎo)體芯片來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)形式是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]根據(jù)一個實(shí)施形式，在用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法中，提供具有主平面的層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述主平面沿豎直方向?qū)訌?fù)合結(jié)構(gòu)限界。層復(fù)合結(jié)構(gòu)此外具有半導(dǎo)體層序列，所述半導(dǎo)體層序列具有設(shè)置為用于產(chǎn)生和/或檢測輻射的有源區(qū)。在層復(fù)合結(jié)構(gòu)中構(gòu)成有多個凹部，所述凹部從主平面沿朝向有源區(qū)的方向延伸。在主平面上構(gòu)成有平坦化層，使得凹部至少部分地由平坦化層的材料來填充。為了平整平坦化層，至少局部地移除平坦化層的材料。制成半導(dǎo)體芯片，其中對于各個半導(dǎo)體芯片而言從半導(dǎo)體層序列中產(chǎn)生半導(dǎo)體本體。制成例如包括將層復(fù)合結(jié)構(gòu)分割成半導(dǎo)體芯片。
[0006]將豎直方向理解為垂直于半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展的方向。
[0007]將主平面尤其是理解為下述平面，所述平面在沉積平坦化層的材料之前直接沿豎直方向?qū)訌?fù)合結(jié)構(gòu)限界。這就是說，層復(fù)合結(jié)構(gòu)在任何位置處都不突出于主平面。換而言之，層復(fù)合結(jié)構(gòu)從主平面開始具有凹部形式的凹陷部，然而不具有在豎直方向上延伸超出主平面的凸出部。
[0008]此外，主平面為數(shù)學(xué)平面。這就是說，主平面例如能夠通過一個參考點(diǎn)和兩個展開平面的向量來限定。優(yōu)選地，主平面平行于半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展。
[0009]半導(dǎo)體層序列優(yōu)選沿豎直方向在第一主面和第二主面之間延伸。第二主面構(gòu)成在有源區(qū)的背離主平面的一側(cè)上。
[0010]半導(dǎo)體層序列優(yōu)選具有第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層，其中有源區(qū)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層之間。第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層適當(dāng)?shù)鼐哂斜舜瞬煌膫鲗?dǎo)類型。此外，第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層也能夠多層地構(gòu)成。第一半導(dǎo)體層能夠形成第一主面，第二半導(dǎo)體層能夠形成第二主面。
[0011]主平面能夠借助于半導(dǎo)體層序列的第一主面或借助于設(shè)置在第一主面上的層來形成。
[0012]在一個設(shè)計(jì)方案變型形式中，凹部延伸進(jìn)入到半導(dǎo)體層序列中。特別地，凹部能夠延伸穿過有源區(qū)。例如，凹部能夠穿過第一半導(dǎo)體層并且穿過有源區(qū)延伸進(jìn)入到第二半導(dǎo)體層中。在凹部的區(qū)域中在該情況下能夠進(jìn)行第二半導(dǎo)體層的電接觸。
[0013]在一個可替選的設(shè)計(jì)方案變型形式中，凹部不延伸進(jìn)入到半導(dǎo)體層序列中。在該情況下，平坦化層例如能夠設(shè)置為用于，平整位于施加在半導(dǎo)體層序列的第一主面上的電連接層或電絕緣層中的凹部。
[0014]優(yōu)選在平坦化層構(gòu)成之后凹部完全地被填充。在平整之后，平坦化層在有源區(qū)的背離第二主面的一側(cè)上形成平坦化面，所述平坦化面尤其優(yōu)選平面地構(gòu)成。平面地在本文中尤其理解為:平坦化層除表面粗糙度之外不具有沿朝向有源區(qū)的方向延伸的凹陷部。與其不同地，也能夠考慮:平坦化面在凹部的區(qū)域中具有凹陷部。然而在該情況下，凹陷部的深度、即凹陷部的豎直擴(kuò)展在平坦化層構(gòu)成之前優(yōu)選至多為凹部的深度的一半大。也就是說，在該情況下，平坦化層用于降低凹部的深度，而不是完全地平整所述凹部。
[0015]平坦化面能夠作為起點(diǎn)用于另外的制造步驟、例如用于沉積能導(dǎo)電的和/或?qū)щ姷膶踊蛴糜诹硪晃⒔Y(jié)構(gòu)化。
