(57)【要約】  本発明は、放射放出半導体チップの製造方法であって、成長基板（１）を設けるステップと、バッファ層（３）に複数のＶピット（４）が生成されるように、成長基板（１）の上にバッファ層（３）をエピタキシャル成長させるステップと、Ｖピット（４）の構造が放射生成活性半導体積層体（５）の中に継続するように、バッファ層（３）の上に放射生成活性半導体積層体（５）をエピタキシャル成長させるステップと、Ｖピット（４）の構造がさらなる積層体（９）の中に継続するように、放射生成活性半導体積層体（５）の上にさらなる積層体（９）をエピタキシャル成長させるステップと、さらなる積層体（９）が放射生成活性半導体積層体（５）の主面（１２）の上に残るように、Ｖピット（４）のファセット（８）からさらなる積層体（９）を選択的に除去するステップと、Ｖピット（４）を完全に、または部分的に満たすｐ型ドープ半導体層（１５）をエピタキシャル成長させるステップと、を有する方法に関する。さらに、本発明は、この方法によって製造することのできる放射放出半導体チップに関する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射放出半導体チップの製造方法であって、
−  成長基板（１）を設けるステップと、
−  バッファ層（３）に複数のＶピット（４）が生成されるように、前記成長基板（１）の上に前記バッファ層（３）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  前記Ｖピット（４）の構造が放射生成活性半導体積層体（５）の中に継続するように、前記バッファ層（３）の上に前記放射生成活性半導体積層体（５）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  前記Ｖピット（４）の構造がさらなる積層体（９）の中に継続するように、前記放射生成活性半導体積層体（５）の上に前記さらなる積層体（９）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  前記さらなる積層体（９）が前記放射生成活性半導体積層体（５）の主面（１２）の上に残るように、前記Ｖピット（４）のファセット（８）から前記さらなる積層体（９）を選択的に除去するステップと、
−  前記Ｖピット（４）を完全に、または部分的に満たすｐ型ドープ半導体層（１５）をエピタキシャル成長させるステップと、
を含む放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項２】
−  前記放射生成活性半導体積層体（５）が、障壁層（７）によって互いに隔てられている複数の量子膜（６）を有し、
−  前記量子膜（６）がＩｎＧａＮを有し、かつ、前記障壁層（７）がＧａＮまたはＡｌＧａＮを有する、
請求項１に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項３】
前記ファセット（８）における前記ｐ型ドープ半導体層（１５）が前記放射生成活性半導体積層体（５）に直接接触するように、前記さらなる積層体（９）が前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）から完全に除去される、
請求項１または２に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項４】
前記さらなる積層体（９）が、交互に配置されるＡｌＧａＮ層（１０）およびＩｎＧａＮ層（１１）から形成される、または、交互に配置されるＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層から形成される、または、交互に配置されるＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層から形成される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項５】
前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）の上の前記さらなる積層体（９）の厚さが、前記放射生成活性半導体積層体（５）の主面（１２）の上よりも薄く形成される、
請求項４に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）に堆積される前記さらなる積層体（９）のアルミニウム含有量および／またはインジウム含有量が、前記放射生成活性半導体積層体（５）の前記主面（１２）に堆積される前記さらなる積層体（９）のアルミニウム含有量および／またはインジウム含有量と比較して低減される、
請求項４または５に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記さらなる積層体（９）が、エピタキシ反応炉内でのエッチングによって、そのままの位置で前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）から選択的に除去される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシ反応炉内で、前記エッチング工程時における水素量が、エピタキシャル成長時における水素量と比較して増大される、
