Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen

Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines

optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Darüber hinaus wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips

anzugeben, mit dem eine Halbleiterschichtenfolge hoher

Qualität erzeugbar ist. Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch einen Halbleiterchip mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind

Gegenstände der abhängigen Ansprüche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Aufwachssubstrats . Bei dem Aufwachssubstrat handelt es sich beispielsweise um ein Saphirsubstrat. Ebenso sind andere Substrate, etwa aus

Silizium, Siliziumcarbid, Galliumnitrid, Galliumarsenid oder Galliumphosphid, einsetzbar. Das Aufwachssubstrat weist eine Aufwachsseite auf, die dazu eingerichtet ist, darauf eine Halbleiterschichtenfolge etwa epitaktisch abzuscheiden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Aufwachsens oder Aufbringens mindestens einer Nukleationsschicht an der Aufwachsseite . Die

Nukleationsschicht kann unmittelbar an der Aufwachsseite aufgewachsen werden, so dass sich die Aufwachsseite und die Nukleationsschicht berühren. Ebenso ist es möglich, dass insbesondere unmittelbar zwischen der Aufwachsseite und der Nukleationsschicht eine Pufferschicht angebracht wird. Die Nukleationsschicht wird beispielsweise durch Sputtern oder epitaktisches Wachsen erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die

Nukleationsschicht auf Al _x Ga _] __ _x OyN _] __y . Hierbei gilt 0 < x -S 1 und 0 -S y < 1. Bevorzugt gilt y -S 0,15 oder y < 0,05 oder y < 0,025. Weiterhin gilt bevorzugt y ^ 0,1 oder y > 0,2 oder y > 0,3 oder y > 0,5 oder y > 0,8. Insbesondere handelt es sich bei der Nukleationsschicht um eine Aluminiumnitridschicht oder um eine Aluminiumoxinitridschicht . Die

Nukleationsschicht kann über die gesamte Dicke hinweg eine im Rahmen der Herstellungstoleranzen gleiche

Materialzusammensetzung aufweisen oder auch eine variierende Material Zusammensetzung .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Aufwachsens oder Aufbringens einer

Maskierungsschicht auf. Die Maskierungsschicht wird bevorzugt unmittelbar auf der Nukleationsschicht erzeugt. Die

Maskierungsschicht umfasst bevorzugt eines oder mehrere der nachfolgend genannten Materialien oder besteht aus einem oder mehreren dieser Materialien: einem Siliziumnitrid, einem

Siliziumoxid, einem Siliziumoxinitrid, einem Bornitrid, einem Magnesiumoxid .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Maskierungsschicht strukturiert. Das Strukturieren erfolgt bevorzugt fototechnisch und lithographisch. Beim

Strukturieren der Maskierungsschicht wird ein Material der zuvor aufgebrachten Maskierungsschicht entfernt. Ebenso ist es alternativ möglich, dass die Maskierungsschicht bereits strukturiert aufgebracht wird. Wird ein Material der

Maskierungsschicht entfernt, so bleibt die Nukleationsschicht bevorzugt hiervon unbeeinflusst oder im Wesentlichen

unbeeinflusst .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren optional den Schritt des Aufwachsens einer auf Galliumnitrid basierenden Anwachsschicht. Die Anwachsschicht wird in solchen Bereichen insbesondere unmittelbar auf die

Nukleationsschicht aufgebracht, die nicht von der

Maskierungsschicht bedeckt sind.

Der Begriff basierend kann bedeuten, dass die wesentlichen Kristallkomponenten jeweils aus den genannten Materialien gebildet sind. Weitere Stoffe in geringen Konzentrationen, insbesondere Dotierungen, können ebenso vorhanden sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des teilweisen Entfernens der Nukleationsschicht und/oder der Anwachsschicht in nicht von der

Maskierungsschicht bedeckten Bereichen. Mit anderen Worten wird dann die Nukleationsschicht und/oder die Anwachsschicht teilweise rückgeätzt. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es möglich, dass eine weitere, dünnere Maskierungsschicht auf die Nukleationsschicht oder auf die Anwachsschicht

aufgewachsen wird, beispielsweise ohne dass eine nennenswerte Materialwegnahme aus der Nukleationsschicht oder aus der Anwachsschicht heraus erfolgt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Aufwachsens einer auf Al _n In _] __ _n _ _m Ga _m N basierenden Halbleiterschichtenfolge, wobei 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m < 1 ist. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine oder mehrere aktive Schichten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips. Bei dem herzustellenden Halbleiterchip handelt es sich insbesondere um einen Leuchtdiodenchip, um einen Laserdiodenchip oder auch um eine Fotodiode. In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips wie einer Leuchtdiode eingerichtet. Das Verfahren umfasst

