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用于制造半導(dǎo)體本體的方法與流程

文檔序號:11334518閱讀:348來源:國知局
用于制造半導(dǎo)體本體的方法與流程

提出一種用于制造具有凹部的半導(dǎo)體本體的方法。

本申請要求德國專利申請102015102374.1的優(yōu)先權(quán),其公開內(nèi)容通過參考并入本文。



背景技術(shù):

為了接觸半導(dǎo)體層序列的用一個或多個另外的半導(dǎo)體層覆蓋的半導(dǎo)體層,能夠應(yīng)用一個或多個過孔,即所謂的vias,所述過孔穿過覆蓋的半導(dǎo)體層伸展至要接觸的半導(dǎo)體層。在此,其通常為呈盲孔形式的、半導(dǎo)體層序列中的開口,所述開口穿過半導(dǎo)體層序列的一部分并且用導(dǎo)電材料填充。為了避免過孔將被穿過的半導(dǎo)體層短路,通常將開口的側(cè)壁設(shè)有電絕緣層,使得過孔在半導(dǎo)體層序列之內(nèi)僅與要接觸的半導(dǎo)體層處于電接觸,其中過孔設(shè)置在所述開口中。為了更好地接觸填充開口的材料,能夠在填充之前將開口設(shè)有接觸層。

因此,為了制造過孔,一方面要在半導(dǎo)體層序列中制造開口。另一方面,開口要設(shè)有電絕緣層和接觸層,其中開口的設(shè)置有接觸層的部分必須至少部分地不具有電絕緣層。對此,在現(xiàn)有技術(shù)中通常在兩個或更多個分開的光敏層面中應(yīng)用多個光刻膠掩模。這表示:將不同的光刻膠掩模依次用于在半導(dǎo)體層序列中制造開口、用于將電絕緣層結(jié)構(gòu)化和用于將接觸層結(jié)構(gòu)化。然而,這需要極其精確的進而耗費的過程控制。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

特定實施方式的至少一個目的是:提供一種用于制造半導(dǎo)體本體的方法,所述半導(dǎo)體本體具有至少一個設(shè)有接觸層的凹部。

所述目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的方法來實現(xiàn)。該主題的有利的實施方式和改進形式的特征在于從屬權(quán)利要求并且還從下面的描述和附圖中得出。

根據(jù)至少一個實施方式,提出一種用于制造半導(dǎo)體本體的方法。特別地,該方法能夠為用于制造具有至少一個設(shè)有接觸層的凹部的半導(dǎo)體本體的方法。此外,其能夠為如下方法,在所述方法中,至少一個凹部設(shè)有鈍化層。

根據(jù)另一實施方式,提供半導(dǎo)體本體。半導(dǎo)體本體能夠具有一個或多個半導(dǎo)體層,所述半導(dǎo)體層優(yōu)選形成半導(dǎo)體層序列并且所述半導(dǎo)體層能夠通過外延生長方法施加在生長襯底上。例如,半導(dǎo)體本體能夠為半導(dǎo)體層序列,所述半導(dǎo)體層序列設(shè)置用于制造光電子有源半導(dǎo)體芯片,例如發(fā)射光的或吸收光的半導(dǎo)體芯片。對此,半導(dǎo)體本體能夠具有半導(dǎo)體層序列,所述半導(dǎo)體層序列具有至少一個光電子有源區(qū)域,尤其發(fā)射光的或檢測光的區(qū)域,所述區(qū)域設(shè)置在能夠具有彼此不同的傳導(dǎo)類型的另外的半導(dǎo)體層之間。替選于此,半導(dǎo)體本體也能夠為非光電子有源的半導(dǎo)體本體。例如,半導(dǎo)體本體能夠設(shè)置用于制造電子半導(dǎo)體芯片、例如晶體管或其他的電子器件。半導(dǎo)體本體能夠在載體元件上提供,所述載體元件能夠是生長襯底或與生長襯底不同的載體襯底。

半導(dǎo)體本體例如能夠基于化合物半導(dǎo)體材料體系、尤其iii-v族化合物半導(dǎo)體體系,并且具有如下半導(dǎo)體層,所述半導(dǎo)體層具有砷化物-、磷化物-和/或氮化物-化合物半導(dǎo)體材料。替選于此,也能夠考慮其他的半導(dǎo)體材料,例如ii-vi族化合物半導(dǎo)體材料、基于硅的半導(dǎo)體材料或基于鍺的半導(dǎo)體材料。

根據(jù)另一實施方式,在半導(dǎo)體本體上施加第一掩模層。特別地,半導(dǎo)體本體關(guān)于其呈一個或多個半導(dǎo)體層的形式的制造能夠具有生長方向,使得半導(dǎo)體本體在生長方向上以主表面封閉。第一掩模層尤其能夠設(shè)置在沿生長方向進行封閉的主表面上,所述主表面能夠垂直于生長方向。

特別地,第一掩模層能夠為漆掩模,即尤其為光刻膠。第一掩模層以結(jié)構(gòu)化成具有至少一個第一掩模開口的方式施加。至少一個第一掩模開口位于如下區(qū)域中,在所述區(qū)域中在半導(dǎo)體本體中應(yīng)構(gòu)成至少一個凹部。特別地,第一掩模層能夠在如下一個或多個區(qū)域中具有一個或多個第一掩模開口,在所述區(qū)域中應(yīng)在半導(dǎo)體本體中構(gòu)成一個或多個凹部。為了在第一掩模層中制造至少一個第一掩模開口,能夠?qū)⒌谝谎谀永绱竺娣e地施加在半導(dǎo)體本體的主表面上并且隨后利用適當(dāng)?shù)钠毓夤に嚱Y(jié)構(gòu)化以制造至少一個第一掩模開口。