請求項７に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項９】
放射放出半導体チップであって、
−  エピタキシャル成長基板（１）と、
−  放射生成活性半導体積層体（５）と、
−  前記放射生成活性半導体積層体（５）の上のさらなる積層体（９）と、
−  ｐ型ドープ半導体層（１５）と、
を備え、
−  複数のＶピット（４）が、前記さらなる積層体（９）から、前記さらなる積層体（９）および前記放射生成活性半導体積層体（５）を貫いて延びており、前記複数のＶピット（４）が、前記さらなる積層体（９）を起点として前記放射生成活性半導体積層体（５）を通って次第に細くなっており、
−  前記ｐ型ドープ半導体層（１５）の材料が、前記Ｖピット（４）を完全に、または部分的に満たしており、前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）における前記ｐ型ドープ半導体層（１５）の材料が、前記放射生成活性半導体積層体（５）に直接接触している、
放射放出半導体チップ。
【請求項１０】
バッファ層（３）をエピタキシャル成長させる前記成長基板（１）の主面（１６）が、構造化されている、
請求項９に記載の放射放出半導体チップ。
【請求項１１】
前記成長基板（１）が、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、またはシリコンを有する、
請求項９または１０に記載の放射放出半導体チップ。
【請求項１２】
−  各Ｖピット（４）が、ファセット（８）によって境界が画成されており、前記ファセット（８）の数が６の倍数であり、
−  各ファセット（８）が、非極性面または半極性面によって形成されている、
請求項９から１１のいずれか１項に記載の半導体チップ。
【請求項１３】
前記バッファ層（３）が、少なくとも、前記放射生成活性半導体積層体（５）に隣接する領域において、ｎ型にドープされて形成されている、
請求項９から１２のいずれか１項に記載の放射放出半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射放出半導体チップの製造する方法および放射放出半導体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射放出半導体チップを製造する方法は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０８０２１９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願の目的は、高められた効率を有する放射放出半導体チップと、そのような半導体チップを製造する方法とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの目的は、特許請求項１のステップを有する方法と、特許請求項９の特徴を有する放射放出半導体チップとによって達成される。
【０００６】
本方法および本半導体チップの有利な実施形態および発展形態は、それぞれの従属請求項に開示されている。
【０００７】
放射放出半導体チップを製造する方法においては、最初に成長基板を設ける。成長基板は、例えばサファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、またはシリコンを有することができる、またはこれらの材料のうちの１種類からなることができる。
【０００８】
本方法の一実施形態によれば、成長基板の上にバッファ層をエピタキシャル成長させる。この場合、バッファ層に複数のＶピットが形成される。
【０００９】
バッファ層は、例えば、１マイクロメートル〜１５マイクロメートルの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。
【００１０】
エピタキシャル成長させた層における凹部は、ＶピットまたはＶ欠陥と称され、角錐または角錐台の形で形成される。角錐または角錐台は、まっすぐな角錐またはまっすぐな角錐台として形成されることが好ましい。このような欠陥は、断面視においてＶ形状を有する。これは、欠陥の呼称のためである。Ｖピットは、六角形の底面と、６つのファセットから構成される側面とを有することが特に好ましい。さらには、Ｖピットが、例えば１２のファセットを持つ側面を有することも可能である。Ｖピットのファセットの数は、６の倍数とすることができる。
【００１１】
さらなる実施形態によれば、Ｖピットのファセットそれぞれは、連続的な面からのみならず、互いに角度をなす少なくとも２つの面からも形成されており、それぞれのファセットが少なくとも１つの突出部（kink）を有する。このようなＶピットは、Ｖ字の少なくとも一方の脚が、傾斜の異なる少なくとも２つの部分を有する断面視を有する。
