用于制造光电子半导体芯片的方法
【专利摘要】说明一种用于制造光电子半导体芯片的方法，具有如下步骤：将光电子半导体层序列（2）生长在生长衬底（1）上，通过借助气溶胶沉积方法沉积电绝缘材料的颗粒，在光电子半导体层序列（2）的背离生长衬底（1）的侧上构造电绝缘层（4），在构造电绝缘层（4）之后至少部分地去除生长衬底（1）。此外，说明一种光电子半导体芯片。
【专利说明】用于制造光电子半导体芯片的方法
【技术领域】
[0001] 本专利申请要求德国专利申请10 212 101 889. 8的优先权，该申请的公开内容 特此通过引用被结合。
[0002] 说明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】
[0003] 已知如下的发光二极管芯片，在这些发光二极管芯片中发射光的半导体层序列从 生长衬底被转移到替代载体上，该替代载体常常与半导体层序列电绝缘。
[0004] 迄今，遵循两种方案来使光电子有源发光二极管结构和用于芯片安装的连接面电 绝缘，也即要么使用绝缘材料作为替代载体要么使用电绝缘中间层。这些方案因此要么需 要接合步骤要么需要从气相沉积绝缘层。
[0005] 在使用绝缘材料作为替代载体的情况下例如在出版物R. Horng等人 的 "AlGalnP/AuBe/glass light-emitting diodes fabricated by wafer bonding technology"（Applied Physics Letters 75，第 154-156 页，1998 年）中提出，使用玻璃 作为电绝缘替代载体，该替代载体涂覆有AuBe层并且在450°C的情况下在15分钟期间将 AlGalnP半导体层序列的由GaAs构成的p+接触部接合到该替代载体上。这样的接合步骤 在所有实际上相关的状况下在温度提高的情况下进行，这要么将要接合的绝缘材料的选择 限制于具有合适的与生长衬底相配的热膨胀的原料，要么需要花费大的低温接合过程，以 避免由于热机械张力引起的损伤，这些热机械张力可能由生长衬底和替代载体的绝缘材料 的不同收缩特性而形成。
[0006] 在使用电绝缘中间层的情况下，发射光的半导体层序列与导电替代载体电绝 缘。例如，出版物 R. Horng 等人的 "AlGalnP light emitting diodes with mirror substrates fabricated by wafer bonding，' （Applied Physics Letters 75, 第 3054-3056页，1999)描述了使用具有300nm厚的Si02层的Si片，该Si片通过热氧化来制 造，使得该Si片作为替代载体电绝缘地在300°C的情况下在20分钟期间借助作为增附金属 层的AuBe可以被接合到AlGalnP发光二极管的由GaAs构成的p+接触部上。如果与此相 反从气相沉积电绝缘中间层，则这在实践中被限制于相当薄的层，利用这些层几乎不能实 现可靠的绝缘，因为电绝缘层本身要么击穿强度不足或者也可能在芯片边缘处不能有效防 止相邻导电层之间的火花放电。
【发明内容】
[0007] 确定的实施方式的至少一个任务是说明一种用于制造光电子半导体芯片的方法。 确定的实施方式的至少一个另外的任务是说明一种光电子半导体芯片。
[0008] 这些任务通过根据独立权利要求的方法和主题来解决。该主题的有利的实施方式 和改进方案在从属权利要求中表明并且此外由随后的描述和附图中得出。
[0009] 根据至少一种实施方式，在用于制造光电子半导体芯片的方法中提供生长衬底， 在该生长衬底上生长光电子半导体层序列。特别优选地，该半导体层序列可以借助外延方 法、例如金属有机气相外延（MOVPE)或分子束外延（MBE)生长在生长衬底上。
[0010] 光电子半导体芯片可以被构造为例如发光二极管芯片或激光二极管芯片形式的 发射光的半导体芯片，或被构造为例如光电二极管芯片或光生伏打电池形式的检测光的半 导体芯片。光电子半导体芯片可以根据波长具有基于不同半导体材料体系的光电子半导体 层序列。对于长波长的红外至红色辐射而言例如合适的是基于InfayAl^As的半导体层 序列，对于红色到黄色辐射而言例如合适的是基于In xGayAlh_yP的半导体层序列，并且对 于短波长的可见的辐射、即尤其对于绿色到蓝色辐射而言和/或对于UV辐射而言例如合适 的是基于Ir^GayAU的半导体层序列，其中分别适用0<χ<1且0<y<l。此外，基 于锑化物、例如InSb、GaSb、AlSb或由这些锑化物构成的组合的光电子半导体层序列可以 适于长波长的红外福射。
