DE102020122210A1 - Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips und strahlungsemittierender Halbleiterchip - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips und strahlungsemittierender Halbleiterchip Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) angegeben, mit den Schritten:- Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (2) umfassend einen aktiven Bereich (3), der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist,- Erzeugen einer ersten Ausnehmung (4) in der Halbleiterschichtenfolge (2), die den aktiven Bereich (3) vollständig durchdringt,- Erzeugen einer ersten Struktur (5) in der ersten Ausnehmung (4), wobei- zumindest eine dem aktiven Bereich (3) zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur (6) schräg zu zumindest einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (7) verläuft, und- die erste Struktur (5) in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich (3) ist.Des Weiteren wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) angegeben.

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips angegeben. Ferner wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips anzugeben, das besonders einfach kontrollierbar und kostengünstig ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen solchen strahlungsemittierenden Halbleiterchip anzugeben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Halbleiterschichtenfolge bereitgestellt, umfassend einen aktiven Bereich, der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip ist beispielsweise dazu ausgebildet, im Betrieb nahultraviolette Strahlung, sichtbare Strahlung und/oder nahinfrarote Strahlung zu erzeugen. Bei der sichtbaren Strahlung handelt es sich beispielsweise um Licht blauer, grüner, gelber oder roter Farbe.
  • Die Halbleiterschichtenfolge wird beispielsweise epitaktisch auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht. Bei dem Aufwachssubstrat handelt es sich beispielsweise um ein GaN Substrat.
  • Die Halbleiterschichtenfolge basiert beispielsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem III-V-Verbindungshalbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitridverbindungshalbleitermaterial. In diesem Fall umfasst das Verbindungshalbleitermaterial GaN.
  • Der aktive Bereich weist zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung beispielsweise einen pnÜbergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur auf. Weiterhin weist der aktive Bereich zum Beispiel einen Brechungsindex von mindestens n = 2,2 und höchstens n = 2,5, insbesondere n = 2,4, auf.
  • Zudem weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip zum Beispiel eine Haupterstreckungsebene auf. Laterale Richtungen sind parallel zur Haupterstreckungsebene ausgerichtet und eine vertikale Richtung ist senkrecht zu der Haupterstreckungsebene ausgerichtet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt. Zumindest zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen der ersten Ausnehmung verlaufen beispielsweise jeweils im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufend bedeutet, dass die Seitenflächen der ersten Ausnehmung jeweils um höchstens ±1 % zu einer Normalen der Haupterstreckungsebene, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, geneigt ist.
  • Die erste Ausnehmung wird beispielsweise durch einen Ätzprozess erzeugt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Ätzprozess um einen nasschemischen Ätzprozess oder einen trockenchemischen Ätzprozess.
  • Eine Breite der ersten Ausnehmung in lateralen Richtungen ist beispielsweise zwischen mindestens 1 µm und höchstens 50 µm, insbesondere zwischen mindestens 3 µm und höchstens 10 µm. Die Breite der ersten Ausnehmung entspricht einem minimalen Abstand zwischen den zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen der ersten Ausnehmung in lateraler Richtung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Struktur in der ersten Ausnehmung erzeugt. Beispielsweise wird ein Material der ersten Struktur in die erste Ausnehmung eingebracht. Zum Beispiel füllt das Material der ersten Struktur die erste Ausnehmung nach dem Einbringen vollständig aus. Nachfolgend wird das Material der ersten Struktur mittels eines Ätzprozesses zur ersten Struktur strukturiert. Beispielsweise handelt es sich bei dem Ätzprozess um einen nasschemischen Ätzprozess. Beispielsweise werden beim nasschemischen Ätzprozess KOH und NaOH in Kombination mit einer Maske verwendet.
  • Alternativ wird das Material der ersten Struktur mittels eines Lithografieprozesses, zum Beispiel eines UV Lithografieprozesses, zur ersten Struktur strukturiert.
  • Alternativ wird das Material der ersten Struktur derart in die erste Ausnehmung eingebracht, dass die erste Struktur beim Einbringen erzeugt wird. In diesem Fall wird die erste Struktur zum Beispiel mittels eines ELO (englisch „epitaxial lateral overgroth“, kurz „ELO“) Prozesses erzeugt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens verläuft zumindest eine dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur schräg zu zumindest einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge. Eine der Seitenflächen der ersten Ausnehmung ist beispielsweise durch die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge gebildet. Weiterhin ist eine andere der Seitenflächen der ersten Ausnehmung zum Beispiel durch eine weitere erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge gebildet. Die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge und die weitere erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge liegen sich in diesem Fall gegenüber.
  • In dieser Ausführungsform ist die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge zum Beispiel dem aktiven Bereich zugewandt. Weiterhin ist in dieser Ausführungsform die weitere erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge dem aktiven Bereich abgewandt.
  • Des Weiteren ist es möglich, dass die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge in zwei Bereiche strukturiert, die jeweils einen aktiven Bereich aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, dass die erste Struktur in der ersten Ausnehmung zumindest zwei Seitenflächen aufweist, die jeweils schräg zu der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge und der weiteren ersten Seitenfläche verlaufen. Beispielsweise verläuft eine der Seitenflächen der ersten Struktur schräg zu der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge und eine andere der Seitenflächen der ersten Struktur schräg zu der weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die erste Struktur in lateraler Richtung beabstandet zum aktiven Bereich. Beispielsweise ist die dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur beabstandet zum aktiven Bereich angeordnet. Das heißt, die dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur steht zumindest bereichsweise nicht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge.
