DE102017130760A1

DE102017130760A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung von optoelektronischen halbleiterbauteilen

Info

Publication number: DE102017130760A1
Application number: DE102017130760.5A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Herrmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-06-27
Also published as: WO2019121556A1; US20210005660A1; US11574952B2

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil (1) eine Vielzahl von Halbleitersäulen (3). An Seitenflächen (37) sind die Halbleitersäulen (3) mindestens zum Teil von einer elektrischen Trennschicht (2) umgeben. Eine Bestromung der Halbleitersäulen (3) erfolgt über mindestens eine erste elektrische Kontaktfläche (41) und mindestens eine zweite elektrische Kontaktfläche (42). Ein erster Teil der Halbleitersäulen (3) ist als Emittersäulen (5) zur Strahlungserzeugung und ein zweiter Teil als nicht strahlende elektrische Kontaktsäulen (4) gestaltet. Die Kontaktsäulen (4) verlaufen durch die Trennschicht (2) hindurch, sodass alle Kontaktflächen (41, 42) auf der gleichen Seite der Trennschicht (2) liegen. Die Kontaktsäulen (4) sind je mit einer elektrisch ohmsch leitenden Außenschicht (43) versehen.

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Herstellen von optoelektronischen Halbleiterbauteilen angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das gleichmäßig bestrombar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine Vielzahl von Halbleitersäulen. Die Halbleitersäulen basieren auf zumindest einem Halbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich bevorzugt um ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial, zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs oder wie Al_nGa_mIn_1-n-mAs_kP_1-k, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann das Halbleitermaterial Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters des Halbleitermaterials, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleitersäulen je eine Spitze und einen gegenüberliegenden Basisbereich auf.
Der Begriff Spitze bedeutet nicht notwendigerweise, dass die Halbleitersäulen an dem betreffenden Ende spitz zulaufen, wenngleich dies der Fall sein kann. Mit anderen Worten sind die Begriffe Spitze und Basisbereich als gegenüberliegende Enden der Halbleitersäulen zu verstehen, wobei die verschiedenen Begriffe den Enden zur Unterscheidung dienen. Insbesondere meint der Begriff Spitze unabhängig von der genauen geometrischen Gestalt einen an einer Kontaktspitze liegenden Bereich und/oder bevorzugt einen am weitesten von einem Aufwachssubstrat entfernt liegenden Bereich der Halbleitersäulen. Der Basisbereich ist dann insbesondere ein dem Aufwachssubstrat nächstgelegener Bereich der Halbleitersäulen. Somit können auch dem Aufwachssubstrat abgewandte Seitenflächen von liegenden Halbleitersäulen als Spitze verstanden werden. Bevorzugt jedoch begrenzt die Spitze die Halbleitersäulen entlang einer Wachstumsrichtung weg vom Aufwachssubstrat. Dabei ist die Wachstumsrichtung bevorzugt senkrecht oder mit einer Toleranz von höchstens 30° oder 15° senkrecht zum Aufwachssubstrat orientiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil mindestens eine elektrische Trennschicht. Die Trennschicht ist elektrisch isolierend. Durch die Trennschicht fließt im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Halbleiterbauteils kein Strom.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umgibt die Trennschicht die Halbleitersäulen an Seitenflächen teilweise oder vollständig. Die Trennschicht kann die Seitenflächen berühren. Mit anderen Worten können die Halbleitersäulen in die Trennschicht eingebettet sein, in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil eine oder mehrere erste elektrische Kontaktflächen sowie eine oder mehrere zweite elektrische Kontaktflächen. Die mindestens eine erste elektrische Kontaktfläche sowie die mindestens eine zweite elektrische Kontaktfläche dienen zur Bestromung der Halbleitersäulen. Es ist möglich, dass es sich bei diesen Kontaktflächen um elektrische Anschlussstellen zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils handelt. Die ersten und zweiten Kontaktflächen können in einer gemeinsamen Ebene, insbesondere parallel zur Trennschicht, angeordnet sein und/oder parallel zueinander ausgerichtet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein erster Teil der Halbleitersäulen als Emittersäulen gestaltet. Diese Halbleitersäulen sind zur Strahlungserzeugung eingerichtet. Insbesondere wird in den Emittersäulen im Betrieb des Halbleiterbauteils nahultraviolette Strahlung oder sichtbares Licht oder nahinfrarote Strahlung erzeugt, bevorzugt sichtbares Licht wie blaues Licht, grünes Licht und/oder rotes Licht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein zweiter Teil der Halbleitersäulen als nichtstrahlende elektrische Kontaktsäulen gestaltet. Das heißt, im Betrieb wird in den Kontaktsäulen keine Strahlung erzeugt und die Kontaktsäulen sind lediglich als elektrische Transporteinrichtungen ausgeführt.
Bevorzugt liegen nur Emittersäulen und Kontaktsäulen vor und somit keine weitere Art von Halbleitersäulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die Kontaktsäulen durch die Trennschicht hindurch. Somit ist es möglich, dass alle elektrischen Kontaktflächen auf der gleichen Seite der Trennschicht liegen. Damit kann das Halbleiterbauteil oberflächenmontierbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle Halbleitersäulen, also sowohl die Emittersäulen als auch die Kontaktsäulen, hinsichtlich der Gestaltung ihrer Halbleitermaterialien gleich aufgebaut, insbesondere identisch gewachsen. Mit anderen Worten sind die Emittersäulen von den Kontaktsäulen hinsichtlich der Halbleitermaterialien und dem Halbleiteraufbau bevorzugt nicht unterscheidbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktsäulen je mit einer elektrisch ohmsch leitenden Außenschicht versehen. Die Außenschicht formt die Halbleitersäulen bevorzugt nach. Die Außenschicht kann die zugehörigen Halbleitersäulen für die Kontaktsäulen teilweise oder vollständig einhüllen und insbesondere die Seitenflächen vollständig oder teilweise bedecken und die Spitzen bevorzugt vollständig bedecken. Es ist möglich, dass in der Außenschicht der einzige Unterschied zwischen den Kontaktsäulen und den Emittersäulen liegt.
