專利名稱：氮化物半導體部件及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在硅表面上制造氮化物半導體部件的層結構的工藝。本發(fā)明還涉 及用于制造氮化物半導體部件的工藝。最后，本發(fā)明涉及氮化物半導體部件，尤其是基于氮 化物半導體的薄膜發(fā)光二極管(LED)、以及氮化物半導體產品。
背景技術：
氮化物半導體是含有元素周期表的一種或多種第三主族元素以及一種或多種第 五主族的元素的半導體化合物。這樣的半導體包括(例如)半導體GaN、InGaN, InGaAsN, AlGaN等。對本發(fā)明的背景下的氮化物半導體的其他通用表示為III族氮化物和III-V族 氮化物。在本申請中，這些表示可以互換使用，它們具有相同的含義。氮化物半導體尤其被應用于在光譜的可見區(qū)和紫外區(qū)發(fā)光的發(fā)光結構內。除此之 外，電子氮化物半導體部件也是已知的，例如，高電子遷移率(HEM)晶體管，其尤其適用于 諸如無線電發(fā)射技術的高頻應用。氮化物半導體部件還以所謂的“功率器件”的形式應用 于高功率電子設備中。由于可得的氮化物半導體襯底的尺寸非常小，而且質量差，因而目前在氮化物半 導體部件的層結構的廉價均相外延(homo印itaxy)方面幾乎不存在商業(yè)興趣。因此，諸如 藍色或綠色LED的可得氮化物半導體部件含有淀積于藍寶石(Al2O3)襯底或碳化硅(SiC) 襯底上的層結構。這些襯底材料具有各種缺點。一方面，其價格高。另一方面，通?？梢缘?到的由這些材料構成的襯底相對較小，因而對于指定襯底表面而言由于成品率相對較低， 從而額外增加了每部件的制造成本。此外，這些材料具有相當高的硬度，即就Moh標度而言 超過9，因而只能采用昂貴的金剛石鋸和研磨材料進行機械處理。因此，越來越多地采用硅襯底進行大面積生長，因為我們知道能夠以低廉的價格 獲得具有大直徑的硅襯底。在通常采用的商用氣相外延中，氮化物半導體的層結構的典型生長溫度為1000°C 以上。因而，在生長階段之后的所淀積的氮化物半導體層結構的冷卻過程中，硅和氮化物半 導體材料的不同熱膨脹系數將導致氮化物半導體層的大約0. 7GPa/ μ m的高張應力，并且 從小于1 μ m的層厚度開始形成裂紋。為了避免在硅上生長GaN層時形成裂紋，采用了通常在低溫下(低于1000°C )生 長的中間層，即所謂的低溫AlN或AlGaN中間層。這些層的作用是基于由于AlN或AWaN 中間層上具有壓應力的GaN層的生長而實現張應力的局部補償。在層淀積之后的冷卻過程 中，GaN層的這一壓應力抵消了因不同的熱膨脹系數而產生的張應力，因而得到減小的張應 力。這一技術的缺點在于，在生長于中間層上的GaN層中存在高位錯密度。因此，在DE 10151092A1中，提出了向正在生長的GaN層中額外插入氮化硅中間層，以降低位錯密度，在此將其引入以供參考。未必完全閉合的SixNy中間層起著用于接下來的GaN生長的掩模作 用。根據DE 10151092 Al選擇中間層的厚度，從而在其上形成相隔IOOnm到幾μ m的僅少 數生長島，在進一步的生長期間，隨著生長表面距SiN中間層的距離逐漸增大，從所謂的聚 合厚度(coalescence thickness)開始生長到了一起，從而形成了閉合層表面。當然，GaN 在硅上的外延中僅SiN中間層產生了明顯的島生長，并由此產生了顯著的聚合厚度，其隨 著增大的SiN厚度而生長。通過適當的措施加速這些生長島的聚合，能夠在所述生長島聚 合之前避免達到前述臨界裂紋厚度。此夕卜，從A. Dadgar等人的文獻"Reduction of Stress at the Initial Stages of GaN Growth on Si (111) ”，Applied Physics Letters，Vol. 82，2003，Νο· l，pp. 28-30 (下文 簡稱為“Dadgar等”)，進一步知道在淀積了摻硅AlN成核層和最多具有1. 5個單層的標稱 厚度(nominal thickness)的SiN掩模層之后形成GaN層，在此將所述文獻引入以供參考。 與不具有這樣的SiN掩模層的生長相比，能夠降低GaN層的生長中產生的張應力。作為SiN掩模層厚度的函數，這一作用表現出了從一定厚度開始的飽和現象，因 而不能期望其能夠實現完全的應力補償。事實是，一方面所述SiN掩模層隨著其厚度的增 大可干擾甚至阻礙AlN成核層與接下來(即，在SiN掩模層之后)生長的GaN層之間的結 構耦合。于是其后果是，可能不會再產生所希望的對AlN成核層的壓力作用，從而使不希望 出現的高張應力仍然存在于最后的氮化物半導體層內。其次，厚的SiN層使聚合厚度提高 到了一定的值，憑借已知的方法無法將所述值控制子裂縫形成的臨界層厚度之下。因此，即使插入SiN掩模層也不再會相應地消除氮化物半導體層結構內的張應 力。非均勻的張應力還具有其他缺點。除了上述高位錯密度之外，還可能導致正在生 長的層結構和下部襯底的彎曲。這一問題還會影響薄層部件，例如薄層LED，所述部件中的 硅襯底在制造過程中去除。對拳曲的氮化物半導體層結構的處理已經引起諸多問題，并因 而提高了部件制造的復雜性和成本。通常然后被接合至載體的彎曲的氮化物半導體層結構 容易從所述載體上脫離，因而對應的部件使用壽命短。/Λ c. Mo 入的 ^； K "Growth and characterization of InGaN blue LED structure on Si(lll)by MOCVDJournal of Crystal Growth，285U005)，312-317(以 下簡稱“Mo等”)，可以知道通過在AlN成核層上生長GaN緩沖層降低張應力，在此將所述文 獻引入以供參考。在這種情況下，調整鎵前體與氮前體的氣流密度的非常低的比值，從而在 高溫氣相外延中生成GaN緩沖層。其促進了接下來的GaN層的島生長。但是，其缺點在于， 在氮化物半導體層結構內仍然存在張應力。此外，這種已知的LED具有不利的高電阻。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明所基于的技術問題在于提供硅表面上的氮化物半導體部件的層結構 的制造工藝和氮化物半導體部件本身，其中，與該問題的已知解決方案相比，其進一步降低 了所完成的層結構中的張應力。本發(fā)明所基于的另一技術問題是提供硅表面上的氮化物半導體部件的制造工藝 層結構和所述氮化物半導體部件本身，與該問題的已知解決方案相比，其減少了氮化物半 導體層結構的彎曲。