  • Zum Beispiel steht eine dem aktiven Bereich abgewandte Seitenfläche der ersten Struktur in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere dem aktiven Bereich. In diesem Fall bedeckt die erste Struktur die weitere erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge vollständig.
  • Strukturiert die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge in zwei Bereiche, die jeweils einen aktiven Bereich aufweisen, sind die zwei Seitenflächen der ersten Struktur jeweils beabstandet zu dem gegenüberliegenden aktiven Bereich.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips das Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge umfassend einen aktiven Bereich, der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist. Weiterhin wird eine erste Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt. Zudem wird eine erste Struktur in der ersten Ausnehmung erzeugt, wobei zumindest eine dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur schräg zu zumindest einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge verläuft, und die erste Struktur in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens gibt die erste Struktur eine Ausbreitungsrichtung für die elektromagnetische Strahlung vor. Die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung wird beispielsweise durch die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge in die erste Ausnehmung eingekoppelt. Diese eingekoppelte elektromagnetische Strahlung kann nachfolgend an der ersten Struktur reflektiert und umgelenkt werden. In Abhängigkeit der Schräge der Seitenfläche der ersten Struktur wird dann die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung vorgegeben.
  • Eine Idee des hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist unter anderem, dass die erste Struktur in lateraler Richtung beabstandet zum aktiven Bereich in der ersten Ausnehmung erzeugt wird. Diese erste Struktur gibt eine Ausbreitungsrichtung für die elektromagnetische Strahlung vor. Bei der ersten Struktur handelt es sich beispielsweise um eine Umlenkstruktur für die elektromagnetische Strahlung. Die elektromagnetische Strahlung kann insbesondere um 45° umgelenkt werden, sodass der strahlungsemittierende Halbleiterchips dazu ausgebildet ist, die elektromagnetische Strahlung in vertikaler Richtung auszusenden. Durch die Verwendung der ersten Struktur kann auf eine aufwendige Strukturierung der Halbleiterschichtenfolge verzichtet werden. Weiterhin kann die Form der ersten Struktur und damit die Umlenkung der elektromagnetischen Strahlung besonders gut vorgegeben und damit kontrolliert werden. Des Weiteren ist ein derartiges Verfahren besonders kostengünstig.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt die Seitenfläche der ersten Struktur einen Winkel von 45° ± 1° mit der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge ein. Mit Vorteil kann die vom aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung durch eine derartige erste Struktur in vertikaler Richtung aus dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgesendet werden.
  • Strukturiert die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge in zwei Bereiche, die jeweils einen aktiven Bereich aufweisen, schließen die zwei Seitenflächen der ersten Struktur jeweils einen Winkel von 45° ± 1° mit der Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips ein. Die zwei Seitenflächen der ersten Struktur schließen beispielsweise einen Winkel von 90°± 2° miteinander ein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Halbleiterschichtenfolge einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich. Der erste Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich sind zum Beispiel in vertikaler Richtung übereinander gestapelt. Der aktive Bereich ist beispielsweise zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet.
  • Der erste Halbleiterbereich weist beispielsweise einen ersten Leitfähigkeitstyp auf und der zweite Halbleiterbereich weist beispielsweise einen zweiten, anderen Leitfähigkeitstyp auf. Beispielsweise ist der erste Halbleiterbereich p-dotiert und damit p-leitend ausgebildet. Weiterhin ist der zweite Halbleiterbereich beispielsweise n-dotiert und damit n-leitend ausgebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens legt die erste Ausnehmung den zweiten Halbleiterbereich frei. In diesem Fall bildet der freigelegte zweite Halbleiterbereich eine Bodenfläche der ersten Ausnehmung. Die erste Ausnehmung durchdringt beispielsweise den ersten Halbleiterbereich und den aktiven Bereich vollständig und den zweiten Bereich nur teilweise. Die Seitenflächen der ersten Ausnehmung sind beispielsweise mit dem ersten Halbleiterbereich, dem aktiven Bereich und dem zweiten Halbleiterbereich gebildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Struktur auf dem freigelegten zweiten Halbleiterbereich erzeugt. Beispielsweise wird die erste Struktur auf der Bodenfläche der ersten Ausnehmung erzeugt. Die erste Struktur, insbesondere eine Grundfläche der ersten Struktur, ist beispielsweise in direktem Kontakt mit dem freigelegten zweiten Halbleiterbereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Halbleiterschichtenfolge auf einem Substrat angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei dem Substrat um das Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens durchdringt die erste Ausnehmung die Halbleiterschichtenfolge vollständig. In diesem Fall durchdringt die erste Ausnehmung den ersten Halbleiterbereich, den aktiven Bereich und den zweiten Halbleiterbereich vollständig. Das freigelegte Substrat bildet zum Beispiel die Bodenfläche der ersten Ausnehmung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Struktur auf dem freigelegten Substrat erzeugt. In diesem Fall wird die erste Struktur auf der Bodenfläche der ersten Ausnehmung erzeugt. Die erste Struktur, insbesondere die Grundfläche der ersten Struktur, ist beispielsweise in direktem Kontakt mit dem freigelegten Substrat.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die erste Struktur ein dielektrisches Material. In diesem Fall wird die erste Ausnehmung zum Beispiel vollständig mit dem dielektrischen Material gefüllt. Nachfolgend wird das dielektrische Material beispielsweise mittels des Ätzprozesses zur ersten Struktur strukturiert.
