DE102019103638A1

DE102019103638A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement mit abschnitten einer leitfähigen schicht und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements

Info

Publication number: DE102019103638A1
Application number: DE102019103638.0A
Authority: DE
Inventors: Franz Eberhard
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-08-13
Also published as: JP2022521061A; JP7203992B2; CN113439344A; WO2020165029A1; US20220077368A1; DE112020000795A5

Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, eine erste Kontaktstruktur (105), eine Kontaktschicht (109) und eine Trennschicht (108). Kontaktlöcher (123) sind in der Trennschicht (108) angeordnet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner Abschnitte (104) einer leitfähigen Schicht (107), die über einer von der Kontaktschicht (109) abgewandten Seite der Trennschicht (108) angeordnet sind. Dabei sind die Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht (107) jeweils mit einem leitenden Material in den Kontaktlöchern (123) verbunden. Die erste Kontaktstruktur (105) ist über die Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht (107) und das leitende Material in den Kontaktlöchern (123) mit der Kontaktschicht (109) verbunden. Eine Länge der Abschnitte (104) ist jeweils größer als eine größte Breite der Abschnitte (104), wobei die Länge einen kürzesten Abstand zwischen einem zugehörigen Kontaktloch und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten (104) bezeichnet und die Breite senkrecht zur Länge gemessen ist.

Description

Ein Leuchtdiode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispielsweise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise, weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Generell werden Konzepte erforscht, durch welche eine Stromzuführung zu den Halbleiterschichten verbessert werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Zusammenfassung
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht übereinandergestapelt sind. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine erste Kontaktstruktur, eine Kontaktschicht, die über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht angeordnet und mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, eine Trennschicht, die über einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der Kontaktschicht angeordnet ist und Kontaktlöcher, die in der Trennschicht angeordnet sind. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst weiterhin Abschnitte einer leitfähigen Schicht, die über einer von der Kontaktschicht abgewandten Seite der Trennschicht angeordnet sind. Dabei sind die Abschnitte der leitfähigen Schicht jeweils mit einem leitenden Material in den Kontaktlöchern verbunden. Die erste Kontaktstruktur ist über die Abschnitte der leitfähigen Schicht und das leitende Material in den Kontaktlöchern mit der Kontaktschicht verbunden. Dabei ist eine Länge der Abschnitte jeweils größer als eine größte Breite der Abschnitte, wobei die Länge einen kürzesten Abstand zwischen einem zugehörigen Kontaktloch und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten bezeichnet und die Breite senkrecht zur Länge gemessen ist. Dabei kann das leitfähige Material beispielsweise ein Teil der ersten Kontaktstruktur oder Teil der leitfähigen Schicht sein.
Gemäß Ausführungsformen ist je ein Abschnitt der leitfähigen Schicht mit genau einem Kontaktloch elektrisch verbunden. Beispielsweise ist eine Breite eines der Abschnitte der leitfähigen Schicht jeweils in Abhängigkeit eines Abstands des zugehörigen Kontaktlochs von der ersten Kontaktstruktur ausgewählt.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann darüber hinaus Teile einer optischen Ausgleichsschicht zwischen benachbarten Abschnitten der leitfähigen Schicht aufweisen. Beispielsweise ist ein Material der optischen Ausgleichsschicht aus SiON, Y₂O₃, SC₂O₃, HfO₂, ZrO₂, Ta₂O₅, TiO₂ oder Nb₂O₅ ausgewählt.
Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst ein optoelektronisches Halbleiterbauelement eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht übereinandergestapelt sind. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst weiterhin eine erste Kontaktstruktur, eine Kontaktschicht, die über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht angeordnet und mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, und eine Trennschicht, die über einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der Kontaktschicht angeordnet ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst darüber hinaus eine elektrisch leitfähige Schicht, die über einer von der Kontaktschicht abgewandten Seite der Trennschicht angeordnet ist, wobei Schlitze in der leitfähigen Schicht ausgebildet sind und die elektrisch leitfähige Schicht mit der ersten Kontaktstruktur elektrisch verbunden ist, sowie Kontaktlöcher, die in der Trennschicht angeordnet sind. Dabei ist die leitfähige Schicht über ein leitendes Material in den Kontaktlöchern mit der Kontaktschicht verbunden.
Beispielsweise können die Schlitze jeweils zwischen einem Kontaktloch und der ersten Kontaktstruktur angeordnet sein und einen kürzesten Strompfad zwischen der ersten Kontaktstruktur und dem Kontaktloch schneiden. Die Schlitze können senkrecht zu der ersten Kontaktstruktur verlaufen. Beispielsweise schneiden oder berühren die Schlitze die erste Kontaktstruktur.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, das Ausbilden einer Kontaktschicht nach Ausbilden der ersten Halbleiterschicht, wobei die Kontaktschicht mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist und das Ausbilden einer Trennschicht nach Ausbilden der Kontaktschicht. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausbilden von Kontaktlöchern in der Trennschicht und das Ausbilden von Abschnitten einer elektrisch leitfähigen Schicht nach Ausbilden der Trennschicht. Dabei sind die Abschnitte der leitfähigen Schicht jeweils mit einem leitenden Material in den Kontaktlöchern verbunden. Weiterhin ist eine erste Kontaktstruktur über die Abschnitte der leitfähigen Schicht und das leitende Material in den Kontaktlöchern mit der Kontaktschicht verbunden. Dabei ist eine Länge der Abschnitte jeweils größer als eine größte Breite der Abschnitte, wobei die Länge einen kürzesten Abstand zwischen einem zugehörigen Kontaktloch und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten bezeichnet und die Breite senkrecht zur Länge gemessen ist. Dabei kann das leitfähige Material beispielsweise Teil der ersten Kontaktstruktur sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das leitfähige Material auch Teil der leitfähigen Schicht sein.