【００１２】
Ｖピットの（好ましくは最大開口部のＶピットにおける）底面は、例えば、２０ナノメートル〜１０００ナノメートルの範囲内（両端値を含む）の直径を有する。
【００１３】
Ｖピットの高さは、好ましくは１５ナノメートル〜８００ナノメートルの範囲内（両端値を含む）、特に好ましくは１００ナノメートル〜４００ナノメートルの範囲内（両端値を含む）である。
【００１４】
本方法の一実施形態によれば、バッファ層の上に、放射を生成する放射生成活性半導体積層体をエピタキシャル成長させる。この場合、Ｖピットの構造は、放射生成活性半導体積層体の中に継続する。この場合、Ｖピットのファセットは、一般には、さらなる放射生成活性半導体積層体の材料によって覆われる。しかしながら、放射生成活性半導体積層体は、バッファ層の主面の上よりもＶピットのファセットの上において大幅に小さい厚さを有することが好ましい。例えば、放射生成活性半導体積層体は、Ｖピットのファセットの上における（ファセットの表面に垂直である）厚さが、バッファ層の主面の上における厚さの５０％未満である。これに代えて、またはこれに加えて、放射生成活性半導体積層体は、Ｖピットのファセットの上とバッファ層の主面の上とで異なる組成をさらに有することができる。
【００１５】
さらなる実施形態によれば、放射生成活性半導体積層体の上にさらなる積層体をエピタキシャル成長させ、このさらなる積層体の中にもＶピットの構造が同様に継続する。この場合、Ｖピットのファセットは、一般に、さらなる積層体の材料によって覆われる。しかしながら、Ｖピットのファセットの上のさらなる積層体も、放射生成活性半導体積層体の主面の上より大幅に小さい厚さを有する、および／または、放射生成活性半導体積層体の主面の上とは異なる組成を有する、ことが好ましい。
【００１６】
さらなる積層体は、電子をブロックする積層体（電子ブロック積層体）として形成されることが特に好ましい。言い換えれば、さらなる積層体は、電子に対する障壁を形成して、したがって完成した半導体チップにおいて、放射生成積層体からさらなる積層体の中に電子が失われることを防止するべきである。
【００１７】
特に好ましい実施形態によれば、次のステップにおいて、Ｖピットのファセットから、さらなる積層体を選択的に除去し、この場合、放射生成活性半導体積層体の主面の上にはさらなる積層体が残る。除去した後にも、さらなる積層体が放射生成活性半導体積層体の主面を完全に覆っていることが特に好ましい。しかしながら、ファセットからさらなる積層体を選択的に除去するとき、さらなる積層体の主面全体にわたり実質的に均一に材料を除去することも可能である。放射生成活性半導体積層体の半導体材料が露出するように、さらなる積層体の材料がＶピットのファセットから完全に除去されることが特に好ましい。
【００１８】
次のステップにおいては、ｐ型ドープ半導体層をエピタキシャル成長させ、ｐ型ドープ半導体層は、Ｖピットを完全に、または部分的に満たすことができる。この場合、ｐ型ドープ半導体層の材料が、Ｖピット内の放射生成活性半導体積層体の材料に直接接触していることが特に好ましい。
【００１９】
この場合、ｐ型ドープ半導体層がさらなる積層体の主面を完全に覆い、かつｐ型ドープ半導体層が、さらなる積層体を起点とする特定の厚さを形成するように、ｐ型ドープ半導体層をエピタキシャル成長させることが特に好ましい。ｐ型ドープ層は、例えば、さらなる積層体の主面を起点として１ナノメートル〜５００ナノメートルの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。
【００２０】
バッファ層、放射生成活性半導体積層体、さらなる積層体、およびｐ型ドープ半導体層は、窒化物化合物半導体材料を含む、または窒化物化合物半導体材料からなることが特に好ましい。窒化物化合物半導体材料は、窒素を含む化合物半導体材料であり、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ系（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１）の材料などである。例えば次の材料、すなわち、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮは、窒化物化合物半導体材料である。
【００２１】
一実施形態によれば、放射生成活性半導体積層体は、障壁層によって互いに隔てられている複数の量子膜（quantum film）を有する。量子膜と障壁層は、交互に配置されることが好ましい。量子膜は、ＩｎＧａＮを含む、またはＩｎＧａＮからなり、一方で障壁層は、ＧａＮを含む、またはＧａＮからなることが特に好ましい。これに代えて、障壁層がＡｌＧａＮを有する、またはＡｌＧａＮからなることもできる。
【００２２】
量子膜は、放射を生成する量子構造（例えば、量子ドット、量子細線、または量子井戸など）を有することが好ましい。