根據(jù)另一實施方式,在半導(dǎo)體本體上施加第二掩模層。特別地,第二掩模層施加在第一掩模層和半導(dǎo)體本體之間。換言之這表示:在半導(dǎo)體本體上首先施加第二掩模層,并且在所述第二掩模層上隨后施加第一掩模層。第二掩模層尤其未結(jié)構(gòu)化地且大面積地施加,即尤其在第一掩模層的至少一個第一掩模開口的區(qū)域中沒有開口。因此,為了施加第二掩模層,在不使用掩模的情況下應(yīng)用未結(jié)構(gòu)化的大面積的方法。因此,在大面積地且未結(jié)構(gòu)化地施加的第二掩模層上施加第一掩模層。第二掩模層尤其能夠為硬質(zhì)掩模。例如,第二掩模層能夠具有氧化物或氮氧化物,優(yōu)選二氧化硅(sio2)或氮氧化硅(sion)或由其構(gòu)成。

根據(jù)另一實施方式,在第一掩模層的至少一個第一掩模開口的區(qū)域中在第二掩模層中構(gòu)成至少一個第二掩模開口和在半導(dǎo)體本體中構(gòu)成至少一個凹部。換言之這表示:在第一掩模層具有第一掩模開口的各個位置處,在第二掩模層中構(gòu)成第二掩模開口和在半導(dǎo)體本體中構(gòu)成凹部。第一掩模層因此還用于對第二掩模層結(jié)構(gòu)化,其中所述結(jié)構(gòu)化不在分開的方法中進行,而是在半導(dǎo)體本體中制造至少一個凹部期間進行。

要制造的至少一個凹部從主表面伸出,在所述主表面上施加第一掩模層,所述凹部優(yōu)選沿平行于半導(dǎo)體本體的生長方向的方向伸入到所述半導(dǎo)體本體中。特別地,半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部能夠形成盲孔狀的凹部,即伸入到半導(dǎo)體本體中的凹部中但是不穿過所述半導(dǎo)體本體。凹部因此能夠具有側(cè)面和底面,所述側(cè)面和底面通過半導(dǎo)體本體的表面形成。在此,側(cè)面包圍底面并且能夠通過半導(dǎo)體本體的不同的晶體面形成。特別地,半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部和至少一個第二掩模開口構(gòu)成為,使得凹部與第二掩模開口從第一掩模開口起觀察形成側(cè)凹部。換言之,第二掩模層在第二掩模開口的區(qū)域中形成突出部,所述突出部伸出凹部的側(cè)面。因此,在從第一掩模層起觀察凹部的情況下顯現(xiàn)為,凹部的側(cè)面的至少一部分通過第二掩模層遮擋。

根據(jù)另一實施方式,至少一個第二掩模開口和至少一個凹部借助于共同的結(jié)構(gòu)化方法、尤其借助于共同的刻蝕方法制造。用于構(gòu)成至少一個第二掩模開口和至少一個凹部的共同的刻蝕方法尤其能夠是濕化學(xué)刻蝕方法。替選于此也能夠可行的是:為了構(gòu)成至少一個第二掩模開口,應(yīng)用第一刻蝕方法,并且為了構(gòu)成至少一個凹部,應(yīng)用至少一個第二刻蝕方法。因此,至少一個第二掩模開口的構(gòu)成和至少一個凹部的構(gòu)成能夠借助兩級的刻蝕方法、即借助依次執(zhí)行的第一和第二刻蝕方法來進行。第一刻蝕方法能夠是干化學(xué)刻蝕方法。例如,用于構(gòu)成至少一個第二掩模開口的干化學(xué)刻蝕方法能夠為如下刻蝕方法,在所述刻蝕方法中,應(yīng)用含氟的氣體、尤其氟等離子。第二刻蝕方法能夠是濕化學(xué)刻蝕方法。第一和第二刻蝕方法尤其能夠匹配于第二掩模層的材料或半導(dǎo)體本體的材料,尤其也關(guān)于側(cè)凹部的制造如此。在此也能夠可行的是:借助第一刻蝕方法已經(jīng)剝離半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體材料的一部分,并且借助第二刻蝕方法在半導(dǎo)體本體中制造凹部的最終形狀,尤其側(cè)凹部。

根據(jù)另一實施方式,將接觸層施加到第一掩模層和至少一個凹部的底面上。接觸層的施加尤其能夠借助于定向的沉積方法、例如蒸鍍進行。由此可行的是:至少一個凹部的側(cè)面由于通過側(cè)凹部遮擋保持沒有或至少基本上沒有接觸層。這表示:如有必要,側(cè)面可以在底面和側(cè)面之間的過渡部中具有與接觸層的接觸,而沒有通過接觸層將半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層短路,所述半導(dǎo)體層形成至少一個凹部的側(cè)面。因此,尤其如下方法適合于施加接觸層,所述方法不引起一致的覆層。接觸層尤其能夠覆蓋第一掩模層的背離半導(dǎo)體本體的一側(cè)和至少一個凹部的底面的至少一部分。換言之,接觸層能夠至少部分地或也完全地覆蓋至少一個凹部的底面。

接觸層例如能夠具有金屬,例如鈦、鉑、鎳、金、銀、鋁、銠或它們的混合物,或者由其構(gòu)成。替選地或附加地,接觸層能夠包含透明導(dǎo)電氧化物或者由其構(gòu)成。接觸層也能夠具有多個層,例如由金屬或金屬合金構(gòu)成的一個層和由透明導(dǎo)電氧化物構(gòu)成的另一層,所述金屬合金例如具有銀或由銀構(gòu)成,所述透明導(dǎo)電氧化物例如具有zno或由zno構(gòu)成。

根據(jù)另一實施方式,將鈍化層施加在至少一個凹部的側(cè)面上。特別地,鈍化層能夠施加在第二掩模層上、施加在至少一個凹部的側(cè)面和底面上和施加在接觸層上。這尤其表示:鈍化層未結(jié)構(gòu)化地且大面積地施加在第二掩模層上、施加在至少一個凹部的側(cè)面和底面上和施加在接觸層上。

