Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen

Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Darüber hinaus wird ein damit

hergestellter optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer hohen internen und externen

Quanteneffizienz anzugeben.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch einen optoelektronischen Halbleiterchip mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich bevorzugt um einen Strahlung aussendenden Halbleiterchip. Eine Wellenlänge maximaler

Intensität der ausgesandten Strahlung liegt zum Beispiel bei mindestens 360 nm oder 420 nm und/oder bei höchstens 1500 nm oder 750 nm oder 550 nm oder 495 nm. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um eine

Leuchtdiode, kurz LED.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer Nukleationsschicht auf einem

Aufwachssubstrat auf. Bei dem Aufwachssubstrat kann es sich hinsichtlich eines Materials der Nukleationsschicht um ein

Fremdsubstrat handeln. Das heißt, das Aufwachssubstrat basiert dann auf einem anderen Material oder Materialsystem als die Nukleationsschicht. Beispielsweise handelt es sich bei dem

Aufwachssubstrat um ein Saphirsubstrat oder um ein

Siliziumsubstrat. Die Nukleationsschicht kann eine oder mehrere Teilschichten umfassen. Die Teilschichten können sich in der Materialzusammensetzung voneinander unterscheiden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer Maskenschicht auf die

Nukleationsschicht. Die Maskenschicht kann eine oder mehrere Teilschichten, die übereinander gestapelt sind, aufweisen. Die Maskenschicht ist dabei aus einer Vielzahl von Maskeninseln gebildet. Die Maskeninseln stellen bevorzugt Materialbereiche aus einem Material der Maskenschicht dar, die durch kein

Material der Maskenschicht selbst miteinander verbunden sind. Die Maskeninseln sind bevorzugt allesamt gleichartig gestaltet, insbesondere in Draufsicht gesehen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Maskeninseln verschiedenartig geformt sind .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Aufwachsens einer Koaleszenzschicht auf. Die

Koaleszenzschicht ist bevorzugt aus einem Halbleitermaterial gebildet und basiert bevorzugt auf einem ähnlichen oder auf demselben Materialsystem wie die Nukleationsschicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Koaleszenzschicht ausgehend von nicht von den Maskeninseln bedeckten Bereichen der Nukleationsschicht gewachsen. Mit anderen Worten bildet dann die Nukleationsschicht eine Wachstumsgrundlage für die

Koaleszenzschicht . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Koaleszenzschicht in einem ersten Wachstumsschritt mit einer ersten

Hauptwachstumsrichtung gewachsen. Die erste

Hauptwachstumsrichtung ist senkrecht zur Nukleationsschicht orientiert. Mit anderen Worten liegt dann eine Wachstumsrate entlang der ersten Hauptwachstumsrichtung bei höheren Werten als ein Wachstum in Richtung parallel zur Nukleationsschicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden durch den ersten Wachstumsschritt der Koaleszenzschicht Stege gebildet. Die Stege weisen in einem Querschnitt senkrecht zur Nukleationsschicht gesehen bevorzugt eine trapezförmige Querschnittsfläche auf. Damit weisen die Stege eine der Nukleationsschicht abgewandte Oberseite auf, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Nukleationsschicht orientiert ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Stege und die Oberseiten der Stege, in Draufsicht gesehen, ein Gitter aus. Bei dem Gitter handelt es sich bevorzugt um ein regelmäßiges Gitter. Insbesondere ist das Gitter ein hexagonales Gitter.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgt auf den ersten

Wachstumsschritt der Koaleszenzschicht ein zweiter

Wachstumsschritt. In dem zweiten Wachstumsschritt erfolgt überwiegend oder ausschließlich ein Wachstum entlang einer zweiten Hauptwachstumsrichtung, die parallel zur

Nukleationsschicht orientiert ist. Der zweite Wachstumsschritt erfolgt ausgehend von den Stegen, die im ersten Wachstumsschritt gebildet sind. Insbesondere folgen der erste und der zweite Wachstumsschritt unmittelbar aufeinander. Die beiden

Wachstumsschritte unterscheiden sich in ihren Prozessparametern. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in dem zweiten

Wachstumsschritt die Koaleszenzschicht zu einer

zusammenhängenden und durchgehenden Schicht gewachsen. Das heißt, insbesondere erst im zweiten Wachstumsschritt wird eine zusammenhängende, löcherfreie, lückenlose Koaleszenzschicht gebildet. Die erzeugte, zusammenhängende und an einer der

Nukleationsschicht abgewandten Seite ebene Schicht bildet eine Wachstumsgrundlage mit einer vergleichsweise geringen

Versetzungsdichte oder Defektdichte für weitere Schichten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird auf der

Koaleszenzschicht eine Einfach-Quantentopfstruktur oder, bevorzugt, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur aufgewachsen. Es ist dabei möglich, dass zwischen der Mehrfach- Quantentopfstruktur und der Koaleszenzschicht eine weitere

