DE102016102876A1 - Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) beschrieben, das eine Vielzahl nebeneinander angeordneter aktiver Bereiche (10) und eine Stromaufweitungsschicht (4) aufweist, welche die aktiven Bereiche (10) zumindest teilweise bedeckt und elektrisch miteinander verbindet. Die aktiven Bereiche (10) sind zumindest teilweise beabstandet zueinander angeordnet und weisen einen Kernbereich (11), eine aktive Schicht (12) und eine Deckschicht (13) auf. Die aktiven Bereiche (10) weisen an einer vom Substrat (1) abgewandten Seite Oberseitenbereiche (14) auf, die nicht mit der Stromaufweitungsschicht (4) elektrisch leitend verbunden sind. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements (20) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl nebeneinander angeordnete aktiver Bereiche, die insbesondere als Mikro- oder Nanostäbe ausgebildet sein können, und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauelements.
  • Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter aktiver Bereiche, die als Mikro- oder Nanostäbe (engl. microrods oder nanorods) ausgebildet sind, ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 2015/091754 A1 bekannt.
  • Es hat sich herausgestellt, dass an den Oberseitenbereichen der aktiven Bereiche, d.h. insbesondere an den Spitzen der Mikro- oder Nanostäbe, Defekte auftreten können, die zu einer Verminderung der Effizienz oder zur Emission von Strahlung mit unerwünschten Wellenlängen führen können. Die Oberseitenbereiche können außerdem eine von Seitenfacetten der aktiven Bereiche unterschiedliche semipolare Seitenfacette aufweisen, so dass die Oberseitenbereiche Strahlung mit einer anderen Wellenlänge emittieren.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter aktiver Bereiche anzugeben, das sich durch eine verbesserte Effizienz und/oder eine verbesserte Homogenität der emittierten Strahlung auszeichnet. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben werden.
  • Diese Aufgaben werden durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement ein Substrat, eine Vielzahl nebeneinander angeordneter aktiver Bereiche und eine Stromaufweitungsschicht, welche die Vielzahl aktiver Bereiche zumindest teilweise bedeckt und elektrisch miteinander verbindet.
  • Die aktiven Bereiche sind jeweils zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Beispielsweise erzeugen die aktiven Bereiche im Betrieb Licht im Spektralbereich zwischen UV-Strahlung und Infrarotstrahlung, insbesondere sichtbares Licht. Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann dabei zwei oder mehr aktive Bereiche, insbesondere hundert und mehr aktive Bereiche oder tausend und mehr aktive Bereiche, umfassen. Die aktiven Bereiche sind beispielsweise derart elektrisch leitend miteinander verbunden, dass mindestens 50 % der aktiven Bereiche, insbesondere mindestens 75 %, zum Beispiel alle aktiven Bereiche, die elektromagnetische Strahlung im Betrieb gleichzeitig erzeugen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die aktiven Bereiche zumindest teilweise beabstandet zueinander angeordnet. Das heißt, die aktiven Bereiche berühren sich zumindest bereichsweise nicht, sondern sind zumindest bereichsweise als voneinander getrennte Bereiche ausgebildet. Die aktiven Bereiche können beispielsweise in lateralen Richtungen, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des optoelektronischen Halbleiterbauelements verlaufen, zumindest bereichsweise beabstandet zueinander angeordnet sein. Die aktiven Bereiche können dabei beispielsweise an ihren Bodenflächen oder ihren Deckflächen durch ein gemeinsames Material oder das Substrat miteinander verbunden sein. Insbesondere aber die Bereiche der aktiven Bereiche, die im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements elektromagnetische Strahlung emittieren, sind beabstandet zueinander angeordnet.
  • Die aktiven Bereiche können jeweils eine Haupterstreckungsrichtung aufweisen. Die Haupterstreckungsrichtungen eines Großteils, beispielsweise aller aktiven Bereiche, können im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zueinander verlaufen. Die Haupterstreckungsrichtung verläuft beispielsweise quer oder senkrecht zu den lateralen Richtungen, in denen die aktiven Bereiche beabstandet zueinander angeordnet sind.
  • Die aktiven Bereiche weisen vorzugsweise einen Kernbereich auf, der ein erstes Halbleitermaterial aufweisen kann. Über dieses erste Halbleitermaterial können die aktiven Bereiche beispielsweise an einer Bodenfläche der aktiven Bereiche jeweils miteinander verbunden sein.
  • Ferner können die aktiven Bereiche eine aktive Schicht aufweisen, die den Kernbereich zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs bedeckt. Das heißt, die aktive Schicht kann an Mantelflächen und gegebenenfalls auch an Deckflächen der aktiven Bereiche ausgebildet sein und den Kernbereich dort überdecken. Insbesondere ist es aber auch möglich, dass Bodenflächen und/oder Deckflächen der aktiven Bereiche jeweils frei von der aktiven Schicht sind und lediglich Mantelflächen der aktiven Bereiche von der aktiven Schicht bedeckt sind.
  • Weiter können die aktiven Bereiche eine Deckschicht aufweisen, die beispielsweise ein zweites Halbleitermaterial aufweisen kann und die aktive Schicht zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs bedeckt. Die Deckschicht kann beispielsweise mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet sein, das sich vom ersten Halbleitermaterial insbesondere durch seine Dotierung unterscheidet.
  • Insgesamt ist es also möglich, dass ein Großteil, insbesondere alle aktiven Bereiche, jeweils einen Kernbereich aufweisen, der in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs jeweils von einer aktiven Schicht bedeckt ist, die wiederum, insbesondere auch in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs, jeweils von einer Deckschicht bedeckt ist.