zumindest die folgenden Schritte, bevorzugt in der

angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats mit einer

Aufwachsseite,

B) Aufbringen und/oder Aufwachsen mindestens einer

Nukleationsschicht an der Aufwachsseite, wobei die

Nukleationsschicht auf

Al _x Ga _] __ _x OyN _] __y basiert,

C) Aufbringen und/oder Aufwachsen einer ersten

Maskierungsschicht an der Nukleationsschicht und

Strukturieren der ersten Maskierungsschicht,

D) Aufbringen und/oder Aufwachsen einer auf GaN basierenden Anwachsschicht in nicht von der ersten Maskierungsschicht bedeckten Bereichen an der Nukleationsschicht,

E) teilweises Entfernen der Nukleationsschicht und/oder der Anwachsschicht in nicht von der ersten Maskierungsschicht bedeckten Bereichen und/oder Aufbringen oder Aufwachsen einer zweiten Maskierungsschicht auf der Nukleationsschicht oder auf der Anwachsschicht in den nicht von der ersten

Maskierungsschicht bedeckten Bereichen, und F) Aufwachsen einer auf AlInGaN basierenden

Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven

Schicht . Der Schritt D) ist hierbei optional.

Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren für optoelektronische Halbleiterchips wird als Wachstumssubstrat für eine Epitaxie üblicherweise ein monokristallines Substrat eingesetzt. Zu einer Reduktion einer Defektdichte oder zur Ermöglichung einer besseren Lichtauskopplung wird auf einem solchen

Substrat vor einem epitaktischen Wachstum einer

Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht eine strukturierte Maskierungsschicht aufgebracht. Nur an Stellen, an denen die Maskierungsschicht Öffnungen aufweist, kann die Halbleiterschichtenfolge anwachsen. Durch dieses punktuelle Anwachsen und durch darauffolgendes Koaleszieren der

Halbleiterschichtenfolge wird eine deutliche Verbesserung der Kristallqualität der Halbleiterschichtenfolge erzielt. Ein solcher Prozess ist auch als Facet Assisted Epitaxial Lateral Overgrowth, kurz FACELO, bekannt.

Bei einem solchen Überwachsen mit einer derartigen

Maskierungsschicht treten jedoch starke kristalline

Verspannungen in der Halbleiterschicht auf, die insbesondere zu einer unerwünschten Durchbiegung des Aufwachssubstrats während der Epitaxie führen können. Dies kann zur Ausbildung von Rissen in der Halbleiterschichtenfolge führen oder auch dazu, dass über das Aufwachssubstrat hinweg die aktive

Schicht eine deutliche Streuung in der Emissionswellenlänge aufzeigt . Durch das teilweise Rückätzen der Nukleationsschicht und/oder der Anwachsschicht und/oder durch das Aufwachsen einer zweiten Maskierungsschicht auf die Nukleationsschicht

und/oder auf die Anwachsschicht sind derartige kristalline Verspannungen in der zu erzeugenden Halbleiterschichtenfolge reduzierbar. Hierdurch ist eine Durchbiegung des

Aufwachssubstrats während der Epitaxie kontrollierbar und ein gleichmäßigeres Wachsen der Halbleiterschichtenfolge ist möglich .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die einzelnen Schichten mittels Epitaxie, etwa mit

metallorganischer Gasphasenabscheidung, oder mittels Sputtern erzeugt. Insbesondere die Nukleationsschicht und die

Maskierungsschicht können mittels Sputtern erzeugt sein. Die Halbleiterschichtenfolge und die Anwachsschicht sind

bevorzugt mittels Epitaxie gebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Schritt D) ausgeführt. Das heißt, insbesondere unmittelbar auf der

Nukleationsschicht wird dann die Anwachsschicht erzeugt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das teilweise Entfernen der Anwachsschicht im Schritt E) unter Zugabe eines Reaktantgases für Wasserstoff und bevorzugt unter Zugabe eines Reaktantgases für Stickstoff. Bei dem Reaktantgas für Stickstoff handelt es sich insbesondere um NH3 oder um N2H4. Das Reaktantgas für Wasserstoff kann H2 oder auch SiH4 sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der zweiten Maskierungsschicht um eine Nitridmaskierung. Die Nitridmaskierung ist insbesondere eine Siliziumnitridschicht. Es wird die Nitridmaskierung aus einem Reaktantgas für Silizium und einem Reaktantgas für Stickstoff heraus erzeugt. Das Erzeugen der Nitridmaskierung erfolgt im Schritt E) .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt bei dem

