光電子半導(dǎo)體芯片和用于其制造的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光電子半導(dǎo)體芯片以及一種用于制造光電子半導(dǎo)體芯片的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片中，接觸指結(jié)構(gòu)能夠設(shè)為用于均勻的電流注入。然而這種設(shè)置在輻射出射面上的金屬的接觸結(jié)構(gòu)妨礙從器件中輻射耦合輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]目的是，提出一種半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片的特征在于均勻的電流注入和同時良好的輻射耦合輸出特性。此外，應(yīng)提出一種方法，借助所述方法能夠可靠地制造這種半導(dǎo)體芯片。
[0004]根據(jù)一個實(shí)施方式，光電子半導(dǎo)體芯片具有半導(dǎo)體本體和載體，在所述載體上設(shè)置半導(dǎo)體本體。半導(dǎo)體本體具有半導(dǎo)體層序列，所述半導(dǎo)體層序列具有設(shè)為用于產(chǎn)生或接收輻射的有源區(qū)域、第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層。有源區(qū)域設(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)體層設(shè)置在有源區(qū)域的背離載體的一側(cè)上。在半導(dǎo)體本體中構(gòu)成溝槽結(jié)構(gòu)，所述溝槽結(jié)構(gòu)穿過第二半導(dǎo)體層和有源區(qū)域延伸進(jìn)入到第一半導(dǎo)體層中。在載體和半導(dǎo)體本體之間構(gòu)成具有多個接觸接片的電接觸結(jié)構(gòu)。接觸接片在溝槽結(jié)構(gòu)中與第一半導(dǎo)體層導(dǎo)電連接。
[0005]半導(dǎo)體本體沿垂直于半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展的豎直方向優(yōu)選在背離載體的第一主面和朝向載體的第二主面之間延伸。第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層關(guān)于其導(dǎo)電類型適當(dāng)?shù)乇舜瞬煌?。例如，第一半?dǎo)體層能夠構(gòu)成為是η型導(dǎo)電的并且第二半導(dǎo)體層能夠構(gòu)成為是P型導(dǎo)電的或者相反。第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層和/或有源區(qū)域能夠多層地構(gòu)成。
[0006]借助于在半導(dǎo)體本體的第二主面中構(gòu)成的溝槽結(jié)構(gòu)能夠在后側(cè)接觸第一半導(dǎo)體層。溝槽結(jié)構(gòu)沿豎直方向終止于第一半導(dǎo)體層。在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中，半導(dǎo)體本體、尤其是第一半導(dǎo)體層遮蓋溝槽結(jié)構(gòu)和接觸接片。半導(dǎo)體本體的用作為輻射穿透面的第一主面能夠構(gòu)成為不具有外部接觸部。因此，能夠避免通過接觸結(jié)構(gòu)造成遮暗的風(fēng)險。
[0007]通常，將溝槽結(jié)構(gòu)理解成下述結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)至少局部地溝槽形地構(gòu)成。溝槽形表示:結(jié)構(gòu)至少局部地沿著縱向方向與垂直于縱向方向伸展的橫向方向相比具有更大的擴(kuò)展。優(yōu)選地，沿溝槽結(jié)構(gòu)的至少一個溝槽的縱向方向的擴(kuò)展至少局部地是沿橫向方向的相關(guān)的擴(kuò)展的至少兩倍大，尤其優(yōu)選至少為十倍大。
[0008]在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，接合層鄰接于第二主面。借助于接合層能夠電接觸第二半導(dǎo)體層。優(yōu)選地，接觸結(jié)構(gòu)和接合層在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中彼此無疊加地設(shè)置。這就是說，在半導(dǎo)體芯片的任何位置上都不存在接合層和接觸結(jié)構(gòu)。換言之，第二主面分成用于接觸第一半導(dǎo)體層的區(qū)域和用于接觸第二半導(dǎo)體層的區(qū)域。
[0009]接觸結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)剡B續(xù)地構(gòu)成。因此，簡化經(jīng)由接觸結(jié)構(gòu)進(jìn)行外部接觸。此外，優(yōu)選地，接合層也連續(xù)地構(gòu)成。替選地，接合層尤其能夠借助于溝槽結(jié)構(gòu)分成彼此間隔開的區(qū)域，所述區(qū)域經(jīng)由其他的層彼此導(dǎo)電連接。
[0010]接觸接片優(yōu)選包含下述材料，所述材料對于在有源區(qū)域中在運(yùn)行中產(chǎn)生的或要檢測的輻射具有高的反射率。在紫外和可見光譜范圍中，例如銀、銠和銥的特征能夠在與高的反射率。替選地或補(bǔ)充地，但是也能夠使用其他的材料，例如鋁、鈀、鎳或鉻或具有至少一種上述金屬的金屬合金。在紅外光譜范圍中，例如金的特征在與高的反射率。
