DE102018110187A1 - Optoelektronischer Halbleiterkörper, Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers - Google Patents

Optoelektronischer Halbleiterkörper, Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers Download PDF

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Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterkörper (10) angegeben mit einem Schichtenstapel (11) mit einem aktiven Bereich (13), welcher dazu ausgelegt ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, wobei der Schichtenstapel (11) Seitenwände (15) aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs (13) verlaufen, und die Seitenwände (15) zumindest stellenweise mit einer Deckschicht (16) bedeckt sind, welche mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist. Außerdem werden eine Anordnung (18) von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern (10) und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers (10) angegeben.

Description

  • Es werden ein optoelektronischer Halbleiterkörper, eine Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterkörper, der effizient betrieben werden kann, anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern, die effizient betrieben werden können, anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers, der effizient betrieben werden kann, anzugeben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, umfasst der optoelektronische Halbleiterkörper einen Schichtenstapel mit einem p-dotierten Bereich, einem aktiven Bereich, welcher insbesondere dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterkörpers elektromagnetische Strahlung zu emittieren und/oder zu empfangen und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, und einem n-dotierten Bereich. Der Schichtenstapel kann eine Stapelrichtung aufweisen. Der p-dotierte Bereich, der aktive Bereich und der n-dotierte Bereich können in Stapelrichtung übereinander angeordnet sein. Der Halbleiterkörper kann weiter ein Substrat aufweisen, auf welchem der Schichtenstapel angeordnet ist. Das Substrat kann zum Beispiel mit GaAs, GaN, InP, GaSb, InAs, Ge oder GaP gebildet sein. Bei dem Halbleiterkörper kann es sich um einen dreidimensionalen Körper handeln, welcher beispielsweise die Form eines Quaders oder eines Zylinders aufweist. Der Halbleiterkörper kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen, welche parallel zu einer der Deckflächen des Quaders oder des Zylinders verläuft.
  • Der p-dotierte Bereich ist mit zumindest einem p-Dotierstoff dotiert. Der p-dotierte Bereich kann eine oder mehrere p-dotierte Halbleiterschichten umfassen. Des Weiteren kann sich der p-dotierte Bereich über die gesamte laterale Ausdehnung des Schichtenstapels erstrecken. Die laterale Ausdehnung des Schichtenstapels ist parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers.
  • Die Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs kann parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verlaufen. Der aktive Bereich kann sich über die gesamte laterale Ausdehnung des Schichtenstapels erstrecken. Weiter kann der aktive Bereich dazu ausgelegt sein im Betrieb Licht zu emittieren. Der aktive Bereich kann zumindest eine Quantentopfstruktur aufweisen. Beispielsweise kann der aktive Bereich mit InGaN, InGaAsP, InGaAlAs oder InGaAlP gebildet sein.
  • Der n-dotierte Bereich ist mit zumindest einem n-Dotierstoff dotiert. Der n-dotierte Bereich kann eine oder mehrere n-dotierte Halbleiterschichten umfassen. Des Weiteren kann sich der n-dotierte Bereich über die gesamte laterale Ausdehnung des Schichtenstapels erstrecken.
  • Der p-dotierte Bereich und der n-dotierte Bereich können auf einer III-V Halbleiterverbindung basieren. Zum Beispiel können der p-dotierte Bereich und der n-dotierte Bereich mit InP oder InAlP gebildet sein. Es ist weiter möglich, dass der aktive Bereich mit InGaAlP gebildet ist und der p-dotierte Bereich und der n-dotierte Bereich mit InAlP gebildet sind.
  • Insbesondere kann der Halbleiterkörper auf einer III-V Halbleiterverbindung, bevorzugt auf einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basieren. „Auf Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon AlnGamIn1-n-mP oder InuGa(1-u)AsvP(1-v) umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al bzw. As, Ga, In, P), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, ist der aktive Bereich in Stapelrichtung zwischen dem p-dotierten Bereich und dem n-dotierten Bereich angeordnet. Das kann bedeuten, dass der aktive Bereich auf den p-dotierten Bereich aufgebracht ist und der n-dotierte Bereich auf den aktiven Bereich aufgebracht ist. Es ist weiter möglich, dass der aktive Bereich auf den n-dotierten Bereich aufgebracht ist und der p-dotierte Bereich auf den aktiven Bereich aufgebracht ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, weist der Schichtenstapel Seitenwände auf, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen. Die Seitenwände können sich im Bereich des p-dotierten Bereichs, des aktiven Bereichs und des n-dotierten Bereichs erstrecken. Dabei können die Seitenwände beispielsweise quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen. Weist der Schichtenstapel beispielsweise die Form eines Quaders auf, so können die Seitenwände die Mantelfläche des Quaders bilden. Es ist weiter möglich, dass der Schichtenstapel in einer Ebene, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs ist, eine hexagonale Form aufweist. In diesem Fall kann der Schichtenstapel sechs Seitenwände aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, sind die Seitenwände zumindest stellenweise mit einer Deckschicht bedeckt, welche mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist. Die Seitenwände können beispielsweise im Bereich des aktiven Bereichs mit der Deckschicht bedeckt sein. Es ist weiter möglich, dass die Deckschicht die Seitenwände vollständig bedeckt. Die Deckschicht kann auf die Seitenwände aufgewachsen sein. Bei der Deckschicht kann es sich insbesondere um eine epitaktisch gewachsene Schicht handeln. Die Deckschicht kann eine Halbleiterverbindung aufweisen.
  • Das Material der Deckschicht kann dabei insbesondere auf einem III-V oder einem II-VI Halbleitermaterial basieren.
  • Beispielsweise kann die Deckschicht mit GaN, AlGaP, InAlP oder ZnSSe gebildet sein. Die Deckschicht kann n-dotiert und/oder p-dotiert sein. Es ist weiter möglich, dass die Deckschicht, insbesondere nominell, undotiert ist. Außerdem ist es möglich, dass die Deckschicht eine Vielzahl von Schichten aufweist, welche übereinander angeordnet sind. Beispielsweise können die Schichten unterschiedlich dotiert sein, zum Beispiel n-dotiert, p-dotiert oder undotiert. N-dotierte und p-dotierte Schichten können alternierend übereinander angeordnet sein. Somit kann es sich bei der Deckschicht um einen Stromblocker handeln.
