DE102021130159A1 - Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils - Google Patents

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Bauteil (1) angegeben umfassend- einen strukturierten Bereich (2) umfassend- einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen,- eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B),- zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, und- eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht (7), welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche (2C) angeordnet ist und einen Übergang (18) zwischen dem ersten Halbleiterbereich (9) und dem zweiten Halbleiterbereich (11) in der Vertiefung (4) bedeckt, wobei die erste Hauptfläche (2A) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (1) angegeben.

Description

• Es werden ein optoelektronisches Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben. Beispielsweise ist das optoelektronische Bauteil dafür geeignet, elektromagnetische Strahlung, etwa im sichtbaren bis infraroten Spektralbereich, zu emittieren.
• Zur Strukturierung von Schichten, beispielsweise von Passivierungsschichten, in optoelektronischen Bauteilen kommen verschiedene Verfahren wie etwa die Fotolithografie oder die sogenannte Spacertechnologie, bei welcher eine Spacerschicht in selbstjustierender Weise strukturiert wird, zum Einsatz. Die Spacertechnologie findet insbesondere an stufenartigen Übergängen von Halbleiterschichtenfolgen der optoelektronischen Bauteile Anwendung. Während die Fotolithografie relativ kostenintensiv ist, kommt für die Spacertechnologie nur eine begrenzte Auswahl an sogenannten Spacermaterialien, zum Beispiel TEOS (Tetraethylorthosilicat), in Frage, mit welchen sich die nötigen Anforderungen wie beispielsweise eine konforme Kantenabdeckung und eine ausreichende Schichtdicke bei akzeptabler Wachstumsgeschwindigkeit erfüllen lassen. Während eine relativ dicke Spacerschicht bei der Prozessierung einerseits gewünscht ist, beansprucht andererseits ein aus ihr erzeugter Spacer im fertigen Bauteil relativ viel Platz, der beispielsweise als Kontaktfläche für elektrische Anschlüsse verlorengeht, was zu einem höheren Kontaktwiderstand und einer verringerten Leistungsfähigkeit der optoelektronischen Bauteile führen kann.
• Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend unter anderem darin, ein leistungsfähiges optoelektronisches Bauteil anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht vorliegend unter anderem darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines derartigen optoelektronischen Bauteils anzugeben.
• Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein optoelektronisches Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungen eines optoelektronischen Bauteils sowie eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen strukturierten Bereich.
• Der strukturierte Bereich kann einen Halbleiterkörper aufweisen, der einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich umfasst, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich eine aktive Zone aufweisen, wobei die aktive Zone zum Empfang oder zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Insbesondere handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauteil um ein strahlungsemittierendes Bauteil. Der Halbleiterkörper kann strukturiert sein und dabei eine dem strukturierten Bereich entsprechende Strukturierung aufweisen.
• Der erste und zweite Halbleiterbereich sowie die aktive Zone können jeweils aus einer oder mehreren Halbleiterschichten gebildet sein. Bei den Halbleiterschichten kann es sich um epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat abgeschiedene Schichten handeln. Das Aufwachssubstrat kann nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichten im Halbleiterkörper verbleiben oder zumindest teilweise abgelöst werden.
• Für die Halbleiterbereiche beziehungsweise Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers kommen beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. „Auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichten Al_nGa_mIn_1-n-mAs, Al_nGa_mIn_1-n-mP oder Al_nGa_mIn_1-n-mN enthalten, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1 gilt. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al_nGa_mIn_1-n-mAs-, Al_nGa_mIn_1-n-mP- oder Al_nGa_mIn_1-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As bzw. P bzw. N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
• Weiterhin kann der strukturierte Bereich eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweisen, die den strukturierten Bereich beispielsweise auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten begrenzen. Der erste Halbleiterbereich kann auf einer der ersten Hauptfläche zugewandten Seite des zweiten Halbleiterbereichs und der zweite Halbleiterbereich kann auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite des ersten Halbleiterbereichs angeordnet sein.
