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DE102011118364B3 - Method of etching and semiconductor device - Google Patents

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DE102011118364B3
DE102011118364B3 DE102011118364A DE102011118364A DE102011118364B3 DE 102011118364 B3 DE102011118364 B3 DE 102011118364B3 DE 102011118364 A DE102011118364 A DE 102011118364A DE 102011118364 A DE102011118364 A DE 102011118364A DE 102011118364 B3 DE102011118364 B3 DE 102011118364B3
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Germany
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etching
etching gas
nanopillars
micro
hydrogen
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DE102011118364A
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German (de)
Inventor
Andreas Waag
Mohamed Aid Mansur Al-Suleiman
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Technische Universitaet Braunschweig De
Original Assignee
TECH UNI BRAUNSCHWEIG CAROLO WILHELMINA
Technische Universitaet Braunschweig
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Abstract

Verfahren zum Ätzen einer III/V-Verbindung, bei dem ein Ätzgas (22) verwendet wird, das Wasserstoff (H2) und Schwefelhexafluorid (SF6) enthält, wobei das Ätzgas (22) bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs (H2) zwischen 2% und 20% Schwefelhexafluorid (SF6) enthält.Method for etching a III / V compound using an etching gas (22) which contains hydrogen (H2) and sulfur hexafluoride (SF6), the etching gas (22) based on the partial pressure of the hydrogen (H2) being between 2% and contains 20% sulfur hexafluoride (SF6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen von Galliumnitrid, bei dem ein Ätzgas verwendet wird, das Wasserstoff und Schwefelhexafluorid enthält. Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Halbleiterbauelement.The invention relates to a method of etching gallium nitride using an etching gas containing hydrogen and sulfur hexafluoride. According to a second aspect, the invention relates to a semiconductor device.

Ein viel versprechendes Konzept, Leuchtdioden herzustellen, besteht darin, Mikro- oder Nanosäulen aus einem Galliumnitrid-Substrat herauszuätzen, die Mantelfläche der Säulen nachfolgend so zu beschichten, dass sich ein p-n-Übergang oder ein Quantentopf (quantum well dot) ergibt und die beiden komplementären Schichten dann zu kontaktieren, so dass eine Leuchtdiode erhalten wird. Zentral dafür aber auch bei anderen Herstellungsprozessen optischer Bauteile auf der Basis von beispielsweise Galliumnitrid ist, ein geeignetes Ätzverfahren zu haben, das mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen muss, um geeignet zu sein.A promising concept for producing light-emitting diodes is to etch out microspheres or nanopillars from a gallium nitride substrate, subsequently to coat the lateral surface of the pillars in such a way that a pn junction or a quantum well dot results and the two complementary ones Then contact layers so that a light emitting diode is obtained. Central to this but also in other manufacturing processes of optical components based on gallium nitride, for example, is to have a suitable etching process that has to fulfill several requirements simultaneously in order to be suitable.

So muss das Ätzverfahren hochgradig anisotrop sein, damit die erzeugte Säule ein möglichst großes Aspektverhältnis besitzt, also möglichst schlank ist. Gleichzeitig muss die Oberfläche der Säulen möglichst glatt sein, damit die erzeugten optischen Bauelemente einen hinreichend großen Wirkungsgrad besitzen. Des Weiteren muss die Ätzrate hinreichend hoch sein, um eine wirtschaftliche Fertigung zu ermöglichen. So werden bei Galliumnitrid bislang Ätzraten von bis zu 100 Nanometer pro Minute erreicht, wünschenswert sind jedoch deutlich höhere Ätzraten.Thus, the etching process must be highly anisotropic, so that the column produced has the highest possible aspect ratio, that is as slim as possible. At the same time, the surface of the columns must be as smooth as possible, so that the optical components produced have a sufficiently high efficiency. Furthermore, the etching rate must be sufficiently high to allow economical production. For example, with gallium nitride etching rates of up to 100 nanometers per minute have been achieved, but significantly higher etching rates are desirable.

Aus der JP 2003309105 A ist ein Ätzverfahren bekannt, bei dem Chlor verwendet wird. Nachteilig bei der Verwendung von Chlor ist, dass es zu einer hochgradig toxischen Ätzatmosphäre führt und daher aufwendige Sicherheitsmaßnahmen notwendig macht. Chlorhaltige Verbindungen greifen außerdem die Innenflächen der Prozessanlagen an und verursachen dort potentiell Schäden.From the JP 2003309105 A For example, an etching process using chlorine is known. A disadvantage of the use of chlorine is that it leads to a highly toxic etching atmosphere and therefore requires expensive safety measures. Chlorine-containing compounds also attack the inside surfaces of the process equipment, potentially causing damage.