  • In einer lateralen Richtung, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs und/oder senkrecht zur bedeckten Seitenwand ist, weist die Deckschicht eine Dicke auf. Die Dicke der Deckschicht in lateraler Richtung kann mindestens 5 nm betragen. Es ist weiter möglich, dass die Dicke der Deckschicht in lateraler Richtung höchstens 1 µm oder höchstens 500 nm beträgt. Ist der aktive Bereich mit InGaAlP gebildet, so ist die Deckschicht bevorzugt mit InAlP oder ZnSSe gebildet. In diesem Fall ist die Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Deckschicht und dem Material des Schichtenstapels sehr gering. Außerdem weisen InAlP und ZnSSe eine größere Bandlücke als InGaAlP auf. Die Dicke der Deckschicht in lateraler Richtung kann inhomogen sein. Das kann bedeuten, dass die Dicke der Deckschicht an verschiedenen Positionen entlang der bedeckten Seitenwand verschiedene Werte aufweist. Die Dicke schwankt dann zum Beispiel um wenigstens 10 %, insbesondere um wenigstens 20 % um einen Mittelwert der Dicke.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, umfasst der optoelektronische Halbleiterkörper einen Schichtenstapel mit einem aktiven Bereich, welcher dazu ausgelegt ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, wobei der Schichtenstapel Seitenwände aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen, und die Seitenwände zumindest stellenweise mit einer Deckschicht bedeckt sind, welche mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, umfasst der optoelektronische Halbleiterkörper einen Schichtenstapel mit einem p-dotierten Bereich, einem aktiven Bereich, welcher dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterkörpers elektromagnetische Strahlung zu emittieren und/oder zu detektieren und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, und einem n-dotierten Bereich, wobei der aktive Bereich in Stapelrichtung zwischen dem p-dotierten Bereich und dem n-dotierten Bereich angeordnet ist, der Schichtenstapel Seitenwände aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen, und die Seitenwände zumindest stellenweise mit einer Deckschicht bedeckt sind, welche mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist.
  • Dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterkörper liegt unter anderem die Idee zugrunde, dass Atome oder Moleküle der Deckschicht an ungepaarte oder freie Bindungen an den Seitenwänden im Bereich des aktiven Bereichs binden können. Die Form des Schichtenstapels kann beispielsweise durch Ätzen erzeugt werden. Anschließend können Atome oder Moleküle des aktiven Bereichs im Bereich der Seitenwände ungepaarte Bindungen aufweisen. Ungepaarte Bindungen im Bereich der Seitenwände können zu Rekombinationsströmen im Bereich der Seitenwände führen. Dies ist meist unerwünscht, da die Rekombinationsströme zu einer Reduzierung der Intensität der emittierten elektromagnetischen Strahlung oder zu einer Reduzierung des Signal-Rausch-Verhältnisses führen können. Außerdem können die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht und die Verlässlichkeit reduziert sein. Durch das Aufwachsen der Deckschicht an den Seitenwänden können Atome oder Moleküle der Deckschicht an die ungepaarten Bindungen, insbesondere durch kovalente Bindungen, binden. Die Deckschicht kann somit als Passivierung für die ungepaarten Bindungen wirken. Da die Anzahl der ungepaarten Bindungen im Bereich der Seitenwände durch das Aufbringen der Deckschicht reduziert wird, wird das Auftreten von Rekombinationsströmen im Betrieb des Halbleiterkörpers reduziert. Der Halbleiterkörper kann somit effizienter betrieben werden, da die Wahrscheinlichkeit für eine nicht-strahlende Rekombination verringert ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, bedeckt die Deckschicht den aktiven Bereich an den Seitenwänden vollständig. Der aktive Bereich kann im Bereich der Seitenwände frei liegen. Das bedeutet, dass ein Teil des aktiven Bereichs einen Teil der Seitenwände bilden kann. Der Teil des aktiven Bereichs, welcher einen Teil der Seitenwände bildet, ist vollständig von der Deckschicht bedeckt. Es ist weiter möglich, dass die Deckschicht die Seitenwände im Bereich des aktiven Bereichs vollständig bedeckt. Somit können Atome oder Moleküle der Deckschicht an ungepaarte Bindungen des aktiven Bereichs binden. Dadurch werden Rekombinationsströme im Bereich der Seitenwände vermieden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, schließt mindestens eine der Seitenwände mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs einen Winkel von 90° oder von weniger als 90° ein. Das kann bedeuten, dass sich mindestens eine der Seitenwände oder die Seitenwände senkrecht zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs erstrecken können oder unter einem Winkel von kleiner als 90°. Es ist weiter möglich, dass die Seitenwände eine gewölbte oder eine nicht gerade Form aufweisen. Die Form der Seitenwände kann beispielsweise durch Ätzen derart geformt werden, dass Atome der Deckschicht einfach an ungepaarte Bindungen des aktiven Bereichs binden können. Außerdem ist es möglich, dass verschiedene Seitenwände eine unterschiedliche Form aufweisen. Beispielsweise können verschiedene Seitenwände unterschiedliche Winkel mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs einschließen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, schließt mindestens eine der Seitenwände mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs einen Winkel von größer als 90° ein. Es ist auch möglich, dass jede der Seitenwände mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs einen Winkel von größer als 90° einschließt. Alternativ kann mindestens eine der Seitenwände mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs einen Winkel von größer als 90° einschließen und mindestens eine weitere der Seitenwände mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs einen Winkel von 90° oder von weniger als 90° einschließen. Durch die Form der Seitenwände kann das Binden von Atomen an ungepaarte Bindungen des aktiven Bereichs vereinfacht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, weist die Deckschicht an ihrer Oberseite keine (111)A Oberfläche auf. Die Oberseite der Deckschicht ist die Seite der Deckschicht, welche dem Schichtenstapel abgewandt ist. Eine (111)A Oberfläche kann eine unerwünscht hohe Anzahl von Defekten aufweisen oder dreidimensional wachsen, was ebenfalls unerwünscht sein kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, beträgt die Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Deckschicht und dem Material des Schichtenstapels weniger als 1 %. Die Deckschicht kann mit einem ersten Material gebildet sein, welches eine erste Gitterkonstante aufweist. Der Schichtenstapel kann mit einem zweiten Material gebildet sein, welches eine zweite Gitterkonstante aufweist. Die erste Gitterkonstante kann sich dabei um weniger als 1 % von der zweiten Gitterkonstante unterscheiden. Ein größerer Unterschied zwischen der ersten Gitterkonstante und der zweiten Gitterkonstante könnte zur Bildung von unerwünschten Defekten führen. Eine geringe Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Deckschicht und dem Material des Schichtenstapels ermöglicht ein epitaktisches Aufwachsen der Deckschicht an den Seitenwänden. Dabei können Atome der Deckschicht an ungepaarte Bindungen des aktiven Bereichs binden. Somit können Rekombinationsströme vermieden werden und der Halbleiterkörper kann effizienter betrieben werden.