根據本發(fā)明的第一方面，通過一種硅表面上的氮化物半導體部件的層結構的制造 工藝解決了前述技術問題，所述制造工藝包括下述步驟-提供具有硅表面的襯底；-在所述襯底的硅表面上淀積含有鋁的氮化物成核層；-可選的在所述氮化物成核層上淀積含有鋁的氮化物緩沖層；-在所述氮化物成核層上或者在第一氮化物緩沖層(如果存在的話)上淀積掩模 層；-在所述掩模層上淀積含有鎵的第一氮化物半導體層，其中，通過這樣一種方式淀積所述掩模層，使得在所述第一氮化物半導體層的淀 積步驟中，首先生長獨立的微晶，所述微晶在聚合層厚度之上聚合，并且在垂直于生長方向 的聚合后的氮化物半導體層的層平面內至少占據0. 16 μ m2的平均表面積。利用根據本發(fā)明的工藝，令人驚奇的發(fā)現，可以在第一氮化物半導體層的生長期 間在其中產生增加的壓應力，通過適當的進一步處理，所述壓應力甚至能夠實現對因不同 的熱膨脹系數而產生的張應力ο的完全或幾乎完全的補償。能夠生長出這樣的層結構，其 在室溫冷卻之后完全沒有應力，或者幾乎不存在應力，即，σ的值在任何情況下都明顯小于 0. 2GPa/ μ m,但是一般來說小于0. IGPa/ μ m,此外，其只具有非常低的位錯密度，只表現出 很少的幾個裂紋，甚至根本沒有裂紋。同時，根據本發(fā)明的工藝還適用于具有非常高的乃至無窮大的曲率半徑的層結 構，尤其是在諸如LED的薄膜部件的制造當中，這具有極大優(yōu)勢。通過這種方式，還能夠實現在大號硅晶片或SOI (絕緣體上硅)晶片上以廉價的方 式生長基于氮化物半導體的薄膜部件?？梢酝茰y，這些優(yōu)點歸因于在優(yōu)選由SiN構成的適當淀積的掩模層之上交互生長 的微晶能夠因其聚合而在其生長期間產生充分強的壓應力，并且在所述氮化物半導體層內 達到大于和等于0. 16 μ m2的平均微晶表面積。這一相對較強的壓應力能夠更好地補償將 在以后出現的仍然未知的張應力。可以利用諸如平面圖透射電子顯微鏡(TEM)圖像分析的圖像輔助分析處理確定 在所述氮化物半導體層內處于聚合層厚度之上的層平面內的微晶的平均微晶表面積，在下 文中將通過兩個例子對其予以更為詳細的說明。所述分析顯然應當以微晶的充分大的隨機 樣本為基礎。根據現有技術，基于在采用SiN掩模層(Dadgar等)時所觀察到的上述飽和效應 以及與上文所述類似的在采用GaN緩沖層(Mo等)時僅局部應力的降低，將不能預期發(fā)生 這一幾乎完全補償了應力的效果和可能性。根據本發(fā)明，將這一驚人的效果用于在硅表面 上制造具有尤其微弱的應力或者完全沒有應力的氮化物半導體層結構，接下來能夠由所述 氮化物半導體層結構制造尤為有利的氮化物半導體部件。在權利要求涉及具有相應的功能的含有鋁的氮化物層(成核層、緩沖層、中間層 等)時，應當理解，其是指含有作為單一的III族金屬的鋁或者與其他III族金屬結合的鋁 的具有相應功能的層。出于清晰的目的，忽略了采用元素周期表的其他族內的元素例如采 用硅或鎂的摻雜。然而顯然，也可以包括這樣的摻雜物質。成核層只有幾納米厚，并且未必是閉合層，盡管其可能具有較差的結晶和/或化
6學計量屬性，但是該成核層還是能夠為接下來將在其上生長的層的生長提供基礎，或者由 所述成核層開始進一步的層生長。掩模層起著對表面的完全或局部覆蓋的作用，其經常只有幾個單層的厚度，甚至 小于一個單層(monolayer)的厚度。本發(fā)明的第二方面涉及一種用于制造氮化物半導體部件的工藝，其包括下述步 驟-根據作為本發(fā)明的第一方面的工藝或者根據將在本申請的下文中或在相關的權 利要求之一中描述的實施例之一，在硅表面上制造氮化物半導體部件的層結構；-通過這樣的方式將所述層結構接合到載體上，即使得使所述層結構的生長上側 面對所述載體；-去除所述襯底；-制造接觸結構。根據本發(fā)明的第二方面的工藝是作為本發(fā)明的第一方面的工藝的有利發(fā)展，其允 許對氮化物半導體部件進行尤為簡單、廉價的處理。根據本發(fā)明的第三方面，通過一種氮化物半導體部件解決上述技術問題，所述氮 化物半導體部件具有-含有鎵的第一氮化物半導體層，其具有共生微晶的結構，所述共生微晶在垂直于 生長方向的層平面內至少占據0. 16 μ m2的平均表面積，-鄰接所述第一氮化物半導體層的含有鋁的氮化物中間層，以及-鄰接最后一層的含有鎵的額外的第二氮化物半導體層。這樣的包括以制造于硅表面上為特征的氮化物半導體層結構的部件具有長使用 壽命和對于商業(yè)應用不可或缺的有利工作參數，并且制造成本低。根據本發(fā)明的第三方面的氮化物半導體部件所具有的結構特征以根據本發(fā)明的 處理工序為特征，并且能夠使通過這一工藝制造的氮化物半導體部件與其他氮化物半導體 部件區(qū)分開。因而，當然，原則上也可采用藍寶石襯底制造具有大平均表面積的微晶，并且其本 身就是已知的。但是，在藍寶石襯底上制造的并且不含有超過IOOnm厚的AKiaN層的氮化 物半導體部件不具有含有鋁的氮化物半導體中間層，尤其是不具有氮化鋁中間層。半導體 層在藍寶石襯底上的生長與在硅襯底上的生長受到完全不同的邊界條件的限制，如本發(fā)明 中所述。事實是，藍寶石襯底上的層生長總是導致在冷卻后產生二軸壓應力的層。借助將 在生長期間導致GaN層的壓應力的含有鋁的氮化物中間層的應變工程在LED結構中是沒有 必要的，事實上所述應變工程甚至是不利的，因為，其將在大約800°C的InGaN層的生長中 以及該工藝的末尾導致非常顯著的襯底曲率。如在介紹中所述，在硅上生長氮化物半導體 層時，采用含有鋁的氮化物半導體中間層以用于應變工程設身也是已知的。但是，到目前為止，在技術上無法實現這兩種特征的組合。只有在根據本發(fā)明的第 一方面的處理工序下，才變得有可能在硅襯底上制造具有表面積充分大的微晶的層。在用 于制造厚度超過1300nm的較厚氮化物半導體層的這些氮化物半導體層的連續(xù)生長期間， 只有基于帶有硅表面的襯底的生長有必要采用應變工程中間層，從而在生長期間建立充分 大的壓應力，其能夠完全或幾乎完全抵消將在接下來的冷卻工藝中產生的張應力。