• Der strukturierte Bereich kann zumindest eine strukturierte Schicht aufweisen, die auf dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Kontaktschicht, eine Reflexionsschicht oder eine dielektrische Schicht handeln. Die zumindest eine strukturierte Schicht kann auf einer der ersten Hauptfläche zugewandten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
• Weiterhin kann der strukturierte Bereich zumindest eine erste Begrenzungsfläche und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche aufweisen, wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche eine Vertiefung, die sich von der ersten Hauptfläche in den strukturierten Bereich hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche die Vertiefung auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite begrenzt. Die Vertiefung kann an einer oder mehreren Seiten offen sein. Alternativ kann die Vertiefung an allen Seiten geschlossen sein. Mit anderen Worten kann die Vertiefung durch eine oder mehrere erste Begrenzungsflächen seitlich teilweise oder vollständig begrenzt sein.
• Unter einer Vertiefung ist vorliegend beispielsweise ein Zwischenraum zu verstehen, der sich zwischen einem erhöhten Teilbereich und einem tiefer gelegenen Teilbereich des strukturierten Bereichs befindet.
• Beispielsweise kann die zweite Begrenzungsfläche durch eine Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs des Halbleiterkörpers gebildet sein. Die Oberfläche kann im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen, parallel zur zweiten Hauptfläche angeordnet sein. Weiterhin kann zumindest ein Teil der ersten Begrenzungsfläche durch eine quer zur ersten und/oder zweiten Hauptfläche angeordnete Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildet sein.
• Ferner kann das optoelektronische Bauteil eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht umfassen, welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche angeordnet ist und einen Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich in der Vertiefung bedeckt. Die Schutzschicht kann dafür vorgesehen sein, einen p-n-Übergang, der beispielsweise in der aktiven Zone vorhanden ist, gegenüber der Umgebung elektrisch zu isolieren. Beispielsweise kann die Schutzschicht als Abstandshalter zwischen dem Übergang beziehungsweise der aktiven Zone und einem elektrischen Kontaktmittel des optoelektronischen Bauteils dienen. Die Schutzschicht kann auf allen ersten Begrenzungsflächen, welche die Vertiefung seitlich begrenzen, angeordnet sein.
• Weiterhin kann die erste Hauptfläche des strukturierten Bereichs von der Schutzschicht unbedeckt sein. Eine zur Herstellung der Schutzschicht verwendete Ausgangsschicht kann dabei zunächst auf die erste Hauptfläche aufgebracht und anschließend strukturiert werden, so dass sie die erste Hauptfläche nicht mehr bedeckt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil
• - einen strukturierten Bereich umfassend
  • - einen Halbleiterkörper umfassend einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen,
  • - eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche,
  • - zumindest eine erste Begrenzungsfläche und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche, wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche eine Vertiefung, die sich von der ersten Hauptfläche in den strukturierten Bereich hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche die Vertiefung auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite begrenzt, und
• - eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht, welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche angeordnet ist und einen Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich in der Vertiefung bedeckt, wobei
die erste Hauptfläche von der Schutzschicht unbedeckt ist.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung handelt es sich bei der Schutzschicht um eine auf dem strukturierten Bereich konform abgeschiedene Schicht. Bei einer konformen Abscheidung ist ein Schichtwachstum an vertikalen Kanten genauso hoch wie auf horizontalen Flächen. Eine konform abgeschiedene Schicht kann daher eine konstante Dicke aufweisen. Die Dicke der Schutzschicht kann beispielsweise im Vergleich zu Spacerschichten relativ gering sein und zwischen wenigen Nanometern und wenigen hundert Nanometern betragen.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung enthält die Schutzschicht ein Oxid oder Nitrid. Beispielsweise kann die Schutzschicht zumindest eines der folgenden Materialien enthalten: Al2O3, Ta2O5, HfO2, SiO2, SiN, AlN. Die Schutzschicht kann mehrschichtig ausgebildet sein und dabei eine Kombination der genannten Materialien aufweisen. Derartige Materialien zeichnen sich etwa durch ihre Passivierungseigenschaften aus. Vorteilhafterweise können die für die Schutzschicht verwendeten Materialien aufgrund des vorliegend beschriebenen Verfahrens relativ frei gewählt werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung ist die Schutzschicht von der ersten Hauptfläche zurückgezogen und weist zu einer Ebene der ersten Hauptfläche einen vertikalen Abstand auf, der größer oder gleich Null ist. Der vertikale Abstand wird entlang einer vertikalen Richtung bestimmt, die quer zu einer Haupterstreckungsebene des strukturierten Bereichs verläuft.