Aus der WO 2005/071721 A1 ist ein Plasma-Ätzverfahren bekannt, mittels dem Halbleitersubstrate geätzt werden können. Dass das beschriebene Ätzverfahren für Galliumnitrid geeignet sein könnte, wird nicht beschrieben.From the WO 2005/071721 A1 For example, a plasma etching method by means of which semiconductor substrates can be etched is known. That the described etching process could be suitable for gallium nitride is not described.

Aus der US 2009/0053901 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen einer Maske bekannt, die beim Dotierungsimplantieren aufgetragen wird. Das Verfahren eignet sich auch dazu, die in der Maske verbliebenen Atome des Dotierungsmaterials abzutragen, beispielsweise Gallium. Über das Ätzen von Galliumnitrid macht die Druckschrift keine Angaben.From the US 2009/0053901 A1 For example, a method of removing a mask that is applied during dopant implantation is known. The method is also suitable for ablating the atoms of the doping material remaining in the mask, for example gallium. About the etching of gallium nitride makes the document no information.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ätzverfahren anzugeben, mit dem hohe Aspektverhältnisse erreichbar sind.The invention has for its object to provide an etching process, with the high aspect ratios can be achieved.

Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren zum Ätzen einer III/V-Verbindung, bei dem ein Ätzgas verwendet wird, das bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs zwischen 2% und 20% Schwefelhexafluorid und bezogen auf den Partialdruck weniger als 1% Cl2 oder im Ätzverfahren Chlor abspaltende Substanzen enthält. Besonders günstig ist ein Gehalt von zumindest 3% Schwefelhexafluorid bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs, wobei mit einem Gehalt von maximal 15% besonders gute Ergebnisse zu erzielen sind.The invention solves the problem by a method for etching a III / V compound, wherein an etching gas is used, based on the partial pressure of hydrogen between 2% and 20% sulfur hexafluoride and based on the partial pressure less than 1% Cl 2 or contains chlorine-releasing substances in the etching process. A content of at least 3% sulfur hexafluoride based on the partial pressure of the hydrogen is particularly favorable, with particularly good results being achievable with a content of not more than 15%.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass sich Ätzraten von über 450 Nanometern pro Minute erreichen lassen.An advantage of the invention is that etch rates of over 450 nanometers per minute can be achieved.

Ein weiterer Vorteil ist, dass Chlor entbehrlich ist. Es entstehen dadurch weniger problematische Reaktionsprodukte, so dass auf aufwendige Sicherungsmaßnahmen verzichtet werden kann.Another advantage is that chlorine is unnecessary. This results in less problematic reaction products, so that can be dispensed with costly security measures.

Es ist zudem ein hohes Aspektverhältnis von größer als von zumindest vier erreichbar, was das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Herstellung von Mikro- oder Nanosäulen geeignet macht. Die entstehenden Oberflächen sind zudem sehr glatt.In addition, a high aspect ratio of greater than at least four can be achieved, which makes the method according to the invention particularly suitable for the production of microparticles or nanopillars. The resulting surfaces are also very smooth.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahren zum Ätzen von Al2O3 oder ZrO2 (Zirkoniumoxid). Im Folgenden gemachte Aussagen zu den bevorzugten Ausführungsformen gelten für diese Substanzen gleichermaßen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, was einen besonderen Vorteil darstellt.In addition, a method for etching Al 2 O 3 or ZrO 2 (zirconium oxide) is also according to the invention. Statements made in the following about the preferred embodiments apply equally to these substances. The process according to the invention can be carried out at room temperature, which represents a particular advantage.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindung ein Nitrid eines Elements der 3. Hauptgruppe. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren zum Ätzen von Galliumnitrid. Galliumnitrid ist als Substrat bei der Herstellung von blauen Leuchtdioden besonders geeignet und bereitet beim Ätzen besonders große Probleme, so dass das erfindungsgemäße Verfahren hier einen besonderen Vorteil darstellt.According to a preferred embodiment, the compound is a nitride of an element of the 3rd main group. In particular, it is a method of etching gallium nitride. Gallium nitride is particularly suitable as a substrate in the production of blue light-emitting diodes and causes particularly great problems in etching, so that the inventive method is a particular advantage here.

Vorzugsweise ist das Ätzgas zumindest bis auf Spuren chlorfrei.Preferably, the etching gas is chlorine-free at least to traces.