  • Das dielektrische Material der ersten Struktur umfasst oder besteht beispielsweise aus SiO mit einem Brechungsindex von n = 1,5, SiON mit einem Brechungsindex von n = 1,7 und/oder AlO mit einem Brechungsindex von n = 1,77.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Brechungsindex der ersten Struktur kleiner als ein Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere ist der Brechungsindex der ersten Struktur kleiner als der Brechungsindex des aktiven Bereichs. Beispielsweise ist der Brechungsindex der ersten Struktur um mindestens n = 0,7 kleiner als der Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere um mindestens n = 0,8.
  • Durch einen derartigen Brechungsindexunterschied zwischen der ersten Struktur und der Halbleiterschichtenfolge wird elektromagnetische Strahlung, die vom aktiven Bereich in Richtung der schrägen Seitenfläche der ersten Struktur ausgesandt wird, vorteilhafter totalreflektiert. Beispielsweise ergibt sich ein kritischer Winkel θc, ab dem die elektromagnetische Strahlung totalreflektiert wird, durch θc = arcsin (n2/n1) . In diesem Fall handelt es sich bei n1 um den Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere dem aktiven Bereich, und bei n2 um den Brechungsindex der ersten Struktur. Vorteilhafterweise wird die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung durch einen derartigen Brechungsindexunterschied zu wenigstens 99 % reflektiert und umgelenkt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine dielektrische Schicht auf die Seitenfläche der ersten Struktur aufgebracht. Die dielektrische Schicht steht beispielsweise in direktem Kontakt zu der Seitenfläche der ersten Struktur.
  • Weist die erste Struktur die zwei Seitenflächen auf, die jeweils beabstandet zu dem gegenüberliegenden aktiven Bereich angeordnet sind, ist die dielektrische Schicht auf den zwei Seitenflächen angeordnet.
  • Weiterhin ist die dielektrische Schicht beispielsweise in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich. Die dielektrische Schicht weist beispielsweise eine Dicke von mindestens 50 nm, insbsondere mindestens 100 nm, auf.
  • Gemäß dieser Ausführungsform wird die elektromagnetische Strahlung durch einen Brechungsindexunterschied zwischen der dielektrischen Schicht und der Halbleiterschichtenfolge totalreflektiert. In diesem Fall handelt es sich in der oben aufgeführten Relation bezüglich dem kritischen Winkel θc bei n2 um den Brechungsindex der dielektrischen Schicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein Brechungsindex der dielektrischen Schicht kleiner als ein Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge. Insbesondere ist der Brechungsindex der dielektrischen Schicht kleiner als der Brechungsindex des aktiven Bereichs.
  • Die dielektrische Schicht umfasst oder besteht beispielsweise aus einem dielektrischen Material, wie zum Beispiel SiO, SiON und/oder AlO.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Füllmaterial zwischen der ersten Struktur und der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Beispielsweise ist das Füllmaterial zwischen der ersten Struktur und dem aktiven Bereich angeordnet. Insbesondere ist die erste Ausnehmung vollständig mit dem Füllmaterial gefüllt.
  • Bei dem Füllmaterial handelt es sich beispielsweise um ein oder mehrere der folgenden Materialien: TaO, TiO, NiO, NbO, AlN, GaN, InGaN. Das Füllmaterial weist zum Beispiel einen Brechungsindex von mindestens n = 2,2 und höchstens n = 2,5 auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weicht ein Brechungsindex des Füllmaterials um nicht mehr als n = 0,2 von einem Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge ab. Insbesondere weicht der Brechungsindex des Füllmaterials um nicht mehr als n = 0,2 von dem Brechungsindex des aktiven Bereichs ab.
  • Beispielsweise kann der Brechungsindex des Füllmaterials durch geeignete Vorgabe von Depositionsparametern des Füllmaterials besonders gut an den Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere des aktiven Bereichs, angepasst werden. Bei den Depositionsparametern handelt es sich beispielsweise um eine Aufwachstemperatur, eine Aufwachsgeschwindigkeit und/oder einen Reaktordruck. Beispielsweise kann der Brechungsindex des Füllmaterials um nicht mehr als n = 0,1 von dem Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge abweichen.
  • Gemäß dieser Ausführungsform handelt es sich in der oben aufgeführten Relation bezüglich dem kritischen Winkel θc bei n1 um den Brechungsindex des Füllmaterials.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird über der ersten Struktur ein erster dielektrischer Spiegel aufgebracht. Beispielsweise überdeckt der erste dielektrische Spiegel die erste Struktur in Draufsicht vollständig. Weiterhin ist der erste dielektrische Spiegel zum Beispiel auf dem Füllmaterial angeordnet. Das Füllmaterial und der erste dielektrische Spiegel stehen beispielsweise in direktem Kontakt miteinander. Bei dem ersten dielektrischen Spiegel handelt es sich beispielsweise um einen Bragg-Spiegel.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erstreckt sich der erste dielektrische Spiegel entlang der Haupterstreckungsebene. Die vom aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung wird beispielsweise über den ersten dielektrischen Spiegel aus dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgekoppelt. Eine Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung ist in diesem Fall in vertikaler Richtung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste dielektrische Spiegel teilweise reflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Der erste dielektrische Spiegel weist für die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung beispielsweise eine Reflektivität von höchstens 90 %, insbesondere von höchstens 10 % auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Passivierungsschicht auf die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Beispielsweise überdeckt die Passivierungsschicht den aktiven Bereich vollständig. Die Passivierungsschicht wird beispielsweise vor dem Aufbringen des Füllmaterials auf die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht.
  • Beispielsweise weicht ein Brechungsindex der Passivierungsschicht um nicht mehr als n = 0,2 von dem Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere des aktiven Bereichs, ab. Bei der Passivierungsschicht handelt es sich beispielsweise um ein oder mehrere der folgenden Materialien: TaO, TiO, NiO, NbO, AlN.