【００２３】
一実施形態によれば、さらなる積層体は、交互に配置されるＡｌＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層から形成される、または、交互に配置されるＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層から形成される、または、交互に配置されるＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層から形成される。
【００２４】
本方法の特に好ましい実施形態によれば、Ｖピットのファセットの上のさらなる積層体の厚さは、放射生成活性半導体積層体の主面の上より薄く形成される。Ｖピットのファセットの上のさらなる積層体は、５ナノメートル〜２００ナノメートルの範囲内（両端値を含む）の厚さを有することが特に好ましい。放射生成活性半導体積層体の主面の上では、さらなる積層体は、エピタキシャル成長させた後、かつ選択的に除去する前に、１０ナノメートル〜４００ナノメートルの範囲内（両端値を含む）の厚さを有する。
【００２５】
一般には、さらなる積層体を、Ｖピットのファセットの上においてより薄く形成することが可能であり、なぜならＶピットのファセットは、放射生成活性半導体積層体の主面とは異なる形態および表面再構成（surface reconstruction）を有するためである。例えば、エピタキシャル層は、１つの（０００１）面方位を有するサファイア基板の主面の上に成長させる。サファイア基板のこのような主面は、ｃ面とも称される。これに対応して、続いてエピタキシャル成長させる層の主面（例えば放射生成活性半導体積層体の主面など）は、（０００１）面方位の主面を有する。ファセットの形態および表面再構成が異なる結果として、一般には、Ｖピットのファセットの上へのエピタキシ時に、さらなる積層体の材料が、放射生成活性半導体積層体の主面の上より薄く、および／または、放射生成活性半導体積層体の主面の上とは異なる組成で、形成される。
【００２６】
（０００１）主面は、窒化物化合物半導体材料の場合には、このような半導体材料の結晶構造の理由で一般には極性である。このようにして成長させた窒化物化合物半導体材料におけるＶピットのファセットは、一般には｛１−１０１｝面方位を有し、したがって半極性である。
【００２７】
一実施形態によれば、各Ｖピットは、６つのファセットによって境界が画成されており、これらのファセットは、非極性面または半極性面によって、好ましくは半極性｛１０−１１｝面によって、形成されている。
【００２８】
主面とＶピットのファセットとで形態および表面再構成が異なることにより、Ｖピットのファセットに堆積されるさらなる積層体のアルミニウム含有量および／またはインジウム含有量が、活性積層体の主面に堆積されるさらなる積層体のアルミニウム含有量と比較して低減されることが好ましい。
【００２９】
例えば、Ｖピットのファセットの上のインジウム含有量の値は、０．１％〜６０％の範囲内（両端値を含む）の値、好ましくは０．５％〜１０％の範囲内（両端値を含む）の値を有し、一方で放射生成活性半導体積層体の主面の上のさらなる積層体のインジウム含有量は、１％〜３０％の範囲内（両端値を含む）の値を有する。
【００３０】
例えば、Ｖピットのファセットの上のアルミニウム含有量の値は、１％〜１００％の範囲内（両端値を含む）の値、好ましくは５％〜２５％の範囲内（両端値を含む）の値を有し、一方で放射生成活性半導体積層体の主面の上のさらなる積層体のアルミニウム含有量は、１％〜１００％の範囲内（両端値を含む）の値を有する。
【００３１】
本方法の特に好ましい実施形態によれば、エピタキシ反応炉（epitaxy reactor）内でのエッチングによって、さらなる積層体をそのままの位置でＶピットのファセットから選択的に除去する。言い換えれば、成長したバッファ層および成長した放射生成活性半導体積層体を有する成長基板と、成長したさらなる積層体を、エピタキシ反応炉内でのエッチングによって除去する。エピタキシ反応炉内での成長工程とエッチング工程とにわたり被加工物がそのままであることが特に好ましい。これにより、半導体チップの製造が簡略化される。
【００３２】
エッチング工程におけるさらなる積層体からの材料除去をエピタキシ反応炉内で達成する目的で、エピタキシ反応炉内の成長工程に関連するプロセスパラメータを相応に変更する。例えば、エピタキシ反応炉内で、エッチング時における水素量を、エピタキシャル成長時における水素量と比較して増大させる。例えば、エピタキシ反応炉内でのエピタキシャル成長時における水素量は、含有量０と、水素化物（水素には一致しない）の合計の４倍の含有量との間の値を有し、一方でエッチング時におけるエピタキシ反応炉内の水素含有量は、水素化物（水素には一致しない）の合計の例えば少なくとも１０分の１である。
【００３３】
