DE102020127014A1 - Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements und Licht emittierendes Halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements und Licht emittierendes Halbleiterbauelement Download PDF

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Stefan Röllgen
Sebastian Taeger
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements (100) angegeben mit den Schritten:
- Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer Aufwachsrichtung in einer vertikalen Richtung (92), wobei die Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht (3) aufgewachsen wird, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb in zumindest einem aktiven Bereich (5) Licht (8) zu erzeugen,
- Ausbilden zumindest einer Erhöhung (4) auf einer in vertikaler Richtung angeordneten oberen Seite der Halbleiterschichtenfolge, wobei die Erhöhung mit einer Oberseitenfläche (40) in vertikaler Richtung und mit zumindest einer lateralen Seitenfläche (41) in lateraler Richtung (90) abschließt und wobei die Oberseitenfläche und die zumindest eine laterale Seitenfläche zumindest teilweise durch ein erstes transparentes leitendes Oxid (42) gebildet wird.
Weiterhin wird ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement (100) angegeben.

Description

  • Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements und ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
  • Derzeit verfügbare Halbleiterlaser wie beispielsweise indexgeführte Stegwellenleiter-Laser, die auch als sogenannte Ridgelaser bezeichnet werden, stoßen bei vielen Anwendungen an ihre Grenzen hinsichtlich ihrer maximalen Ausgangsleistung, thermischen Belastbarkeit und Zuverlässigkeit. Derartige Laserdioden basieren beispielsweise auf Epitaxie-Strukturen im InAlGaN-Materialsystem. Begrenzend stellen sich hierbei die elektrischen und optischen Verluste dar, beispielsweise bedingt durch eine begrenzte elektrische Leitfähigkeit der p-dotierten Halbleiterschichten, insbesondere im AlInGaN-Materialsystem, eine begrenzte Stromtragfähigkeit des p-Metallkontakts aufgrund einer üblicherweise verringerten Metalldicke an den Seitenflanken des Laserstegs sowie durch Absorptionsverluste aufgrund von hochdotierten p-leitfähigen Halbleiterschichten und absorbierenden p-Kontakt-Metallen.
  • Aktuelle Stegwellenleiter-Laserstrukturen basieren weiterhin in der Regel auf epitaktisch abgeschiedenen, geätzten Halbleiterstegen, die mit einer dielektrischen Passivierung selbstjustierend überformt sind, die wiederum verhindern soll, dass Strom außerhalb des Laserstegs eingeprägt wird, wodurch Leckströme erzeugt werden können. Weiterhin soll dadurch vermieden werden, dass die Lasermode im Bereich des Ridgefußes von der Metallisierung gedämpft wird, womit Effizienz-Einbußen verbunden wären. Weiterhin wird dadurch eine Indexführung lediglich über einen geringeren Brechungsindex als im Ridgebereich erreicht.
  • Die bestehende Technologie kann insbesondere die folgenden Nachteile aufweisen: Über herkömmliche Abscheideverfahren hergestellte Passivierungsschichten weisen an den Ridgeflanken eine wesentlich geringere Schichtdicke als auf und neben dem Ridge auf. Da eine Passivierungsschicht zur Herstellung üblicherweise selbstjustierend, d.h. im Allgemeinen in Abhebetechnik mit der Ridgeätzmaske, strukturiert wird, ist die maximale Schichtdicke auf dem Steg begrenzt, da ansonsten die Abhebetechnik nicht mehr funktioniert. Deshalb ist die Seitenflanke eines Laserstegs üblicherweise nur mit einer dünnen Passivierungsschicht überformt. Die Überformung kann zudem aufgrund von Abschattungen durch Seitenflanken-Rauigkeiten des geätzten Laserstegs verschlechtert werden. Daraus resultiert eine unzureichende Schutzwirkung gegen eine Absorption der Lasermode durch die Metallisierung. Außerdem besteht die Gefahr, dass Metallionen beim Betrieb in den Halbleiter migrieren und zu einer Degradation des Lasers führen können. Insbesondere im AlInGaN-Materialsystem ist die p-Leitfähigkeit, basierend auf den Einbau tiefer Störstellen, im Allgemeinen Mg, sehr begrenzt, was zu hohen Serienwiderständen entsprechender Laserstrukturen führt, besonders weil für die Wellenführung entsprechender Strukturen höhere Al-Anteile für einen höheren Bandabstand in den Schichten nötig sind, was die Serienwiderstände zusätzlich erhöht. Um den negativen Effekt erhöhter Serienwiderstände zu verringern, werden meist sehr hohe Mg-Dotierstoffkonzentrationen im epitaktischen Schichtwachstum verwendet, was zu erhöhten Absorptionsverlusten führt und damit zu Lasten der Bauteileffizienz geht. Einen weiteren Nachteil stellt die inhomogene Stromeinprägung über den Lasersteg dar. Häufig weisen Metallisierungen, die standardmäßig abgeschieden werden, Probleme mit der Konformität an den Ridgeflanken auf, die noch gesteigert werden, wenn die Ridgeflanken Rauigkeiten aufweisen. Die dünneren Metallisierungsbereiche begrenzen die Stromtragfähigkeit und damit den maximal möglichen Betriebsstrom und somit die Ausgangsleistung beziehungsweise können im Betrieb zu Metallabbränden und Bauteilstabilitätsproblemen führen.
  • Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und einen Gegenstand gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement zumindest eine aktive Schicht auf, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb in einem aktiven Bereich Licht zu erzeugen. Die aktive Schicht kann insbesondere Teil einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Mehrzahl von Halbleiterschichten sein und eine Haupterstreckungsebene aufweisen, die senkrecht zu einer Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements eine Halbleiterschichtenfolge hergestellt, die eine aktive Schicht aufweist, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb der Halbleiterlaserdiode Licht zu erzeugen. Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht durch Aufwachsen, besonders bevorzugt mittels eines Epitaxieverfahrens, hergestellt werden. Die Halbleiterschichtenfolge weist bevorzugt eine Mehrzahl von Halbleiterschichten auf, die durch das Aufwachsen entlang einer Aufwachsrichtung, die im Folgenden auch als vertikale Richtung bezeichnet werden kann, übereinander angeordnet werden. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten gleichermaßen für das Licht emittierende Halbleiterbauelement wie auch für das Verfahren zur Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements.
  • Die Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge übereinander, also eine Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht, wird wie vorab erwähnt als vertikale Richtung bezeichnet. Richtungen senkrecht zur vertikalen Richtung werden hier und im Folgenden als laterale Richtungen bezeichnet. Begriffe wie „oben“ und „unten“ können sich bevorzugt auf eine relative Anordnung in vertikaler Richtung beziehen. Begriffe wie „neben“ können sich bevorzugt auf eine relative Anordnung entlang einer lateralen Richtung beziehen. Zwei nichtparallele laterale Richtungen können eine Ebene aufspannen, die parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht ist. Im Fall einer weiter unten beschriebenen kantenemittierenden Ausführung kann sich der aktive Bereich zwischen einer Rückseitenfläche und einer Lichtauskoppelfläche entlang einer lateralen Richtung erstrecken, die hier und im Folgenden als longitudinale Richtung bezeichnet wird. Die longitudinale Richtung kann insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht sein. Senkrecht zur longitudinalen Richtung und senkrecht zur vertikalen Richtung kann eine laterale Richtung definiert sein, die auch als transversale Richtung bezeichnet werden kann.
  • Beispielsweise kann die aktive Schicht genau einen aktiven Bereich aufweisen. Der aktive Bereich kann zumindest teilweise durch eine Kontaktfläche der Halbleiterschichtenfolge mit einer stromführenden Schicht definiert werden, also zumindest teilweise durch eine Fläche, über die eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge und damit in die aktive Schicht erfolgt. Weiterhin kann der aktive Bereich zumindest teilweise auch durch eine Stegwellenleiterstruktur definiert sein, also durch einen im Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge in Form einer länglichen Erhöhung gebildeten Steg. Weiterhin können auf oder in der Halbleiterschichtenfolge eine oder mehrere reflektierende Schichten ausgebildet werden, die zur Ausbildung eines aktiven Bereichs beitragen können. Weiterhin kann die aktive Schicht auch eine Mehrzahl von aktiven Bereichen aufweisen, die durch eine entsprechende Mehrzahl von geeigneten Maßnahmen wie etwa den beschriebenen definiert sein können und die in einer oder mehreren lateralen Richtungen nebeneinander angeordnet sein können. Auch wenn sich die im Folgenden beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen zumeist auf ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement mit einem aktiven Bereich in der aktiven Schicht beziehen, gelten die nachfolgenden Ausführungen in entsprechender Weise auch für Licht emittierende Halbleiterbauelemente mit einer Mehrzahl von aktiven Bereichen in der aktiven Schicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Halbleiterbauelement eine Lichtauskoppelfläche und eine der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegende Rückseitenfläche auf. Die Lichtauskoppelfläche und die Rückseitenfläche können beispielsweise Seitenflächen des Licht emittierenden Halbleiterbauelements, besonders bevorzugt Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge, sein, die die Halbleiterschichtenfolge in lateralen Richtungen begrenzen und die auch als sogenannte Facetten bezeichnet werden können. Insbesondere kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement in diesem Fall als kantenemittierende Halbleiterlaserdiode oder Superlumineszenzdiode ausgebildet sein. Über die Lichtauskoppelfläche kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement im Betrieb das im zumindest einen aktiven Bereich erzeugte Licht abstrahlen.
  • Im Fall einer Lichtemission über eine Seitenfläche der Halbleiterschichtenfolge kann der Lichtauskoppelfläche weiterhin im Strahlengang des emittierten Lichts eine Reflektorfläche nachgeordnet sein, die das im Betrieb von der Lichtauskoppelfläche in longitudinaler Richtung emittierte Licht in Richtung der vertikalen Richtung oder bevorzugt in die vertikale Richtung umlenken kann. Die Reflektorfläche kann beispielsweise durch Ätzen der Halbleiterschichtenfolge und anschließendes Beschichten mit einem reflektierenden Material wie beispielsweise einem Metall oder einer Bragg-Spiegel-Schichtenfolge hergestellt und somit monolithisch im Licht emittierenden Halbleiterbauelement ausgebildet werden.
  • Weiterhin kann die Lichtauskoppelfläche in vertikaler Richtung eine Oberseite des Licht emittierenden Halbleiterbauelements sein, während die Rückseite eine der Lichtauskoppelfläche gegenüberliegenden Unterseite sein kann. In diesem Fall kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement beispielsweise als vertikal emittierende Halbleiterlaserdiode ausgebildet sein, die auch als VCSEL („vertical-cavity surface-emitting laser“, Oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität) bezeichnet werden kann. Auf oder im Bereich der Lichtauskoppelfläche und der Rückseitenfläche können geeignete optische Beschichtungen oder Schichtenfolgen, insbesondere reflektierende oder teilreflektierende Schichtkombinationen, aufgebracht oder in die Halbleiterschichtenfolge integriert sein, die einen optischen Resonator für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht bilden können. Besonders bevorzugt können entsprechende reflektierende Schichtenfolgen in der Halbleiterschichtenfolge im Rahmen des Aufwachsprozesses hergestellt werden.