Beispielsweise kann für jedes Kontaktloch ein Zuleitungswiderstand eines zugehörigen Abschnitts der leitfähigen Schicht in Abhängigkeit von einem Abstand von Kontaktloch zu erster Kontaktstruktur eingestellt werden. Gemäß Ausführungsformen wird eine horizontale Breite der Abschnitte der leitfähigen Schicht eingestellt.
Beispielsweise kann das Ausbilden der Abschnitte der leitfähigen Schicht das Ausbilden der leitfähigen Schicht und nachfolgendes Strukturieren umfassen. Das Verfahren kann ferner das Einbringen einer Ausgleichsschicht zwischen den Abschnitten der leitfähigen Schicht umfassen.
Die leitfähige Schicht kann durch Ätzen unter Verwendung einer Maske strukturiert werden. Dabei kann das Verfahren ferner das Einbringen einer Ausgleichsschicht zwischen Bereichen der Maske nach dem Ätzen umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Definieren von Schlitzen in der leitfähigen Schicht umfassen. Beispielsweise können die Schlitze zwischen Kontaktlöchern und der ersten Kontaktstruktur definiert werden.
Figurenliste
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.

1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
1B zeigt ein schematisches Layout eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
1C zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils von Komponenten von 1B.
1D zeigt eine schematische vertikale Querschnittsansicht von Teilen der in 1B dargestellten optoelektronischen Halbleitervorrichtung.
2A zeigt ein schematisches Layout eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
2B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der in 2A dargestellten Struktur.
3 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
4A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
4B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen.
4C zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
4D zeigt ein schematisches Layout eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
5A fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.
5B veranschaulicht eine vertikale Querschnittsansicht eines Werkstücks bei Ausführung eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen.
6 zeigt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen.

Detailbeschreibung
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „über“, „auf“, „vor“, „hinter“, „vorne“, „hinten“ usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschränkend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Bereich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe „Wafer“ oder „Halbleitersubstrat“, die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basisunterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein. Weitere Beispiele für Materialien von Wachstumssubstraten umfassen Glas, Siliziumdioxid, Quarz oder eine Keramik.
Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN, Al-GaInBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga₂O₃, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter“ auch organische Halbleitermaterialien ein.
Der Begriff „Substrat“ umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.
Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft.
Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips (Die) sein.
Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen.
Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann beispielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.
Soweit hier die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weiteren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „elektrisch verbunden“ eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch verbundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt miteinander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein.
Der Begriff „elektrisch verbunden“ umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.
1A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen. Das in 1A dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement 10 kann beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) sein. Über einem geeigneten Träger 100 sind eine erste Halbleiterschicht 110 sowie eine zweite Halbleiterschicht 120 angeordnet. Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht 110 mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ dotiert sein, und die zweite Halbleiterschicht 120 kann von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-Typ, sein. Beispielsweise basieren die erste und die zweite Halbleiterschicht 110, 120 auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Eine aktive Zone 115 kann zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten Halbleiterschicht 120 angeordnet sein.
Die aktive Zone kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur“ entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten.
Beispielsweise kann die zweite Halbleiterschicht 120 zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und einem geeigneten Träger 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Träger 100 ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtfolge sein. Geeignete Materialien für das Aufwachssubstrat können beispielsweise Saphir, Siliziumcarbid oder Galliumnitrid umfassen. Eine Kontaktschicht 109 aus einem elektrisch leitfähigen Material kann über der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 109 aus einem leitfähigen Oxid, einem sogenannten „TCO („Transparent Conductive Oxide“) aufgebaut sein. Beispiele umfassen insbesondere ITO (Indium-Zinnoxid), IZO (Indium-Zinkoxid) oder ein anderes transparentes leitfähiges Material. Die Kontaktschicht 109 kann beispielsweise direkt an die erste Halbleiterschicht 110 angrenzen.
Eine Trennschicht 108 kann über der Kontaktschicht 109 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Trennschicht 108 eine oder mehrere isolierende Schichten umfassen. Kontaktlöcher 123 können in der Trennschicht 108 ausgebildet sein. Über der Trennschicht 108 sind Abschnitte 104 einer leitfähigen Schicht 107 angeordnet. Ein leitfähiges Material kann in den Kontaktlöchern 123 angeordnet sein. Beispielsweise kann das leitfähige Material in den Kontaktlöchern 123 Teil der leitfähigen Schicht 107 sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann jedoch auch ein elektrisch leitfähiges Kontaktmaterial in den Kontaktlöchern 123 angeordnet sein.
Weiterhin umfasst das in 1A dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement eine erste Kontaktstruktur 105, die über die Abschnitte 104 der leitfähigen Schicht 107 und das leitende Material in den Kontaktlöchern 123 mit der Kontaktschicht 109 verbunden ist. Die leitfähige Schicht 107 ist aus einem transparenten leitfähigen Material, beispielsweise einem leitenden Metalloxid wie beispielsweise ITO oder IZO aufgebaut. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der leitfähigen Schicht 107 größer als eine Schichtdicke der Kontaktschicht 109 sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke der Kontaktschicht 5 bis 25 nm betragen. Die Schichtdicke der leitfähigen Schicht kann beispielsweise 50 bis 150 nm betragen. Bei dem in 1A dargestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement werden die Funktionen Stromverteilung und elektrischer Kontakt voneinander getrennt. Genauer gesagt, ist eine dünne Kontaktschicht 109 ganzflächig oder großflächig in Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet. Aufgrund ihrer geringeren Schichtdicke hat die dünne Kontaktschicht 109 eine verringerte Querleitfähigkeit. Umgekehrt wird aufgrund der verringerten Schichtdicke weniger elektromagnetische Strahlung absorbiert. Die dickere leitfähige Schicht bewirkt eine verbesserte Querleitfähigkeit. Strahlungsverluste können beispielsweise über die Trennschicht 108 verringert werden, wie nachfolgend erklärt werden wird. Über die Abschnitte 104 der leitfähigen Schicht 107 wird ein elektrischer Kontakt zwischen der ersten Kontaktstruktur 105 und der Kontaktschicht 109 über das elektrisch leitfähige Material in den Kontaktlöchern 123 innerhalb der Trennschicht 108 bewirkt.