  • Alternativ ist es möglich, dass die Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Deckschicht und dem Material des Schichtenstapels mindestens 1 % beträgt. Durch eine Gitterfehlanpassung zwischen der Deckschicht und dem Schichtenstapel können Verspannungen in der Deckschicht entstehen, durch welche die Bandlücke des Materials der Deckschicht vergrößert sein kann. Daher kann ohne die Verwendung eines anderen Materials die Bandlücke des Materials der Deckschicht vorteilhafterweise vergrößert werden. Bevorzugt weist die Deckschicht in diesem Fall in lateraler Richtung eine Dicke von höchstens 100 nm auf. Um die gesamte Verspannung der Deckschicht zu verringern, kann die Deckschicht eine Vielzahl von Schichten aufweisen. Somit können in Bereichen der Deckschicht, welche nicht direkt an die Seitenwände angrenzen, die Verspannungen abgebaut werden.
  • Das Material der Deckschicht kann mit der gleichen kristallographischen Orientierung wie das Material des Schichtenstapels aufwachsen. Das bedeutet, dass das Material der Deckschicht die kristallographische Orientierung des Materials des Schichtenstapels übernehmen kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, ist die Bandlücke des Materials der Deckschicht größer als die Bandlücke des Materials des Schichtenstapels. Das kann bedeuten, dass die Bandlücke des ersten Materials größer als die Bandlücke des zweiten Materials ist. Daher können die Leitungs- und Valenzbänder des ersten Materials und des zweiten Materials jeweils versetzt zueinander sein. Am Übergang zwischen dem aktiven Bereich und der Deckschicht können die Leitungsbänder und/oder die Valenzbänder einen Sprung aufweisen. Außerdem können die Leitungsbänder und/oder die Valenzbänder im Bereich des Übergangs gebogen sein. Dadurch wird die Stromdichte zwischen dem aktiven Bereich und der Deckschicht verringert. Somit stehen weniger Ladungsträger für Rekombinationsströme im Bereich der Seitenwände zur Verfügung, weshalb die Rekombinationsströme verringert werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, bestehen zwischen dem Material der Seitenwände und dem Material der Deckschicht kovalente Bindungen. Das kann bedeuten, dass zwischen Atomen oder Molekülen der Deckschicht und des Schichtenstapels im Bereich der Seitenwände kovalente Bindungen bestehen. Beispielsweise können Atome oder Moleküle der Deckschicht kovalent an ungepaarte Bindungen im Bereich der Seitenwände binden. Dadurch kann das Auftreten von Rekombinationsströmen im Betrieb des Halbleiterkörpers reduziert werden. Weiter können zwischen dem Material der Seitenwände und dem Material der Deckschicht ionische Bindungen bestehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, ist eine Oberseite des Schichtenstapels frei von der Deckschicht. Die Oberseite des Schichtenstapels ist an der Seite des Schichtenstapels angeordnet, welche dem Substrat abgewandt ist. Die Oberseite des Schichtenstapels kann beispielsweise eine Strahlungsaustrittsseite sein. An der Oberseite kann eine Maskenschicht angeordnet sein, welche ein dielektrisches Material aufweist. Die Maskenschicht kann während des Ätzens und als Schutz der Oberseite während des Wachstums der Deckschicht verwendet werden. Die Maskenschicht kann die Oberseite vor parasitärem, polykristallinem Wachstum von unerwünschtem Material an der Oberseite schützen. Parasitäres Wachstum auf der Maskenschicht kann vermieden werden, indem die Deckschicht frei von Aluminium ist. Um eine Absorption der im Betrieb vom aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die Deckschicht zu vermeiden, ist die Oberseite des Schichtenstapels frei von der Deckschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, sind die Seitenwände frei von Spuren eines Vereinzelungsprozesses. Spuren eines Vereinzelungsprozesses können beispielsweise Spuren eines Sägeprozesses sein. Eine Oberfläche, welche Spuren eines Vereinzelungsprozesses zeigt, kann beispielsweise durch einen Sägeprozess, einen Laser-Prozess oder einen Plasma-basierten Trennungsprozess aufgeraut sein. Die Seitenwände können vollständig mit der Deckschicht bedeckt sein. Somit kann der optoelektronische Halbleiterkörper bei einem Vereinzelungsprozess durch die Deckschicht hindurch vereinzelt werden. Damit wird eine Beschädigung der Seitenwände während des Vereinzelungsprozesses vermieden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, ist der optoelektronische Halbleiterkörper ein elektrisch pumpbarer Emitter. Bei dem optoelektronischen Halbleiterkörper kann es sich also beispielsweise um den Halbleiterkörper eines optoelektronischen Halbleiterchips handeln. Zum Beispiel kann es sich bei dem Halbleiterchip um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip handeln. Der Halbleiterchip kann Anschlussstellen zur elektrischen Kontaktierung aufweisen. Durch das Aufbringen der Deckschicht an den Seitenwänden kann der Emitter effizienter betrieben werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, ist der optoelektronische Halbleiterkörper ein optisch pumpbarer Emitter. Beispielsweise kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterkörper um einen Konverter oder einen optisch pumpbaren Laser handeln oder der Halbleiterkörper ist Teil eines solchen Bauteils. Der optoelektronische Halbleiterkörper kann somit von einem anderen optoelektronischen Element optisch gepumpt werden. In diesem Fall kann die Oberseite des Schichtenstapels frei von der Deckschicht sein, um eine Absorption der vom Emitter emittierten elektromagnetischen Strahlung in der Deckschicht zu vermeiden. Durch das Aufbringen der Deckschicht an den Seitenwänden kann der Emitter effizienter betrieben werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterkörpers, ist der optoelektronische Halbleiterkörper ein Detektor. Beispielsweise kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterkörper um einen Detektor zum Detektieren von elektromagnetischer Strahlung handeln oder der Halbleiterkörper ist Teil eines solchen Bauteils.
