DE102019106938A1 - Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit isolierender Schicht und Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit isolierender Schicht und Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) umfasst ferner eine erste Kontaktschicht (130), die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist, und eine erste isolierende Schicht (125), die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht (110, 120) ausgebildet ist, sowie eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist. Eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) ist größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110), so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist und die erste isolierende Schicht (125) als konforme Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine zweite isolierende Schicht (127) zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht (130) und der zweiten Stromaufweitungsstruktur (135). Eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) ist kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur.

Description

  • Eine lichtemittierende Diode (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.
  • Ein Problem beim Betrieb von LEDs ist die Erzeugung von Wärme. Um eine Effizienz der LEDs zu erhöhen, werden Konzepte gesucht, mit denen die erzeugte Wärme in verbesserter Weise abgeführt 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.
  • 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 unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels übereinander gestapelt sind. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine erste Kontaktschicht die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist, eine erste isolierende Schicht, die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und eine zweite Stromaufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist. Eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht ist größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist. Die erste isolierende Schicht ist als konforme Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist ferner eine zweite isolierende Schicht zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht und der zweiten Stromaufweitungsstruktur auf, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist.
  • Das optoelektronisches Halbleiterbauelement weist gemäß Ausführungsformen ferner eine erste Stromaufweitungsschicht auf, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht und in direktem Kontakt mit der ersten Kontaktschicht angeordnet ist.
  • Beispielsweise ist die laterale Ausdehnung der Stromaufweitungsschicht kleiner als die laterale Ausdehnung der Kontaktschicht.
  • Die Stromaufweitungsschicht kann an mindestens zwei Seitenflächen der Kontaktschicht angrenzen.
  • Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine Passivierungsschicht, die an freiliegende Bereiche der Stufenstruktur angrenzt. Die Passivierungsschicht kann von einer horizontalen Oberfläche der Stromaufweitungsschicht entfernt sein.
  • 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 unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels übereinander gestapelt sind. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist ferner eine erste Kontaktschicht auf, die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst darüber hinaus eine Passivierungsschicht, eine erste isolierende Schicht, die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und eine zweite Stromaufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist. Eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht ist größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist, und die Passivierungsschicht ist als konforme Schicht über einer Seitenfläche der Kontaktschicht ausgebildet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist ferner eine zweite isolierende Schicht zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht und der zweiten Stromaufweitungsstruktur auf, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist.
  • Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist gemäß Ausführungsformen ferner eine erste Stromaufweitungsschicht auf, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht und in direktem Kontakt mit der ersten Kontaktschicht angeordnet ist, wobei die erste Stromaufweitungsschicht an eine Seitenfläche der Kontaktschicht angrenzt.
  • Beispielsweise ist die laterale Ausdehnung der Stromaufweitungsschicht kleiner als die laterale Ausdehnung der Kontaktschicht.
  • Beispielsweise kann die Stromaufweitungsschicht an mindestens zwei Seitenflächen der Kontaktschicht angrenzen.
  • Gemäß Ausführungsformen ist die Passivierungsschicht von einer horizontalen Oberfläche der Stromaufweitungsschicht entfernt.
  • Beispielsweise ist die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die Hälfte der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als ein Drittel der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur.
  • Beispielsweise ist die zweite Stromaufweitungsstruktur mindestens abschnittsweise auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht angeordnet.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird, und das konforme Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und das Ausbilden einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die zweite Kontaktstruktur mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden wird.
  • Das Verfahren kann ferner das Ausbilden einer ersten Stromaufweitungsschicht nach Ausbilden der Kontaktschicht umfassen.
  • Beispielsweise kann das Verfahren zusätzlich das Ausbilden einer Opfer-Metallschicht vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht umfassen. Das Verfahren kann weiterhin das Ausbilden einer Passivierungsschicht vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht umfassen.
  • Gemäß Ausführungsformen wird die erste isolierende Schicht über horizontalen Bereichen der Kontaktschicht ausgebildet und das Verfahren umfasst ein nachfolgendes Entfernen der ersten isolierenden Schicht von horizontalen Bereichen des Werkstücks vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden Schicht.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements das Ausbilden eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, Ausbilden einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird, und konformes Ausbilden einer Passivierungsschicht über einer Seitenfläche der ersten Kontaktschicht. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über dem sich ergebenden Werkstück, Entfernen von Teilen der ersten isolierenden Schicht von einer horizontalen Oberfläche des Werkstücks, Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und Ausbilden einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die erste Kontaktschicht mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist.