[0011] 生长衬底可以包括绝缘体材料或半导体材料，例如上述的化合物半导体材料体 系。尤其，生长衬底可以包括蓝宝石、6&八8、6&?、6&队11^、51(：、51和/或66或由这样的材 料构成。
[0012] 光电子半导体层序列可以具有有源区、例如常规的pn结、双异质结构、单量子阱 结构（SQW结构)或多量子阱结构（MQW结构)。术语"量子阱结构"在本申请的范围内尤其包 括任何如下结构：在该结构中载流子由于封闭（"confinement (约束)"）而可能经历其能量 状态的量子化。术语"量子阱结构"尤其并不包含关于量子化的维度的说明。该术语因此 此外包括量子槽、量子线和量子点和这些结构的任何组合。半导体层序列除了有源区之外 可以包括其它功能层和功能区，例如P掺杂的或η掺杂的载流子运输层、未掺杂的或p掺杂 的或η掺杂的约束层、包覆层或波导层、势垒层、平面化层、缓冲层、保护层和/或电极以及 由这些层构成的组合。在此所描述的涉及有源区或其它功能层和区域的结构对于本领域技 术人员而言尤其是在构造、功能和结构方面是已知的并且因此在此不进行更详细阐述。
[0013] 此外，例如可以在半导体层序列的背离生长衬底的侧上施加一个或多个镜层。尤 其，一个镜层或多个镜层可以具有金属、特别优选地具有银，或由该金属构成。此外，作为镜 层，也可能的是具有一种或多种透明导电氧化物并且具有一种或多种镜金属或具有一种或 多种透明介电材料并且具有一种或多种镜金属的层的组合。
[0014] 生长过程尤其可以在晶片复合结构中进行。换言之，提供晶片形式的生长衬底，光 电子半导体层序列大面积地生长到该生长衬底上。所生长的光电子半导体层序列可以在另 一方法步骤中被分割成各个半导体芯片。
[0015] 此外，半导体层序列优选地在分割之前被转移到载体元件上并且生长衬底可以被 薄化，即至少部分地或完全被去除。载体元件于是与半导体层序列一起被分割，例如用于形 成发射光的或吸收光的半导体芯片或太阳能电池。代替生长衬底而具有作为载体衬底的载 体元件的半导体芯片也可以被称作所谓的薄膜半导体芯片，在发射光的薄膜半导体芯片的 情况下也可以被称作薄膜发光二极管芯片。
[0016] 薄膜发光二极管芯片尤其可以以如下有代表性的特征而出众： -在发射光的半导体层序列的朝向载体衬底的第一主面上施加或构造有反射层，尤其 是镜层，该反射层将半导体层序列中产生的电磁辐射的至少一部分反射回该半导体层序列 中； -半导体层序列具有在20 μ m或更小的范围内、尤其是在4μπι到10 μ m之间的范围内 的厚度；以及 -半导体层序列包含至少一个半导体层，该至少一个半导体层具有至少一个面，所述 面具有混匀结构，所述混匀结构在理想情况下导致光在半导体层序列中近似各态历经的分 布，也就是说，所述混匀结构具有尽可能各态历经地随机的散射特性。
[0017] 薄膜发光二极管良好近似地为朗伯表面辐射器。薄层发光二极管芯片的基本原理 例如在出版物 I. Schnitzer 等人的"Appl. Phys. Lett. "（63 (16)，1993 年 10 月 18 日， 2174-2176)中予以描述。
[0018] 以薄膜技术被构造为太阳能电池的半导体层序列或吸收光的薄膜半导体芯 片同样可以从朝向载体元件的侧上的镜层获益，因为入射光的光学路径长度可以增大 并且实际上可以加倍。在如针对所谓的集中器电池所讨论和试验的多结太阳能电池 (Mehrfachsolarzellen)中，通过镜层至少最接近载体元件的典型地具有最小带隙的电池 可从镜层获益。由于镜层可以使可供用于吸收的路径长度加倍，所以该电池层可以保持得 更薄。由此可能可以的是，改善总效率，因为更薄的电池能够以更好的质量来制造并且通常 也能够提供更好的电压值。
[0019] 此外，在光电子半导体层序列上可以施加电接触区域，借助这些电接触区域可以 电接触光电子半导体芯片。接触区域可以关于生长方向被布置在光电子半导体层序列的相 同或不同侧上。
[0020] 此外，光电子半导体层序列到载体元件上的转移可以具有如下方法步骤：在该方 法步骤中在光电子半导体层序列的背离生长衬底的侧上通过借助气溶胶沉积方法沉积电 绝缘材料的颗粒施加电绝缘层。
[0021] 根据一种特别优选的实施方式，用于制造光电子半导体芯片的方法具有如下步 骤： -将光电子半导体层序列生长在生长衬底上。
[0022] -通过借助气溶胶沉积方法沉积电绝缘材料的颗粒在光电子半导体层序列的背 离生长衬底的侧上构造电绝缘层。
[0023] -在构造电绝缘层之后至少部分地去除生长衬底。
[0024] 尤其是，半导体层序列的背离生长衬底的侧可以通过半导体层序列的在生长衬底 对面的侧形成。换言之，半导体层序列的背离生长衬底的侧通过半导体层序列的最后施加 到生长衬底上的层的上侧形成。电绝缘层可以借助气溶胶沉积方法直接被施加在半导体层 序列上。此外，电绝缘层也可以间接地被施加在半导体层序列上，即被施加在布置在半导体 层序列上的层、例如镜层上。