  • Die Halbleiterschichtenfolge kann wie vorab beschrieben insbesondere als Epitaxieschichtenfolge, also als epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis von InAlGaN ausgeführt sein. Unter InAlGaN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, die mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Insbesondere kann die aktive Schicht auf einem solchen Material basieren. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis auf InAlGaN aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung in einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InAlGaP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweisen kann, wovon mindestens eine Einzelschicht, beispielsweise die aktive Schicht, ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Halbleiterschichtenfolgen, die zumindest eine aktive Schicht auf Basis von InAlGaP aufweisen, können beispielsweise bevorzugt elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem grünen bis roten Wellenlängenbereich emittieren.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein InAlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen. Insbesondere kann eine aktive Schicht, die ein InAlGaAs-basiertes Material aufweist, geeignet sein, elektromagnetische Strahlung mit einer oder mehreren spektralen Komponenten in einem roten bis infraroten Wellenlängenbereich zu emittieren. Ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial kann wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II-VI-Verbindungshalbleitermaterialien ZnSe, ZnTe, ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS und MgBeO.
  • Die aktive Schicht und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht können auf einem Substrat aufgebracht sein. Beispielsweise kann das Substrat als Aufwachssubstrat ausgebildet sein, auf dem die Halbleiterschichtenfolge aufgewachsen wird. Die aktive Schicht und insbesondere die Halbleiterschichtenfolge mit der aktiven Schicht können mittels eines Epitaxieverfahrens, beispielsweise mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) oder Molekularstrahlepitaxie (MBE), hergestellt werden. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Halbleiterschichtenfolge auf dem Aufwachssubstrat mit einer Stapelrichtung in vertikaler Richtung aufgewachsen wird. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge mit elektrischen Kontakten in Form von einem oder mehreren Kontaktelementen versehen werden. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass das Aufwachssubstrat nach dem Aufwachsprozess entfernt wird. Hierbei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auch nach dem Aufwachsen auf ein als Trägersubstrat ausgebildetes Substrat übertragen werden. Das Substrat kann ein Halbleitermaterial, beispielsweise ein oben genanntes Verbindungshalbleitermaterialsystem, oder ein anderes Material umfassen. Insbesondere kann das Substrat Saphir, GaAs, GaP, GaN, InP, SiC, Si, Ge und/oder ein Keramikmaterial wie beispielsweise SiN oder AlN umfassen oder aus einem solchen Material sein.
  • Die aktive Schicht kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) zur Lichterzeugung aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann zusätzlich zur aktiven Schicht weitere funktionale Schichten und funktionelle Bereiche umfassen, etwa p- oder n-dotierte Ladungsträgertransportschichten, also Elektronen- oder Löchertransportschichten, undotierte oder p- oder n-dotierte Einschluss-, Mantel- oder Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Planarisierungsschichten, Pufferschichten, Schutzschichten und/oder Elektrodenschichten sowie Kombinationen daraus. Darüber hinaus können zusätzliche Schichten, etwa Pufferschichten, Barriereschichten und/oder Schutzschichten auch senkrecht zur Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beispielsweise um die Halbleiterschichtenfolge herum angeordnet sein, also etwa auf den Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest eine Erhöhung auf einer sich in vertikaler Richtung befindlichen oberen Seite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet, wobei die Erhöhung mit einer Oberseitenfläche in vertikaler Richtung und mit zumindest einer lateralen Seitenfläche in zumindest einer lateralen Richtung abschließt. Mit anderen Worten wird die Erhöhung in vertikaler Richtung nach oben durch die Oberseitenfläche begrenzt. In zumindest einer lateralen Richtung wird die Erhöhung durch die zumindest eine laterale Seitenfläche begrenzt. Die laterale Seitenfläche kann senkrecht zur Oberseitenfläche oder auch in einem nicht-rechten Winkel zur Oberseitenfläche angeordnet sein, so dass die Erhöhung bevorzugt eine zylinder- oder quaderartige Form oder auch eine kegelstumpf- oder keilformartige Form aufweisen kann. Die obere Seite, an der die zumindest eine Erhöhung ausgebildet wird, kann besonders bevorzugt an einer einem Substrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet sein. Das Substrat kann hierbei ein Aufwachssubstrat oder ein Trägersubstrat sein. Weist die Halbleiterlaserdiode nach einer Ablösung des Aufwachssubstrats kein Substrat, also auch kein Trägersubstrat, auf, kann die obere Seite besonders bevorzugt durch die dem abgelösten Aufwachssubstrat gegenüber liegende Seite gebildet werden.
  • Beispielsweise kann die Erhöhung als Stegstruktur ausgebildet werden. Ist die Erhöhung als Stegstruktur, also als stegförmige Erhöhung, ausgebildet, die sich mit einer Haupterstreckungsrichtung in die longitudinale Richtung erstreckt, kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement besonders bevorzugt als kantenemittierende Halbleiterlaserdiode oder Superlumineszenzdiode ausgebildet sein. Hierbei kann die stegförmige Erhöhung insbesondere zwei sich gegenüberliegende laterale Seitenflächen aufweisen, die an die Oberseitenfläche anschließen und die als Stegseitenflächen bezeichnet werden können. Hierbei kann die stegförmige Erhöhung eine Stegwellenleiterstruktur für eine Indexführung des im aktiven Bereich erzeugten Lichts bilden. Die stegförmige Erhöhung weist hierzu eine ausreichende Höhe und eine ausreichende Nähe zur aktiven Schicht auf, so dass durch die stegförmige Erhöhung die Wellenführung und damit die Modenausbildung in der aktiven Schicht beeinflusst werden. Alternativ hierzu kann die stegförmige Erhöhung eine derart geringe Höhe und einen derart großen Abstand zur aktiven Schicht aufweisen, dass durch die stegförmige Erhöhung nur eine geringe oder auch keine Indexführung des im aktiven Bereich erzeugten Lichts bewirkt wird. Mit anderen Worten kann die stegförmige Erhöhung in diesem Fall so ausgebildet sein, dass die Modenausbildung in der aktiven Schicht überwiegend oder auch ausschließlich durch eine Gewinnführung bewirkt wird.
  • Beispielsweise kann die Erhöhung alternativ als Säulenstruktur ausgebildet werden. Ist die Erhöhung säulenförmig ausgebildet und erstreckt sich beispielsweise entsprechend mit einer Haupterstreckungsrichtung in die vertikale Richtung, kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement bevorzugt als vertikal emittierende Halbleiterlaserdiode ausgebildet sein. Hierbei kann die säulenförmige Erhöhung beispielsweise eine rund um die Erhöhung verlaufende laterale Seitenfläche oder auch mehrere über Kanten miteinander verbundene laterale Seitenflächen aufweisen, die jeweils an die Oberseitenfläche anschließen.
  • Die Erhöhung kann zumindest teilweise transparent sein und zumindest teilweise einen anderen, vorzugsweise niedrigeren Brechungsindex als die Halbleiterschichtenfolge aufweisen. Insbesondere kann die Erhöhung zumindest teilweise ein Teil eines den zumindest einen aktiven Bereich definierenden Elements sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Oberseitenfläche und die zumindest eine laterale Seitenfläche der Erhöhung zumindest teilweise durch ein erstes transparentes leitendes Oxid („transparent conductive oxide“, TCO) gebildet. Mit anderen Worten weisen die Oberseitenfläche und die zumindest eine laterale Seitenfläche das erste TCO auf oder sind bevorzugt daraus.
  • Transparente elektrisch leitende Oxide sind transparente elektrisch leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5, InGaZnO oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Besonders bevorzugt kann das erste TCO eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: ITO, auch bezeichenbar als In2O3:SnO2, besonders bevorzugt mit einem Anteil von größer oder gleich 70% und kleiner oder gleich 99% In2O3 und größer oder gleich 1% und kleiner oder gleich 30% SnO2; In2O3; SnO2; Sn2O3; ZnO; IZO (Indiumzinkoxid); GZO (Gallium-dotiertes Zinkoxid); ICO (Indiumcadmiumoxid);IMO (Indiummolybdänoxid); IWO (Indiumwolframoxid). Weiterhin kann es möglich sein, dass die hier und im Folgenden beschriebenen TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung entsprechen und weiterhin auch p- oder n-dotiert sein können.
  • Besonders bevorzugte TCOs in Verbindung mit dem hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement, also beispielsweise für das erste TCO, können insbesondere die folgenden sein:
    • - Indiumzinnoxid, besonders bevorzugt mit einem Anteil von größer oder gleich 80% und kleiner oder gleich 97% an Indium(III)oxid (In2O3) und einem Anteil von größer oder gleich 3% und kleiner oder gleich 20% Zinn(IV)oxid (SnO2), wobei der SnO2-Anteil auch als Dotierung bezeichnet werden kann;
    • - mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (ZnO:Al, AZO);
    • - mit Indium dotiertes Zinkoxid (ZnO:In, IZO)
    • - mit Gallium dotiertes Zinkoxid (ZnO:Ga, GaZO);
    • - mit Antimon dotiertes Zinn(IV)oxid (SnO2:Sb, ATO);
    • - mit Fluor dotiertes Zinn (IV) oxid (SnO2: F, FTO).
  • Über das erste TCO kann besonders bevorzugt direkt, also in unmittelbarem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge, oder indirekt, also mittelbar über ein weiteres elektrisch leitendes Material wie beispielsweise ein weiter unten beschriebenes zweites TCO, eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge im Bereich der oberen Seite der Halbleiterschichtenfolge erfolgen. Das erste TCO, gegebenenfalls in Kombination mit zumindest einem zweiten TCO, kann somit eine transparente elektrische Kontaktschicht bilden. Insbesondere kann das erste TCO und/oder gegebenenfalls zumindest ein zweites TCO, zumindest teilweise in unmittelbarem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge stehen. Die Halbleiterschichtenfolge kann somit eine Oberseite aufweisen, die zumindest in einem Teilbereich in direktem Kontakt mit einem TCO der Erhöhung steht.