  • Mit Vorteil wird die Halbleiterschichtenfolge durch eine derartige Passivierungsschicht vor äußeren Einwirkungen, die während des Verfahrens auf die Halbleiterschichtenfolge einwirken, besonders gut geschützt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist die erste Struktur im Querschnitt in vertikaler Richtung eine Form eines Dreiecks oder eines Trapez auf. Weist die erste Struktur die Form eines Dreiecks auf handelt es sich bei dem Dreieck beispielsweise um ein gleichschenkliges Dreieck. In diesem Fall schließen die zwei Seitenflächen der ersten Struktur einen rechten Winkel ein.
  • Weist die erste Struktur die Form eines Trapezes auf, umfasst das Trapez zumindest zwei Seitenflächen, die mit einer Grundfläche des Trapezes jeweils einen Winkel von 45° ± 1 einschließen.
  • Weiterhin erstreckt sich die erste Struktur in lateralen Richtungen senkrecht zu dem Querschnitt in vertikaler Richtung. Bei der ersten Struktur handelt es sich in diesem Fall um ein Prisma.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt. Die zweite Ausnehmung wird beispielsweise gleichartig zu der ersten Ausnehmung erzeugt. Weiterhin weist die zweite Ausnehmung beispielsweise dieselben Dimensionen und/oder dieselbe Form auf, wie die erste Ausnehmung. Insbesondere können sämtliche in Verbindung mit der ersten Ausnehmung offenbarten Merkmale analog auf die zweite Ausnehmung angewandt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine zweite Struktur in der zweiten Ausnehmung erzeugt. Die zweite Struktur wird beispielsweise gleich der ersten Struktur erzeugt. Weiterhin weist die zweite Struktur die gleichen Materialien auf, wie die erste Struktur. Die zweite Struktur weist beispielsweise zudem die gleichen Dimensionen auf, wie die erste Struktur. Insbesondere können sämtliche in Verbindung mit der ersten Struktur offenbarten Merkmale analog auf die zweite Struktur angewandt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens verläuft zumindest eine dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur schräg zu zumindest einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahren ist die zweite Struktur in lateraler Richtung beabstandet zum aktiven Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der aktive Bereich zwischen der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung angeordnet. Eine Ausdehnung des aktiven Bereichs in lateralen Richtungen wird beispielsweise durch die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung definiert. Beispielsweise erstreckt sich der aktive Bereich von der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge bis hin zu der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird über der zweiten Struktur ein zweiter dielektrischer Spiegel aufgebracht. Beispielsweise überdeckt der zweite dielektrische Spiegel die zweite Struktur in Draufsicht vollständig. Bei dem zweiten dielektrischen Spiegel handelt es sich beispielsweise um einen Bragg-Spiegel.
  • Beispielsweise ist da Füllmaterial in der zweiten Ausnehmung, vollständig, angeordnet. Der zweite dielektrische Spiegel ist zum Beispiel auf dem Füllmaterial in der zweiten Ausnehmung angeordnet. Das Füllmaterial und der zweite dielektrische Spiegel stehen beispielsweise in direktem Kontakt miteinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erstreckt sich der zweite dielektrische Spiegel entlang der Haupterstreckungsebene.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der zweite dielektrische Spiegel hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Der zweite dielektrische Spiegel weist beispielsweise für die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung eine Reflektivität von wenigstens 95 %, insbesondere wenigstens 99 %, auf.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip umfasst beispielsweise einen Resonator, der zwischen dem ersten dielektrischen Spiegel und dem zweiten dielektrischen Spiegel ausgebildet ist. Der Resonator wird beispielsweise durch den Bereich zwischen dem ersten dielektrischen Spiegel und dem zweiten dielektrischen Spiegel definiert. Zudem umfasst der Resonator den aktiven Bereich.
  • In Abhängigkeit der Reflektivität des ersten dielektrischen Spiegels handelt es sich bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip beispielsweise um eine oberflächenemittierende Laserdiode oder um eine oberflächenemittierende Superlumineszenzdiode, kurz SLED. Ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine SLED, wird die erzeugte Strahlung in dem Resonator zu superlumineszenter Strahlung verstärkt. Ist der Halbleiterchip eine Laserdiode, wird die erzeugte Strahlung im Resonator zu Laserstrahlung verstärkt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Halbleiterschichtenfolge mittels eines Schnitts in vertikaler Richtung zu dem Halbleiterchip vereinzelt. Beispielsweise wird die Halbleiterschichtenfolge mittels des Schnitts durch die erste Struktur und die zweite Struktur vereinzelt. Insbesondere wird die Halbleiterschichtenfolge mittels des Schnitts durch die erste Struktur, die zweite Struktur und die Halbleiterschichtenfolge vereinzelt. Alternativ wird die Halbleiterschichtenfolge mittels des Schnitts durch die Halbleiterschichtenfolge vereinzelt.
  • Beispielsweise ist es möglich, dass eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen mit jeweils einer ersten Struktur und eine Vielzahl von zweiten Ausnehmungen mit jeweils einer zweiten Struktur in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt werden. Die ersten Ausnehmungen und die zweiten Ausnehmungen sind in diesem Fall alternierend angeordnet. Durch die Vereinzelung, insbesondere durch Schnitte durch die ersten Strukturen und die zweiten Strukturen, ist es möglich eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips herzustellen.