Ohmsch leitend bedeutet insbesondere, dass die Außenschicht eine metallische Schicht ist. Alternativ kann die Außenschicht eine Schicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid sein, das ohmsch leitend ist. Ferner ist es möglich, dass die Außenschicht aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt ist, beispielsweise aus verschiedenen Metallschichten.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Vielzahl von Halbleitersäulen, die je eine Spitze und einen gegenüberliegenden Basisbereich aufweisen. An Seitenflächen sind die Halbleitersäulen mindestens zum Teil von einer elektrischen Trennschicht umgeben. Eine Bestromung der Halbleitersäulen erfolgt über mindestens eine erste elektrische Kontaktfläche und mindestens eine zweite elektrische Kontaktfläche. Ein erster Teil der Halbleitersäulen ist als Emittersäulen zur Strahlungserzeugung und ein zweiter Teil der Halbleitersäulen als nicht strahlende elektrische Kontaktsäulen gestaltet. Die Kontaktsäulen verlaufen durch die Trennschicht hindurch, sodass alle Kontaktflächen auf der gleichen Seite der Trennschicht liegen. Die Kontaktsäulen sind je mit einer elektrisch ohmsch leitenden Außenschicht versehen.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist aufgrund der Kontaktsäulen eine gleichmäßige Bestromung eines aktiven Bereichs möglich. Dabei ist das Halbleiterbauteil bevorzugt als Leuchtdiode, kurz LED, oder als Leuchtdiodenchip, kurz LED-Chip, ausgeführt. Ferner ist eine ortaufgelöste Bestromung kleinster Segmente des Halbleiterbauteils möglich, wobei ein Segment insbesondere eine oder mehrere der Emittersäulen aufweist. Dadurch ist eine Ansteuerung und eine elektrische Kontaktierung von Submikrometer-Strukturen ermöglicht. Dies ist insbesondere durch die stromtragenden Kontaktsäulen realisierbar, die Abmessungen im Mikrometerbereich oder Submikrometerbereich aufweisen.
Eine alternative Möglichkeit, eine Halbleiterschichtenfolge zu bestromen, liegt darin, Löcher durch eine aktive Schicht hindurch zu ätzen und hierdurch eine Stromverteilung insbesondere in einer n-leitenden Schicht zu bewirken. Solche geätzten Löcher weisen jedoch vergleichsweise große geometrische Abmessungen auf, sodass keine genaue, lokal hochaufgelöste Bestromung möglich ist.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil bilden die Halbleitersäulen, auch als micro rods oder nano rods bezeichnet, gleichzeitig die Durchkontaktierungen zum elektrischen Anschließen und Kontaktieren von Chipbereichen, Chipflächen oder Chipebenen. Dabei sind verschiedene Verschaltungen und Abstrahlrichtungen möglich. Die Unterteilung in die Emittersäulen und die Kontaktsäulen lässt sich im Rahmen des Herstellungsverfahrens effizient umsetzen. Die Halbleitersäulen können unterschiedliche Geometrien aufweisen und etwa pyramidal oder prismatisch geformt sein, insbesondere als Rechteckprismen oder Sechseckprismen. Die Halbleitersäulen können epitaktisch gewachsene Barrenanordnungen sein.
Entsprechende Halbleiterbauteile lassen sich beispielsweise im Bereich der industriellen Abbildungen, auch als industrial imaging bezeichnet, verwenden, beispielsweise für Datendisplays, im medizinischen Bereich und zur Darstellung von Simulationen etwa im Bereich des Maschinenbaus. Ferner können solche Halbleiterbauteile für head up displays, kurz HUD, und/oder head mounted displays, kurz HMD, etwa im Automobilbereich, im Luftfahrtbereich oder im Verteidigungsbereich eingesetzt werden. Ferner können solche Halbleiterbauteile für industrielle Projektionen etwa von Interferenzmustern oder Ringmustern dienen. Außerdem ist ein Einsatz im Bereich der Metrologie, in 3D-Sensoren, im rapid prototyping, in der Lithografie und/oder im Bereich der Infrarot-Projektion möglich.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil lassen sich sehr kleine Durchmesser für die Durchgangskontakte, also für die Kontaktsäulen, realisieren. Deren Durchmesser liegt insbesondere bei mindestens 10 nm oder 30 nm und/oder bei höchstens 10 µm oder 3 µm oder 1 µm. Aufgrund der bevorzugt metallischen Außenschicht lässt sich ein geringer elektrischer Widerstand realisieren. Da die Außenschicht aus einem reflektierenden Metall wie Silber gestaltet sein kann, lässt sich eine geringe Lichtabsorption erzielen. Zudem ist eine hohe Dichte an elektrischen Einzelanschlüssen pro Flächeneinheit möglich. Beispielsweise benötigt eine Halbleitersäule mit einem Radius von 100 nm lediglich eine Grundfläche von ungefähr 0,03 µm². Dies bedeutet, dass pro µm² theoretisch bis zu dreißig Kontaktsäulen als elektrische Durchkontaktierungen Platz finden könnten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Außenschichten je für die im Betrieb erzeugte Strahlung undurchlässige, metallische Schichten, insbesondere spiegelnde Schichten. Alternativ können die Außenschichten als Bragg-Spiegel mit elektrisch leitenden Schichten gestaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragen die Außenschichten die Spitzen der Emittersäulen jeweils in Richtung weg von den Basisbereichen. Das heißt, die Kontaktsäulen können aufgrund der Außenschichten jeweils in Richtung weg von den Basisbereichen über die Emittersäulen überstehen. Die Kontaktsäulen weisen in diesem Fall aufgrund der Außenschichten eine größere Höhe auf als die Emittersäulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist an einer den Kontaktflächen gegenüberliegenden Seite der Trennschicht mindestens eine Stromverteilungsschicht angebracht. Über die Stromverteilungsschicht ist eine elektrische Verbindung zwischen je mindestens einer Kontaktsäule und je mindestens einer zugehörigen Emittersäule hergestellt. Mit anderen Worten stellt die Stromverteilungsschicht eine lateral stromführende Schicht dar, über