DE-102024132427-A1 - WACHSTUMSSUBSTRAT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES WACHSTUMSSUBSTRATS

Abstract

Es wird ein Wachstumssubstrat mit den folgenden Merkmalen bereitgestellt: - eine Grundschicht (1), - eine auf der Grundschicht (1) angeordnete Maskenschicht (2), wobei die Maskenschicht (2) Öffnungen (3) aufweist, - innerhalb der Öffnungen (3) angeordnete epitaktische Kernelemente (4), - epitaktische Flügelelemente (6), die auf oder über der Maskenschicht (2) angeordnet sind, wobei mindestens eine spannungsreduzierende Schicht (7) innerhalb der epitaktischen Flügelelemente (6) angeordnet ist. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wachstumssubstrats bereitgestellt.

Inventors

• Irene Manglano Clavero
• Christoph Margenfeld
• Jelena Ristic
• Hans-Jürgen Lugauer
• Andreas Waag

Assignees

• AMS-OSRAM INTERNATIONAL GMBH

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (19)

1. Wachstumssubstrat (12), umfassend: - eine Grundschicht (1), - eine auf der Grundschicht (1) angeordnete Maskenschicht (2), wobei die Maskenschicht (2) Öffnungen (3) umfasst, - epitaktische Kernelemente (4), die innerhalb der Öffnungen (3) angeordnet sind, - epitaktische Flügelelemente (6), die auf oder über der Maskenschicht (2) angeordnet sind, wobei mindestens eine spannungsreduzierende Schicht (7) innerhalb der epitaktischen Flügelelemente (6) angeordnet ist.
2. Wachstumssubstrat (12) nach dem vorherigen Anspruch, wobei sich die epitaktischen Flügelelemente (6) seitlich vom epitaktischen Kernelement (4) über die Maskenschicht (2) erstrecken.
3. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den epitaktischen Flügelelementen (6) und der Maskenschicht (2) kein weiteres Halbleitermaterial vorhanden ist.
4. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungen (3) streifenförmig sind und parallel zueinander angeordnet.
5. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die epitaktischen Kernelemente (4) und die epitaktischen Flügelelemente (6) streifenförmige Elemente (10) bilden, die sich parallel zueinander über die Grundschicht (1) erstrecken.
6. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Breite der streifenförmigen Elemente (10) mindestens 20 Mikrometer beträgt.
7. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Grundschicht (1) GaN umfasst.
8. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die epitaktischen Flügelelemente (6) und/oder die epitaktischen Kernelemente (4) GaN umfassen.
9. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die spannungsreduzierende Schicht (7) (Al,In)GaN umfasst.
10. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr spannungsreduzierende Schichten (7) innerhalb der epitaktischen Flügelelemente (6) angeordnet sind.
11. Wachstumssubstrat (12) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die spannungsreduzierenden Schichten (7) ein Supergitter bilden.
12. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wachstumssubstrat (12) ein Wafer (13) ist.
13. Wachstumssubstrat (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Halbleitermaterial der epitaktischen Flügelelemente (6) Mg umfasst.
14. Wachstumssubstrat (16) nach dem vorherigen Anspruch, wobei eine diffusionsblockierende Schicht (15) auf den epitaktischen Flügelelementen (6) angeordnet ist, wobei die diffusionsblockierende Schicht (15) dazu eingerichtet ist, die Diffusion von Mg zu hemmen.
15. Leuchtdiodenchip, der mindestens einen Teil eines Wachstumssubstrats (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
16. Halbleiterlaserchip, der mindestens einen Teil eines Wachstumssubstrats (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
17. Verfahren zur Herstellung eines Wachstumssubstrats (12), umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen einer Grundschicht (1), - Aufbringen einer Maskenschicht (2) mit Öffnungen (3) auf die Grundschicht (1), so dass die Grundschicht (1) durch die Öffnungen (3) zugänglich ist, - vertikales epitaktisches Aufwachsen von epitaktischen Kernelementen (4) innerhalb der Öffnungen (3), - seitliches epitaktisches Aufwachsen von epitaktischen Flügelelementen (6) auf oder über der Maskenschicht (2), wobei mindestens eine spannungsreduzierende Schicht (7) innerhalb der epitaktischen Flügelelemente (6) angeordnet wird.
18. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, wobei sich Defekte der Grundschicht (1) während ihres vertikalen epitaktischen Wachstums in den epitaktischen Kernelementen (4) fortsetzen.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18 , wobei das laterale epitaktische Wachstum der epitaktischen Flügelelemente (6) an den Seitenflächen der epitaktischen Kernelemente (4) beginnt.