窒化物化合物半導体材料をエピタキシャル堆積させる場合、一般にエピタキシ反応炉内に気体の前駆体材料が存在し、前駆体材料が窒素を含み、さらなる前駆体材料が周期表のＩＩＩ族の元素（例えばガリウム、アルミニウム、またはインジウムなど）を含む。本方法の一実施形態によれば、ＩＩＩ族の元素に対する窒素の割合を、エッチング工程時に成長工程と比較して減らす。例えば、成長用に利用可能であるＩＩＩ族の元素に対する、成長用に利用可能である窒素の割合は、表面上へのエピタキシ工程時には０．２より大きい値、好ましくは１より大きい値を有し、一方でエッチング時には１より小さい値、好ましくは０．１より小さい値を有する。
【００３４】
温度および圧力を適合させることによっても、成長ではなく、さらなる積層体が除去されるように、エピタキシ反応炉内の条件を変化させることができる。
【００３５】
さらには、Ｖピットの半導体ファセットからさらなる積層体を選択的に除去するときに、さらなる積層体によって形成されている領域におけるＶピットのファセットが、放射生成活性半導体積層体の主面の法線に対して、残りのファセットより小さい傾斜を有するように、さらなる積層体におけるＶピットの開口部の縁部に直接隣接する、さらなる積層体の領域を、斜めに除去することが可能である。
【００３６】
一実施形態によれば、放射放出半導体チップは、エピタキシャル成長基板と、放射生成活性積層体と、さらなる積層体とを備えている。
【００３７】
さらに、半導体チップは、ｐ型ドープ半導体層を備えていることが好ましく、この場合、複数のＶピットが、さらなる積層体から、さらなる積層体および放射生成活性半導体積層体を貫いて延びている。この場合、Ｖピットは、さらなる積層体を起点として放射生成積層体の中を通って次第に細くなる。
【００３８】
この場合、ｐ型ドープ半導体層の材料は、Ｖピットを、特に好ましくは完全に、または部分的に、満たしており、Ｖピットのファセットにおいて放射生成活性半導体積層体に直接接触している。
【００３９】
バッファ層をエピタキシャル成長させる成長基板の主面を、構造化することが特に好ましい。成長基板の構造化部は、例えば、ドーム形状の半球体として形成されている構造要素を備えていることができる。ドーム形状の半球体は、０．４マイクロメートル〜３．９マイクロメートルの範囲内（両端値を含む）の直径を有する底面を有することが特に好ましい。半球体の高さは、特に好ましくは０．５マイクロメートル〜３マイクロメートルの範囲内である。
【００４０】
本半導体チップの特に好ましい実施形態によれば、バッファ層は、少なくとも、放射生成活性半導体積層体に隣接する領域において、ｎ型にドープされて形成されている。
【００４１】
本出願の１つの着想は、さらなる積層体（一般にｐ型ドープ層と放射生成活性半導体積層体との間で電子をブロックするために配置されるが、正孔の注入も阻止する）を、Ｖピットのファセットから完全に除去し、したがってｐ型ドープ半導体層から放射生成ゾーン内への正孔の良好な注入を可能にすることである。したがって、放射生成活性半導体積層体の量子膜に、量子膜の主延在方向に垂直に、より均一に正孔が供給される。特に、ｐ型ドープ層からの距離が大きい量子膜に、より良好に正孔が供給される。このようにすることで、半導体チップの特定の放射生成量を達成するために必要である電流密度が下がり、これは有利である。特に、個々の量子膜における電流密度が下がり、その結果として、公称電流において、放射生成活性半導体積層体における放射につながらない電荷キャリアの損失プロセスの確率が低下する。公称電流は、例えば、少なくとも５Ａ／ｃｍ２の電流密度を有する。これにより、半導体チップの効率が高まる。
【００４２】
さらに、Ｖピットのファセットからさらなる積層体を除去することによって、量子膜への正孔の注入における直列抵抗が下がり、結果として順方向電圧が低下する。
【００４３】
本明細書において本方法のみに関連して記載されている特徴および実施形態は、本半導体チップにおいて形成することもでき（技術的に実現可能である場合）、逆も同様である。
【００４４】
本発明のさらなる有利な実施形態および発展形態は、以下に図面を参照しながら説明する例示的な実施形態から認識される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本方法の例示的な実施形態をより詳細に説明する概略断面図を示している。
【図２】本方法の例示的な実施形態をより詳細に説明する概略断面図を示している。
【図３】本方法の例示的な実施形態をより詳細に説明する概略断面図を示している。
【図４】本方法の例示的な実施形態をより詳細に説明する概略断面図を示している。
【図５】本方法の例示的な実施形態をより詳細に説明する概略断面図を示している。
【図６】本方法の例示的な実施形態をより詳細に説明する概略断面図を示している。
【図７】実施形態に係る半導体チップの概略断面図を示している。
【図８】さらなる積層体のエッチングされた表面の走査型力顕微鏡（scanning force microscopy）画像の概略図を一例として示している。