[0025] 根据另一实施方式，光电子半导体芯片具有借助气溶胶沉积方法施加的电绝缘 层。借助气溶胶沉积施加的层尤其具有电绝缘材料，该以电绝缘材料以颗粒形式被沉积。首 先以及以下所描述的特征和实施方式同样适用于用于制造光电子半导体芯片的方法以及 光电子半导体芯片。
[0026] 根据至少一种实施方式，在气溶胶沉积方法（ADM: "aerosol deposition method")中提供电绝缘材料的粉末。粉末的颗粒的大小优选地可以大于或等于10nm并且 小于或等于2 μ m。尤其，电绝缘材料可以在粉末室中被提供，该粉末室也可以被称作气溶胶 室并且该粉末室拥有气体输入管道和气体排出管道。借助气体输入管道可以将气体、优选 地惰性气体、例如氦气、氮气或者还有空气引导到粉末室中。借助该气体，可以将电绝缘材 料的颗粒的一部分作为气体中的气溶胶通过气体排出管道引导到涂覆室中，该涂覆室优选 地具有比粉末室更低的压力。尤其，气溶胶沉积方法可以在涂覆室中在室温、即大约300K 的情况下被实施。在粉末室与涂覆室之间例如还可以布置一个或多个过滤器和/或分类 器，用于设定合适的颗粒大小。具有电绝缘材料的颗粒的气溶胶在涂覆室中通过喷嘴出来 并且通过喷嘴射束状地对准要涂覆的元件，即对准半导体层序列。具有气溶胶的射束例如 可以点状地射到要涂覆的半导体层序列上。此外，具有气溶胶的射束也可以扩张地、尤其例 如线性扇形展开地射到要涂覆的半导体层序列上。气溶胶的气体用作加速气体，因为通过 气流将其中包含的颗粒喷射到要涂覆的表面上。优选地，该气流以及喷嘴几何形状被设立 为使得颗粒可以以大于或等于lOOm/s且小于或等于500m/s的速度来施加。喷嘴可以相对 于要涂覆的衬底在该衬底之上移动，以便能够实现大面积地施加颗粒。该过程也可以被称 作"扫描"。
[0027] 通过气溶胶沉积方法，可以通过有目的地选择材料或颗粒的材料、颗粒大小分布 以及喷射条件、即例如气流和/或喷嘴几何形状来制造具有期望特性的电绝缘层。与通常 的涂覆方法、诸如真空蒸发、化学气相沉积、溅射或离子电镀相比，利用气溶胶方法可以实 现未结构化或结构化的层形式的电绝缘材料的在质量和数量上有效的施加。与通常施加具 有期望的材料颗粒的含分散剂的膏的烧结方法相比，在气溶胶沉积方法中可以舍弃液体分 散剂。此外，气溶胶沉积方法可以在比烧结方法明显更低的温度下被实施，尤其是例如也在 室温下被实施，因为使颗粒"结块"所需的能量可以通过气流中的动能被提供用于形成电绝 缘层，而在烧结方法中为此所需的能量众所周知地通过加热到高温度来提供。气溶胶沉积 方法因此可以提供与在半导体技术中通常的方法相比更高的效率以及更高的过程兼容性 来制造电绝缘层。
[0028] 尤其，为了实施气溶胶沉积方法，如下参数可以是特别合适的，其中分别包含所说 明的范围的边界： -涂覆室中的压力：〇· 05 kPa到2 kPa ; -气溶胶室中的压力：10 kPa到80 kPa ; -喷嘴开口 的大小：5 X 0· 3 mm2; 10 x 0. 4 mm2 ； -加速气体：He、N2、空气； -加速气体的消耗：1 1/min到10 1/min ; -在沉积期间要涂覆的衬底的温度：300 K : _可涂覆的面积：40 X 40 mm2到400 x 400 mm2 ； -喷嘴在要涂覆的衬底之上移动的速度：〇. 125mm/s到lOmm/s ; -在喷嘴与要涂覆的衬底之间的距离：1mm到40mm。
[0029] 借助在此所说明的气溶胶沉积方法，每分钟数微米的沉积速率至少局部是可能的 并且直至0. 1_的层厚度可以有效地被实现。
[0030] 电绝缘层尤其也可以被利用并且被构造，使得例如通过以下方式来补偿半导体层 序列上的形貌差异，即：局部更多或更少计量地沉积电绝缘的材料。替代于此，当电绝缘层 具有对此足够的层厚度时，紧接在气溶胶方法之后的机械平面化步骤也是可能的。
[0031] 根据另一实施方式，电绝缘材料具有陶瓷材料或由陶瓷材料构成。该陶瓷材料例 如可以选自：41队8队八1 203、51(^6〇、5^4或由这些材料构成的混合物。此外，绝缘材料也 可以具有金刚石粉末或由金刚石粉末构成。当应实现高导热性时，尤其可以使用AIN、BN、 SiC、BeO和金刚石。当导热性也可以更低一些并且期望化学惰性层时，尤其可以使用A1203 和 Si3N4。
[0032] 如前面所描述的那样，气溶胶沉积方法具有如下优点：在室温下可以实施气溶胶 沉积方法。这样制造的电绝缘层优选地具有结晶或至少多晶结构。由此，电绝缘层如也在下 面描述的那样可以具有良好的导热性。尤其是，通过气溶胶沉积方法已经可以在室温下产 生稳定的层，而传统的在半导体技术中通常的用于制造层的方法并不提供在适度的温度、 即室温范围内的温度下以可靠的质量产生电绝缘层的可能性。