  • Beispielsweise kann das Ausbilden der ersten isolierenden Schicht das Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht umfassen, so dass eine horizontale Oberfläche der ersten isolierenden Schicht einen Mindestabstand zu einer ersten Hauptoberfläche der zweiten Hableiterschicht hat, der größer ist als ein maximaler Abstand zwischen einer ersten Hauptoberfläche der Passivierungsschicht und der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht.
  • Gemäß Ausführungsformen umfasst eine optoelektronische Halbleitervorrichtung das optoelektronische Halbleiterbauelement wie vorstehend beschrieben.
  • 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 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
    • 2A bis 2F veranschaulichen schematische Querschnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen.
    • 3A bis 3D veranschaulichen schematische Querschnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung des Verfahrens gemäß Ausführungsformen.
    • 4A bis 4D veranschaulichen schematische Querschnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung eines Verfahrens gemäß Ausführungsformen.
    • 5 veranschaulicht eine schematische horizontale Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsform.
    • 6A und 6B zeigen Flussdiagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß Ausführungsformen.
    • 7 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung gemäß Ausführungsform.
  • 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 im Rahmen der vorliegenden Beschreibung erwähnten Halbleitermaterialien können insbesondere auf einem direkten 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, AlGaInBN, 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.
  • 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 optoelektronische Halbleiterbauelement 10 umfasst eine erste Halbleiterschicht 110 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-leitend sowie eine zweite Halbleiterschicht 120 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-leitend. Die erste Halbleiterschicht 110 und die zweite Halbleiterschicht 120 sind unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels übereinander gestapelt. Eine aktive Zone 115 kann zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten Halbleiterschicht 120 angeordnet sein. Beispielsweise kann die aktive Zone geeignet sein, elektromagnetische Strahlung 20 zu erzeugen oder aufzunehmen. Beispielsweise kann die erzeugte elektromagnetische Strahlung 20 über eine erste Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 ausgegeben werden. Weiterhin kann einfallende elektromagnetische Strahlung über die Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 in den Halbleiterschichtstapel eindringen. Beispielsweise kann die erste Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 strukturiert sein, um die Auskoppeleffizienz zu erhöhen.
  • 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.
  • Eine erste Kontaktschicht 130 ist direkt angrenzend an die erste Halbleiterschicht 110 ausgebildet. Beispielsweise kann die erste Kontaktschicht 130 ein hochreflektierendes Material wie Silber enthalten. Gemäß Ausführungsformen kann die erste Kontaktschicht 130 auch mehrere Teilschichten umfassen, beispielsweise eine transparente Teilschicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht 130 sowie eine Teilschicht, die ein hochreflektierendes Material enthält. Die transparente Teilschicht kann beispielsweise Zinkoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) enthalten. Gemäß Ausführungsformen kann weiterhin eine erste Stromaufweitungsschicht 132 auf der von der ersten Halbleiterschicht 110 abgewandten ersten Hauptoberfläche 131 der Kontaktschicht 130 angeordnet sein.
  • Eine laterale Ausdehnung d2 der zweiten Halbleiterschicht 120 ist größer als eine laterale Ausdehnung d1 der ersten Halbleiterschicht 110. Weiterhin ist die laterale Ausdehnung d1 der ersten Halbleiterschicht 110 größer als die laterale Ausdehnung d3 der Kontaktschicht 130. Entsprechend wird durch die zweite Halbleiterschicht 120, die erste Halbleiterschicht 110 und die erste Kontaktschicht 130 eine Stufenstruktur ausgebildet. Eine laterale Ausdehnung d4 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 kann weiterhin kleiner als die laterale Ausdehnung d3 der ersten Kontaktschicht 130 sein. Entsprechend umfasst die Stufenstruktur in diesem Fall auch die erste Stromaufweitungsschicht 132. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die erste Stromaufweitungsschicht 132 auch die erste Kontaktschicht 130 überformen. Beispielsweise ist in diesem Fall ein Teil der ersten Stromaufweitungsschicht 132 angrenzend an Seitenwände 129 der ersten Kontaktschicht 130 angeordnet und kapselt diese somit ein. Dies ist unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D näher veranschaulicht. Beispielsweise kann ein Material der ersten Stromaufweitungsschicht 132 Au, Cu, Al, Ti, Pt oder Pd umfassen.
  • Die erste Isolationsschicht 125 ist nun an einer Seitenflanke der sich ergebenden Schichtstruktur angeordnet und bedeckt die Stufenstruktur. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 umfasst weiterhin eine zweite Stromaufweitungsstruktur 135, die mit der zweiten Halbleiterschicht 120 elektrisch leitend verbunden ist. Die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 ist auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht 130 oder der ersten Stromaufweitungsschicht 132 angeordnet. Ein Material der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 kann beispielsweise Aluminium umfassen.