  • Es wird darüber hinaus ein strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips hergestellt werden. Das heißt, ein hier beschriebener strahlungsemittierender Halbleiterchip ist mit dem beschriebenen Verfahren herstellbar oder wird mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt. Sämtliche in Verbindung mit dem Verfahren offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge umfassend einen aktiven Bereich, der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine erste Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine erste Struktur, die in der ersten Ausnehmung angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verläuft zumindest eine dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur schräg zu zumindest einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Struktur in lateraler Richtung beabstandet zum aktiven Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine zweite Ausnehmung in der Halbleiterschichtenfolge, die den aktiven Bereich vollständig durchdringt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine zweite Struktur in der zweiten Ausnehmung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verläuft eine dem aktiven Bereich zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur schräg zu einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die zweite Struktur in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der aktive Bereich zwischen der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der Halbleiterchip eine oberflächenemittierende Laserdiode. In diesem Fall ist die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung monochromatische und kohärente Strahlung. Die Strahlung weist damit vorteilhafterweise eine vergleichsweise geringe Bandbreite auf, bei gleichzeitigem vergleichsweise hohem Lichtstrom.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des der strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der Halbleiterchip eine oberflächenemittierende Superlumineszenzdiode. In dieser Ausführungsform wird die vom aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung vorteilhafterweise verstärkt, wobei die ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung eine vergleichsweise geringe zeitliche Kohärenz und eine vergleichsweise große räumliche Kohärenz aufweist.
  • Nachfolgend wird der strahlungsemittierende Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien bei der Herstellung eines Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 9 schematische Schnittdarstellung eines Verfahrensstadiums bei der Herstellung eines Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel
    • 10, 11, 12 und 13 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien bei der Herstellung eines Halbleiterkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 14, 15, 16, 17 und 18 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien bei der Herstellung eines Halbleiterkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 19 und 20 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensstadien bei der Herstellung eines Halbleiterkörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel,
    • 21 schematische Schnittdarstellung eines Verfahrensstadiums bei der Herstellung eines Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel
    • 22 und 23 schematische Schnittdarstellungen eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel, und
    • 24 und 25 schematische Schnittdarstellungen von ersten Strukturen.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 wird gemäß der 1 ein Substrat 10 bereitgestellt. Bei dem Substrat 10 handelt es sich beispielsweise um ein GaN Substrat.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 2 wird eine Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Substrat 10 epitaktisch abgeschieden. Die Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 8, einen aktiven Bereich 3 und einen zweiten Halbleiterbereich 9. Der aktive Bereich 3 ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.
  • Gemäß der 3 wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine erste Ausnehmung 4 und eine zweite Ausnehmung 15 in der Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugt, die den zweiten Halbleiterbereich 9 und den aktiven Bereich 3 jeweils vollständig durchdringen. Die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 legen jeweils den zweiten Halbleiterbereich 9 frei, sodass der zweite Halbleiterbereich 9 in der ersten Ausnehmung 4 und in der zweiten Ausnehmung 15 jeweils frei zugänglich ist.
  • Zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen der ersten Ausnehmung 4 und zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen der zweiten Ausnehmung 15 verlaufen jeweils im Wesentlichen in vertikaler Richtung.
  • Der aktive Bereich 3 ist zwischen der ersten Ausnehmung 4 und der zweiten Ausnehmung 15 angeordnet. Eine erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 ist durch eine der Seitenflächen der ersten Ausnehmung 4, die dem aktiven Bereich 3 zugewandt ist, gebildet. Eine zweite Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 ist durch eine der Seitenflächen der zweiten Ausnehmung 15, die dem aktiven Bereich 3 zugewandt ist, gebildet. Der aktive Bereich 3 erstreckt sich von der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 bis hin zu der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18.
  • Der aktive Bereich 3 umfasst beispielsweise InGaN mit einem Brechungsindex von nHL = 2,4.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt, wie in 4 dargestellt, wird ein dielektrisches Material 21 jeweils in die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 eingebracht. In diesem Ausführungsbeispiel wird die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 jeweils vollständig mit dem dielektrischen Material 21 gefüllt.
  • Das dielektrische Material 21 umfasst beispielsweise SiO mit einem Brechungsindex von nS1 = nS2 = 1,5 oder SiON mit einem Brechungsindex von nS1 = nS2 = 1,7.
  • Nachfolgend wird das dielektrische Material 21 in einem nächsten Verfahrensschritt wie in der 5 schematisch gezeigt mittels eines Ätzprozesses zur ersten Struktur 5 und zur zweiten Struktur 16 strukturiert.
  • Eine dem aktiven Bereich 3 zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur 6 verläuft schräg zu der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7. Weiterhin verläuft eine dem aktiven Bereich 3 zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur 17 schräg zu der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18.
  • Zudem bedeckt die erste Struktur 5 eine dem aktiven Bereich 3 abgewandte weitere erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 23 vollständig. Weiterhin bedeckt die zweite Struktur 16 eine dem aktiven Bereich 3 abgewandte weitere zweite Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 24 vollständig.
  • Die erste Struktur 5 weist im Querschnitt in vertikaler Richtung eine Form eines Dreiecks auf. Bei dem Dreieck handelt es sich um ein gleichschenkliges Dreieck. Ein rechter Winkel des gleichschenkligen Dreiecks liegt im Bereich einer Kante zwischen einer Bodenfläche der ersten Ausnehmung 4 und der dem aktiven Bereich 3 abgewandten weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 23.
  • Zudem weist die zweite Struktur 16 im Querschnitt in vertikaler Richtung die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Ein rechter Winkel des gleichschenkligen Dreiecks liegt im Bereich einer Kante zwischen einer Bodenfläche der zweiten Ausnehmung 15 und einer dem aktiven Bereich 3 abgewandten weiteren zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 24.