Erzeugen der Nitridmaskierung, insbesondere durch die Zugabe des Reaktantgases für Wasserstoff und/oder des Reaktantgases für Silizium, wobei diese beiden Reaktantgase durch dasselbe Gas gebildet sein können, eine teilweise Materialentfernung der Anwachsschicht und/oder der Nukleationsschicht. Mit anderen Worten wird durch das Erzeugen der Nitridmaskierung gleichzeitig ein Rückätzen der Anwachsschicht und/oder der Nukleationsschicht erzielt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt in Draufsicht gesehen ein Bedeckungsgrad der Nitridmaskierung auf der

Anwachsschicht und/oder auf der Nukleationsschicht, in

Bereichen, die in Draufsicht auf die Anwachsseite nicht von der Maskierungsschicht bedeckt sind, bei mindestens 50 % oder bei mindestens 60 %. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Bedeckungsgrad bei höchstens 90 % oder bei höchstens 80 %.

Insbesondere liegt der Bedeckungsgrad zwischen einschließlich 65 % und 75 %.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt E) nur oder im Wesentlichen nur Material aus der Anwachsschicht heraus entfernt und nicht aus der Nukleationsschicht. Dies schließt nicht zwangsläufig aus, dass an einer dem

Aufwachssubstrat abgewandten Oberseite der Nukleationsschicht einzelne Atome aus der Nukleationsschicht herausgelöst werden. Jedoch bleibt beim Schritt E) die Nukleationsschicht in ihrer Dicke und Struktur erhalten. Das Entfernen von

Material beschränkt sich auf die Anwachsschicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die

Nitridmaskierung, die der zweiten Maskierungsschicht

entspricht, ausschließlich oder im Wesentlichen nur auf der Anwachsschicht aufgebracht und nicht auf der

Nukleationsschicht. Die Nitridmaskierung kann hierbei die Maskierungsschicht, die sich bevorzugt unmittelbar auf der Nukleationsschicht befindet, bedecken. Insbesondere ist es möglich, dass im Schritt E) ein Material der Anwachsschicht nur so weit entfernt wird, dass die darunter liegende

Nukleationsschicht nicht freigelegt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Dicke der Nitridmaskierung um mindestens einen Faktor 50 oder

mindestens einen Faktor 100 unter der Dicke der

Maskierungsschicht. Beispielsweise beträgt die Dicke der

Nitridmaskierung höchstens 2,0 nm oder höchstens 1,0 nm oder höchstens 0,5 nm. Die Dicke der Maskierungsschicht liegt beispielsweise bei mindestens 25 nm oder bei mindestens 50 nm oder bei mindestens 100 nm. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke oder die mittlere Dicke der Nitridmaskierung zwischen einschließlich ein und drei Atomlagen. Ein

Bedeckungsgrad mit der Nitridmaskierung, in Draufsicht gesehen, liegt hierbei bevorzugt zwischen einschließlich 50 % und 85 %, insbesondere bei zirka 70 %.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das teilweise Entfernen der Anwachsschicht und/oder der Nukleationsschicht im Schritt E) durch einen Mangel des Reaktantgases für

Stickstoff. Bei vergleichsweise hohen Temperaturen und bei zu wenig zur Verfügung gestelltem Stickstoff zersetzt sich bereits kristallisiertes Galliumnitrid. Für das Rückätzen der Anwachsschicht und/oder der Nukleationsschicht wird also dann kein separates Ätzmittel herangezogen. Insbesondere erfolgt das Rückätzen dann ohne Zugabe eines Reaktantgases für

Wasserstoff und/oder für Silizium oder für einen anderen rückätzenden Stoff. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt E) in nicht von der Maskierungsschicht bedeckten Bereichen an der Nukleationsschicht und/oder an der Anwachsschicht eine

Vielzahl von Anwachsinseln ausgebildet. Die Anwachsinseln sind dazu eingerichtet, dass von diesen Anwachsinseln

ausgehend Halbleitermaterial wächst. Die Anwachsinseln sind insbesondere durch freiliegende Flanken der

Nukleationsschicht und/oder der Anwachsschicht gebildet.