• Ferner kann sich die Schutzschicht von der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche bis an oder auf die zweite Begrenzungsfläche erstrecken und zu der zweiten Begrenzungsfläche einen vertikalen Abstand aufweisen, der im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Herstellungstoleranzen, gleich Null ist. Hierbei können zwischen dem Übergang zwischen den Halbleiterbereichen und der zweiten Begrenzungsfläche angeordnete Bereiche der ersten Begrenzungsfläche von der Schutzschicht zumindest größtenteils bedeckt sein.
• Alternativ kann die Schutzschicht von der zweiten Begrenzungsfläche zurückgezogen sein und zu dieser einen vertikalen Abstand aufweisen, der größer als Null ist. Dabei kann die zumindest eine erste Begrenzungsfläche von der Schutzschicht größtenteils unbedeckt sein. Beispielsweise kann die Schutzschicht auf den Übergang zwischen den Halbleiterbereichen begrenzt sein.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist die Schutzschicht an der zweiten Begrenzungsfläche einen Öffnungsbereich auf, in welchem die zweite Begrenzungsfläche von der Schutzschicht unbedeckt ist. Der unbedeckte Bereich der zweiten Begrenzungsfläche kann eine Kontaktfläche des Halbleiterkörpers bilden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauteil ein elektrisches Kontaktmittel auf, das in dem Öffnungsbereich der Schutzschicht angeordnet ist. Das elektrische Kontaktmittel kann sich von der ersten Hauptfläche des strukturierten Bereichs durch die Vertiefung hindurch bis auf die zweite Begrenzungsfläche erstrecken und eine zweite Elektrode des optoelektronischen Bauteils bilden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauteil ein weiteres elektrisches Kontaktmittel auf, das an der ersten Hauptfläche angeordnet ist. Beispielsweise kann das weitere elektrische Kontaktmittel auf einer der ersten Hauptfläche zugewandten Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein und eine erste Elektrode des optoelektronischen Bauteils bilden. Die beiden elektrischen Kontaktmittel beziehungsweise die erste und zweite Elektrode können durch eine Isolierschicht elektrisch voneinander isoliert sein.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauteil eine auf der Schutzschicht angeordnete, weitere Schutzschicht auf, die eine größere Dicke aufweist als die darunter angeordnete Schutzschicht. Die weitere Schutzschicht kann ein Oxid, beispielsweise SiO2, oder Nitrid, beispielsweise SiNx, enthalten. Weiterhin kann es sich bei der weiteren Schutzschicht um eine konform abgeschiedene Schicht handeln. Die Dicke der weiteren Schutzschicht kann beispielsweise zwischen 200 nm und 10 µm, insbesondere zwischen 400 nm und 2 µm, betragen. Die weitere Schutzschicht kann mittels CVD (Chemical Vapour Deposition) oder PECVD (Plasma Enhanced CVD) hergestellt werden. Die weitere Schutzschicht kann zusammen mit der Schutzschicht, auf der sie angeordnet ist, als Abstandshalter zwischen dem Übergang zwischen den Halbleiterbereichen und dem in der Vertiefung angeordneten elektrischen Kontaktmittel dienen.
• Das nachfolgend beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines optoelektronischen Bauteils der oben genannten Art geeignet. Im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Bauteil beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils der oben genannten Art umfasst dieses:
• - Bereitstellen eines strukturierten Bereichs umfassend
  • - einen Halbleiterkörper umfassend einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen,
  • - eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche,
  • - zumindest eine erste Begrenzungsfläche und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche, wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche eine Vertiefung, die sich von der ersten Hauptfläche in den strukturierten Bereich hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche die Vertiefung auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite begrenzt,
• - Erzeugen einer ersten Ausgangsschicht zur Herstellung einer elektrisch schwach oder nichtleitenden Schutzschicht auf der ersten Hauptfläche, der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche,
• - Erzeugen einer zweiten Ausgangsschicht auf der ersten Ausgangsschicht zur Herstellung einer weiteren Schutzschicht,
• - Herstellen einer strukturierten, zweiten Ausgangsschicht, wobei Bereiche der zweiten Ausgangsschicht, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind, und Bereiche, die auf der zweiten Begrenzungsfläche angeordnet sind, entfernt werden, und
• - Strukturieren der ersten Ausgangsschicht mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht, wobei Bereiche, die von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht unbedeckt sind, entfernt werden.
• Die strukturierte, zweite Ausgangsschicht weist also die Funktion einer Maskenschicht, insbesondere die Funktion einer Ätzmaske, auf. Zur Strukturierung der ersten Ausgangsschicht werden damit keine fotolithografischen Prozesse benötigt.