Die Trennschicht 108 enthält ein dielektrisches Material, beispielsweise Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Tantaloxid, Nioboxid und Kombinationen dieser Materialien. Gemäß Ausführungsformen kann die Trennschicht 108 aus einem einzigen dielektrischen Material aufgebaut sein. Beispielsweise kann die Trennschicht einen angepassten Brechungsindex haben, wobei „angepasst“ bedeutet, dass der Brechungsindex des dielektrischen Materials größer oder gleich groß ist wie der Brechungsindex eines die Trennschicht 108 umgebenden Mediums. Das umgebende Medium ist in Austrittsrichtung der emittierten elektromagnetischen Strahlung hinter der Trennschicht 108 angeordnet. Das umgebende Medium umfasst Elemente, die den Halbleiterkörper einhüllen und insbesondere eine Schutzfunktion aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper als umgebendes Medium eine Passivierungsschicht und/oder Verkapselung aufweisen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Trennschicht 108 mehrschichtig ausgebildet und weist mindestens zwei Teilschichten auf, die sich in ihrem Brechungsindex voneinander unterscheiden. Vorzugsweise umfasst die Trennschicht 108 eine Schichtenfolge aus sich abwechselnden Teilschichten mit höherem Brechungsindex und niedrigerem Brechungsindex. Insbesondere weisen die Teilschichten mit höherem Brechungsindex eine geringere Dicke auf als die Teilschichten mit niedrigerem Brechungsindex.
Beispielsweise weist die Trennschicht 108 eine Dicke in einem Bereich von 400 nm bis 800 nm auf. Bei einer Dicke in einem Bereich von 400 nm bis 800 nm kann ein geeigneter Kompromiss zwischen Herstellungsaufwand und einer Filtercharakteristik der Trennschicht 108 erreicht werden.
Gemäß Ausgestaltungen kann die Trennschicht 108 derart ausgestaltet sein, dass beispielsweise nur Strahlung, die unter steilen Winkeln auf die Trennschicht 108 auftrifft, zur leitfähigen Schicht 107 kommt. Flache Strahlungskomponenten hingegen, die aufgrund der Brechzahldifferenz zwischen Halbleiterschichten und umgebendem Medium aufgrund von Totalreflexionen am Übergang zwischen dem optisch dichteren und dem optisch dünneren Medium nicht ausgekoppelt werden könnten, können von der Trennschicht 108 zurückgehalten werden. Dadurch werden Absorptionsverluste in der dickeren leitfähigen Schicht 107 im Wesentlichen auf den ausbreitungsfähigen Winkelbereich beschränkt. Beispielsweise weist die Trennschicht 108 eine Filtercharakteristik auf, die bewirkt, dass Strahlung, die mit einem Winkel innerhalb eines ersten Winkelbereichs, das heißt unter steilen Winkeln, auf die Trennschicht auftrifft, überwiegend transmittiert wird. Weiterhin wird Strahlung, die mit einem Winkel innerhalb eines zweiten Winkelbereichs, das heißt unter flachen Winkeln, auf die Trennschicht 108 auftrifft, überwiegend reflektiert.
Beispielsweise wird die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich durch den Grenzwinkel der Totalreflexion bestimmt, der sich aus dem Brechungsindex der Halbleiterschichten und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums ableiten lässt. Der erste Winkelbereich umfasst dabei Winkel, die kleiner sind als diese Grenze. Der zweite Winkelbereich hingegen umfasst Winkel, die größer sind als diese Grenze.
Beispielsweise kann die Trennschicht 108 einen Schichtstapel, der eine erste Nioboxidschicht, eine Siliziumoxidschicht sowie eine zweite Nioboxidschicht aufweist, enthalten.
Beispielsweise kann der Halbleiterschichtstapel zu einer Mesa 121 strukturiert sein. Entsprechend kann ein Teil einer ersten Hauptoberfläche 119 der zweiten Halbleiterschicht 120 freiliegend sein. Beispielsweise kann ein Teil der Trennschicht 108 angrenzend an die erste Hauptoberfläche 119 der zweiten Halbleiterschicht 120 angeordnet sein. Weiterhin kann ein Teil der Trennschicht 108 über einer Seitenwand 122 der Mesa 121 angeordnet sein. Ein zweites elektrisches Kontaktelement 126 kann beispielsweise die zweite Halbleiterschicht 120 im Bereich einer freiliegenden ersten Hauptoberfläche 119 kontaktieren. Beispielsweise kann das zweite Kontaktelement 126 über ein leitfähiges Material 124 mit der zweiten Halbleiterschicht 120 verbunden sein. Ein isolierendes Material 129 kann zwischen dem zweiten Kontaktelement 126 und dem darunterliegenden Halbleitermaterial 120 angeordnet sein. Beispielsweise kann sich die auf der linken Seite des zweiten Kontaktelements 126 angeordnete Struktur auf der rechten Seite des zweiten Kontaktelements 126 wiederholen.
Durch Anlegen einer Spannung zwischen der ersten Kontaktstruktur 105 und dem zweiten Kontaktelement 126 lässt sich ein Strom in das optoelektronische Halbleiterbauelement einprägen, so dass elektromagnetische Strahlung 20 beispielsweise über eine erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht 102 emittiert werden kann. Generell gilt, dass je gleichmäßiger die Strominjektion ist, desto größer ist die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements.