[0011]在另一優(yōu)選的設(shè)計方案中，接觸結(jié)構(gòu)具有接觸區(qū)域，所述接觸區(qū)域與接觸接片導(dǎo)電連接。接觸區(qū)域沿橫向方向設(shè)置在半導(dǎo)體本體旁邊。換言之，接觸區(qū)域不由半導(dǎo)體本體遮蓋。接觸接片的橫向擴(kuò)展優(yōu)選至少局部地隨著距接觸面的間距增大而減小。優(yōu)選地，接觸接片的橫截面面積匹配于在相應(yīng)的部位上出現(xiàn)的電流密度。典型地，電流密度靠近接觸區(qū)域是最高的并且隨著距接觸區(qū)域的間距增大而減小。在接觸區(qū)域上能夠構(gòu)成接觸面，以用于例如借助于接合線連接在外部電接觸半導(dǎo)體芯片。
[0012]對于接觸結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，不同的幾何形狀能夠是適當(dāng)?shù)摹Ｔ诮佑|區(qū)域定位在半導(dǎo)體芯片的角區(qū)域中時，接觸接片例如能夠放射狀地設(shè)置，其中相互相鄰的接觸接片分別彼此圍成銳角，例如在10°和50°之間的角度，其中包括邊界值。
[0013]在另一設(shè)計方案變型形式中，接觸接片中的一個接觸接片是主接片，其他的接觸接片從所述主接片分支。主接片在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中能夠尤其沿著半導(dǎo)體芯片的對角線伸展。優(yōu)選地，在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中，其他的接觸接片分別在主接片的兩側(cè)上分支。
[0014]其他的接觸接片能夠至少局部地或沿著其整個長度傾斜于主接片伸展。例如，其他的接觸接片能夠相對于主接片以在10°和60°之間、例如45°的角度設(shè)置，其中包括邊界值。此外，其他的接觸接片中的至少兩個接觸接片或所有其他的接觸接片能夠彼此平行地伸展。其他的接觸接片能夠直線地、即不彎曲或彎折地伸展。替選地，其他的接觸接片也能夠具有子區(qū)域，所述子區(qū)域相對于主接片以不同的角度伸展。例如，兩個直的子區(qū)域能夠經(jīng)由彎折部或彎曲區(qū)域彼此連接。
[0015]在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，第二半導(dǎo)體層直接鄰接于接觸結(jié)構(gòu)。在第二半導(dǎo)體層中優(yōu)選構(gòu)成與其余的第二半導(dǎo)體層相比具有減小電導(dǎo)率的區(qū)域。
[0016]借助于所述區(qū)域，能夠避免接合層和接觸結(jié)構(gòu)之間的電短路。換言之，所述區(qū)域?qū)⑴c第二半導(dǎo)體層的與接合層連接的部分與半導(dǎo)體層的鄰接于接觸結(jié)構(gòu)的區(qū)域尤其在溝槽結(jié)構(gòu)的區(qū)域中分開。
[0017]替選地或附加地，在第二半導(dǎo)體層和接觸結(jié)構(gòu)之間能夠設(shè)置有絕緣層，所述絕緣層將接觸結(jié)構(gòu)與第二半導(dǎo)體層電絕緣。在該情況下能夠放棄第二半導(dǎo)體層的減小電導(dǎo)率的區(qū)域。
[0018]沿橫向方向、即在半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展的方向上，半導(dǎo)體本體優(yōu)選通過側(cè)面限界。側(cè)面能夠相對于橫向方向垂直地或傾斜地構(gòu)成。
[0019]在一個優(yōu)選的改進(jìn)方案中，半導(dǎo)體本體的鄰接于側(cè)面的邊緣區(qū)域是電去激活的。這就是說，在該區(qū)域中對半導(dǎo)體本體的材料進(jìn)行處理，使得所述材料僅具有相對小的電導(dǎo)率。優(yōu)選地，半導(dǎo)體本體的全部鄰接于側(cè)面的材料至少在有源區(qū)域的高度上是電去激活的。因此，能夠避免電短路的風(fēng)險。在該情況下能夠棄用覆蓋側(cè)面的鈍化層。
[0020]但是對鄰接于側(cè)面的材料的電去激活替選地或補(bǔ)充地，也能夠設(shè)有這種鈍化層。
[0021]在用于制造多個光電子半導(dǎo)體芯片的方法中，根據(jù)一個實(shí)施方式，提供具有第一半導(dǎo)體層、有源區(qū)域和第二半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體層序列。半導(dǎo)體層序列例如能夠在用于半導(dǎo)體層序列的外延沉積的生長襯底上或在輔助載體上提供。構(gòu)成溝槽結(jié)構(gòu)，所述溝槽結(jié)構(gòu)穿過第二半導(dǎo)體層和有源區(qū)域延伸進(jìn)入到第一半導(dǎo)體層中。構(gòu)成具有多個接觸接片的接觸結(jié)構(gòu)，其中接觸接片在溝槽結(jié)構(gòu)中與第一半導(dǎo)體層導(dǎo)電連接。半導(dǎo)體層序列固定在載體上。將載體連同在載體上固定的半導(dǎo)體層序列分割成多個半導(dǎo)體芯片。
[0022]因此，在將半導(dǎo)體層序列固定在載體上之前，能夠構(gòu)成接觸結(jié)構(gòu)。載體與用于半導(dǎo)體層序列的生長襯底不同進(jìn)而能夠與其作為外延生長襯底的能力無關(guān)地進(jìn)行關(guān)于其他標(biāo)準(zhǔn)選擇，例如關(guān)于高的電導(dǎo)率和/或熱導(dǎo)率。
[0023]在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，將半導(dǎo)體層序列在分割成多個半導(dǎo)體本體之前結(jié)構(gòu)化。半