die auch mehrere der Emittersäulen mit einer oder mit mehreren Kontaktsäulen elektrisch verbunden werden können. Ein Stromfluss erfolgt beispielsweise von der zugehörigen ersten elektrischen Kontaktfläche direkt in die zugeordnete Emittersäule, von dieser in die Stromverteilungsschicht, dann in die Außenschicht und entlang der zugeordneten Kontaktsäule zur zweiten elektrischen Kontaktfläche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stromverteilungsschicht durchlässig für die in der zumindest einen zugehörigen Emittersäule erzeugte Strahlung. Bevorzugt ist die Stromverteilungsschicht transparent für sichtbares Licht und/oder ultraviolette Strahlung. Alternativ ist die Stromverteilungsschicht lichtundurchlässig und dann bevorzugt spekular reflektierend gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Stromverteilungsschicht eine Dicke oder eine mittlere Dicke von mindestens 10 nm oder 30 nm oder 70 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke oder mittlere dicke der Stromverteilungsschicht bei höchstens 1 µm oder 0,4 µm oder 0,2 µm. Insbesondere weist die Stromverteilungsschicht eine geringere Dicke auf als die Halbleitersäulen im Mittel hoch sind. Die Dicke der Stromverteilungsschicht beträgt bevorzugt höchstens 50 % oder 20 % einer mittleren Höhe der Halbleitersäulen, insbesondere unter Vernachlässigung der Außenschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt die Stromverteilungsschicht die zugehörige Außenschicht und/oder die Spitzen der zugehörigen Emittersäulen vollständig. Dabei kann die Stromverteilungsschicht in Richtung weg von den Basisbereichen die zugeordneten Halbleitersäulen durchgehend überragen. Eine den Basisbereichen abgewandte Seite der Stromverteilungsschicht kann plan geformt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlässt die in den zugehörigen Emittersäulen erzeugte Strahlung das Halbleiterbauteil durch die Stromverteilungsschicht hindurch. Bei der Stromverteilungsschicht kann es sich um eine Lichtaustrittsfläche des Halbleiterbauteils handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emittersäulen zu Gruppen gruppiert. Jede Gruppe weist mehrere der Emittersäulen auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt pro Gruppe genau eine Stromverteilungsschicht vor. Ausgehend von genau einer oder von mehreren Kontaktsäulen der entsprechenden Gruppe sind die Emittersäulen dieser Gruppe elektrisch kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Gruppen elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar. Dadurch ist es möglich, dass die Gruppen Bildpunkte oder einen Farbteil eines Bildpunkts bilden. Beispielsweise sind rot emittierende Gruppen, grün emittierende Gruppen und blau emittierende Gruppen vorhanden, die RGB-Bildpunkte bilden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleitersäulen je einen Halbleiterkern, eine darauf aufgebrachte aktive Zone und eine darauf aufgebrachte Halbleiterhülle auf. Die Halbleiterkerne sind beispielsweise n-dotiert, die aktive Zone kann eine Einfachquantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur aufweisen oder durch einen pn-Übergang gebildet sein und die Halbleiterhülle ist beispielsweise p-dotiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleitersäulen eine Bestromungsschicht auf. Die Bestromungsschicht ist bevorzugt unmittelbar und formschlüssig auf die Halbleiterhülle aufgebracht. Die Bestromungsschicht kann aus einem hochdotierten Halbleitermaterial sein, aus einem transparenten leitfähigen Oxid wie ITO oder auch aus einer Metallschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Halbleiterkerne der Emittersäulen je elektrisch direkt mittels der ersten Kontaktflächen elektrisch kontaktiert. Die ersten Kontaktflächen können die zugeordneten Halbleiterkerne berühren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emittersäulen je nur elektrisch indirekt über die Kontaktsäulen mit der zweiten Kontaktfläche elektrisch verbunden. Die zweite Kontaktfläche kann direkt an die Außenschicht sowie optional an den Halbleiterkern der zugehörigen Kontaktsäule angebunden sein. Eine elektrische Querverbindung zwischen den Emittersäulen und den Kontaktsäulen erfolgt wie vorstehend ausgeführt bevorzugt nur über die mindestens eine Stromverteilungsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die einer Kontaktsäule zugeordneten Emittersäulen in Draufsicht gesehen rotationssymmetrisch oder punktsymmetrisch um diese Kontaktsäule herum angeordnet. Beispielsweise sind drei, vier oder sechs der Emittersäulen symmetrisch um die zugehörige Kontaktsäule herum angeordnet. Ferner ist es möglich, dass die Kontaktsäule sowie die zugeordneten Emittersäulen eine n•m-Anordnung bilden, wobei n, m bevorzugt je eine natürliche, ungerade Zahl größer oder gleich 3 sind. Es können n und m die gleiche natürliche Zahl oder unterschiedliche Zahlen sein. Die Kontaktsäule ist bevorzugt mittig in diesem Feld von Halbleitersäulen angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zweite Kontaktfläche an der Kontaktsäule angebracht, insbesondere unmittelbar angebracht. Es ist möglich, dass die zweiten Kontaktflächen unabhängig voneinander und einzeln elektrisch kontaktierbar sind. Alternativ können mehrere Kontaktflächen elektrisch zusammengeschaltet sein und beispielsweise einen gemeinsamen Erdkontakt bilden. Gleiches kann für die ersten Kontaktflächen der Fall sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zweite Kontaktfläche in Draufsicht gesehen ringsum von der elektrisch korrespondierenden ersten Kontaktfläche umschlossen. Das heißt, die erste Kontaktfläche kann in Draufsicht gesehen die zweite Kontaktfläche kreisförmig oder in einem Vieleck wie einem regelmäßigen Viereck oder einem regelmäßigen Sechseck umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine Emission der im Betrieb erzeugten Strahlung in Richtung weg von den Basisbereichen über die Spitzen der zugehörigen Halbleitersäulen. Die Kontaktflächen befinden sich bevorzugt an der gleichen Seite der Trennschicht wie die Basisbereiche. Die Kontaktflächen sind bevorzugt als Spiegel für die erzeugte Strahlung gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragen die Basisbereiche die Trennschicht oder schließen bündig mit der Trennschicht ab. Somit ist es möglich, dass die Basisbereiche in die Kontaktflächen hineinragen, in Richtung weg von der Trennschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt eine Emission der im Betrieb erzeugten Strahlung in Richtung weg von den Spitzen über die Basisbereiche, sodass die Kontaktflächen sich an der gleichen Seite der Trennschicht befinden wie die Spitzen. Die Spitzen ragen bevorzugt in die Kontaktflächen hinein. Alternativ können die Spitzen die Kontaktflächen überragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Außenschichten je ein Teil der zugehörigen zweiten Kontaktfläche. Es ist auch möglich, dass die zweiten Kontaktflächen vollständig durch die Außenschicht gebildet werden. In diesem Fall kann eine zusätzliche Metallisierung für die zweiten Kontaktflächen entfallen. Entfallen weitere Komponenten für die zweiten Kontaktflächen, so sind die Außenschichten bevorzugt vergleichsweise dick gestaltet, beispielsweise mit einer Dicke von mindestens 0,8 µm, insbesondere an einer den Basisbereichen abgewandten Seite der entsprechenden Kontaktsäulen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hält die Trennschicht die Halbleitersäulen mechanisch zusammen. Das heißt, die Trennschicht kann ein Träger des Halbleiterbauteils sein. Es ist möglich, dass aufgrund der Trennschicht das Halbleiterbauteil als eine mechanisch integrale Komponente handhabbar ist. Außerdem kann eine Tragfähigkeit des Halbleiterbauteils durch die ersten und zweiten elektrischen Kontaktflächen erhöht sein, sodass das Halbleiterbauteil selbsttragend ist aufgrund der Trennschicht zusammen mit den Kontaktflächen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt die Trennschicht die Seitenflächen der Halbleitersäulen vollständig. Dies bedeutet insbesondere, dass eine Dicke der Trennschicht gleich einer Höhe der Halbleitersäulen oder gleich einer Höhe der Halbleitersäulen inklusive Außenschicht der Kontaktsäulen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt in Draufsicht auf die Trennschicht gesehen ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Kontaktsäulen bei mindestens 2 µm oder 5 µm oder 20 µm. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere Abstand bei höchstens 200 µm oder 100 µm oder 50 µm. Die Kontaktsäulen können also vergleichsweise nahe beieinander stehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist den Kontaktsäulen je mindestens eine oder fünf oder 10 der Emittersäulen eindeutig oder eineindeutig zugeordnet. Diese Anzahl liegt alternativ oder zusätzlich bei höchstens 500 oder 100 oder 60 oder 20.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Halbleitersäulen hexagonale Säulen. Dabei können die Spitzen durch abgeflachte Bereiche, also planar, oder auch durch hexagonale Pyramiden gebildet sein. Dies gilt speziell, falls die Halbleitersäulen auf dem Materialsystem InGaN basieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleitersäulen einen mittleren Durchmesser von mindestens 10 nm oder 0,1 µm oder 0,2 µm oder 0,5 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt der mittlere Durchmesser bei höchstens 10 µm oder 5 µm oder 2 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleitersäulen eine mittlere Höhe von mindestens 0,4 µm oder 0,8 µm oder 2 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Höhe bei höchstens 30 µm oder 20 µm oder 10 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Außenschichten zumindest an den Spitzen der Kontaktsäulen eine mittlere Dicke von mindestens 0,1 µm oder 0,2 µm oder 0,8 µm auf. Diese Dicke kann alternativ oder zusätzlich höchstens 8 µm oder 4 µm oder 1,5 µm betragen.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen angegeben. Die Halbleiterbauteile sind aufgebaut, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Merkmale des Verfahrens gelten daher auch für die Halbleiterbauteile und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats und Anbringen einer Maskenschicht sowie Wachsen der Halbleitersäulen ausgehend von Öffnungen in der Maskenschicht,
B) Erstellen von Erweiterungsöffnungen um die Öffnungen für die Kontaktsäulen,
C) Erzeugen der Außenschichten, sodass die Kontaktsäulen gebildet werden und optional die Außenschichten die zugeordneten Erweiterungsöffnungen durchdringen,
D) Anbringen der Trennschicht und nachfolgend Ablösen der Halbleitersäulen von dem Aufwachssubstrat, und
E) Erzeugen der Kontaktflächen.

Abweichend von der vorstehend angegebenen Reihenfolge kann der Schritt B) auch erst nach dem Schritt C) oder, bevorzugt, nach dem Schritt D) erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Schritt D) die folgenden Teilschritte auf, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:

D1) Bereitstellen eines Zwischenträgers mit einer Rohmaterialschicht für die Trennschicht,
D2) Eindrücken der Halbleitersäulen in die Rohmaterialschicht, sodass zumindest die Emittersäulen und optional die Außenschichten von dem Zwischenträger beabstandet bleiben,
D3) Härten der Rohmaterialschicht beispielsweise durch Temperaturabsenkung oder fotochemisch, und
D4) Ablösen des Zwischenträgers sowie Freilegen der Außenschichten. Der Schritt D4) ist optional, falls die Außenschichten im Schritt D2) in Kontakt mit dem Zwischenträger gebracht werden.