  • Bei den aktiven Bereichen kann es sich dabei insbesondere um so genannte Mikro- oder Nanostäbe handeln, bei denen eine Hülle mit einer aktiven Schicht um einen Kern aufgebracht ist, der sich in alle drei Raumrichtungen erstreckt. Insbesondere handelt es sich dann um so genannte Kern-Hülle-Nanostäbe oder Mikrostäbe (englisch auch: core shell nanorods oder core shell microrods). Bei dem Halbleitermaterial, mit dem die aktiven Bereiche gebildet sind, handelt es sich beispielsweise um ein nitridisches Verbindungs-Halbleitermaterial. Insbesondere können die aktiven Bereiche auf InGaN basieren.
  • Das optoelektronische Halbleiterbauelement zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass aufgrund der Vielzahl aktiver Bereiche, die sich entlang einer Haupterstreckungsrichtung erstrecken, die strahlungsemittierende Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelements vergrößert ist. Die aktiven Bereiche können mit einem II-VI-Material oder III-V-Material, insbesondere einem III-Nitrid-Material wie z.B. InAlGaN, hergestellt werden und emittieren je nach Materialzusammensetzung in der aktiven Schicht beispielsweise Licht mit einer Peak-Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von mindestens 210 nm bis höchstens 550 nm. Dabei ist die Peak-Wellenlänge insbesondere die Wellenlänge maximaler Emission. Insbesondere wird blaues Licht erzeugt. Um weißes Licht zu erzeugen, kann den aktiven Bereichen im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung ein Lumineszenzkonversionsmaterial nachgeordnet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Stromaufweitungsschicht, welche die Vielzahl aktiver Bereiche an ihren Außenflächen zumindest stellenweise bedeckt und elektrisch leitend miteinander verbindet. Beispielsweise steht die Stromaufweitungsschicht in direktem Kontakt mit der Deckschicht der aktiven Bereiche. Die Stromaufweitungsschicht kann die aktiven Bereiche an ihrer freiliegenden Außenfläche teilweise oder vollständig bedecken.
  • Die Stromaufweitungsschicht ist vorzugsweise strahlungsdurchlässig ausgebildet. Die Stromaufweitungsschicht kann in einem solchen Fall mit einem Halbleitermaterial oder mit einem transparenten, leitfähigen Oxid gebildet sein. Beispielsweise eignet sich Indiumzinnoxid (ITO) als Material zur Bildung der Stromaufweitungsschicht. Ferner ist es möglich, dass die Stromaufweitungsschicht mit einem semitransparenten, leitfähigen Material, das dünn aufgetragen wird, gebildet ist. Die Stromaufweitungsschicht kann in diesem Fall zum Beispiel mit Graphen gebildet sein oder aus Graphen bestehen.
  • Bei dem hierin beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelement weisen die aktiven Bereiche an einer vom Substrat abgewandten Seite vorteilhaft Oberseitenbereiche auf, die nicht mit der Stromaufweitungsschicht elektrisch leitend verbunden sind. Insbesondere können die aktiven Bereiche Mikro- oder Nanostäbe sein, bei denen die Oberseitenbereiche nicht elektrisch leitend mit der Stromaufweitungsschicht verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Spitzen der Mikro- oder Nanostäbe an der dem Substrat abgewandten Seite nicht elektrisch kontaktiert. Vielmehr erfolgt die elektrische Kontaktierung der Mikro- oder Nanostäbe vorzugsweise über die Mantelflächen der aktiven Bereiche. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass kein Stromfluss in die typischerweise defektreichen Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche, insbesondere in die von Seitenfacetten der aktiven Bereiche unterschiedlichen Facetten der Oberseitenbereiche, erfolgt. Auf diese Weise kann Emission von Strahlung unerwünschter Wellenlängen aus den Oberseitenbereichen vermindert werden. Weiterhin wird auch die Anzahl nicht-strahlender Rekombinationen in den Oberseitenbereichen vermindert und auf diese Weise die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements vorteilhaft erhöht.
  • Die aktiven Bereiche weisen vorzugsweise jeweils eine laterale Ausdehnung, d.h. eine Ausdehnung senkrecht zu ihrer Haupterstreckungsrichtung, in einem Bereich von mindestens 20 nm bis höchstens 5 µm auf. In der Haupterstreckungsrichtung weisen die aktiven Bereiche eine Länge auf, die größer ist als der Durchmesser. Beispielsweise ist die Länge der aktiven Bereiche mindestens zwei Mal so groß wie der Durchmesser, insbesondere mindestens fünf Mal so groß wie der Durchmesser oder sogar mindestens 20 Mal so groß wie der Durchmesser der aktiven Bereiche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die Oberseitenbereiche von einer elektrisch isolierenden Schicht bedeckt. Die Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche können insbesondere direkt an die elektrisch isolierende Schicht angrenzen. Auf diese Weise wird ein Stromfluss in die Oberseitenbereiche vorteilhaft verhindert. Die elektrisch isolierende Schicht kann insbesondere eine Oxidschicht wie zum Beispiel eine Siliziumoxidschicht sein. Insbesondere kann die elektrisch isolierende Schicht eine SiO2-Schicht sein.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Oberseitenbereiche durch die elektrisch isolierende Schicht von der Stromaufweitungsschicht elektrisch isoliert. Die Stromaufweitungsschicht kann in diesem Fall zumindest bereichsweise über die elektrisch isolierende Schicht auf den Oberseitenbereichen geführt sein. Insbesondere kann die Stromaufweitungsschicht ganzflächig über den aktiven Bereichen angeordnet sein, wobei die Oberseitenbereiche durch die selektiv auf die Oberseitenbereiche aufgebrachte elektrisch isolierende Schicht von der Stromaufweitungsschicht elektrisch isoliert werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauelements liegen die Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche frei. Insbesondere können die Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche in diesem Fall direkt an ein Umgebungsmediums wie zum Beispiel Luft angrenzen. Bei dieser Ausgestaltung kann die Stromaufweitungsschicht zum Beispiel auf den Seitenflächen der aktiven Bereiche angeordnet sein, während die Oberseitenbereiche freiliegen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die Oberseitenbereiche nicht elektrisch leitend. Die Oberseitenbereiche sind also insbesondere elektrisch isolierend. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass die Stromaufweitungsschicht die Oberseitenbereiche zumindest teilweise oder sogar ganzflächig bedeckt, wobei aber im Wesentlichen kein Stromfluss in die Oberseitenbereiche erfolgt, da diese nicht elektrisch leitend sind. Die elektrische Leitfähigkeit der Oberseitenbereiche kann zum Beispiel durch einen Ionenbeschuss derart herabgesetzt werden, dass im Wesentlichen kein Stromfluss in die Oberseitenbereiche erfolgt und diese somit elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen.
  • Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben. Mittels eines hier beschriebenen Verfahrens kann das oben beschriebene optoelektronisches Halbleiterbauelement hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das optoelektronische Halbleiterbauelement offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • Das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst gemäß zumindest einer Ausgestaltung das Herstellen der Vielzahl von aktiven Bereichen, insbesondere auf einem gemeinsamen Substrat. Bei der Vielzahl aktiver Bereiche kann es sich beispielsweise, wie oben beschrieben, um Kern-Hülle-Nanostäbe oder um Kern-Hülle-Mikrostäbe handeln. Durch die Verwendung von Kern-Hülle-Nanostäben oder -Mikrostäben als aktive Bereiche erfolgt eine Vergrößerung des aktiven Volumens und damit der Leuchtdichte des optoelektronischen Halbleiterbauelements. Weiterhin umfasst das Verfahren das Aufbringen einer Stromaufweitungsschicht auf die aktiven Bereiche, wobei zwischen den Oberseitenbereichen und der Stromaufweitungsschicht kein elektrischer Kontakt ausgebildet wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Stromaufweitungsschicht eine elektrisch isolierende Schicht auf die Oberseitenbereiche aufgebracht. Das Aufbringen der elektrisch isolierenden Schicht erfolgt vorzugsweise selektiv auf die Oberseitenbereiche. Die Seitenflächen der aktiven Bereiche, insbesondere die Mantelflächen der Nanostäbe oder Mikrostäbe, werden vorzugsweise nicht oder nur bereichsweise mit der elektrisch isolierenden Schicht beschichtet. Beispielsweise ist es möglich, dass die Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche und gegebenenfalls zumindest ein Teil der an das Substrat angrenzenden Unterseitenbereiche der aktiven Bereiche mit dem Material der elektrisch isolierenden Schicht beschichtet werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren das gerichtete Abscheiden der elektrisch isolierenden Schicht derart, dass die elektrisch isolierende Schicht auf den Oberseitenbereichen mit einer größeren Schichtdicke als auf Seitenflächen der aktiven Bereiche abgeschieden wird. Die Seitenflächen können insbesondere Mantelflächen der vorzugsweise als Nanostäbe oder Mikrostäbe ausgebildeten aktiven Bereiche sein. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens wird nachfolgend vorzugsweise ein Ätzprozess durchgeführt, bei dem die elektrisch isolierende Schicht von den Seitenflächen wieder entfernt wird. Die Dauer des Ätzprozesses wird vorteilhaft derart gewählt, dass die auf die Seitenflächen aufgebrachte elektrisch isolierende Schicht mit geringerer Schichtdicke vollständig entfernt wird, während in den Oberseitenbereichen aufgrund der dort vorhandenen größeren Schichtdicke die elektrisch isolierende Schicht nicht vollständig entfernt wird.
  • Die elektrisch isolierende Schicht kann insbesondere durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren) aufgebracht werden. Alternativ kann die elektrisch isolierende Schicht zum Beispiel durch thermische Verdampfung, Sputtern oder Laserstrahlverdampfen (PLD, Pulsed Laser Deposition) aufgebracht werden. Die elektrisch isolierende Schicht kann insbesondere eine Oxidschicht sein. Vorzugsweise ist die elektrisch isolierende Schicht eine SiO2-Schicht.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird die Stromaufweitungsschicht nach dem Aufbringen auf die aktiven Bereiche von den Oberseitenbereichen wieder entfernt. Mit anderen Worten wird die Stromaufweitungsschicht zunächst ganzflächig einschließlich der Oberseitenbereiche auf die aktiven Bereiche aufgebracht, und in den Oberseitenbereichen danach wieder entfernt. Nach dem Entfernen der Stromaufweitungsschicht von den Oberseitenbereichen liegen diese vorteilhaft frei, das heißt die Oberseitenbereiche grenzen direkt an ein Umgebungsmedium wie zum Beispiel Luft an. Bei dieser Ausgestaltung wird beispielsweise in einem ersten Schritt eine Maskenschicht, welche die aktiven Bereiche abgesehen von den Oberseitenbereichen bedeckt, aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird der Ätzprozess durchgeführt, bei dem die Stromaufweitungsschicht von den Oberseitenbereichen entfernt wird. Nachfolgend wird die Maskenschicht vorzugsweise wieder entfernt.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird nach dem Aufbringen der Stromaufweitungsschicht auf die aktiven Bereiche eine transparente dielektrische Schicht aufgebracht, die über der Vielzahl der aktiven Bereiche vorzusgweise eine planare Oberfläche ausbildet. Die transparente dielektrische Schicht füllt somit vorteilhaft die Zwischenräume zwischen den aktiven Bereichen vollständig aus und weist oberhalb der aktiven Bereiche eine planare Oberfläche aus. Nachfolgend wird bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise ein materialabtragender Prozess durchgeführt, durch den Teile der transparenten dielektrischen Schicht, der Stromaufweitungsschicht und der aktiven Bereiche abgetragen werden, so dass Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche freiliegen.
  • Der materialabtragende Prozess kann insbesondere ein mechanischer Prozess sein. Der materialabtragende Prozess kann insbesondere Schleifen, Läppen und/oder Polieren umfassen. Es kann auch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) zum Materialabtrag eingesetzt werden.
  • Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens werden die nach der Durchführung des materialabtragenden Prozesses freiliegenden Oberseitenbereiche vorzugsweise mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen. Die elektrisch isolierende Schicht kann aus dem gleichen Material wie die zuvor aufgebrachte transparente dielektrische Schicht gebildet sein. Beispielsweise können die transparente dielektrische Schicht und die elektrisch isolierende Schicht ein Siliziumoxid wie zum Beispiel SiO2 aufweisen.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Oberseitenbereiche der aktiven Bereiche vor dem Aufbringen der Stromaufweitungsschicht vorteilhaft durch einen Ionenbeschuss passiviert. Mit anderen Worten wird die elektrische Leitfähigkeit der Oberseitenbereiche durch den Ionenbeschuss derart herabgesetzt, dass sie im Wesentlichen elektrisch isolierend sind. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt der Ionenbeschuss vorzugsweise gerichtet, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Bereiche. Dies hat den Vorteil, dass die Seitenflächen der aktiven Bereiche, insbesondere Mantelflächen der Nanostäbe oder Mikrostäbe, im Wesentlichen nicht von den Ionen getroffen werden. Es ist daher nicht zwingend erforderlich, vor dem Ionenbeschuss eine Maskenschicht aufzubringen, um die Seitenflächen der aktiven Bereiche vor dem Ionenbeschuss zu schützen.
  • Nach dem Passivieren der Oberseitenbereiche durch den Ionenbeschuss kann die Stromaufweitungsschicht ganzflächig auf die aktiven Bereiche aufgebracht werden. In den Oberseitenbereichen entsteht vorteilhaft kein elektrischer Kontakt, da diese im Wesentlichen elektrisch isolierend sind.
  • Das optoelektronische Halbleiterbauelement und das Verfahren werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 6 näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1A eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 1B eine vergrößerte Darstellung eines aktiven Bereichs bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 1C eine vereinfachte schematische Aufsicht auf die aktiven Bereiche bei dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2A bis 2C schematisch dargestellte Zwischenschritte bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronisches Halbleiterbauelements,
  • 3A bis 3C schematisch dargestellte Zwischenschritte bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronisches Halbleiterbauelements,
  • 4A bis 4F schematisch dargestellte Zwischenschritte bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronisches Halbleiterbauelements,
  • 5A bis 5D schematisch dargestellte Zwischenschritte bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronisches Halbleiterbauelements, und
  • 6A bis 6C schematisch dargestellte Zwischenschritte bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung des optoelektronisches Halbleiterbauelements.
  • Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
  • Das in 1A schematisch im Querschnitt dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Vielzahl aktiver Bereiche 10 auf, die nebeneinander über einem gemeinsamen Substrat 1 angeordnet sind. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in 1 nur drei aktive Bereiche 10 dargestellt. Die tatsächliche Anzahl der aktiven Bereiche 10 in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 20 kann wesentlich größer sein, beispielsweise kann das optoelektronische Halbleiterbauelement 20 mindestens 50, mindestens 100 oder sogar mindestens 500 aktive Bereiche 10 aufweisen. Die aktiven Bereiche 10 können in einer matrixartigen Anordnung über dem Substrat 1 angeordnet sein.
  • Die Vielzahl aktiver Bereiche 10 ist vorzugsweise über eine erste Halbleiterschicht 2, die auf das Substrat 1 epitaktisch aufgewachsen sein kann, miteinander verbunden. Die erste Halbleiterschicht 2 kann insbesondere eine n-leitende Halbleiterschicht sein. Beispielsweise weist die erste Halbleiterschicht 2 n-dotiertes GaN auf.
  • Die aktiven Bereiche 10 sind insbesondere als Mikro- oder Nanostäbe ausgebildet. Ein aktiver Bereich 10 ist in 1B vergrößert dargestellt. Jeder aktive Bereich 10 umfasst einen Kernbereich 11, der mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist. Der Kernbereich wird von einer aktiven Schicht 12 umhüllt, die zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Die aktive Schicht 12 wird von einer Deckschicht 13 umhüllt, die beispielsweise mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist. Eine solche Anordnung der Schichten in den Mikro- oder Nanostäben wird auch als Kern-Hülle Struktur (engl. core-shell structure) bezeichnet.
  • Die Halbleiterschichten 2, 11, 12, 13 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 basieren vorzugsweise auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleiter. „Auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichten oder zumindest eine Schicht davon ein III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise InxAlyGa1-x-yN umfasst, wobei 0 ≤ × ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des InxAlyGa1-x-yN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (In, Al, Ga, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
  • Beispielsweise weist der Kernbereich 11 n-dotiertes GaN, die aktive Schicht 12 InGaN und die Deckschicht p-dotiertes GaN auf. Es ist auch denkbar, dass der Kernbereich 11, die aktive Schicht 12 und/oder die Deckschicht 13 aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt sind. Insbesondere kann die aktive Schicht 12 eine Einfach- oder Mehrfach-Quantentopfstruktur aufweisen.
  • Der aktive Bereich 10 weist eine Haupterstreckungsrichtung Z auf, entlang der er sich erstreckt. Der aktive Bereich 10 ist vorzugsweise entlang der Haupterstreckungsrichtung z länger ausgebildet, als er in lateralen Richtungen, quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung Z, breit ist.
  • Wie in der schematischen dargestellten Aufsicht in 1C zu sehen ist, können die aktiven Bereiche 10 beispielsweise hexagonale Grundflächen aufweisen. Alternativ sind aber auch andere Formen der Grundfläche möglich. Die Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 können einen sich in Haupterstreckungsrichtung verjüngenden Querschnitt aufweisen und insbesondere eine Spitze aufweisen. Die Oberseitenbereiche 14 können beispielsweise die Form von hexagonalen Pyramiden oder hexagonalen Pyramidenstümpfen aufweisen.