  • Auf der dem ersten TCO und damit der Erhöhung gegenüberliegenden Unterseite der Halbleiterschichtenfolge kann ein Kontaktelement, beispielsweise in Form einer Elektrodenschicht, vorhanden sein, um die Halbleiterschichtenfolge von der der Erhöhung abgewandten Seite elektrisch kontaktieren zu können. Zum externen elektrischen Anschluss des ersten TCOs, beispielsweise mittels einer Lot- oder Bonddrahtverbindung, kann auf der der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des ersten TCOs zumindest teilweise ein metallisches Kontaktelement angeordnet sein. Das Kontaktelement kann eine Bondschicht zum Drahtbonden oder zum Auflöten des Licht emittierenden Halbleiterbauelements sein und beispielsweise ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein und Aluminium und/oder Silber und/oder Gold und/oder Platin und/oder Titan aufweisen oder daraus sein. Insbesondere kann das Kontaktelement oder auch eine Mehrzahl von Kontaktelementen nur in einem oder mehreren Bereichen auf dem ersten TCO angeordnet sein, die zum elektrischen Anschluss durch Auflöten oder Drahtbonden erforderlich sind. Insbesondere können das eine oder die mehreren Kontaktelemente unabhängig von den Anforderungen in Bezug auf die Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Das eine oder die mehreren Kontaktelemente können bevorzugt unmittelbar auf dem ersten TCO angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Erhöhung durch das erste TCO gebildet. Insbesondere kann die Erhöhung vollständig durch das erste TCO gebildet werden. Das erste TCO kann in diesem Fall eine über die Erhöhung gleichmäßige Materialzusammensetzung aufweisen. Weiterhin kann das erste TCO eine variierende Zusammensetzung aufweisen, die beispielsweise schrittweise oder kontinuierlich variiert. Zur Herstellung der Erhöhung kann auf der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge das erste TCO strukturiert aufgebracht werden. Das erste TCO kann hierbei die gesamte Oberseite bedecken und in einem Teilbereich die Erhöhung aufweisen. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass nur ein Teil der Oberseite oder auch nur der von der Erhöhung überdeckte Bereich mit dem ersten TCO bedeckt ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Erhöhung durch einen Teil der Halbleiterschichtenfolge und eine darauf aufgebrachte Abdeckschicht mit oder bevorzugt aus dem ersten TCO ausgebildet. Hierzu kann eine gewünschte Struktur in der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet werden, beispielsweise eine Steg- oder Säulenstruktur, die dann mit dem ersten TCO in Form der Abdeckschicht zumindest teilweise und bevorzugt vollständig überdeckt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Erhöhung durch zumindest ein zweites TCO und zumindest eine darauf aufgebrachte Abdeckschicht mit oder aus dem ersten TCO ausgebildet. Hierzu kann eine gewünschte Struktur durch das zweite TCO auf der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht werden, beispielsweise eine Steg- oder Säulenstruktur, die dann mit dem ersten TCO in Form der Abdeckschicht zumindest teilweise und bevorzugt vollständig überdeckt wird. Das zweite TCO kann bevorzugt vom ersten TCO verschieden sein und eines oder mehrere der beschriebenen TCO-Materialien aufweisen oder daraus sein. Das zweite TCO kann mit einer homogenen Materialzusammensetzung aufgebracht werden. Alternativ dazu kann das zweite TCO mit einer schrittweise oder kontinuierlich variierenden Zusammensetzung ausgebildet werden. Insbesondere kann die Zusammensetzung in vertikaler Richtung durch einen Konzentrationsgradienten oder durch einen Schichtaufbau variierend hergestellt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das die Abdeckschicht bildende erste TCO mit einer schrittweise oder kontinuierlich variierenden Zusammensetzung ausgebildet. Ein Gradient der variierenden Zusammensetzung kann insbesondere in Richtung der Oberseitenfläche und/oder in Richtung der zumindest einen lateralen Seitenfläche ausgebildet werden.
  • Durch Variationen der Zusammensetzung des ersten TCOs und/oder des zweiten TCOs können deren jeweilige elektrische Leitfähigkeit und Transparenz eingestellt werden. Beispielsweise kann ITO hinsichtlich seiner Leitfähigkeit und/oder Transparenz durch eine Variation der Zusammensetzung von In2O3, insbesondere im vorab genannten bevorzugten Bereich zwischen 80% und 97%, und SnO2, insbesondere im vorab genannten bevorzugten Bereich von 3% und 20%, optimiert werden. Prinzipiell sind Schichten mit höherem In2O3-Anteil transparenter, während ein höherer SnO2-Anteil eine höhere elektrische Leitfähigkeit bewirken kann, da mit höherer SnO2-Dotierung im In2O3-Anteil die Anzahl der freien Ladungsträger und damit auch die Möglichkeit für eine Absorption von Licht erhöht werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Abdeckschicht mit einer konformen Dicke ausgebildet. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Abdeckschicht auf einer in vertikaler Richtung begrenzenden Fläche und einer in einer lateralen Richtung begrenzenden Fläche im Wesentlichen eine gleiche Dicke aufweist. „Im Wesentlichen die gleiche Dicke“ kann hierbei insbesondere eine Dicke mit einer Schwankung kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% oder kleiner oder gleich 5% oder kleiner oder gleich 1% bezogen auf eine über die Abdeckschicht gemittelte Dicke bedeuten.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das erste TCO, insbesondere bevorzugt zur Bildung einer Abdeckschicht, mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens aufgebracht. Bei einem mehrschichtig ausgebildeten ersten TCO werden insbesondere alle Schichten mittels Atomlagenabscheidung aufgebracht. Beim Verfahren der Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition“, ALD) wird eine Schichtbildung durch eine chemische Reaktion von mindestens zwei gasförmig bereitgestellten Ausgangsstoffen oder -verbindungen („percursor“) ermöglicht. Im Vergleich zur herkömmlichen chemischen Gasphasenabscheidung, bei der die Ausgangsstoffe gleichzeitig zugeführt werden, werden bei der Atomlagenabscheidung die Ausgangsverbindungen zyklisch nacheinander in eine Reaktionskammer eingelassen. Dabei wird zuerst eine erste von den zumindest zwei gasförmigen Ausgangverbindungen dem Volumen der Reaktionskammer zugeführt, im dem das erste TCO hergestellt wird. Die erste Ausgangsverbindung kann auf einer dafür vorgesehenen Oberfläche, die beispielsweise über Maskenprozesse definiert werden kann, adsorbieren. Insbesondere kann es dabei vorteilhaft sein, wenn die Moleküle der ersten Ausgangsverbindung unregelmäßig und ohne eine Fernordnung auf der Oberfläche adsorbieren und somit eine zumindest teilweise amorphe Bedeckung bilden. Nach einer bevorzugt vollständigen oder nahezu vollständigen Bedeckung der dafür vorgesehenen Oberfläche mit der ersten Ausgangsverbindung kann eine zweite der zumindest zwei Ausgangsverbindungen zugeführt werden. Die zweite Ausgangsverbindung kann mit der bereits adsorbierten ersten Ausgangsverbindung reagieren, wodurch eine Submonolage oder maximal eine Monolage des ersten TCOs ausgebildet werden kann. Danach wird wiederum die erste Ausgangsverbindung zugeleitet, die sich auf der sich gebildeten Submonolage oder Monolage und gegebenenfalls noch auf frei gebliebenen Oberflächenbereichen ablagern kann. Durch eine weitere Zuführung der zweiten Ausgangsverbindung kann eine weitere Submonolage oder Monolage hergestellt werden. Zwischen den Gaseinlässen der Ausgangsverbindungen kann die Reaktionskammer mit einem Reinigungsgas, insbesondere einem Inertgas wie etwa Argon oder Stickstoff, gespült werden, so dass sich vor jedem Einlass einer Ausgangsverbindung auf vorteilhafte Weise keine vorherige Ausgangsverbindung mehr in der Reaktionskammer befindet. Auf diese Weise können die Teilreaktionen klar voneinander getrennt und auf die dafür vorgesehene Oberfläche begrenzt werden. Ein wesentliches Merkmal der Atomlagenabscheidung ist damit der selbstbegrenzende Charakter der Teilreaktion, was bedeutet, dass die Ausgangsverbindung einer Teilreaktion nicht mit sich selbst oder Liganden von sich selbst reagiert, was das Schichtwachstum einer Teilreaktion auch bei beliebig langer Zeit und Gasmenge auf maximal eine Monolage begrenzt. Enthält die herzustellende Schicht mehr als zwei Bestandteile kann es auch von Bedeutung sein, welche Ausgangsverbindung zuerst zugeführt wird. So kann es beispielsweise im Fall von ITO als herzustellendem Material vorteilhafter sein, wenn zuerst zumindest einen In2O3-Monolage aufgebracht wird, als wenn zuerst zumindest eine SnO2-Monolage aufgebracht wird.
  • Alternativ zu der vorab beschriebenen zeitlichen Trennung der Zuführung der Ausgangsverbindungen können diese auch in verschiedenen Bereichen in einem Beschichtungsraum, also beispielsweise der Beschichtungskammer, zugeführt werden. Hierdurch können räumlich getrennte Reaktionsbereiche erzielt werden, da der Beschichtungsraum in mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Ausgangsverbindungen eingeteilt wird, die durch Bereiche, die kontinuierlich mit Inertgas gespült werden, voneinander getrennt sind. Die Beschichtung erfolgt dadurch, dass die zu beschichtende Oberfläche nacheinander durch diese Bereiche bewegt wird. Beispielsweise ist eine Anordnung im Kreis möglich, so dass mehrere Beschichtungszyklen durch eine Rotation der zu beschichtenden Oberfläche durch die Zonen mit den verschiedenen Ausgangsverbindungen erreicht werden können. Alternativ ist auch eine lineare Anordnung der Zonen mit den verschiedenen Ausgangsverbindungen möglich, durch die die zu beschichtende Oberfläche mehrfach hin und her bewegt wird.
  • Das erste TCO oder zumindest eine Schicht des ersten TCOs kann mittels der Atomlagenabscheidung mit einer Dicke von größer oder gleich 1 Nanometer oder größer oder gleich 5 Nanometer oder größer oder gleich 10 Nanometer sowie kleiner oder gleich 1 µm oder kleiner oder gleich 500 nm oder kleiner oder gleich 100 nm oder kleiner oder gleich 50 nm aufgebracht werden. Die Dicke des ersten TCOs sowie im Falle eines durch mehrere Schichten gebildeten ersten TCOs die Dicke der einzelnen Schichten des ersten TCOs können insbesondere so gewählt sein, dass das erste TCO einen gewünschten Brechungsindex aufweist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das erste TCO eine geringere Kristallinität als alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge auf. Insbesondere kann das erste TCO teilkristallin oder besonders bevorzugt überwiegend oder gänzlich amorph sein. Im Gegensatz dazu kann die epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge aus Halbleiterschichten gebildet sein, die besonders bevorzugt vollständig kristallin sind. Unter den Begriff „vollständig kristallin“ fallen auch Schichten, die Gitterfehler wie beispielsweise Vakanzen oder Versetzungen aufweisen. Kristalline, teilkristalline und amorphe Schichten können beispielsweise mittels Röntgendiffraktometrie unterschieden werden. Beispielsweise mittels ALD bei moderaten Temperaturen, also Temperaturen, die kleiner oder gleich 500°C und bevorzugt kleiner oder gleich 300°C sind, lassen sich TCO-Materialien teilkristallin oder sogar amorph herstellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform schließt die Halbleiterschichtenfolge lateral neben der Erhöhung in einer vertikalen Richtung mit einer seitlichen Oberseite ab, wobei die Abdeckschicht zusätzlich auf der seitlichen Oberseite aufgebracht wird. Beispielsweise weist Halbleiterschichtenfolge an der Oberseite einen in vertikaler Richtung über dem zumindest einen aktiven Bereich angeordneten Kontaktbereich auf. Lateral versetzt zum Kontaktbereich kann die Oberseite einen direkt an den Kontaktbereich angrenzenden Abdeckbereich aufweisen, der durch die seitliche Oberseite gebildet wird. Das kann auch bedeuten, dass der Kontaktbereich in lateraler Richtung zwischen zwei Abdeckbereichen angeordnet ist, die in lateraler Richtung jeweils direkt an den Kontaktbereich angrenzen. Der Kontaktbereich kann im Fall einer kantenemittierenden Ausbildung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements insbesondere eine Haupterstreckungsrichtung entlang der longitudinalen Richtung aufweisen und somit bevorzugt in Form eines Streifens ausgebildet sein, der sich bevorzugt von der Strahlungsauskoppelfläche zur Rückseitenfläche erstreckt und der entlang der lateralen Richtung zwischen zwei Abdeckbereichen angeordnet ist. Die nachfolgend hauptsächlich in Verbindung mit „zumindest einem Abdeckbereich“ beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen beziehen sich auf Ausführungsformen mit genau einem Abdeckbereich sowie auf Ausführungsformen mit zwei oder mehr Abdeckbereichen, die unmittelbar an den Kontaktbereich angrenzen.