在專家的圈子里，以前一直未能制造出根據本發(fā)明的第三方面的氮化物半導體部件。在進一步處理的框架內，通常在剝離所生長的層之后，使在硅表面上的淀積中首 先制造的層，即，含有鋁的氮化物成核層和掩模層從硅表面上去除，從而制造諸如薄膜LED 的薄膜部件。相應地，能夠通過根據本發(fā)明的工藝制造氮化物半導體部件，盡管根據本發(fā)明 的處理工序不能演示成核層和掩模層的存在，但是所述層結構中的含有鋁的氮化物半導體 中間層的存在提供了在生長期間采用硅襯底的明確指示。根據本發(fā)明的第四方面，通過一種氮化物半導體產品解決上述技術問題，所述氮 化物半導體產品具有-具有硅表面的襯底，-鄰接所述硅表面的含有鋁的氮化物成核層，-可選的鄰接所述氮化物成核層的含有鋁的氮化物緩沖層，-位于所述氮化物成核層上，或者位于如果存在的所述氮化物緩沖層上的掩模層， 并且具有-鄰接所述掩模層布置并且具有由聚合微晶構成的結構的含有鎵的第一氮化物半 導體層，其中，所述微晶在聚合層厚度之上并且在垂直于所述生長方向的層平面內占據至 少0. 16 μ m2的平均表面積。本發(fā)明的氮化物半導體產品通常是可以獨立獲得的部件制造的中間產品。可以將 其用于在現有的具有硅表面的襯底上制造部件以及在襯底剝離之后在另一載體上制造部 件，或者可以將其用于制造大面積的無支撐的層、大面積氮化物半導體襯底或無支撐部件。在下文中將說明本發(fā)明的各個工藝和器件方面的實施例。除非明確排除，否則可 以使所述實施例相互結合。首先將說明根據本發(fā)明的第一方面的用于在硅表面上制造氮化物半導體部件的 層結構的工藝的實施例。通過尤其大的微晶表面提高了層質量。因此，在優(yōu)選實施例中，通過這樣一種方式 淀積所述掩模層，即使得在第一氮化物半導體層的淀積步驟中首先生長分離的微晶，所述 微晶在一定的聚合層厚度之上聚合，并且在垂直于生長方向的聚合氮化物半導體層的層平 面內占據至少0. 36 μ m2的平均表面積。在另一實施例中，以一定的層厚度淀積所述掩模層，就首先以生長島的形式生長 的第一氮化物半導體層而言，從至少與所述掩模層相距600nm的距離處開始，使得能夠 形成至少80%閉合的層表面。這一實施例的處理工序具有良好的可再現性，其在研究中 產生這樣的含有鎵的氮化物半導體層，其在600nm的層厚度之上基本上聚合，并且在與 所述成核層相距超過這一距離的層平面內具有大面積微晶，所述微晶的平均表面積高于 0. 16 μ m2。在根據本發(fā)明的處理工序中，尤其是在上述實施例的處理工序中，優(yōu)選采用掩模 層作為起始點，其提供了對下層氮化物成核層或者當存在時對第一氮化物緩沖層的至少 95%的覆蓋率。就這一覆蓋度而言，在掩模層之上形成了相對較少的生長核，在進一步的層 淀積工藝中，所述核將通過三維生長(島生長)而發(fā)展，從而形成大的微晶。采用由氮化硅構成的掩模層獲得了到目前為止的最佳結果。但是，原則上，也可以 設想將諸如抗表面活性劑的其他適當材料用于掩模層，從而避免成核層的潤濕。在這種情況下，原則上，例如，在氮化物半導體淀積的高生長溫度下采用的所有金屬氮化物都可能是 合適的。但是，非晶生長的物質可能更合適，因為在這樣的表面上往往不產生成核現象或者 只產生延遲的成核現象。在優(yōu)選實施例中，所述處理工序伴隨著對生長表面的反射強度的伴生測量(反射 計)。這一本身已知的用于監(jiān)測層生長的處理允許對掩模層的淀積持續(xù)時間進行控制和 預定調整，優(yōu)選通過選擇所述持續(xù)時間使得在第一氮化物半導體層的淀積步驟中，在大約 600nm的光波長對生長表面的反射強度的伴生測量表現出具有逐漸增大的振蕩幅度的振蕩 強度特性，所述振蕩幅度最早在五個振蕩周期之后達到基本恒定的最大值。所述掩模層的 淀積的持續(xù)時間的確切值取決于各種參數，所述參數可能隨著生長反應器的不同而不同。 采用本實施例的經驗，能夠通過幾個實驗為各個生長反應器確定適當的掩模層淀積持續(xù)時 間。根據本發(fā)明的工藝生成出了具有壓應力的第一氮化物半導體層。優(yōu)選地，不調整 促進聚合的生長參數中的任何一個(例如，提高的生長溫度或高V/III比)。在這些條件 下，獲得了特別具有壓應力的層生長，由此降低了冷卻之后的張應力，因而能夠制造應力均 勻的或者無應力的氮化物半導體層結構。如果要淀積具有更大的層厚度的氮化物半導體，那么優(yōu)選在如下文所述生長額外 的層之前淀積具有800-1600nm的層厚度的第一氮化物半導體層，其中，所述額外的層將導 致更大的層厚度。實際上，在這種情況下，優(yōu)選在第一氮化物半導體層上淀積含有鋁的氮化 物中間層，之后在最后一層上淀積被稱為第二氮化物半導體層的含有鎵的額外的氮化物半 導體層。通過含有鋁的氮化物中間層，能夠進一步提高層結構內的壓應力，其中，就作為第 一氮化物半導體層的GaN的生長而言，所述含有鋁的中間層優(yōu)選是低溫AlN層。因而，含有 鋁的氮化物中間層的功能在于應變過程(strain engineering)。可以重復執(zhí)行淀積含有鋁的氮化物中間層和含有鎵的額外氮化物半導體層的淀 積序列。通過這種方式，可以在第一氮化物半導體層之后繼之以第二、第三、第四氮化物半 導體層等，在每種情況下，都具有前面淀積的含鋁的中間層。除了氮化物中間層外，這產生 了由第一、第二以及可能的第三氮化物半導體層等構成的厚氮化物半導體層。這里，如有必 要，顯然能夠包括具有其他功能的額外中間層。例如，在采用了低溫AlN中間層的情況下，含有鋁的氮化物中間層的厚度為8到 15nm。也可以設想采用AKiaN中間層，在這種情況下，基本相同的層厚度是合適的。從申請 人的DE 102004038573 Al已知將在高溫下生長的較厚AlN中間層用于應變過程這一目的。 應當注意，在這種情況下，根據經驗發(fā)現，從這一層的大約30nm的厚度開始，存在形成高電 阻層結構的趨勢，其對于制造光發(fā)射器是不利的。此外，還存在著增強的裂紋形成趨勢。如果省略了含有鋁的氮化物中間層的使用，那么優(yōu)選按照1300nm的厚度淀積第 一氮化物半導體層(就GaN而言)。如果超過這一層厚度，那么在冷卻時，由于將產生的張 應力分量，將可能產生裂紋。對于發(fā)光氮化物半導體部件的制造而言，優(yōu)選在第二氮化物半導體層上，或者根 據上文所述的借助重復的層淀積的處理工序在另一額外的氮化物半導體層上淀積氮化物 半導體材料的多量子阱結構。用于發(fā)光的氮化物半導體部件的多量子阱結構本身是已知 的，這里沒有必要對其作更詳細的說明。