  • Die dem aktiven Bereich 3 zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur 6 schließt einen Winkel von 45° ± 1° mit der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 ein. Weiterhin schließt die dem aktiven Bereich 3 zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur 17 einen Winkel von 45° ± 1° mit der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 ein.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird, wie in 6 dargestellt, ein Füllmaterial 12 zwischen der ersten Struktur 5 und der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht. Das Füllmaterial 12 füllt die erste Ausnehmung 4 vollständig aus. Weiterhin wird das Füllmaterial 12 zwischen der zweiten Struktur 16 und der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht. Das Füllmaterial 12 füllt die zweite Ausnehmung 15 vollständig aus.
  • Das Füllmaterial 12 umfasst beispielsweise NiO mit einem Brechungsindex von nF = 2,3 oder AlN mit einem Brechungsindex von nF = 2,2.
  • Zudem wird in einem weiteren Verfahrensschritt, dargestellt in 7, über der ersten Struktur 5 und dem Füllmaterial 12 ein erster dielektrischer Spiegel 13 aufgebracht. Des Weiteren wird in diesem Verfahrensschritt über der zweiten Struktur 16 und dem Füllmaterial 12 ein zweiter dielektrischer Spiegel 19 aufgebracht.
  • Der erste dielektrische Spiegel 13 ist teilweise reflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Der zweite dielektrische Spiegel 19 ist im Unterschied zum ersten dielektrischen Spiegel 13 hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet.
  • Wie in der 8 schematisch gezeigt wird die Halbleiterschichtenfolge 2 in einem weiteren Verfahrensschritt wird mittels eines Schnitts 20 in vertikaler Richtung zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 vereinzelt.
  • Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 8 werden in der Halbleiterschichtenfolge 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 eine Vielzahl von ersten Ausnehmungen 4 mit jeweils einer ersten Struktur 5 und eine Vielzahl von zweiten Ausnehmungen 15 mit jeweils einer zweiten Struktur 16 erzeugt. Die ersten Ausnehmungen 4 und die zweiten Ausnehmungen 15 sind alternierend angeordnet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel strukturiert eine der ersten Ausnehmungen 4 die Halbleiterschichtenfolge 2 in zwei Bereiche, die jeweils einen aktiven Bereich 3 aufweisen.
  • Weiterhin weisen die ersten Strukturen 5 und die zweiten Strukturen 16 im Querschnitt in vertikaler Richtung jeweils die Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Hierbei liegen die rechten Winkel der Dreiecke der ersten Strukturen 5 jeweils in einem zentralen Bereich zwischen zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2, also der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 und der weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 23. Weiterhin liegen die rechten Winkel der Dreiecke der zweiten Strukturen 16 jeweils in einem zentralen Bereich zwischen zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2, also der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 und der weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 24.
  • Durch eine derartige Form weisen die ersten Strukturen 5 jeweils zwei Seitenflächen auf, die schräg zu der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 und der weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 23 verlaufen. Weiterhin weisen die zweiten Strukturen 16 jeweils zwei Seitenflächen auf, die schräg zu der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 und der weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 24 verlaufen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Halbleiterschichtenfolge 2 mittels Schnitten 20 in vertikaler Richtung durch die ersten Strukturen 5 und die zweiten Strukturen 16 in eine Vielzahl von strahlungsemittierenden Halbleiterchips 1 vereinzelt.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 bis 13 wird das Material der ersten Struktur 5 und das Material der zweiten Struktur 16, wie in 10 dargestellt, derart in die erste Ausnehmung 4 eingebracht, dass die erste Struktur 5 und die zweite Struktur 16 beim Einbringen erzeugt wird. Die erste Struktur 5 und die zweite Struktur 16 werden gleichzeitig erzeugt.
  • Das Material der ersten Struktur 5 ist gleich dem Material der zweiten Struktur 16 und umfasst beispielsweise InGaN. Die erste Struktur 5 und die zweite Struktur 16 wird mittels eines ELO (englisch „epitaxial lateral overgroth“, kurz „ELO“) Prozesses erzeugt.
  • Die erste Struktur 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Seitenflächen auf. Eine der Seitenflächen der ersten Struktur 6 schließt mit einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 einen Winkel von 45° ± 1° ein. Weiterhin schließt eine andere der Seitenflächen der ersten Struktur 6 mit einer weiteren ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 23 einen Winkel von 45° ± 1° ein. Weiterhin weist die zweite Struktur 16 zumindest zwei Seitenflächen auf. Eine der Seitenflächen der zweiten Struktur 17 schließt mit einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 einen Winkel von 45° ± 1° ein. Weiterhin schließt eine andere der Seitenflächen der zweiten Struktur 17 mit einer weiteren zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 24 einen Winkel von 45° ± 1° ein.
  • Gemäß 11 wird auf die Seitenflächen der ersten Struktur 5 und auf die Seitenflächen der zweiten Struktur 16 eine dielektrische Schicht 11 aufgebracht. Die dielektrische Schicht 11 folgt dem Verlauf der Schräge der Seitenflächen der ersten Struktur 5 und dem Verlauf der Schräge der Seitenflächen der zweiten Struktur 16.
  • Die dielektrische Schicht 11 umfasst beispielsweise SiON mit einem Brechungsindex von nS = 1,7 oder AlO mit einem Brechungsindex von nS = 1,77.
  • In weiteren Verfahrensschritten gemäß den 12 und 13 werden die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 jeweils vollständig mit einem Füllmaterial 12 gefüllt. Auf das Füllmaterial 12 wird über der ersten Struktur 5 ein erster dielektrischer Spiegel 13 aufgebracht. Weiterhin wird auf das Füllmaterial 12, über der zweiten Struktur 16, ein zweiter dielektrischer Spiegel 19 aufgebracht.