Schicht, insbesondere eine Stromverteilungsschicht zu einer Stromverteilung in Richtung parallel zur Mehrfach- Quantentopfstruktur, erzeugt wird. Alternativ ist es möglich, dass bereits die Koaleszenzschicht eine StromaufWeitungsschicht ist .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Spiegel erzeugt. Der Spiegel weist dabei Kontaktbereiche auf. Die Kontaktbereiche sind bevorzugt aus einem metallischen Material gebildet oder umfassen ein metallisches Material. Die Kontaktbereiche sind zu einer Stromeinprägung in die Mehrfach-Quantentopfstruktur eingerichtet .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Spiegel eine Vielzahl von Spiegelinseln. Die Spiegelinseln sind zu einer Totalreflexion von in der Mehrfach-Quantentopfstruktur im

Betrieb des fertigen optoelektronischen Halbleiterchips

erzeugter Strahlung eingerichtet. Bevorzugt sind die Spiegelinseln jeweils ringsum von den Kontaktbereichen umgeben . Die Kontaktbereiche können durch einen einzigen,

zusammenhängenden Kontaktbereich gebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Ablösens des Aufwachssubstrats von der

Nukleationsschicht. Es ist möglich, dass hierbei die

Nukleationsschicht teilweise oder vollständig abgelöst und/oder zerstört wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Aufrauung erzeugt. Das Erzeugen der Aufrauung erfolgt durch ein Ätzen, wobei das Ätzen trockenchemisch oder nasschemisch erfolgen kann. Bei diesem Ätzen, durch das die Aufrauung erzeugt wird, dient die Maskenschicht als eine Ätzmaske.

In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur

Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips

eingerichtet. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Erzeugen einer Nukleationsschicht auf einem Aufwachssubstrat ,

B) Aufbringen einer Maskenschicht auf die Nukleationsschicht, wobei die Maskenschicht durch eine Vielzahl von Maskeninseln gebildet wird,

C) Aufwachsen einer Koaleszenzschicht , wobei die

Koaleszenzschicht ausgehend von nicht von den Maskeninseln bedeckten Bereichen der Nukleationsschicht gewachsen wird mit einer ersten Hauptwachstumsrichtung senkrecht zur

Nukleationsschicht, sodass Stege gebildet werden, die in

Draufsicht gesehen ein Gitter bilden und die trapezförmige

Querschnittsflächen aufweisen, D) Weiterwachsen der Koaleszenzschicht mit einer zweiten

Hauptwachstumsrichtung parallel zur Nukleationsschicht zu einer zusammenhängenden und durchgehenden Schicht,

E) Wachsen einer Mehrfach-Quantentopfstruktur auf der

Koaleszenzschicht,

F) Aufbringen eines Spiegels, der metallische Kontaktbereiche zu einer Stromeinprägung in die Mehrfach-Quantentopfstruktur und Spiegelinseln zur Totalreflexion von in der Mehrfach- Quantentopfstruktur erzeugter Strahlung aufweist, und

G) Ablösen des Aufwachssubstrats und Erzeugen einer Aufrauung durch Ätzen, wobei die Maskenschicht als Ätzmaske dient.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren bilden sich oberhalb der Stege an den Stegoberseiten Bereiche mit einer vergleichsweise großen Defektdichte, insbesondere von sogenannten V-Defekten, auch als V-Pits bezeichnet. Die V-Defekte sind weitestgehend auf Bereiche oberhalb der Oberseiten der Stege lokalisiert. Zwischen den Stegoberseiten liegen Bereiche einer verringerten, geringen Defektdichte vor. Entlang der V-Defekte erfolgt ein erhöhter Ladungsträgertransport in Richtung senkrecht zur Mehrfach- Quantentopfstruktur und in oder durch die Mehrfach- Quantentopfstruktur . Durch diese vertikalen Strompfade aufgrund der V-Defekte können mehr Quantentöpfe bestromt werden, wodurch eine Stromdichte pro Quantentopfstruktur sinkt. Hierdurch ist eine Effizienz des Halbleiterchips bei insgesamt höheren

Stromdichten verbesserbar. Durch die defektfreien Bereiche in Draufsicht gesehen zwischen den Oberseiten der Stege ist auch ein verbessertes Kleinstromverhalten erzielbar. Aufgrund der Aufrauung, die bevorzugt mit den Bereichen mit hoher

Defektdichte korreliert, ist eine erhöhte Auskoppeleffizienz von Strahlung erzielbar. Weiterhin sind Reflexionsverluste innerhalb des Halbleiterchips durch die totalreflektierend gestalteten Spiegelinseln reduziert. Somit ist durch das hier beschriebene Verfahren ein Halbleiterchip mit einer erhöhten internen und externen Quanteneffizienz realisierbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das durch die Stege gebildete Gitter mit den Stegoberseiten deckungsgleich zu den Kontaktbereichen des Spiegels angeordnet, in Draufsicht gesehen. Das heißt insbesondere, dass das hexagonale Gitter, gebildet durch die Oberseiten der Stege, in Draufsicht gesehen

deckungsgleich mit dem hexagonalen Gitter, gebildet durch die Kontaktbereiche, liegt. Eine Verschiebung zwischen den beiden Gittern relativ zueinander liegt bevorzugt bei 100 % oder 50 % oder 25 % oder 5 % einer mittleren Breite der Oberseiten der Stege, in Richtung parallel zur Mehrfach-Quantentopfstruktur . Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die

Nukleationsschicht , die Koaleszenzschicht , die

Stromaufweitungsschicht , die Mehrfach-Quantentopfstruktur und/oder eine Deckschicht an einer der Koaleszenzschicht

abgewandten Seite der Mehrfach-Quantentopfstruktur eine

Halbleiterschichtenfolge.

Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem

III-V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie Al _n In _] __ _n _ _m Ga _m N oder um ein

Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al _n In _] __ _n _ _m Ga _m P oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al _n In _] __ _n _ _m Ga _m As, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m < 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die

Halbleiterschichtenfolge auf dem Materialsystem AlInGaN. In diesem Fall umfasst die Nukleationsschicht bevorzugt eine oder mehrere Teilschichten aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxinitrid und/oder AlGaN. Die Nukleationsschicht kann aus einer oder mehreren solcher Teilschichten bestehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Maskenschicht aus einem Siliziumoxid und/oder aus einem Siliziumnitrid und/oder aus einem Siliziumoxinitrid hergestellt. Alternativ kann die Maskenschicht auch aus einem anderen Metalloxid oder

Metallnitrid wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid gebildet sein. Die Maskenschicht weist bevorzugt eine Dicke von

mindestens 5 nm oder 25 nm oder 100 nm und/oder von höchstens 1 ym oder 500 nm oder 300 nm auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Maskenschicht eine Teilschicht oder ist die Maskenschicht aus einem Material geformt, das absorbierend für sichtbares Licht und/oder

nahinfrarote Strahlung wirkt. Eine solche Maskenschicht kann al Schattenmaske in einem Lithographieschritt und/oder als

Ablöseschicht bei einem Laserabhebeverfahren, englisch Laser lift-off oder kurz LLO, dienen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Maskeninseln der Maskenschicht oder zumindest eine Teilschicht der

Maskeninseln für wenigstens einen spektralen Teilbereich zwischen 240 nm und 480 nm in Transmission gesehen einen

Absorptionsgrad von mindestens 60 % oder 85 % oder 96 % auf. Beispielsweise liegt der Absorptionsgrad der Maskeninseln bei einer Wellenlänge von 240 nm bei mindestens 70 % oder 80 % und/oder bei einer Wellenlänge von 480 nm bei mindestens 5 % oder 10 %. Alternativ oder zusätzlich weisen die

Nukleationsschicht und/oder das Aufwachssubstrat in diesem spektralen Teilbereich in Transmission gesehen einen

Absorptionsgrad von höchstens 5 % oder 1 % auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Koaleszenzschicht aus GaN gebildet. Alternativ weist die Koaleszenzschicht GaN und AlGaN auf, gegebenenfalls in mehreren Teilschichten. Bevorzugt ist die Koaleszenzschicht dotiert, insbesondere n-dotiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die Mehrfach- Quantentopfstruktur auf dem Materialsystem AlInGaN oder InGaN. Die Mehrfach-Quantentopfstruktur weist dann eine Vielzahl von sich abwechselnden Barriereschichten und Quantentopfschichten auf. Insbesondere ist die Mehrfach-Quantentopfstruktur zur

Erzeugung von blauem Licht eingerichtet. Die

Quantentopfschichten der Mehrfach-Quantentopfstruktur können allesamt gleich aufgebaut sein oder auch zur Emission von

Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen eingerichtet sein.

Zum Beispiel weist die Mehrfach-Quantentopfstruktur mindestens 4 oder 7 und/oder höchstens 20 oder 12 oder 10 strahlungsaktive Quantentopfschichten auf, zum Beispiel 9 strahlungsaktive

Quantentopfschichten . Optional sind zusätzlich weitere dunkle Quantentopfschichten vorhanden, die im bestimmungsgemäßen

Betrieb des Halbleiterchips keine oder nur wenig, zum Beispiel zusammen höchstens 2 % der insgesamt in der Mehrfach- Quantentopfstruktur erzeugten Strahlung, generieren.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt die Deckschicht unmittelbar an den Spiegel und an die Mehrfach- Quantentopfstruktur an. Die Deckschicht ist bevorzugt aus dem Materialsystem AlInGaN geformt, bevorzugt aus GaN. Weiterhin ist die Deckschicht bevorzugt dotiert, insbesondere p-dotiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ragt die Deckschicht stellenweise bis in die Mehrfach-Quantentopfstruktur hinein. Insbesondere füllt ein Material der Deckschicht V-Gräben oder V-Löcher in der Mehrfach-Quantentopfstruktur aus, die im Bereich der V-Defekte gebildet sind. Diese V-Defekte weisen, im

Querschnitt gesehen, also eine V-förmige Gestalt auf.

Insbesondere weisen diese Defekte oder Ausnehmungen der

Mehrfach-Quantentopfstruktur, in die die Deckschicht hineinragt, die Form von Pyramiden oder Pyramidenstümpfen auf. Solche

Defekte werden auch als V-pits bezeichnet. Mit anderen Worten kann die Deckschicht oder ein Material der Deckschicht

nadeiförmig in die Mehrfach-Quantentopfstruktur hineinragen. Diese Nadeln durchdringen dabei die Mehrfach-Quantentopfstruktur bevorzugt nicht vollständig. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die metallischen Kontaktbereiche des Spiegels aus Ag, AI und/oder einem

transparenten leitfähigen Oxid wie ZnO oder ITO gebildet.