  • Eine zweite isolierende Schicht 127 ist zwischen einer horizontalen Oberfläche 131 der ersten Kontaktschicht 130 und der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 angeordnet. Beispielsweise kann die zweite isolierende Schicht 127 an die horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 angrenzen. Eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht 127 ist kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 über der Stufenstruktur.
  • Beispielsweise kann ein Material der zweiten isolierenden Schicht 127 identisch zu dem Material der ersten isolierenden Schicht 125 sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Material der zweiten isolierenden Schicht 127 auch von dem Material der ersten isolierenden Schicht 125 verschieden sein. Beispielsweise kann die erste isolierende Schicht 125 einen Schichtstapel umfassen, der Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder eine Kombination dieser Materialien umfasst.
  • Gemäß Ausführungsformen kann eine Passivierungsschicht 123 über mindestens einem Teil der Stufenstruktur ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht 123 ein isolierendes Material, beispielsweise Aluminiumoxid enthalten. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht 123 Seitenflächen 129 der ersten Kontaktschicht 130 sowie freiliegende horizontale Bereiche der angrenzenden ersten Halbleiterschicht 110 bedecken. Insbesondere kann die Passivierungsschicht über freiliegenden Oberflächenbereichen der ersten Kontaktschicht 130 angeordnet sein. Die Passivierungsschicht 123 kann weiterhin die horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 bedecken. Die Passivierungsschicht 123 kann beispielsweise als konforme Schicht, beispielsweise durch ALD-(„Atomic Layer Deposition“-)Verfahren ausgebildet sein, so dass die erste Kontaktschicht 130 durch die Passivierungsschicht eingekapselt und eine Migration von Silberionen unterdrückt oder verhindert wird. Die Passivierungsschicht 123 kann geeignet sein, eine chemische Barriere gegenüber korrosiven Gasen darzustellen. Darüber hinaus stellt die Passivierungsschicht 123 eine Schutzschicht gegenüber Umwelteinflüssen dar.
  • In dem in 1A dargestellten optoelektronischen Halbleiterbauelement dient die zweite isolierende Schicht 127 zur elektrischen Isolation zwischen leitenden Schichten, die mit der ersten Halbleiterschicht 110 elektrisch verbunden sind und der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135. Eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kann derart bemessen sein, dass sie einen elektrischen Durchbruch zwischen der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 und elektrisch leitfähigen Schichten, die mit der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden sind, vermeidet. Beispielsweise kann eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kleiner als 300 nm, beispielsweise kleiner als 200 nm oder kleiner als 150 nm sein. Beispielsweise kann bei einer Schichtdicke S2 von etwa 100 nm ein wirkungsvoller Schutz gegen Durchbruch bei einer Spannung bis zu etwa 50 V verhindert werden. Die erste isolierende Schicht 125, die die Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht bedeckt, verhindert ebenfalls einen elektrischen Durchbruch zwischen der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 und der ersten Halbleiterschicht 110 sowie den mit der ersten Halbleiterschicht verbundenen leitfähigen Schichten. Um diese Stufenstruktur optimal zu isolieren, wird eine Schichtdicke s1 verwendet, die größer ist als eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127, die über der horizontalen Hauptoberfläche der ersten Kontaktschicht 130 oder ersten Stromaufweitungsschicht 132 angeordnet ist. Die erste isolierende Schicht 125 ist als konforme Schicht ausgebildet. Das heißt, in der ersten isolierenden Schicht 125 ist eine Stufenstruktur ausgebildet, die ungefähr der Stufenstruktur des Untergrundmaterials, d.h. der zweiten Halbleiterschicht 120, der ersten Halbleiterschicht 110 sowie der ersten Kontaktschicht 130 und gegebenenfalls der ersten Stromaufweitungsschicht 132 entspricht. Beispielsweise kann die Dicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kleiner als die Hälfte der Dicke s1 oder sogar kleiner als ein Drittel der Dicke s1 der ersten isolierenden Schicht 125 sein.