[0033] 这里所描述的方法此外通过使用气溶胶沉积方法提供在电绝缘层的材料选择时 的新可能性。尤其可能的是，在同时低的热阻的情况下实现电绝缘。与此相比，如上面所描 述的那样在现有技术中例如利用基于硅的热氧化层作为阻挡层，这些热氧化层由于Si0 2玻 璃的大约lW/mK的低导热性而同时用作热隔离层。但热隔离是不期望的。与此相反，气溶 胶沉积方法如前面所提及的那样可以产生结晶层，优选地没有可辨认的非晶中间层，这可 以导致电绝缘层中的良好导热性。代替现有技术中使用的用于电绝缘层的Si0 2，例如电绝 缘层可以由A1N形成，其导热性可以类似于由A1N构成的陶瓷片处于超过100W/mK的范围 中，其中该陶瓷片例如通过烧结来制造。
[0034] 根据另一实施方式，导电材料具有热膨胀系数不同的颗粒。由此可以实现的是，例 如通过合适的材料组成和/或颗粒大小有目的地适配电绝缘层的热膨胀系数。电绝缘层由 此可以优选地与半导体层序列的膨胀系数适配，使得在光电子半导体芯片的以后的运行中 在电绝缘层与半导体层序列之间不出现热机械应力，在该运行中该光电子半导体芯片例如 可能被加热。
[0035] 根据另一实施方式，电绝缘层也可以具有至少两个层，所述至少两个层由不同电 绝缘材料、例如前面所述的材料构成。例如，可以施加由A1N或前面所述的材料中的其它具 有高导热性的材料构成的第一层。在该第一层上例如可以施加由A1 203或SI3N4构成的第二 层，该第二层具有高耐化学性。因此，对于电绝缘层而言根据要求可以通过组合在一个或多 个层中的不同电绝缘材料产生期望的特性。
[0036] 根据另一实施方式，电绝缘材料的颗粒的沉积可以结构化地进行。例如，沉积方法 可以通过合适的掩膜选择性地在半导体层序列上的所选择的区域内进行，使得例如在晶片 复合体中仅半导体层序列的形成以后的半导体芯片的那些区域配备有电绝缘层。
[0037] 根据另一实施方式，在施加电绝缘层之后沿着分割线实施半导体层序列的分割。 特别优选地，在构造电绝缘层时这些分割线保持没有电绝缘材料。这些分割线在此例如 可以被构造为所谓的分离沟槽，这些分离沟槽在选择性沉积电绝缘层时因此可以排除电绝 缘。
[0038] 根据另一实施方式，例如可以结构化的电绝缘层在紧接在施加之后的成型方法中 在分割之前利用中间载体材料而重新成型。中间载体材料例如可以是塑料材料，该塑料材 料通过压铸、注塑或模压被模制到电绝缘层上。中间载体材料尤其可以使尤其用于分割的 具有电绝缘层的半导体层序列的处理变得容易。在分割之后，中间载体材料可以至少部分 地被去除，使得电绝缘层在分割之后可以至少部分地被露出。去除中间载体材料以至少部 分地露出电绝缘层例如可以借助研磨来进行。
[0039] 根据另一实施方式，在构造电绝缘层之前将镜层如上面所描述的那样施加到光电 子半导体层序列上。电绝缘层紧接着被施加在镜层的背离半导体层序列的侧上。
[0040] 根据另一实施方式，在镜层上施加金属层，在该金属层上然后紧接着构造电绝缘 层。尤其是，该金属层例如可以通过电镀方法来施加。该金属层例如可以具有铜和/或银 并且具有直至100 μ m的厚度。尤其，该金属层可以结构化地在如下区域中被施加，这些区 域在分割半导体层序列之后形成光电子半导体芯片，其中该分割在将电绝缘层施加在金属 层上之后进行。换言之，该金属层可以被施加在彼此分离的表面区域上，所述表面区域限定 半导体层序列的在分割之后形成各个光电子半导体芯片的区域。尤其是，该金属层可以被 电绝缘层包围。特别优选地，该金属层可以被电绝缘层气密地包封。例如，该金属层在厚度 直至100 μ m的情况下可以形成金属平台，这些金属平台通过紧接着实施的用于形成电绝 缘层的气溶胶沉积而被该电绝缘层气密地包封。因此，对于金属层而言例如可以使用如下 材料，该材料对环境条件敏感，例如银。为了气密密封，电绝缘层优选地可以具有A1N和/ 或 A1203。
[0041] 根据另一实施方式，电绝缘层形成用于光电子半导体层序列的载体元件。这意味 着：电绝缘层具有这样的厚度，使得制成的光电子半导体芯片或制成的光电子半导体芯片 的半导体层序列可以通过电绝缘层来承载。为此，电绝缘层例如可以具有大约0. 1_的厚 度。
[0042] 根据另一实施方式，电绝缘层被构造为电隔离层，该电隔离层被布置在半导体层 序列与附加地施加的载体元件之间。例如，电绝缘层在该情况下可以具有大约10 μ m的厚 度。