  • Die elektrische Kontaktierung der aktiven Bereiche 10 erfolgt beispielsweise zum einen über die erste Halbleiterschicht 2, auf die ein n-Kontakt 6 aufgebracht ist. Die Kernbereiche 11 sind mit der ersten Halbleiterschicht 2 elektrisch leitend verbunden und können insbesondere direkt an die erste Halbleiterschicht 2 angrenzen. Der zweite elektrische Kontakt zu den aktiven Bereichen 10 wird über eine Stromaufweitungsschicht 4 hergestellt, die über die aktiven Bereiche 10 geführt ist und an einen p-Kontakt 6 angeschlossen ist. Die Stromaufweitungsschicht 4 grenzt insbesondere bereichsweise an die Deckschichten 13 der aktiven Bereiche 10 an. Die Stromaufweitungsschicht 4 und der p-Kontakt 5 sind durch eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten 3, 7A von der n-leitenden Halbleiterschicht 2 und dem n-Kontakt 6 elektrisch isoliert. Der p-Kontakt 5 und der n-Kontakt 6 können beispielsweise als Metallschichten ausgeführt sein.
  • Die Stromaufweitungsschicht 4, die über den aktiven Bereichen 10 angeordnet ist, ist vorzugsweise eine transparente Schicht. Somit kann die von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 20 emittierte Strahlung durch die Stromaufweitungsschicht 4 ausgekoppelt werden. Insbesondere kann die Stromaufweitungsschicht 4 ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO, transparent conductive oxide) wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid (ITO) aufweisen.
  • An den Unterseiten der aktiven Bereiche 10, dort wo sie durch die Halbleiterschicht 2 miteinander verbunden sind, ist eine Isolationsschicht 3 ausgebildet, die auch als Maske zur Erzeugung der aktiven Bereiche 10 während des epitaktischen Wachstums dienen kann. Die Isolationsschicht 3 muss aber nicht einer Wachstumsmaske entsprechen und kann auch nachträglich – das heißt nach Abschluss des epitaktischen Wachstums – eingebracht sein. Die Isolationsschicht 3 ist beispielsweise mit einem Halbleiteroxid oder einem Halbleiternitrid wie Siliziumoxid oder Siliziumnitrid gebildet. Die Isolationsschicht 3 ist elektrisch isolierend ausgebildet und isoliert den Kernbereich 10 sowie die erste Halbleiterschicht 2 von der Deckschicht 13 und der Stromaufweitungsschicht 4.
  • Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 20 weisen die aktiven Bereiche 10 vorteilhaft Oberseitenbereiche 14 auf, die nicht elektrisch leitend mit der Stromaufweitungsschicht 4 verbunden sind. Dies wird bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass eine elektrisch isolierende Schicht 7 auf die Oberseitenbereiche 14 aufgebracht ist. Die elektrisch isolierende Schicht 7 bedeckt die aktiven Bereiche 10 nur teilweise, vorzugsweise nur an den Oberseitenbereichen 14. Es ist möglich, dass zusätzlich an Unterseitenbereichen 16 der aktiven Bereiche 10 eine weitere elektrisch isolierende Schicht 7A aufgebracht ist, die beispielsweise das gleiche Material wie die elektrisch isolierende Schicht 7 aufweist und im gleichen Verfahrensschritt hergestellt werden kann. Die Seitenflächen 15 der aktiven Bereiche 10 sind aber zur Herstellung des elektrischen Kontakts zwischen der Stromaufweitungsschicht 4 und den Deckschichten 13 zumindest teilweise nicht von der elektrisch isolierenden Schicht 7 oder der weiteren elektrisch isolierenden Schicht 7A bedeckt. Die elektrisch isolierende Schicht 7 und/oder die weitere elektrisch isolierende Schicht 7A sind vorzugsweise jeweils eine Oxidschicht, insbesondere eine SiO2-Schicht.
  • Dadurch, dass die Oberseitenbereiche 14 durch die elektrisch isolierende Schicht 7 von der Stromaufweitungsschicht 4 isoliert sind, wird beim Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 vorteilhaft kein Strom in die Oberseitenbereiche 14 eingeprägt. Dies ist vorteilhaft, da die Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 insbesondere bei der Ausbildung als Mikro- oder Nanostäbe in der Regel Defekte in der Kristallstruktur aufweisen, die zur Emission von Strahlung mit unerwünschten Wellenlängen und/oder zu nicht-strahlenden Rekombinationen von Ladungsträgern führen können. Hierdurch könnte das Emissionsspektrum verschoben oder die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbereichs 20 vermindert werden. Um solche unerwünschten Effekte zu vermeiden, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, einen elektrischen Kontakt zwischen der Stromaufweitungsschicht 4 und den Oberseitenbereichen 14 der aktiven Bereiche 10 zu vermeiden.
  • In den 2A bis 2C sind schematisch Zwischenschritte eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements dargestellt, mit dem beispielsweise das optoelektronische Halbleiterbauelement gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann. Bei dem in 2A dargestellten Zwischenschritt ist nach der Herstellung der aktiven Bereiche 10 eine elektrisch isolierende Schicht 7 auf die aktiven Bereiche 10 aufgebracht worden. Die elektrisch isolierende Schicht 7 ist vorzugsweise eine Oxidschicht, insbesondere eine SiO2-Schicht.
  • Die elektrisch isolierende Schicht 7 wird durch ein Beschichtungsverfahren, vorzugsweise durch ein CVD-Verfahren, auf die aktiven Bereiche 10 aufgebracht. Die Beschichtung erfolgt vorzugsweise derart, dass auf den Oberseitenbereichen 14 die aktiven Bereiche 10 eine größere Schichtdicke als auf den Seitenflächen 15 abgeschieden wird. Beispielsweise kann die Schichtdicke der elektrisch isolierenden Schicht 7 auf den Oberseitenbereichen 14 etwa 500 nm, im Bereich der Seitenflächen etwa 150 nm und in den Zwischenräumen zwischen den aktiven Bereichen 10 etwa 280 nm betragen. Die Variation der Schichtdicke über die verschiedenen Bereiche der aktiven Bereiche 10 kann durch die Prozessparameter bei der Abscheidung der elektrisch isolierenden Schicht 7, beispielsweise durch eine Variation des Zuflusses der Precursor-Materialien, den Druck oder die Temperatur, beeinflusst werden.