• Ferner kann die strukturierte, zweite Ausgangsschicht vollständig entfernt werden und somit als Opferschicht dienen. Durch die Funktion der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht als Masken- beziehungsweise Opferschicht wird eine von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht bedeckte Oberfläche der ersten Ausgangsschicht bei der Strukturierung mit Vorteil weniger angegriffen, so dass die Schutzschicht eine geringere Oberflächenrauheit aufweist, was sich positiv auf die Reflexionseigenschaften darauf angeordneter Reflexionsmittel und damit auf die Helligkeit des Bauteils auswirkt.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die zweite Ausgangsschicht dicker hergestellt als die erste Ausgangsschicht. Die zweite Ausgangsschicht kann mittels eines anisotropen Ätzverfahrens strukturiert werden. Beispielsweise kann die zweite Ausgangsschicht durch anisotrope Rückätzung in selbstjustierender Weise strukturiert werden. „In selbstjustierender Weise“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass bei der Strukturierung keine lithografischen Prozesse zur Anwendung kommen. Ein Schichtbeziehungsweise Ätzabtrag kann der Dicke der zweiten Ausgangsschicht entsprechen. Beispielsweise kann die zweite Ausgangsschicht mittels chemischer Gasphasenabscheidung, beispielsweise mittels CVD oder PECVD, aus SiO2 oder SiNx hergestellt werden. Dadurch kann eine relativ konforme Schicht mit akzeptabler Abscheidegeschwindigkeit erzeugt werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die erste Ausgangsschicht mittels eines der folgenden Verfahren hergestellt: ALD (Atomic Layer Deposition), PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), Sputtern. Mittels dieser Verfahren ist es möglich, die erste Ausgangsschicht konform mit einer vergleichsweise geringen Dicke abzuscheiden. Es ist möglich, mehrere erste Ausgangsschichten zur Herstellung einer oder mehrerer Schutzschichten auf den strukturierten Bereich aufzubringen.
• Mit Vorteil können die verwendeten Materialien hierbei relativ frei gewählt werden. Insbesondere kommen für die erste Ausgangsschicht auf einem Oxid oder Nitrid basierende Materialien wie Al2O3, Ta2O5, HfO2 SiO2, SiN oder AlN in Frage.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die erste Ausgangsschicht mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens strukturiert. Dabei wird die erste Ausgangsschicht zu der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht selektiv geätzt. Die strukturierte, erste Ausgangsschicht kann hierbei mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht bündig abschließen. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht bis auf einen durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht bedeckten Bereich entfernt werden.
• Alternativ kann die erste Ausgangsschicht mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens strukturiert werden. Dies setzt eine ausreichende Ätzselektivität zwischen der ersten Ausgangsschicht und der zweiten Ausgangsschicht voraus. Bei dem nasschemischen Ätzverfahren handelt es sich um eine sanftere Methode als beim trockenchemischen Ätzverfahren, da das geätzte Material weniger beschädigt wird. Dabei kann die strukturierte, zweite Ausgangsschicht unterätzt werden. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht auch in durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht bedeckten Bereichen entfernt werden.
• Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die strukturierte, zweite Ausgangsschicht nach der Strukturierung der ersten Ausgangsschicht entfernt. Dies kann beispielsweise durch ein nasschemisches Ätzverfahren, insbesondere selektiv zur strukturierten, ersten Ausgangsschicht, erfolgen.
• Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• Es zeigen:
• 1A bis 1C verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Vergleichsbeispiel,
• 2A bis 2E verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
• 2A bis 2C und 3A bis 3C verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
• 2A bis 2C und 4A bis 4C verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
• 5A und 5B, 5A und 5C und 5A und 5D jeweils verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
• 6A eine schematische Querschnittsansicht eines strukturierten Bereichs mit einer strukturierten Schicht gemäß einem Vergleichsbeispiel und 6B bis 6E schematische Querschnittsansichten von strukturierten Bereichen jeweils mit einer Schutzschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen,
• 7 und 9 schematische Querschnittsansichten von optoelektronischen Bauteilen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen,
• 8 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Vergleichsbeispiel.
• 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 notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
• Anhand der 1A bis 1C wird ein Vergleichsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils näher erläutert.