Nachfolgend werden ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Element ein den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1A bis 1J schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von Ausführungsbeispielen von optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
1K eine schematische Unteransicht auf ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils,
2 eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils,
3 schematische Schnittdarstellungen von Halbleitersäulen für Ausführungsbeispiele von optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
4 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils,
5 eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils,
6A und 6C schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von Ausführungsbeispielen von optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
6B und 6D schematische Unteransichten und schematische Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen,
7 eine perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils, und
8 eine schematische Schnittdarstellung eines auf einem Träger montierten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils.

In 1 ist ein Herstellungsverfahren für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil illustriert. In 1A ist gezeigt, dass mehrere Halbleitersäulen 3 an einem Aufwachssubstrat 70 epitaktisch gewachsen werden. Optional befindet sich an dem Aufwachssubstrat 70 eine Anwachsschicht 74. An der Anwachsschicht 74 ist zudem eine Maskenschicht 71 vorhanden, die Basisöffnungen 72 aufweist. Die Halbleitersäulen 3 wachsen aus den Basisöffnungen 72 heraus. Die Maskenschicht 71 ist beispielsweise eine Siliziumnitridschicht, in der die Basisöffnungen 72 bevorzugt fotolithografisch erzeugt werden.
Die Halbleitersäulen 3 weisen bevorzugt je einen Halbleiterkern 31 sowie eine Halbleiterhülle 33 auf. Dazwischen befindet sich eine aktive Zone, in 1A nicht gezeichnet. Alle Halbleitersäulen 3 werden in Rahmen der Herstellungstoleranzen identisch gewachsen.
In 1B ist illustriert, dass über einigen der Halbleitersäulen 3 eine metallische Außenschicht 43 erzeugt wird. Die Außenschicht 43 ist ohmsch-leitend. Die Außenschicht 43, beispielsweise mit einer Dicke von 0,5 µm, kann die zugehörigen Halbleitersäulen 3, die für Kontaktsäulen 4 vorgesehen sind, vollständig einhüllen. Als Emittersäulen 5 vorgesehene Halbleitersäulen 3 bleiben frei von solchen Außenschichten 43. Beim Herstellen verwendete Maskenschichten sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeichnet.
Ferner ist in 1B als Option gezeichnet, dass für die Kontaktsäulen 4 die Basisöffnungen 72 in der Maskenschicht zu Erweiterungsöffnungen 73 vergrößert werden. Erfolgt eine solche Vergrößerung zu den Erweiterungsöffnungen 73, so kann die Außenschicht 43 jeweils in Kontakt zum Aufwachssubstrat 70 oder zur Anwachsschicht 74 stehen und insbesondere die Maskenschicht 71 vollständig durchdringen. Bei dieser Variante ist es möglich, für das Erzeugen der Erweiterungsöffnungen 73 und der Außenschichten 43 dieselbe Fotomaske zu verwenden, nicht gezeichnet.
Im Schritt der 1C wird ein Zwischenträger 75 bereitgestellt. An dem Zwischenträger 75 befindet sich eine Rohmaterialschicht 21, beispielsweise aus einem Silikon oder einem thermoplastischen Kunststoff. Die Rohmaterialschicht 21 ist vergleichsweise weich.
Die Halbleitersäulen 3 mit den Außenschichten 43 werden in die Rohmaterialschicht 21 eingedrückt, woraufhin die Rohmaterialschicht 21 zu einer Trennschicht 2 gehärtet wird. Dies ist in 1D illustriert. Dabei können die Außenschichten 43 den Zwischenträger 75 berühren oder auch, anders als in 1D dargestellt, durch einen Teil der Trennschicht 2 noch von dem Zwischenträger 75 beabstandet bleiben.
In 1E ist illustriert, dass das Aufwachssubstrat 70 abgelöst wird. Ebenso wird bevorzugt die Anwachsschicht 74 entfernt. Aus der Anwachsschicht 74 können Abrissbereiche 38 an den Halbleitersäulen 3 verbleiben.
Werden im Schritt der 1B keine Erweiterungsöffnungen 73 erzeugt, so ist im Schritt der 1E eine dem Zwischenträger 75 abgewandte Seite im Wesentlichen vollständig durch die Maskenschicht 71 und die optional aus der Maskenschicht 71 herausragenden Abrissbereiche 38 gebildet. Die Abrissbereiche 38 und damit die Basisöffnungen 72 entsprechen im Wesentlichen einem Durchmesser der Halbleiterkerne 31.
In 1F ist dagegen illustriert, dass das Erzeugen der Erweiterungsöffnungen 73 nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats 70 erfolgen kann. Dieses Erzeugen der Erweiterungsöffnungen 73 der 1F ist eine Alternative zum Verfahrensschritt, wie in 1B illustriert.
Die Erweiterungsöffnungen 73 können in lateraler Richtung bündig mit den Außenschichten 43 abschließen, sodass bei den Kontaktsäulen 4 sowohl die vollständigen Halbleitersäulen 3 als auch die zugehörigen Außenschichten 43 teilweise oder bevorzugt vollständig von der Maskenschicht 71 befreit werden. Im Schritt der 1F erfolgt keine Änderung der Maskenschicht 71 an den Emittersäulen 5.
Optional können die Abrissbereiche 38 zumindest an den Kontaktsäulen 4 entfernt werden, siehe 1G.
Ferner ist in 1G veranschaulicht, dass an den Kontaktsäulen 4 jeweils Metallisierungen 45 erzeugt werden. Die Metallisierungen 45 können aus einer einzigen Schicht oder auch, abweichend von der Darstellung, aus mehreren Schichten gebildet werden. Alternativ zu Metallisierungen können auch elektrisch leitfähige, transparente Oxidschichten verwendet werden.