1B zeigt ein schematisches Layout eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen. Hier ist beispielsweise die erste Kontaktstruktur 105 als ein Kontaktfinger ausgebildet. Der Kontaktfinger kann rechteckig, ringförmig oder bogenförmig ausgebildet sein. Es sind aber beliebige andere Ausgestaltungen dieses Kontaktfingers möglich. Beispielsweise kann er kammförmig oder ähnlich der Aderung eines Blattes ausgestaltet sein. Weiterhin kann die erste Kontaktstruktur 105 eine Vielzahl von Kontaktfingern aufweisen, die identisch oder unterschiedlich zueinander ausgebildet sein können. Die erste Kontaktstruktur 105 ist über ein erstes Kontaktelement 106 elektrisch anschließbar. Weiterhin umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 ein zweites Kontaktelement 126.
Gemäß in 1B dargestellten Ausführungsformen können beispielsweise eine erste Kontaktstruktur 105 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 110 und eine zweite Kontaktstruktur (nicht gezeigt in 1B) in vertikaler Richtung übereinander ausgebildet sein. Dies wird unter Bezugnahme auf 1D näher erläutert werden. Das in 1B dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement 10 weist darüber hinaus eine Vielzahl von Kontaktlöchern 123 in der Trennschicht 108 auf. Das zweite Kontaktelement 126 kann beispielsweise an einer Eckposition des Rechtecks, diagonal gegenüber dem ersten Kontaktelement 106 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht an einer Stelle erfolgen, die auf beiden Seiten von der ersten Halbleiterschicht 110 umgeben ist.
1C zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 1B mit „C“ bezeichneten Ausschnitts. 1C zeigt die erste Kontaktstruktur 105 sowie eine Vielzahl von Abschnitten 104 des leitfähigen Materials. Die Abschnitte 104 des leitfähigen Materials können beispielsweise über ein Material der leitfähigen Schicht 107, das unter der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet ist, miteinander verbunden sein. Die Abschnitte 104 des leitfähigen Materials können weiterhin auch über einen Teil der leitfähigen Schicht 107, der nicht notwendigerweise unterhalb der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet sein muss, verbunden sein. Eine Länge s der Abschnitte 104 ist jeweils größer als eine größte Breite d der Abschnitte 104. Dabei bezeichnet die Länge s einen kürzesten Abschnitt zwischen einem zugehörigen Kontaktloch 123 und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten 104. Das leitfähige Material kann beispielsweise ein Teil der ersten Kontaktstruktur 105 oder ein Teil der leitfähigen Schicht 107 sein. Die Breite d ist senkrecht zur Länge s gemessen. Beispielsweise kann die Länge s mindestens dem Doppelten oder mindestens dem Dreifachen oder auch mindestens dem Vierfachen der Breite d der Abschnitte 104 entsprechen. Beispielsweise kann die Länge s eines Abschnitts 104 als der Längenausdehnungsbereich des leitfähigen Materials 107 definiert sein, bei der benachbarte Abschnitte 104 jeweils nicht direkt aneinander angrenzen sondern beispielsweise durch einen Zwischenraum oder ein anderes, beispielsweise isolierendes Material voneinander beabstandet sind.
Der Begriff „Abschnitt des leitfähigen Materials“ bezeichnet in diesem Zusammenhang einen strukturierten Teil des leitfähigen Materials. Benachbarte Abschnitte können elektrisch und physisch miteinander verbunden sein, beispielsweise über das leitfähige Material oder auch über die erste Kontaktstruktur 105. Die Abschnitte können beispielsweise mindestens teilweise eine rechteckige Fläche haben.
Beispielsweise kann jedem Abschnitt 104 der leitfähigen Schicht 107 genau je ein Kontaktloch 123 zugeordnet und mit diesem verbunden sein. Ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktschicht (109, nicht gezeigt in 1C) und dem Abschnitt 104 kann ausschließlich über dieses Kontaktloch 123 erfolgen. Beispielsweise kann eine Breite d eines jeden Abschnitts 104 der leitfähigen Schicht 107 jeweils in Abhängigkeit einer Länge s des Abschnitts 104 ausgewählt sein. Beispielsweise kann Kontaktlöchern 123 mit dem kleinsten Abstand jeweils ein Abschnitt 104 mit kleiner Länge s₁ und kleinster Breite d₁ zugeordnet sein. In entsprechender Weise kann den Kontaktlöchern 123 mit dem jeweils größten Abstand von der ersten Kontaktstruktur 105 jeweils ein Abschnitt 104 mit größter Länge s₃ und größter Breite d₃ zugeordnet sein. Je größer der Abstand von der ersten Kontaktstruktur 105 desto breiter wird der zugehörige Abschnitt 104 ausgebildet. Je kleiner der Abstand von der ersten Kontaktstruktur 105, desto schmäler wird der zugehörige Abschnitt 104 ausgebildet. Auf diese Weise ist der Zuleitungswiderstand über den zugehörigen Abschnitt 104 der leitfähigen Schicht 107 auf jeweils ungefähr gleiche Werte einstellbar. Als Folge kann eine besonders homogene Stromverteilung realisiert werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann eine Bemessung der jeweiligen Breiten der Abschnitte 104 auch nach anderen Kriterien erfolgen. Beispielsweise kann eine bevorzugte Strominjektion in Bereiche mit hoher Auskoppelwahrscheinlichkeit erfolgen. Dadurch, dass die einzelnen Abschnitte 104 stellenweise voneinander getrennt sind, kann eine verbesserte ESD-(„electrostatic discharge“-)Stabilität des optoelektronischen Halbleiterbauelements erzielt werden, wodurch die Ausfallgefahr verringert wird. Weiterhin wird durch die spezielle Ausgestaltung der Abschnitte 104, bei denen Abschnitte 104 mit einem kürzeren Abstand zu dem zugehörigen Kontaktloch 123 eine überproportional reduzierte Breite aufweisen, der Zuleitungswiderstand zu Kontaktlöchern 123, die sich in der Nähe der ersten Kontaktstruktur 105 befinden, gegenüber dem Zuleitungswiderstand mit jeweils proportional angepasster Breite d erhöht. Dadurch wird die Stromdichte in der Umgebung der ersten Kontaktstruktur 105 verringert. Wie in 1C dargestellt ist, verlaufen die Abschnitte 104 der leitfähigen Schicht 107 annähernd senkrecht zu der ersten Kontaktstruktur 105 oder annähernd parallel zu Stromflusslinien.