Description

Es werden ein Wachstumssubstrat und ein Verfahren zur Herstellung eines Wachstumssubstrats bereitgestellt. Es soll ein verbessertes Wachstumssubstrat bereitgestellt werden. Ferner soll ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Wachstumssubstrats bereitgestellt werden. Diese Ziele werden mit einem Wachstumssubstrat mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einem Verfahren mit den Schritten von Anspruch 17 erreicht. Verbesserte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen des Wachstumssubstrats und des Verfahrens zur Herstellung eines Wachstumssubstrats sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Wachstumssubstrat eine Grundschicht. Insbesondere umfasst die Grundschicht ein kristallines Material oder besteht aus einem solchen. Insbesondere weist die Grundschicht eine Wachstumsfläche auf, die für das epitaktische Wachstum eines Halbleitermaterials eingerichtet ist. Beispielsweise wird die Grundschicht epitaktisch auf einem Substrat aufgewachsen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Wachstumssubstrat eine auf der Grundschicht angeordnete Maskenschicht, wobei die Maskenschicht Öffnungen umfasst. Insbesondere ist die Maskenschicht auf der Grundschicht in direktem Kontakt mit dieser angeordnet. Insbesondere umfasst die Maskenschicht mindestens ein dielektrisches Material, wie beispielsweise ein Nitrid, ein Oxid oder ein Oxynitrid, oder besteht aus einem solchen. Beispielsweise umfasst oder besteht die Maskenschicht aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid. Beispielsweise weisen die Öffnungen innerhalb der Maskenschicht die gleiche Geometrie auf. Es ist auch möglich, dass die Öffnungen unterschiedlich zueinander ausgebildet sind. Beispielsweise weist eine Grundfläche der Öffnungen die gleiche Geometrie auf. Beispielsweise ist die Grundfläche der Öffnungen streifenförmig. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Wachstumssubstrat epitaktische Kernelemente, die innerhalb der Öffnungen angeordnet sind. Insbesondere sind die epitaktischen Kernelemente innerhalb der Öffnungen auf der Wachstumsfläche der Grundschicht epitaktisch gewachsen. Insbesondere sind die epitaktischen Kernelemente Teil einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, die auf der Wachstumsfläche der Grundschicht gewachsen ist. Insbesondere weist die Grundschicht epitaktische Halbleiterschichten auf, die in einer Stapelrichtung übereinander gestapelt sind. Beispielsweise füllen die epitaktischen Kernelemente die Öffnungen vollständig aus. Beispielsweise schließen die epitaktischen Kernelemente bündig mit einer Oberfläche der Maskenschicht ab. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Wachstumssubstrat epitaktische Flügelelemente, die auf oder über der Maskenschicht angeordnet sind. Insbesondere sind die epitaktischen Flügelelemente ebenfalls Teil der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, die die epitaktischen Kernelemente umfasst. Insbesondere stehen die epitaktischen Flügelelemente in direktem Kontakt mit den epitaktischen Kernelementen. Beispielsweise sind die epitaktischen Flügelelemente aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die epitaktischen Kernelemente epitaktisch gewachsen. Außerdem sind die epitaktischen Flügelelemente aus einer Vielzahl von epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterschichten gebildet oder bestehen aus diesen, wobei die epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterschichten Teil der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge sind, die die epitaktischen Kernelemente umfasst. Beispielsweise sind die epitaktischen Flügelelemente bündig mit den epitaktischen Kernelementen. Ausgehend von der Maskenschicht erstrecken sich die epitaktischen Flügelelemente beispielsweise kontinuierlich von den epitaktischen Kernelementen. Die epitaktischen Flügelelemente erstrecken sich insbesondere seitlich über die Maskenschicht ausgehend von den epitaktischen Kernelementen. Die epitaktischen Flügelelemente umfassen oder bestehen beispielsweise aus dem gleichen Halbleitermaterial wie die epitaktischen Kernelemente. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Wachstumssubstrats ist mindestens eine spannungsreduzierende Schicht innerhalb der epitaktischen Flügelelemente angeordnet. Eine Dicke der spannungsreduzierenden Schicht liegt beispielsweise zwischen einschließlich 1 Nanometer und einschließlich 500 Nanometern. Insbesondere reduziert die spannungsreduzierende Schicht eine mechanische Spannung innerhalb der epitaktischen Flügelelemente. Beispielsweise führt die spannungsreduzierende Schicht zu einer vernachlässigbaren anisotropen mechanischen Spannung innerhalb der epitaktischen Flügelelemente in Stapelrichtung. Insbesondere führt die mindestens eine spannungsreduzierende Schicht zu einem hochwertigen Wachstumssubstrat mit Spannungsmanagement in den epitaktischen Flügelelementen. Insbesondere umfassen die Grundschicht und/oder die epitaktischen Kernelemente Defekte. Die äußersten Schichten der epitaktischen Flügelelemente sind jedoch vorzugsweise einkristallin und defektfrei. Außerdem is