根據(jù)另一實施方式,在施加鈍化層之前并且在構(gòu)成半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部和至少一個第二掩模開口之后以及在施加接觸層之后移除第一掩模層。因此,第一掩模層尤其能夠在施加鈍化層之前連同施加在第一掩模層上的接觸層一起移除,例如通過適當(dāng)?shù)膭冸x方法移除。由此能夠?qū)崿F(xiàn):接觸層僅在底面上保留在至少一個凹部中。優(yōu)選構(gòu)成為硬質(zhì)掩模的第二掩模層能夠簡化取下接觸層與第一掩模層。

鈍化層例如能夠直接地施加在第二掩模層上。在施加鈍化層之后,該鈍化層優(yōu)選覆蓋第二掩模層的、第二掩模開口的區(qū)域中的半導(dǎo)體本體的和半導(dǎo)體本體中的凹部的、以及至少一個凹部的底面上的接觸層的全部在施加鈍化層之前露出的表面。特別地,鈍化層也覆蓋半導(dǎo)體本體的凹部的如下區(qū)域,所述區(qū)域在朝向凹部觀察的第二掩模層的俯視圖中通過第二掩模層遮擋。因此,鈍化層優(yōu)選形成連貫的層,所述層從第二掩模層的背離半導(dǎo)體本體的表面穿過至少一個第二掩模開口延伸經(jīng)過側(cè)凹部和經(jīng)過至少一個凹部的表面與接觸層。這能夠通過非定向的沉積方法、例如化學(xué)氣相沉積方法、例如等離子增強的化學(xué)氣相沉積(pecvd:“plasma-enhancedchemicalvapordeposition”)或原子層沉積(ald:“atomiclayerdeposition”)進行。特別地,在構(gòu)成鈍化層時如下方法是有利的,所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)要覆層的表面的一致性的覆層,使得被遮擋的區(qū)域也能夠由鈍化層覆層。鈍化層尤其能夠具有電絕緣材料。鈍化層例如能夠具有氧化物或氮氧化物,例如二氧化硅(sio2)或氮氧化硅(sion)。特別地,也能夠可行的是:第二掩模層和鈍化層具有相同的材料。

根據(jù)另一實施方式,鈍化層從至少一個凹部的底面移除。此外,鈍化層能夠從施加在底面上的接觸層移除。這尤其能夠表示:至少一個凹部的底面的至少一部分和接觸層的至少一部分通過移除鈍化層而露出。此外,鈍化層也能夠從第二掩模層的背離半導(dǎo)體本體的一側(cè)移除。特別地,鈍化層從接觸層和至少一個凹部的底面移除,使得鈍化層至少部分地保留在至少一個凹部的側(cè)面上。因此,換言之露出至少一個凹部的底面與接觸層,而側(cè)面保持通過鈍化層的至少一部分覆蓋。尤其優(yōu)選地,鈍化層僅保留在半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部的側(cè)面上。鈍化層例如能夠從接觸層和底面移除,使得鈍化層在至少一個凹部的底面的區(qū)域中連接到接觸層上。

移除鈍化層例如能夠借助于定向的向回刻蝕方法進行,使得鈍化層能夠有針對性地從至少一個凹部的底面、從接觸層和必要時從第二掩模層的背離半導(dǎo)體本體的一側(cè)移除。定向的向回刻蝕方法例如能夠是干化學(xué)刻蝕方法,例如利用含氟的氣體、例如氟等離子。通過第二掩模層與半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部形成側(cè)凹部,進而至少一個凹部的側(cè)面通過第二掩模層遮擋,能夠?qū)崿F(xiàn):對于定向的向回刻蝕方法,穿過至少一個第二掩模開口僅可觸及底面進而還有所述底面上的接觸層,但是不觸及凹部的側(cè)面。因此,為了移除鈍化層能夠應(yīng)用大面積的定向的向回刻蝕方法,而不需要單獨的掩模。更確切地說,第二掩模層形成對于移除鈍化層所需的掩模。

在此描述的方法因此為通過將限定半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部和在第二掩模層中制造第二掩模開口合并來進行自校準的工藝工序。通過第二掩模層,利用相同的掩模將接觸層還有鈍化層結(jié)構(gòu)化是可行的,其中尤其當(dāng)如在更下文中描述的那樣將第二掩模層以濕化學(xué)的方式結(jié)構(gòu)化時,例如接觸層的幾何尺寸能夠通過第一掩模的掩模開口來確定。由此,與已知的方法相比工藝控制簡化進而成本降低以及空間需求降低是可能的。只要確保第二掩模層在至少一個凹部的側(cè)面之上形成足夠大的突出部,以便所述凹部對于用于施加接觸層和用于移除鈍化層的方法而言充分被遮擋,那么也不對半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部的側(cè)面的傾斜提出要求。

根據(jù)另一實施方式,第二掩模層在選擇性地移除鈍化層之后保留在半導(dǎo)體本體上。連同半導(dǎo)體本體的至少一個凹部的側(cè)面上的鈍化層一起,能夠在半導(dǎo)體本體上形成連貫的絕緣層。該絕緣層能夠構(gòu)成為,使得其基本上僅不覆蓋至少一個凹部的底面與接觸層。

根據(jù)另一實施方式,在第一掩模層和第二掩模層之間施加刻蝕停止層。因此,刻蝕停止層能夠作為覆蓋層在構(gòu)成具有至少一個第一掩模開口的第一掩模層之前施加在第二掩模層上。

根據(jù)另一實施方式,在上面描述的在第二掩模層中構(gòu)成至少一個第二掩模開口期間,在第一掩模層的至少一個第一掩模開口的區(qū)域中,附加地在刻蝕停止層中構(gòu)成開口。根據(jù)刻蝕停止層的材料,能夠同時在刻蝕停止層中構(gòu)成開口,即借助用于在第二掩模層中構(gòu)成至少一個第二掩模開口的相同的方法。替選于此,能夠?qū)⒐逃械姆椒?、尤其刻蝕方法用于在刻蝕停止層中制造至少一個開口。例如,刻蝕停止層能夠具有氧化鋁(al2o3)或由其構(gòu)成。為了選擇性地將刻蝕停止層開口,在該情況下尤其能夠適用的是磷酸(h3po4)。因此,在構(gòu)成半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部和至少一個第二掩模開口之后,刻蝕停止層優(yōu)選僅在第二掩模層的背離半導(dǎo)體本體的一側(cè)上保留。