In 1H ist gezeigt, dass die Abrissbereiche 38 sowohl an den Kontaktsäulen 4 als auch an den Emittersäulen 5 noch vorhanden sind. Mehrere der Emittersäulen 5 werden über eine Stromverteilungsschicht 44 elektrisch an die zugehörige Kontaktsäule 4 angebunden. Die Stromverteilungsschicht 44 ist bevorzugt strahlungsdurchlässig, etwa aus ITO. Die Stromverteilungsschicht 44 steht in elektrischer Verbindung zu der Metallisierung 45 und damit zur Außenschicht 43 sowie zu den Halbleiterkernen 31 der zugehörigen Emittersäulen 5, nicht jedoch zu deren aktiver Zone oder deren Halbleiterhüllen 33.
Gemäß 1I wird ein Träger 77 angebracht und der Zwischenträger 75 ist entfernt. Bei dem Träger 77 kann es sich um einen temporären Träger oder auch um einen permanenten Träger handeln. Der Träger 77 ist bevorzugt strahlungsdurchlässig.
Gemäß 1J werden an einer dem Träger 77 abgewandten Seite der Trennschicht 2 erste elektrische Kontaktflächen 41 an den Emittersäulen 5 und zweite elektrische Kontaktflächen 42 an den Kontaktsäulen 4 erzeugt. Die Kontaktflächen 41, 42 werden beispielsweise galvanisch erzeugt. Auch die Kontaktflächen 41, 42 können aus einer oder aus mehreren Metallschichten gebildet sein, alternativ aus transparenten leitfähigen Oxiden.
Ferner ist in 1J illustriert, dass eine im Betrieb erzeugte Strahlung R durch den Träger 77 und durch die Stromverteilungsschichten 44 hindurch emittiert wird. Über die Kontaktsäulen 4 erfolgt außerdem eine elektrische Unterteilung in Gruppen 55 von Emittersäulen 5 mit der zugehörigen Kontaktsäule 4. Anders als gezeigt können aus Gründen der Redundanz auch pro Gruppe 55 mehrere der Kontaktsäulen 4 vorhanden sein.
Schließlich ist in 1J zu sehen, dass die Trennschicht 2 optional gedünnt wird, sodass beispielsweise die Halbleitersäulen 3 für die Kontaktsäulen 4 aus der Trennschicht 2 herausragen können. Entsprechendes kann abweichend von der Darstellung der 1J auch für die Emittersäulen 5 gelten. Abweichend von der Darstellung in 1J ist es zudem möglich, dass die Emittersäulen 5 lediglich freigelegt und nicht in ihrer Höhe reduziert werden.
In 1K sind die Kontaktflächen 41, 42 des Halbleiterbauteils 1 der 1J näher gezeigt. Beispielsweise sind jeweils vier der Emittersäulen 5 um die zentral angeordnete Kontaktsäule 4 herum punktsymmetrisch angeordnet.
Beim Ausführungsbeispiel der 2 ist gezeigt, dass jeweils acht der Emittersäulen 5 einer der Kontaktsäulen 4 zugeordnet sind. Dabei können unterschiedliche Gruppen gebildet werden, beispielsweise Gruppen 55R zur Erzeugung von rotem Licht, Gruppen 55G zur Erzeugung von grünem Licht und Gruppen 55B zur Erzeugung von blauem Licht. Entsprechend farbig emittierende Gruppen 55R, 55G, 55B können zu einem Bildpunkt 6 gruppiert sein.
Die Erzeugung von rotem, grünem und blauem Licht erfolgt entweder unmittelbar durch die Halbleitersäulen 3 selbst oder, speziell für rotes und grünes Licht, durch einen in 2 nicht gezeichneten Leuchtstoff, der beispielsweise in dem Träger 77 enthalten sein kann und/oder der auf den Stromverteilungsschichten 44 aufgebracht ist. Ein entsprechender Leuchtstoff oder Leuchtstoffe können in allen Ausführungsbeispielen in gleicher Weise vorhanden sein. Abweichend von der Darstellung in 2 ist es möglich, dass keine Unterteilung in dezidierte Gruppen erfolgt, sodass eine flächige Lichtquelle ohne interne Unterteilung gegeben ist. In diesem Fall ist beispielsweise ein flächig aufgebrachter, durchgehender Leuchtstoff etwa zur Erzeugung von weißem Licht zusammen mit blauem Licht vorhanden.
In 3A ist dargestellt, dass die Halbleitersäulen 3 neben dem Halbleiterkern 31, der aktiven Zone 32 sowie der Halbleiterhülle 33 auch eine Bestromungsschicht 34 aufweisen können, beispielsweise aus einem Metall oder einem transparenten leitfähigen Oxid. Nur die Halbleiterkerne 31 stehen in Kontakt zur Anwachsschicht 74. Im Übrigen liegt eine Trennung durch die Maskenschicht 71 vor. Die Halbleitersäulen 3 weisen eine dezidierte Spitze 35 auf.
Demgegenüber sind die Halbleitersäulen 3 der 3B an der Spitze 35 flach gestaltet. Es ist möglich, dass die Schichten 32, 33 nicht bis zur Maskenschicht 71 reichen.
Solche Halbleitersäulen 3 können in allen Ausführungsbeispielen Verwendung finden.
In 4 ist illustriert, dass alle Halbleitersäulen 3 hinsichtlich der Komponenten 31, 32, 33, 34 identisch gestaltet sind. Aufgrund der Bestromungsschicht 34 ist es möglich, dass die Bestromungsschicht 34 identisch mit der Außenschicht 43 der Kontaktsäulen 4 ist. Damit erfolgt eine elektrische Querverbindung über die Stromverteilungsschicht 44, die die betreffenden Bestromungsschichten 34 der zugeordneten Kontaktsäulen 4 und Emittersäulen 5 elektrisch miteinander verbindet.
Ferner ist illustriert, dass im Falle der Kontaktsäulen 4 aufgrund der Erweiterungsöffnung 73 die Komponenten 31, 32, 33, 34 direkt an die zweite Kontaktfläche 42 angeschlossen sind.