  • Nachfolgend wird, wie in 2B dargestellt, ein Ätzprozess durchgeführt, durch den die elektrisch isolierende Schicht zumindest teilweise abgetragen wird. Der Ätzprozess kann insbesondere ein isotroper Ätzprozess sein, durch den die Schichtdicken der elektrisch isolierenden Schicht 7 in den verschiedenen Bereichen im Wesentlichen um den gleichen Betrag reduziert werden. Aufgrund der nach der Beschichtung vorliegenden Variation der Schichtdicke verbleibt auf den Oberseitenseiten 14 der aktiven Bereiche 10 nach dem Ätzprozess ein Teil der elektrisch isolierenden Schicht 7. Im Bereich der Seitenflächen 15 der aktiven Bereiche 10 wird die elektrisch isolierende Schicht 7 zumindest bereichsweise vollständig abgetragen. Es ist möglich, dass die elektrisch isolierende Schicht die Seitenflächen 15 im oberen Bereich teilweise bedeckt, aber die Seitenflächen 15 werden zumindest nicht vollständig von der elektrisch isolierenden Schicht 7 bedeckt. Es auch ist möglich, dass in den Unterseitenbereichen 16 und in den Zwischenräumen 17 zwischen den aktiven Bereichen 10 ein Teil 7A der elektrisch isolierenden Schicht verbleibt. Beispielsweise kann die Schichtdicke der elektrisch isolierenden Schicht nach dem Ätzprozess in den Oberseitenbereichen 14 etwa 300 nm und in den Zwischenräumen 17 etwa 80 nm betragen. Durch den Ätzprozess werden also beispielsweise etwa 200 nm der elektrisch isolierenden Schicht 7 abgetragen.
  • In 2C ist ein nachfolgender Prozessschritt schematisch dargestellt, bei dem die Stromaufweitungsschicht 4 auf die aktiven Bereiche 10 aufgebracht worden ist. In den Oberseitenbereichen 14 und den Unterseitenbereichen 16 sind die aktiven Bereiche 10 durch die elektrisch isolierende Schicht 7, 7A von der Stromaufweitungsschicht 4 elektrisch isoliert. Andererseits grenzt die Stromaufweitungsschicht 4 im Bereich der Seitenflächen 15 direkt an die aktiven Bereiche 10 an, so dass dort ein elektrischer Kontakt hergestellt wird.
  • In den 3A ab 3C ist schematisch eine Abwandlung des in den 2A bis 2C dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird nach der Herstellung der aktiven Bereiche 10 in einem in 3A dargestellten Zwischenschritt die elektrisch isolierende Schicht 7 auf die aktiven Bereiche 10 aufgebracht. Die Prozessparameter bei der Beschichtung werden beispielsweise derart eingestellt, dass im Bereich der Seitenflächen 15 und der Unterseiten 16 die abgeschiedene Schichtdicke geringer ist als bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel.
  • Auf diese Weise wird erreicht, dass bei dem in 3B dargestellten Ätzprozess die elektrisch isolierende Schicht 7 sowohl an den Seitenflächen 15 als auch an den Unterseitenbereichen 16 und in den Zwischenräumen 17 vollständig abgetragen wird.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist die in einem nachfolgenden Prozessschritt aufgebrachte Stromaufweitungsschicht 4, wie in 3C dargestellt, nur in den Oberseitenbereichen 14 durch die elektrisch isolierende Schicht 7 von den aktiven Bereichen 10 isoliert, während im Bereich der Seitenflächen 15 und der Unterseitenbereiche 16 ein elektrischer Kontakt hergestellt wird.
  • In den 4A bis 4F ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anhand von schematisch dargestellten Zwischenschritten dargestellt.
  • Bei dem in 4A dargestellten Zwischenschritt sind die aktiven Bereiche 10, die über eine n-leitende Halbleiterschicht 2 miteinander verbunden sind, auf einem gemeinsamen Substrat 1 hergestellt worden. Das Substrat 1 kann zum Beispiel ein Saphirsubstrat sein. Weiterhin ist eine elektrisch isolierende Schicht 3 aufgebracht worden. Die Ausgestaltungen der aktiven Bereiche 10 sowie der weiteren Schichten können dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen werden deshalb nicht nochmals näher erläutert.
  • Bei dem in 4B dargestellten Zwischenschritt ist die Stromaufweitungsschicht 4, beispielsweise eine ITO-Schicht, ganzflächig über den aktiven Bereichen 10 aufgebracht worden.
  • In einem in 4C dargestellten weiteren Zwischenschritt ist eine Maskenschicht 8, beispielsweise eine Fotolackschicht, auf die Stromaufweitungsschicht 4 aufgebracht worden.
  • Bei dem in 4D dargestellten weiteren Zwischenschritt ist die Maskenschicht 8 so weit abgetragen worden, dass sie in vertikaler Richtung unterhalb der Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 endet. Das Abtragen der Maskenschicht 8 kann zum Beispiel durch einen Ätzprozess, insbesondere durch einen Ätzprozess mit einem Sauerstoffplasma, durchgeführt werden.
  • Bei dem in 4E dargestellten weiteren Zwischenschritt ist ein weiterer Ätzprozess durchgeführt worden, um die Stromaufweitungsschicht 4 von den nicht von der Maskenschicht 8 bedeckten Oberseitenbereichen 14 zu entfernen. Dies kann mittels eines nasschemischen Ätzprozesses oder mittels eines Trockenätzprozesses durchgeführt werden.
  • In dem in 4F dargestellten Zwischenschritt sind weitere Prozessschritte durchgeführt worden, um ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 fertigzustellen. Die Maskenschicht 8 ist wieder entfernt worden. Weiterhin wurde ein Teil der elektrisch isolierenden Schicht 3 von der n-leitenden ersten Halbleiterschicht 2 entfernt, um dort einen n-Kontakt 6 aufzubringen. Weiterhin wurde auf einen Bereich der Stromaufweitungsschicht 4 ein p-Kontakt 5 aufgebracht.