  • Über den Kontaktbereich kann im Betrieb des Licht emittierenden Halbleiterbauelements eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge von der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge her erfolgen. Über den Kontaktbereich wird im Betrieb bevorzugt insbesondere mehr Strom in die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge injiziert als über den zumindest einen Abdeckbereich. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Stromeinprägung über den Kontaktbereich zumindest bevorzugt oder zumindest im Wesentlichen oder sogar ausschließlich erfolgt, während über den Abdeckbereich im Betrieb des Licht emittierenden Halbleiterbauelements eine geringere Stromeinprägung als über den Kontaktbereich oder im Wesentlichen keine Stromeinprägung oder sogar überhaupt keine Stromeinprägung erfolgt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Abdeckschicht zusammenhängend auf der Oberseite auf dem Kontaktbereich und dem zumindest einen Abdeckbereich aufgebracht. Die Abdeckschicht überdeckt besonders bevorzugt den gesamten Kontaktbereich und zumindest einen Teil oder auch den gesamten zumindest einen Abdeckbereich.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform bedeckt die Abdeckschicht die gesamte Oberseite der Halbleiterschichtenfolge. Alternativ hierzu kann die Abdeckschicht auch nur einen Teil der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge bedecken. Der von der Abdeckschicht in diesem Fall nicht bedeckte Teil der Oberseite kann derart gewählt sein, dass es auf die Ausbildung des aktiven Bereichs und damit auf die optischen Eigenschaften des Licht emittierenden Halbleiterbauelements keinen Einfluss hat, ob die Abdeckschicht in diesem Teil vorhanden ist oder nicht. Insbesondere kann sich die Abdeckschicht lateral soweit über die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge erstrecken, dass der oder die Bereiche, der oder die nicht von der Abdeckschicht bedeckt ist/sind, keinen Einfluss auf die Modenstruktur und damit den aktiven Bereich haben.
  • Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge durch die Ausbildung der Erhöhung ein erstes Halbleitermaterial im Kontaktbereich und ein zweites Halbleitermaterial im Abdeckbereich aufweisen, wobei das erste Halbleitermaterial eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder einen geringeren elektrischen Übergangswiderstand zur Abdeckschicht aufweisen kann als das zweite Halbleitermaterial. Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge in vertikaler Richtung zur Oberseite hin mit einer Mantelschicht und darüber einer Halbleiterkontaktschicht abschließen, wobei die Halbleiterkontaktschicht eine höhere Dotierung und somit eine höhere elektrische Leitfähigkeit und/oder einen geringeren elektrischen Übergangswiderstand zur Abdeckschicht haben kann als die Mantelschicht. Zur Ausbildung der Erhöhung können im Abdeckbereich zumindest die Halbleiterkontaktschicht oder die Halbleiterkontaktschicht und zumindest ein Teil der Mantelschicht entfernt werden. Die Erhöhung kann somit durch einen nach der Bildung der Erhöhung verbleibenden Teil der Halbleiterkontaktschicht oder der Halbleiterkontaktschicht und eines Teils der Mantelschicht gebildet werden, so dass die Oberseite im Kontaktbereich durch das Material der Halbleiterkontaktschicht gebildet wird, während die Oberseite im Abdeckbereich durch das Halbleitermaterial der Mantelschicht gebildet wird. Durch die unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften der Halbleiterkontaktschicht und der Mantelschicht können eine unterschiedliche Stromeinprägung im Kontaktbereich und im Abdeckbereich und dadurch ein den aktiven Bereich definierender Effekt bewirkt werden.
  • Weiterhin kann im Abdeckbereich, also zwischen der seitlichen Oberseite der Halbleiterschichtenfolge und der Abdeckschicht, eine dielektrische und/oder Licht absorbierende Schicht aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich kann an der seitlichen Oberseite der Halbleiterschichtenfolge eine geschädigte Struktur ausgebildet werden. Die geschädigte Struktur kann beispielsweise durch ein Ätzverfahren hergestellt werden. Besonders bevorzugt kann das Ätzverfahren ein Trockenätzverfahren sein. Die Parameter des Ätzverfahrens können dabei so eingestellt werden, dass das dem Ätzmedium ausgesetzte Halbleitermaterial durch ein Plasma und/oder einen Ionenbeschuss geschädigt wird. An der geschädigten Oberseite bildet sich dann kein oder nur ein sehr schlechter elektrischer Kontakt zur Abdeckschicht, so dass in diesem Bereich kein oder im Wesentlichen kein Strom einprägbar ist, so dass hierdurch ein den aktiven Bereich definierender Effekt bewirkt werden kann. Weiterhin kann in der Halbleiterschichtenfolge im Bereich der Oberseite eine einen Schottky-Kontakt ausbildende Zone gebildet wird. Derartige Maßnahmen können somit die Ausbildung des aktiven Bereichs aufgrund einer modifizierten Stromeinprägung und/oder einer Lichtabsorption seitlich neben der Erhöhung beeinflussen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei der Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements einer Mehrzahl von Erhöhungen lateral nebeneinander angeordnet ausgebildet, wobei jede der Erhöhungen mit einer Oberseitenfläche in vertikaler Richtung und mit zumindest einer lateralen Seitenfläche in lateraler Richtung abschließt und wobei die Oberseitenfläche und die zumindest eine laterale Seitenfläche jeder der Erhöhungen zumindest teilweise durch ein jeweiliges erstes transparentes leitendes Oxid gebildet wird. Entsprechend kann jede der Erhöhungen eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale aufweisen. Besonders bevorzugt können sich die Erhöhungen der Mehrzahl von Erhöhungen in Bezug auf die ersten und/oder zweiten transparenten leitenden Oxide und/oder in Bezug auf laterale Breiten und/oder in Bezug auf einen vertikalen Abstand zur aktiven Schicht voneinander unterscheiden.
  • Das hier beschriebene Licht emittierende Halbleiterbauelement kann insbesondere einen oder mehrere der folgenden Vorteile aufweisen:
    • - Verbesserte Stromtragfähigkeit eines p-Kontakts wegen der homogeneren Bestromung von den Seitenflanken der Erhöhung her, woraus eine höhere Bestromung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements und damit eine verbesserte Ausgangsleistung und Zuverlässigkeit möglich sind, da Abbrände des p-Kontakts minimiert werden.
    • - Verringerte Absorptionsverluste, da, insbesondere im kritischen Bereich des Fußes der Erhöhung der Abstand der optischen Mode zum Licht absorbierenden Kontaktelement, insbesondere beispielsweise einem p-Metallkontakt, erhöht werden kann, wodurch eine verbesserte Effizienz, eine verringerte Bauteil-Erwärmung und erhöhte Lebensdauer bewirkt werden können.
    • - Verbesserte Abschirmung der Halbleiterschichtenfolgen gegenüber einer Migration der Metallisierung des oberseitigen Kontaktelements während des Betriebs des Licht emittierenden Halbleiterbauelements, was zu einer verbesserten Bauteilzuverlässigkeit führen kann.
    • - Vereinfachter Herstellungsprozess, da auf eine Beschichtung mit einer dielektrischen Passivierung und deren ausbeutekritischen, selbstjustierenden Strukturierung verzichtet werden kann, wodurch sich ein verringerter Prozessierungsaufwand und eine erhöhte Ausbeute an als gut befundenen Bauteilen und somit reduzierte Herstellkosten ergeben können.
    • - Verbesserte Indexführung, da der Brechungsindex-Verlauf der TCO-Schicht optimal auf das Modenprofil des Licht emittierenden Halbleiterbauelements angepasst werden kann, wodurch sich eine verbesserte Effizienz und ein verbessertes Strahlprofil ergeben können.
    • - Optimiertes Aspektverhältnis und verringerte Kinkanfälligkeit, da durch eine Anpassung des ersten TCOs auf das Modenprofil bessere Abbildungseigenschaften bei Projektionsanwendungen möglich sein können.
    • - Vereinfachte Herstellungstechnologie von VCSEL-Strukturen indem das oberseitige Bragg-Gitter zumindest partiell durch das TCO hergestellt werden kann.
    • - Gezieltes Detuning der Emissionswellenlänge von einzelnen Emittern bei einer Mehrzahl von aktiven Bereichen, was für zahlreiche Applikationen beispielsweise in der Projektion, Augmented/Virtual Reality, LIDAR etc. von entscheidender Bedeutung sein kann, um unerwünschte Interferenzen zu vermeiden.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1A bis 1F schematische Darstellungen von Halbleiterschichtenfolgen für Licht emittierende Halbleiterbauelemente und für Verfahrensschritte von Verfahren zur Herstellung von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen gemäß mehreren Ausführungsbeispielen,
    • 2 eine schematische Darstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements, insbesondere auch im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements, gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
    • 3 bis 11 schematische Darstellungen von Licht emittierenden Halbleiterbauelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
  • In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • In den 1A bis 1F sind Ausführungsbeispiele für Halbleiterschichtenfolgen 2 jeweils auf einem Substrat 1 gezeigt, die für die Herstellung der im Folgenden beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelemente hergestellt und verwendet werden. 1A zeigt eine Halbleiterschichtenfolge für ein als kantenemittierende Halbleiterlaserdiode ausgebildetes Licht emittierendes Halbleiterbauelement in einer Aufsicht auf eine Lichtauskoppelfläche 6, während 1B eine Darstellung eines Schnitts durch die Halbleiterschichtenfolge 2 und das Substrat 1 mit einer Schnittebene senkrecht zur Lichtauskoppelfläche 6 zeigt. In 1C ist ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau der Halbleiterschichtenfolge 2 gezeigt. Die 1D und 1E zeigen Modifikationen der Halbleiterschichtenfolge 2 für ein als Superlumineszenzdiode ausgebildetes Licht emittierendes Halbleiterbauelement und für ein als vertikal emittierende Halbleiterlaserdiode ausgebildetes Licht emittierendes Halbleiterbauelement.
  • Wie in den 1A bis 1C gezeigt ist, wird ein Substrat 1 bereitgestellt, das beispielsweise ein Aufwachssubstrat für eine darauf mittels eines Epitaxieverfahrens hergestellte Halbleiterschichtenfolge 2 ist. Alternativ hierzu kann das Substrat 1 auch ein Trägersubstrat sein, auf das eine auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge 2 nach dem Aufwachsen übertragen wird. Beispielsweise kann das Substrat 1 aus GaN sein, auf dem eine auf einem InAlGaN-Verbindungshalbleitermaterial basierende Halbleiterschichtenfolge 2 aufgewachsen wird. Darüber hinaus sind auch andere Materialien, insbesondere wie im allgemeinen Teil beschrieben, für das Substrat 1 und die Halbleiterschichtenfolge 2 möglich. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das fertiggestellte Licht emittierende Halbleiterbauelement frei von einem Substrat ist. In diesem Fall kann die Halbleiterschichtenfolge 2 auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen sein, das anschließend entfernt wird. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist eine aktive Schicht 3 auf, die geeignet ist, im Betrieb des fertiggestellten Licht emittierenden Halbleiterbauelements Licht 8, im Fall einer Halbleiterlaserdiode bei Überschreiten der Laserschwelle insbesondere Laserlicht, zu erzeugen und über die Lichtauskoppelfläche 6 abzustrahlen.