Günstig ist es zudem, wenn das Ätzgas bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs weniger als 5% an Alkanhalogeniden enthält. Diese Verbindungen sind schwer zu handhaben, so dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders einfach durchführbar ist.It is also favorable if the etching gas contains less than 5% of alkane halides, based on the partial pressure of the hydrogen. These compounds are difficult to handle, so that the inventive method is particularly easy to carry out.

Günstig ist es, wenn das Ätzgas bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs weniger als 5% an Gasen enthält, die im Ätzprozess nicht inert sind. Mit anderen Worten sind in diesem Fall das Schwefelhexafluorid und der Wasserstoff, die bei weitem überwiegenden bzw. ausschließlich reagierenden Substanzen. Es ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass das Ätzgas Argon oder ein sonstiges inertes Gas enthält.It is favorable if the etching gas, based on the partial pressure of the hydrogen, contains less than 5% of gases which are not inert in the etching process. In other words, in this case, the sulfur hexafluoride and the hydrogen are by far predominantly or exclusively reacting substances. It is possible according to a preferred embodiment that the etching gas contains argon or another inert gas.

Vorzugsweise ist das Ätzgas so gewählt, dass der Ätzprozess aktivierungsfrei durchführbar ist. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass keine Strahlung notwendig ist, um die chemische Reaktion in Gang zu setzen, die zum Abtrag des Substratmaterials führt. Insbesondere ist das Ätzgas so gewählt, dass keine ultraviolette Strahlung und/oder keine Mikrowellenstrahlung notwendig ist, um den Ätzprozess zu unterhalten.Preferably, the etching gas is selected so that the etching process can be carried out without activation. By this is meant in particular that no radiation is necessary to initiate the chemical reaction, which leads to the removal of the substrate material. In particular, the etching gas is chosen so that no ultraviolet radiation and / or no microwave radiation is necessary to sustain the etching process.

Vorzugsweise liegt der Prozessdruck während des Ätzens unter 10 Pascal, insbesondere unter 2 Pascal. Vorteilhaft an dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass trotz dieses niedrigen Druckes eine hohe Abtragsrate erreichbar ist.Preferably, the process pressure during the etching is below 10 Pascal, in particular below 2 Pascal. An advantage of the method according to the invention is that despite this low pressure, a high removal rate can be achieved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: (a) Einbringen eines Halbleitersubstrats in eine Vakuumkammer, wobei das Halbleitersubstrat insbesondere GaN ist, das mit einer Maske, die gegenüber dem Ätzgas stabil ist, beschichtet ist, (b) Ätzen des Halbleitersubstrats mit dem Ätzgas, so dass Mikro- oder Nanosäulen entstehen, die ein Aspektverhältnis von mehr als vier haben. Unter Mikro- oder Nanosäulen werden dabei insbesondere säulenartige Strukturen verstanden, die im Wesentliche prismatisch sind und einen Außendurchmesser von höchstens 50 Mikrometern aufweisen.According to a preferred embodiment, the method comprises the following steps: (a) introducing a semiconductor substrate into a vacuum chamber, wherein the semiconductor substrate is in particular GaN coated with a mask that is stable to the etching gas, (b) etching the semiconductor substrate with the etching gas, so that micro or nanopillars arise, which have an aspect ratio of more than four. In this case, micro- or nanopillars are understood in particular as columnar structures which are essentially prismatic and have an outer diameter of at most 50 micrometers.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte: (c) Dotieren der Mikro- oder Nanosäulen, (d) Aufbringen einer Komplementärschicht auf eine Mantelfläche der Mikro- oder Nanosäule und (e) Kontaktieren der Mikro- oder Nanosäule und der Komplementärschicht, so dass eine Leuchtdiode oder ein elektrisches Schaltelement entsteht. Unter dem Dotieren der Mikro- oder Nanosäulen wird insbesondere verstanden, dass das Verfahren so durchgeführt wird, dass die entstehende Mikro- oder Nanosäule zumindest lokal aus dotiertem Material besteht. Es ist dazu möglich, nicht aber notwendig, dass das Substrat bereits dotiert war. Es ist auch möglich, dass die Mikro- oder Nanosäulen aus undatiertem Material herausgeätzt werden und die Dotierung in einem nachfolgenden Arbeitsschritt eingebracht wird.Preferably, the method comprises the steps of: (c) doping the micro- or nano-columns, (d) applying a complementary layer to a lateral surface of the micro- or nano-column and (e) contacting the micro- or nano-column and the complementary layer such that a light-emitting diode or an electrical switching element is created. The doping of the micro- or nanopillars is understood in particular to mean that the method is carried out in such a way that the resulting micro- or nano-column consists at least locally of doped material. It is possible, but not necessary, for the substrate to be already doped. It is also possible that the micro- or nanopillars are etched out of undated material and the doping is introduced in a subsequent work step.

