[发明专利]光电子半导体芯片及其制造方法

说明书

本发明涉及一种用于制造光电子半导体芯片的方法，所述方法包括下述步骤：提供衬底；生长第一层；执行刻蚀过程以便铺设V形缺陷；生长第二层和生长量子膜结构。

技术领域

本发明涉及一种用于制造光电子半导体芯片的方法和一种光电子半导体芯片。

背景技术

已知的是：氮化物半导体芯片、例如光电子氮化物半导体芯片因极其小的静电放电(ESD)就已经会永久地损坏或破坏。如果在制造这种半导体芯片时使用具有蓝宝石的衬底，那么在氮化物半导体层序列外延生长时产生具有高位错密度的晶体。这种位错引起漏电路径，在ESD负荷的情况下漏电流经由所述漏电路径流动，这会导致氮化物半导体芯片的损坏或破坏。

为了避免因静电放电引起的损坏，需要保护性的措施。从DE 10 2009 060 750 A1中已知：光电子半导体芯片设有集成在半导体层序列中的微二极管，所述微二极管引起防止因静电放电引起的损坏的防护。微二极管通过设置在半导体层序列的有源层中的V形缺陷形成。V形缺陷通过在半导体层序列的外延生长期间选择适当的生长参数产生。然而，这也引起有源层的设置在V形缺陷之外的区域中的晶体质量的下降，这在发光二极管半导体芯片的情况下会引起光功率降低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于制造光电子半导体芯片的方法。本发明的另一个目的在于：提供一种光电子半导体芯片。

特别地，在此处所描述的方法中能够产生V形缺陷，而不必改变用于产生的生长条件。专门选择的生长条件仅用于获得V缺陷。因为不必使生长条件匹配于V形缺陷的产生，所以包含V形缺陷的外延层以高的晶体质量生长是可行的。这在不因晶体缺陷而损失亮度或降低光功率的同时实现制造ESD稳定的半导体芯片。

用于制造光电子半导体芯片的方法包括如下步骤：提供衬底；生长第一层；执行刻蚀过程以便铺设V形缺陷；生长第二层；和生长量子膜结构。第一层和第二层能够包括氮化物化合物半导体材料的、例如InGaN的层。有利地，该方法实现制造在其量子膜结构中嵌入有V形缺陷的光电子半导体芯片。这些V形缺陷能够作用为与量子膜结构并联连接的ESD保护二极管。有利地，通过借助于刻蚀过程铺设V形缺陷仅将少量的形态干扰引入到光电子半导体芯片的晶体中，由此能够避免光电子半导体芯片的光功率的强烈降低。此外，刻蚀过程有利地实现铺设具有限定的尺寸和均匀的大小分布的V形缺陷。

在所述方法的一个实施方式中，生长第一层包括：生长至少一个第一子层和第二子层。在此，第一子层具有与第二子层不同的铝份额和/或不同的铟份额。有利地，第一层实现V形缺陷的铺设，所述V形缺陷在进一步生长期间延续穿过第二层和量子膜结构。将第一层划分成第一子层和第二子层实现关于第一层的铟份额和/或铝份额和/或掺杂和/或另外的特性的精确控制。

层的生长能够在外延设备中借助于例如MOVPE在预设的反应器温度下在添加前驱气体例如三甲基镓、三乙基镓、氨和/或氢的条件下进行。

第二层的生长在此能够借助于冷生长进行。第二层生长期间的反应器温度与第一层生长期间的反应器温度相比能够低至少50K、优选低至少100K并且尤其优选低至少200K。第二层生长期间的反应器温度例如为至少700℃至至多900℃。对于第一层的生长而言，能够选择在至少700℃和至多1100℃之间的范围中的、优选在至少900℃至至多1100℃之间的范围中的反应器温度。也就是说，第一层能够借助于热生长来生长。在所述方法中由此可行的是：第一层借助在小于900℃的反应器温度下执行的平滑性的热生长来生长。在热生长的情况下，尤其能够产生晶体质量良好的所生长的层。第二层的专门的生长条件仅用于获得V形缺陷，然而对于其产生不是必需的。V形缺陷的产生借助于在此描述的刻蚀方法实现。

在所述方法的一个实施方式中，生长具有第一铟份额的第一子层和具有第二铟份额的第二子层。在此，第一铟份额至少与第二铟份额一样大。将第一层划分成第一子层和第二子层由此实现关于第一层的铟份额的精确控制。