  • Wie in den 1A und 1B angedeutet ist, wird hier und im Folgenden die Anordnungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 aufeinander sowie der Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Substrat 1 hier und im Folgenden als vertikale Richtung 92 bezeichnet. Davon abweichende und besonders bevorzugt senkrecht stehende Richtungen werden als laterale Richtungen 90 bezeichnet. Als transversale Richtung 91 wird insbesondere im Fall der gezeigten kantenemittierenden Struktur diejenige laterale Richtung 90 bezeichnet, die parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 bei einer Aufsicht auf die Lichtauskoppelfläche 6 verläuft. Die zur transversalen Richtung 91 und zur vertikalen Richtung 92 senkrecht ausgebildete laterale Richtung 90, die der Richtung entspricht, entlang derer im Betrieb des fertiggestellten Licht emittierenden Halbleiterbauelements das Licht 8 abgestrahlt wird, wird hier und im Folgenden als longitudinale Richtung 93 bezeichnet. Die Richtungen 91, 92 und 93 sind bevorzugt rein als Raumrichtungen relativ zur Schichtorientierung der Halbleiterschichtenfolge 2 und, im Fall einer kantenemittierenden Ausführung, relativ zur Abstrahlrichtung des Lichts 8 zu verstehen, nicht aber beispielsweise in Bezug auf eine Polarisationsebene des abgestrahlten Lichts 8.
  • In der dem Substrat 1 abgewandten Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 wird für die gezeigte kantenemittierende Struktur eine stegförmige Struktur 9 durch Entfernung eines Teils des Halbleitermaterials von der dem Substrat 1 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 ausgebildet. Hierzu kann auf der aufgewachsenen Halbleiterschichtenfolge 2 eine geeignete Maske in dem Bereich aufgebracht werden, in dem die stegförmige Struktur 9 ausgebildet werden soll. Durch ein Ätzverfahren kann Halbleitermaterial entfernt werden. Anschließend kann die Maske wieder entfernt werden. Die stegförmige Struktur 9 wird durch ein solches Verfahren derart ausgebildet, dass sie in longitudinaler Richtung 93 verläuft und in lateraler Richtung 91 beidseitig durch Seitenflächen, die auch als Stegseitenflächen oder Stegseiten bezeichnet werden können, begrenzt ist.
  • Die Halbleiterschichtenfolge 2 kann zusätzlich zur aktiven Schicht 3 weitere Halbleiterschichten aufweisen, etwa Pufferschichten, Mantelschichten, Wellenleiterschichten, Barriereschichten, Stromaufweitungsschichten und/oder Strombegrenzungsschichten. Wie in 1C gezeigt ist, kann die Halbleiterschichtenfolge 2 auf dem Substrat 1 beispielsweise eine Pufferschicht 31, darüber eine erste Mantelschicht 32 und darüber eine erste Wellenleiterschicht 33 aufweisen, auf denen die aktive Schicht 3 aufgebracht ist. Über der aktiven Schicht 3 können eine zweite Wellenleiterschicht 34, eine zweite Mantelschicht 35 und eine Halbleiterkontaktschicht 36 aufgebracht sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die stegförmige Struktur 9 durch die Halbleiterkontaktschicht 36 und einen Teil der zweiten Mantelschicht 35 gebildet, wobei zur Herstellung der Struktur 9 nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge 2 ein Teil der Halbleiterschichtenfolge 2 von der Oberseite 20 her entfernt wird. Insbesondere kann das Entfernen durch ein Ätzverfahren erfolgen. Durch den Brechungsindexsprung an den transversal begrenzenden Seitenflächen der stegförmigen Struktur 9 zu einem angrenzenden Material sowie bei einer ausreichenden Nähe zur aktiven Schicht 3 kann eine so genannte Indexführung des in der aktiven Schicht 3 erzeugten Lichts bewirkt werden, was maßgeblich zur Ausbildung eines aktiven Bereichs 5 führen kann, der den Bereich in der Halbleiterschichtenfolge 2 angibt, in dem im Laserbetrieb das erzeugte Licht in Form von einer oder mehreren Lasermoden geführt und verstärkt wird. Die stegförmige Struktur 9 bildet somit in diesem Ausführungsbeispiel eine so genannte Stegwellenleiterstruktur, die auch als Ridge bezeichnet werden kann. Es kann auch möglich sein, dass die Struktur 9 eine geringere oder eine größere Höhe als die gezeigte Höhe aufweist, dass also weniger oder mehr Halbleitermaterial zur Ausbildung der stegförmigen Struktur 9 entfernt wird. Beispielsweise kann die Struktur 9 nur durch die Halbleiterkontaktschicht 36 oder einen Teil davon oder durch die Halbleiterkontaktschicht 36 und die zweite Mantelschicht 35 gebildet werden. Durch eine Anpassung der Höhe der Struktur 9 kann eine Anpassung der Indexführung erreicht werden. Mit einer geringer werdenden Höhe und/oder einem zur aktiven Schicht 3 größer werdenden Abstand der stegförmigen Struktur 9 kann die Ausprägung der Indexführung reduziert werden. Die Modenführung im aktiven Bereich erfolgt dann zumindest zum Teil durch eine so genannte Gewinnführung.
  • Basiert die Halbleiterschichtenfolge 2 wie oben beschrieben auf einem InAlGaN-Verbindungshalbleitermaterial, können die Pufferschicht 31 undotiertes oder n-dotiertes GaN, die erste Mantelschicht 32 n-dotiertes AlGaN, die erste Wellenleiterschicht 33 n-dotiertes GaN oder InGaN, die zweite Wellenleiterschicht 34 p-dotiertes GaN oder InGaN, die zweite Mantelschicht p-dotiertes AlGaN und die Halbleiterkontaktschicht 36 p-dotiertes GaN aufweisen oder daraus sein. Als n-Dotierstoff kann beispielsweise Si verwendet werden, als p-Dotierstoff beispielsweise Mg. Die aktive Schicht 3 kann durch einen pn-Übergang oder, wie in 1C angedeutet, durch eine Quantentopfstruktur mit einer Vielzahl von Schichten gebildet werden, die beispielsweise durch abwechselnde Schichten mit oder aus InGaN und GaN gebildet werden. Das Substrat kann beispielsweise n-dotiertes GaN aufweisen oder daraus sein. Alternativ hierzu sind auch andere Schicht- und Materialkombinationen wie oben im allgemeinen Teil beschrieben möglich.
  • Weiterhin können auf der Lichtauskoppelfläche 6 und der gegenüberliegenden Rückseitenfläche 7, die Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 und des Substrats 1 bilden, reflektierende oder teilreflektierende Schichten oder Schichtenfolge aufgebracht werden, die der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht gezeigt sind und die zur Ausbildung eines optischen Resonators in der Halbleiterschichtenfolge 2 vorgesehen und eingerichtet sind.
  • Wie beispielsweise in 1A ersichtlich ist, kann die Struktur 9 durch ein vollständiges Entfernen von Halbleitermaterial lateral beidseitig neben der stegförmigen Struktur gebildet werden. Alternativ hierzu kann auch ein so genanntes „Dreibein“ ausgebildet werden, bei dem zur Bildung der Struktur 9 in Stegform lateral neben der Struktur 9 nur entlang zweier Rinnen das Halbleitermaterial entfernt wird.
  • Im Fall einer kantenemittierenden Halbleiterlaserdiode verläuft die stegförmige Struktur 9 üblicherweise geradlinig parallel zur longitudinalen Richtung 93 zwischen der Lichtauskoppelfläche 6 und der Rückseitenfläche 7. Alternativ hierzu kann die stegförmige Struktur 9 zwar mit einer Haupterstreckungsrichtung in Richtung der longitudinalen Richtung verlaufen, jedoch gleichzeitig schräg oder gekrümmt sein, wie in den 1D und 1E jeweils in einer Aufsicht auf die Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 angedeutet ist. Durch einen Verlauf der Struktur 9, der vom zur longitudinalen Richtung 93 parallelen Verlauf abweicht, kann es möglich sein, das optische Feedback zu unterdrücken, wodurch das Licht emittierende Halbleiterbauelement in einen Superlumineszenzbetrieb übergehen. Das Licht emittierende Halbleiterbauelement ist dann entsprechend als Superlumineszenzdiode ausgebildet, die auch als SLED („superluminescent light-emitting diode“, superlumineszente Licht emittierende Diode) bezeichnet werden kann.
  • Alternativ zu einer kantenemittierenden Ausführung kann die Halbleiterschichtenfolge 2 auch als vertikal emittierende Struktur, insbesondere für einen VCSEL, ausgebildet sein, wie in 1F angedeutet ist. Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen bildet in diesem Fall die Oberseite 20 die Lichtauskoppelfläche der Halbleiterschichtenfolge 2, während die Unterseite die Rückseitenfläche 7 bildet. Die aktive Schicht 3 ist in vertikaler Richtung 92 zwischen zwei Bragg-Spiegel-Strukturen 37, 38 angeordnet, die beispielsweise durch Schichten der Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet werden können. Im Bereich der Oberseite 20 weist die Halbleiterschichtenfolge 2 eine Struktur 9 in Säulenform auf, die beispielsweise durch die obere Bragg-Spiegel-Struktur 37 gebildet sein kann. Unterhalb dieser kann, wie in 1F angedeutet ist, eine Aperturschicht 39, beispielsweise aus einem Oxid, angeordnet sein, die beispielsweise eine Stromblende bilden kann.
  • Die weiteren Verfahrensschritte zur Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements sowie Ausführungsbeispiele für das Licht emittierende Halbleiterbauelement werden in Verbindung mit den weiteren Figuren erläutert. Rein beispielhaft sind die Ausführungsbeispiele überwiegend anhand einer Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer stegförmigen Struktur 9 für eine kantenemittierende Halbleiterlaserdiode, wie in den 1A bis 1C gezeigt ist, erläutert. Alternativ hierzu sind die nachfolgenden Verfahrensschritte, Merkmale und Ausführungsbeispiele aber auch auf die in den 1D bis 1F gezeigten Varianten der Halbleiterschichtenfolge 2 anwendbar. Der in den 1C und 1F jeweils gezeigte etwas detaillierte Aufbau der Halbleiterschichtenfolge 2 ist nicht einschränkend zu verstehen und ist in den nachfolgenden Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.
  • Würden die in den 1A bis 1F gezeigten Halbleiterschichtenfolgen 2 zur Herstellung herkömmlicher Licht emittierender Halbleiterbauelemente weiterverwendet, würde seitlich neben der Oberseitenfläche der Struktur 9 sowie an deren Seitenflanken üblicherweise eine dielektrische Passivierung aufgebracht, die anschließend mit einem Metallkontakt bedeckt würde, der die Halbleiterschichtenfolge von oben her elektrisch kontaktieren würde. Zusammen mit einem weiteren Metallkontakt zur Kontaktierung der anderen Seite der aktiven Schicht könnte somit beispielsweise im Hinblick auf die in den 1A bis 1C erläuterte Halbleiterschichtenfolge 2 eine Stegwellenleiter-Halbleiterlaserdiode gebildet werden. Halbleiterlaserdioden mit einem solchen Aufbau stoßen bei vielen Anwendungen jedoch, wie weiter oben beschrieben ist, an ihre Grenzen hinsichtlich ihrer maximalen Ausgangsleistung, thermischen Belastbarkeit und Zuverlässigkeit.