  • Es wird außerdem eine Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern angegeben. Bei den optoelektronischen Halbleiterkörpern handelt es sich um hier beschriebene optoelektronische Halbleiterkörper. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterkörper in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet. Die optoelektronischen Halbleiterkörper können auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sein. Dabei können die optoelektronischen Halbleiterkörper an Knotenpunkten eines zweidimensionalen Gitters auf dem Träger angeordnet sein. Beispielsweise können die optoelektronischen Halbleiterkörper gleiche Abstände zueinander aufweisen. Die Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern kann somit als Array mit einer Vielzahl von Pixeln verwendet werden.
  • Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers angegeben. Der optoelektronische Halbleiterkörper ist bevorzugt mit einem hier beschriebenen Verfahren herstellbar. Mit anderen Worten, sämtliche für den optoelektronischen Halbleiterkörper und die Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern offenbarte Merkmale sind auch für das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Schichtenstapel mit einem p-dotierten Bereich, einem aktiven Bereich, welcher insbesondere dazu ausgelegt ist im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterkörpers elektromagnetische Strahlung zu emittieren und/oder zu empfangen und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, und einem n-dotierten Bereich aufgewachsen wird. Der Schichtenstapel kann epitaktisch auf einem Substrat aufgewachsen werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem der Schichtenstapel geätzt wird, so dass dieser zumindest im Bereich des aktiven Bereichs Seitenwände aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen. Beim Ätzen des Schichtenstapels können der n-dotierte Bereich, der aktive Bereich und der p-dotierte Bereich teilweise abgetragen werden. Der Schichtenstapel kann derart geätzt werden, dass der Schichtenstapel nach dem Ätzen die Form eines Quaders oder eines Zylinders aufweist. Der n-dotierte Bereich, der aktive Bereich und der p-dotierte Bereich können nach dem Ätzen im Bereich der Seitenwände des Schichtenstapels zumindest stellenweise freiliegen. Der Schichtenstapel kann trocken-chemisch oder nasschemisch oder trocken-chemisch und nasschemisch geätzt werden. Beispielsweise kann der Schichtenstapel erst trocken-chemisch und anschließend nasschemisch geätzt werden.
  • Es ist weiter möglich, dass der Schichtenstapel derart geätzt wird, dass die Seitenwände eine gewölbte oder eine inhomogene Struktur haben. Beispielsweise kann der Schichtenstapel im Bereich des aktiven Bereichs mehr als in anderen Bereichen geätzt werden, zum Beispiel durch eine Bestrahlung des aktiven Bereichs während des Ätzens mit elektromagnetischer Strahlung, welche hauptsächlich im aktiven Bereich absorbiert wird. Außerdem kann der Ätzprozess vom zu ätzenden Material abhängen. Alternativ ist es möglich, dass der Schichtenstapel im Bereich des aktiven Bereichs weniger als in anderen Bereichen geätzt wird. Für ein effizientes Aufwachsen einer Deckschicht kann es beispielsweise vorteilhaft sein den Schichtenstapel im Bereich des aktiven Bereichs mehr als in anderen Bereichen zu ätzen.
  • Durch das Ätzen des Schichtenstapels kann eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern auf einem Träger geformt werden. Dabei kann durch das Ätzen des Schichtenstapels die Form eines einzelnen optoelektronischen Halbleiterkörpers definiert werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem eine Deckschicht zumindest stellenweise an den Seitenwänden des Schichtenstapels aufgewachsen wird. Die Deckschicht kann insbesondere epitaktisch an den Seitenwänden aufgewachsen werden. Vor dem Aufwachsen der Deckschicht kann durch veränderte Wachstumsbedingungen ein Materialtransport im Bereich der Seitenwände induziert werden. Dadurch kann anschließend die Deckschicht mit einer besseren Qualität aufgewachsen werden. Außerdem ist es möglich, durch den Materialtransport bevorzugt Gallium und Indium aus dem Bereich der Seitenwände weg zu transportieren, so dass ein größerer Anteil von Aluminium im Bereich der Seitenwände verbleibt und die Bandlücke im Bereich der Seitenwände erhöht ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers ist der aktive Bereich in Stapelrichtung zwischen dem p-dotierten Bereich und dem n-dotierten Bereich angeordnet. Das kann bedeuten, dass der aktive Bereich auf dem p-dotierten Bereich aufgewachsen ist und der n-dotierte Bereich auf dem aktiven Bereich aufgewachsen ist. Alternativ kann der aktive Bereich auf dem n-dotierten Bereich aufgewachsen sein und der p-dotierte Bereich auf dem aktiven Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers ist die Deckschicht mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet. Die Deckschicht kann eine Halbleiterverbindung aufweisen. Das Material der Deckschicht kann dabei insbesondere auf einem III-V oder einem II-VI Halbleitermaterial basieren. Beispielsweise kann die Deckschicht mit AlGaP, InAlP oder ZnSSe gebildet sein. Die Deckschicht kann n-dotiert und/oder p-dotiert sein. Es ist weiter möglich, dass die Deckschicht, insbesondere nominell, undotiert ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers, umfasst das Verfahren die Schritte des Aufwachsens eines Schichtenstapels mit einem aktiven Bereich, welcher dazu ausgelegt ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, des Ätzens des Schichtenstapels, so dass dieser zumindest im Bereich des aktiven Bereichs Seitenwände aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen, und des Aufwachsens einer Deckschicht zumindest stellenweise an den Seitenwänden des Schichtenstapels, wobei die Deckschicht mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist.