[0016]在一個優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，為了平整而對平坦化層機(jī)械地和/或化學(xué)地拋光。尤其優(yōu)選應(yīng)用化學(xué)機(jī)械的拋光方法(chemical mechanical polishing, CMP)。借助這樣的方法能夠以簡單且可靠的方式制造平面的平坦化面。
[0017]在一個優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，半導(dǎo)體層序列借助于材料配合的連接固定在載體上。
[0018]與載體的連接能夠?qū)щ姷鼗螂娊^緣地構(gòu)成。該連接優(yōu)選在平整平坦化層之后進(jìn)行并且此外優(yōu)選在分割成半導(dǎo)體芯片之前進(jìn)行。
[0019]在材料配合的連接中，優(yōu)選預(yù)制的連接配對借助于原子力和/或分子力結(jié)合在一起。材料配合的連接例如能夠借助于連接層、例如粘結(jié)層或焊料層來實(shí)現(xiàn)。通常，連接的分離伴隨著連接層的破壞和/或所述連接配對中的至少一個的破壞。
[0020]借助于平坦化層，能夠平整層復(fù)合結(jié)構(gòu)，使得對于材料配合的連接而言在載體上準(zhǔn)備好平面的面。也就是說，在借助于連接層的材料配合的連接中，連接層在橫向方向上能夠具有均勻的厚度。換而言之，連接層不必補(bǔ)償層復(fù)合結(jié)構(gòu)的凹陷部。
[0021 ] 在一個改進(jìn)形式中，半導(dǎo)體層序列借助于直接的鍵合連接固定在載體上。在直接的鍵合連接中，機(jī)械連接能夠通過氫鍵和/或范德瓦爾交互作用來實(shí)現(xiàn)。對于作為材料配合的連接的直接的鍵合連接而言，待連接的面必須是尤其平面的。這能夠借助于平坦化層簡化地實(shí)現(xiàn)。直接的鍵合連接優(yōu)選借助于至少一個介電層進(jìn)行，尤其優(yōu)選在兩個介電層之間進(jìn)行。介電層優(yōu)選包含氧化物，例如氧化硅。尤其優(yōu)選在兩個氧化硅層之間進(jìn)行直接的鍵合連接。直接的鍵合連接的建立優(yōu)選僅通過按壓來實(shí)現(xiàn)。
[0022]在該方法的一個設(shè)計(jì)方案變型形式中，平坦化層在平整時僅在一定程度上打薄，使得平坦化層在打薄之后完全地覆蓋主平面。也就是說，平坦化層在背離有源區(qū)的一側(cè)上形成連續(xù)的平坦化面。
[0023]在該方法的一個可替選的設(shè)計(jì)方案變型形式中，在平整時主平面局部地露出。在該設(shè)計(jì)方案變型形式的一個改進(jìn)形式中，在半導(dǎo)體層序列上構(gòu)成平坦化層之前構(gòu)成停止層，所述停止層形成主平面。在平整時停止層局部地露出。停止層適當(dāng)?shù)貥?gòu)成為，使得在平整平坦化層時，所述停止層與平坦化層的材料相比以更低的剝離速率被剝離。借助于停止層，能夠簡化地預(yù)設(shè)，沿豎直方向在哪個部位上停止平整步驟。
[0024]為了完全地覆蓋主平面，在主平面露出之后能夠沉積平坦化層的另外的材料。借助于這樣的以兩級的方式施加平坦化層的材料，能夠在沉積另外的材料時調(diào)整平坦化層的厚度，例如在沉積速率預(yù)設(shè)的情況下在沉積時間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
[0025]在一個優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，在平坦化層中進(jìn)行平整之后，在凹部的區(qū)域中構(gòu)成有開口。開口能夠沿豎直方向完全地延伸穿過平坦化層。開口能夠設(shè)置為用于建立到半導(dǎo)體層序列的導(dǎo)電的連接。當(dāng)開口延伸穿過有源區(qū)時，在開口的區(qū)域中例如能夠建立到第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電的連接。
[0026]隨后開口能夠至少局部地被填充、尤其借助于另一個平坦化層來填充。
[0027]在該情況下，平坦化層的平坦化面或設(shè)置在其上的層形成另一個主平面，其中開口能夠借助于另一個平坦化層完全地填充。另一個平坦化層能夠如結(jié)合平坦化層所描述的那樣構(gòu)成和平整。
[0028]在一個優(yōu)選的改進(jìn)形式中，平坦化層是電絕緣的并且另一個平坦化層是導(dǎo)電的。特別地，另一個平坦化層能夠設(shè)置為用于電接觸半導(dǎo)體層序列、尤其是第二半導(dǎo)體層，而平坦化層使另一個平坦化層與半導(dǎo)體層序列和/或施加在半導(dǎo)體層序列上的能導(dǎo)電的層電絕緣。借助于設(shè)計(jì)為平坦化層的絕緣層避免或者至少降低不充分地覆蓋凹部的側(cè)壁的危險(xiǎn)。
[0029]在另一個優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，第一半導(dǎo)體層借助于第一連接區(qū)域并且第二半導(dǎo)體層借助于第二連接區(qū)域分別從第一主面處被電接觸，其中凹部從第一主面起穿過有源區(qū)延伸進(jìn)入到第二半導(dǎo)體層中。第二連接區(qū)域或第二連接區(qū)域和第一半導(dǎo)體層之間的電絕緣層借助于平坦化層來形成。