Insbesondere bestehen die Kontaktbereiche aus Ag, AI, einer Ag-Legierung oder einer AI-Legierung. Dabei kann sich zwischen den metallischen Kontaktbereichen und der Deckschicht eine

Haftvermittlerschicht befinden. Eine solche

Haftvermittlerschicht ist zum Beispiel aus einem transparenten leitfähigen Oxid, kurz TCO, oder aus einem Metall wie Pt oder Ti oder Ni gebildet. Es ist möglich, dass die Kontaktbereiche in direktem, physischem Kontakt zu der Deckschicht stehen, falls keine Haftvermittlungsschicht vorhanden ist. Anderenfalls grenzt bevorzugt die Haftvermittlungsschicht unmittelbar an die

Deckschicht und die metallischen Kontaktbereiche. Die Haftvermittlungsschicht insbesondere an den metallischen

Kontaktbereichen kann dünn sein, das heißt, zum Beispiel höchstens 10 nm oder 5 nm dick sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform stehen die Spiegelinseln in direktem Kontakt zu der Deckschicht. Ferner sind die

Spiegelinseln, in Richtung senkrecht zu der Mehrfach- Quantentopfstruktur, im bestimmungsgemäßen Gebrauch des

Halbleiterchips elektrisch isolierend gestaltet. Ein Material der Spiegelinseln, das an die Deckschicht grenzt, ist besonders bevorzugt ein transparentes, dielektrisches Material wie

Siliziumoxid oder Aluminiumoxid.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Spiegelinseln an einer der Mehrfach-Quantentopfstruktur abgewandten Seite von einer Abschlussspiegelschicht bedeckt, bevorzugt vollständig bedeckt. Die Abschlussspiegelschicht kann direkt an die

Spiegelinseln grenzen und kann aus demselben Material geformt sein wie die metallischen Kontaktbereiche, insbesondere aus Silber oder Aluminium. Zwischen einem dielektrischen Material der Spiegelinseln und der Abschlussspiegelschicht kann auch eine Haftvermittlungsschicht, speziell aus einem TCO, angebracht sein . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Spiegel im Bereich der Spiegelinseln, in Richtung weg von der Deckschicht, aus den folgenden Teilschichten gebildet, in der angegebenen

Reihenfolge :

- S1O2 mit einer Dicke von mindestens 100 nm oder 150 nm oder 500 nm und/oder höchstens 600 nm oder 1 ym, besonders bevorzugt 580 nm, - TCO, insbesondere ZnO, mit einer Dicke von mindestens 1 nm oder 3 nm oder 50 nm und/oder 300 nm oder 150 nm oder höchstens 50 nm oder 20 nm, bevorzugt 80 nm bis 120 nm,

- Ag mit einer Dicke von mindestens 50 nm oder 100 nm und/oder höchstens 300 nm oder 200 nm, und

- TCO, insbesondere ZnO, mit einer Dicke von mindestens 2 nm oder 5 nm oder 50 nm und/oder höchstens 300 nm oder 150 nm oder 100 nm oder 40 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Maskeninseln in Draufsicht gesehen durch regelmäßige Strukturen gebildet.

Beispielsweise sind die Maskeninseln kreisförmig oder als

Vielecke wie Sechsecke oder Achtecke gebildet. Weiterhin sind die Maskeninseln bevorzugt in einem regelmäßigen Sechseckgitter angeordnet, wobei sich die Maskeninseln auf Eckpunkten des

Gitters befinden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein mittlerer

Durchmesser der Maskeninseln bei mindestens 0,25 ym oder 0,5 ym oder 1 ym. Alternativ oder zusätzlich beträgt der mittlere

Durchmesser höchstens 10 ym oder 5 ym oder 3 ym oder 2 ym. Dabei liegt ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Maskeninseln alternativ oder zusätzlich bei mindestens 0,5 ym oder 1 ym und/oder bei höchstens 5 ym oder 3 ym oder 2 ym oder 1,5 ym. Ein Flächenanteil der Nukleationsschicht , der von den Maskeninseln bedeckt ist, beträgt bevorzugt höchstens 60 % oder 40 % oder 30 % und/oder mindestens 15 % oder 30 %.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine mittlere Breite der Oberseiten der Stege vor dem Schritt D) und nach dem Schritt C) kleiner als der mittlere Abstand zwischen benachbarten

Maskeninseln der Maskenschicht. Bevorzugt liegt die mittlere Breite der Stege bei höchstens 70 % oder 50 % oder 35 % des mittleren Abstands zwischen den Maskeninseln. Weiterhin beträgt bevorzugt, in Draufsicht gesehen, ein Flächenanteil der

Oberseiten der Stege höchstens 60 % oder 40 % oder 30 % oder 20 % der Gesamtfläche der Nukleationsschicht , in Draufsicht gesehen. Alternativ oder zusätzlich liegt der Flächenanteil der Oberseite, in Draufsicht gesehen, bei mindestens 15 % oder 30 %.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Stege nach dem Schritt C) und vor dem Schritt D) in Freiräumen zwischen den Oberseiten eine pyramidenstumpfförmige Gestalt auf. Insbesondere sind diese Freiräume Sechseck-Pyramidenstümpfe.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt der erste