  • Wie nachfolgend erläutert werden wird, können beispielsweise die erste isolierende Schicht 125 und die zweite isolierende Schicht 127 jeweils durch unterschiedliche Prozesse hergestellt werden. Entsprechend können die erste und die zweite isolierende Schicht 125, 127 je nach Anwendungsfall optimiert werden. Aufgrund der reduzierten Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht 127 wird der thermische Widerstand zwischen der ersten Kontaktschicht 130 und der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 stark reduziert. Beispielsweise kann eine kleinste Schichtdicke s1 der ersten isolierenden Schicht 125 etwa 600 nm betragen. Wird die Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 gegenüber diesem Wert auf Werte wie vorstehend beschrieben verringert, so kann der thermische Widerstand der Isolationsschicht um etwa 80 % reduziert werden. Beispielsweise kann der thermische Widerstand der ersten isolierenden Schicht 125, 126 0,6 K/W betragen. Der thermische Widerstand der zweiten isolierenden Schicht 127 kann 0,1 K/W betragen.
  • Die zweite isolierende Schicht 127 überlappt mit der aktiven Zone 115, in der die elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Als Folge kann die Wärme in dem Bereich, in dem sie erzeugt wird, unmittelbar abgeführt werden. Als Ergebnis wird das optoelektronische Halbleiterbauelement abgekühlt, und die optische Ausgangsleistung und damit die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements werden erhöht. Weiterhin kann durch den verringerten thermischen Widerstand auch eine Konversionsschicht über der ersten Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements in verbesserter Weise abgekühlt werden. Als Ergebnis wird die Temperatur in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement in dem Konvertermaterial und in Verpackungsmaterialien verringert. Als Folge ergibt sich eine verlängerte Lebensdauer der LED.
  • Dadurch, dass beispielsweise die Passivierungsschicht 123 an die Seitenfläche 129 und benachbarte horizontale Oberflächen benachbarter Schichten angrenzt, kann eine effiziente Einkapselung der ersten Kontaktschicht 130 bewirkt werden. Bei einer jeweils voneinander unabhängigen Einstellung der Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 und der zweiten isolierenden Schicht 127 kann die Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 vergleichsweise groß gewählt werden, ohne dass dadurch der thermische Widerstand der zweiten isolierenden Schicht 127 erhöht wird. Entsprechend wird die Robustheit des Bauelements gegenüber dielektrischem Durchbruch oder gegenüber korrosiven Chemikalien nicht beeinträchtigt. Als weitere Folge der vergrößerten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 kann auch die Schichtdicke der ersten Stromaufweitungsschicht 132 weiter vergrößert werden. Beispielsweise kann die erste Stromaufweitungsschicht eine Schichtdicke von etwa 400 bis 600 nm, beispielsweise 500 nm haben. Als Folge kann die Stromaufweitung in die erste Halbleiterschicht 110 verbessert und gleichmäßiger gemacht werden. Als Ergebnis kann der Maximalstrom erhöht werden, wodurch die Emission von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement vergrößert werden kann.
  • Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 kann weiterhin einen Träger 100, beispielsweise einen Siliziumträger umfassen. Beispielsweise kann der Siliziumträger 100 durch ein geeignetes Verbindungsmaterial 105, beispielsweise Lot, mit der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 verbunden sein.
  • 1B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Abweichend von der in 1A dargestellten Struktur ist hier die erste isolierende Schicht 126 nicht als konforme Schicht über der Stufenstruktur ausgebildet. Vielmehr ist die erste isolierende Schicht 126 als eine einebnende Schicht über der Stufenstruktur ausgebildet. Wie in 1B gezeigt ist, ist die Passivierungsschicht 123 angrenzend an die Seitenflächen 129 der ersten Kontaktschicht 130 sowie über freiliegenden horizontalen Oberflächenbereichen der angrenzenden ersten Halbleiterschicht 110 sowie über einem freiliegenden Teil der ersten Hauptoberfläche 131 der ersten Kontaktschicht 130 angeordnet. Weiterhin kann die Passivierungsschicht 123 angrenzend an Seitenflächen 134 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 angeordnet sein.
  • Gemäß Ausführungsformen kann ein Teil der Passivierungsschicht auch angrenzend an die erste Hauptoberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 oder angrenzend an die erste Hauptoberfläche 131 der ersten Kontaktschicht 130 angeordnet sein.
  • Die 2A bis 2F veranschaulichen vertikale Querschnittsansichten eines Werkstücks bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen. Eine zweite Halbleiterschicht 120 wird über einem Wachstumssubstrat (nicht gezeigt in 2) durch ein Epitaxieverfahren aufgebracht, gegebenenfalls gefolgt von Schichten zur Ausbildung der aktiven Zone (nicht dargestellt in den nachfolgenden Figuren) sowie der ersten Halbleiterschicht 110. Weiterhin wird die erste Kontaktschicht 130 sowie gegebenenfalls die erste Stromaufweitungsschicht 132 über der ersten Halbleiterschicht 110 aufgebracht. Zusätzlich kann eine Opfer-Metallschicht 137 über der ersten Stromaufweitungsschicht 132 ausgebildet werden. Beispielsweise kann die erste Stromaufweitungsschicht 132 Gold enthalten. Die Opfer-Metallschicht 137 kann beispielsweise ein härteres Metall als Gold, beispielsweise Chrom oder Nickel enthalten. Eine Schichtdicke der Opfer-Metallschicht 137 kann beispielsweise maximal 200 nm, beispielsweise weniger als 150 nm betragen. Die aufgebrachten Schichten werden unter Ausbildung einer Stufenstruktur wie in 2A dargestellt strukturiert.