[0030]也就是說，平坦化層用于平整設(shè)置為用于電接觸第二半導(dǎo)體層的凹部。
[0031]光電子半導(dǎo)體芯片根據(jù)一個實(shí)施形式具有層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述層復(fù)合結(jié)構(gòu)具有主平面，所述主平面優(yōu)選沿豎直方向?qū)訌?fù)合結(jié)構(gòu)限界。此外，層復(fù)合結(jié)構(gòu)包括具有設(shè)置為用于產(chǎn)生和/或檢測輻射的有源區(qū)的半導(dǎo)體本體，其中在層復(fù)合結(jié)構(gòu)中構(gòu)成有至少一個凹部，所述凹部從主平面沿朝向有源區(qū)的方向延伸。半導(dǎo)體芯片具有平坦化層，所述平坦化層在凹部的區(qū)域中與在橫向地與凹部間隔的區(qū)域中相比具有更大的豎直擴(kuò)展。在極端情況下，平坦化層僅能夠存在于凹部的區(qū)域中。在該情況下，平坦化層在凹部旁在橫向方向上的豎直擴(kuò)展為O。在不同于O的豎直擴(kuò)展的情況下，平坦化層適當(dāng)?shù)刂苯余徑佑谥髌矫?。此外，平坦化層能夠在層?fù)合結(jié)構(gòu)上、尤其在半導(dǎo)體本體上構(gòu)成。
[0032]相對于借助于沉積的常規(guī)的包覆，借助于平坦化層能夠簡化地包覆在凹部的區(qū)域中出現(xiàn)的棱邊，不需要隨后的平整。特別地，平坦化層關(guān)于垂直于凹部的側(cè)面伸展的方向的厚度也能夠大于平坦化層在橫向地設(shè)置在凹部旁的區(qū)域中的豎直擴(kuò)展。因此能夠避免由于不充分的邊緣包覆使?jié)駳鉂B入的危險(xiǎn)或因電子遷移引起的不利的效果。因此這樣的光電子半導(dǎo)體芯片能夠具有改進(jìn)的老化特性從而其特征在于提高的可靠性。
[0033]在上文中所描述的方法尤其適合于制造這樣的光電子半導(dǎo)體芯片。結(jié)合該方法所描述的特征因此也能夠用于光電子半導(dǎo)體芯片并且反之亦然。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中得出其他的優(yōu)點(diǎn)、設(shè)計(jì)方案和適當(dāng)方案。
[0035]在附圖中，相同的、相同類型的或起相同作用的元件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
[0036]附圖和在附圖中示出的元件相互間的大小關(guān)系不能夠視為是按照比例的，更確切地說，為了更好的可視性和/或?yàn)榱烁玫睦斫饽軌蚩鋸埓蟮厥境龈鱾€元件。
[0037]附圖示出:
[0038]圖1A至IF根據(jù)分別在示意性的剖面圖中示出的中間步驟示出用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法的第一實(shí)施例；
[0039]圖2A至2D根據(jù)分別在示意性的剖面圖中示出的中間步驟示出用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法的第二實(shí)施例；
[0040]圖3A至3F根據(jù)分別在示意性的剖面圖中示出的中間步驟示出用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法的第三實(shí)施例；以及
[0041]圖4在示意的剖面圖中示出半導(dǎo)體芯片的一個實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0042]根據(jù)圖1A至IF示意地描述用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法的第一實(shí)施例，其中為了簡化視圖分別僅示出部段，所述部段在制成的半導(dǎo)體芯片中為半導(dǎo)體芯片的部分區(qū)域。在這里示例性地根據(jù)薄膜半導(dǎo)體芯片、例如薄膜發(fā)光二極管芯片的制造來描述該實(shí)施例。在薄膜半導(dǎo)體芯片中，移除用于外延地沉積半導(dǎo)體層序列的生長襯底。
[0043]如在圖1A中所示出的一樣，提供半導(dǎo)體層序列2，所述半導(dǎo)體層序列在豎直方向上、即在垂直于半導(dǎo)體層序列2的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展的方向上在第一主面210和第二主面220之間延伸。半導(dǎo)體層序列具有設(shè)置為用于產(chǎn)生輻射和/或用于接收輻射的有源區(qū)20，所述有源區(qū)設(shè)置在第一傳導(dǎo)類型的第一半導(dǎo)體層21和與第一傳導(dǎo)類型不同的第二傳導(dǎo)類型的第二半導(dǎo)體層22之間。第一半導(dǎo)體層例如能夠設(shè)計(jì)為是P型傳導(dǎo)的并且第二半導(dǎo)體層能夠設(shè)計(jì)為是η型傳導(dǎo)的或者反之。