Unter der Komplementärschicht wird eine Schicht im Material verstanden, die so aufgebaut ist, dass sich zusammen mit der Mikro- oder Nanosäule eine Struktur ergibt, die durch Anlegen einer elektrischen Spannung Licht abgibt. Beispielsweise handelt es sich bei der Komplementärschicht um einen p-dotierten Halbleiter. Alternativ kann es sich um eine Schicht aus InGaN/GaN handeln, die so aufgebaut ist, dass sich Quantentöpfe ergeben. Quantentöpfe bezeichnen lokale Strukturen im Material, die einen elektronischen Potentialverlauf bewirken, der die Bewegungsfreiheit eines geladenen Teilchens, beispielsweise Elektrons, in einer Raumdimension beschränkt, so dass die Teilchen nur in einer Ebene beweglich sind.The complementary layer is understood as meaning a layer in the material which is constructed in such a way that, together with the microcolumn or nanopillar, a structure results which emits light by applying an electrical voltage. By way of example, the complementary layer is a p-doped semiconductor. Alternatively, it may be a layer of InGaN / GaN designed to yield quantum wells. Quantum wells designate local structures in the material, which cause an electronic potential course, which restricts the freedom of movement of a charged particle, for example electron, in a spatial dimension, so that the particles are only movable in one plane.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Halbleiterbauelement, das gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.According to the invention is also a semiconductor device, which is produced according to a method of the invention.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beigefügten Zeichnungen zeigtIn the following the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the accompanying drawings shows

1 schematisch die Ätzanlage und die 1 schematically the etching system and the

2 und 3 mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Mikrosäulen. 2 and 3 Microcolumns produced by a method according to the invention.

1 zeigt schematisch eine Sentech ICP-Ätzanlage 10, in deren Vakuumkammer 12 ein Halbleitersubstrat 14 positioniert ist. Das Halbleitersubstrat 14 umfasst ein Saphir-Substrat 16, auf dem eine Galliumnitrid-Schicht 18 aufgewachsen ist. Die Galliumnitrid-Schicht 18 ist mit einer Maske 20 versehen, die die Struktur hat, die nicht durch das Ätzen entfernt werden soll. 1 schematically shows a Sentech ICP etching system 10 in their vacuum chamber 12 a semiconductor substrate 14 is positioned. The semiconductor substrate 14 includes a sapphire substrate 16 on which a gallium nitride layer 18 grew up. The gallium nitride layer 18 is with a mask 20 provided with the structure that should not be removed by the etching.

Es wird dann ein Ätzgas 22 durch eine Ätzgasleitung 24 in die Vakuumkammer 12 geleitet. Ein Druck p12 in der Vakuumkammer 12 beträgt p12 = 0,5 Pascal, die Temperatur ist T = 23°C. Der Ätzgasfluss ϕ22 an Ätzgas 22 umfasst 100 sccm H2 und 12% Schwefelhexafluorid bezogen auf den Partialdruck pH2 des Wasserstoffs. Der Schwefelhexafluorid-Gasfluss ϕ22 an Schwefelhexafluorid beträgt also 12 sccm. Der Ätzgasfluss ϕ22 umfasst zudem einen Argon-Gasfluss ϕAr = 20 sccm an Argon. Weitere Gase sind – außer gegebenenfalls in Spuren – nicht enthalten.It then becomes an etching gas 22 through an etching gas line 24 in the vacuum chamber 12 directed. A pressure p 12 in the vacuum chamber 12 p 12 = 0.5 Pascal, the temperature is T = 23 ° C. The etching gas flow φ 22 of etching gas 22 comprises 100 sccm H 2 and 12% sulfur hexafluoride based on the partial pressure p H2 of the hydrogen. The sulfur hexafluoride gas flow φ 22 at sulfur hexafluoride is thus 12 sccm. The etching gas flow φ 22 also includes an argon gas flow φ Ar = 20 sccm of argon. Other gases are - except where appropriate, in traces - not included.