  • Nachfolgend wird eine Passivierungsschicht beispielsweise aus Al2O3 konform über der ersten Halbleiterschicht 110, den freiliegenden Bereichen der ersten Kontaktschicht 130, gegebenenfalls der ersten Stromaufweitungsschicht 132 sowie über der Opfer-Metallschicht 137 aufgebracht. Es bildet sich eine konforme Schicht aus. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der Passivierungsschicht 123 mehr als 20 nm, beispielsweise etwa 30 bis 50 nm, beispielsweise 40 nm betragen. Eine Schichtdicke der Passivierungsschicht 123 kann beispielsweise weniger als 100 nm betragen. Sodann wird die erste isolierende Schicht 125 ganzflächig aufgebracht. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 mehr als 400 nm, beispielsweise etwa 600 nm betragen. Die erste isolierende Schicht 125 kann beispielsweise mehrere Schichten, die Siliziumoxid und Siliziumnitrid enthalten, aufweisen.
  • 2A zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Querschnittsansicht. Anschließend wird eine Oberfläche der Opfer-Metallschicht 137 freigelegt. Beispielsweise kann dies durch ein Polierverfahren, beispielsweise ein CMP-Verfahren („chemisch-mechanisches Polieren“) erfolgen. Ein Ende dieses Polierschritts kann beispielsweise durch einen verringerten Widerstand erkannt werden. Das Ende dieses Polierschritts kann auch daran erkannt werden, dass die Oberfläche der Opfer-Metallschicht 137 erreicht wird.
  • 2B zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. Wie in 2B gezeigt ist, ist nun eine horizontale Oberfläche über der ersten Kontaktschicht freigelegt bzw. nicht mit isolierendem Material bedeckt. Anschließend kann beispielsweise durch ein selektives Ätzverfahren die verbleibende Opfer-Metallschicht 137 von der Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht 132 entfernt werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann sie jedoch auch verbleiben.
  • 2C zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nachfolgend wird die zweite isolierende Schicht 127 aufgebracht. Die zweite isolierende Schicht 127 hat eine Schichtdicke s2, die kleiner ist als die kleinste vertikale Schichtdicke s1 der ersten isolierenden Schicht 125. Bei einer Stufenstruktur entspricht die kleinste vertikale Schichtdicke s1 derjenigen Schichtdicke, die abgeschieden werden würde, wenn anstelle der Stufenstruktur eine horizontale Oberfläche vorliegen würde. Beispielsweise kann die Stufenstruktur größere horizontale Bereiche aufweisen, über der jeweils die erste isolierende Schicht 125 mit gleichbleibender kleinster Schichtdicke s1 abgeschieden ist.
  • 2D zeigt Querschnittsansicht eines sich ergebenden Beispiels. Anschließend kann beispielsweise unter Verwendung fotolithografischer Verfahren die erste isolierende Schicht weiter strukturiert werden. Beispielsweise kann ein Teil der ersten isolierenden Schicht 125 über horizontalen Bereichen der zweiten Halbleiterschicht 120 entfernt werden.
  • 2E zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. Anschließend kann das elektrisch leitende Material der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 über der sich ergebenden Oberfläche ausgebildet werden.
  • 2F zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. An den Stellen, an denen die erste isolierende Schicht 125 von horizontalen Bereichen der zweiten Halbleiterschicht 120 entfernt wurde, ist die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 mit der zweiten Halbleiterschicht 120 elektrisch verbunden.
  • Die 3A bis 3D veranschaulichen ein Verfahren, bei dem die erste isolierende Schicht 126 nicht als konforme Schicht, sondern durch ein einebnendes Verfahren oder mit einer größeren Schichtdicke als der zu überformende Schichtstapel abgeschieden wird. Hat die erste isolierende Schicht 126 eine Schichtdicke die größer ist als die Höhe des zu überformenden Stapels, so wird der zwischen zwei zu überformenden Stapeln erzeugte Zwischenraum durch die erste isolierende Schicht 126 vollständig ausgefüllt.