• Zunächst wird ein strukturierter Bereich 2' mit einem strukturierten Halbleiterkörper 3' bereitgestellt. Der strukturierte Bereich 2' weist eine Vertiefung 4' auf, so dass der strukturierte Bereich 2' in der schematischen Querschnittsansicht, die in 1A dargestellt ist, von einer ersten Hauptfläche 2A' bis zu einer zweiten Begrenzungsfläche 2D` einen stufenförmigen Verlauf aufweist.
• Auf dem strukturierten Bereich 2' wird zum Beispiel aus TEOS eine hinreichend dicke Ausgangsschicht 6' erzeugt (vgl. 1B). Andere Materialien sind im Hinblick auf Konformität und Abscheidegeschwindigkeit weniger geeignet.
• Weiterhin wird durch anisotropes Rückätzen der Ausgangsschicht 6' ein sog. Spacer beziehungsweise Abstandshalter 8' erzeugt (vgl. 1C).
• 6A zeigt einen strukturierten Bereich 2' mit einem Spacer 8', der mit einem Verfahren wie in Verbindung mit den 1A bis 1C beschrieben hergestellt werden kann. Wie aus 6A hervorgeht, nimmt dabei der Spacer 8` einen Großteil der Vertiefung 4` ein, so dass ein in der Vertiefung 4' angeordnetes Kontaktmittel lateral eingeschnürt ist. Daraus folgen beispielsweise ein höherer Wärmeleitwiderstand und Kontaktwiderstand und eine geringere Stromtragfähigkeit.
• Anhand der 2A bis 2E wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils beschrieben.
• Zunächst wird ein strukturierter Bereich 2 bereitgestellt (vgl. 2A). Der strukturierte Bereich 2 weist einen Halbleiterkörper 3 auf oder besteht daraus.
• Der Halbleiterkörper 3 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 9 einer ersten Leitfähigkeit und einen zweiten Halbleiterbereich 11 einer zweiten Leitfähigkeit. An einem Übergang 18 zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 9, 11 kann eine aktive Zone 10 angeordnet sein, wobei die aktive Zone 10 zur Erzeugung oder zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sein kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Halbleiterbereich 9 um einen p-dotierten Bereich und bei dem zweiten Halbleiterbereich 11 um einen n-dotierten Bereich.
• Der erste und zweite Halbleiterbereich 9, 11 sowie die aktive Zone 10 können jeweils aus einer oder mehreren Halbleiterschichten gebildet sein. Bei den Halbleiterschichten kann es sich um epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat abgeschiedene Schichten handeln. Das Aufwachssubstrat kann nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichten im Halbleiterkörper 3 verbleiben oder zumindest teilweise abgelöst werden. Für die Halbleiterbereiche 9, 10, 11 beziehungsweise Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 3 kommen, wie bereits oben näher erläutert, beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht.
• Ferner weist der strukturierte Bereich 2 eine erste Hauptfläche 2A und eine zweite Hauptfläche 2B auf. Der erste Halbleiterbereich 9 ist auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Seite des zweiten Halbleiterbereichs 11 und der zweite Halbleiterbereich 11 ist auf einer der zweiten Hauptfläche 2B zugewandten Seite des ersten Halbleiterbreichs 9 angeordnet.
• Weiterhin weist der strukturierte Bereich 2 eine erste Begrenzungsfläche 2C und eine zweite Begrenzungsfläche 2D auf, wobei die erste Begrenzungsfläche 2C eine Vertiefung 4, die sich von der ersten Hauptfläche 2A in den strukturierten Bereich 2 hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zweite Begrenzungsfläche 2D die Vertiefung 4 auf einer der zweiten Hauptfläche 2B zugewandten Seite begrenzt. Zugleich wird ein erhöhter Teilbereich 12 des strukturierten Bereichs 2 auf einer der Vertiefung 4 zugewandten Seite durch die erste Begrenzungsfläche 2C begrenzt. Weiterhin wird ein tiefer gelegener Teilbereich 13 des strukturierten Bereichs 2 auf einer der Vertiefung 4 zugewandten Seite durch die erste Begrenzungsfläche 2C begrenzt.
• In einem weiteren Schritt wird eine erste Ausgangsschicht 5 zur Herstellung einer elektrisch schwach oder nichtleitenden Schutzschicht 7 auf der ersten Hauptfläche 2A, der ersten Begrenzungsfläche 2C und der zweiten Begrenzungsfläche 2D erzeugt (vgl. 2B und 2E). Mit Vorteil wird die erste Ausgangsschicht 5 auf dem strukturierten Bereich 2 konform abgeschieden. Dabei kommt für die Herstellung der ersten Ausgangsschicht 5 beispielsweise eines der folgenden Verfahren in Frage: ALD, PECVD, Sputtern.