【図９】図８の画像の線ＡＡ’に沿った高さの輪郭を一例として示している。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
同じ要素、類似する要素、等価の要素には、図面において同じ参照数字を付してある。図面と、図面に示した要素の互いの間の比率は、正しい縮尺ではないものとみなされたい。むしろ、便宜上、または深く理解できるようにする目的で、個々の要素（特に層の厚さ）を誇張してあることがある。
【００４７】
図１〜図６の例示的な実施形態に係る方法においては、最初のステップにおいて、サファイアなどの成長基板１を設ける（図１）。サファイア基板１の第１の主面を、発明の概要のセクションですでに説明したように、例えばドームに似た構造要素によって構造化する。
【００４８】
次のステップ（図２に概略的に示してある）においては、成長基板１の上にバッファ層３をエピタキシャルに堆積させる。この実施形態の場合、バッファ層３は、ＧａＮを有する、またはＧａＮから形成される。エピタキシャル成長させるとき、バッファ層３に複数のＶピット４が形成される。図を明瞭にする目的で、図２には一例として１つのＶピット４のみを示してある。
【００４９】
本実施形態の場合、バッファ層３は、少なくとも成長基板１とは反対側の領域においてｎ型にドープして形成する。Ｖピット４は、バッファ層３を貫いて成長基板１まで延びることができる、または、図２に概略的に示したように、バッファ層３の部分的な領域を貫くのみである。
【００５０】
次のステップにおいては、バッファ層３の上に放射生成活性半導体積層体５をエピタキシャルに堆積させる（図示していない）。本実施形態の場合、放射生成活性半導体積層体５は、交互に配置される障壁層７および量子膜６から形成される。この場合、障壁層６は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、またはＡｌＩｎＧａＮから形成される、またはこれらの材料のうちの１種類を有し、一方で量子膜６は、ＩｎＧａＮを含む、またはＩｎＧａＮからなる。
【００５１】
放射生成活性半導体積層体５をエピタキシャル成長させるとき、Ｖピット４が放射生成活性半導体積層体５の中に継続する。この場合、Ｖピットのファセット８も、放射生成活性半導体積層体５の量子膜６および障壁層７によって同様に完全に覆われる。
【００５２】
次のステップ（図３に概略的に示してある）においては、放射生成活性半導体積層体５の上にさらなる積層体９をエピタキシャルに堆積させる。本実施形態の場合、さらなる積層体９は、交互に配置されるＡｌＧａＮ層１０およびＩｎＧａＮ層１１から形成される。ＡｌＧａＮ層１０またはＩｎＧａＮ層１１の代わりに、ＧａＮ層を使用することもできる。このさらなる積層体９は、本実施形態の場合、電子をブロックする積層体である。
【００５３】
さらなる積層体９は、エピタキシャル成長させるとき、Ｖピット４のファセット８の上にも堆積させる。しかしながら、Ｖピット４のファセット８の上のさらなる積層体９は、放射生成活性半導体積層体５の主面１２の上よりも低いアルミニウム含有量および小さい厚さを有することができる。
【００５４】
次のステップ（図４に概略的に示してある）においては、Ｖピット４のファセット８からさらなる積層体９を再び除去し、その一方で、放射生成活性半導体積層体５の主面１２の上にはさらなる積層体９が残る。この場合、放射生成活性半導体積層体５の主面１２の上では、さらなる積層体９の厚さを低減することが可能である。
【００５５】
例えばエピタキシ反応炉内のプロセスパラメータを変更することによって、反応炉内でそのままの位置でＶピット４のファセット８からさらなる積層体９を除去することができる。
【００５６】
さらには、図５に概略的に示したように、Ｖピット４のファセット８からさらなる積層体９を選択的に除去するとき、さらなる積層体９によって形成されている領域１４におけるＶピット４のファセット８が、放射生成活性半導体積層体５の主面１２の法線に対して、残りのファセット８よりも小さい傾斜を有するように、さらなる積層体９におけるＶピット４の開口部の縁部に直接隣接する、さらなる積層体９の領域１３を、より強く除去することが可能である。
【００５７】
次のステップ（図６に概略的に示してある）においては、さらなる半導体積層体９の上にｐ型ドープ半導体層１５をエピタキシャル成長させる。ｐ型ドープ半導体層１５は、Ｖピット４を完全に満たす。Ｖピット４のファセット８からさらなる積層体９の材料が除去されているため、ｐ型ドープ半導体層１５の材料が放射生成活性半導体積層体５に直接接触する。さらに、ｐ型ドープ半導体層１５は、放射生成積層体５の上方に特定の厚さを有する。
【００５８】
図７の例示的な実施形態に係る半導体チップは、例えばサファイアから形成されている成長基板１を有する。成長基板１の主面１６にバッファ層３（ＧａＮを有する）が堆積されており、主面１６は、すでに上述したように構造化することができる。バッファ層３は、少なくとも、成長基板１の主面１６とは反対側の領域において、ｎ型にドープされて形成されている。
【００５９】