[0044]有源區(qū)20、第一半導(dǎo)體層21和第二半導(dǎo)體層22分別能夠單層地或多層地構(gòu)成。特別地，有源區(qū)能夠具有量子結(jié)構(gòu)、例如多重量子結(jié)構(gòu)(multiple quantum wellstructure, MQff結(jié)構(gòu),多量子講結(jié)構(gòu))。
[0045]在所示出的實(shí)施例中，在用于外延地沉積半導(dǎo)體層序列2的生長襯底25上提供半導(dǎo)體層序列2。半導(dǎo)體層序列、尤其是有源區(qū)20優(yōu)選包含II1-V族化合物半導(dǎo)體材料。
[0046]II1-V族化合物半導(dǎo)體材料尤其適合于在紫外的光譜范圍(氮化物的化合物半導(dǎo)體材料，例如AlxInyGa1^N)中經(jīng)過可見的光譜范圍(氮化物的化合物半導(dǎo)體材料，尤其對于藍(lán)色至綠色的輻射而言例如是AlxInyGai_x_yN，或者磷化物的化合物半導(dǎo)體材料，尤其對于黃色至紅色的輻射而言例如是AlxInyGai_x_yP)直至在紅外的光譜范圍(砷化物的化合物半導(dǎo)體材料，例如AlxInyGa1^As)中的產(chǎn)生輻射。在此分別適用的是O≤x≤1，0≤y≤I并且x+y ( 1，尤其X古l、y古l、x古O和/或y古O。借助II1-V族半導(dǎo)體材料、尤其是由所提到的材料體系構(gòu)成的II1-V族半導(dǎo)體材料，此外能夠在輻射產(chǎn)生時實(shí)現(xiàn)高的內(nèi)部的量子效率。
[0047]對于氮化物的化合物半導(dǎo)體材料而言，例如藍(lán)寶石、硅或碳化硅適合作為生長襯底。對于砷化物的或磷化物的化合物半導(dǎo)體材料而言，例如能夠應(yīng)用砷化鎵。
[0048]在第一主面210上構(gòu)成有第一連接區(qū)域41，所述第一連接區(qū)域設(shè)置為用于電接觸第一半導(dǎo)體層21。
[0049]如在圖1B中所示出的一樣，在第一主面210上施加有絕緣層51。此外在露出第二半導(dǎo)體層22的區(qū)域中沉積第二連接區(qū)域42的第一層421。第一層設(shè)置為用于與第二半導(dǎo)體層22導(dǎo)電地連接并且關(guān)于材料在低的接觸電阻方面來選擇。
[0050]作為用于連接區(qū)域41、42或連接區(qū)域的層的材料，金屬是尤其適合的，例如銀、鋁、鈀、銠、鎳或金，或具有所提到的材料中的至少一種的金屬合金，或TC0(透明導(dǎo)電氧化物)材料、例如銦錫氧化物(ITO)或氧化鋅。所述層能夠例如借助于蒸鍍或?yàn)R鍍施加在預(yù)制的半導(dǎo)體層序列上。
[0051]在第一層421上沉積第二連接區(qū)域42的第二層422。第二層對于在有源區(qū)20中待接收的或待產(chǎn)生的輻射優(yōu)選具有高的反射率。在可見的光譜范圍和紫外的光譜范圍中，尤其是銀或者含銀的合金的特征在于高的反射率，并且在紅外的光譜范圍中尤其是金的特征在于高的反射率。但是也能夠應(yīng)用與在上文中結(jié)合連接區(qū)域提出的金屬不同的金屬。
[0052]半導(dǎo)體層序列2和設(shè)置在半導(dǎo)體層序列上的層形成層復(fù)合結(jié)構(gòu)10。在豎直方向上，層復(fù)合結(jié)構(gòu)由主平面3限界。
[0053]在該實(shí)施例中，第二連接區(qū)域42的第二層422形成主平面3。凹部31從主平面沿朝向有源區(qū)20的方向延伸。凹部31在所示出的實(shí)施例中也延伸進(jìn)入到半導(dǎo)體層序列2中。但是與其不同的是，半導(dǎo)體層序列也能夠平面地構(gòu)成，使得凹部僅延伸穿過設(shè)置在半導(dǎo)體層序列上的層。
[0054]在主平面3上直接施加有平坦化層6 (圖1C)。平坦化層設(shè)計(jì)成厚到使得其在層復(fù)合結(jié)構(gòu)10的任何部位上都突出于或者至少到達(dá)主平面3。
[0055]在下文中，如在圖1D中所示出的，平坦化層6的材料局部地被移除，以便因此平整層復(fù)合結(jié)構(gòu)10。平坦化層6的背離有源區(qū)20的一側(cè)形成平坦化面60，所述平坦化面平面地伸展。這就是說，平坦化面除表面粗糙度之外不再具有任何凹陷部、尤其不再具有因位于其下的層的微結(jié)構(gòu)化而引起的凹陷部。
[0056]優(yōu)選借助于化學(xué)機(jī)械拋光法移除材料。借助于該方法，尤其能夠制造平面的表面。但是也能夠應(yīng)用純化學(xué)的或純機(jī)械的方法。
[0057]在所示出的實(shí)施例中，在平整時將平坦化層6僅在一定程度上打薄，使得平坦化層6的平坦化面60為層復(fù)合結(jié)構(gòu)10的連續(xù)的豎直的邊界。