  • Bei dem so hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement 20 liegen die Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche vorteilhaft frei, das heißt sie grenzen direkt an das Umgebungsmedium wie beispielsweise Luft an. Insbesondere sind die Oberseitenbereiche 14 nicht von der Stromaufweitungsschicht 4 bedeckt, so dass im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 kein Strom in die Oberseitenbereiche 14 eingeprägt wird. Hieraus ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen. Zudem wird durch das Entfernen der leicht absorbierenden Stromaufweitunsschicht 4 von den die Hauptaustrittsflächen der Emission bildenden Oberseitenbereichen die Absorption reduziert.
  • In den 5A bis 5D ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anhand von schematisch dargestellten Zwischenschritten dargestellt.
  • Bei dem in 5A dargestellten Zwischenschritt sind die n-leitende Halbleiterschicht 2, die isolierende Schicht 3, die aktive Bereiche 10 und die Stromaufweitungsschicht 4 auf einem Substrat 1 hergestellt worden. Dies kann analog zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel erfolgen, wobei die Ausgestaltungen der aktiven Bereiche 10 sowie der weiteren Schichten wiederum dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen können und deshalb nicht nochmals näher erläutert werden.
  • Weiterhin ist bei dem in 5A dargestellten Zwischenschritt eine transparente dielektrische Schicht 9 auf die Stromaufweitungsschicht 4 aufgebracht worden, welche diese vorzugsweise vollständig planarisiert. Die transparente dielektrische Schicht 9 füllt insbesondere die Zwischenräume zwischen den aktiven Bereichen 10, die mit der Stromaufweitungsschicht 4 bedeckt sind, vollständig auf. Die transparente dielektrische Schicht 9 kann insbesondere eine Oxidschicht, beispielsweise eine SiO2-Schicht, sein.
  • Bei dem in 5B dargestellten weiteren Zwischenschritt sind die transparente dielektrische Schicht 9 sowie darunterliegende Teile der aktiven Bereiche 10 und der Stromaufweitungsschicht 4 teilweise abgetragen worden. Der Materialabtrag, der in 5B durch die Pfeile 18 symbolisiert wird, kann insbesondere durch ein mechanisches Verfahren wie beispielsweise Schleifen, Läppen oder Polieren erfolgen. Insbesondere kann der Materialabtrag durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) erfolgen. Der Materialabtrag erfolgt so weit, dass Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 von der Stromaufweitungsschicht 4 befreit werden. Insbesondere können hierbei die Spitzen der Mikro- oder Nanostäbe, welche die aktiven Bereiche 10 ausbilden, abgetragen werden.
  • Bei dem in 5C dargestellten Zwischenschritt ist auf die zuvor freigelegte Oberfläche, insbesondere auf die freiliegenden Oberseitenbereiche 14, eine elektrisch isolierende Schicht 7 aufgebracht worden. Die elektrisch isolierende Schicht 7 kann das gleiche Material wie die transparente dielektrische Schicht 9 aufweisen. In diesem Fall entsteht keine optisch wirksame Grenzfläche zwischen der elektrisch isolierenden Schicht 7 und der transparenten dielektrischen Schicht 9. Insbesondere kann die elektrisch isolierende Schicht 7 eine Oxidschicht wie beispielsweise eine SiO2-Schicht sein.
  • In dem in 5D dargestellten Zwischenschritt sind weitere Prozessschritte durchgeführt worden, um ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 fertigzustellen. Die elektrisch isolierende Schicht 7 und die transparente dielektrische Schicht 9 sind seitlich der aktiven Bereiche 10 teilweise wieder entfernt worden, um die n-leitende Halbleiterschicht 2 und die Stromaufweitungsschicht 4 zum Aufbringen von elektrischen Kontakten 5, 6 freizulegen. Insbesondere wurde auf die Stromaufweitungsschicht 4 ein p-Kontakt 5 und auf die n-leitende Halbleiterschicht 2 ein n-Kontakt 6 aufgebracht.
  • Bei dem so hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement 20 sind Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 nicht an die Stromaufweitungsschicht 4 angeschlossen, sondern werden von der elektrisch isolierenden Schicht 7 bedeckt, so dass im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 kein Strom in die Oberseitenbereiche 14 eingeprägt wird. Hieraus ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen.
  • In den 6A bis 6C ist noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anhand von schematisch dargestellten Zwischenschritten dargestellt.
  • Bei dem in 6A dargestellten Zwischenschritt sind die n-leitende Halbleiterschicht 2, die Isolationsschicht 3 und die aktiven Bereiche 10 auf einem Substrat 1 hergestellt worden. Dies kann analog zu den vorherigen Ausführungsbeispielen erfolgen, wobei die Ausgestaltungen der aktiven Bereiche 10 sowie der weiteren Schichten wiederum dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen können und deshalb nicht nochmals näher erläutert werden.
  • Bei dem in 6B dargestellten weiteren Zwischenschritt des Verfahrens wird ein Ionenbeschuss durchgeführt, der durch die Pfeile 19 angedeutet wird. Der Ionenbeschuss erfolgt mittels einer Ionenquelle bevorzugt derart, dass die Ionen im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Bereiche 10 auf diese auftreffen. Die Ionen treffen daher vorteilhaft im Wesentlichen nur auf die Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 auf. Durch den Ionenbeschuss werden die Oberseitenbereiche 14 derart modifiziert, dass Sie ihre elektrische Leitfähigkeit verlieren. Die Oberseitenbereiche 14 werden mit anderen Worten durch den Ionenbeschuss passiviert und stellen somit elektrisch isolierende Bereiche dar. Die Seitenflächen 15 der aktiven Bereiche werden dagegen im Wesentlichen nicht von den Ionen getroffen und daher nicht passiviert. Für die Durchführung des Ionenbeschusses kann beispielsweise ein Wasserstoffplasma und/oder einem Sauerstoffplasma verwendet werden.