替選于在第二掩模層中構(gòu)成至少一個第二掩模開口之前施加刻蝕停止層,也能夠在構(gòu)成至少一個第二掩模開口和至少一個凹部之后和在施加接觸層之后大面積地施加刻蝕停止層。特別地,刻蝕停止層能夠在移除第一掩模層之后施加。換言之,刻蝕停止層能夠在施加鈍化層之前以如更上面針對鈍化層描述的方式來實現(xiàn)。這尤其能夠表示:刻蝕停止層在該情況下在施加之后覆蓋半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部的底面和側(cè)面和凹部中的接觸層。

與施加刻蝕停止層的時間點無關(guān),鈍化層能夠施加在刻蝕停止層上,使得刻蝕停止層在施加鈍化層之后完全由所述鈍化層覆蓋。換言之這表示:對于大面積地施加刻蝕停止層的情況,隨后將鈍化層同樣大面積地施加在所述刻蝕停止層上。

尤其至少從至少一個凹部的底面移除鈍化層也能夠在存在刻蝕停止層的情況下以更上面描述的方式進行。此外,如果刻蝕停止層也覆蓋至少一個凹部的底面和至少一個凹部中的接觸層,那么刻蝕停止層能夠在半導(dǎo)體本體中的凹部的底面的區(qū)域中選擇性地移除鈍化層之后以與鈍化層類似的方式通過定向的刻蝕方法來選擇性地移除。此外也能夠可行的是:以濕化學(xué)的方式選擇性地移除刻蝕停止層。

根據(jù)刻蝕停止層的應(yīng)用,在選擇性地移除鈍化層期間,尤其在應(yīng)用之前描述的定向的向回刻蝕方法時,能夠保護第二掩模層或者第二掩模層、半導(dǎo)體本體中的凹部的底面和凹部中的接觸層。例如,氧化鋁作為用于刻蝕停止層的材料能夠相對于含氟的氣體非常選擇性地起作用,使得在移除鈍化層時借助于這種材料保護位于刻蝕停止層下方的材料。通過使用刻蝕停止層能夠執(zhí)行另外的工藝控制,所述工藝控制尤其關(guān)于用于移除鈍化層的方法的持續(xù)時間具有更小的要求。因此,能夠更長時間地進行過刻蝕,而不產(chǎn)生損壞或蝕穿第二掩模層的問題。如果刻蝕停止層直接在鈍化層之前沉積,那么在刻蝕停止層和鈍化層從第二掩模層的背離半導(dǎo)體本體的側(cè)面、從至少一個凹部的底面和從接觸層移除之后,刻蝕停止層連同鈍化層一起至少部分地保留在至少一個凹部的側(cè)面上。在該情況下,刻蝕停止層形成半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部的側(cè)面的鈍化部的功能部分。

根據(jù)另一實施方式,在用于制造具有至少一個過孔的半導(dǎo)體本體的方法中,根據(jù)一個或多個之前的實施方式制造具有至少一個設(shè)有接觸層的凹部的半導(dǎo)體本體。為了制成過孔,設(shè)有接觸層的凹部能夠借助導(dǎo)電材料、尤其金屬或合金填充。因為半導(dǎo)體本體中的至少一個凹部優(yōu)選僅在凹部的底面的區(qū)域中具有接觸層,所以用于填充凹部的導(dǎo)電材料在底面上經(jīng)由接觸層與半導(dǎo)體本體的相應(yīng)的形成底面的半導(dǎo)體層良好電連接。半導(dǎo)體本體能夠以通過第二掩模層形成的側(cè)部安裝在載體上,例如利用接合層來安裝。因此,通過至少一個過孔接觸的半導(dǎo)體層能夠從半導(dǎo)體本體的朝向載體的一側(cè)起接觸。

附圖說明

從下面結(jié)合附圖描述的實施例中得出另外的特征、有利的實施方式和改進形式。

附圖示出:

圖1示出具有過孔的半導(dǎo)體芯片的一個實例的示意圖,

圖2a至2e示出根據(jù)一個實施例的方法的方法步驟的示意圖,

圖3a和3b示出根據(jù)另一實施例的方法的方法步驟的示意圖,

圖4a至4c示出根據(jù)另一實施例的方法的方法步驟的示意圖。

具體實施方式

在實施例和附圖中,相同的、同類的或起相同作用的元件能夠分別設(shè)有相同的附圖標記。示出的元件和其相互間的大小關(guān)系不能夠視為是合乎比例的,更確切地說,為了更好的可視性和/或為了更好的理解,能夠夸大地示出個別元件,即例如層、構(gòu)件、器件和區(qū)域。

為了更好地理解在下面的實施例中描述的方法,在圖1中示出半導(dǎo)體芯片100,所述半導(dǎo)體芯片在半導(dǎo)體本體101中具有呈所謂的vias的形式的過孔。

半導(dǎo)體芯片100具有半導(dǎo)體層序列,所述半導(dǎo)體層序列形成半導(dǎo)體本體101并且所述半導(dǎo)體層序列具有設(shè)置用于產(chǎn)生光的有源區(qū)域102,所述有源區(qū)域設(shè)置在第一半導(dǎo)體層103和第二半導(dǎo)體層104之間。半導(dǎo)體本體101在所示出的實例中施加在載體105上。第一半導(dǎo)體層103設(shè)置在有源區(qū)域102的背離載體105的一側(cè)上。能夠被摻雜的半導(dǎo)體材料、如鍺或硅例如適合作為用于載體105的材料。

第一半導(dǎo)體層103和第二半導(dǎo)體層104具有彼此不同的傳導(dǎo)類型,使得有源區(qū)域102設(shè)置在二極管結(jié)構(gòu)中。例如,第一半導(dǎo)體層103能夠n型傳導(dǎo)地構(gòu)成并且第二半導(dǎo)體層104能夠p型傳導(dǎo)地構(gòu)成,或者相反。