Insbesondere sind die Anwachsinseln solche Bereiche der

Nukleationsschicht und/oder der Anwachsschicht, die nicht von der Nitridmaskierung bedeckt sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Anwachsinseln einen mittleren Durchmesser von mindestens 10 nm oder von mindestens 15 nm oder von mindestens 25 nm auf. Alternativ oder zusätzlich beträgt der mittlere

Durchmesser der Anwachsinseln höchstens 250 nm oder höchstens 150 nm oder höchstens 80 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Anwachsinseln eine mittlere Strukturgröße auf, in Draufsicht auf die Aufwachsseite gesehen, die mindestens um einen Faktor 10 oder mindestens um einen Faktor 20 oder mindestens um einen Faktor 50 kleiner ist als eine entsprechende

Strukturgröße der Maskierungsschicht. Beispielsweise liegt die Strukturgröße der Anwachsinseln auf der Nanometerskala und die Strukturgröße der Maskierungsschicht auf der

Mikrometerskala . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt El) . Im Schritt El) wird ausgehend von den Anwachsinseln ein epitaktisches laterales Überwachsen von kleineren Strukturen zu im Querschnitt dreieckförmigen oder trapezförmigen größeren Strukturen durchgeführt. Mit anderen Worten wird jeweils von den Anwachsinseln ausgehend ein laterales Überwachsen gestartet. Insbesondere bildet sich zuerst eine Vielzahl von kleinen, separaten pyramidenartigen Strukturen aus. Diese kleineren, von den jeweiligen

Anwachsinseln ausgehenden Pyramidenstrukturen wachsen im Verlauf des Verfahrens dann zu einer größeren Struktur zusammen. Diese größere Struktur ist, in Draufsicht auf die Aufwachsseite gesehen, im Wesentlichen auf solche Bereiche beschränkt, die nicht von der Maskierungsschicht bedeckt sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine vertikale Wachstumsrate im Schritt El) größer als eine horizontale Wachstumsrate. Die vertikale Wachstumsrate bezeichnet hierbei das Wachstum in Richtung senkrecht zur Aufwachsseite und die horizontale Wachstumsrate ein Wachstum parallel zur

Aufwachsseite . Beispielsweise übersteigt die vertikale

Wachstumsrate die horizontale Wachstumsrate um mindestens einen Faktor 1,5 oder um mindestens einen Faktor 2 und/oder um höchstens einen Faktor 5 oder um höchstens einen Faktor 4.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt E2), der dem Schritt El) und/oder dem Schritt E) nachfolgt. Im Schritt E2) erfolgt ein epitaktisches laterales Überwachsen hin zu einer durchgehenden

Koaleszenzschicht . Bei der Koaleszenzschicht handelt es sich bevorzugt um eine zusammenhängende, löcherfreie Schicht. Die Koaleszenzschicht bedeckt bevorzugt die gesamte Aufwachsseite des Aufwachssubstrats .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform übersteigt im Schritt E2) die horizontale Wachstumsrate die vertikale

Wachstumsrate, beispielsweise um mindestens einen Faktor 1,25 oder um mindestens einen Faktor 1,5.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Schritt El) und/oder der Schritt E2) nach dem Schritt E) und vor dem Schritt F) durchgeführt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die

Maskierungsschicht mehrere Lagen auf, etwa mindestens oder genau zwei oder mindestens oder genau drei Lagen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine mittlere Lage der Maskierungsschicht aus Siliziumnitrid gebildet. Bevorzugt wird diese mittlere Lage beidseitig je von Lagen aus

Siliziumoxid flankiert. Die Siliziumoxidlagen grenzen

bevorzugt unmittelbar an die Siliziumnitridlage.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient die Lage aus Siliziumnitrid bei einem Ablösen der Halbleiterschichtenfolge von dem Aufwachssubstrat als Sollbruchstelle. Ebenso kann die Nitridmaskierung in den nicht von der Maskierungsschicht bedeckten Bereichen als Sollbruchstelle dienen. Das Ablösen von der Halbleiterschichtenfolge ist hierbei bevorzugt ein Laserabhebeverfahren .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die

Maskierungsschicht durch eine Vielzahl von Maskierungsinseln gebildet. Die Maskierungsinseln sind bevorzugt scheibenartige Bereiche, die eine kreisförmige, eine sechseckige oder eine achteckige Grundform aufweisen, in Draufsicht gesehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein mittlerer Durchmesser der Maskierungsinseln mindestens 0,5 ym oder mindestens 0,8 ym oder mindestens 1,0 ym. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere Durchmesser bei höchstens 7,5 ym oder bei höchstens 5 ym oder bei höchstens 4 ym. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Maskierungsinseln einen mittleren Abstand zueinander von mindestens 0,5 ym oder von mindestens 1 ym oder von

mindestens 2 ym auf. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Abstand bei höchstens 10 ym oder bei höchstens 7,5 ym.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die

Nukleationsschicht eine dem Aufwachssubstrat abgewandte

Schicht eines Bragg-Spiegels . Beispielsweise ist der Bragg- Spiegel abwechselnd aus Schichten aus Aluminiumnitrid und aus Schichten mit Silizium, insbesondere Siliziumoxid oder