In 5 ist illustriert, dass die Kontaktflächen 41, 42 die Halbleitersäulen 3 nicht notwendigerweise vollständig bedecken und/oder überragen müssen. So befinden sich die Kontaktflächen 41, 42 gemäß 5 überwiegend an den Seitenflächen 37, sodass die Halbleitersäulen 3 die flächig gestalteten Kontaktflächen 41, 42 überragen können.
In 6 ist ein weiteres Herstellungsverfahren für die Halbleiterbauteile 1 illustriert. Der Verfahrensschritt der 6A baut insbesondere auf dem Schritt der 1F auf.
An der dem Zwischenträger 75 abgewandten Seite der Trennschicht 2 werden sowohl die ersten als auch die zweiten Kontaktflächen 41, 42 erzeugt. Die nicht gezeichnete Maskenschicht ist bevorzugt gemäß 1 gestaltet.
In 6B ist gezeigt, dass die zweite Kontaktfläche 42 in Draufsicht gesehen ringsum von der ersten Kontaktfläche 41 umschlossen ist, durch ein ringförmiges Gebiet der Trennschicht 2 separiert. Im Übrigen entspricht 6B der 1K.
Gemäß 6C wird nach dem Entfernen des Zwischenträgers 75 die Stromverteilungsschicht 44 erzeugt, die strahlungsdurchlässig ist. Die Kontaktspitzen 46 der Außenschicht 43 ragen bevorzugt je in die Stromverteilungsschicht 44. Alle Halbleitersäulen 3 können gleich hoch gestaltet sein.
In 6D ist eine der 6C entsprechende Draufsicht illustriert.
Wie in 7 dargestellt ist es möglich, dass die Stromverteilungsschicht 44 auf die Seitenflächen 37 der Halbleitersäulen begrenzt sein kann. Damit können die Halbleitersäulen 3 die Stromverteilungsschicht 44 überragen, anders als dies in 6 der Fall ist. Ferner kann hierdurch eine Abstrahlcharakteristik durch eine Form etwa der Spitzen 35 der Emittersäulen 5 eingestellt werden.
In 8 ist gezeigt, dass das Halbleiterbauteil 1 etwa aus 6C auf einem externen Träger 77 angebracht ist. Eine elektrische Verbindung erfolgt über elektrische Verbindungsmittel 78, beispielsweise Lötkugeln. Über elektrische Leiterbahnen 79a, 79b ist eine elektrische Ansteuerung der Kontaktsäulen 4 sowie der Emittersäulen 5 realisierbar. Die Emittersäulen 5 können zu Gruppen 55 gruppiert sein, die bevorzugt elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Alternativ zu Lötkugeln können auch plane Schichten wie Galvanikschichten oder zylindrische Strukturen wie sogenannte Pillars für das Verbindungsmittel 78 verwendet werden.
Durch eine geeignete Verschaltung in dem Träger 77 lässt sich somit ein Display mit einer hohen, insbesondere pixelgenauen Auflösung realisieren. Beispielsweise handelt es sich bei dem Träger 77 dann um einen IC, einen Mikrocontroller oder einen anwendungsspezifischen IC. Jeder ersten und/oder zweiten elektrischen Kontakfläche 41, 42 kann somit in dem Träger 77 ein eigenes Schaltelement zum gezielten und voneinander unabhängigen Bestromen zugeordnet sein.
Die Anordnung mit den Halbleitersäulen 3 kann als dünnste Schicht auch nur durch die Ringkontakte oder Kontaktsäulen 4 elektrisch geklemmt planar auf einem Umverdrahtungsträger elektrisch aufgebracht, insbesondere gelötet, werden. Die lichtaktive Schicht besteht dann aus den dünnen Einzelpixeln auf dem Umverdrahtungsträger.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
Die hier beschriebene 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: optoelektronisches Halbleiterbauteil
2: Trennschicht
21: Rohmaterialschicht
3: Halbleitersäule
31: Halbleiterkern
32: aktive Zone
33: Halbleiterhülle
34: Bestromungsschicht
35: Spitze
36: Basisbereich
37: Seitenfläche
38: Abrissbereich
4: Kontaktsäule
41: erste elektrische Kontaktfläche
42: zweite elektrische Kontaktfläche
43: elektrisch ohmsch leitenden Außenschicht
44: Stromverteilungsschicht
45: Metallisierung
46: Kontaktspitze
5: Emittersäule
55: Gruppe von Emittersäulen
6: Bildpunkt
70: Aufwachssubstrat
71: Maskenschicht
72: Basisöffnung
73: Erweiterungsöffnung
74: Anwachsschicht
75: Zwischenträger
77: Träger
78: elektrisches Verbindungsmittel
79: Leiterbahn
R: Strahlung

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit - einer Vielzahl von Halbleitersäulen (3), die je eine Spitze (35) und einen gegenüberliegenden Basisbereich (36) aufweisen, - einer elektrischen Trennschicht (2), die die Halbleitersäulen (3) an Seitenflächen (37) mindestens zum Teil umgibt, und - mindestens einer ersten elektrischen Kontaktfläche (41) und mindestens einer zweiten elektrischen Kontaktfläche (42) zur Bestromung der Halbleitersäulen (1), wobei - ein erster Teil der Halbleitersäulen (3) als Emittersäulen (5) zur Strahlungserzeugung und ein zweiter Teil der Halbleitersäulen (3) als nichtstrahlende elektrische Kontaktsäulen (4) gestaltet ist, - die Kontaktsäulen (4) durch die Trennschicht (2) hindurch verlaufen, sodass alle Kontaktflächen (41, 42) auf der gleichen Seite der Trennschicht (2) liegen, und - die Kontaktsäulen (4) je mit einer elektrisch ohmsch leitenden Außenschicht (43) versehen sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - die Außenschichten (43) je für die erzeugte Strahlung undurchlässige, metallische Schichten sind und die Spitzen (35) der Emittersäulen (5) in Richtung weg von den Basisbereichen (36) je überragen, - an einer den Kontaktflächen (41, 42) gegenüberliegenden Seite der Trennschicht (2) mindestens eine Stromverteilungsschicht (44) angebracht ist, die eine elektrische Verbindung zwischen den Kontaktsäulen (4) und der zumindest einen zugehörigen Emittersäule (5) herstellt, - die Emittersäulen (5) und die Kontaktsäulen (4) bis auf die Außenschicht (34) baugleich sind und alle