  • Durch das Aufwachsen der Deckschicht an den Seitenwänden können Atome oder Moleküle der Deckschicht an ungepaarte Bindungen des aktiven Bereichs binden. Die Deckschicht kann somit als Passivierung für die ungepaarten Bindungen wirken. Da die Anzahl der ungepaarten Bindungen im Bereich der Seitenwände durch das Aufbringen der Deckschicht reduziert wird, wird das Auftreten von Rekombinationsströmen im Betrieb des Halbleiterkörpers reduziert. Der gemäß dem Verfahren hergestellte Halbleiterkörper kann somit effizienter betrieben werden, da die Wahrscheinlichkeit für eine nicht-strahlende Rekombination verringert ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers wird vor dem Ätzen des Schichtenstapels eine Maskierungsschicht auf den Schichtenstapel aufgebracht. Beispielsweise kann der Schichtenstapel durch die Maskierungsschicht geschützt werden, sodass der Schichtenstapel nur in den Bereichen geätzt wird, in welchen die Maskierungsschicht nicht angeordnet ist. Durch die Maskierungsschicht kann somit die Form des optoelektronischen Halbleiterkörpers vorgegeben werden. Die Maskierungsschicht kann nach dem Ätzen des Schichtenstapels entfernt werden. Beispielsweise kann die Maskierungsschicht durch nasschemisches Ätzen entfernt werden. Die Maskierungsschicht kann ein dielektrisches Material, wie beispielsweise SiO2 oder SiN aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers wird die Deckschicht von einer Oberseite des Schichtenstapels entfernt. Die Deckschicht kann im Bereich der Seitenwände und an einer Oberseite des Schichtenstapels aufgewachsen werden. Die Oberseite ist an der dem Substrat abgewandten Seite des Schichtenstapels angeordnet. Nach dem Aufwachsen der Deckschicht kann diese an der Oberseite des Schichtenstapels entfernt werden. Somit wird eine Absorption von im Betrieb vom optoelektronischen Halbleiterkörper emittierter elektromagnetischer Strahlung in der Deckschicht an der Oberseite vermieden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers wird der optoelektronische Halbleiterkörper nach dem Aufwachsen der Deckschicht durch die Deckschicht hindurch vereinzelt. Der optoelektronische Halbleiterkörper kann beispielsweise durch einen Sägeprozess vereinzelt werden. Dabei kann der optoelektronische Halbleiterkörper von der Oberseite aus in Richtung Substrat durch die Deckschicht hindurch zersägt werden. Das bedeutet, dass der optoelektronische Halbleiterkörper nicht entlang der Seitenwände, sondern beabstandet zu den Seitenwänden vereinzelt wird. Somit wird eine Beschädigung der Seitenwände während des Vereinzelungsprozesses vermieden. Eine Beschädigung der Seitenwände könnte beispielsweise zu weiteren Rekombinationsströmen führen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers wird die Deckschicht mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (englisch: metalorganic vapor phase epitaxy, MOCVD) aufgewachsen. Mittels dieses Verfahrens kann die Deckschicht epitaktisch an den Seitenwänden aufgewachsen werden.
  • Im Folgenden werden der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterkörper, die Anordnung von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern und das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
    • Mit 1 wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers beschrieben.
    • Mit den 2A, 2B, 2C, 2D, 2E, 2F und 2G wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers beschrieben.
    • In den 3A und 3B ist beispielhaft das Wachstum der Deckschicht gezeigt.
    • In den 4A und 4B ist beispielhaft die Vereinzelung von Ausführungsbeispielen von optoelektronischen Halbleiterkörpern gezeigt.
    • Mit den 5A, 5B, 5C und 5D ist beispielhaft das Wachstum der Deckschicht gezeigt.
    • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • Mit 1 wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers 10 beschrieben. In einem ersten Schritt S1 wird ein Schichtenstapel 11 aufgewachsen. Der Schichtenstapel 11 kann auf einem Substrat 20 aufgewachsen werden. Der Schichtenstapel 11 weist einen p-dotierten Bereich 12, einen aktiven Bereich 13 und einen n-dotierten Bereich 14 auf. Der aktive Bereich 13 weist eine Haupterstreckungsebene auf und ist dazu ausgelegt im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterkörpers 10 elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu empfangen. Der aktive Bereich 13 ist in einer Stapelrichtung R zwischen dem p-dotierten Bereich 12 und dem n-dotierten Bereich 14 angeordnet. Auf den Schichtenstapel 11 wird eine Maskierungsschicht 19 aufgebracht. Die Maskierungsschicht 19 kann ein dielektrisches Material, wie beispielsweise SiO2 oder SiN, aufweisen. Die Maskierungsschicht 19 wird strukturiert, sodass eine Vielzahl von einzelnen Maskierungsbereichen 21 auf dem Schichtenstapel 11 angeordnet ist. Dabei gibt jeder Maskierungsbereich 21 die Größe des Schichtenstapels 11 in lateralen Richtungen für jeden optoelektronischen Halbleiterkörper 10 vor, wobei die lateralen Richtungen parallel zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 13 verlaufen.