Siliziumnitrid, gebildet. Der Bragg-Spiegel kann unmittelbar auf die Aufwachsseite angebracht sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform folgen, in nicht von der Maskierungsschicht bedeckten Bereichen, die nachfolgenden Schichten unmittelbar und in der angegebenen Reihenfolge aufeinander: das Aufwachssubstrat , die Nukleationsschicht, die Anwachsschicht, die Nitridmaskierung, die

Koaleszenzschicht und die Halbleiterschichtenfolge. In den von der Maskierungsschicht überdeckten Bereichen befindet sich die Maskierungsschicht bevorzugt unmittelbar zwischen der Nukleationsschicht und der Koaleszenzschicht. Darüber hinaus wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Der Halbleiterchip ist insbesondere mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für den

optoelektronischen Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der

optoelektronische Halbleiterchip, der insbesondere ein

Leuchtdiodenchip ist, ein Aufwachssubstrat mit einer

Aufwachsseite . An der Aufwachsseite befindet sich eine

Nukleationsschicht , wobei die Nukleationsschicht auf

Al _x Ga _] __ _x OyN _] __y basiert. An einer dem Aufwachssubstrat

abgewandten Seite der Nukleationsschicht befindet sich eine Maskierungsschicht. An einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Maskierungsschicht ist eine auf Al _n In _] __ _n _ _m Ga _m N basierende Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht erzeugt. Eine Nitridmaskierung befindet sich in Bereichen, die in Draufsicht auf die Aufwachsseite gesehen nicht von der Maskierungsschicht überdeckt sind, zwischen der Nukleationsschicht und der Halbleiterschichtenfolge.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren sowie ein hier beschriebener 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 keine maßstäblichen

Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.

Es zeigen: Figuren 1, 3 und 4 schematische Darstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen

Verfahren,

Figur 2 eine schematische Draufsicht auf eine Aufwachsseite bei einem hier beschriebenen Verfahren, und

Figuren 5 bis 7 schematische Schnittdarstellungen von

Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips .

In Figur 1 ist in schematischen Schnittdarstellungen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips 1 gezeigt. Gemäß Figur 1A wird ein Aufwachssubstrat 2 mit einer Aufwachsseite 20 bereitgestellt. Bei dem Aufwachssubstrat 2 handelt es sich insbesondere um ein Saphirsubstrat.

Gemäß Figur 1B wird an der Aufwachsseite 20 eine

Nukleationsschicht 3 erzeugt. Die Nukleationsschicht 3 ist beispielsweise eine Aluminiumnitridschicht. Die

Nukleationsschicht 3 kann geringe Anteile von Sauerstoff enthalten. Insbesondere nimmt ein Sauerstoffanteil in

Richtung weg von dem Aufwachssubstrat 2 monoton oder streng monoton ab. Ebenso kann die Nukleationsschicht 3 eine AlGaN- Schicht sein. In Richtung weg von dem Aufwachssubstrat 2 kann ein Galliumanteil in der Nukleationsschicht 2 zunehmen. Die Nukleationsschicht 3 weist bevorzugt eine Dicke zwischen einschließlich 10 nm und 3000 nm auf, insbesondere zwischen einschließlich 20 nm und 200 nm. Ferner ist es möglich, dass die Nukleationsschicht 3 mehrere Teilschichten aufweist.

Beispielsweise ist die Nukleationsschicht 3 mittels Epitaxie, etwa MOVPE, HVPE oder MBE oder auch mittels Sputtern erzeugt. Optional befindet sich zwischen der Nukleationsschicht 3 und dem Aufwachssubstrat 2 eine Pufferschicht 31. Anders als dargestellt kann die Nukleationsschicht 3 auch unmittelbar an der Aufwachsseite 20 erzeugt sein.

Im Verfahrensschritt gemäß Figur IC wird auf die

Nukleationsschicht 3, bevorzugt unmittelbar, eine

Maskierungsschicht 4 aufgebracht und strukturiert. Die

Maskierungsschicht 3 weist eine Vielzahl von

Maskierungsinseln auf, die einen Durchmesser von bevorzugt kleiner als 5 ym aufweisen, insbesondere zirka 2 ym, siehe auch Figur 2A. Ein Abstand benachbarter Maskierungsinseln zueinander liegt beispielsweise bei ungefähr 1 ym. Eine Dicke der Maskierungsinseln beträgt beispielsweise zirka 200 nm. Die Maskierungsschicht 4 ist durch eine Siliziumoxidschicht, gefolgt von einer Siliziumnitridschicht und von einer

weiteren Siliziumoxidschicht, gebildet. Solche

Maskierungsschichten sind auch in der Druckschrift DE 10 2011 012 608 AI angegeben, deren Offenbarungsgehalt durch

Rückbezug mit aufgenommen wird.