半導(dǎo)體本體101的背離載體105的一側(cè)形成半導(dǎo)體芯片100的輻射出射面106。在半導(dǎo)體芯片100運行中,在有源區(qū)域102中產(chǎn)生光,所述光優(yōu)選大部分地通過輻射出射面106從半導(dǎo)體芯片100中射出。

半導(dǎo)體本體101、尤其有源區(qū)域102優(yōu)選包含iii-v族半導(dǎo)體材料。iii-v族半導(dǎo)體材料尤其適合于在紫外光譜范圍(inxgayal1-x-yn)經(jīng)由可見光譜范圍(尤其針對藍色至綠色輻射為inxgayal1-x-yn,或尤其針對黃色至紅色輻射為inxgayal1-x-yp)直至紅外光譜范圍(inxgayal1-x-yas)中產(chǎn)生輻射。在此,分別適用的是0≤x≤1、0≤y≤1并且x+y≤1,尤其其中x≠1、y≠1、x≠0和/或y≠0。此外,在產(chǎn)生輻射時,借助尤其出自所提出的材料體系的iii-v族半導(dǎo)體材料能夠?qū)崿F(xiàn)高的內(nèi)部量子效率。

半導(dǎo)體本體101借助于接合層107與載體105的朝向半導(dǎo)體本體101的主表面材料配合地連接。接合層107例如能夠是粘貼材料層,尤其是導(dǎo)電粘貼材料層,或者是焊料層。

在半導(dǎo)體本體101和載體105之間還構(gòu)成有第一連接層108。半導(dǎo)體本體101具有多個凹部109,所述凹部穿過第二半導(dǎo)體層104和穿過有源區(qū)域102延伸到第一半導(dǎo)體層103中。第一連接層108伸展穿過凹部109并且從半導(dǎo)體本體101的朝向載體105的一側(cè)起建立與第一半導(dǎo)體層103的導(dǎo)電連接,使得第一半導(dǎo)體層103能夠通過由此形成的過孔從載體側(cè)起電接觸。在第一連接層108和第一半導(dǎo)體層103之間在凹部109中還以與第一半導(dǎo)體層103接觸的方式分別設(shè)置有接觸層114,所述接觸層用于改進第一連接層108和第一半導(dǎo)體層103之間的電接觸。此外,在半導(dǎo)體本體101和載體105之間構(gòu)成有第二連接層110,所述第二連接層用于電接觸第二半導(dǎo)體層104。

多個凹部109進而多個過孔用于將載流子經(jīng)由第一半導(dǎo)體層103沿橫向方向均勻地注入到有源區(qū)域102中。凹部109例如能夠矩陣狀地設(shè)置或以蜂窩圖案的方式設(shè)置。尤其在第一半導(dǎo)體層103的橫向?qū)щ娦宰銐虻那闆r下,也能夠考慮半導(dǎo)體芯片100的如下實施方案,所述實施方案僅具有唯一的凹部109進而具有用于電接觸第一半導(dǎo)體層103的唯一的過孔。

第一連接層108和/或第二連接層110和/或接觸層114優(yōu)選分別包含金屬,例如鈦、鉑、鎳、金、銀、鋁或銠或具有所提出的材料中的至少一種的金屬合金,或者由金屬或金屬合金構(gòu)成。替選地或補充地,第一連接層108和/或第二連接層110和/或接觸層114能夠包含透明導(dǎo)電氧化物或者由這種材料構(gòu)成。透明導(dǎo)電氧化物(“transparentconductiveoxide”,tco)是透明的、導(dǎo)電的材料,通常為金屬氧化物,例如氧化鋅、氧化錫、氧化鋁、氧化鎘、氧化鈦、氧化銦或銦錫氧化物(ito)。除了二元的金屬氧化物例如zno、sno2或in2o3以外,三元的金屬氧化物例如zn2sno4、cdsno3、znsno3、mgln2o4、gaino3、zn2in2o5或in4sn3o12或不同的透明導(dǎo)電氧化物的混合物也屬于tco族。此外,tco不強制符合化學(xué)計量的組成并且也能夠是p型摻雜的或n型摻雜的。第二連接層110還優(yōu)選對于在有源區(qū)域102中產(chǎn)生的光而言具有高的反射率。在紫外和藍色光譜范圍中,關(guān)于高的反射率例如適合的是銀、鋁或銠,在紅色和紅外光譜范圍中例如適合的是金。借助于反射性構(gòu)成的第二連接層110,在有源區(qū)域102中產(chǎn)生的且朝載體105的方向放射的光能夠朝輻射出射面106的方向轉(zhuǎn)向,并且通過所述輻射出射面從半導(dǎo)體芯片100中射出。

半導(dǎo)體芯片100具有接觸部111、112,所述接觸部設(shè)置用于外部電接觸半導(dǎo)體芯片100。在半導(dǎo)體芯片100運行中,通過在接觸部111、112之間施加電壓,能夠?qū)⑤d流子從不同側(cè)注入到有源區(qū)域102中并且在那里復(fù)合以發(fā)射光。

接觸部111、112尤其能夠包含結(jié)合第一和第二連接層108、110列出的金屬或具有這些材料的金屬合金或者由這種材料構(gòu)成。特別地,能夠用于以簡單的方式例如借助于鍵合線或借助于焊接連接建立外部電接觸的材料是適合的。例如,金尤其適合作為用于接觸部111、112的材料。

為了避免有源區(qū)域102的電短路,在凹部109的側(cè)面和第一連接層108之間構(gòu)成有絕緣層113。此外,絕緣層113在連接層108和110之間伸展,使得能夠以簡單的方式避免所述連接層之間的電短路。絕緣層113例如能夠包含氧化物、例如氧化硅或氧化鈦,氮化物、例如氮化硅,或氮氧化物、例如氮氧化硅,或者由所述材料構(gòu)成。