已經發(fā)現，恰好在淀積將在其上淀積所述多量子阱結構的這些額外的氮化物半導 體層之前至少淀積由硅構成的第二掩模層在對光發(fā)射起著決定性作用的層結構區(qū)域內產 生了非常好的層質量。為了制造光電子部件，優(yōu)選在所述第一氮化物半導體層內以及在淀積多量子阱結 構之前淀積的這些額外的氮化物半導體層內(當存在時)，引入η摻雜。為了形成P摻雜 帶，優(yōu)選在所述多量子阱結構上淀積P摻雜的含有鎵的氮化物半導體覆蓋層。具體而言，就厚層結構的生長而言，必須考慮這樣的問題，S卩，在氮化物半導體層 結構內產生的應力還將作用于襯底上，并且可能導致襯底彎曲。從諸如藍寶石的其他異質 襯底也可以了解這樣的彎曲。在優(yōu)選實施例中，這一彎曲的降低包括提供襯底，尤其是厚 度至少為DeaNXx的導電硅襯底的步驟，其中，所述DeaN表示要在所述襯底上淀積的氮化物 半導體層的層厚度，或者在將要淀積多于一個的氮化物半導體層的情況下，其表示將要在 所述襯底上淀積的氮化物半導體層的層厚度以及所存在的氮化物中間層的層厚度之和，并 且其中，在采用摻雜硅襯底的情況下，χ為至少110，在采用未摻雜襯底的情況下，χ為至少 200。憑借這些層厚度的值，在每種情況下，都能夠成功地避免可能由Si襯底中的壓縮預應 力而導致的塑性形變。這是有利的，因為通過這種方式變形的晶體可能不再是平面的。本實施例的這一額外的特征表示值得獨立保護的本發(fā)明的原理。用于在硅表面上 制造氮化物半導體部件的層結構的值得獨立保護的工藝包括提供對應于上述實施例的額 外特征的硅襯底的步驟。作為本發(fā)明的第一方面的工藝的額外步驟以及文中描述的作為本 發(fā)明的第一方面的工藝的實施例形成了這一值得獨立保護的工藝的實施例。具體而言，就 具有相對較高的應力的層結構而言，本發(fā)明的這一值得獨立保護的工藝能夠避免襯底演變 成具有大曲率。如果此外硅襯底大于或等于IOOx V^XJ的厚度，那么將使前述實施例得到進 一步改進，其中V =麵料H的瓶餘。在具有InGaN或AlGaN層的LED中，這一額 外的條件尤為有利。在下文中將說明涉及氮化物半導體部件的制造的根據本發(fā)明的第二方面的工藝 的實施例。這一工藝包括所有作為本發(fā)明的第一方面的工藝的步驟，因而也共享其優(yōu)點。在根據本發(fā)明的第二方面的這一工藝的優(yōu)選實施例中，在通過根據本發(fā)明的第一 方面的工藝制造的層結構的生長上側上淀積導電接觸層。在下文將要描述的兩個備選實施例的第一個中，所述接觸層具有比ρ摻雜氮化物 半導體覆蓋層高的折射率。此外，可以對所述接觸層金屬化，正如氮化物半導體層結構的生 長上側，如果不存在接觸層的話。通過這種方式，提高了氮化物半導體部件的光輸出。在這 一具有折射率大于P摻雜的氮化物半導體覆蓋層的接觸層的第一備選實施例中，優(yōu)選按照
+￥的厚度淀積這一氮化物半導體層，其中，m = 0，l，2，3，...，λ是
Δ ‘ n nitride H riHitndeΔ
所述氮化物半導體部件的工作期間，所述多量子阱結構的光發(fā)射波長，nniteide是所述氮化物 在波長λ的折射率，dMQW表示多量子阱結構的厚度。如果將所完成的部件中的氮化物半導 體覆蓋層嵌入到具有n>n(nitride)的材料當中，那么這將提高光輸出。這些包括金屬或 具有較高折射率的材料，例如，具有較高折射率的半導體。
在兩個備選實施例的第二個當中，所述接觸層具有小于ρ摻雜氮化物半導體覆蓋 層的折射率。在這一實施例中，優(yōu)選按照m.λ/2.nnitride-dmqw/2的厚度淀積所述氮化物半導體
覆蓋層，其中，m = 1,2,3,4, . . .，λ是所述氮化物半導體部件的工作期間所述多量子阱結 構的光發(fā)射波長，nniteide表示所述氮化物在波長λ的折射率，dMQW表示多量子阱結構的厚 度。該公式適用于氮化物半導體覆蓋層覆蓋有諸如各種塑料材料、空氣等的較小折射率的 材料的情況。這一點對于標準LED更為普遍，但對于剝離(stripped)LED則并非如此。已經證明，一種尤為有利的做法是采用載體(carrier)，所述載體的用于接合的表 面是導電的、反射的或金屬的。如所已知的，大多數金屬有利地結合了這些特性。通過這 種方式，改善了部件的熱散逸。所述金屬性表面或整個載體優(yōu)選由銅、鋁、氮化鋁、硅或者 鋁-硅和/或鋁-硅-碳形成。尤為有利的其他載體材料是具有高硅含量的鋁-硅(Al/Si)，在理想情況下，硅 含量至少高于70%，這種材料是除了銅或鋁之外的另一種具有高導電性和高導熱性的化 合物，其幾乎與GaN具有相同的膨脹系數，而且在較高的硅含量下其甚至具有等同的膨脹 系數。這避免了在LED的安裝和操作當中產生問題，因為就此而言產生的應力可能導致部 件的分離或剝離或者導致在層內產生裂紋。因此，目前通過彈性粘合劑將LED接合至(例 如)A1載體，因為只能通過這種方式控制大范圍變化的熱膨脹系數(GaN 5. θρρπιΓ1, Al > ZOppmr1)。但是，彈性粘合劑的使用具有缺點。相應地，本發(fā)明的進一步的值得獨立保 護之處在于將Al/Si載體用于制造發(fā)光薄膜氮化物半導體部件以及具有這樣的Al/Si載 體的發(fā)光薄膜氮化物半導體部件，其中，根據本發(fā)明選擇Al/Si載體的成分，使得使其具有 與所述部件的氮化物半導體材料相等或幾乎相等的熱膨脹系數。采用Al/Si載體(例如， AlSi (30/70)的膨脹系數為7. δρρπιΓ1)可以完全避免彈性粘合劑的缺點。這一載體材料的 導熱性幾乎是鋁的一半，因此其幅度比Si優(yōu)一個量級。優(yōu)選在處于280和500°C之間的范圍內的低溫上執(zhí)行所述接合。這時，尤其優(yōu)選采 用280°C的溫度。通過這種方式，在接合之后的冷卻中將不會產生額外的應力或者只產生 微小的額外應力。