In Figur 1D ist gezeigt, dass in nicht von der

Maskierungsschicht 4 bedeckten Bereichen eine Anwachsschicht 5 unmittelbar auf die Nukleationsschicht 3 abgeschieden wird. Bei der Anwachsschicht 5 handelt es sich um eine Gruppe-III- V-Nitrid-Schicht , bevorzugt um eine dotierte oder undotierte GaN-Schicht. Die Anwachsschicht 5 weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 10 nm oder von mindestens 20 nm oder von mindestens 50 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Anwachsschicht 5 bei höchstens 300 nm oder bei höchstens 200 nm. Bevorzugt ist die Dicke der Anwachsschicht 5 um mindestens einen Faktor 2 oder um mindestens einen

Faktor 5 kleiner als die Dicke der Maskierungsschicht 4.

Im Verfahrensschritt gemäß Figur IE wird ein Reaktantgas für Wasserstoff beigegeben, bevorzugt S1H4. Hierdurch wird ein Rückätzen der Anwachsschicht 5 durchgeführt. Die Zugabe des Reaktantgases für Wasserstoff kann mit oder ohne der Zugabe eines Reaktantgases für Stickstoff erfolgen. Bevorzugt jedoch wird auch ein Reaktantgas für Stickstoff, beispielsweise NH3, zugegeben.

In diesem Falle bildet sich stellenweise auf der

Anwachsschicht 5 eine Nitridmaskierung 7 aus. Ein

Bedeckungsgrad der Anwachsschicht 5 durch die

Nitridmaskierung 7 liegt bevorzugt zwischen einschließlich

50 % und 90 %. Die Nitridmaskierung 7 ist bevorzugt nur dünn ausgeprägt. Durch die nicht von der Nitridmaskierung 7 überdeckten Bereiche der Anwachsschicht 5 werden

Wachstumsinseln 55 gebildet. Die Wachstumsinseln 55 weisen Abmessungen im Nanometerbereich auf. Eine derart hergestellte Nitridmaskierung 7 kann auch als in situ-Maskierung

bezeichnet werden.

In Figur 1F ist zu sehen, dass ausgehend von den

Wachstumsinseln 55 ein laterales Überwachsen startet.

Ausgehend von den Wachstumsinseln 55 werden im Querschnitt gesehen dreieckförmige, rautenförmige oder trapezförmige Bereiche gebildet. Ein Material der aus den Anwachsinseln 55 herauswachsenden Bereiche ist bevorzugt GaN.

Gemäß Figur IG wird das laterale Überwachsen fortgesetzt, so dass im Querschnitt gesehen größere, dreieckförmige

Wachstumsstrukturen 58 gebildet werden. Die aus den Wachstumsinseln 55 heraus gebildeten, kleineren Bereiche, die zu den Wachstumsstrukturen 58 zusammenwachsen, sind in Figur IG als Strich-Linien symbolisiert. In Figur 1H erfolgt, ausgehend von den Wachstumsstrukturen 58, ein laterales Überwachsen zu einer Koaleszenzschicht 8, die die gesamte Aufwachsseite 20 überdeckt. Auf der

Koaleszenzschicht 8 wird eine Halbleiterschichtenfolge 6 mit mindestens einer aktiven Schicht 65 abgeschieden.

Ein Verfahren, wie in Verbindung mit Figur 1 durchgeführt, erfolgt bevorzugt mit den nachfolgend genannten

Verfahrensparametern: Auf ein 6 Zoll-Saphirsubstrat als Aufwachssubstrat 2 wird eine 50 nm dicke

Aluminiumnitridschicht als Nukleationsschicht 3 durch

Sputtern aufgebracht. Auf die Nukleationsschicht 3 wird eine Maskierungsschicht 4 aus einer Schichtenfolge Siliziumoxid- Siliziumnitrid-Siliziumoxid mit Dicken von 100 nm, 50 nm und 100 nm aufgesputtert . Anschließend wird die

Maskierungsschicht 4 fotolithografisch strukturiert, wobei

Maskierungsinseln mit einem Durchmesser von ungefähr 2 ym und einem Abstand von ungefähr 1 ym erzeugt werden. Die von der Maskierungsschicht 4 maskierten Bereiche sind näherungsweise regelmäßige Achtecke.