[0058]在該實(shí)施例中，平坦化層6形成第二連接區(qū)域42的第三層423。在該情況下，平坦化層適當(dāng)?shù)貥?gòu)成為是能導(dǎo)電的。平坦化層例如能夠包含鎢、鋁或銅或者由這樣的材料構(gòu)成。
[0059]在下文中，層復(fù)合結(jié)構(gòu)10 (如在圖1E中所示出的)能夠與載體26連接。與載體的材料配合的連接例如能夠借助于連接層27、如焊料層或?qū)щ姷幕螂娊^緣的粘結(jié)層來進(jìn)行。連接層例如能夠包含Au、Sn、Ni或In或者具有所提到的金屬中的至少一種的金屬合金，或者由這樣的材料構(gòu)成。
[0060]借助于平坦化層6，層復(fù)合結(jié)構(gòu)10為了與載體26連接而具有平面的表面。連接層27因此能夠具有均勻的厚度并且不必補(bǔ)償層復(fù)合結(jié)構(gòu)的形貌中的不平坦。因此降低了連接層中的砂眼的危險(xiǎn)。此外，相對于用液態(tài)焊料、例如含金的焊料如AuSn填充凹部的方法，減少了對貴金屬的需求。也就是說，載體和層復(fù)合結(jié)構(gòu)10之間的連接能夠以無貴金屬的方式或以減少的貴金屬需求的方式進(jìn)行。此外，平坦化層6同時能夠?qū)崿F(xiàn)焊料阻擋的功能。
[0061]特別地，能夠借助于平坦化層6在層復(fù)合結(jié)構(gòu)10方面提供用于與載體26連接的平面的表面，使得也能夠借助于直接的鍵合建立材料配合的連接。為此，例如能夠在層復(fù)合結(jié)構(gòu)10和載體26上分別施加以介電層、例如氧化娃層形式的連接層27的子層。與載體26的材料和平坦化層6的材料相關(guān)地，也能夠在沒有連接層的情況下或借助僅一個連接層進(jìn)行直接的鍵合連接。
[0062]半導(dǎo)體材料例如硅或鍺，陶瓷例如氮化硅、氮化鋁或氮化硼，或者金屬例如鑰、鎢、銅，或者例如具有所提到的材料的金屬合金例如適合于載體26。
[0063]載體26尤其用于機(jī)械地穩(wěn)定半導(dǎo)體層序列2。為此生長襯底25不再是必需的并且能夠被移除，如在圖1F中示出的那樣。生長襯底的移除例如能夠借助于激光剝離方法進(jìn)行，機(jī)械地例如借助于研磨、精研或拋光進(jìn)行，和/或化學(xué)地例如借助于刻蝕進(jìn)行。
[0064]所描述的用于平整層復(fù)合結(jié)構(gòu)10的形貌的方法原則上能夠在制造光電子半導(dǎo)體芯片、例如發(fā)光二級管、激光二極管或輻射檢測器時應(yīng)用。顯然，該方法也適合于平整層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體層序列不在生長襯底上提供而是在與生長襯底不同的載體上提供。
[0065]此外，平坦化層不必一定用于電接觸半導(dǎo)體層序列。在該情況下，平坦化層也能夠構(gòu)成為是電絕緣的。氧化物如氧化硅、氮化物如氮化硅、或者氮氧化物如氮氧化硅例如適合用于電絕緣的平坦化層。也能夠應(yīng)用A1203、YxAly03、T12或HfO2。
[0066]為了制成半導(dǎo)體芯片，載體26與設(shè)置在其上的層復(fù)合結(jié)構(gòu)10能夠被分割，例如機(jī)械地分割，如借助于鋸割、折斷、剖割，化學(xué)地分割，例如借助于刻蝕，或借助于激光分離法(未明確示出)分割。通過分割對于每個半導(dǎo)體芯片而言從層復(fù)合結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生半導(dǎo)體本體，所述半導(dǎo)體本體分別設(shè)置在載體26的一部分上。
[0067]在圖2A至2D中示意地在剖面圖中示出制造方法的第二實(shí)施例。所述第二實(shí)施例基本上相應(yīng)于結(jié)合圖1A至IF所描述的第一實(shí)施例。不同之處在于，施加到半導(dǎo)體層序列2上的停止層7形成主平面3。隨后，如在圖2B中所示出的，施加平坦化層6，使得凹部31完全地由平坦化層的材料填充并且平坦化層6在層復(fù)合結(jié)構(gòu)的每個部位上在豎直方向上突出于主平面3。
[0068]在該實(shí)施例中進(jìn)行平坦化層6的材料的移除，使得在到達(dá)停止層7時停止該方法。在該情況下，平坦化面60局部地通過停止層7并且局部地通過平坦化層6形成(圖2C)。
[0069]停止層7在該實(shí)施例中形成第二連接區(qū)域42的第四層424。
[0070]可選地，如在圖2D中所示出的，能夠施加平坦化層6的另外的材料61，使得半導(dǎo)體層序列2完全地由平坦化層6的材料覆蓋。