在觀01以下，所述金屬不是液體。對于很多載體而言，由于可能產生的 應力，500 0C的溫度已經趨近于臨界上限了，盡管這樣的溫度對于其他載體可能仍然是可行 的。在高于500°C的溫度上，根據所采用的材料，所述接觸金屬也可能受到嚴重的影響。優(yōu)選通過磨蝕執(zhí)行在根據本發(fā)明的第二方面的工藝中的襯底的去除。此外，也可 以采用濕法化學蝕刻或者干法化學蝕刻。在另一實施例中，對通過去除襯底而暴露的生長后側進行結構化，從而形成抗反 射層?？梢酝ㄟ^采用KOH(氫氧化鉀)和適當的處理工序蝕刻N面，即，所述材料的氮面 (000-1)來非常容易地執(zhí)行這一結構化，從而提供在形狀上類似于錐形的高度合適的結構。根據形成了本發(fā)明的值得獨立保護的第四方面的供選處理工序，并不是象根據本 發(fā)明的第二方面或其實施例之一那樣將襯底徹底減薄，之后使其氧化，而是將襯底減薄且 然后氧化至3-10 μ m的剩余層厚度。將由此形成的氧化硅層粗糙結構化成透明層。因而， 所述工藝包括下述步驟-在硅表面上制造氮化物半導體部件的層結構；-通過下面方式將所述層結構接合到載體上，即使得所述層結構的生長上側面對所述載體；-去除所述襯底直至優(yōu)選為5到10μ m厚的薄硅層；-對所述硅層氧化，以形成二氧化硅層；-制造接觸結構。這一處理工序的優(yōu)點在于，可以采用其改善光解耦。除此之外，對硅襯底的氧化導 致了先前的襯底的延長，因而將導致氮化物半導體(例如GaN)層具有微弱的壓應力。如果 這一 GaN層受到了微弱的張應力，那么這一點尤為有利。因而，由于該壓應力，可靠地避免 了 GaN層的裂紋和彎曲。特別地，由于處于6-20 μ m的范圍內的厚度的仍然保留的受到氧 化的硅襯底，較厚的層疊置體具有較高的機械強度，其簡化了部件的制造。在下文中將說明根據本發(fā)明的第三方面的根據本發(fā)明的氮化物半導體部件的實 施例，在所述半導體部件還沒有直接由根據本發(fā)明的工藝的上述實施例直接得出的情況 下。優(yōu)選地，所述氮化物半導體部件所含有的氮化物半導體層結構的載體不同于其上生長 了層結構的襯底。一種尤為合適的載體基本上由銅、鋁或Al/Si構成。通過這種方式，改善 了氮化物半導體部件的操作中產生的熱的散逸。具有ρ摻雜和η摻雜區(qū)域的實施例，例如在發(fā)光半導體部件(LED、激光二極管)、 以及在電子部件(晶體管等)中是常見的，在每一情況下的優(yōu)選實施例中提供有電接觸元 件。另一優(yōu)選實施例含有至少一個額外的由氮化硅構成的掩模層，該掩模層緊鄰額外 的氮化物半導體層布置，該額外的氮化物半導體層上淀積了多量子阱結構，但是其位于這 一額外的氮化物半導體層的背離所述多量子阱結構的一側。通過這種方式，在最接近于所 述多量子阱結構并因此對載流子工作壽命具有極大影響的部件區(qū)域內提高了層質量。通過 提高層質量，能夠實現更長的載流子工作壽命，其歸因于抑制了缺陷處不希望出現的復合。在根據本發(fā)明的氮化物半導體部件的制造中形成的中間產品是其上布置了大量 根據本發(fā)明的氮化物半導體部件的載體晶片。所述載體晶片形成了可以與硅技術中的經過 處理的晶片相比較的中間產品。布置在載體晶片上的氮化物半導體部件的分離能夠由經處 理的載體晶片本身的制造商完成，或者可以在運送給部件制造商之后完成。就這一方面而言，本發(fā)明的優(yōu)點在于，能夠采用非常大的載體晶片，因為能夠在大 的廣泛使用的商業(yè)硅晶片上執(zhí)行根據本發(fā)明的工藝。在去除了在硅晶片上生長的氮化物半 導體層結構之后，能夠將所述結構接合至具有對應尺寸的載體晶片。因而，本發(fā)明允許以相 當廉價的方式制造部件。在所述載體上，所述氮化物半導體部件總共可以具有(例如)至 少Mcm的橫向尺寸。在下文中將說明根據本發(fā)明的第四方面的氮化物半導體產品的實施例，在它們并 非是直接由前述的根據本發(fā)明的其他方面的實施例得到的情況下。在優(yōu)選實施例中，所述氮化物半導體產品具有可以在襯底上沿垂直于后側襯底表 面的方向測量的曲率，其對應于至少IOm到無窮大的曲率半徑的曲率半徑。如果因插入了 低溫應變工程中間層而在生長期間產生了充分高的壓應力，在接下來執(zhí)行的冷卻處理中由 于這時產生的張應力，該壓應力被盡可能接近地補償，那么通過根據本發(fā)明的處理工序就 可能產生這樣的大曲率半徑。


通過下文結合附圖的說明給出了本發(fā)明的其他實施例和優(yōu)點，其中圖1示出了在根據本發(fā)明的氮化物半導體部件的制造中形成了中間產品的氮化 物半導體產品的實施例；圖2是示出了圖1的半導體產品在其制造中的曲率半徑的發(fā)展，并且還將其與根 據現有技術的氮化物半導體產品在其制造中的曲率半徑進行了比較的圖示；圖3是示出了在氮化物半導體產品的制造中，從氮化物半導體產品的生長表面反 射的光隨時間的發(fā)展情況的圖示；圖如和4b是根據現有技術的工藝制造的GaN層的差分干涉對比顯微(DIC)圖 像；圖如是通過根據本發(fā)明的工藝制造的GaN層的DIC圖像；圖fe是通過根據現有技術的工藝制造的GaN層的平面內透射電子顯微鏡圖像；圖恥是通過根據本發(fā)明的工藝制造的GaN層的平面內透射電子顯微鏡圖像；以及圖6a_6f示出了在由圖1所示的氮化物半導體產品制造LED時的不同處理階段。
