[发明专利]光电子半导体芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有半导体层堆叠和辐射出射面或辐射入射面的光电子半导体芯片以及一种用于制造该光电子半导体芯片的方法。

本专利申请要求德国专利申请10 2010 020 789.6的优先权，其公开内容通过回引结合于此。

背景技术

例如LED的发射辐射的半导体芯片或者例如传感器或探测器的接收辐射的半导体芯片的功率特别是通过使用在上面生长半导体芯片的半导体层的衬底而受到影响。衬底尤其是与半导体芯片的半导体层相比大多具有膨胀系数和/或点阵参数（Gitterparameter）方面的显著差异。由此可能产生导致不辐射或不接收的复合中心的点阵位错和点缺陷，由此半导体芯片的内部和外部的量子效率可能受到不利影响。此外可能因此产生半导体芯片中的漏电流路径。

为了改善来自或去到半导体芯片的光输出耦合或光输入耦合，已知将射在半导体芯片与环境之间的界面上的辐射的角度保持得比全反射的临界角度小。为此例如在使用VOH（氢氧化钾）的情况下利用湿化学刻蚀过程来处理例如半导体芯片的表面，由此可以在该表面上形成特殊的三维结构，但是该三维结构由于选择性化学反应而不会导致最大的和与角度无关的辐射发射。

为了优化半导体芯片的辐射发射，具有特殊形状和大小的表面结构是有利的。然而，利用用于制造表面结构的常规使用的制造方法，例如对表面的KOH处理，为表面结构的形状和大小设置了限制。

发明内容

本申请的任务是，提供一种具有减少的点阵位错和/或点缺陷的半导体芯片，由此可以有利地获得半导体芯片的改善的效率。另外，本申请的任务是，说明一种用于这种半导体芯片的改善的制造方法。

所述任务特别是通过具有权利要求1的特征的半导体芯片和通过具有权利要求12的特征的用于制造这种半导体芯片的方法来解决。该半导体芯片和用于其制造的该方法的有利扩展方案是从属权利要求的主题。

在一个扩展方案中，光电子半导体芯片具有半导体层堆叠和辐射出射面或辐射入射面。半导体层堆叠具有适于生成或接收电磁辐射的活性层。在辐射出射面或辐射入射面上布置多个纳米结构，所述纳米结构至少部分地具有至少一个子结构。替换地或者附加地，在半导体层堆叠中布置多个至少部分地具有至少一个子结构的纳米结构。

在此，不是一定需要辐射出射面或辐射入射面的和/或半导体层堆叠中的每个纳米结构都具有子结构。此外可能的是，纳米结构具有多个子结构。所述子结构可以在此在纳米结构中有针对性地或者随意地布置。子结构的形状和大小优选取决于半导体层堆叠的期望的光电子和化学特性。

通过纳米结构中的子结构，纳米结构的表面与没有集成子结构的纳米结构相比优选增大。此外可以减少由于点阵位错和点缺陷而可能出现的不利后果，因为在点阵位错或点缺陷的影响与表面之间存在间接的相称性（Proportionalit?t）。例如，由于增加的表面，位错或缺陷可以相互抵消。由于增加的表面，不辐射的或不接收的复合中心的数量可以降低，由此有利地改善半导体芯片的内部的和外部的量子效率。此外可以因此降低半导体芯片中的由于点阵位错或点缺陷而可能产生的漏电流路径。总体上可以有利地显著降低半导体芯片中的层的位错密度。

通过使用具有集成子结构的纳米结构，可以有利地使用其膨胀系数与半导体层的膨胀系数不同的生长衬底。尤其是因此可以使用例如无定形表面的非晶表面。此外，有利地简化了在半导体芯片的制造过程期间对衬底的剥落。

光电子半导体芯片尤其是使得能够将以电子方式生成的数据或能量转换成光发射或者进行相反的转换的半导体芯片。所述光电子半导体芯片例如是发射辐射的或者接收辐射的半导体芯片。

在一个扩展方案中，所述至少一个子结构是纳米结构的表面上的或者纳米结构内的空隙，例如凹陷、孔、沟槽或者开口。此外，所述至少一个子结构也可以是突起，例如阶状部或者凸出部。所述子结构在此优选与半导体层堆叠的光电子和化学特性相对应地构造。

在一个扩展方案中，纳米结构以周期性的模式布置。优选地，所述纳米结构在生长过程期间以该周期性模式构造。如果在辐射出射面或者辐射入射面上布置多个纳米结构，则辐射出射面或者辐射入射面通过这种方式具有纳米结构的规则模式。由此可以有利地获得与角度无关的辐射发射，由此有利地得出均匀的辐射特性。在一个扩展方案中，辐射出射面或者辐射入射面上的纳米结构的周期性布置被有针对性地布置为，使得生成辐射成型。在此有利地不需要关于纳米结构的造型的、与期望的辐射形状有关的复杂的再处理步骤。