  • In einem nächsten Schritt S2 wird der Schichtenstapel 11 geätzt, sodass dieser zumindest im Bereich des aktiven Bereichs 13 Seitenwände 15 aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 13 verlaufen. Der Schichtenstapel 11 kann in diesem Schritt trocken-chemisch geätzt werden. Dabei wird das Material des Schichtenstapels 11, welches nicht von den Maskierungsbereichen 21 bedeckt ist, entfernt. Beispielsweise kann Material des p-dotierten Bereichs 12, des aktiven Bereichs 13 und des n-dotierten Bereichs 14 entfernt werden. Somit wird eine Vielzahl von Schichtenstapeln 11 auf dem Substrat 20 geformt. Die einzelnen Schichtenstapel 11 sind beabstandet zueinander angeordnet. Die Seitenwände 15 der Schichtenstapel 11 erstrecken sich mindestens im Bereich des aktiven Bereichs 13, jedoch nicht notwendigerweise bis zum Substrat 20.
  • In einem nächsten Schritt S3 werden die Schichtenstapel 11 nasschemisch geätzt. In diesem optionalen Schritt kann die Form der Schichtenstapel 11 genauer definiert werden. Außerdem werden die Schichtenstapel 11 in dem Bereich, welcher geätzt wurde, gereinigt. Bereiche, in denen während des Ätzens Defekte entstehen, können entfernt werden.
  • In einem nächsten Schritt S4 werden die Wachstumsbedingungen in einem metallorganisch-chemischen Gasphasenabscheidungsprozess derart eingestellt, dass Materialtransport im Bereich der Seitenwände 15 stattfindet. Dabei kann beispielsweise Material aus dem Bereich zwischen zwei Schichtenstapeln 11 in den Bereich der Seitenwände 15 transportiert werden. Somit werden die Seitenwände 15 zumindest stellenweise bedeckt.
  • In einem nächsten Schritt S5 wird eine Deckschicht 16 zumindest stellenweise an den Seitenwänden 15 des Schichtenstapels 11 aufgewachsen. Der vorige Schritt S4 ist optional, dieser kann jedoch das Wachstum der Deckschicht 16 an den Seitenwänden 15 verbessern. Die Deckschicht 16 ist mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet und wird epitaktisch an den Seitenwänden 15 aufgewachsen. Die Deckschicht 16 wird mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung aufgewachsen. Es ist möglich, dass die Deckschicht 16 auch an einer Oberseite 17 des Schichtenstapels 11 aufwächst. Dabei kann es sich um unerwünschtes parasitäres, polykristallines Wachstum der Deckschicht 16 handeln. Die Oberseite 17 des Schichtenstapels 11 ist die dem Substrat 20 abgewandte Seite des Schichtenstapels 11.
  • In einem nächsten Schritt S6 wird die parasitär gewachsene Deckschicht 16 von der Oberseite 17 des Schichtenstapels 11 entfernt, zum Beispiel mittels Ätzen oder Polieren.
  • In einem nächsten Schritt S7 wird der optoelektronische Halbleiterkörper 10 durch die Deckschicht 16 hindurch vereinzelt. Dieser Schritt ist optional. Durch das Vereinzeln wird eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 hergestellt. Die optoelektronischen Halbleiterkörper 10 können vollständig vereinzelt werden. Es ist weiter möglich, dass die optoelektronischen Halbleiterkörper 10 in einer zweidimensionalen Anordnung 18 auf einem Träger angeordnet werden.
  • Mit den 2A bis 2G wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers 10 beschrieben. In 2A ist ein schematischer Querschnitt durch den Schichtenstapel 11 gezeigt. Der Schichtenstapel 11 ist auf dem Substrat 20 angeordnet. Der Schichtenstapel 11 weist den p-dotierten Bereich 12, den aktiven Bereich 13 und den n-dotierten Bereich 14 auf. Der n-dotierte Bereich 14 ist auf dem aktiven Bereich 13 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, dass der p-dotierte Bereich 12 auf dem aktiven Bereich 13 angeordnet ist. Auf dem n-dotierten Bereich 14 ist die Maskierungsschicht 19 angeordnet. In diesem Schritt wird die Maskierungsschicht 19 strukturiert, sodass eine Vielzahl von Maskierungsbereichen 21 auf dem Schichtenstapel 11 angeordnet ist. Die Maskierungsbereiche 21 können gleichmäßig auf dem Schichtenstapel 11 verteilt sein.
  • In 2B ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt der Schichtenstapel 11 trocken-chemisch geätzt wird. Somit wird eine Vielzahl von Schichtenstapeln 11 geformt, welche beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Schichtenstapel 11 weisen Seitenwände 15 auf, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 13 verlaufen. Der p-dotierte Bereich 12, der aktive Bereich 13 und der n-dotierte Bereich 14 liegen im Bereich der Seitenwände 15 frei.
  • In 2C ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt der Schichtenstapel 11 nasschemisch geätzt wird. Dabei werden die Seitenwände 15 derart geätzt, dass diese schräg, das heißt unter einem Winkel von kleiner als 90°, zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 13 verlaufen. Im Bereich des n-dotierten Bereichs 14 wird der Schichtenstapel 11 unterhalb des Maskierungsbereichs 21 unterätzt.
  • In 2D ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt in einem metallorganisch-chemischen Gasphasenabscheidungsprozess ein Materialtransport induziert wird. Material aus den Bereichen zwischen den Schichtenstapeln 11 wird zu den Seitenwänden 15 transportiert. Mit der gestrichelten Linie ist dargestellt, dass nach dem Materialtransport die Seitenwände 15 mit Material aus den Bereichen zwischen den Schichtenstapeln 11 bedeckt sind. Somit weisen die Bereiche zwischen den Schichtenstapeln 11 ein U-förmiges Profil auf. Der Materialtransport kann die Qualität einer anschließend aufgewachsenen Deckschicht 16 verbessern.