In einer MOVPE-Anlage wird nun in den Öffnungen zwischen den Maskierungsinseln eine ungefähr 90 nm dicke, undotierte GaN- Schicht als Anwachsschicht 5 abgeschieden. In einem weiteren Prozessschritt wird ein Reaktantgas für Gallium, insbesondere Trimethylgallium, gestoppt und es wird SiH4 in den

Epitaxiereaktor geleitet. Es herrscht dann bevorzugt eine N2 /H2 /NH3-Umgebung mit zusätzlich S1H4. Während dieses

Rückätzens wird Siliziumnitrid für die Nitridmaskierung 7 abgeschieden. Das Abscheiden der Nitridmaskierung 7 und das Rückätzen der Anwachsschicht 5 sind konkurrierende Prozesse. Eine Dauer des Rückätzens beträgt zirka fünf Minuten. Anschließend werden die Wachstumsbedingungen für

Galliumnitrid derart gewählt, dass sich die im Querschnitt gesehen dreieckförmigen Wachstumsstrukturen 58 ausbilden. Zu diesem Zeitpunkt ist das Reaktantgas für Wasserstoff sowie für Silizium wieder geschlossen. Nach dem Abscheiden der Wachstumsstrukturen 58 wird die Koaleszenzschicht 8 erzeugt, so dass sich eine 2D-GaN-Schicht ergibt, die die

Maskierungsschicht 4 lateral überwachsen hat. Eine

Versetzungsdichte der Koaleszenzschicht 8 liegt dann bei kleiner als 10^ pro QuadratZentimeter . Auf diese planare Koaleszenzschicht 8 wird die Hallbieterschichtenfolge 6 abgeschieden. Bei der Koaleszenzschicht 8 handelt es sich um dotiertes oder um undotiertes Galliumnitrid.

Entsprechende Wachstumsbedingungen für Galliumnitrid sind 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 Artikel wird durch Rückbezug aufgenommen.

In Figur 2A ist eine Draufsicht auf die Aufwachsseite 20 nach dem Verfahrensschritt gemäß Figur IE dargestellt. Eine

Schnittdarstellung entlang der Linie B ist in Figur 2B zu sehen, entlang der Linie C in Figur 2C, aufgetragen ist eine Höhe h in nm entlang einer Schnittlinie x in ym. In Figur 2C ist somit ein dem mittleren Bereich in Figur 2B

entsprechender Ausschnitt vergrößert illustriert. Die Maskierungsinseln der Maskierungsschicht 4 sind in Figur 2B als deutliche Erhebungen zu sehen. Durch das Rückätzen geformte Ausnehmungen in der Anwachsschicht 5 weisen

Abmessungen entlang der x-Richtung im Bereich um ungefähr 100 nm auf. Diese Ausnehmungen, die die Anwachsinseln 55 bilden, können bis in die Nukleationsschicht 3 oder auch bis auf die Aufwachsseite 20 reichen. Die Ausnehmungen sind statistisch verteilt und unregelmäßig ausgebildet. Durch derartige Anwachsinseln 55 lassen sich Verspannungen beim Wachstum der Halbleiterschichtenfolge 6 kontrollieren.

Ein Mechanismus, der zu dieser Verspannungsreduktion führt, kann wie folgt erklärt werden: Aluminiumhaltige Schichten wie AlGaN oder A1N oder A10N haben eine kleinere Gitterkonstante als GaN. GaN wächst demnach typischerweise kompressiv

verspannt auf derartigen Schichten auf. Diese kompressive Verspannung führt während der Epitaxie zu einer Durchbiegung des Aufwachssubstrats 2 sowie der darauf erzeugten

Halbleiterschichtenfolge 6. Durch das Rückätzen der

Anwachsschicht 5 entstehen GaN-Nanoinseln . Die Anwachsschicht 5 ist somit lateral nicht mehr geschlossen. Dies ermöglicht ein laterales Relaxieren der Anwachsschicht 5. Der Grad der Relaxation, bestimmt durch eine Größe der GaN-Nanoinseln der Anwachsschicht 5, kann näherungsweise über die Dicke der Anwachsschicht 5 und/oder über eine Dauer des Rückätzens eingestellt werden. Je mehr zurückgeätzt wird und/oder je dünner die Anwachsschicht 5 erzeugt wird, umso weniger stark ist die Durchbiegung des Aufwachssubstrats 2 während des epitaktischen Erzeugens der Halbleiterschichtenfolge 6.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 erfolgt das Rückätzen der Anwachsschicht 5 ohne Zugabe eines Reaktantgases für Silizium. Entsprechend bildet sich keine Nitridmaskierung aus .