交互に配置されている量子膜６および障壁層７を有する放射生成活性半導体積層体５が、バッファ層３の上に形成されている。障壁層７は例えばＧａＮから形成されており、量子膜６はＩｎＧａＮから形成されている。
【００６０】
交互に並ぶＡｌＧａＮ層１０およびＩｎＧａＮ層１１またはＧａＮ層１１から形成されているさらなる積層体９が、放射生成活性半導体積層体５の上に配置されている。
【００６１】
図７の例示的な実施形態に係る半導体チップは、複数のＶピット４およびｐ型ドープ半導体層１５を備えており、ｐ型ドープ半導体層１５の材料がＶピット４を満たしている。本実施形態の場合、Ｖピット４は、さらなる積層体９および放射生成積層体５を完全に貫いており、さらにバッファ層３を部分的に貫いており、この場合、Ｖピット４の断面は、ｐ型ドープ層１５を起点としてバッファ層３まで連続的に次第に細くなっている。
【００６２】
ｐ型ドープ半導体層１５の材料は、Ｖピット４のファセット８において放射生成活性半導体積層体５に直接接触している。図７における矢印は、ｐ型ドープ層１５から放射生成活性半導体積層体５における量子膜６への正孔＋の改善された供給を概略的に表すように意図されている。
【００６３】
図８は、複数のＶピット４の領域におけるさらなる積層体９の表面の走査型力顕微鏡画像の概略図を一例として示しており、図９は、図８の線ＡＡ’に沿った高さの輪郭を一例として示している。この場合、図８における矢印は、図９の高さの輪郭における矢印と同じ、走査型力顕微鏡画像の表面上の位置を示している。図８の画像内の円で囲まれた領域は、図５を参照しながらすでに説明したように、Ｖピット４の周囲の、さらなる積層体９の横方向に除去された領域を示している。
【００６４】
本発明は、例示的な実施形態を参照しながら記載した説明によって制限されない。むしろ本発明は、特に請求項における特徴の任意の組合せを含めて、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に開示されていない場合であっても、本発明に含まれる。
【００６５】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１６１０３３４６．４号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照により本明細書に組み込まれている。
【符号の説明】
【００６６】
１  成長基板
２  構造要素
３  バッファ層
４  Ｖピット
５  放射生成活性半導体積層体
６  量子膜
７  障壁層
８  Ｖピットのファセット
９  さらなる積層体
１０  ＡｌＧａＮ層
１１  ＩｎＧａＮ層
１２  活性積層体の主面
１３  さらなる積層体の領域
１４  ファセットの領域
１５  ｐ型ドープ半導体層
１６  基板の主面
＋  正孔
【図１】
2019501529.tif 000003
【図２】
2019501529.tif 000004
【図３】
2019501529.tif 000005
【図４】
2019501529.tif 000006
【図５】
2019501529.tif 000007
【図６】
2019501529.tif 000008
【図７】
2019501529.tif 000009
【図８】
2019501529.tif 000010
【図９】
2019501529.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月5日(2018.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射放出半導体チップの製造方法であって、
−  成長基板（１）を設けるステップと、
−  バッファ層（３）に複数のＶピット（４）が生成されるように、前記成長基板（１）の上に前記バッファ層（３）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  前記Ｖピット（４）の構造が放射生成活性半導体積層体（５）の中に継続するように、前記バッファ層（３）の上に前記放射生成活性半導体積層体（５）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  前記Ｖピット（４）の構造が電子ブロック積層体（９）の中に継続するように、前記放射生成活性半導体積層体（５）の上に前記電子ブロック積層体（９）をエピタキシャル成長させるステップと、
−  前記電子ブロック積層体（９）が前記放射生成活性半導体積層体（５）の主面（１２）の上に残るように、前記Ｖピット（４）のファセット（８）から前記電子ブロック積層体（９）を選択的に除去するステップと、
−  前記Ｖピット（４）を完全に、または部分的に満たすｐ型ドープ半導体層（１５）をエピタキシャル成長させるステップと、
を含む放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項２】
−  前記放射生成活性半導体積層体（５）が、障壁層（７）によって互いに隔てられている複数の量子膜（６）を有し、