  • 3A zeigt ein Werkstück mit einem Schichtstapel, der ähnlich wie in 2A ausgebildet ist. Eine konforme Passivierungsschicht 123 ist sowohl über der horizontalen Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 als auch über den Seitenflanken und freiliegenden Oberflächenbereichen der Stufenstruktur des Schichtstapels ausgebildet. Wie in 3A gezeigt ist, ist die erste isolierende Schicht 126 mit einer größeren Schichtdicke als die Höhe des zu überformenden Schichtstapels ausgebildet. Gemäß Ausführungsformen kann zusätzlich eine Opfer-Metallschicht (nicht dargestellt in 3A) über der ersten Hauptoberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 ausgebildet sein. Zunächst wird ein Polierverfahren, beispielsweise ein CMP-Verfahren, durchgeführt, wodurch beispielsweise eine glatte, topographiefreie horizontale Oberfläche des Werkstücks erhalten wird. Beispielsweise kann ein Endpunkt dieses Polierverfahrens daran erkannt werden, dass die Reibungskraft minimal ist.
  • Anschließend kann gemäß Ausführungsformen eine Fotoresistmaske 139 über der sich ergebenden Oberfläche ausgebildet werden. 3B zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines sich ergebenden Werkstücks mit Fotoresistmaske 139.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann bei einer geeigneten Prozessführung die weitere Bearbeitung jedoch auch ohne Fotoresistmaske 139 erfolgen.
  • Anschließend wird ein Ätzverfahren durchgeführt, um eine erste Hauptoberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 oder gegebenenfalls der Opfer-Metallschicht 137 freizulegen. Beispielsweise kann dies ein isotropes Ätzverfahren, beispielsweise auch ein Plasmaätzverfahren umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann dieses Verfahren auf der Opfer-Metallschicht 137 stoppen.
  • 3C zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nach Entfernen der optionalen Fotoresistmaske 137 wird eine dünne zweite isolierende Schicht 127 über der sich ergebenden Oberfläche ausgebildet. Eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kann beispielsweise derart ausgewählt sein, um eine ausreichende Isolation zwischen der ersten Stromaufweitungsschicht 132 und der aufzubringenden zweiten Stromaufweitungsstruktur sicherzustellen. Beispielsweise kann eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kleiner als die Schichtdicke s1 der ersten isolierenden Schicht 126 sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke s1 der ersten isolierenden Schicht 126 der kleinsten vertikalen Abmessung der ersten isolierenden Schicht 126 über der Stufenstruktur entsprechen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die Hälfte oder ein Drittel von der Schichtdicke s1 der ersten isolierenden Schicht 126 betragen. Beispielsweise kann die Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht kleiner als 200 nm, beispielsweise kleiner als 150 nm, beispielsweise etwa 100 nm betragen.
  • 3D zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. Eine weitere Bearbeitung des Werkstücks kann wie unter Bezugnahme auf die 2E bis 2F beschrieben erfolgen.
  • Gemäß einer Modifikation von in 3A bis 3D beschriebenen Ausführungsformen kann ausgehend von der in 3A gezeigten Struktur das Polierverfahren auch solange durchgeführt werden, bis eine Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht 132 oder der Opfer-Metallschicht 137 unbedeckt ist. Sodann kann, wie unter Bezugnahme auf die 3C und 3D beschrieben, die zweite isolierende Schicht 127 ausgebildet werden.
  • Bei der folgenden Verfahrensvariante wird die erste isolierende Schicht 125 wiederum als konforme Schicht abgeschieden und nachfolgend durch eine maskierte Ätzung strukturiert.
  • 4A zeigt ein Werkstück, das ähnlich wie das in 2A gezeigte ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann eine Opfer-Metallschicht 137 über der ersten Hauptoberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 ausgebildet sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Opfer-Metallschicht 137 auch weggelassen werden. Eine Fotomaske 139 wird ausgebildet, die die horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 zu einem Großteil unbedeckt lässt.
  • 4B zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nachfolgend wird ein Ätzverfahren durchgeführt, wodurch eine horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 freigelegt wird. Bei Anwesenheit der Opfer-Metallschicht 137 wird in diesem Schritt auch eine Oberfläche der Opfer-Metallschicht 137 freigelegt.
  • 4C zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 139 wird eine dünne zweite isolierende Schicht 127 über der sich ergebenden Struktur abgeschieden.
  • 4D zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nachfolgend können ähnliche Verfahren wie unter Bezugnahme auf die 2E und 2F beschrieben durchgeführt werden.