1D zeigt eine schematische Querschnittsansicht des optoelektronischen Halbleiterbauelements zwischen I und I', wie in 1B angegeben ist. Über dem Träger 100 sind die zweite Halbleiterschicht 120 und die erste Halbleiterschicht 110 sowie gegebenenfalls die aktive Zone 115 angeordnet. Ein Teil der ersten Halbleiterschicht 110 sowie der aktiven Zone 115 ist stellenweise entfernt, so dass ein Teil der ersten Oberfläche 119 der zweiten Halbleiterschicht 120 frei liegt. Eine zweite Kontaktstruktur 125 ist in diesem Bereich angeordnet. Teile der ersten und der zweiten Halbleiterschicht 110, 120 sind jeweils auf beiden Seiten der zweiten Kontaktstruktur 125 angeordnet. Die zweite Kontaktstruktur 125 ist beispielsweise an drei Seiten von der Trennschicht 108 umschlossen, so dass die zweite Kontaktstruktur 125 von den benachbarten Abschnitten 104 des leitfähigen Materials 107 elektrisch isoliert ist. Beispielsweise enthält die zweite Kontaktstruktur 125 einen Schichtstapel, der eine oder mehrere metallische Schichten enthält, oder einen Schichtstapel, der eine leitende Oxidschicht (TCO, „transparent conductive oxide“) enthalten kann. Der Schichtstapel kann beispielsweise eine Ag-Schicht enthalten, die für die elektrische Funktion der Kontaktstruktur 125 entscheidend sein kann. Die erste Kontaktstruktur 105 kann in vertikaler Richtung über der zweiten Kontaktstruktur 125 angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Absorption der erzeugten elektromagnetischen Strahlung vermindert werden. Weiterhin lässt sich die zweite Halbleiterschicht 120 über die zweite Kontaktstruktur 125 in platzsparender Weise kontaktieren. Die erste Halbleiterschicht 110 ist über die Kontaktschicht 109 und über das elektrisch leitende Material in den Kontaktlöchern 123 mit den Abschnitten 104 der elektrisch leitfähigen Schicht 107 sowie der ersten Kontaktstruktur 105 elektrisch verbunden.
2A zeigt ein schematisches Layout eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 gemäß weiteren Ausführungsformen. Abweichend von der in 1B dargestellten Ausführungsform ist hier die erste Kontaktstruktur 105 bogenförmig ausgeführt. Beispielsweise ist ein Teil der ersten Kontaktstruktur 105 als erstes Kontaktelement 106 ausgebildet. Das zweite Kontaktelement 126 ist von der ersten Kontaktstruktur 105 isoliert und mit einer nicht dargestellten zweiten Kontaktstruktur 125 verbunden. Die zweite Kontaktstruktur ist in einer Ebene unter der dargestellten Zeichenebene angeordnet. Eine Vielzahl von Kontaktlöchern 123 ist beispielsweise entlang konzentrischen Kreisen innerhalb und außerhalb des Kreises oder des Bereichs, der durch die erste Kontaktstruktur 105 definiert ist, angeordnet. Selbstverständlich kann auch ein alternatives Anordnungsmuster der Kontaktlöcher 123 realisiert sein.
2B zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bereichs B, der in 2A gekennzeichnet ist. Wie in 2B dargestellt ist, sind die einzelnen Kontaktlöcher 123 jeweils separat durch Abschnitte 104 einer leitfähigen Schicht 107 mit der ersten Kontaktstruktur 105 verbunden. Die Abschnitte 104 der leitfähigen Schicht 107 können jeweils über die Kontaktstruktur 105 miteinander verbunden sein. Eine Breite der Abschnitte 104 ist je nach Abstand der zugehörigen Kontaktlöcher 123 von der Kontaktstruktur 105 ausgewählt. Der Abstand zwischen Kontaktloch 123 und erster Kontaktstruktur 105 oder elektrisch leitfähigem Material zwischen benachbarten Abschnitten ist dabei jeweils senkrecht zum Verlauf der ersten Kontaktstruktur 105 oder entlang einer Stromflussrichtung gemessen. Die Breite der Abschnitte 104 ist jeweils senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Abschnitte 104 gemessen. Auch bei der in 2B dargestellten Ausführungsform ist die Breite der Abschnitte 104 umso größer, je größer der Abstand der zugehörigen Kontaktlöcher 123 zu der ersten Kontaktstruktur 105 ist. Auf diese Weise kann der Widerstand zwischen erster Kontaktstruktur 105 und der ersten Halbleiterschicht 110 ungefähr konstant gehalten werden.