[0043] 根据另一实施方式，在电绝缘层的背离半导体层序列的侧上施加连接层。该连接 层例如可以通过一个或多个金属层或通过粘合剂层形成。在电绝缘层被构造为载体元件的 情况下，由一个或多个金属层或由粘合剂层构成的连接层可以被设置在电绝缘层上，以便 可以将光电子半导体芯片安装在载体、例如电路板、壳体或陶瓷衬底上。如果电绝缘层被 构造为电隔离层而不被构造为载体元件，则尤其在电绝缘层上的连接层上可以施加载体元 件。例如，载体元件可以由硅构成并且通过焊接或粘合在接合过程中被施加。替代于此，也 可能的是，连接层具有一个或多个金属层，金属加强层借助电镀方法或借助喷射方法、尤其 借助冷等离子体涂覆来施加到所述金属层上作为载体元件。该金属加强层在此例如可以由 铜和/或镍形成。
[0044] 在这里所描述的方法和这里所描述的光电子半导体芯片中，有利地可以借助气溶 胶沉积方法通过沉积电绝缘材料的颗粒在半导体层序列上制造电绝缘层，该电绝缘层要么 可以被构造为等价的替代载体或载体元件或者也可以被构造为足够厚的电阻挡层，使得根 据一些实施方式可以完全舍弃用于将附加载体元件作为替代载体施加的所谓的晶片接合。 尤其是，提供足够可靠性的厚绝缘层可以以电绝缘层的形式快速地被沉积。
【专利附图】
【附图说明】
[0045] 其它的优点、有利的实施方式和改进方案从以下结合图所描述的实施例得到。
[0046] 图1A至1E示出根据一个实施例的用于制造光电子半导体芯片的方法的方法步骤 的示意图， 图2A至2E示出根据另一实施例的用于制造光电子半导体芯片的方法的方法步骤的示 意图， 图3A至3F示出根据另一实施例的用于制造光电子半导体芯片的方法的方法步骤的示 意图，以及 图4A至4H示出根据另一实施例的用于制造光电子半导体芯片的方法的方法步骤的示 意图。
【具体实施方式】
[0047] 在这些实施例和图中，相同、相似或起相同作用的元件可以分别配备有相同的附 图标记。所示的元件及其相互之间的大小关系不能被视为按正确比例的，更确切地说，为了 更好的可示性和/或为了更好的理解，各个元件、譬如层、部件、器件和区域可以过大地被 示出。
[0048] 在图1A至1E中示出了用于制造光电子半导体芯片101的方法的一个实施例。
[0049] 在根据图1A的第一方法步骤中，提供生长衬底1，在该生长衬底上生长光电子半 导体层序列2。在该实施例中以及在其它实施例中，光电子半导体层序列2纯示范性地被 构造为发射光的半导体层序列，其具有有源区，该有源区在光电子半导体芯片101的运行 中辐射光。半导体层序列2可以具有根据总则部分中的描述的特征。尤其是，半导体层序 列2在所示的实施例中基于氮化物化合物半导体材料、磷化物化合物半导体材料或砷化物 化合物半导体材料。生长衬底1相应地例如可以包括蓝宝石、GaAs、GaP、GaN、InP、SiC、Si 和/或Ge或由这些材料构成。
[0050] 在根据图1B的另一方法步骤中，在半导体层序列2的背离生长衬底1的侧上施加 镜层3，该镜层可以具有银或由银构成。
[0051] 在根据图1C的另一方法步骤中，代替否则通常的用于安装替代载体的接合步骤， 将电绝缘层4作为载体元件5在半导体层序列2的背离生长衬底的并且尤其在生长衬底对 面的侧上施加在镜层3上。为此，生长衬底1与在该生长衬底上所布置的光电子半导体层 序列2和施加在该光电子半导体层序列之上的镜层3 -起被布置在涂覆室中，借助喷嘴将 气溶胶喷射到该涂覆室中。该气溶胶包含电绝缘材料的颗粒，所述颗粒通过也可称作加速 气体或载体气体的气体被喷射到镜层3上。
[0052] 为此，在粉末室或气溶胶室中提供具有电绝缘材料的颗粒的粉末，所述粉末根据 电绝缘层4的所期望的特性具有大于或等于10nm并且小于或等于2 μ m的范围内的粒度。 通过将气体输入到气溶胶室中，电绝缘材料的颗粒分布在该气体中并且可以这样作为气溶 胶被输送给涂覆室，其中该气体例如可以是氦气、氮气或空气。在此，在气溶胶室与涂覆室 之间例如还可以存在用于清除污物的过滤器和/或用于选择确定颗粒大小的过滤器(分类 器)。在此情况下的过程参数例如可以是上面在总则部分中所述的过程参数。尤其是，气溶 胶沉积方法在室温下、即在半导体层序列2和镜层3的大约300K的温度下被实施。载体气 体的气流以及还有喷嘴几何形状被选择为使得气溶胶的颗粒可以以例如大于或等于l〇〇m/ s且小于或等于500m/s的速度来施加。特别优选地，具有气溶胶的射束被扩张，尤其被线 性地扇形展开。通过喷嘴沿半导体层序列2或镜层3的主延伸平面、即与该主延伸平面平 行地相对移动，通过扫描整面地施加在所示实施例中由A1N构成的大约0. 1mm厚的绝缘层。 该绝缘层足够厚和稳定，以便形成用于以后制成的光电子半导体芯片101的载体元件5。
[0053] 替代于此，例如也可以提供金刚石粉末作为电绝缘材料，使得电绝缘层例如也可 以作为具有特别良好的导热性的金刚石层来施加。替代于此，上面在总则部分中所述的材 料中的其它材料或这些材料的组合也是可能的。