Wachstumsschritt in Verfahrensschritt C) bei einer niedrigeren Wachstumstemperatur als der zweite Wachstumsschritt in

Verfahrensschritt D) .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird vor dem Schritt I), also vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats , ein Träger an dem Spiegel angebracht. Beispielsweise wird der Träger an den

Spiegel gelötet oder gebondet. Bei dem Träger handelt es sich bevorzugt um diejenige Komponente der fertig hergestellten

Halbleiterchips, die die Halbleiterchips mechanisch trägt und mechanisch stabilisiert. Damit verbleibt der Träger bevorzugt in dem fertigen Halbleiterchip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine Bestromung der Mehrfach-Quantentopfstruktur ausschließlich über den Träger und/oder ausschließlich aus Richtung des Trägers. Hierzu können elektrische Anschlüsse zur Bestromung einer dem Träger

abgewandten Seite der Mehrfach-Quantentopfstruktur sowohl durch den Spiegel als auch durch die Mehrfach-Quantentopfstruktur hindurch geführt sein, insbesondere bis in die

Stromaufweitungsschicht und/oder die Koaleszenzschicht hinein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen Bereiche direkt über den Oberseiten der Stege an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Koaleszenzschicht eine höhere

Versetzungsdichte auf als Bereiche, die in Draufsicht gesehen zwischen den Oberseiten der Stege liegen. Hierdurch weist auch die Mehrfach-Quantentopfstruktur in den Bereichen über den

Oberseiten der Stege eine höhere Dichte insbesondere an den

V-Defekten auf als in den Bereichen zwischen den Oberseiten der Stege, in Draufsicht gesehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Bereiche mit der höheren Dichte an V-Defekten, ausgehend von den metallischen

Kontaktbereichen des Spiegels, zu einer Stromleitung in Richtung senkrecht zu dem Spiegel in die Mehrfach-Quantentopfstruktur hinein und, weniger bevorzugt, durch die Mehrfach- Quantentopfstruktur hindurch eingerichtet. Mit anderen Worten dienen die V-Defekte als vertikale Strompfade.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Maskenschicht in dem fertig hergestellten Halbleiterchip noch teilweise oder vollständig vorhanden. Das heißt, die Maskenschicht ist dann ein Bestandteil des fertigen Halbleiterchips und stellt insbesondere einen Teil einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips dar. Beseht die Maskenschicht zum Beispiel aus einem

Schichtenstapel aus S1O2 /SiN/Si02 , so ist bevorzugt zumindest die SiN-Teilschicht , in der auch das LLO wirkt, insbesondere nasschemisch abgelöst, um nicht als Absorber in dem fertig hergestellten Halbleiterchip zu fungieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die

Nukleationsschicht vollständig oder teilweise entfernt,

insbesondere zu mindestens 90 %. Das heißt, in dem fertig hergestellten Halbleiterchip ist dann die Nukleationsschicht nicht mehr oder nur zu einem vernachlässigbaren Anteil

vorhanden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform reicht die Aufrauung nicht bis in die Mehrfach-Quantentopfstruktur . Es ist dabei möglich, dass die Aufrauung auf die Koaleszenzschicht beschränkt ist und dann nicht bis in die optionale, zusätzliche

Stromaufweitungsschicht reicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform reichen die Bereiche mit der hohen Dichte an V-Defekten von den metallischen

Kontaktbereichen des Spiegels durch die Mehrfach- Quantentopfstruktur hindurch bis zu der Koaleszenzschicht, insbesondere bis zu den Oberseiten der Stege. Hierdurch ist eine besonders hohe vertikale Stromleitfähigkeit erzielbar.

Alternativ hierzu reichen die V-Defekte zwar durch die Mehrfach- Quantentopfstruktur hindurch, nicht aber bis zu den Stegen. Zum Beispiel beginnen Die V-Defekte dann, entlang der

Wachstumsrichtung gesehen, zirka 200 nm unterhalb der Mehrfach- Quantentopfstruktur . Ein maximaler mittlerer Abstand zwischen der Mehrfach-Quantentopfstruktur und einem Beginn der V-Defekte, entlang der Wachstumsrichtung, liegt bevorzugt bei höchstens 250 nm oder 500 nm oder 1000 nm.

Darüber hinaus wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Der Halbleiterchip ist mit einem Verfahren

hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Halbleiterchips sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt .

Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher

erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine

maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne

Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .

Es zeigen: Figur 1 schematische Darstellungen von Verfahrensschritten

eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen

Halbleiterchips , Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Koaleszenzschicht für ein hier beschriebenes Verfahren,

Figur 3 schematische Darstellungen einer Mehrfach-

Quantentopfstruktur für einen hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip, und

Figur 4 eine Draufsicht auf eine Aufrauung für einen hier

beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip.

In Figur 1 sind schematisch Verfahrensschritte zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips 10 gezeigt. Gemäß Figu 1A wird ein Aufwachssubstrat 1 bereitgestellt. Bei dem

Aufwachssubstrat 1 handelt es sich beispielsweise um ein Saphirsubstrat. Alternativ ist auch ein Siliziumsubstrat

verwendbar .