借助于接觸部111、112電接觸連接層108、110在所示出的實例中僅示例性地借助于將接觸部111、112設(shè)置在載體103的相對側(cè)上和將載流子通過導(dǎo)電的、未結(jié)構(gòu)化的載體105注入來進行。與所示出的實例不同,載體105也能夠具有至少一個留空部,所述留空部沿豎直方向延伸穿過載體105并且所述留空部借助導(dǎo)電材料、例如金屬來填充。在該情況下,載體105也能夠電絕緣地構(gòu)成。例如,載體105在該情況下能夠包含陶瓷、例如氮化鋁、氧化鋁或氮化硅或者由這種材料構(gòu)成。

此外,載體105的背離半導(dǎo)體本體101的一側(cè)與所示出的實例不同地能夠構(gòu)成為不具有電接觸部。電接觸部111、112二者因此能夠都設(shè)置在載體105的朝向半導(dǎo)體本體101的一側(cè)上。在該情況下,載體105優(yōu)選構(gòu)成為是電絕緣的。但是與其不同,也能夠應(yīng)用導(dǎo)電載體105。

作為另外的替選方案,與所示出的實例不同,接觸部111、112能夠設(shè)置在載體105的背離半導(dǎo)體本體101的一側(cè)上,使得半導(dǎo)體芯片100僅可從載體105這一側(cè)起電接觸。例如,在載體105中為了電接觸第一連接層108和為了電接觸第二連接層110能夠分別在優(yōu)選構(gòu)成為電絕緣的載體105中設(shè)有至少一個留空部,所述留空部分別沿豎直方向延伸穿過載體105。

在圖1中示出的能夠構(gòu)成為發(fā)光二極管芯片或激光二極管芯片的半導(dǎo)體芯片100僅是純示例性的并且不能夠理解為對下面實施例的限制。特別地,半導(dǎo)體芯片100也能夠代替發(fā)射光的有源區(qū)域102具有吸收光的有源區(qū)域。此外,半導(dǎo)體芯片100也能夠附加地或替選地具有非光電子的功能,例如呈非發(fā)光二極管或晶體管的形式。

結(jié)合下面的圖2a至4c,示出用于在半導(dǎo)體本體1中制造至少一個設(shè)有接觸層7的凹部10的方法的實施例。在用于制造半導(dǎo)體芯片的方法的范圍中,至少一個設(shè)有接觸層7的凹部10還能夠用導(dǎo)電材料填充以形成上面描述的連接層,使得設(shè)置在凹部中的導(dǎo)電材料形成過孔。

純示例性地且在不限制普遍性的情況下,下面示出的半導(dǎo)體本體1能夠如圖1的半導(dǎo)體芯片100的半導(dǎo)體本體101構(gòu)成并且也容易地明確地參考根據(jù)圖1的實例的特征。然而,下面描述的方法也能夠應(yīng)用于其他的半導(dǎo)體本體,所述半導(dǎo)體本體例如能夠具有與根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體本體101不同的層序列和/或材料。

結(jié)合圖2a至2e示出用于制造具有至少一個設(shè)有接觸層的凹部的半導(dǎo)體本體的方法的實施例。在圖2a至2e中以及也在下面的附圖中分別示出半導(dǎo)體本體1以及還有施加在其上的層、開口和半導(dǎo)體本體1中的凹部的局部。

如在圖2a中示出的,提供半導(dǎo)體本體1,在所示出的實施例中呈具有在第一半導(dǎo)體層3和第二半導(dǎo)體層4之間的有源區(qū)域2的半導(dǎo)體層序列的形式。半導(dǎo)體層序列例如能夠外延地、例如借助于金屬有機氣相沉積(movpe:“metal-organicgasvapordeposition”)或分子束外延(mbe:“molecularbeamepitaxy”)沉積在生長襯底上。與其不同,半導(dǎo)體本體1也能夠在與生長襯底不同的輔助載體上提供。

在下面描述的方法步驟的范圍中,從半導(dǎo)體本體的背離生長襯底或必要時背離輔助載體的一側(cè)起構(gòu)成至少一個凹部10,所述凹部延伸到半導(dǎo)體本體1中,例如在圖2b中示出。這適當(dāng)?shù)卦诎雽?dǎo)體層序列的沉積結(jié)束之后進而在半導(dǎo)體本體1的制造結(jié)束之后進行,使得半導(dǎo)體本體1沿著沿半導(dǎo)體層序列的生長方向的方向以主表面封閉,所述主表面能夠垂直于生長方向。在所示出的實施例中,至少一個凹部10從該主表面穿過第二半導(dǎo)體層4和有源區(qū)域2延伸到第一半導(dǎo)體層3中。

為了在半導(dǎo)體本體1中構(gòu)成至少一個凹部10,如在圖2a中示出,在半導(dǎo)體本體1上施加第一掩模層5和第二掩模層,其中第二掩模層6設(shè)置在第一掩模層5和半導(dǎo)體本體1之間。換言之這表示:在半導(dǎo)體本體1上首先施加第二掩模層6,并且隨后在第二掩模層6上沉積第一掩模層5。掩模層5、6尤其施加在半導(dǎo)體本體1的沿著生長方向進行封閉的主表面上。

第一掩模層5以結(jié)構(gòu)化成具有至少一個第一掩模開口50的方式施加在第二掩模層6上。對此,例如能夠?qū)⒐饪棠z作為用于第一掩模層5的材料施加,所述光刻膠借助于適當(dāng)?shù)钠毓夂惋@影步驟結(jié)構(gòu)化以構(gòu)成第一掩模開口50。如上面闡述,限定如下區(qū)域的第一掩模開口50在圖2a中示出并且在隨后的附圖中僅部分地示出,在所述區(qū)域中應(yīng)在半導(dǎo)體本體1中制造凹部10。根據(jù)應(yīng)在半導(dǎo)體本體中構(gòu)成多少凹部10,第一掩模層5尤其能夠具有一個或多個第一掩模開口50。