  • In 2E ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt die Deckschicht 16 aufgewachsen wird. Die Deckschicht 16 wird an den Seitenwänden 15 aufgewachsen und bedeckt die Bereiche zwischen den Schichtenstapeln 11 vollständig. Somit bedeckt die Deckschicht 16 den aktiven Bereich 13 an den Seitenwänden 15 vollständig. Außerdem wird die Deckschicht 16 zumindest stellenweise an den Oberseiten 17 der Schichtenstapel 11 aufgewachsen. Das parasitäre Wachstum der Deckschicht 16 an den Oberseiten 17 kann unerwünscht sein. Zwischen dem Material der Seitenwände 15 und dem Material der Deckschicht 16 können kovalente Bindungen bestehen. Die Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Deckschicht 16 und dem Material des Schichtenstapels 11 beträgt weniger als 1 %. Zur Vermeidung von Ladungsträgern im Bereich der Seitenwände 15 kann die Bandlücke des Materials der Deckschicht 16 größer als die Bandlücke des Materials des Schichtenstapels 11 sein.
  • In 2F ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt die Maskierungsbereiche 21 mit der darauf aufgewachsenen Deckschicht 16 entfernt werden. Die Maskierungsbereiche 21 können beispielsweise durch Ätzen entfernt werden.
  • In 2G ist gezeigt, dass in einem alternativen nächsten Schritt die Deckschicht 16 teilweise abgetragen wird, so dass die Oberseite 17 frei von der Deckschicht 16 ist und die Deckschicht 16 an der Oberseite 17 mit den Schichtenstapeln 11 abschließt. Dazu kann die Deckschicht 16 planarisiert werden. Die Maskierungsbereiche 21 können auf den Schichtenstapeln 11 verbleiben.
  • In 2G ist somit eine Anordnung 18 von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 gezeigt, bei der die Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet ist.
  • Jeder der optoelektronischen Halbleiterkörper 10 kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, wobei der Querschnitt in einer Ebene gegeben ist, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 13 ist. In diesem Fall kann das Substrat 20 mit GaAs oder GaP gebildet sein und eine (100) oder eine (110) Oberfläche aufweisen. Eine (110) Oberfläche des Substrats 20 ist vorteilhaft, wenn der Schichtenstapel 11 InGaAlP aufweist, um eine regelmäßige Anordnung der Halbleiter-Verbindung zu vermeiden. Die Anordnung der einzelnen Atome innerhalb einer InGaAlP-Verbindung kann die Bandlücke beeinflussen. Außerdem wird bei dem hier beschriebenen Verfahren vorteilhafterweise das Wachstum von einer Deckschicht 16 mit einer (111)A Oberfläche vermieden.
  • Es ist weiter möglich, dass jeder der optoelektronischen Halbleiterkörper 10 einen hexagonalen Querschnitt aufweist. In diesem Fall kann das Substrat 20 mit GaAs oder GaP gebildet sein und eine (111)B Oberfläche aufweisen.
  • In den 3A und 3B ist beispielhaft das Wachstum der Deckschicht 16 gezeigt. In 3A ist eine schematische Schnittdarstellung durch drei Schichtenstapel 11, zwischen denen jeweils eine Deckschicht 16 angeordnet ist, gezeigt. Die Deckschicht 16 weist jeweils eine konvexe Form auf. Die Form der Deckschicht 16 kann durch die Menge des bereitgestellten Materials zum Wachstum der Deckschicht 16 beeinflusst werden.
  • In 3B ist eine schematische Schnittdarstellung durch drei Schichtenstapel 11, zwischen denen jeweils eine Deckschicht 16 angeordnet ist, gezeigt. Im Unterschied zu 3A weist hier die Deckschicht 16 jeweils eine konkave Form auf. In beiden Fällen, in 3A und 3B, wächst die Deckschicht 16 parasitär auch an der Oberseite 17 auf.
  • In 4A ist die Vereinzelung der optoelektronischen Halbleiterkörper 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Es ist eine schematische Schnittdarstellung durch drei optoelektronische Halbleiterkörper 10 gezeigt. Die drei optoelektronischen Halbleiterkörper 10 sind beispielhaft dargestellt und es ist möglich, dass eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 nebeneinander angeordnet ist. Zwischen den optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 ist jeweils eine Deckschicht 16 angeordnet. Die optoelektronischen Halbleiterkörper 10 werden durch die Deckschicht 16 hindurch vereinzelt. In diesem Fall überragt die Deckschicht 16 den Schichtenstapel 11 in Stapelrichtung R. Da die optoelektronischen Halbleiterkörper 10 durch die Deckschicht 16 hindurch vereinzelt werden, sind die Seitenwände 15 frei von Spuren eines Vereinzelungsprozesses.
  • In 4B ist die Vereinzelung der optoelektronischen Halbleiterkörper 10 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Aufbau entspricht dem Aufbau aus 4A mit dem Unterschied, dass die Deckschicht 16 an der Oberseite 17 mit dem Schichtenstapel 11 abschließt. Bei den vereinzelten optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 kann es sich um elektrisch pumpbare Emitter wie beispielsweise Leuchtdioden handeln. Es ist weiter möglich, dass es sich bei den vereinzelten optoelektronischen Halbleiterkörpern 10 um optisch pumpbare Emitter, wie beispielsweise Konverter, handelt.
  • Jeder der optoelektronischen Halbleiterkörper 10 weist den Schichtenstapel 11 mit dem p-dotierten Bereich 12, dem aktiven Bereich 13 und dem n-dotierten Bereich 14 auf. Dabei ist der aktive Bereich 13 in Stapelrichtung R zwischen dem p-dotierten Bereich 12 und dem n-dotierten Bereich 14 angeordnet und der Schichtenstapel 11 weist die Seitenwände 15 auf, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 13 verlaufen. Außerdem sind die Seitenwände 15 zumindest stellenweise mit der Deckschicht 16 bedeckt, welche mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist.
  • Mit den 5A, 5B, 5C und 5D ist beispielhaft das Wachstum der Deckschicht 16 gezeigt. In 5A ist eine schematische Schnittdarstellung durch einen Schichtenstapel 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Der p-dotierte Bereich 12 und der n-dotierte Bereich 14 wurden stärker geätzt als der aktive Bereich 13. Der aktive Bereich 13 kann in diesem Fall mit InGaAlP gebildet sein und der n-dotierte Bereich 14 und der p-dotierte Bereich 12 können mit InAlP gebildet sein.