  • In 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dessen Herstellung eine Erhöhung 4 auf einer sich in vertikaler Richtung befindlichen oberen Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 ausgebildet wird, wobei die Erhöhung 4 mit einer Oberseitenfläche 40 in vertikaler Richtung 92 und mit zumindest einer lateralen Seitenfläche 41 in zumindest einer lateralen Richtung 90 abschließt. Wie in 2 gezeigt, wird die Erhöhung 4 in vertikaler Richtung 92 nach oben somit durch die Oberseitenfläche 40 begrenzt. In zumindest einer lateralen Richtung 90 wird die Erhöhung 4 durch die zumindest eine laterale Seitenfläche 41 begrenzt. Beispielsweise bei einer Ausbildung in Stegform weist die Erhöhung 4 insbesondere zwei sich gegenüberliegende laterale Seitenflächen 41 auf, die transversal beidseitig die Erhöhung 4 begrenzen. Die lateralen Seitenflächen 41 können wie gezeigt senkrecht zur Oberseitenfläche 40 oder auch in einem nicht-rechten Winkel zur Oberseitenfläche 40 angeordnet sein.
  • Die Erhöhung 4 ist bevorzugt zumindest teilweise transparent und kann zumindest teilweise einen anderen, vorzugsweise niedrigeren Brechungsindex als die Halbleiterschichtenfolge 2 aufweisen. Insbesondere werden die Oberseitenfläche 40 und lateralen Seitenflächen 41 der Erhöhung 4 durch ein erstes transparentes leitendes Oxid (TCO) 42 gebildet. Mit anderen Worten weisen die Oberseitenfläche 40 und die lateralen Seitenflächen 41 das erste TCO 42 auf oder sind bevorzugt daraus. Geeignete TCOs sind im allgemeinen Teil beschrieben. Besonders bevorzugte TCOs in Verbindung mit den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen für das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 können insbesondere ausgewählt aus den folgenden sein: ITO, AZO, IZO, GaZO, ATO, FTO.
  • Wie in 2 erkennbar ist, wird zur Ausbildung der Erhöhung 4 auf einen Teil der Halbleiterschichtenfolge 2 eine Abdeckschicht 43 mit dem ersten TCO 42 aufgebracht. Hierzu wird die Struktur 9 der Halbleiterschichtenfolge 2, die je nach Ausbildung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 steg- oder säulenförmig sein kann, mit dem ersten TCO 42 in Form der Abdeckschicht 43 bevorzugt vollständig überdeckt.
  • Zwischen den Seitenflanken der Struktur 9 und der Abdeckschicht 43 kann, wie in 2 angedeutet ist, eine dielektrische Schicht 12, beispielsweise mit oder aus einem Oxid oder Nitrid, angeordnet sein, die auch unter der Abdeckschicht 43 seitlich herausragen kann und neben der Erhöhung 4 die Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 bedecken kann. Insbesondere weist die Oberseite 20 einen in vertikale Richtung 92 über dem aktiven Bereich angeordneten Kontaktbereich 21 auf. Lateral versetzt zum Kontaktbereich 21 weist die Oberseite 20 direkt an den Kontaktbereich 21 angrenzend zumindest einen Abdeckbereich 22 auf. Insbesondere können lateral versetzt zum Kontaktbereich 21 direkt an den Kontaktbereich 21 angrenzend wie gezeigt zwei Abdeckbereiche 22 vorhanden sein. Wie in 2 insbesondere zu erkennen ist, ist der Kontaktbereich 21 in lateraler Richtung 91 zwischen den zwei Abdeckbereichen 22 angeordnet, die in lateraler Richtung 91 jeweils direkt an den Kontaktbereich 21 angrenzen. Die nachfolgende Beschreibung, die sich zumeist auf Ausführungsbeispiele mit zwei Abdeckbereichen bezieht, bezieht sich gleichermaßen auch auf Ausführungen des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 mit einem oder mehr als zwei Abdeckbereichen.
  • Auf der dem ersten TCO 42 und damit der Erhöhung 4 gegenüberliegenden Unterseite der Halbleiterschichtenfolge 2 oder eines Substrats kann ein Kontaktelement in Form einer Elektrodenschicht vorhanden sein. Zum externen elektrischen Anschluss des ersten TCOs 42, beispielsweise mittels einer Lot- oder Bonddrahtverbindung, wird auf der der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des ersten TCOs zumindest teilweise ein metallisches Kontaktelement 11 angeordnet. Das Kontaktelement kann eine Bondschicht zum Drahtbonden oder zum Auflöten des Licht emittierenden Halbleiterbauelements sein und beispielsweise ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein und Aluminium und/oder Silber und/oder Gold und/oder Platin und/oder Titan aufweisen oder daraus sein. Im Fall einer kantenemittierenden Ausführung erstreckt sich das Kontaktelement 11 wie gezeigt bevorzugt über die Oberseitenfläche 40 des ersten TCOs 42. Im Fall einer vertikal emittierenden Ausführung kann im Kontaktelement 11 zur Lichtemission eine Öffnung, die hier und im Folgenden der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt oder angedeutet ist, vorhanden sein.
  • Das Kontaktelement 11 kann beispielsweise aufgedampft werden, wodurch sich eine geringere Dicke auf den lateralen Seitenflächen 41 als auf der Oberseitenfläche 40 ergeben kann. Im Gegensatz dazu wird die Abdeckschicht 43 aus dem ersten TCO 42 mit einer konformen Dicke ausgebildet. Wie in 2 angedeutet kann das insbesondere bedeuten, dass die Abdeckschicht 43 auf der Oberseitenfläche 40 und den lateralen Seitenflächen 41 im Wesentlichen eine gleiche Dicke aufweist. Hierzu wird das erste TCO 42 mittels eines ALD-Verfahrens wie im allgemeinen Teil beschrieben aufgebracht. Bei der Überformung der Struktur 9 ist eine Beschichtung mittels ALD besonders vorteilhaft, da hierbei die Seitenflanken-Überformung der Struktur 9 annähernd dieselbe Dicke aufweist wie auf beziehungsweise neben dieser. Damit kann das mit dem ALD-Verfahren abgeschiedene erste TCO 42 die oben beschriebenen Probleme hinsichtlich einer inhomogenen Stromeinprägung und der daraus resultierenden Auswirkungen auf die Bauteil-Zuverlässigkeit vermindern oder sogar ganz verhindern, wenn es wie gezeigt als Unterstützung der Metallisierung und/oder der Passivierung oder alternativ sogar anstelle einer Metallisierung und/oder einer Passivierung eingesetzt wird.
  • Der p-Metallkontakt in Form des Kontaktelements 11 des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 wird somit durch ein elektrisch leitfähiges transparentes Material in Form des ersten TCOs 42 unterlegt, das mit dem ALD-Verfahren abgeschieden wird. Daraus können sich Vorteile hinsichtlich einer Verringerung der elektrischen und optischen Verluste ergeben. Beispielsweise kann eine verbesserte Stromtragfähigkeit des oberseitigen elektrischen Kontakts aufgrund der homogeneren Bestromung an den Seitenflanken erreicht werden, wodurch wiederum eine höhere Bestromung des aktiven Bereichs und damit eine verbesserte Ausgangsleistung und Zuverlässigkeit erreicht werden können, da Abbrände des Kontaktelements 11 minimiert werden können. Weiterhin können verringerte Absorptionsverluste erreicht werden, da, insbesondere im kritischen Bereich des Fußes der Struktur 9, der Abstand der optischen Mode zum absorbierenden Kontaktelement 11 erhöht wird, was zu einer verbesserten Effizienz, einer verringerten Bauteil-Erwärmung und einer erhöhten Lebensdauer führen kann. en.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel das erste TCO 42 direkt auf die Struktur 9 der Halbleiterschichtenfolge 2 ohne dazwischen angeordnete dielektrische Schicht aufgebracht wird. Das mittels ALD aufgebrachte erste TCO 42 in Form der Abdeckschicht 43 dient hierbei nicht nur der seitlichen Überformung der Struktur 9, sondern ersetzt zusätzlich die dielektrische Passivierung. Durch das erste TCO 42 kann wie durch eine dielektrische Passivierung verhindern werden, dass die optische Mode durch Absorption am Kontaktelement 11 beeinträchtigt wird. Zusätzlich zu den vorab genannten Vorteilen ergibt sich damit der zusätzliche Vorteil eines vereinfachten Herstellungsprozesses, da auf eine Beschichtung einer dielektrischen Schicht und somit auf deren ausbeutekritische, selbstjustierende Strukturierung verzichtet werden kann. Dadurch ergeben sich ein verringerter Prozessierungsaufwand und eine erhöhte Ausbeute an tauglichen Bauteilen und somit reduzierte Herstellungskosten.
  • In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel das erste TCO 42 die Erhöhung 4 bildet. Insbesondere kann, wie gezeigt, die Erhöhung 4 vollständig durch das erste TCO 42 gebildet werden, das auf der ohne eine Struktur versehenen Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht wird. Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen dient das erste TCO 42 nicht der seitlichen Überformung der Struktur in der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge und ersetzt die dielektrische Passivierung, sondern ersetzt vielmehr die vorher gezeigte Struktur 9. Entsprechend der vorherigen Ausführungen kann die Erhebung auch in diesem Fall mit einer Stegstruktur oder einer Säulenstruktur je nach Ausbildung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 gebildet werden.
  • Zusätzlich zu den vorab genannten Vorteilen ergeben sich damit zusätzlich die Vorteile einer verbesserten elektrischen Leitfähigkeit und einer noch weiter verringerten Absorption, da die üblicherweise hochabsorptiven p-dotierten Halbleiterschichten durch das transparente und leitende erste TCO 42 ersetzt werden. Hierdurch können eine verringerte Bauteilspannung und ein reduzierter Betriebsstrom erreicht werden, was eine verbesserte Bauteileffizienz und eine erhöhte optische Ausgangsleistung zur Folge haben kann.
  • Das erste TCO 42, das beispielsweise ITO oder auch ein anderes der genannten TCOs sein kann, kann beispielsweise über ein ALD-Verfahren abgeschieden werden. Alternativ hierzu sind auch andere Beschichtungsverfahren, beispielsweise Sputtern oder sogenanntes Facing-Targets Sputtern (FTS) oder Facing-Targets Cathode Sputtering (FTC), möglich. Beim FTS beziehungsweise FTC stehen sich zwei sogenannte Targets mit oder aus den Ausgangsmaterialien gegenüber, zwischen den das Plasma brennt, durch das die Sputterwirkung erzeugt wird.
  • In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel das erste TCO 42 mehrschichtig mit einer Schicht 42-1 und darüber einer weiteren Schicht 42-2 ausgebildet ist und somit schrittweise variiert wird. Weiterhin sind auch mehr als zwei Schichten möglich.