Halbleitersäulen (3) entweder eine der Emittersäulen (5) oder eine der Kontaktsäulen (4) sind, und - die Kontaktflächen (41, 42) elektrische Anschlussflächen zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils (1) sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Stromverteilungsschicht (44) durchlässig für die in der zumindest einen zugehörigen Emittersäule (5) erzeugte Strahlung ist, wobei eine Dicke der Stromverteilungsschicht (44) zwischen einschließlich 10 nm und 0,4 µm liegt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stromverteilungsschicht (44) die zugehörige Außenschicht (43) und die Spitzen (35) der zugehörigen Emittersäulen (5) vollständig bedeckt, wobei die in den zugehörigen Emittersäulen (5) erzeugte Strahlung das Halbleiterbauteil (1) durch die Stromverteilungsschicht (44) hindurch verlässt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Emittersäulen (5) gruppiert sind, sodass jede Gruppe (55) mehrere der Emittersäulen (5) aufweist, wobei pro Gruppe (55) genau eine Stromverteilungsschicht (44) vorhanden ist, die ausgehend von genau einer der Kontaktsäulen (4) die Emittersäulen (5) dieser Gruppe (55) elektrisch kontaktiert.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Gruppen (55) elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar sind und Bildpunkte (6) oder einen Farbteil eines Bildpunkts (6) bilden.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Halbleitersäulen (3) je einen Halbleiterkern (31), eine darauf aufgebrachte aktive Zone (32), eine darauf aufgebrachte Halbleiterhülle (33) sowie eine darauf aufgebrachte Bestromungsschicht (34) aufweisen, wobei die Halbleiterkerne (31) der Emittersäulen (5) je mit der ersten Kontaktflächen (41) und die Bestromungsschichten (34) der Emittersäulen (5) je nur indirekt über die Kontaktsäulen (4) mit der zweiten Kontaktfläche (42) elektrisch verbunden sind, und wobei die zweite Kontaktfläche (42) je direkt elektrisch mit der zugehörigen Außenschicht (43) der zugeordneten Kontaktsäule (4) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die einer Kontaktsäule (4) zugeordneten Emittersäulen (5) in Draufsicht gesehen rotationssymmetrisch um diese Kontaktsäule (4) herum angeordnet sind, wobei die zweite Kontaktfläche (42) an der Kontaktsäule (4) angebracht ist und von der ersten Kontaktfläche (41) ringsum umschlossen ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Emission der im Betrieb erzeugten Strahlung in Richtung weg von den Basisbereichen (36) über die Spitzen (35) erfolgt, sodass die Kontaktflächen (41, 42) sich an der gleichen Seite der Trennschicht (2) wie die Basisbereiche (36) befinden, wobei die Basisbereiche (36) bündig mit der Trennschicht (2) abschließen oder die Trennschicht (2) überragen.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine Emission der im Betrieb erzeugten Strahlung in Richtung weg von den Spitzen (35) über die Basisbereiche (36) erfolgt, sodass die Kontaktflächen (41, 42) sich an der gleichen Seite der Trennschicht (2) wie die Spitzen (35) befinden, wobei die Außenschichten (43) je ein Teil der zugehörigen zweiten Kontaktflächen (42) sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trennschicht (2) die Halbleitersäulen (3) mechanisch zusammenhält, sodass die Trennschicht (2) ein Träger des Halbleiterbauteils (1) ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Trennschicht (2) die Seitenflächen (37) der Halbleitersäulen (3) vollständig überdeckt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Draufsicht auf die Trennschicht (2) gesehen ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Kontaktsäulen (4) zwischen einschließlich 5 µm und 100 µm liegt, wobei den Kontaktsäulen (4) jeweils zwischen einschließlich 1 und 100 der Emittersäulen (5) eindeutig zugeordnet sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Halbleitersäulen (3) hexagonale Säulen sind, - die Spitzen (35) hexagonale Pyramiden sind, - die Halbleitersäulen (3) einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 0,2 µm und 5 µm und eine mittlere Höhe zwischen einschließlich 0,8 µm und 20 µm aufweisen, und - die Außenschichten (43) zumindest an den Spitzen (35) der Kontaktsäulen (4) je eine mittlere Dicke zwischen einschließlich 0,2 µm und 4 µm aufweisen.
Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den Schritten: A) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (70) und Anbringen einer Maskenschicht (71) sowie Wachsen der Halbleitersäulen (3) ausgehend von Öffnungen (72) in der Maskenschicht (71), B) Erstellen von Erweiterungsöffnungen (73) um die Öffnungen (72) für die Kontaktsäulen (4), C) Erzeugen der Außenschichten (43), sodass die Kontaktsäulen (4) gebildet werden und die Außenschichten (43) die zugeordneten Erweiterungsöffnungen (73) durchdringen, D) Anbringen der Trennschicht (2) und nachfolgend Ablösen der Halbleitersäulen (3) von dem Aufwachssubstrat (70), und E) Erzeugen der Kontaktflächen (41, 42).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt D) die folgenden Teilschritte aufweist: D1) Bereitstellen eines Zwischenträgers (75) mit einer Rohmaterialschicht (21) für die Trennschicht (2), D2) Eindrücken der Halbleitersäulen (3) in die Rohmaterialschicht (21), sodass die Halbleitersäulen (3) und die Außenschichten (43) von dem Zwischenträger (75) beabstandet bleiben, D3) Härten der Rohmaterialschicht (21), und D4) Ablösen des Zwischenträgers (75) sowie Freilegen der Außenschichten (43).