Gemäß Ausführungsformen können beispielsweise Abschnitte 104 der leitfähigen Schicht 107 durch Strukturieren der leitfähigen Schicht 107 erzeugt werden. Dabei werden Teile der leitfähigen Schicht entfernt. Das lokale Entfernen von Teilen der leitfähigen Schicht 107 kann das optische Verhalten des optoelektronischen Halbleiterbauelements, insbesondere Transmission negativ beeinflussen. Um diese Effekte zu kompensieren, kann zusätzlich eine optische Kompensationsschicht 118 vorgesehen werden.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, welches eine Ausgleichsschicht 118, die zwischen benachbarten Abschnitten 104 der leitfähigen Schicht 107 angeordnet ist, aufweist. Beispielsweise kann die Ausgleichsschicht möglichst absorptionsfrei sein. Beispielsweise kann ein Material gewählt werden, das einen ähnlichen Brechungsindex hat wie die weggeätzte leitfähige Schicht 107, beispielsweise SiON, Y₂O₃, Sc₂O3, HfO₂, ZrO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅ oder TiO₂. Durch eine Anpassung der Schichtdicke können Abweichungen im Brechungsindex teilweise ausgeglichen werden. Die Ausgleichsschicht kann gemäß Ausführungsformen auch einen Schichtstapel, der mehrere Einzelschichten dieser Materialien aufweist, enthalten. Durch Abscheiden einer Nb₂O₅-Schicht mit einer geeigneten Schichtdicke ist es möglich, die optischen Eigenschaften, beispielsweise Transmission, des optoelektronischen Halbleiterbauelements bei Entfernen von Bereichen der leitfähigen Schicht 107 möglichst wenig zu verändern. Auf diese Weise kann die Auskoppeleffizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements weiter verbessert werden.
4A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist eine erste Halbleiterschicht 110 von einem ersten Leitfähigkeitstyp sowie eine zweite Halbleiterschicht 120 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf, wie unter Bezugnahme auf 1A beschrieben wurde. Weiterhin umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Kontaktschicht 109, eine Trennschicht 108 und eine elektrisch leitfähige Schicht 117. Die Kontaktschicht 109, die Trennschicht sowie die elektrisch leitfähige Schicht 117 sind beispielsweise wie unter Bezugnahme auf 1A beschrieben ausgeführt. In der leitfähigen Schicht 117 sind Schlitze 112 ausgebildet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 weist ferner Kontaktlöcher 123 auf, und die leitfähige Schicht 117 ist über ein leitendes Material in den Kontaktlöchern 123 mit der Kontaktschicht 109 verbunden.
Weitere Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind ähnlich wie unter Bezugnahme auf die 1A bis 1D beschrieben. Abweichend hiervon ist die elektrisch leitfähige Schicht 117 als eine Schicht ausgebildet, wobei Schlitze in der leitfähigen Schicht ausgebildet sind.
4B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen. Der in 4B gezeigte Abschnitt ist beispielsweise in 4D mit „A“ gekennzeichnet.
Gemäß Ausführungsformen können die Schlitze 112, wie in 4B dargestellt, zwischen Kontaktlöchern 123 und der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet sein. Beispielsweise können sie das Kontaktloch 123 jeweils auf einer Seite, die der ersten Kontaktstruktur 105 zugewandt ist, so weit umschließen, dass ein elektrischer Strompfad 113 nicht den direkten Weg zwischen erster Kontaktstruktur 105 und Kontaktloch 123 nehmen kann sondern um den Schlitz 112 herum verläuft. Auf diese Weise schneidet der Schlitz 112 eine Vielzahl potentieller Strompfade zwischen Kontaktloch 123 und erster Kontaktstruktur. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung bezeichnet der Begriff „Schlitz“ einen Bereich, in dem die elektrisch leitfähige Schicht 117 lokal entfernt ist. Beispielsweise kann in einer horizontalen Ebene der Schlitz vollständig von der elektrisch leitfähigen Schicht 117 umschlossen sein, wie in 4B gezeigt ist. Der Schlitz kann sich bogenförmig oder linear erstrecken. Gemäß Ausführungsformen kann sich der Schlitz auch beispielsweise zu der ersten Kontaktstruktur 105 erstrecken, wie in 4C gezeigt ist. Beispielsweise kann eine Länge des Schlitzes ein Vielfaches, beispielsweise mindestens ein Zehnfaches oder mindestens ein Hundertfaches einer Breite des Schlitzes entsprechen. Dabei sind Länge und Breite des Schlitzes jeweils in horizontaler Richtung gemessen. Die Länge des Schlitzes ist beispielsweise die größere horizontale Ausdehnung, die Breite des Schlitzes ist beispielsweise die kleinere horizontale Ausdehnung.
Auf diese Weise wird beispielsweise der Strompfad zwischen erster Kontaktstruktur 105 und Kontaktlöchern 123, die sich in der Nähe der ersten Kontaktstruktur 105 befinden, verlängert. Entsprechend wird für Kontaktlöcher 123, die bei kleinerem Abstand zu der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet sind, der Widerstand erhöht. Insbesondere können die Schlitze 112 derjenigen Kontaktlöcher, die sich in direkter oder nächster Nähe zu der ersten Kontaktstruktur 105 befinden, einen Verlängerungsteil 112a umfassen, der sich von dem Kontaktloch 123 in senkrechter Richtung von der Kontaktstruktur 105 weg erstreckt. Beispielsweise kann sich der Verlängerungsteil 112a radial nach außen erstrecken, wie in 4B gezeigt ist. Die Erstreckungsrichtung des Verlängerungsteils 112a kann einer Stromflussrichtung entsprechen. Diejenigen Kontaktlöcher 123, die bei einem mittleren Abstand von der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet sind, erhalten beispielsweise nur einen Schlitz 112 ohne den Verlängerungsteil 112a, und Kontaktlöcher 123 mit noch größerem Abstand zur ersten Kontaktstruktur enthalten keinen Schlitz. Auf diese Weise kann der Widerstand in Abhängigkeit von einem Abstand zur ersten Kontaktstruktur erhöht werden, wodurch eine vergrößerte Gleichförmigkeit der eingeprägten Stromdichte und damit eine verbesserte Effizienz erzielt werden kann.