具體實施例方式圖1示出了氮化物半導體產品100的層結構的示意圖。氮化物半導體產品100形 成了氮化物半導體部件的制造中的中間產品，在下文中將參考圖6a_6f對其予以更為詳細 的說明。圖1的圖示并不是按比例繪制的。具體而言，不能通過該圖推斷所示的各個層的 層厚度相對于彼此的確切比值。因而，該圖所示的層厚度關系只是提供了相當粗略的出發(fā) 點。由于圖示的細節(jié)不夠，因而將聯系器件方面同時討論工藝方面。氮化物半導體產品100含有位于硅晶片104上的層結構102。所采用的所述晶片 的生長表面為(111)硅表面，其垂直于圖1的紙面。除了硅晶片之外，還可以采用SOI襯底 或者其他優(yōu)選具有(111)硅表面的適當襯底。為了對各個層進行標識，并且出于清楚的原因，除了附圖標記106到122之外，還 在圖1的左側緊挨著各個層示出了字母A到F。就此而言，采用相同的字母表示相同類型的 層。具體而言A是與緩沖層結合的氮化物成核層，B是掩模層，C是氮化物半導體層，這里具體為η型導電GaN層，D是多量子阱結構，E是ρ摻雜氮化物半導體覆蓋層，這里具體為p-GaN，以及F是用于應變工程的低溫AlN或AWaN中間層。在下文中將說明所述層結構的進一步細節(jié)及其制造。在淀積所述層之前，使晶片104的生長鈍化。該操作是指，通過濕法化學處 理或者通過在1000°C以上的溫度下在真空中或在氫氣中加熱而脫氧，并生成了氫封端 (hydrogen-terminated)的表面。成核層106具有處于10和50nm之間的厚度。在所述復合體中至多形成400nm的層厚度，在當前的例子中，所述復合體具有淀積于其上的緩沖層，但是在所述處理工序中， 所述緩沖層原則上是可選的。AlN成核層是合適的，其或者在低溫下，即低于1000°C的溫度下生長，例如，在 600-8000C的溫度下生長，或者在高溫下生長，即，在對于AlN而言高于1000°C的正常生長 溫度下生長。所述可選的緩沖層也優(yōu)選由AlN構成，并且在高生長溫度下施加所述可選的 緩沖層。但是，所述緩沖層也可以由AKiaN構成。在采用AKiaN時，所述成核層還可以具有 相對較大的厚度，例如大約600nm的厚度。在生長成核層時，有利地，在添加氮前體之前開始向反應器添加鋁前體，由此避免 襯底的氮化。襯底的氮化可能導致不利的AlN的多晶生長。在由成核層和緩沖層106構成的復合體上淀積由氮化硅構成的掩模層。通 過同時引入諸如硅烷或乙硅烷或者有機硅化合物的硅前體以及諸如氨或二甲基胼 (dimethylhydrazine)的氮前體執(zhí)行這一淀積。這兩種前體在生長面上發(fā)生反應，從而形成
氮化硅。選擇SiN掩模層的厚度，使得在第一氮化物半導體層110的下述生長中，在同時以 630nm的波長執(zhí)行的反射計測量當中，只有在四次以上的振蕩之后獲得完全的振蕩強度。其 對應于大約600nm的層厚度。通常，其將導致只具有小于5%的微小的孔密度的表面，S卩，最 初的島之間尚未平面化的區(qū)域，其通常不能被反射計分辯。服從這一條件，能夠通過簡單的 實驗確定適當的SiN層厚度。對于本領域技術人員而言，將這一技術教導轉移到反射計中 采用的其他波長上不存在任何問題。在當前實施例中，在第一氮化物半導體層110的生長中，未調整任何聚合促進生 長參數，在圖1的當前例子中，所述第一氮化物半導體層110基本由GaN構成，因此也稱為 GaN層110。這意味著，未提高溫度以及氮前體與鎵前體的比率。采用這樣的參數將獲得 GaN層110的具有充分的壓應力的生長，并由此在冷卻后獲得小得多的張應力，進而獲得充 分降低了彎曲程度的均勻的去應力的部件結構。前述生長條件導致了較大的島生長，其又將提高層質量，以及表現出更低的裂紋 形成趨勢。GaN層110的層厚度處于800和1600nm之間。在所述GaN層上淀積具有低溫AlN 中間層112的形式的含有鋁的氮化物半導體中間層，以用于應變工程。在這種情況下，低溫 AlN中間層具有8到15nm的厚度。低溫AlN中間層提高了壓應力分量。如果省略了這一層，那么由于SiN掩模層108， 則能夠生長出1300nm厚的無裂紋GaN層，因為這種情況下在冷卻時張應力分量將在這一厚 度之上導致裂紋。因而，低溫AlN中間層112的插入允許通過繼續(xù)生長一系列的額外的GaN層和低 溫AlN中間層而獲得具有更大的總層厚的GaN層。因而，低溫AlN中間層112跟隨同樣具 有大約800到1600nm的厚度的GaN層114，所述GaN層114又跟隨有另一低溫AlN中間層 115。在其上淀積第三GaN層116。接下來在這一第三層上淀積由SiN構成的第二掩模層 117。第二 SiN掩模層117將使得隨后的第四GaN層118中的位錯密度降低。四個GaN層 110、114、116和118是η摻雜的。通過添加適當的摻雜物質前體，在生長中執(zhí)行摻雜。因而，到現在為止所描述的處理工序在對應于上述說明中的第一氮化物半導體層的第一 GaN層110內實現了具有壓應力的生長。通過這種方式獲得的降低的張應力促進了 接下來的晶片104的去除以及與載體的接合。作用于粘合劑上的力更小。因此，整個層結 構102更易于附著至所述載體。此外，第一 GaN層110中改善的微晶體結構和降低的張應 力降低了層結構102的剝離期間及之后的裂紋形成趨勢。在第四GaN層118上淀積多量子阱結構。對應于預期的發(fā)光波長調整這一多量子 阱結構120的材料的選擇和確切的層結構。對于本領域技術人員而言，為了實現這一目的 所要調整的參數是已知的，例如，其可以是層化學計量(stoichiometry)和層厚度。如所公 知的，通過(例如)添加銦，從純GaN開始，氮化物半導體的帶隙將朝銦氮化物的方向降低。 通過添加鋁，能夠使所述帶隙朝向AlN的值增大。通過這種方式，能夠調整發(fā)光，使之具有 處于光譜的紅和紫外區(qū)之間的所需波長。盡管在圖1中未示出，但是可以可選地在多量子阱結構120上提供注入阻擋層，例 如所述阻擋層具有10到30nm的厚度。相反，該圖示出了直接鄰接多量子阱結構120的由P-GaN構成的覆蓋層122。上述說明涉及根據本發(fā)明的氮化物半導體部件的實施例。當然，應當理解，就其他 部件而言，例如，就場效應晶體管而言，必須通過本身已知的方式調整層結構和層摻雜的具 體細節(jié)。圖2是示出了氮化物半導體產品在其通過根據本發(fā)明的工藝實施的制造中表現 出的曲率的發(fā)展，并且還將其與根據現有技術的氮化物半導體產品在其制造中的曲率進行 了比較的圖示。該圖的χ軸是以分鐘表示的時間，所述時間從在(111)硅襯底上進行層淀積 開始到所生長的層結構的冷卻結束之間延續(xù)。在Y軸上繪制曲率，即，所述氮化物半導體產 品的曲率半徑的倒數。采用先進的測量方法有可能以高精確度實現曲率的測量。從A. Krost 等人的文獻 phys. stat. sol. (b) 242，2570-2574 (2005)和 A. Krost 等人的文獻 phys. stat. sol. (A) 200, 26-35 (2003)中能夠獲得有關曲率測量的細節(jié)。Y軸上的-0. 2和0. 