[0071]適當(dāng)?shù)?，借助于如下材料形成停止?，所述材料在平整時與平坦化層6的材料相比具有更小的剝離率。在所示出的實(shí)施例中，停止層7適當(dāng)?shù)貥?gòu)成為是能導(dǎo)電的。當(dāng)停止層在制成的元件中不用于電接觸時，也能夠應(yīng)用電絕緣的材料。與所示出的實(shí)施例不同的是，例如也能夠?qū)㈦娊^緣的停止層7僅局部地施加到半導(dǎo)體層序列2上，使得停止層在凹部31的區(qū)域中不覆蓋或僅部分地覆蓋半導(dǎo)體層序列2。在未由電絕緣的停止層覆蓋的區(qū)域中，第二半導(dǎo)體層能夠被電接觸。此外，停止層7與半導(dǎo)體芯片的構(gòu)造相關(guān)地對于在運(yùn)行中產(chǎn)生的或待接收的輻射能夠構(gòu)成為是可透過輻射的，例如以至少60%的透射率，或者構(gòu)成為是反射性的，例如以至少60 %的反射率。
[0072]如結(jié)合圖1D和IF所描述的那樣進(jìn)行用于制成半導(dǎo)體芯片的后續(xù)的步驟。
[0073]在圖3A至3F中示意地示出用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法的第三實(shí)施例。該實(shí)施例基本上相應(yīng)于結(jié)合圖1A至IF所描述的第一實(shí)施例。不同之處在于，平坦化層6不用于構(gòu)成用于半導(dǎo)體層序列2的電連接區(qū)域。如在圖3A中所示出的，第一連接區(qū)域41形成層復(fù)合結(jié)構(gòu)10的主平面3。平坦化層6施加為，使得凹部31完全地由平坦化層的材料來填充(圖3B)。
[0074]平整平坦化層能夠如結(jié)合上述實(shí)施例所描述那樣執(zhí)行，其中平整在該實(shí)施例中進(jìn)行成，使得平坦化層6在平整之后與第一連接區(qū)域41齊平。也就是說第一連接區(qū)域41和平坦化層6形成平坦化面60 (圖3C)。
[0075]在下文中，如在圖3D中所示出的，能夠施加平坦化層的另外的材料61，使得第一連接區(qū)域41完全地由平坦化層的材料來覆蓋。如此借助于兩級的沉積和在這兩個沉積步驟之間執(zhí)行的平整而制造的平坦化層6形成絕緣層51。借助所描述的方法，在用于平坦化層的另外的材料61的沉積持續(xù)時間內(nèi)能夠調(diào)節(jié)絕緣層51在第一連接區(qū)域41上方的區(qū)域中的層厚度。也就是說，層厚度與執(zhí)行平坦化層的平整無關(guān)。顯然，與其不同的是，平整也能夠在到達(dá)第一連接區(qū)域41之前就已經(jīng)停止(參見圖1D)。在該情況下，不需要構(gòu)成平坦化層的另外的材料61。
[0076]為了電接觸第二半導(dǎo)體層22，在凹部31的區(qū)域中構(gòu)成有開口 32，所述開口完全地延伸穿過平坦化層6。隨后，為了構(gòu)成第二連接區(qū)域42施加第一層421和第二層422。
[0077]第二層422形成用于另一個平坦化步驟的另一個主平面35。另一個平坦化層被施加到另一個主平面上，使得開口 32完全地被填充(圖3E)。隨后，平整另一個平坦化層65，使得另一個平坦化層65形成另一個連續(xù)的平坦化面650 (圖3F)。也就是說，在所示出的實(shí)施例中，執(zhí)行兩個平坦化步驟，其中借助于第一平坦化層構(gòu)成電絕緣層并且借助于另一個平坦化層65構(gòu)成第二連接區(qū)域42的子層。顯然，與待制造的半導(dǎo)體芯片的構(gòu)造相關(guān)地，兩個電絕緣的平坦化層或兩個能導(dǎo)電的平坦化層也能夠是適當(dāng)?shù)摹?br> [0078]作為能導(dǎo)電的平坦化層的材料，金屬，如Ag、Au、Cu、Cr、N1、Mo、W、T1、V、Pd、Pt或Sn，具有所提到的金屬中的至少一種的金屬合金，或透明導(dǎo)電氧化物，例如ZnO、ITO(銦錫氧化物)或IZO (銦鋅氧化物)，例如能夠是適合的。
[0079]半導(dǎo)體芯片的制造又能夠如結(jié)合圖1E至IF所描述的那樣來進(jìn)行。
[0080]在圖4中示意地在剖面圖中示出光電子半導(dǎo)體芯片I的一個實(shí)施例。這樣的半導(dǎo)體芯片能夠如結(jié)合圖3A至3F所描述的那樣制造。在這里，部段15基本上相應(yīng)于在圖3F中示出的層復(fù)合結(jié)構(gòu)10的部段。
[0081]半導(dǎo)體芯片I具有半導(dǎo)體本體200，所述半導(dǎo)體本體在制造時從半導(dǎo)體層序列2中產(chǎn)生并且具有有源區(qū)20，所述有源區(qū)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層21和第二半導(dǎo)體層22之間。半導(dǎo)體本體2借助于連接層27與載體26連接。半導(dǎo)體芯片I具有第一接觸面410和第二外接觸面420，所述第一接觸面借助于第一連接區(qū)域41形成，所述第二外接觸面借助于第二連接區(qū)域42形成。[0082]半導(dǎo)體本體2僅僅為了簡化的視圖而具有僅一個凹部31，所述凹部從第一主面210穿過第一半導(dǎo)體層21和有源區(qū)20延伸進(jìn)入到第二半導(dǎo)體層22中。為了在橫向方向上經(jīng)由第二半導(dǎo)體層均勻地將載流子注入到有源區(qū)20中，尤其是與第二半導(dǎo)體層22的橫向電導(dǎo)率相關(guān)地，多個這樣的凹部也能夠是適當(dāng)?shù)摹?br> [0083]通過在外部的接觸面410、420之間施加電壓，載流子能夠從相對置的側(cè)注入到有源區(qū)中并且在那里在發(fā)射輻射的情況下復(fù)合。在構(gòu)成為輻射接收器的半導(dǎo)體芯片I中，能夠在外部的接觸面410、420上截取電信號。