  • Beispielsweise wird als erstes TCO 42 ITO mehrstufig, also beispielsweise wie gezeigt zweistufig, abgeschieden. Nahe der aktiven Schicht 3 wird als erste Schicht 42-1 ein auf hohe Transparenz optimiertes ITO eines ersten Typs bevorzugt mittels ALD aufgebracht. Zur Kontaktseite hin wird als zweite Schicht 42-2 ein auf Leitfähigkeit hin optimiertes ITO eines zweiten Typs bevorzugt ebenfalls mittels ALD aufgebracht.
  • Eine Möglichkeit, ITO hinsichtlich seiner Leitfähigkeit oder Transparenz einzustellen oder zu optimieren, besteht in der Variation der Zusammensetzung aus In2O3 in einem Bereich von 80% bis 97% und SnO2 in einem Bereich von 3% bis 20%.
  • Prinzipiell sind Schichten mit höherem In2O3-Anteil transparenter, während ein höherer SnO2-Anteil auf eine höhere Leitfähigkeit hinweist, da eine höhere SnO2-Dotierung zu mehr freien Ladungsträgern führen kann, wodurch auch mehr Absorption möglich sein kann. Beim ALD-Abscheideverfahren werden die Schichten lagenweise abgeschieden. Der SnO2-Anteil kann beispielsweise eingestellt werden, indem nach einer gewünschten Anzahl an In2O3-Lagen eine oder mehrere SnO2-Lagen abgeschieden werden. Diese Methode kann auch als sogenannte Super-Cycle-Methode bezeichnet werden. Weitere Möglichkeiten, auf die Transparenz und Leitfähigkeit der Schichten Einfluss zu nehmen, können im Sauerstoff-Gehalt bei der Abscheidung der Schichten oder bei einem anschließenden Temperschritt bestehen. Auch über die Morphologie und Korngrenzen, die sich über das Abscheideverfahren, die Beschichtungsparameter und die Temperbedingungen einstellen lassen, kann man die Transparenz der Schichten beeinflussen. Insbesondere kann es, wie in empirischen Beobachtungen festgestellt wurde, vorteilhaft sein, In2O3 als Startschicht zu verwenden, da sich dadurch bessere Ergebnisse in Bezug auf die Schichtmorphologie und die Verwendung im Bauteil erzielen lassen. In2O3 als Startschicht kann zu glatten Schichten mit Schollenstruktur führen, wie sie für ITO bekannt ist, während SnO2 zu keiner Schollenstruktur und Partikeln auf der Oberfläche führen kann. Auch wurde gefunden, dass mittels ALD hergestellte ITO-Schichten mit In2O3 als Startschicht bessere elektrische Eigenschaften wie etwa eine bessere elektrische Leitfähigkeit und einen geringen Schichtwiderstand aufweisen können. Weiterhin kann beispielsweise eine Einstellung der Schollengröße durch die Anpassung weitere ALD-Parameter möglich sein. Darüber hinaus können alternativ oder zusätzlich zu dem hier beispielhaft erläuterten ITO andere TCOs verwendet werden.
  • In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel das erste TCO 42 eine graduelle beziehungsweise kontinuierlich variierende Zusammensetzung aufweist, wie durch die variierende Schraffierungsbreite angedeutet ist. Dabei kann das erste TCO 42 beispielsweise mit oder aus ITO mittels ALD hergestellt werden. Die kontinuierlich variierende Zusammensetzung kann beispielsweise durch Abscheiden des ITOs in Form eines Schichtstapels mit unterschiedlicher Periodizität erreicht werden, bei dem graduell zwischen hochtransparentem und hochleitendem ITO abgewechselt wird. Nahe der aktiven Schicht ist das erste TCO 42 vorzugsweise auf eine hohe Transparenz und zur Kontaktseite hin ist das erste TCO 42 auf eine hohe Leitfähigkeit optimiert. Zusätzlich zu den vorab genannten Vorteilen ergibt sich durch den graduellen Verlauf der Vorteil eines möglichst optimalen Kompromisses zwischen der Transparenz und der Leitfähigkeit, da das erste TCO auf das jeweils herzustellende Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 optimal abgestimmt werden kann, was zu einer weiter erhöhten optischen Effizienz und Ausgangsleistung führen kann.
  • In 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen die Erhöhung 4 zusätzlich zum ersten TCO 42 ein zweites TCO 44 aufweist. Das zweite TCO 44 wird dafür mit einer gewünschten Stegstruktur oder Säulenstruktur aufgebracht und mit einer durch das erste TCO 42 gebildeten Abdeckschicht 43 überformt. Das zweite TCO 44 ist bevorzugt vom ersten TCO 42 verschieden und weist eines oder mehrere der vorab beschriebenen TCO-Materialien auf oder ist daraus. Das zweite TCO kann wie gezeigt beispielsweise mit einer homogenen Materialzusammensetzung aufgebracht werden. Alternativ dazu kann das zweite TCO mit einer schrittweise oder kontinuierlich variierenden Zusammensetzung ausgebildet werden. Insbesondere kann die Zusammensetzung variierend in vertikaler Richtung durch einen Konzentrationsgradienten oder durch einen Schichtaufbau, wie im nachfolgenden Ausführungsbeispiel gezeigt ist, hergestellt werden. Besonders bevorzugt weist das zweite TCO 44 einen höheren Brechungsindex als das erste TCO 42 auf, wodurch eine Indexführung erreicht werden kann. Das zweite TCO 44 kann beispielsweise als Schicht abgeschieden werden, die in einem Folgeschritt aktiv strukturiert wird. Das erste TCO 42 wird bevorzugt über ein ALD-Abscheideverfahren als Abdeckschicht 43 aufgebracht, wodurch, wie schon weiter oben beschrieben ist, eine verbesserte seitliche Konformität erreicht werden kann.
  • Seitlich neben einem Kontaktbereich 21, in dem das zweite TCO 44 auf der Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht ist, kann in den Abdeckbereichen 22 neben der Erhöhung 4 die Abdeckschicht 43 zusätzlich auf der Oberseite 20 abgeschieden werden. Zwischen der Oberseite 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 und der Abdeckschicht 43 kann wie gezeigt eine dielektrische Schicht 12 und/oder eine Licht absorbierende Schicht (nicht gezeigt) aufgebracht werden. Weiterhin ist es auch möglich, an der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 20 im Abdeckbereich 22 unterhalb der Abdeckschicht 43 in der Halbleiterschichtenfolge 2 eine geschädigte Struktur (nicht gezeigt) auszubilden oder in der Halbleiterschichtenfolge 2 im Bereich der Oberseite 20 eine einen Schottky-Kontakt ausbildende Zone (nicht gezeigt) zu erzeugen. Derartige Maßnahmen können beispielsweise als Stromblende und/oder als optische Blende dienen und eine Ausbildung des aktiven Bereichs unterhalb des zweiten TCOs 44 begünstigen.
  • Die in 7 gezeigte Ausführung kann insbesondere zusätzlich den Vorteil einer verbesserten Indexführung aufweisen, da der Brechungsindex des mittels ALD aufgebrachten ersten TCOs 42 auf das Modenprofil angepasst werden kann, wodurch eine verbesserte Effizienz und ein verbessertes Strahlprofil bewirkt werden können. Weiterhin kann sich eine verringerte Absorption ergeben, da auch die optische Absorption und die elektrische Leitfähigkeit des ersten TCOs 42 auf das Modenprofil angepasst werden kann. Beispielsweise kann nahe der durch das zweite TCO 44 gebildeten Struktur das erste TCO 42 auf seine Transparenz und weiter entfernt auf seine elektrische Leitfähigkeit optimiert werden, wodurch sich eine verbesserte Effizienz ergeben kann.
  • In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel die durch das erste TCO 42 gebildete Abdeckschicht 43 eine graduelle beziehungsweise kontinuierlich variierende Zusammensetzung aufweist, die wie schon in 6 durch eine variierende Schraffierungsbreite angedeutet ist. Dadurch kann eine verbesserte Indexführung erreicht werden, da der Brechungsindex und insbesondere der Brechungsindexverlauf durch die variierende Zusammensetzung auf das Modenprofil angepasst werden kann. Beispielsweise kann nahe der durch das zweite TCO 44 gebildeten Struktur das erste TCO 42 einen hohen Brechungsindex und weiter entfernt einen niedrigeren Brechungsindex aufweisen, wodurch eine sanfte Wellenführung und damit eine verringerte Anfälligkeit für sogenannte Laserkinks erreicht werden können. Weiterhin können wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel erläutert die Absorption und die Leitfähigkeit angepasst werden.
  • In 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen das erste TCO 42 mehrere Schichten 42-1, 42-2 und das zweite TCO 44 mehrere Schichten 44-1, 44-2, 44-3, 44-4 aufweisen und damit jeweils mit einer schrittweise variierenden Zusammensetzung ausgebildet werden. Alternativ hierzu können das erste TCO 42 und/oder das zweite TCO 44 jeweils auch mit einer kontinuierlich variierenden Zusammensetzung ausgebildet werden.
  • Die Schichten 44-1, 44-2, 44-3, 44-4 können insbesondere so ausgebildet werden, dass sie ein Brechungsindexprofil bilden. Beispielsweise kann die Schicht 44-1 einen Wellenleiter bilden, die Schicht 44-2 einen Elektronenbarriere, die Schicht 44-3 eine Mantelschicht und die Schicht 44-4 eine Kontaktschicht. Die durch das schichtweise aufgebrachte erste TCO 42 gebildete Abdeckschicht 43 kann ebenfalls ein Brechungsindexprofil aufweisen, beispielsweise um, wie in Verbindung mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel beschrieben, die Kinkanfälligkeit zu reduzieren.
  • Durch den gezeigten schichtweisen Aufbau der Erhöhung 4 kann sich eine verbesserte Effizient im Bereich des zweiten TCOs ergeben, da das Brechungsindexprofil des zweiten TCOs wie bei einer Halbleiterstruktur auf höchste Effiziente optimiert werden kann. Daraus können sich weiterhin eine geringe Erwärmung und eine erhöhte Zuverlässigkeit ergeben. Weiterhin können ein optimiertes Aspektverhältnis und eine verringerte Kinkanfälligkeit erreicht werden, insbesondere durch eine Anpassung des ersten TCOs 42 auf das Modenprofil, wodurch sich beispielsweise bessere Abbildungseigenschaften bei Projektionsanwendungen ergeben können.
  • Die vorab beschriebenen Merkmale können auch für Licht emittierende Halbleiterbauelemente 100 verwendet werden, die eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Erhöhungen 4 und damit eine Mehrzahl von aktiven Bereichen in der aktiven Schicht 3 aufweisen. In 10 ist ein Ausführungsbeispiel für ein entsprechend als sogenannter Multiemitter ausgebildetes Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 gezeigt, das rein beispielhaft drei Erhöhungen 4 aufweist, die ebenfalls rein beispielhaft wie im Ausführungsbeispiel der 7 ausgebildet sind. Jede der Erhöhungen 4, die auch mehr oder weniger als drei sein können, kann Merkmale gemäß einem oder mehreren der vorab beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweisen. Besonders bevorzugt können sich die Erhöhungen 4 in Bezug auf die ersten und zweiten TCOs 42, 44 und/oder in Bezug auf laterale Breiten und/oder in Bezug auf einen vertikalen Abstand zur aktiven Schicht 3 voneinander unterscheiden. Zwischen den einzelnen Emittereinheiten sowie beispielsweise auch an den lateralen Rändern des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 können passivierte Ätzgräben 13 zur Trennung und Isolation der Emittereinheiten ausgebildet werden.