[0054] 在根据图1D的另一方法步骤中，去除生长衬底1，使得半导体层序列2被露出。生 长衬底1的脱离例如可以通过本领域技术人员已知的激光剥离方法进行。
[0055] 在根据图1E的另一方法步骤中，在露出的侧上施加用于接触光电子半导体层序 列2的电接触区域6。为此，如在图1E中所示，例如也可以结构化半导体层序列2的一部 分，使得通过镜层3可以接触半导体层序列2的朝向电绝缘层4的侧。此外，也可能可以的 是，在半导体层序列2的相同侧上布置电接触区域，并且通过穿过半导体层序列2的穿通接 触（Durchkontaktierung)将接触区域之一与半导体层序列2的背离接触区域的侧接触。图 1E中所示的光电子半导体芯片101尤其可以被构造为上面在总则部分中所描述的薄膜半 导体芯片。
[0056] 如通过虚线所表明的那样，在电绝缘层4的背离半导体层序列2的侧上可以施加 连接层7,借助该连接层可以将制成的光电子半导体芯片101例如施加在载体、例如引线框 架、壳体或陶瓷衬底上。连接层7例如可以具有粘合剂层。如果应焊接光电子半导体芯片 101或通过银烧结来安装光电子半导体芯片101，作为连接层7优选地施加金属层或金属层 序列，例如由Ti/Ni/Ag构成的层序列，其可以被蒸镀。
[0057] 尽管光电子半导体芯片101的制造示范性地以单个半导体芯片为例来示出，但尤 其也可以以基于晶片的方法来制造半导体芯片的复合体，使得通过分割可以从晶片复合体 分离出各个半导体芯片。
[0058] 在图2A至2E中示出了用于制造光电子半导体芯片102的方法的另一实施例。
[0059] 在图2A和2B中所示的在生长衬底1上施加光电子半导体层序列2和在该光电子 半导体层序列之上施加镜层3的方法步骤在此对应于前面的实施例的方法步骤。
[0060] 在根据图2C的另一方法步骤中，借助气溶胶沉积方法施加电绝缘层4,其中为此 例如可以使用如结合前面的实施例所描述的方法。然而，与图1A至1E的实施例相比，电绝 缘层4以具有大约10 μ m的厚度的电隔离层的形式来施加。电绝缘层4例如由A1N或由BN 来制造。大约10 μ m的厚度足以通过电绝缘层4实现足够可靠的绝缘作用，并且例如也补 偿半导体层序列2或镜层3上的形貌差异。电绝缘层4也可以根据分别产生的材料的击穿 强度在其厚度方面被优化并且例如也可以小于或大于10 μ m。
[0061] 在根据图2D的另一方法步骤中，在电绝缘层4上施加连接层8并且在该连接层上 施加载体元件5。连接层8例如可以通过薄的金属层形成，该金属层用作电镀方法的准备， 使得在连接层8上紧接着作为载体元件5借助电镀施加加强层。作为用于载体元件5的材 料例如可以使用铜，或当对导热性兴趣较小时，可以使用镍。替代于此，载体元件5可以以 金属加强层的形式也通过常规喷射方法来施加，或例如通过冷等离子体涂覆在冷活性的大 气等离子体中施加。
[0062] 替代于此，载体元件5例如也可以借助焊接或粘合来施加。在焊接的情况下，连接 层8可以通过可焊接的金属层和焊剂来形成。在粘合连接的情况下，连接层8可以通过粘 合剂层形成。作为载体元件5,在这些情况下例如可以使用硅作为替代载体。这样的载体元 件具有如下优点：在以后分割时不必使用磨切或蚀刻过程，而是采用等离子体蚀刻。
[0063] 在其它方法步骤中，如在前面的实施例中那样去除生长衬底1并且将电接触区域 6施加在半导体层序列2或镜层3的露出的侧上，由此必要时在分割步骤之后制成图2E中 所示的光电子半导体芯片102。如结合前面的实施例所描述的那样，在载体元件5的背离半 导体层序列2的侧上还可以施加另一连接层，以便能够将光电子半导体芯片102安装到载 体上。
[0064] 在图3A至3F中示出了用于制造光电子半导体芯片103的方法的另一实施例。
[0065] 如在图3A中所示，如在前面的实施例中那样在生长衬底1上大面积地施加半导体 层序列2并且在该半导体层序列上施加镜层3。
[0066] 在根据图3B的另一方法步骤中，在镜层3的背离生长衬底1的侧上施加金属层9， 例如通过电镀方法来施加。金属层9在此可以具有直至100 μ m的厚度，并且具有导热性高 的金属、例如铜或银或由该金属构成。
[0067] 如在图3C中所示，镜层3和金属层9紧接着在镜层区域31和金属层区域91中被 结构化。替代于此，也可能的是，例如在镜层3上施加结构化的金属层区域91并且紧接着 将镜层3结构化成镜层区域31。金属层区域91在此被布置在如下区域中，这些区域在半导 体层序列2的分割之后如在以后的方法步骤中所示的那样形成光电子半导体芯片103。