  • Gemäß den hier beschriebenen Ausführungsformen kann die zweite isolierende Schicht 127 durch ein anderes Verfahren als die erste isolierende Schicht 125, 126 abgeschieden werden. Beispielsweise kann zur Ausbildung der zweiten isolierenden Schicht 127 ein Sputter- oder Bedampfungsverfahren durchgeführt werden. Demgegenüber wird die konforme erste isolierende Schicht 125 beispielsweise durch ein ALD-Verfahren ausgebildet, durch welches eine zuverlässige Überformung der Stufenstruktur sichergestellt wird.
  • 5 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des optoelektronischen Halbleiterbauelements. 5 veranschaulicht insbesondere die Flächenanteile der zweiten isolierenden Schicht 127 im Vergleich zu den Flächenanteilen der ersten isolierenden Schicht 125, 126. Die zweite isolierende Schicht 127 nimmt einen wesentlich größeren Flächenteil als die erste isolierende Schicht 125, 126 ein. Entsprechend lässt sich durch Verringerung des thermischen Widerstands im Bereich der zweiten isolierenden Schicht 127 die Wärmeabfuhr deutlich verbessern. Genauer gesagt, kann durch die Anwesenheit der zweiten isolierenden Schicht 127 mit reduzierter Schichtdicke der thermische Widerstand in einem Bereich von etwa 90 % der Chipoberfläche verringert werden. Als Folge kann der thermische Widerstand um etwa 70 bis 80% verringert werden. Entsprechend kann die Effizienz und Lebensdauer des Halbleiterbauelements stark vergrößert werden. Weiterhin kann über die zweite Kontaktstrukturen 135 Wärme abgeführt werden.
  • 6A fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Schichtstapels (S100), der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst und das Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst weiterhin ein konformes Ausbilden (S120) einer ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht, das Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und das Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die zweite Kontaktstruktur mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden wird.
  • 6B fasst ein Verfahren gemäß weiteren Ausführungsformen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden (S100) eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst und das Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst weiterhin das konforme Ausbilden (S115) einer Passivierungsschicht über einer Seitenfläche der ersten Kontaktschicht, das Ausbilden (S125) einer ersten isolierenden Schicht über dem sich ergebenden Werkstück. Das Verfahren umfasst weiterhin das Entfernen (S127) von Teilen der ersten isolierenden Schicht von einer horizontalen Oberfläche des Werkstücks, das Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und das Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die erste Kontaktschicht mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist.
  • 7 zeigt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung 30 gemäß Ausführungsformen. Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 30 umfasst das vorstehend beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement 10, 15. Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 30 kann beispielsweise ein KFZ-Scheinwerfer oder eine sehr starke Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise ein Scheinwerfer für Bühnenshows sein. Aufgrund der verbesserten Wärmeabfuhr kann die Leistungsdichte der optoelektronischen Halbleitervorrichtung vergrößert werden. Beispielsweise kann die optotlektronische Halbleitervorrichtung bei einer Leistungsdichte von mehr als 3-4 Watt/mm2, beispielsweise mehr als 10 Watt /mm2 betrieben werden. Entsprechend kann bei gleichbleibender Fläche die Leistung erhöht werden. Weiterhin kann - beispielsweise bei gleichbleibender Leistung - auch die Fläche der optoelektronischen Halbleitervorrichtung verkleinert werden. Dadurch ist es möglich, auch eine kleinere Optik für die optoelektronische Halbleitervorrichtung zu verwenden. Als Folge können Platz und Kosten eingespart werden.
  • 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
    elektromagnetische Strahlung
    25
    erste Hauptoberfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelements
    30
    optoelektronische Halbleitervorrichtung
    100
    Träger
    105
    Verbindungsmaterial
    110
    erste Halbleiterschicht
    115
    aktive Zone
    120
    zweite Halbleiterschicht
    123
    Passivierungsschicht
    125
    erste isolierende Schicht
    126
    erste isolierende Schicht
    127
    zweite isolierende Schicht
    129
    Seitenfläche der ersten Kontaktschicht
    130
    erste Kontaktschicht
    131
    horizontale Oberfläche der ersten Kontaktschicht
    132
    erste Stromaufweitungsschicht
    133
    horizontale Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht
    134
    Seitenfläche der ersten Stromaufweitungsschicht
    135
    zweite Stromaufweitungsstruktur
    137
    Opfer-Metallschicht
    139
    Photoresistmaske

Claims (21)

  1. 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) unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels übereinander gestapelt sind; eine erste Kontaktschicht (130), die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist; eine erste isolierende Schicht (125), die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht (110, 120) ausgebildet ist, und eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist, wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist und die erste isolierende Schicht (125) als konforme Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und das optoelektronische Halbleiterbauelement ferner eine zweite isolierende Schicht (127) zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht (130) und der zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) aufweist, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur ist.