Gemäß Figur 4 ist auf die Nukleationsschicht 3 unmittelbar die Nitridmaskierung 7 aufgebracht. Beim Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß Figur 4 ist also keine Anwachsschicht 5 vorhanden. Die Anwachsinseln 35 sind durch ein Material der Nukleationsschicht 3 gebildet. In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips 1 gezeigt. Die Nukleationsschicht 3 ist hierbei Teil eines Bragg-Spiegels 33, der mehrere der Nukleationsschichten 3, die aus Aluminiumnitrid gebildet sind, aufweist. Zwischen den Aluminiumnitridschichten 3 befinden sich jeweils Schichten 32 aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid. Beim

Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 verbleibt das

Aufwachssubstrat 2 an dem fertigen Halbleiterchip 1.

In Figur 6 ist gezeigt, dass an der Halbleiterschichtenfolge 6 ein Trägersubstrat 9, beispielsweise aus Silizium,

aufgebracht wird. Das Entfernen der Halbleiterschichtenfolge 6 mit der als Mehrfachquantentopfstruktur ausgebildeten aktiven Schicht 65 ist in Figur 6 nicht gezeigt. In Figur 6 ist ferner eine Defektreduktion schematisch illustriert, anhand von eingezeichneten Kristalldefekten 85. Diese Kristalldefekte 85, insbesondere Versetzungen, knicken an lateralen Begrenzungsflächen der Wachstumsstrukturen 58 sowie der aus den Anwachsinseln 35, 55 gebildeten Strukturen jeweils ab. Durch die Vielzahl der Anwachsinseln 35, 55 ist also bereits innerhalb der Wachstumsstrukturen 58 eine effiziente Defektreduzierung erzielbar. Nach dem Erzeugen der Wachstumsstrukturen 58 sowie vor, während und/oder nach dem Erzeugen der Koaleszenzschicht 8 aus GaN kann zusätzlich eine nicht dargestellte AlGaN-Schicht gewachsen werden, wie auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen. Eine Dicke dieser AlGaN-Schicht beträgt bevorzugt mindestens 1 nm oder 5 nm und/oder

höchstens 100 nm oder 50 nm. Ein Al-Gehalt dieser AlGaN- Schicht beträgt ferner bevorzugt mindestens 1 % oder 5 % oder 20 % und/oder höchstens 100 % oder 85 % oder 60 %. Diese AlGaN-Schicht ist bevorzugt undotiert, kann aber auch dotiert sein .

Es ist möglich, dass diese AlGaN-Schicht unmittelbar auf der Maskierungsschicht 4 nukleiert. Diese AlGaN-Schicht kann somit in direktem Kontakt zu der Maskierungsschicht 4 und/oder zu der Koaleszenzschicht 8 und/oder zu den

Wachstumsstrukturen 58 stehen. Ebenso kann diese AlGaN- Schicht innerhalb der Koaleszenzschicht 8 gewachsen sein. Es kann sich bei dieser AlGaN-Schicht ferner um eine

durchgehende, ununterbrochene Schicht handeln, sodass die

Wachstumsstrukturen 58 von dieser AlGaN-Schicht überwachsen sind, oder es ist diese AlGaN-Schicht eine Schicht, die von den Wachstumsstrukturen 58 durchbrochen und in Richtung weg von dem Aufwachssubstrat 2 von den Wachstumsstrukturen 58 überragt wird.

In Figur 7 ist ein Abtrennen des Aufwachssubstrats 2 von der Halbleiterschichtenfolge 6 schematisch illustriert. Das Abtrennen erfolgt insbesondere durch ein

Laserabhebeverfahren. Eine Absorption von Laserstrahlung, die durch das Aufwachssubstrat 2 hindurchgeführt wird, erfolgt in der Galliumnitridschicht. Die Nukleationsschicht 3 aus

Aluminiumnitrid bleibt hierdurch erhalten. Die Siliziumnitridlage 42, die sich zwischen Siliziumdioxidlagen 41, 43 der Maskierungsschicht 4 befindet, wirkt dabei als Sollbruchstelle. Auf dem Saphiraufwachssubstrat 2 verbleiben die

Nukleationsschicht 3 aus Aluminiumnitrid sowie die erste Lage 41 aus Siliziumoxid. Die an der Halbleiterschichtenfolge 6 verbleibende Lage 43 aus Siliziumoxid kann als Hartmaske für die Erzeugung von strukturierten Lichtauskoppelstrukturen dienen. Entsprechende Auskoppelstrukturen zur

Lichtauskopplung können auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen an der Halbleiterschichtenfolge 6 gefertigt sein. Von dem Aufwachssubstrat 2 kann die Siliziumdioxidlage 41 nachfolgend abgelöst werden. Damit ist eine wiederholte

Benutzung des Aufwachssubstrats 2 mit der Nukleationsschicht

3, jeweils nach erneutem Aufbringen einer Maskierungsschicht

4, möglich.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie die 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 2012 107 001.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.