[0084]在所示出的實(shí)施例中，能夠從載體26的朝向半導(dǎo)體本體200的一側(cè)起電接觸半導(dǎo)體芯片I。也就是說，半導(dǎo)體芯片的電接觸與連接層27和載體26無關(guān)地進(jìn)行，使得為此也能夠應(yīng)用電絕緣的材料。與其不同的是，也能夠?qū)⒁粋€接觸面或兩個接觸面設(shè)置在載體26的背離半導(dǎo)體本體2的一側(cè)上。第二外接觸面420例如能夠設(shè)置在載體26的背離半導(dǎo)體本體2的一側(cè)上，使得第二半導(dǎo)體層22經(jīng)由第二連接區(qū)域42穿過連接層27和載體26被電接觸。在該情況下，載體26優(yōu)選構(gòu)成為是能導(dǎo)電的。但是與其不同的是，也能夠應(yīng)用電絕緣的載體，其中電接觸穿過載體經(jīng)由載體中的貫通接觸部進(jìn)行。
[0085]第一連接區(qū)域41的背離半導(dǎo)體本體200的表面形成主平面3，凹部31從所述主平面延伸進(jìn)入到半導(dǎo)體本體中。平坦化層6形成絕緣層51。在凹部31的區(qū)域中，平坦化層與在沿著橫向方向，也就是說沿著半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展的方向與凹部間隔的區(qū)域中相比具有更大的豎直擴(kuò)展。此外，平坦化層的在垂直于側(cè)面310伸展的方向上的厚度與平坦化層的在橫向地與凹部間隔的區(qū)域中的豎直擴(kuò)展相比更大。因此能夠簡化地實(shí)現(xiàn)由絕緣材料可靠地覆蓋凹部的側(cè)面310。
[0086]第二連接區(qū)域42的第三層423的背離半導(dǎo)體本體200的表面形成另一個主平面35。另一個平坦化層65鄰接于另一個主平面35，所述另一個平坦化層形成第二連接區(qū)域42的第三層。另一個平坦化層在背離半導(dǎo)體本體的一側(cè)上形成另一個平面的平坦化面65。連接層27因此能夠在半導(dǎo)體芯片的整個橫向擴(kuò)展之上具有恒定的厚度。
[0087]與所描述的實(shí)施例不同的是，半導(dǎo)體芯片I也能夠具有多個半導(dǎo)體本體2，所述半導(dǎo)體本體經(jīng)由連接區(qū)域41、42彼此導(dǎo)電地連接。第一半導(dǎo)體本體的第一半導(dǎo)體層21例如能夠借助于連接區(qū)域41、42與第二半導(dǎo)體本體的第二半導(dǎo)體層22導(dǎo)電連接，使得半導(dǎo)體本體能夠彼此電串聯(lián)。通過多個光電子半導(dǎo)體芯片的串聯(lián)電路能夠以提高的工作電壓、例如以IlOV或220V的電網(wǎng)電壓運(yùn)行半導(dǎo)體芯片I。
[0088]與所示出的實(shí)施例不同的是，凹部能夠也如結(jié)合圖1A至IF和2A和2D所描述的那樣構(gòu)成。
[0089]該方法更普遍地適合于改進(jìn)地包覆器件形貌的階梯或棱邊。借助所描述的方法，特別是能夠以尤其簡單且可靠的方式構(gòu)成電絕緣層和導(dǎo)電層，使得可靠地以足夠的厚度對待包覆的棱邊進(jìn)行覆層。因此，例如能夠避免兩個待彼此電分離的層之間的電短路。在制造薄膜芯片時，其中半導(dǎo)體本體固定在與生長襯底不同的載體上，此外簡化了建立材料配合的連接。
[0090]本申請要求德國專利申請10 2011 056 993.6和10 2012 101 409.4的優(yōu)先權(quán)，其公
開內(nèi)容通過參考并入本文。
[0091]本發(fā)明不受限于根據(jù)所述實(shí)施例進(jìn)行的描述。相反，本發(fā)明包括各個新的特征以及特征的各個組合，這尤其包含權(quán)利要求中的特征的各個組合，即使所述特征或所述組合本身沒有在權(quán)利要求或?qū)嵤├忻鞔_地說明時也是如此。