4C zeigt einen Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Hier sind die Schlitze 112 in ungefähr senkrechter Richtung zu der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet. Beispielsweise verlaufen die Schlitze 112 entlang einer Stromflussrichtung. Gemäß Ausführungsformen werden Abschnitte der leitfähigen Schicht 117, die zwischen einem Kontaktloch 123 und der ersten Kontaktstruktur 105 angeordnet sind, jeweils voneinander durch die Schlitze 112 getrennt. Beispielsweise können die Schlitze 112 geradlinig verlaufen und jeweils die erste Kontaktstruktur 105 schneiden oder berühren. Hier ist die leitfähige Schicht 117 in Bereichen entfernt, die sich parallel zur Stromflussrichtung in Vorwärtsrichtung erstrecken. Entsprechend ist bei einer Rückwärtsspannung eine Stromkonzentration auf einzelne Kontaktlöcher 123 reduziert. Wenn beispielsweise bei Anlegen einer Rückwärtsspannung aufgrund von Inhomogenitäten lokal ein Durchbruch auftritt, konzentriert sich aufgrund der Schlitze 112 ein fließender Strom nicht nur auf einzelne Kontaktlöcher 123. Als Folge wird die ESD-Festigkeit des optoelektronischen Halbleiterbauelements erhöht.
Da nur wenig Material der leitfähigen Schicht 117 entfernt wird und keine Stromflusslinien geschnitten werden, ist der zusätzliche Beitrag zur Spannung in Vorwärtsrichtung (U_f) gering. Entsprechend kann durch die Anwesenheit dieser Schlitze 112 die Robustheit des optoelektronischen Bauelements gegenüber elektrischen Entladungen und damit die ESD-Stabilität erhöht werden.
5A fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausbilden (S110) einer Kontaktschicht nach Ausbilden der ersten Halbleiterschicht, wobei die Kontaktschicht mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden (S120) einer Trennschicht nach Ausbilden der Kontaktschicht und das Ausbilden (S130) von Kontaktlöchern in der Trennschicht. Das Verfahren umfasst darüber hinaus das Ausbilden (S140) von Abschnitten einer elektrisch leitfähigen Schicht nach Ausbilden der Trennschicht, wobei die Abschnitte der leitfähigen Schicht jeweils mit einem leitenden Material in den Kontaktlöchern verbunden sind. Eine erste Kontaktstruktur wird über die Abschnitte der leitfähigen Schicht und das leitende Material in den Kontaktlöchern mit der Kontaktschicht elektrisch verbunden. Eine Länge der Abschnitte ist jeweils größer als eine größte Breite der Abschnitte, wobei die Länge einen kürzesten Abstand zwischen einem zugehörigen Kontaktloch und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten bezeichnet und die Breite senkrecht zur Länge gemessen ist.
Beispielsweise können die Abschnitte 104 der leitfähigen Schicht 107 durch Ausbilden einer leitfähigen Schicht und nachfolgendes Strukturieren hergestellt werden. Dabei kann das Strukturieren durch ein Ätzverfahren, beispielsweise ein Nassätzverfahren erfolgen. Gemäß Ausführungsformen kann beispielsweise ein Fotoresistmaterial geeignet strukturiert werden. Sodann wird das Ätzverfahren unter Verwendung dieser Fotomaske durchgeführt. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Nassätzverfahrens ein Teil der leitfähigen Schicht 107 unterätzt werden.
Gemäß Ausführungsformen kann zusätzlich eine Ausgleichsschicht 118 ausgebildet werden. Zum Ausbilden der Ausgleichsschicht 118 kann beispielsweise dieselbe Fotomaske verwendet werden, die zum Ätzen der leitfähigen Schicht verwendet wurde. Nachfolgend wird das über der Fotomaske abgeschiedene Material der Ausgleichsschicht über ein Lift-Off-Verfahren entfernt.
5B zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Veranschaulichung dieses Verfahrensschritts. Über den Abschnitten 104 der leitfähigen Schicht 107 ist eine strukturierte Fotoresistschicht 128 aufgebracht. Bei Abscheiden der Ausgleichsschicht 118 unter Verwendung der Maske, die zum Strukturieren der leitfähigen Schicht 107 verwendet worden ist, wird sichergestellt, dass die Ausgleichsschicht 118 lediglich in den freiliegenden Bereichen zwischen den Abschnitten 104 der leitfähigen Schicht 107 abgeschieden wird. Nach Ausbilden der Bereiche der Ausgleichsschicht 118 werden die Fotoresistmaske 128 und der darüber abgeschiedenen Teil der Ausgleichsschicht beispielsweise über ein Lift-Off-Verfahren wieder entfernt, so dass schließlich die in 3 dargestellte Struktur erhalten wird.