2之間的 曲率值對應于具有5m到無窮大的曲率半徑的曲率。在圖2的示意圖上繪出了兩個不同的測量曲線。虛線示出了在根據現有技術的常 規(guī)氮化物半導體生長中曲率的測量曲線。實線示出了根據本發(fā)明的氮化物半導體產品的曲 率的時間發(fā)展。在根據本發(fā)明的處理工序中可以劃分出四個不同的生長階段，在圖2中通過豎直 的虛線將所述階段相互隔開。通過阿拉伯數字1到4表示由此界定的時間間隔。AlN成核 層106的生長以及加熱至適于淀積GaN的1000°C以上的生長溫度發(fā)生于時間間隔1內。在 這兩種不同的結構當中都在這一時間間隔內從最初等于零的曲率(對應于無窮大的曲率 半徑)建立起了微小的正曲率。在接下來的時間間隔2內，生長SiN掩模層(圖1的例子中 的108)和第一 GaN層(圖1中的110)，其中，所述時間間隔2在30分鐘之后開始并且持續(xù) 開始生長之后的大約45分鐘。在這一時間間隔內GaN生長島開始聚合?？梢郧宄乜吹剑?在這一階段內，由根據本發(fā)明的工藝制造的層結構的曲率值高于通過未采用SiN掩模層的 常規(guī)方法生長的對比結構的曲率值。在接下來的時間間隔3內生長了第一 GaN層(圖1中的110)。在根據常規(guī)處理工 序的對比實例中，該工序的不同之處在于缺少中間層，時間間隔3在從開始生長之后的30 分鐘到略微超過80分鐘之間持續(xù)。在當前情況下，未引入用于形成AlN中間層112的低溫AlN生長階段。在完成層淀積之后，使兩結構進行冷卻(時間間隔4)。在根據現有技術制造的 對比樣本中，與根據本發(fā)明制造的樣本的情況一樣，冷卻發(fā)生在開始處理之后的大約90分 鐘，其在對比樣本中導致了大約0. 17m-1的相對顯著的曲率，其對應于大約5. 8m的曲率半 徑。在根據本發(fā)明制造的層結構內，完成冷卻工藝后的曲率大約為0. 12m—1，其對應于大約 8. : 的曲率半徑?？梢韵髨D1所示的層結構中一樣通過進一步插入低溫AlN層進一步優(yōu)化 這一值，因而能夠制作出具有小到趨于零的曲率的氮化物半導體產品。圖3是示出了在用于基于圖2說明的比較實例(虛曲線)及用于根據本發(fā)明制造 的樣本的處理工序期間，氮化物半導體產品在其制造中由其生長表面反射的光隨著時間的 發(fā)展的圖示。因而，該圖示出了在對應于圖2中解釋的處理工序的層結構生長期間，在大約 600nm的光波長的反射計測量的結果。其相對于時間繪制了反射光強度。按照與圖2中相 同的方式將該圖劃分為時間部分1、2、3、4。在部分2中通過箭頭標出了在層生長期間振蕩 (這是公知的)的反射光強度的初始最大強度?？梢钥闯觯c對比實例相比較而言，在根據 本發(fā)明制造的樣本中，在5到6次振蕩之后，達到了最小強度和最大強度之間的滿量程。如 果調整掩模層的生長持續(xù)時間，從而在反射計測量中出現這樣的圖案，那么憑經驗可以發(fā) 現，在GaN層的淀積步驟中出現了最初獨立的微晶，其在聚合層厚度之上生長到一起，并且 在垂直于生長方向的共生(intergrowing)氮化物半導體層的層平面內至少占據0. 16 μ m2 到0.36 μ m2的平均表面面積。可以預期能夠通過進一步優(yōu)化生長參數而獲得甚至更大的 平均表面面積。圖如和4b示出了根據現有技術的工藝制造的GaN層的差分干涉對比顯微(DIC) 圖像。圖如示出了通過根據現有技術的工藝制造的GaN層的DIC圖像。圖如到如的掃描電子顯微鏡圖像以相同的標度示出了通過不同的方式制造 的GaN層的表面。圖如所示的樣本是在不采用SiN掩模層的情況下制造的，其具有大約 2. 5 μ m的厚度?？梢郧宄乜吹?，所述表面具有大量的裂紋。圖4b所示的表面屬于2. 4 μ m 厚的樣本，盡管其是采用SiN掩模層制造的，但是其不包括用于應變工程的中間層。與前面 討論的樣本相比，該層示出了只具有幾條裂紋的顯著改善的結構。另一方面，圖如所示的樣本的表面則表現出了極大提高的質量，在圖像截面內不 存在任何裂紋的形成，其中，所述樣本根據本發(fā)明，即，采用合適的SiN掩模層并借助低溫 AlN中間層生長到了 2.8μπι的厚度。圖如示出了通過根據現有技術的工藝制造的GaN層的平面內透射電子顯微鏡圖 像。圖恥示出了通過根據本發(fā)明的工藝制造的GaN層的平面內透射電子顯微鏡圖像。所 述圖像以基本相同的比例示出了通過不同方式生長的GaN層。在生長圖如所示的層時，未 采用任何SiN掩模層。但是在生長圖恥所示的層時采用了根據本發(fā)明的處理工序。為了對圖像進行評估，將估算圖示的層平面內可見的微晶的尺寸，出于這一目的， 使大致遵循聚合微晶的可識別等高線的圓形或橢圓形環(huán)疊加到圖像上。作為說明，應當補充，異質外延位錯一方面在界面處產生為失配位錯，另一方面由 通常發(fā)生的島生長形成。在島強烈地適應于微晶結構內的缺陷時，其將總是略微傾斜或扭 曲地生長。同時，在兩個微晶的界面處發(fā)生傾斜將導致螺旋位錯(screw dislocation)的 生成。扭曲(twisting)將導致在兩微晶之間的界面上產生刃位錯。相應地，隨著層厚度的增加而產生的聚合過程將導致恰好在兩微晶的邊界上形成這些位錯。只有幾個位錯獨立 于這些作用而生成于例如與襯底之間的界面上。相應地，可識別的刃位錯和螺旋位錯近似 指示了聚合微晶的邊界，因為假設相鄰微晶只是稍微具有不完善的取向，那么這些位錯“裝 飾”聚合的微晶。為了檢查微晶的平面表面面積，應當采用與掩模層相隔700士50nm的距離 的層平面。由圖示的表面面積和由此標識出的微晶的數量的比率計算微晶在相交 (intersection)平面內占據的平均表面積。在所研究的這兩個樣本中，這一相交平面均位 于聚合層厚度之上。在圖所示的樣本中，在894nmX1195nm = 1. 0681 μ m2的面積上數 出了 38個微晶。其表明每一微晶的平均表面積為0. 0281 μ m2。另一方面，在圖恥所示的根據本發(fā)明的氮化物半導體產品的樣本中，在 2982nmX2238nm = 6. 67 μ m2的表面積上數出了 35個微晶。其表明每一微晶的平均表面積 為 0. 19 μ m2。應當指出，就其質量而言，所研究的圖恥的樣本處于借助根據本發(fā)明的工藝所能 獲得的值的下限。