在施加第一掩模層5之前,將第二掩模層6大面積地且未結(jié)構(gòu)化地施加在半導(dǎo)體本體1上。特別地,第二掩模層6能夠為硬質(zhì)掩模,所述硬質(zhì)掩模例如具有氧化物或氮氧化物、例如二氧化硅或氮氧化硅,或者由其構(gòu)成。第二掩模層6的構(gòu)成能夠借助適當(dāng)?shù)?、大面積作用的方法進行,例如化學(xué)或物理氣相沉積。

在另一方法步驟中,如在圖2b中示出,在第一掩模層5的至少一個第一掩模開口50的區(qū)域中,在第二掩模層6中構(gòu)成至少一個第二掩模開口60并且在半導(dǎo)體本體1中構(gòu)成至少一個凹部10。對此,尤其能夠應(yīng)用刻蝕方法,例如濕化學(xué)刻蝕方法。至少一個第二掩模開口60和至少一個凹部10的構(gòu)成尤其能夠借助于共同的刻蝕方法進行。在此,將刻蝕參數(shù)設(shè)定為,使得具有側(cè)面11和底面12的凹部10與第二掩模開口60從第一掩模開口50起觀察形成側(cè)凹部13。換言之這尤其表示:第二掩模開口60與直接位于第二掩模開口60之下的區(qū)域中的凹部10相比具有更小的橫截面。由此,第二掩模層6在凹部10的邊緣區(qū)域中伸出凹部10,使得在朝向凹部10觀察的第一或第二掩模層5、6的俯視圖中,通過第二掩模層6將凹部10的側(cè)面11遮擋。

第一和第二掩模開口50、60和相應(yīng)地凹部10能夠具有圓形的或有角的橫截面形狀。第一和第二掩模開口50、60能夠分別具有在幾十微米、例如大約30μm至大至50μm的范圍中的尺寸。半導(dǎo)體本體1直接在第二掩模層6之下的欠刻蝕部的深度、即側(cè)凹部13的大小大于或等于隨后施加的鈍化層8的厚度,并且例如能夠為不超過300nm,而根據(jù)半導(dǎo)體層序列的應(yīng)通過過孔跨接的區(qū)域的厚度,凹部10進入到半導(dǎo)體本體1中的深度例如能夠大致為600nm至700nm。在第二掩模層6和半導(dǎo)體本體1之間能夠以一定間距、例如以一微米或幾微米的、典型例如為5μm的間距設(shè)置有接觸金屬化部,如上面結(jié)合圖1描述的連接層110。所描述的標注尺寸理解為是純示例性的并且根據(jù)半導(dǎo)體本體1的構(gòu)成方案和根據(jù)對要制造的半導(dǎo)體芯片的要求能夠與所提出的值不同。

在圖2c中示出另一方法步驟,在所述方法步驟中將接觸層7施加到至少一個凹部10的底面12和第一掩模層5上。接觸層7的施加大面積地且借助于定向的沉積方法來進行。尤其地,接觸層7能夠被蒸鍍,尤其從垂直于第一掩模層5的背離半導(dǎo)體本體1的上側(cè)的方向。通過側(cè)凹部13將凹部10的側(cè)面11遮擋,使得側(cè)面11保持沒有或至少基本上沒有接觸層。這表示:如有必要,側(cè)面11可以在底面12和側(cè)面11之間的過渡部的區(qū)域中具有與接觸層7的接觸部。然而,接觸層7不沿著側(cè)面11向上伸出至,使得半導(dǎo)體本體1的形成側(cè)面11的半導(dǎo)體層短路。通過接觸層7的大面積的定向的施加,所述接觸層覆蓋第一掩模層5的背離半導(dǎo)體本體1的一側(cè)和至少一個凹部10的底面12的至少一部分。在所示出的實施例中,接觸層7幾乎完全地覆蓋至少一個凹部10的底面12。

接觸層能夠在一個或多個層中具有在上文中結(jié)合圖1的半導(dǎo)體芯片100的接觸層114描述的材料中的一種或多種,或者由其構(gòu)成。例如,接觸層7能夠具有銀和/或zno或者由其構(gòu)成。

在另一方法步驟中,如在圖2d中示出,大面積地且未結(jié)構(gòu)化地施加鈍化層8。對此,在施加鈍化層8之前尤其移除第一掩模層5與設(shè)置在其上的接觸層7,使得接觸層7僅還設(shè)置在半導(dǎo)體本體1中的至少一個凹部10中。

鈍化層8借助如下方法施加,所述方法適合于:第二掩模層6的全部露出的表面和凹部10的和設(shè)置在凹部10中的接觸層7的全部露出的表面盡可能均勻地且至少借助封閉的層覆蓋。例如,能夠應(yīng)用等離子增強的化學(xué)氣相沉積方法或原子層沉積方法。在施加鈍化層8之后,所述鈍化層也在直接在第二掩模層5之下的形成側(cè)凹部13的欠刻蝕部的區(qū)域中、即在凹部10的邊緣處完全地覆蓋凹部10的側(cè)面11。鈍化層8具有電絕緣材料,例如氧化物或氮氧化物、如二氧化硅或氮氧化硅。特別地,鈍化層8也能夠具有與第二掩模層相同的材料。

在圖2e中示出另一方法步驟,其中將鈍化層8選擇性地從第二掩模層6的背離半導(dǎo)體本體1的一側(cè)、從至少一個凹部10的底面12和從設(shè)置在凹部10中的接觸層7移除,使得鈍化層8在欠刻蝕部或側(cè)凹部13的區(qū)域中至少部分地保留在至少一個凹部10的側(cè)面11上、尤其優(yōu)選地保留在共同的側(cè)面11上。鈍化層8例如能夠從接觸層7和底面12移除,使得鈍化層8在至少一個凹部10的底面12的區(qū)域中連接到接觸層7上。為了移除鈍化層8,尤其應(yīng)用定向的向回刻蝕方法如其通過在圖2e中示出的箭頭來表明。向回刻蝕方法90能夠大面積地且在不使用附加的掩模的情況下進行,因為第二掩模層6確保對半導(dǎo)體本體1中的至少一個凹部10的側(cè)面11的所需要的遮擋。定向的刻蝕方法90例如能夠是干化學(xué)刻蝕方法,其中應(yīng)用含氟的氣體、尤其氟等離子。尤其優(yōu)選地,鈍化層8在向回刻蝕方法99之后僅至少部分地保留在半導(dǎo)體本體1中的至少一個凹部10的側(cè)面11上。