6 zeigt eine Ansicht einer optoelektronischen Vorrichtung 25 gemäß Ausführungsformen. Die optoelektronische Vorrichtung 25 umfasst das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement 10 oder 15. Beispielsweise kann die optoelektronische Vorrichtung 25 eine Leuchtdiode sein.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
Bezugszeichenliste

10: Optoelektronisches Halbleiterbauelement
15: Optoelektronisches Halbleiterbauelement
20: emittierte elektromagnetische Strahlung
25: optoelektronische Vorrichtung
100: Träger
102: erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht
103: Passivierungsschicht
104: Abschnitt
105: erste Kontaktstruktur
106: erstes Kontaktelement
107: leitfähige Schicht
108: Trennschicht
109: Kontaktschicht
110: erste Halbleiterschicht
112: Schlitz
112a: Verlängerungsteil
113: Strompfad
115: aktive Zone
117: elektrisch leitfähige Schicht
118: Ausgleichsschicht
119: erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht
120: zweite Halbleiterschicht
121: Mesa
122: Seitenwand der Mesa
123: Kontaktloch
124: leitfähiges Material
125: zweite Kontaktstruktur
126: zweites Kontaktelement
127: Seitenwandisolierung
128: strukturierte Photolackschicht
129: isolierendes Material
131: erste Stromverteilungsschicht
132: isolierende Schicht
133: Abschnitt

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfassend eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht (110, 120) übereinandergestapelt sind; eine erste Kontaktstruktur (105); eine Kontaktschicht (109), die über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet und mit der ersten Halbleiterschicht (110) verbunden ist; eine Trennschicht (108), die über einer von der ersten Halbleiterschicht (110) abgewandten Seite der Kontaktschicht (109) angeordnet ist; Kontaktlöcher (123), die in der Trennschicht (108) angeordnet sind, Abschnitte (104) einer leitfähigen Schicht (107), die über einer von der Kontaktschicht (109) abgewandten Seite der Trennschicht (108) angeordnet sind, wobei die Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht (107) jeweils mit einem leitenden Material in den Kontaktlöchern (123) verbunden sind, und die erste Kontaktstruktur (105) über die Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht (107) und das leitende Material in den Kontaktlöchern (123) mit der Kontaktschicht (109) verbunden ist, wobei eine Länge der Abschnitte (104) jeweils größer als eine größte Breite der Abschnitte (104) ist, die Länge einen kürzesten Abstand zwischen einem zugehörigen Kontaktloch und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten (104) bezeichnet und die Breite senkrecht zur Länge gemessen ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1, bei dem je ein Abschnitt (104) der leitfähigen Schicht (107) mit genau einem Kontaktloch (123) elektrisch verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 2, bei dem eine Breite eines der Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht (107) jeweils in Abhängigkeit eines Abstands des zugehörigen Kontaktlochs (123) von der ersten Kontaktstruktur (105) ausgewählt ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit Teilen einer optischen Ausgleichsschicht (118) zwischen benachbarten Abschnitten (104) der leitfähigen Schicht (107).
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 4, bei dem ein Material der optischen Ausgleichsschicht (118) aus SiON, Y₂O₃, Sc₂O₃, HfO₂, ZrO₂, Ta₂O₅, TiO₂ oder Nb₂O₅ ausgewählt ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfassend eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht (110, 120) übereinandergestapelt sind; eine erste Kontaktstruktur (105); eine Kontaktschicht (109), die über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet und mit der ersten Halbleiterschicht (110) verbunden ist; eine Trennschicht (108), die über einer von der ersten Halbleiterschicht (110) abgewandten Seite der Kontaktschicht (109) angeordnet ist; eine elektrisch leitfähige Schicht (117), die über einer von der Kontaktschicht (109) abgewandten Seite der Trennschicht (108) angeordnet ist, wobei Schlitze (112) in der leitfähigen Schicht (117) ausgebildet sind und die elektrisch leitfähige Schicht (117) mit der ersten Kontaktstruktur (105) elektrisch verbunden ist, sowie Kontaktlöcher (123), die in der Trennschicht (108) angeordnet sind, wobei die leitfähige Schicht (117) über ein leitendes Material in den Kontaktlöchern (123) mit der Kontaktschicht (109) verbunden ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 6, bei dem die Schlitze (112) jeweils zwischen einem Kontaktloch (123) und der ersten Kontaktstruktur (105) angeordnet ist und einen kürzesten Strompfad zwischen der ersten Kontaktstruktur (105) und dem Kontaktloch (123) schneiden.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Schlitze (112) überwiegend senkrecht zu der ersten Kontaktstruktur (105) verlaufen.
Optoelektronisches Halbleiterbaulement (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Schlitze (112) die erste Kontaktstruktur (105) schneiden oder berühren.
Optoelektronisches Halbleiterbaulement (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Schlitze (112) in einer horizontalen Ebene vollständig von der leitfähigen Schicht (117) umgeben sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem eine Länge der Schlitze mehr als 10 mal so groß wie eine Breite der Schlitze ist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst; Ausbilden (S110) einer Kontaktschicht (109) nach Ausbilden der ersten Halbleiterschicht (110), wobei die Kontaktschicht (109) mit der ersten Halbleiterschicht (110) verbunden ist; Ausbilden (S120) einer Trennschicht (108) nach Ausbilden der Kontaktschicht; Ausbilden (S130) von Kontaktlöchern (123) in der Trennschicht; Ausbilden (S140) von Abschnitten (104) einer elektrisch leitfähigen Schicht (107) nach Ausbilden der Trennschicht (108), wobei die Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht (107) jeweils mit einem leitenden Material in den Kontaktlöchern (123) verbunden sind, eine erste Kontaktstruktur (105) über die Abschnitte der leitfähigen Schicht (107) und das leitende Material in den Kontaktlöchern (123) mit der Kontaktschicht (109) verbunden ist, und eine Länge der Abschnitte (104) jeweils größer als eine größte Breite der Abschnitte (104) ist, die Länge einen kürzesten Abstand zwischen einem zugehörigen Kontaktloch und einem leitfähigen Material zwischen benachbarten Abschnitten (104) bezeichnet und die Breite senkrecht zur Länge gemessen ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem für jedes Kontaktloch (123) ein Zuleitungswiderstand eines zugehörigen Abschnitts (104) der leitfähigen Schicht (107) in Abhängigkeit von einem Abstand von Kontaktloch (123) zu erster Kontaktstruktur (105) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem eine horizontale Breite der Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem das Ausbilden der Abschnitte (104) der leitfähigen Schicht das Ausbilden der leitfähigen Schicht (107) und nachfolgendes Strukturieren umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, ferner umfassend das Einbringen einer Ausgleichsschicht (118) zwischen den Abschnitten der leitfähigen Schicht.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die leitfähige Schicht (107) durch Ätzen unter Verwendung einer Maske strukturiert wird und wobei das Verfahren ferner das Einbringen einer Ausgleichsschicht (118) zwischen Bereichen der Maske nach dem Ätzen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, ferner umfassend das Definieren von Schlitzen (112) in der leitfähigen Schicht (107).
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Schlitze (112) zwischen Kontaktlöchern (123) und der ersten Kontaktstruktur (105) definiert werden.