Im Verfahrensschritt, wie in Figur 1B gezeigt, wird direkt auf dem Aufwachssubstrat 1 eine Nukleationsschicht 2 erzeugt. Die Nukleationsschicht ist beispielsweise eine AIN-Schicht.

Gemäß Figur IC wird unmittelbar auf die Nukleationsschicht 2 eine Maskenschicht 3 aufgebracht. Beispielsweise handelt es sich bei der Maskenschicht 3 um einen Schichtenstapel aus S1O2 ^_ Siliziumnitrid - S1O2, insbesondere jeweils mit einer

Schichtdicke von 25 nm bis 250 nm, zum Beispiel je zirka 100 nm. Dabei kann die mittlere Schicht der Maske 3, vorliegend die Siliziumnitridschicht, absorbierend für UV-Strahlung wirken.

In Figur 1D ist gezeigt, dass die Maskenschicht 3 bevorzugt mittels Fotolithografie und anschließendem Ätzen strukturiert wird. Zu der Schnittdarstellung in Figur 1D ist eine

schematische Draufsicht in Figur IE gezeigt. Die resultierende Maskenschicht 3 ist somit durch eine Vielzahl kreisförmiger

Maskeninseln gebildet, die in einem regelmäßigen, hexagonalen Gitter angeordnet sind.

Bei dem Verfahrensschritt, wie in der Schnittdarstellung in Figur 1F gezeigt, wird ausgehend von der Nukleationsschicht 2 eine Koaleszenzschicht 4 gewachsen. Dabei erfolgt in einem ersten Wachstumsschritt vornehmlich ein vertikales Wachstum, also ein Wachstum in Richtung senkrecht zu der

Nukleationsschicht 2. In einem Querschnitt 44 gesehen ergibt sich damit eine trapezförmige Gestalt in einem Bereich oberhalb der Maskenschicht 3, gesehen in Richtung weg von dem

Aufwachssubstrat 1. Wie aus der Draufsicht in Figur IG zu sehen, wobei Figur IG eine SEM-Aufnahme darstellt, bilden sich durch diesen ersten

Wachstumsschritt aus der Figur 1F zusammenhängende Stege 41 aus, die eine dem Aufwachssubstrat 1 abgewandte Oberseite 42

aufweisen. Diese Oberseite 42 ist parallel zu der

Nukleationsschicht 2 ausgerichtet. In Figur 1H ist eine

Detailaufnahme aus der Figur IG gezeigt. Eine mittlere Breite der Stege, in Richtung parallel zu der Nukleationsschicht 2, liegt dabei insbesondere bei ungefähr 500 nm.

Durch dieses erste, vertikale Wachsen resultieren, ausgehend von der Nukleationsschicht 2, Versetzungen 46, die näherungsweise in vertikaler Richtung durch die Stege 41 bis zu der Oberseite 42 und bis zu Seitenflanken reichen. Um eine Anzahl von

Versetzungen 46 in der darauffolgenden Schicht zu reduzieren, wird der Wachstumsschritt, wie in Figur 1F dargestellt,

üblicherweise fortgesetzt, bis die Oberseite 42 verschwindet. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird jedoch abweichend hiervon dieser Wachstumsschritt vorzeitig beendet, sodass die Oberseite 42 verbleibt und die Stege 41 geformt werden, wie in Verbindung mit den Figuren 1F bis 1H dargestellt.

Wie in Figur II gezeigt, erfolgt in einem zweiten

Wachstumsschritt für die Koaleszenzschicht 4 im Wesentlichen ein horizontales Wachstum. Hierdurch knicken die Versetzungen 46, die an den Seitenflanken der Stege 42 aus Figur 1F enden, in näherungsweise horizontaler Richtung ab. Die Koaleszenzschicht 4 ist bevorzugt aus undotiertem oder jedenfalls nicht absichtlich dotiertem GaN geformt.

Solche Nukleationsschichten, Maskenschichten und

Koaleszenzschichten sind auch in der Druckschrift DE 10 2011 114 671 AI angegeben, siehe insbesondere die Absätze 43 bis 48 sowie 55 bis 61 und die Ansprüche 2, 5, 7 und 10.

Insbesondere können zusätzlich auch Mittelschichten vorhanden sein, wie in dieser Druckschrift beschrieben.

Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Rückbezug mit aufgenommen.

Weiterhin kann das Wachsen der Koaleszenzschicht und der Aufbau der Maskenschicht erfolgen, wie in der Druckschrift

WO 2014/048805 AI angegeben, siehe insbesondere Seite 7, Zeile 17 bis Seite 9, Zeile 25 sowie Seite 11, Zeile 20 bis Seite 13, Zeile 24. Auch der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird diesbezüglich durch Rückbezug mit aufgenommen. Wachstumsbedingungen zum vertikalen und horizontalen Wachstum von GaN sind etwa dem Artikel Hiramatsu et al . in Journal of Crystal Growth, Vol. 221, Seiten 316 bis 326 aus dem Jahr 2000, sowie dem Artikel Gilbert in Reports on Progress in Physics, Vol. 67, Seiten 667 bis 715 aus dem Jahr 2004 zu entnehmen.

Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften wird durch

Rückbezug aufgenommen.