  • Durch eine Variation der Merkmale der Erhöhungen 4 kann man auf einfache Weise ein gezieltes Detuning der Wellenlänge der einzelnen Emittereinheiten erreichen, was für zahlreiche Applikationen, etwa in der Projektion, Augmented/Virtual Reality, LIDAR etc., von großer Bedeutung sein kann, um unerwünschte Interferenzen zu vermeiden.
  • Beispielsweise können die folgenden Merkmale variiert werden:
    • - Die Steg- oder Säulenbreite der Einzelemitter und damit die Breite der einzelnen Erhöhungen 4 wird unterschiedlich breit gewählt, beispielsweise durch eine aktive Strukturierung oder in Abhebetechnik.
    • - Bei den einzelnen Erhöhungen 4 wird eine Wellenlängenverschiebung über unterschiedliche Absorptionskoeffizienten erreicht, beispielsweise durch Variation der jeweiligen TCO-Zusammensetzung oder eine Licht absorbierende Schicht wie etwa eine sehr dünne Metallschicht am Fuß der Erhöhung 4.
    • - Die TCO-Strukturen der Erhöhungen 4 reichen unterschiedlich nahe an die aktive Schicht 3 heran, was zu einer unterschiedlichen Indexführung führen kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die epitaktisch gewachsenen Schichten vor dem Aufbringen des TCOs partiell angeätzt werden.
    • - Unterschiedlich absorbierende Abdeckschichten 43 können durch unterschiedliche erste TCOs 42 ausgebildet werden, beispielsweise durch unterschiedliche TCO-Zusammensetzungen oder variierende Licht absorbierende Schichten, etwa mit oder aus Ge oder Metall, unter der Abdeckschicht 43.
    • - Unterschiedliche Brechungsindizes der Abdeckschichten 43 können durch unterschiedliche erste TCOs 42 ausgebildet werden, beispielsweise durch unterschiedliche TCO-Zusammensetzungen.
  • Durch die Erhöhungen 4 auf TCO-Basis lassen sich vereinfacht herstellbare, absorptionsarme, leistungsstarke und sehr zuverlässige Emitterstrukturen herstellen, die wie beschrieben eine Vielzahl von Vorteilen mit sich bringen.
  • Wie oben in Verbindung mit den 1A bis 1F erläutert, können die vorab beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele neben kantenemittierenden Halbleiterlaserdioden insbesondere auch für als Superlumineszenzdioden und als vertikal emittierende Halbleiterlaserdioden ausgebildete Licht emittierende Halbleiterbauelemente gelten.
  • In Verbindung mit Superlumineszenzdioden und vertikal emittierenden Halbleiterlaserdioden können sich insbesondere auch Vorteile hinsichtlich einer Verringerung der elektrischen und optischen Verluste ergeben. Insbesondere können sich eine verbesserte Leitfähigkeit und eine verringerte Absorption im Bereich der Stegstruktur durch das absorptionsarme, leitfähige TCO ergeben. Hieraus können eine verringerte Betriebsspannung und ein verringerter Betriebsstrom und damit eine verbesserte Effizienz folgen. Weiterhin können sich eine verbesserte Stromtragfähigkeit des oberseitigen elektrischen Kontakts und verringerte Absorptionsverluste aufgrund einer homogener Bestromung an den Seitenflanken der Stegstruktur und einer Abschirmung der Licht absorbierenden Metallisierung ergeben, was eine verbesserte Effizienz, Ausgangsleistung und Zuverlässigkeit zur Folge haben kann. Insbesondere in Verbindung mit der Ausführung als vertikal emittierende Halbleiterlaserdiode kann eine vereinfachte Herstellung möglich sein, da sich die Bragg-Spiegel-Struktur an der Oberseite zumindest teilweise auch durch das TCO, also insbesondere das erste und/oder besonders bevorzugt das zweite TCO, gebildet werden kann, da der Brechungsindex des TCOs beispielsweise über die Schichtzusammensetzung und/oder einer Sauerstoffzugabe während der Beschichtung anpassen kann.
  • Weiterhin können die beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele für kantenemittierende Halbleiterlaserdioden mit integrierter Umlenkoptik verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel für ein solches Licht emittierendes Halbleiterbauelement 100 ist in 11 in einer Aufsicht auf die Erhöhung 4 entlang der vertikalen Richtung angedeutet. Das oberseitige Kontaktelement ist nicht gezeigt. Zur Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 100 wird nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge 2 ein Teil dieser beispielsweise durch Ätzen in ein monolithisch integriertes Umlenkelement 14 mit einer Reflektorfläche 15 strukturiert. Der Reflektorfläche 15 gegenüberliegend wird dazu die Lichtauskoppelfläche 6 ausgebildet, so dass im Betrieb Licht, das von der Lichtauskoppelfläche 6 emittiert wird, auf die Reflektorfläche 15 gestrahlt wird. Zwischen dem Umlenkelement 14 und der Lichtauskoppelfläche 6 kann, wie in 11 angedeutet ist, noch ein Graben 16 zur Trennung ausgebildet werden. Die Reflektorfläche 15 kann bevorzugt mit einer reflektierenden Beschichtung, beispielsweise einer Metallbeschichtung oder einer Bragg-Spiegel-Schichtenfolge, beschichtet werden.
  • Das Umlenkelement 14 kann beispielsweise als Prisma mit einer ebenen Reflektorfläche 15 oder als gekrümmtes Prisma mit einer gekrümmten Reflektorfläche, die beispielsweise zur Erzeugung eines zirkularen Lichtflecks für verbesserte Projektionseigenschaften dienen kann, ausgebildet werden.
  • Durch die monolithische Integration eines geätzten, reflektierenden Umlenkprimas in Form des Umlenkelements 14 kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement 100 einen Oberflächenemitter bilden, der Licht in Richtung der vertikalen Richtung abstrahlen kann. Dadurch können sich Vorteile im Hinblick auf eine vereinfachte Montage und verbesserte Wärmeabfuhr ergeben.
  • Die in den 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
    Substrat
    2
    Halbleiterschichtenfolge
    3
    aktive Schicht
    4
    Erhöhung
    5
    aktiver Bereich
    6
    Lichtauskoppelfläche
    7
    Rückseitenfläche
    8
    Licht
    9
    Struktur
    11
    Kontaktelement
    12
    dielektrische Schicht
    13
    Ätzgraben
    14
    Umlenkelement
    15
    Reflektorfläche
    16
    Graben
    20
    Oberseite
    21
    Kontaktbereich
    22
    Abdeckbereich
    31
    Pufferschicht
    32, 35
    Mantelschicht
    33, 34
    Wellenleiterschicht
    36
    Halbleiterkontaktschicht
    37, 38
    Bragg-Spiegel-Struktur
    39
    Aperturschicht
    40
    Oberseitenfläche
    41
    laterale Seitenfläche
    42
    erstes TCO
    42-1, 42-2
    Schicht
    43
    Abdeckschicht
    44
    zweites TCO
    44-1, 44-2, 44-3, 44-4
    Schicht
    90
    laterale Richtung
    91
    transversale Richtung
    92
    vertikale Richtung
    93
    longitudinale Richtung
    100
    Licht emittierendes Halbleiterbauelement

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements (100) mit den Schritten: - Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer Aufwachsrichtung in einer vertikalen Richtung (92), wobei die Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht (3) aufgewachsen wird, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Betrieb in zumindest einem aktiven Bereich (5) Licht (8) zu erzeugen, - Ausbilden zumindest einer Erhöhung (4) auf einer in vertikaler Richtung angeordneten oberen Seite der Halbleiterschichtenfolge, wobei die Erhöhung mit einer Oberseitenfläche (40) in vertikaler Richtung und mit zumindest einer lateralen Seitenfläche (41) in lateraler Richtung (90) abschließt und wobei die Oberseitenfläche und die zumindest eine laterale Seitenfläche zumindest teilweise durch ein erstes transparentes leitendes Oxid (42) gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf dem ersten transparenten leitenden Oxid zumindest teilweise ein metallisches Kontaktelement (11) angeordnet ist wird.
  3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kontaktelement als Bondschicht zum Drahtbonden oder zum Auflöten des Halbleiterbauelements ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Erhöhung zumindest teilweise ein Teil eines den zumindest einen aktiven Bereich definierenden Elements ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Erhöhung mit einer Säulenstruktur oder Stegstruktur ausgebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Erhöhung in longitudinaler Richtung (93) erstreckt und das Licht emittierende Halbleiterbauelement als kantenemittierende Halbleiterlaserdiode oder Superlumineszenzdiode ausgebildet wird, oder wobei sich der aktive Bereich in vertikaler Richtung erstreckt und das Licht emittierende Halbleiterbauelement als vertikal emittierende Halbleiterlaserdiode ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Erhöhung durch das erste transparente leitende Oxid gebildet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Erhöhung durch einen Teil der Halbleiterschichtenfolge und eine darauf aufgebrachte Abdeckschicht (43) aus dem ersten transparenten leitenden Oxid ausgebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Erhöhung durch zumindest ein zweites transparentes leitendes Oxid (44) und zumindest eine darauf aufgebrachte Abdeckschicht aus dem ersten leitenden Oxid ausgebildet wird.
  10. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das zweite transparente leitende Oxid mit einer schrittweise oder kontinuierlich variierenden Zusammensetzung ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Abdeckschicht mit einer konformen Dicke ausgebildet wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei - die Halbleiterschichtenfolge neben der Erhöhung mit einer Oberseite (20) in einer vertikalen Richtung abschließt, - die Abdeckschicht zusätzlich auf der Oberseite neben der Erhöhung aufgebracht wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei zwischen der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge und der Abdeckschicht eine dielektrische und/oder Licht absorbierende Schicht (12) aufgebracht wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei an der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge eine geschädigte Struktur ausgebildet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei in der Halbleiterschichtenfolge im Bereich der Oberseite eine einen Schottky-Kontakt ausbildende Zone ausgebildet wird.
  16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste transparente leitende Oxid mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens aufgebracht wird.
  17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste transparente leitende Oxid mit einer schrittweise oder kontinuierlich variierenden Zusammensetzung ausgebildet wird.
  18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei einer Mehrzahl von Erhöhungen lateral nebeneinander angeordnet ausgebildet wird und jede der Erhöhungen mit einer Oberseitenfläche in vertikaler Richtung und mit zumindest einer lateralen Seitenfläche in lateraler Richtung abschließt und wobei die Oberseitenfläche und die zumindest eine laterale Seitenfläche jeder der Erhöhungen zumindest teilweise durch ein jeweiliges erstes transparentes leitendes Oxid gebildet wird.
  19. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei sich die Erhöhungen der Mehrzahl von Erhöhungen in Bezug auf die ersten und/oder zweiten transparenten leitenden Oxide und/oder in Bezug auf laterale Breiten und/oder in Bezug auf einen vertikalen Abstand zu einer aktiven Schicht voneinander unterscheiden.
  20. Licht emittierendes Halbleiterbauelement (100), das mittels des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wird.
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