• Bei der konformen Abscheidung ist ein Schichtwachstum an vertikalen Kanten, das heißt beispielsweise an der ersten Begrenzungsfläche 2C, genauso hoch wie auf horizontalen Flächen, das heißt beispielsweise auf der ersten Hauptfläche 2A und der zweiten Begrenzungsfläche 2D. Die konform abgeschiedene Ausgangsschicht 5 kann daher eine konstante Dicke d1 aufweisen, die beispielsweise zwischen wenigen Nanometern und wenigen hundert Nanometern beträgt.
• Die Ausgangsschicht 5 kann aus einem Oxid wie Al2O3, Ta2O5, HfO2 oder SiO2 oder einem Nitrid wie SiN oder AlN gebildet werden. Vorteilhafterweise sind die Materialien für die Ausgangsschicht 5 relativ frei wählbar, da die Ausgangsschicht 5 nicht die Anforderungen an eine Maskenschicht oder Opferschicht erfüllen muss, die vielmehr durch eine zweite Ausgangsschicht 6 (vgl. 2C) erfüllt werden.
• In einem weiteren Schritt wird auf der ersten Ausgangsschicht 5 eine zweite Ausgangsschicht 6 zur Herstellung einer weiteren Schutzschicht 8 erzeugt (vgl. 2C und 2E). Die zweite Ausgangsschicht 6 kann auf der ersten Ausgangsschicht 5 konform mit einer größeren Dicke d2 als die erste Ausgangsschicht 5 abgeschieden werden. Die Dicke d2 kann zwischen 200 nm und 10 µm, insbesondere zwischen 400 nm und 2 µm, betragen. Beispielsweise kann die zweite Ausgangsschicht 6 mittels chemischer Gasphasenabscheidung, beispielsweise mittels CVD oder PECVD, aus SiO2 oder SiNx hergestellt werden.
• In einem weiteren Schritt erfolgt eine Strukturierung der zweiten Ausgangsschicht 6, wobei Bereiche der zweiten Ausgangsschicht 6, die auf der ersten Hauptfläche 2A angeordnet sind, und Bereiche, die auf der zweiten Begrenzungsfläche 2D angeordnet sind, entfernt werden (vgl. 2D). Die zweite Ausgangsschicht 6 kann mittels anisotroper Rückätzung in selbstjustierender Weise ohne den Einsatz von fotolithografischen Methoden strukturiert werden. Ein Schicht- beziehungsweise Ätzabtrag kann der Dicke d2 der zweiten Ausgangsschicht 6 entsprechen. Die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 weist auf einer dem strukturierten Bereich 2 abgewandten Seite eine konvex gekrümmte Oberfläche 6A auf.
• Nachfolgend wird die erste Ausgangsschicht 5 mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert, wobei Bereiche, die von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 unbedeckt sind, entfernt werden (vgl. 2E). Die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 dient also als Maskenschicht, insbesondere als Ätzmaske. Zur Strukturierung der ersten Ausgangsschicht 5 werden damit keine fotolithografischen Prozesse benötigt.
• Die erste Ausgangsschicht 5 kann mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens selektiv zur zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert werden. Dabei kann die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 bündig abschließen. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht 5 bis auf einen durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 bedeckten Bereich entfernt werden.
• Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauteil kann eine auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete erste Schutzschicht 7 aufweisen, die im Querschnitt eine L-Form aufweist und den Übergang 18 zwischen den beiden Halbleiterbereichen 9, 11 beziehungsweise die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt ist. Dabei kann die erste Schutzschicht 7 mit der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 identisch sein. Ferner kann das auf diese Weise hergestellte Bauteil eine weitere Schutzschicht 8 aufweisen, die mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 identisch ist. Die erste und zweite Schutzschicht 7, 8 können einen Abstandshalter zwischen dem Übergang 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 und einem elektrischen Kontaktmittel bilden (vgl. 7 und 9). Die Schutzschicht 8 kann sich in ihrer Durchbruchfestigkeit von der darunter angeordneten Schutzschicht 7 unterscheiden. Die Durchbruchfestigkeit kann bei der weiteren Schutzschicht 8 geringer sein. Das optoelektronische Bauteil zeichnet sich durch eine besonders gute Durchbruchfestigkeit und damit einhergehende vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit aus.