Gemäß Figur 1J wird auf die Koaleszenzschicht 4, die nach dem Verfahrensschritt in Figur II eine durchgehende und glatte Schicht ist, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur 5 aufgewachsen. Die Mehrfach-Quantentopfstruktur 5 weist abwechselnd

Barriereschichten 52 und Quantentopfschichten 51 auf, siehe auch Figur 3A. In den Bereichen zwischen den Maskeninseln der

Maskenschicht 3 liegen Versetzungen 46, auch als V-Defekte bezeichnet, an einer der Nukleationsschicht 2 abgewandten

Oberseite der Koaleszenzschicht 4 frei. An diesen Versetzungen 46 entstehen V-Defekte in der Mehrfach-Quantentopfstruktur 5, die sich in Richtung weg von der Nukleationsschicht 2 fortsetzen. Alternativ können die V-Defekte auch in einer speziellen Defektansatzschicht, nicht gezeichnet, gezüchtet werden. Eine solche Defektansatzschicht dient dazu, eine erhöhte Anzahl der V-Defekte zu erzeugen und weist bevorzugt, anders als die Mehrfach-Quantentopfstruktur 5, keine Übergitterstruktur auf. Die Defektansatzschicht befindet sich, entlang der

Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, bevorzugt zirka 200 nm vor der Mehrfach-Quantentopfstruktur 5. Gemäß Figur 1K wird direkt auf die Mehrfach-Quantentopfstruktur 5 eine Deckschicht 6 aufgewachsen, wobei die Deckschicht 6 auf p-dotiertem GaN basiert. Die Deckschicht 6 wird derart

gewachsen, dass sie in die V-Defekte in der Mehrfach- Quantentopfstruktur 5 hineinragt und diese V-Defekte ausfüllt.

In Bereichen mit vielen V-Defekten ergibt sich damit eine andere Bandstruktur als in Bereichen neben den Defekten, siehe die schematischen Darstellungen einer Bandenergie E Q in den Figuren 3B und 3C entlang der Schnittlinien B-B und C-C aus Figur 3A. Entlang dieser V-Defekte erfolgt damit eine verbesserte

Stromleitung durch und in die Mehrfach-Quantentopfstruktur 5. Hierdurch kann die Mehrfach-Quantentopfstruktur 5 eine größere Anzahl an bestromten und/oder strahlungsaktiven

Quantentopfschichten 51 aufweisen, wodurch eine

Strahlungserzeugungseffizienz der Halbleiterschichtenfolge steigerbar ist.

In den Figuren IL und IM ist dargestellt, dass auf die

Deckschicht 6 ein Spiegel 7 aufgebracht wird. Gemäß Figur IL wird unmittelbar auf die Deckschicht 6 zuerst eine Schicht aus einem dielektrischen Material, beispielsweise eine

Siliziumdioxidschicht 72a, aufgebracht. Auf diese

Siliziumdioxidschicht 72a wird nachfolgend durchgehend eine ZnO-Schicht 72b aufgebracht. Anschließend werden über Lithografie und Ätzen eine Vielzahl von Spiegelinseln 72

erzeugt. Die Spiegelinseln 72 sind dabei deckungsgleich oder näherungsdeckungsgleich zu den Maskeninseln der Maskenschicht 3 angeordnet. Mit anderen Worten kann die resultierende Struktur der Spiegelinseln 72 geformt sein, wie in Figur IE für die

Maskeninseln der Maskenschicht 3 gezeigt.

Um die Spiegelinseln 72 fotolithographisch zu formen, können die Maskeninseln als Schattenmaske für einen Fotolack verwendet werden, der vom Aufwachssubstrat 1 her mit einer Strahlung belichtet wird, für die die Maskeninseln undurchlässig sind. Ebenso kann eine Justage der Fototechniken für die Spiegelinseln 72 und die Maskeninseln dadurch erreicht werden, dass die

Mehrfach-Quantentopfstruktur 5 zur Fotolumineszenz angeregt wird. Dabei erscheinen Bereiche mit vielen V-Defekten, also die Bereiche über den Oberseiten 42 der Stege 41, dunkler.

Gemäß Figur IM werden Kontaktbereiche 71 in den Lücken zwischen den Spiegelinseln 72 erzeugt, die zu einer Stromeinprägung in die Deckschicht 6 eingerichtet sind. Bei den Kontaktbereichen 71 handelt es sich bevorzugt um metallische Kontaktbereiche.

Beispielsweise sind die Kontaktbereiche 71 aus einem Metall wie Silber geformt.

Auch auf die Spiegelinseln 72 wird Silber abgeschieden, in Form einer Abschlussspiegelschicht 73a. Zu einer Haftverbesserung wird optional auf die Abschlussspiegelschicht 73a eine

ZnO-Schicht 73b abgeschieden. Durch die Kontaktbereiche 71, die Spiegelinseln 72 sowie die Abschluss-Spiegelschichten 73a, 73b wird der Spiegel 7 als durchgehende, zusammenhängende Struktur gebildet . Anders als dargestellt ist es optional möglich, dass sich zwischen dem metallischen Kontaktbereich 71 und der Deckschicht 6 eine Schicht zur Verbesserung einer Anhaftung oder eines elektrischen Kontakts befindet, beispielsweise eine dünne

Schicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid wie ZnO.