Die ICP-Anlage 10 umfasst eine Hochfrequenzquelle 26 zum Abgeben von Mikrowellen in die Vakuumkammer 12. Es ist im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens aber nicht notwendig, Mikrowellen einzustrahlen.The ICP system 10 includes a high frequency source 26 for dispensing microwaves into the vacuum chamber 12 , However, it is not necessary in the context of the method according to the invention to irradiate microwaves.

1 zeigt zudem eine Schleuse 28, mittels der das Halbleitersubstrat 14 in die Vakuumkammer 12 eingeschleust und aus ihr ausgeschleust werden kann. Die Schleuse 28 ist, wie auch die Vakuumkammer 12, mit einer Vakuumpumpe 30 verbunden, beispielsweise einer Turbomolekularpumpe. Die ICP-Anlage 10 besitzt zudem eine Gasbox 32, die auch als Zudosiereinheit bezeichnet werden könnte, mittels der das Ätzgas 22 aus den Teilgasen, beispielsweise Wasserstoff und Schwefelhexalfluorid sowie Argon, zusammengemischt wird. 1 also shows a lock 28 , by means of which the semiconductor substrate 14 in the vacuum chamber 12 can be introduced and discharged from it. The lock 28 is, as well as the vacuum chamber 12 , with a vacuum pump 30 connected, for example, a turbomolecular pump. The ICP system 10 also has a gas box 32 , which could also be referred to as Zudosiereinheit, by means of the etching gas 22 from the partial gases, such as hydrogen and sulfur hexafluoride and argon, is mixed together.

2 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umwandeltes Substrat, das eine Mehrzahl an Nanosäulen 34.1, 34.2, ... aufweist. Die Nanosäulen 34 haben einen Durchmesser von circa 2,5 Mikrometern und eine Höhe von circa 15 Mikrometern. 2 shows a substrate converted by the method according to the invention, which has a plurality of nanopillars 34.1 . 34.2 , ... having. The nanopillars 34 have a diameter of about 2.5 microns and a height of about 15 microns.

Die Nanosäulen 34 (Bezugszeichen ohne Zählsuffix bezeichnen das Objekt als solches) besitzen Mantelflächen 36, beispielsweise besitzt die Nanosäule 34.1 die Mantelfläche 36.1. In einem nicht dargestellten Schritt wird auf die Mantelflächen 36 eine Komplementärschicht aufgewachsen. Das erfolgt beispielsweise durch Epitaxie in der in 1 gezeigten ICP-Anlage. Als Komplementärschicht kann ein p-dotierter Halbleiter aufgebracht werden. Alternativ können in dem Galliumnitrid InGaN-GaN Quantentröge aufgebracht werden. Es ist zudem möglich, die dann verbleibenden Zwischenräume mit Umlenkelementen zu füllen, beispielsweise mit kleinen Glasobjekten, die dazu führen, dass aus den Mantelflächen austretende Lichtquanten umgelenkt werden und unter einem kleineren Winkel zur Mantelfläche verlaufen.The nanopillars 34 (Reference signs without counting suffix denote the object as such) have lateral surfaces 36 , for example, has the nanopillar 34.1 the lateral surface 36.1 , In a step, not shown, on the lateral surfaces 36 grown a complementary layer. This is done, for example, by epitaxy in the in 1 shown ICP system. As a complementary layer, a p-doped semiconductor can be applied. Alternatively, quantum wells may be deposited in the gallium nitride InGaN-GaN. It is also possible to fill the remaining spaces then with deflection elements, for example, with small glass objects, which cause that emerging from the lateral surfaces of light quanta are deflected and extend at a smaller angle to the lateral surface.

3 zeigt ein Vorprodukt für ein Halbleiterbauelement, insbesondere eine Leuchtdiode oder ein elektrisches Schaltelement, bei dem mittels des oben beschriebenen Verfahrens Nanosäulen 34 hergestellt wurden. Das Aspektverhältnis liegt bei circa 2, der Durchmesser der Nanosäulen beträgt ungefähr 1,5 Mikrometer. 3 shows a precursor for a semiconductor device, in particular a light-emitting diode or an electrical switching element, wherein by means of the method described above nano-columns 34 were manufactured. The aspect ratio is about 2, the diameter of the nanocolumns is about 1.5 microns.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
ICP-ÄtzanlageICP etcher
1212
Vakuumkammervacuum chamber
1414
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
1616
Saphir-SubstratSapphire substrate
1818
Galliumnitrid-SchichtGallium nitride layer
2020
Maskemask
2222
Ätzgasetching
2424
Ätzgasleitungetching gas line
2626
HochfrequenzquelleRF source
2828
Schleuselock
3030
Vakuumpumpevacuum pump
3232
Gasboxgasbox
3434
NanosäuleNano column
3636
Mantelflächelateral surface
ϕφ
Gasflussgas flow