  2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, welches ferner eine erste Stromaufweitungsschicht (132) aufweist, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht (110) abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht (130) und in direktem Kontakt mit der ersten Kontaktschicht (130) angeordnet ist.
  3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem die laterale Ausdehnung der ersten Stromaufweitungsschicht (132) kleiner ist als die laterale Ausdehnung der Kontaktschicht (130).
  4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem die erste Stromaufweitungsschicht (132) an mindestens zwei Seitenflächen (129) der Kontaktschicht (130) angrenzt.
  5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Passivierungsschicht (123), die an freiliegende Bereiche der Stufenstruktur angrenzt.
  6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem die Passivierungsschicht (123) von einer horizontalen Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht (132) entfernt ist.
  7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15), 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) unter Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels übereinander gestapelt sind; eine erste Kontaktschicht (130), die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist; eine Passivierungsschicht (123); eine erste isolierende Schicht (126), die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet (110, 120) ist, und eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist, wobei eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist, und die Passivierungsschicht (123) als konforme Schicht über einer Seitenfläche der Kontaktschicht (130) ausgebildet ist, und das optoelektronische Halbleiterbauelement (15) ferner eine zweite isolierende Schicht (127) zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht (130) und der zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) aufweist, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (126) über der Stufenstruktur ist.
  8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach Anspruch 7, welches ferner eine erste Stromaufweitungsschicht (132) aufweist, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht (110) abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht (130) und in direktem Kontakt mit der ersten Kontaktschicht (130) angeordnet ist, wobei die Passivierungsschicht (129) an eine Seitenfläche (129) der Kontaktschicht (130) angrenzt.
  9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach Anspruch 8, bei dem die laterale Ausdehnung der ersten Stromaufweitungsschicht (132) kleiner ist als die laterale Ausdehnung der Kontaktschicht (130).
  10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach Anspruch 8, bei dem die Stromaufweitungsschicht (132) an mindestens zwei Seitenflächen (129) der Kontaktschicht (130) angrenzt.
  11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Passivierungsschicht (123) von einer horizontalen Oberfläche (133) der ersten Stromaufweitungsschicht (132) entfernt ist.
  12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die Hälfte der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125, 126) über der Stufenstruktur ist.
  13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als ein Drittel der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125, 126) über der Stufenstruktur ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), umfassend: Ausbilden (S100) eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst; Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht (130) in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht (110), wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird; konformes Ausbilden (S120) einer ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht (110, 120), Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht (127) über einer horizontalen Oberfläche (131) der ersten Kontaktschicht (130), wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur ist; und Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) über der zweiten isolierenden Schicht (127), wobei die zweite Stromaufweitungsstruktur (135) mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend das Ausbilden einer ersten Stromaufweitungsschicht (132) nach Ausbilden der Kontaktschicht (130).
  16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, ferner umfassend das Ausbilden einer Opfer-Metallschicht (137) vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht (125).
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, ferner umfassend das Ausbilden einer Passivierungsschicht (123) vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht (125).
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die erste isolierende Schicht (125) über horizontalen Bereichen (131) der ersten Kontaktschicht (130) ausgebildet wird, und das Verfahren ein nachfolgendes Entfernen der ersten isolierenden Schicht (125) von horizontalen Bereichen des Werkstücks vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden Schicht (127) umfasst.
  19. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, umfassend: Ausbilden (S100) eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst; Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht (130) in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht (110), wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird; konformes Ausbilden (S115) einer Passivierungsschicht (123) über einer Seitenfläche (129) der ersten Kontaktschicht(130), Ausbilden (S125) einer ersten isolierenden Schicht (126) über dem sich ergebenden Werkstück; Entfernen (S127) von Teilen der ersten isolierenden Schicht (125) von einer horizontalen Oberfläche des Werkstücks; Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht (127) über einer horizontalen Oberfläche (131) der ersten Kontaktschicht (130), wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (126) über der Stufenstruktur ist; und Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) über der zweiten isolierenden Schicht (127), wobei die zweite Stromaufweitungsstruktur (135) mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Ausbilden der ersten isolierenden Schicht (126) das Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht (126), so dass eine horizontale Oberfläche der ersten isolierenden Schicht einen Mindestabstand zu einer ersten Hauptoberfläche der zweiten Hableiterschicht (120) hat, der größer ist als ein maximaler Abstand zwischen einer ersten Hauptoberfläche der Passivierungsschicht (123) und der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht (120) .
  21. Optoelektronische Halbleitervorrichtung (30) mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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