  • Die Halbleiterschichtenfolge 2 wird nachfolgend mittels eines Schnitten 20 in vertikaler Richtung durch die erste Struktur 5, den ersten dielektrischen Spiegel 13, das Füllmaterial 12, die dielektrische Schicht, den ersten Halbleiterbereich 8 und das Substrat 10 und durch die zweite Struktur 16, den zweiten dielektrischen Spiegel 19, das Füllmaterial 12, die dielektrische Schicht, den ersten Halbleiterbereich 8 und das Substrat 10 zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 vereinzelt.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 14 bis 18 wird ein Material der ersten Struktur 5 und das Material der zweiten Struktur 16, wie in 14 dargestellt, vollständig in die erste Ausnehmung 4 und in die zweite Ausnehmung 15 eingebracht. Das Material umfasst im Unterschied zum Verfahrensschritt der 4 beispielsweise Si.
  • Nachfolgend wird das Material gemäß 15 mittels eines nasschemischen Ätzprozesses zu der ersten Struktur 5 und der zweiten Struktur 16 strukturiert. Auf einer dem aktiven Bereich 3 zugewandten Seitenfläche der ersten Struktur 5 und auf einer dem aktiven Bereich 3 zugewandten Seitenfläche der zweiten Struktur 16 wird eine dielektrische Schicht 11 aufgebracht, wie in 16 dargestellt.
  • Nachfolgend werden die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 jeweils vollständig mit einem Füllmaterial 12 gefüllt. Auf das Füllmaterial 12 wird über der ersten Struktur 5 ein erster dielektrischer Spiegel 13 aufgebracht. Weiterhin wird auf das Füllmaterial 12, über der zweiten Struktur 16, ein zweiter dielektrischer Spiegel 19 aufgebracht, wie in Verbindung mit den 17 und 18 dargestellt.
  • Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 19 und 20 umfasst das Füllmaterial 12 im Unterschied zur 6 beispielsweise GaN und/oder InGaN. Das Füllmaterial 12 wird beispielsweise epitaktisch in die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 eingebracht. Alternativ wird das Füllmaterial 12 durch Sputtern in die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 eingebracht.
  • Bei dem Verfahrensstadion gemäß dem Ausführungsbeispiel der 21 wird vor dem aufbringen des Füllmaterials 12 auf einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 und einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 eine Passivierungsschicht 14 aufgebracht. Die Passivierungsschicht 14 bedeckt die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 und die zweite Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 vollständig.
  • Die Passivierungsschicht 14 umfasst beispielsweise AlN mit einem Brechungsindex von n = 2,2.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 22 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2. Die Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 8, einen zweiten Halbleiterbereich 9 und einen dazwischen angeordneten aktiven Bereich 3. Der aktive Bereich 3 ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.
  • Weiterhin umfasst der Halbleiterchip 1 eine erste Ausnehmung 4 und eine zweite Ausnehmung 15 in der Halbleiterschichtenfolge 2, die den aktiven Bereich 3 jeweils vollständig durchdringen. In der ersten Ausnehmung 4 ist eine erste Struktur 5 angeordnet und in der zweiten Ausnehmung 15 ist eine zweite Struktur 16 angeordnet.
  • Eine dem aktiven Bereich 3 zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur 6 verläuft schräg zu einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7. Weiterhin verläuft eine dem aktiven Bereich 3 zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur 17 schräg zu einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18. Die erste Struktur 5 und die zweite Struktur 16 sind jeweils in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich 3.
  • Weiterhin ist der aktive Bereich 3 zwischen der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 und der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 angeordnet. Auf der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 7 und der zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge 18 ist weiterhin jeweils eine Passivierungsschicht 14 angeordnet.
  • Auf der ersten Struktur 5 und der zweiten Struktur 16 ist jeweils ein Füllmaterial 12 angeordnet, das die erste Ausnehmung 4 und die zweite Ausnehmung 15 vollständig ausfüllt. Auf dem Füllmaterial 12 über der ersten Struktur 5 ist ein erster dielektrischer Spiegel 13 angeordnet und auf dem Füllmaterial 12 über der zweiten Struktur 16 ist ein zweiter dielektrischer Spiegel 19 angeordnet.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 23 ist die vom aktiven Bereich 3 erzeugte elektromagnetische Strahlung über den ersten dielektrischen Spiegel 13 aus dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 auskoppelbar. Eine Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Strahlung, die in 23 als Pfeil dargestellt ist, verläuft in vertikaler Richtung.
  • Die erste Struktur 5 gemäß 24 weist eine Form eines gleichschenkligen Dreiecks auf, wie beispielsweise in Verbindung mit 10 beschrieben.
  • Die erste Struktur 5 gemäß der 24 weist eine Form eines Trapezes auf. Hierbei umfasst das Trapez zumindest zwei Seitenflächen, die mit einer Grundfläche des Trapezes jeweils einen Winkel von 45° ± 1 einschließen. Auch die zweite Struktur 16 kann eine solche Form aufweisen.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 umfasst beispielsweise einen Resonator 22, der zwischen dem ersten dielektrischen Spiegel 11 und dem zweiten dielektrischen Spiegel 12 ausgebildet ist. Der Resonator 22 umfasst weiterhin den aktiven Bereich 3.
  • Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    strahlungsemittierender Halbleiterchip
    2
    Halbleiterschichtenfolge
    3
    aktiver Bereich
    4
    erste Ausnehmung
    5
    erste Struktur
    6
    Seitenfläche der ersten Struktur
    7
    erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
    8
    erster Halbleiterbereich
    9
    zweiter Halbleiterbereich
    10
    Substrat
    11
    dielektrische Schicht
    12
    Füllmaterial
    13
    erster dielektrischer Spiegel
    14
    Passivierungsschicht
    15
    zweite Ausnehmung
    16
    zweite Struktur
    17
    Seitenfläche der zweiten Struktur
    18
    zweite Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
    19
    zweiter dielektrischer Spiegel
    20
    Schnitt
    21
    dielektrisches Material
    22
    Resonator
    23
    weitere erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
    24
    weitere zweite Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge
    nS1
    Brechungsindex der ersten Struktur
    nS2
    Brechungsindex der zweiten Struktur
    nHL
    Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge
    nS
    Brechungsindex der dielektrischen Schicht
    nF
    Brechungsindex des Füllmaterials

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips (1) mit den Schritten: - Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (2) umfassend einen aktiven Bereich (3), der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, - Erzeugen einer ersten Ausnehmung (4) in der Halbleiterschichtenfolge (2), die den aktiven Bereich (3) vollständig durchdringt, - Erzeugen einer ersten Struktur (5) in der ersten Ausnehmung (4), wobei - zumindest eine dem aktiven Bereich (3) zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur (6) schräg zu zumindest einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (7) verläuft, und - die erste Struktur (5) in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich (3) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Struktur (5) eine Ausbreitungsrichtung für die elektromagnetische Strahlung vorgibt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Seitenfläche der ersten Struktur (6) einen Winkel von 45° ± 1° mit der ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (7) einschließt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Halbleiterschichtenfolge (2) einen ersten Halbleiterbereich (8) und einen zweiten Halbleiterbereich (9) umfasst, - die erste Ausnehmung (4) den zweiten Halbleiterbereich (9) freilegt, und - die erste Struktur (5) auf dem freigelegten zweiten Halbleiterbereich (8) erzeugt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei - die Halbleiterschichtenfolge (2) auf einem Substrat (10) angeordnet ist, - die erste Ausnehmung (4) die Halbleiterschichtenfolge (2) vollständig durchdringt, und - die erste Struktur (5) auf dem freigelegten Substrat (10) erzeugt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die erste Struktur (5) ein dielektrisches Material (21) umfasst, - ein Brechungsindex der ersten Struktur (nS1) kleiner ist als ein Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge (nHL).
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei - eine dielektrische Schicht (11) auf die Seitenfläche der ersten Struktur (6) aufgebracht wird, - ein Brechungsindex der dielektrischen Schicht (nS) kleiner ist als ein Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge (nHL).
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - ein Füllmaterial (12) zwischen der ersten Struktur (5) und der Halbleiterschichtenfolge (2) aufgebracht wird, und - ein Brechungsindex des Füllmaterials (nF) um nicht mehr als n = 0,2 von einem Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge (nHL) abweicht.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - über der ersten Struktur (5) ein erster dielektrischer Spiegel (13) aufgebracht wird, - sich der erster dielektrischer entlang der Haupterstreckungsebene erstreckt, und - der erste dielektrische Spiegel (13) teilweise reflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Passivierungsschicht (14) auf die erste Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (7) aufgebracht wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Struktur (5) im Querschnitt in vertikaler Richtung eine Form eines Dreiecks oder eines Trapez aufweist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten: - Erzeugen einer zweiten Ausnehmung (15) in der Halbleiterschichtenfolge (2), die den aktiven Bereich (3) vollständig durchdringt, - Erzeugen einer zweiten Struktur (16) in der zweiten Ausnehmung (15), wobei - zumindest eine dem aktiven Bereich (3) zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur (17) schräg zu zumindest einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (18) verläuft, - die zweite Struktur (16) in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich (3) ist, und - der aktive Bereich (3) zwischen der ersten Ausnehmung (4) und der zweiten Ausnehmung (15) angeordnet ist.
  13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - über der zweiten Struktur (16) ein zweiter dielektrischer Spiegel (19) aufgebracht wird, - sich der zweite dielektrische Spiegel (19) entlang der Haupterstreckungsebene erstreckt, und - der zweite dielektrische Spiegel (19) hochreflektierend für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) mittels eines Schnitts (20) in vertikaler Richtung zu dem Halbleiterchip (1) vereinzelt wird.
  15. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) mit: - einer Halbleiterschichtenfolge (2) umfassend einen aktiven Bereich (3), der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist, - einem ersten Ausnehmung (4) in der Halbleiterschichtenfolge (2), die den aktiven Bereich (3) vollständig durchdringt, und - einer ersten Struktur (5), die in der ersten Ausnehmung (4) angeordnet ist, wobei - zumindest eine dem aktiven Bereich (3) zugewandte Seitenfläche der ersten Struktur (6) schräg zu zumindest einer ersten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (7) verläuft, und - die erste Struktur (5) in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich (3) ist.
  16. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) gemäß Anspruch 14 mit: - einer zweiten Ausnehmung (15) in der Halbleiterschichtenfolge (2), die den aktiven Bereich (3) vollständig durchdringt, - einer zweiten Struktur (16) in der zweiten Ausnehmung (15), wobei - eine dem aktiven Bereich (3) zugewandte Seitenfläche der zweiten Struktur (17) schräg zu einer zweiten Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge (18) verläuft, - die zweite Struktur (16) in lateralen Richtungen beabstandet zum aktiven Bereich (3) ist, und - der aktive Bereich (3) zwischen der ersten Ausnehmung (4) und der zweiten Ausnehmung (15) angeordnet ist.
  17. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) gemäß Anspruch 14, wobei der Halbleiterchip (1) eine oberflächenemittierende Laserdiode ist.
  18. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) gemäß Anspruch 14, wobei der Halbleiterchip (1) eine oberflächenemittierende Superlumineszenzdiode ist.
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