Claims (9)

Verfahren zum Ätzen einer III/V-Verbindung, bei dem ein Ätzgas (22) verwendet wird, das Wasserstoff (H2) und Schwefelhexafluorid (SF6) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzgas (22) – bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs (H2) zwischen 2% und 20% Schwefelhexafluorid (SF6) enthält und – bezogen auf den Partialdruck weniger als 1% Cl2 oder im Ätzverfahren Chlor abspaltende Substanzen enthält.Method for etching a III / V compound, in which an etching gas ( 22 ) containing hydrogen (H 2 ) and sulfur hexafluoride (SF 6 ), characterized in that the etching gas ( 22 ) - Based on the partial pressure of hydrogen (H 2 ) between 2% and 20% sulfur hexafluoride (SF 6 ) contains and - based on the partial pressure less than 1% Cl 2 or in the etching process chlorine-releasing substances. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein Nitrid eines Elements der 3. Hauptgruppe ist, wobei die Verbindung insbesondere Galliumnitrid ist.A method according to claim 1, characterized in that the compound is a nitride of an element of the 3rd main group, wherein the compound is in particular gallium nitride. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzgas (22) bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs (H2) weniger als 5% an Alkanhalogeniden enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the etching gas ( 22 ) based on the partial pressure of hydrogen (H 2 ) contains less than 5% of alkane halides. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzgas (22) bezogen auf den Partialdruck des Wasserstoffs (H2) weniger als 5% an Gasen enthält, die im Ätzprozess nicht inert sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the etching gas ( 22 ) based on the partial pressure of hydrogen (H 2 ) contains less than 5% of gases which are not inert in the etching process. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzgas (22) so gewählt ist, dass der Ätzprozess aktivierungsfrei durchführbar ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the etching gas ( 22 ) is selected so that the etching process is activating-free feasible. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessdruck (P12) während des Ätzens unter 10 Pa liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a process pressure (P 12 ) during the etching is less than 10 Pa. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (a) Einbringen eines Halbleitersubstrats (14) in eine Vakuumkammer (12), (b) Ätzen des Halbleitersubstrats mit dem Ätzgas, so dass Mikro- oder Nanosäulen (34) entstehen, die ein Aspektverhältnis von zumindest 4 haben.Method according to one of the preceding claims, characterized by the steps: (a) introduction of a semiconductor substrate ( 14 ) in a vacuum chamber ( 12 ), (b) etching the semiconductor substrate with the etching gas so that micro- or nanopillars ( 34 ), which have an aspect ratio of at least 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: (c) Dotieren der Mikro- oder Nanosäulen (34), (d) Aufbringen einer Komplementärschicht auf eine Mantelfläche (36) der Mikro- oder Nanosäulen (34), und (e) Kontaktieren der Mikro- oder Nanosäulen (34) und der Komplementärschicht, so dass eine Leuchtdiode oder ein elektrisches Schaltelement entsteht.Method according to one of the preceding claims, characterized by the steps: (c) doping of the micro- or nanopillars ( 34 ), (d) applying a complementary layer to a lateral surface ( 36 ) of the micro or nanopillars ( 34 ), and (e) contacting the micro- or nanopillars ( 34 ) And the complementary layer, so that a light emitting diode or an electrical switching element is formed. Halbleiterbauelement, insbesondere Leuchtdiode oder elektrisches Schaltelement, das mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.Semiconductor component, in particular light-emitting diode or electrical switching element, which is produced by a method according to one of the preceding claims.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003309105A (en) * 2002-04-15 2003-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing method
WO2005071721A1 (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Oxford Instruments Plasma Technology Limited Plasma etching process
US20090053901A1 (en) * 2004-12-13 2009-02-26 Novellus Systems Inc. High dose implantation strip (hdis) in h2 base chemistry

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010012711A1 (en) * 2010-03-25 2011-09-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh A radiation-emitting semiconductor component and method for producing a radiation-emitting semiconductor component

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003309105A (en) * 2002-04-15 2003-10-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Plasma processing method
WO2005071721A1 (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Oxford Instruments Plasma Technology Limited Plasma etching process
US20090053901A1 (en) * 2004-12-13 2009-02-26 Novellus Systems Inc. High dose implantation strip (hdis) in h2 base chemistry

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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