  • In dem in 6C dargestellten Zwischenschritt sind weitere Prozessschritte durchgeführt worden, um ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 fertigzustellen. Insbesondere ist eine Stromaufweitungsschicht 4, die vorzugsweise eine ITO-Schicht sein kann, auf die aktiven Bereiche 10 aufgebracht worden. Weiterhin wurde ein Teil der Isolationschicht 3 von der n-leitenden Halbleiterschicht 2 entfernt, um dort einen n-Kontakt 6 aufzubringen. Weiterhin wurde auf einen Bereich der Stromaufweitungsschicht 4 ein p-Kontakt 5 aufgebracht.
  • Bei dem so hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement 20 sind Oberseitenbereiche 14 der aktiven Bereiche 10 nicht an die Stromaufweitungsschicht 4 angeschlossen. Vielmehr sind die Oberseitenbereiche 14 aufgrund der Passivierung durch den Ionenbeschuss nicht elektrisch leitfähig, so dass im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements 20 kein Strom in die Oberseitenbereiche 14 eingeprägt wird. Hieraus ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Substrat
    2
    n-Kontaktschicht
    3
    Isolationsschicht
    4
    Stromaufweitungsschicht
    5
    p-Kontakt
    6
    n-Kontakt
    7
    elektrisch isolierende Schicht
    8
    Maskenschicht
    9
    transparente dielektrische Schicht
    10
    aktiver Bereich
    11
    Kernbereich
    12
    aktive Schicht
    13
    Deckschicht
    14
    Oberseitenbereich
    15
    Seitenfläche
    16
    Unterseitenbereich
    17
    Zwischenräume
    18
    Pfeile
    19
    Pfeile
    20
    optoelektronisches Halbleiterbauelement
    Z
    Haupterstreckungsrichtung der aktiven Bereiche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2015/091754 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (20) mit – einem Substrat (1), – einer Vielzahl nebeneinander angeordneter aktiver Bereiche (10), die zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet sind, und – einer Stromaufweitungsschicht (40, welche die aktiven Bereiche (10) zumindest teilweise bedeckt und elektrisch miteinander verbindet, wobei die aktiven Bereiche (10) – zumindest teilweise beabstandet zueinander angeordnet sind, – eine Haupterstreckungsrichtung (z) aufweisen, – einen Kernbereich (11) aufweisen, – eine aktive Schicht (12) aufweisen, die den Kernbereich (11) zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung (Z) des aktiven Bereichs (10) bedeckt, – eine Deckschicht (13) aufweisen, die die aktive Schicht (11) zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung (Z) des aktiven Bereichs (10) bedeckt, und – an einer vom Substrat (1) abgewandten Seite Oberseitenbereiche (14) aufweisen, die nicht mit der Stromaufweitungsschicht (4) elektrisch leitend verbunden sind.
  2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die aktiven Bereiche (10) Mikro- oder Nanostäbe sind, welche eine laterale Ausdehnung zwischen 20 nm und 5 µm aufweisen.
  3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberseitenbereiche (14) von einer elektrisch isolierenden Schicht (7) bedeckt sind.
  4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 3, wobei die Oberseitenbereiche (14) durch die elektrisch isolierende Schicht (7) von der Stromaufweitungsschicht (4) isoliert sind.
  5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberseitenbereiche (14) freiliegen.
  6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Oberseitenbereiche (14) nicht elektrisch leitend sind.
  7. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend das Herstellen der Vielzahl von aktiven Bereichen (10), und das Aufbringen der Stromaufweitungsschicht (4) auf die aktiven Bereiche (10), wobei zwischen den Oberseitenbereichen (14) und der Stromaufweitungsschicht (4) kein elektrischer Kontakt ausgebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem vor dem Aufbringen der Stromaufweitungsschicht (4) eine elektrisch isolierende Schicht (7) auf die Oberseitenbereiche (14) aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das Aufbringen der elektrisch isolierenden Schicht (7) folgende Schritte umfasst: – gerichtetes Abscheiden der elektrisch isolierenden Schicht (7) derart, dass die elektrisch isolierende Schicht (7) auf den Oberseitenbereichen (14) mit einer größeren Schichtdicke als auf Seitenflächen (15) der aktiven Bereiche (10) abgeschieden wird, und – Durchführen eines Ätzprozess, bei dem die elektrisch isolierende Schicht (7) von den Seitenflächen (15) wieder entfernt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die elektrisch isolierende Schicht (7) durch ein CVD-Verfahren, Bedampfen, Sputtern oder Laserstrahlverdampfen aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Stromaufweitungsschicht (4) nach dem Aufbringen auf die aktiven Bereiche (10) von den Oberseitenbereichen (14) entfernt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Entfernen der Stromaufweitungsschicht (4) folgende Schritte umfasst: – Aufbringen einer Maskenschicht (8), welche die aktiven Bereiche (10) abgesehen von den Oberseitenbereichen (14) bedeckt, – Durchführen eines Ätzprozesses, bei dem die Stromaufweitungsschicht (4) von den Oberseitenbereichen (14) entfernt wird, und – Entfernen der Maskenschicht (8).
  13. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem nach dem Aufbringen der Stromaufweitungsschicht (4) auf die aktiven Bereiche (10) eine transparente dielektrische Schicht (9) aufgebracht wird, die über der Vielzahl der aktiven Bereiche (10) eine planare Oberfläche ausbildet, und nachfolgend ein materialabtragender Prozess durchgeführt wird, durch den Teile der transparenten dielektrischen Schicht (9), der Stromaufweitungsschicht (4) und der aktiven Bereiche (10) abgetragen werden, so dass die Oberseitenbereiche (14) freiliegen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei eine elektrisch isolierende Schicht (7) auf die freiliegenden Oberseitenbereiche (14) aufgebracht wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Oberseitenbereiche (14) vor dem Aufbringen der Stromaufweitungsschicht (4) durch Ionenbeschuss passiviert werden.
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