[0068] 在根据图3D的另一方法步骤中，镜层区域31和金属层区域91利用借助气溶胶沉 积施加的电绝缘层4来包围并且因此被该电绝缘层气密地包封。尤其A1N适合作为用于电 绝缘层4的电绝缘材料，该电绝缘层同时被构造为以后制成的半导体芯片103的载体元件 5。当导热性比例如耐化学性更不重要时，电绝缘层4例如也可以由A1203或Si30 4制造。此 夕卜，也可能的是，电绝缘层4具有至少两个层，例如A1N层，由A1203层或Si3N 4层构成的涂层 被施加到A1N层上。通过这里所描述的气溶胶沉积方法可以有效地施加这种绝缘层或层组 合。替代于此，也可以将由A1 203层或Si3N4层构成的涂层借助不同于气溶胶沉积的方法、例 如借助化学气相沉积（CVD :"chemical vapor deposition"）施加到电绝缘层4上。
[0069] 在根据图3E的另一方法步骤中，使生长衬底1脱离。沿着示意性地所示的分割线 10将在图3E中所示的复合体分割成各个光电子半导体芯片103,如在图3F中所示。如已 经结合前面的实施例所描述的那样，还将电接触区域6施加在半导体层序列2的通过生长 衬底1的脱离而露出的侧上。
[0070] 图3F中所示的光电子半导体芯片103因此在镜层3上具有半导体层程序2,其中 在镜层3的背离半导体层序列2的侧上布置有金属层9,并且镜层3和金属层9被借助气溶 胶沉积方法施加的电绝缘层4包围。尤其，借助气溶胶沉积施加的电绝缘层4被施加在镜 层3和金属层9的侧面上以及金属层9的在半导体层序列2对面的背面上。
[0071] 在图4A至4H中示出了用于制造光电子半导体芯片104的方法的另一实施例。
[0072] 如在前面的实施例中那样，如在图4A中所示，在生长衬底1上施加半导体层序列 2并且在该半导体层序列之上施加镜层3。
[0073] 在根据图4B的另一方法步骤中，在镜层3上借助气溶胶沉积方法施加电绝缘层4， 该气溶胶沉积方法例如可以如结合图1A至1E的实施例那样被实施。尤其，施加具有这样 的厚度的电绝缘层4,使得该电绝缘层对于以后制成的光电子半导体芯片104而言可以用 作载体元件5。
[0074] 在根据图4C的另一方法步骤中，电绝缘层4、镜层3以及至少部分地半导体层序列 2在如下区域中被结构化，这些区域对应于以后制成的光电子半导体芯片104。半导体层序 列2的露出的区域以及镜层区域31的侧可以附加地以电绝缘层4的材料来覆盖。替代于 此，也可能的是，首先将镜层结构化并且必要时也将半导体层序列2结构化，并且紧接着才 以层区域41的形式施加电绝缘层。
[0075] 代替否则通常的用于安装替代载体的接合步骤，因此在这里所示的方法中借助气 溶胶沉积将陶瓷平台或陶瓷基座以层区域41的形式局部化地施加到以后的半导体芯片 104的区域或芯面上。这些陶瓷基座有利地由具有高导热性的陶瓷、例如A1N制造并且分别 在整个以后的半导体芯片104上延伸。
[0076] 为了实现复合体的进一步处理的足够的稳定性，层区域41的形式的电绝缘层以 成型方法利用中间载体材料、例如塑料材料来重新成型，如在图4D中所示。例如，中间载体 材料11可以借助注塑方法来施加。中间载体材料11尤其可以作为临时的稳定化载体来起 作用。
[0077] 在根据图4E的另一方法步骤中，去除生长衬底1。此后，半导体层序列2在另一方 法步骤中如在图4F中所示的那样在如下程度上被结构化，即优选地半导体层序列2的伸出 层区域41的那些部分被去除。
[0078] 在根据图4G的另一方法步骤中，如在前面的实施例中所描述的那样，电接触区域 6被施加到半导体层序列2的露出的侧上以及施加到镜层区域31的露出的区域上。
[0079] 紧接着，复合体如在图4H中所示的那样通过研磨步骤被分割。在此，电绝缘层的 层区域41至少部分地被露出，其中所述层区域形成用于这样制造的光电子半导体芯片104 的陶瓷基座形式的载体元件5。
[0080] 图4H中所示的光电子半导体芯片104因此在镜层3上具有半导体层序列2,其中 在镜层3的背离半导体层序列2的侧上布置有基座作为借助气溶胶沉积施加的电绝缘层4 形式的载体元件5。借助气溶胶沉积施加的电绝缘层4形式的基座也覆盖镜层3和半导体 层序列2的侧面并且因此包围镜层3和半导体层序列2。基座的侧面可以如在图4H中所示 的那样以中间载体材料11覆盖。
[0081] 在这里所描述的实施例中，分别所示的电绝缘层4可以由一种材料、由具有不同 材料的多个层或也可以由分别具有不同材料的一个或多个层来制造。此外，也可能的是，为 了制造所示的电绝缘层4,使用具有不同热膨胀系数的电绝缘材料的颗粒，使得电绝缘层4 的热膨胀可以与相应的半导体层序列2的膨胀要求适配。
[0082] 在这里所描述的方法中也可能的是，分别不是大面积地施加电绝缘层4,而是结 构化地仅在如下区域中施加电绝缘层4,这些区域对应于以后制成的半导体芯片101、102、 103、104,使得进行分割的区域分别保持没有电绝缘层4。