優(yōu)選地，執(zhí)行所述處理工序使所述平均表面積至少為0.36 μ m2。通過這 種方式，能夠顯著提高GaN層內的壓應力，其將使所完成的部件具有更好的曲率半徑和張 應力結果。圖6a_6f示出在由圖1所示的氮化物半導體制造LED的工藝中的不同處理階段。 這里描述的處理工序跟隨在圖1的氮化物半導體部件的制造之后。就此而言，首先在氮化物半導體產品100上提供上方金屬化。其一方面用于隨后 接合至載體126，另一方面用于改善與所形成的部件的光解耦。載體126由銅或AlSi制成，并且在用于接合的一側1 受到金屬化130。圖6b示 出了接合之后的工藝階段。在觀01的溫度上執(zhí)行接合。采用這樣的低溫的優(yōu)點在于不會 在接合工藝中由熱循環(huán)導致額外的應力。在接下來的步驟中去除Si晶片104。在圖6c中對其給出了示意性的圖示。禾Ij用 研磨和蝕刻去除Si晶片104。所述蝕刻可以是濕法化學蝕刻或干法化學蝕刻。由此生成了 圖6d所示的結構，其中，先前接合至Si晶片的成核層106現在形成了上側，并且ρ覆蓋層 122與金屬化124/130直接接觸。在接下來的步驟中，通過蝕刻使上側結構化。采用(例 如)1(0!1或H3PO4通過蝕刻形成了用于改善與所述部件的光解耦的錐形結構。最后，形成接 觸結構。為了定義LED的流動極性，將負極性施加于表面上的極(pole)端接觸136，將正極 性施加于載體上的極端接觸。根據本發(fā)明，可以在大襯底上進行層生長，從而實現大部件的制造或者大量小部 件的節(jié)省成本的制造。進行所描述的處理工序而沒有在藍寶石襯底的情況下通常采用的激 光剝離，因此更加簡單而廉價。僅后側接觸的制造以及部件分離之前的結構化才需要光刻程序。上述說明表明，在用于實現無內應力氮化物半導體層結構的根據本發(fā)明的生長工 藝的基礎上，可以在部件的進一步的制造階段內實施尤為簡單的處理。通過這種方式能夠 制造出高質量的廉價部件。所述處理工序可存在各種變型。例如，在至少20nm的p_GaN生長之后，可為ρ導 電覆蓋層122提供SiN掩模。接下來按照島狀方式實施接下來的P-GaN的進一步的生長，并不導致完全的聚合。這生成了粗糙的表面，并且使得所完成的圖6f的半導體部件具有更 均一的向上的光發(fā)射。即使向上側施加了有效性較差的抗反射層，也能夠更為有效地使光 解耦。
權利要求
1.一種用于在硅表面上制造氮化物半導體部件的層結構的工藝，包括步驟 -提供具有硅表面的襯底；-其中所述提供襯底的步驟包括提供厚度至少為DeaNXx的硅襯底，其中，DeaN表示要 在所述襯底上淀積的氮化物半導體層的層厚度，或者如果將要淀積多于一個氮化物半導體 層，其表示將要在所述襯底上淀積的氮化物半導體層的層厚度以及所存在的氮化物中間層 的層厚度之和，并且其中，在采用摻雜硅襯底的情況下，χ是110，在采用未摻雜襯底的情況 下，χ是200。
2.根據權利要求1所述的工藝，其中所述提供襯底的步驟包括提供硅襯底，其厚度還 大于或等于
3.根據權利要求1或2所述的工藝，包括額外的步驟 -在所述襯底的硅表面上淀積含有鋁的氮化物籽層；-可選的在所述氮化物籽層上淀積含有鋁的第一氮化物緩沖層； -在所述氮化物籽層上或者在如果存在的第一氮化物緩沖層上淀積掩模層； -在所述掩模層上淀積壓應力的含有鎵的第一氮化物半導體層， 其中，通過這樣一種方式淀積所述掩模層，使得在淀積所述第一氮化物半導體層的步 驟中，分離的微晶生長，所述微晶在一定的聚合層厚度之上聚合，并且在垂直于所述聚合的 氮化物半導體層的生長方向的層平面內占據至少0. 16 μ m2的平均面積。
4.根據前述權利要求任一項所述的工藝，其中，以SOOnm與ieOOnm之間的層厚度淀積 所述第一氮化物半導體層。
5.根據權利要求4所述的工藝，其中含有鋁的氮化物中間層淀積在所述第一氮化物半 導體層上，且其中額外的含鎵氮化物半導體層淀積在前一層上。
6.根據權利要求5所述的工藝，其中，重復執(zhí)行淀積含有鋁的氮化物中間層和額外的 含鎵氮化物半導體層的步驟。
7.根據權利要求5或6所述的工藝，其中，在所述額外的氮化物半導體層上淀積氮化物 半導體材料的多量子阱結構。
8.一種用于制造氮化物半導體部件的工藝，包括步驟-根據前述權利要求之一在硅表面上制造氮化物半導體部件的層結構； -通過這樣的方式將所述層結構接合到載體上，即，使所述層結構的上生長表面面對所 述載體；-全部或者部分去除所述襯底； -制造接觸結構。
9.一種氮化物半導體產品，包括-硅襯底，所述硅襯底的厚度至少為DeaNXx，其中，DeaN表示要在所述襯底上淀積的氮化 物半導體層的層厚度，或者如果將要淀積多于一個的氮化物半導體層，其表示將要在所述 襯底上淀積的氮化物半導體層的層厚度以及所存在的氮化物中間層的層厚度之和，并且其中，在采用摻雜硅襯底的情況下，χ是110，在采用未摻雜襯底的情況下，χ是200。
10.根據權利要求9所述的氮化物半導體產品，其中以微米為單位的所述硅襯底的厚 度還大于或等于
11.根據權利要求9或10所述的氮化物半導體產品，其中，所述襯底在垂直于所述后側 襯底表面的方向內無曲率或者具有至少IOm的曲率半徑。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的氮化物半導體產品，其中所述襯底具有至少 Mcm的橫向尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及氮化物半導體部件及其制造工藝。一種用于在硅表面上制造氮化物半導體部件的層結構的工藝包括步驟提供具有硅表面的襯底；其中所述提供襯底的步驟包括提供厚度至少為DGaN×x的硅襯底，其中，DGaN表示要在所述襯底上淀積的氮化物半導體層的層厚度，或者如果將要淀積多于一個氮化物半導體層，其表示將要在所述襯底上淀積的氮化物半導體層的層厚度以及所存在的氮化物中間層的層厚度之和，并且其中，在采用摻雜硅襯底的情況下，x是110，在采用未摻雜襯底的情況下，x是200。
文檔編號H01L33/22GK102064091SQ20101051476
公開日2011年5月18日 申請日期2007年2月22日 優(yōu)先權日2006年2月23日
發(fā)明者阿明·戴德加, 阿洛伊斯·克羅斯特 申請人:阿祖羅半導體股份公司