In den Kontaktbereichen 71 wirkt das Material der

Kontaktbereiche normal reflektierend für in der Mehrfach- Quantentopfstruktur 5 erzeugte Strahlung. Trifft Strahlung unter vergleichsweise flachen Winkeln auf die Spiegelinseln 72, so erfolgt eine Totalreflexion an den Spiegelinseln 72. Unter einem vergleichsweise steilen Einfall von Strahlung durchläuft diese die Spiegelinseln 72 und wird an der Abschlussspiegelschicht 73a zurückreflektiert. Da für die Spiegelinseln 72 ein

dielektrisches Material wie Siliziumdioxid verwendet werden kann, können die Spiegelinseln 72 an der Deckschicht 6

einerseits einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen, was zu einer erhöhten Totalreflexion führt. Andererseits sind

Materialien wie TCOs vermeidbar. Solche TCOs weisen im Vergleich zu dielektrischen Materialien wie Siliziumdioxid eine

gesteigerte Absorption von Strahlung auf. Aufgrund der

effizienten Stromverteilung entlang der V-Defekte in der

Mehrfach-Quantentopfstruktur ist ein elektrisch leitfähiges Material an der Deckschicht 6 im Bereich der Spiegelinseln 72 entbehrbar. Mit anderen Worten sind die Spiegelinseln 72 in Richtung senkrecht zu dem Spiegel 7 elektrisch isolierend gestaltet .

In Figur IN ist gezeigt, dass ein permanenter Träger 8 an dem Spiegel 7 angebracht wird, beispielsweise mittels Löten oder

Bonden. Eine Verbindungsmittelschicht zwischen dem Spiegel 7 und dem Träger 8 ist zur Vereinfachung der Darstellung nicht

gezeichnet . Spiegel mit Kontaktbereichen und Spiegelinseln sind auch der Druckschrift US 2010/0208763 AI zu entnehmen, deren

Offenbarungsgehalt durch Rückbezug mit aufgenommen wird.

In Figur 10 ist gezeigt, dass das Aufwachssubstrat 1 sowie die Nukleationsschicht 2 etwa mittels eines Laserabhebeverfahrens von der Maskenschicht 3 und der Koaleszenzschicht 4 entfernt werden, wobei eine Materialzersetzung durch die Laserstrahlung etwa in einer Teilschicht der Maskenschicht 3, bevorzugt, oder auch in der Nukleationsschicht 2 erfolgen kann.

Anschließend wird insbesondere durch ein nasschemisches Ätzen, etwa mittels KOH, eine Aufrauung 9 erzeugt, wobei die Aufrauung 9 bevorzugt auf die Koaleszenzschicht 4 beschränkt ist. Die Aufrauung kann alternativ aber auch die Koaleszenzschicht 4 stellenweise durchdringen, wobei bevorzugt die Mehrfach- Quantentopfstruktur 5 nicht von der Aufrauung betroffen ist. Eine resultierende Struktur ist in einer SEM-Aufnahme in Figur 4 gezeigt.

Das Erzeugen dieser Aufrauung erfolgt bevorzugt, wie in der Druckschrift DE 10 2012 101 211 AI angegeben, siehe insbesondere die Absätze 15 und 53 bis 67. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift hinsichtlich des Erzeugens der Aufrauung sowie auch hinsichtlich der Nukleationsschicht, der Maskenschicht und der Koaleszenzschicht sowie zur Mehrfach-Quantentopfstruktur wird durch Rückbezug mit aufgenommen. Der fertig hergestellte Halbleiterchip 10, wie in Figur 1P gezeigt, zeichnet sich durch eine hohe externe und interne

Quanteneffizienz aus. Dies wird insbesondere erreicht durch den verbesserten Spiegel 7 mit den elektrisch isolierenden Spiegelinseln 72 und den metallischen Kontaktbereichen 71 in Verbindung mit den V-Defekten, die von den Kontaktbereichen 71 hin zu den Strukturen der Aufrauung 9 reichen. Aufgrund des in Draufsicht gesehen sechseckförmigen Gitters 48, siehe auch die schematische Draufsicht auf die Deckschicht 6 in Figur 2, ist eine gleichmäßige Stromeinprägung in die Mehrfach- Quantentopfstruktur 5 erzielbar, in Draufsicht gesehen. Dabei sind die Versetzungen 46 entlang des Sechseckgitters 48

lokalisiert und zwischen diesen Bereichen ist eine Defektdichte signifikant reduziert.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von

Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 116 999.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugs zeichenliste

1 Aufwachssubstrat

2 Nukleationsschicht

3 Maskenschicht

4 Koaleszenzschicht

41 Steg der Koaleszenzschicht

42 Oberseite eines Stegs

44 trapezförmige Querschnittsfläche eines Stegs 46 Versetzung, V-Defekt

48 Gitterzelle

5 Mehrfach-Quantentopfstruktur

51 QuantentopfSchicht

52 Barriereschicht

6 Deckschicht

7 Spiegel

71 metallischer Kontaktbereich des Spiegels

72 Spiegelinsel des Spiegels

73 Abschlussspiegelschicht

8 Träger

9 Aufrauung

10 optoelektronischer Halbleiterchip

Energielücke