−  前記量子膜（６）がＩｎＧａＮを有し、かつ、前記障壁層（７）がＧａＮまたはＡｌＧａＮを有する、
請求項１に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項３】
前記ファセット（８）における前記ｐ型ドープ半導体層（１５）が前記放射生成活性半導体積層体（５）に直接接触するように、前記電子ブロック積層体（９）が前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）から完全に除去される、
請求項１または２に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項４】
前記電子ブロック積層体（９）が、交互に配置されるＡｌＧａＮ層（１０）およびＩｎＧａＮ層（１１）から形成される、または、交互に配置されるＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層から形成される、または、交互に配置されるＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層から形成される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項５】
前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）の上の前記電子ブロック積層体（９）の厚さが、前記放射生成活性半導体積層体（５）の主面（１２）の上よりも薄く形成される、
請求項４に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）に堆積される前記電子ブロック積層体（９）のアルミニウム含有量および／またはインジウム含有量が、前記放射生成活性半導体積層体（５）の前記主面（１２）に堆積される前記電子ブロック積層体（９）のアルミニウム含有量および／またはインジウム含有量と比較して低減される、
請求項４または５に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記電子ブロック積層体（９）が、エピタキシ反応炉内でのエッチングによって、そのままの位置で前記Ｖピット（４）の前記ファセット（８）から選択的に除去される、
請求項１から６のいずれか１項に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項８】
前記エピタキシ反応炉内で、前記エッチング工程時における水素量が、エピタキシャル成長時における水素量と比較して増大される、
請求項７に記載の放射放出半導体チップの製造方法。
【請求項９】
放射放出半導体チップであって、
−  エピタキシャル成長基板（１）と、
−  放射生成活性半導体積層体（５）と、
−  前記放射生成活性半導体積層体（５）の上の電子ブロック積層体（９）と、
−  ｐ型ドープ半導体層（１５）と、
を備え、
−  複数のＶピット（４）が、前記電子ブロック積層体（９）から、前記電子ブロック積層体（９）および前記放射生成半導体積層体（５）を貫いて延びており、前記複数のＶピット（４）が、前記電子ブロック積層体（９）を起点として前記放射生成活性半導体積層体（５）を通って次第に細くなっており、
−  前記ｐ型ドープ半導体層（１５）の材料が、前記Ｖピット（４）を完全に、または部分的に満たしており、前記Ｖピット（４）のファセット（８）における前記ｐ型ドープ半導体層（１５）の材料が、前記放射生成半導体積層体（５）に直接接触している、
放射放出半導体チップ。
【請求項１０】
バッファ層（３）をエピタキシャル成長させる前記成長基板（１）の主面（１６）が、構造化されている、
請求項９に記載の放射放出半導体チップ。
【請求項１１】
前記成長基板（１）が、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＡｌＮ、またはシリコンを有する、
請求項９または１０に記載の放射放出半導体チップ。
【請求項１２】
−  各Ｖピット（４）が、前記ファセット（８）によって境界が画成されており、前記ファセット（８）の数が６の倍数であり、
−  前記ファセット（８）の各々が、非極性面または半極性面によって形成されている、
請求項９から１１のいずれか１項に記載の半導体チップ。
【請求項１３】
バッファ層（３）が、少なくとも、前記放射生成活性半導体積層体（５）に隣接する領域において、ｎ型にドープされて形成されている、
請求項９から１２のいずれか１項に記載の放射放出半導体チップ。
【国際調査報告】
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2019501529.tif 000013
2019501529.tif 000014
2019501529.tif 000015
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