[0083] 在这些实施例中所示的方法和光电子半导体芯片可以具有其它或替代的特征，如 在总则部分中所描述的那样。
[0084] 本发明并不由于借助实施例的描述而限于这些实施例。更确切地说，本发明包括 任何新特征以及特征的任何组合，这尤其包含权利要求中的特征的任何组合，即使该特征 或该组合本身并未明确地在权利要求或实施例中予以说明。
【权利要求】
1. 一种用于制造光电子半导体芯片的方法，具有如下步骤： -将光电子半导体层序列（2)生长在生长衬底（1)上， -通过借助气溶胶沉积方法沉积电绝缘材料的颗粒，在所述光电子半导体层序列（2) 的背离所述生长衬底（1)的侧上构造电绝缘层（4)， -在构造所述电绝缘层（4 )之后至少部分地去除所述生长衬底（1)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述电绝缘材料具有尤其选自AlN、BN、Al203、Be0、 SiC、Si3N4或金刚石粉末的陶瓷材料。
3. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述电绝缘材料具有热膨胀系数不同的颗 粒。
4. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述气溶胶沉积方法在室温下被实施。
5. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述半导体层序列（2)在施加所述电绝缘 层（4)之后被分割成各个半导体芯片（101，102,103,104)。
6. 根据上一权利要求所述的方法，其中沿着分割线（10)实施所述分割，所述分割线在 构造所述电绝缘层（4 )时保持没有所述电绝缘材料。
7. 根据权利要求5或6所述的方法，其中所述电绝缘层（4)在分割之前以成型方法利 用中间载体材料（11)来重新成型并且所述电绝缘层（4,41)通过至少部分地去除所述中间 载体材料（11)在所述分割之后至少部分地被露出。
8. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中在构造所述电绝缘层（4)之前将镜层（3) 施加到所述光电子半导体层序列（2)上并且将所述电绝缘层（4)施加到所述镜层（3)的背 离所述半导体层序列（2)的侧上。
9. 根据上一权利要求所述的方法，其中将金属层（9,91)施加到所述镜层（3)上并且在 所述金属层（9,91)上构造所述电绝缘层（4)，其中所述金属层（9,91)能够优选地结构化地 被构造在如下区域中，所述区域在分割所述半导体层序列（2)之后形成所述光电子半导体 芯片（101，12,103,104)，其中所述分割在施加所述电绝缘层（4)之后进行。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述金属层（9,91)被所述电绝缘层（4)包围。
11. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中所述电绝缘层4被构造为用于半导体芯 片（101，102,103,104)的载体元件 5。
12. 根据上述权利要求之一所述的方法，其中在所述电绝缘层（4)的背离所述半导体 层序列（2)的侧上施加连接层（7,8)，所述连接层通过一个或多个金属层或通过粘合剂层 形成。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述连接层（8)上施加载体元件（5)、尤其是 由娃构成的载体元件。
14. 根据权利要求12所述的方法，其中所述连接层（8)通过一个或多个金属层形成，借 助电镀方法或借助喷射方法、尤其借助冷等离子体涂覆将金属加强层施加到所述金属层上 作为载体元件（5)。
15. -种光电子半导体芯片，具有在镜层（3)上的半导体层序列（2)，其中在所述镜层 (3)的背离所述半导体层序列（2)的侧上布置有金属层（9)，并且其中所述镜层（3)和所述 金属层（9 )被借助气溶胶沉积方法施加的电绝缘层4包围。
【文档编号】C23C16/448GK104145044SQ201380013127
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2013年2月14日 优先权日:2012年3月6日
【发明者】B.格厄茨, J.莫斯布格尔, A.普勒斯尔, M.萨巴蒂尔 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司