  • In 5B ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers 10 Materialtransport im Bereich der Seitenwände 15 induziert wird. Dabei ist der Materialtransport von beispielsweise Indium und/oder Gallium im Bereich des aktiven Bereichs 13 an den Seitenwänden 15 verstärkt durch die Krümmung des aktiven Bereichs 13 im Bereich der Seitenwände 15. Somit verbleibt nach dem Materialtransport im aktiven Bereich 13 im Bereich der Seitenwände 15 eine Halbleiterverbindung, welche weniger Indium und/oder Gallium aufweist und somit eine größere Bandlücke hat. Eine größere Bandlücke im Bereich der Seitenwände 15 ist vorteilhaft, um Leckströme zu verringern oder zu verhindern.
  • In 5C ist eine schematische Schnittdarstellung durch einen Schichtenstapel 11 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. Der aktive Bereich 13 wurde stärker geätzt als der p-dotierte Bereich 12 und der n-dotierte Bereich 14, zum Beispiel durch eine Bestrahlung des aktiven Bereichs 13 während des Ätzens mit elektromagnetischer Strahlung, welche hauptsächlich im aktiven Bereich 13 absorbiert wird.
  • In 5D ist gezeigt, dass in einem nächsten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers 10 die Deckschicht 16 an den Seitenwänden 15 aufgewachsen wird. Da der aktive Bereich 13 stärker geätzt wurde als andere Bereiche des Schichtenstapels 11, weist die Deckschicht 16 im Bereich des aktiven Bereichs 13 eine größere Dicke als in anderen Bereichen auf. Vorteilhafterweise können somit Atome der Deckschicht 16 an ungepaarte Bindungen des aktiven Bereichs 13 binden und Rekombinationsströme im Bereich der Seitenwände 15 werden verringert oder vermieden.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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
    • 10:
    optoelektronischer Halbleiterkörper
    11:
    Schichtenstapel
    12:
    p-dotierter Bereich
    13:
    aktiver Bereich
    14:
    n-dotierter Bereich
    15:
    Seitenwand
    16:
    Deckschicht
    17:
    Oberseite
    18:
    Anordnung
    19:
    Maskierungsschicht
    20:
    Substrat
    21:
    Maskierungsbereich
    R:
    Stapelrichtung
    S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7:
    Schritte

Claims (19)

  1. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) mit - einem Schichtenstapel (11) mit: - einem aktiven Bereich (13), welcher dazu ausgelegt ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, wobei - der Schichtenstapel (11) Seitenwände (15) aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs (13) verlaufen, und - die Seitenwände (15) zumindest stellenweise mit einer Deckschicht (16) bedeckt sind, welche mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist.
  2. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem der Schichtenstapel (11) einen p-dotierten Bereich (12) und einen n-dotierten Bereich (14) aufweist, wobei der aktive Bereich (13) in Stapelrichtung (R) zwischen dem p-dotierten Bereich (12) und dem n-dotierten Bereich (14) angeordnet ist.
  3. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Deckschicht (16) den aktiven Bereich (13) an den Seitenwänden (15) vollständig bedeckt.
  4. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem mindestens eine der Seitenwände (15) mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs (13) einen Winkel von 90° oder von weniger als 90° einschließt.
  5. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem mindestens eine der Seitenwände (15) mit der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs (13) einen Winkel von größer als 90° einschließt.
  6. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Gitterfehlanpassung zwischen dem Material der Deckschicht (16) und dem Material des Schichtenstapels (11) weniger als 1 % beträgt.
  7. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Bandlücke des Materials der Deckschicht (16) größer als die Bandlücke des Materials des Schichtenstapels (11) ist.
  8. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zwischen dem Material der Seitenwände (15) und dem Material der Deckschicht (16) kovalente Bindungen bestehen.
  9. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Oberseite (17) des Schichtenstapels (11) frei von der Deckschicht (16) ist.
  10. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Seitenwände (15) frei von Spuren eines Vereinzelungsprozesses sind.
  11. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der optoelektronische Halbleiterkörper (10) ein elektrisch pumpbarer Emitter ist.
  12. Optoelektronischer Halbleiterkörper (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der optoelektronische Halbleiterkörper (10) ein optisch pumpbarer Emitter ist.
  13. Anordnung (18) von einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterkörpern (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterkörper (10) in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers (10) mit den Schritten: - Aufwachsen eines Schichtenstapels (11) mit einem aktiven Bereich (13), welcher dazu ausgelegt ist elektromagnetische Strahlung zu emittieren und welcher eine Haupterstreckungsebene aufweist, - Ätzen des Schichtenstapels (11), so dass dieser zumindest im Bereich des aktiven Bereichs (13) Seitenwände (15) aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs (13) verlaufen, und - Aufwachsen einer Deckschicht (16) zumindest stellenweise an den Seitenwänden (15) des Schichtenstapels (11), wobei - die Deckschicht (16) mit mindestens einem Halbleitermaterial gebildet ist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem der Schichtenstapel (11) einen p-dotierten Bereich (12) und einen n-dotierten Bereich (14) aufweist, wobei der aktive Bereich (13) in Stapelrichtung (R) zwischen dem p-dotierten Bereich (12) und dem n-dotierten Bereich (14) angeordnet ist.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 oder 15, bei dem vor dem Ätzen des Schichtenstapels (11) eine Maskierungsschicht (19) auf den Schichtenstapel (11) aufgebracht wird.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem die Deckschicht (16) von einer Oberseite (17) des Schichtenstapels (11) entfernt wird.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem der optoelektronische Halbleiterkörper (10) nach dem Aufwachsen der Deckschicht (16) durch die Deckschicht (16) hindurch vereinzelt wird.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem die Deckschicht (16) mittels metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung aufgewachsen wird.
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