通過將在第二掩模層6中制造限定凹部10的如下區(qū)域的第二掩模開口60和制造凹部10本身在共同的方法步驟中合并,在自校準的工藝中相對于凹部10構(gòu)成第二掩模開口60,在所述區(qū)域中施加接觸層7并且稍后再次移除鈍化層8。與單獨制造的掩模相比,第二掩模層6的限定的欠刻蝕為顯著簡化的工藝控制進而與已知的方法相比示出成本降低。

第二掩模開口60和凹部10的制造也能夠在多級的刻蝕方法中執(zhí)行,如結(jié)合圖3a和3b示出。對此,例如能夠借助于第一刻蝕方法在第二掩模層6中構(gòu)成至少一個第二掩模開口60。在此,在此,在將氧化物或氮氧化物用作為用于第二掩模層6的材料時例如能夠為干化學(xué)刻蝕方法。如在圖3a中可見,通過這種刻蝕方法也能夠已經(jīng)移除半導(dǎo)體本體1的一定區(qū)域。借助于第二刻蝕方法能夠?qū)⒅辽僖粋€凹部10必要時最終構(gòu)成在半導(dǎo)體本體1中。特別地,通過例如能夠為濕化學(xué)刻蝕方法的第二刻蝕方法,能夠通過在第二掩模開口60的邊緣的區(qū)域中第二掩模層6的欠刻蝕來實現(xiàn)側(cè)凹部13。

這種多級的刻蝕方法例如能夠結(jié)合基于inalgan化合物半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體本體1是有利的,因為在該材料體系中能夠可行的是:ga極的表面的純濕化學(xué)刻蝕僅是難于實現(xiàn)的。但是,從第二掩模層6中的干刻蝕的開口60和必要時還有半導(dǎo)體本體1中的區(qū)域開始,能夠通過附加的濕化學(xué)刻蝕來產(chǎn)生對于另外的方法所需的側(cè)凹部13。

在氮化物的化合物半導(dǎo)體材料體系、即基于inalgan的半導(dǎo)體本體中,濕化學(xué)刻蝕方法的刻蝕作用能夠與要刻蝕的晶體面相關(guān)。在該情況下,能夠有利的是:掩模開口50、60和相應(yīng)地凹部10具有六邊形的形狀。

跟隨著在圖3b中示出的方法步驟的能夠是結(jié)合圖2c和2d描述的另外的方法步驟。

結(jié)合圖4a至4c,描述用于制造半導(dǎo)體本體1的方法的方法步驟的另一實施例,所述半導(dǎo)體本體具有至少一個設(shè)有接觸層7的凹部10。結(jié)合圖2a至2c和必要時結(jié)合圖3a和3b描述的方法步驟先于結(jié)合圖4a至4c描述的方法步驟,使得結(jié)合圖4a描述的方法步驟直接跟隨移除第一掩模層5與施加在其上的接觸層7。

如在圖4a中示出,在另一方法步驟中,將刻蝕停止層9施加在第二掩模層6的、半導(dǎo)體本體1中的至少一個凹部10的和凹部10中的接觸層7的全部露出的表面上。對此,例如能夠應(yīng)用之前結(jié)合鈍化層8描述的方法。經(jīng)由刻蝕停止層9,如結(jié)合上面的方法描述的那樣大面積地施加鈍化層8,使得刻蝕停止層9完全地由鈍化層8遮蓋。

如在圖4b中示出那樣,在另一方法步驟中,借助于之前描述的定向的向回刻蝕方法99選擇性地在第二掩模層6的背離半導(dǎo)體本體1的一側(cè)上、在凹部10的底面12上和在凹部10中的接觸層7上移除鈍化層8,使得鈍化層8由于側(cè)凹部13在凹部10的側(cè)面11上保留??涛g停止層9例如能夠具有氧化鋁或由其構(gòu)成。于是,通過在干化學(xué)刻蝕第二掩模層6或鈍化層8時能夠應(yīng)用的含氟的氣體,僅極其緩慢地侵蝕刻蝕停止層9。通過刻蝕停止層9,在定向的向回刻蝕方法99期間保護位于其下的層,使得能夠緩和工藝控制。因此,尤其與沒有刻蝕停止層的方法相比能夠更長時間地過刻蝕,而不會出現(xiàn)損壞或蝕穿第二掩模層6和/或接觸層7的問題。

如在圖4c中示出那樣,在另一方法步驟中,在第二掩模層6的背離半導(dǎo)體本體1的一側(cè)上、在凹部10的底面12上和在凹部1中的接觸層7上移除刻蝕停止層9。在應(yīng)用氧化鋁作為刻蝕停止層9的材料的情況下,例如磷酸適合于選擇性地移除刻蝕停止層9。

通過刻蝕停止層9設(shè)置在鈍化層8下方,所述刻蝕停止層連同鈍化層8保留在至少一個凹部10的側(cè)面11上,進而形成至少一個凹部10的側(cè)面11的鈍化部的一部分。

借助上面描述的方法在半導(dǎo)體本體1中的至少一個凹部10的側(cè)面11上制造的鈍化層8和必要時還有刻蝕停止層9連同在半導(dǎo)體本體1上保留的第二掩模層6一起形成絕緣層,即例如結(jié)合圖1描述的絕緣層113,所述絕緣層除了至少一個凹部10的底面12之外連貫地覆蓋半導(dǎo)體本體1,在所述底面上施加有接觸層7。

結(jié)合附圖描述的實施例替選地或附加地能夠具有其他在上文中在概述部分中描述的特征。

本發(fā)明不通過根據(jù)實施例進行的描述局限于此。更確切地說,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_地說明時也如此。

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