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片(I)的方法，具有下述步驟: a)提供層復(fù)合結(jié)構(gòu)(10)，所述層復(fù)合結(jié)構(gòu)具有主平面(3)和半導(dǎo)體層序列(2)，所述主平面沿豎直方向?qū)λ鰧訌?fù)合結(jié)構(gòu)(10)限界，所述半導(dǎo)體層序列具有設(shè)置為用于產(chǎn)生和/或檢測輻射的有源區(qū)(20)，其中在所述層復(fù)合結(jié)構(gòu)中構(gòu)成多個凹部(31)，所述凹部從所述主平面沿朝向所述有源區(qū)的方向延伸； b)在所述主平面(3)上構(gòu)成平坦化層(6)，使得所述凹部(31)至少部分地以所述平坦化層的材料來填充； c)至少局部地移除所述平坦化層(6)的材料以平整所述平坦化層(6);以及 d)制成所述半導(dǎo)體芯片(1)，其中對于每個半導(dǎo)體芯片而言至少一個半導(dǎo)體本體(200)從所述半導(dǎo)體層序列(2)中產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中在步驟c)中將所述平坦化層機(jī)械地和/或化學(xué)地拋光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中所述凹部延伸穿過所述有源區(qū)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法， 其中所述半導(dǎo)體層序列借助于材料配合的連接固定在載體(26)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法， 其中所述半導(dǎo)體層序列借助于直接的鍵合連接固定在所述載體上。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法， 其中在步驟c)中將所述平坦化層僅在一定程度上打薄，使得所述平坦化層在打薄之后完全地覆蓋所述主平面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法， 其中在步驟c)中局部地露出所述主平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法， 其中在步驟b)之前，在所述半導(dǎo)體層序列上構(gòu)成停止層(7)，所述停止層形成所述主平面，并且其中在步驟c)中局部地露出所述停止層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法， 其中在步驟c)之后，沉積所述平坦化層的另外的材料(61)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法， 其中在步驟C)之后，在所述平坦化層中在所述凹部的區(qū)域中構(gòu)成開口(32)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中所述開口至少局部地借助于另一個平坦化層(65)來填充。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其中所述平坦化層是電絕緣的并且所述另一個平坦化層是導(dǎo)電的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中 -所述半導(dǎo)體層序列沿豎直方向在第一主面(210)和第二主平面(220)之間延伸； -所述有源區(qū)設(shè)置在第一半導(dǎo)體層(21)和第二半導(dǎo)體層(22)之間； -所述凹部從所述第一主面穿過所述有源區(qū)延伸進(jìn)入到所述第二半導(dǎo)體層中；-所述第一半導(dǎo)體層從所述第一主面處借助于第一連接區(qū)域(41)電接觸； -所述第二半導(dǎo)體層從所述第一主面處借助于第二連接區(qū)域(42)電接觸；以及-所述第二連接區(qū)域或者所述第二連接區(qū)域和所述第一半導(dǎo)體層之間的電絕緣層借助于所述平坦化層形成。
14.一種光電子半導(dǎo)體芯片(1)，具有層復(fù)合結(jié)構(gòu)(10)，所述層復(fù)合結(jié)構(gòu)具有主平面(3)和半導(dǎo)體本體(200)，所述半導(dǎo)體本體具有設(shè)置為用于產(chǎn)生和/或檢測輻射的有源區(qū)(20)，其中在所述層復(fù)合結(jié)構(gòu)(10)中構(gòu)成有至少一個凹部(31)，所述凹部從所述主平面(3)沿朝向所述有源區(qū)(20)的方向延伸，其中所述半導(dǎo)體芯片具有平坦化層(6)，所述平坦化層在所 述凹部(31)的區(qū)域中與在橫向地與所述凹部間隔的區(qū)域中相比具有更大的豎直擴(kuò)展。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光電子半導(dǎo)體芯片，所述光電子半導(dǎo)體芯片根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項(xiàng)所述的方法來制造。
【文檔編號】H01L33/36GK104040738SQ201280063569
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】帕特里克·羅德, 盧茨·赫佩爾, 諾溫·文馬爾姆, 斯特凡·伊萊克, 阿爾布雷克特·基斯利希, 西格弗里德·赫爾曼 申請人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司