• Anhand der 2A bis 2C und 3A bis 3C wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils beschrieben. Die in den 2A bis 2C dargestellten Schritte wurden bereits weiter oben näher erläutert und werden daher nicht erneut beschrieben.
• Wie in 3A dargestellt ist, wird die zweite Ausgangsschicht 6 nach der Abscheidung strukturiert, so dass die erste Ausgangsschicht 5 nur in Bereichen der ersten Begrenzungsfläche 2C und der zweiten Begrenzungsfläche 2D von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 bedeckt ist. Der in 3A dargestellte Schritt kann mit dem in 2D dargestellten Schritt identisch sein.
• In einem weiteren Schritt wird die erste Ausgangsschicht 5 mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert, die somit als Maskenschicht, insbesondere als Ätzmaske, dient (vgl. 3B). Die Strukturierung kann mittels eines anisotropen Ätzverfahrens, beispielsweise mittels trockenchemischen Ätzens, erfolgen. Dabei kann die erste Ausgangsschicht 5 bis auf einen durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 bedeckten Bereich entfernt werden. Der in 3B dargestellte Schritt kann mit dem in 2E dargestellten Schritt identisch sein.
• In einem weiteren Schritt wird die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 entfernt (vgl. 3C). Dies kann beispielsweise durch ein nasschemisches Ätzverfahren, insbesondere selektiv zur strukturierten, ersten Ausgangsschicht, erfolgen. Die Ausgangsschicht 6 dient hierbei zusätzlich als Opferschicht.
• Durch die Funktion der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 als Masken- beziehungsweise Opferschicht wird eine von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht bedeckte Oberfläche 5A der ersten Ausgangsschicht 5 bei der Strukturierung mit Vorteil weniger angegriffen, so dass die Schutzschicht 7 eine geringere Oberflächenrauheit aufweist, was sich positiv auf die Reflexionseigenschaften darauf angeordneter Reflexionsmittel und damit auf die Helligkeit des Bauteils auswirkt (vgl.hierzu auch 9).
• Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauteil kann eine auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete erste Schutzschicht 7 aufweisen, die im Querschnitt eine L-Form aufweist und den Übergang 18 beziehungsweise die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt und die Schutzschicht 7 von der ersten Hauptfläche 2A zurückgezogen ist. Dabei kann die erste Schutzschicht 7 mit der ersten Hauptfläche 2A im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Herstellungstoleranzen, bündig abschließen, so dass ein vertikaler Abstand zu einer Ebene der ersten Hauptfläche 2A Null beträgt beziehungsweise gegen Null tendiert. Die Schutzschicht 7 kann mit der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 identisch sein. Die erste Schutzschicht 7 kann einen Abstandshalter zwischen dem p-n-Übergang 18 beziehungsweise zwischen der aktiven Zone 10 und einem elektrischen Kontaktmittel bilden (vgl. 7 und 9). Anhand der 2A bis 2C und 4A bis 4C wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils beschrieben. Die in den 2A bis 2C dargestellten Schritte wurden bereits weiter oben näher erläutert und werden daher nicht erneut beschrieben.
• Wie in 4A dargestellt ist, wird die zweite Ausgangsschicht 6 nach der Abscheidung strukturiert, so dass sie nur auf der ersten Begrenzungsfläche 2C und der zweiten Begrenzungsfläche 2D angeordnet ist. Der in 4A dargestellte Schritt kann mit dem in 2D und 3A dargestellten Schritt identisch sein.
• In einem weiteren Schritt wird die erste Ausgangsschicht 5 mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert (vgl. 4B). Die Strukturierung kann mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens selektiv zur zweiten Ausgangsschicht 6 erfolgen. Dabei kann die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 unterätzt werden, so dass Seitenkanten der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 gegenüber Seitenkanten der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 zurückgezogen sind. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht 5 auch in durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 bedeckten Bereichen entfernt werden. Damit sind laterale Ausmaße der Schutzschicht 7 von der Dicke der zweiten Ausgangsschicht 6 entkoppelt.
• In einem weiteren Schritt wird die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 entfernt (vgl. 4C). Dies kann beispielsweise durch ein nasschemisches Ätzverfahren erfolgen. Der in 4C dargestellte Schritt kann mit dem in 3C dargestellten Schritt identisch sein.
• Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauteil kann eine auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete erste Schutzschicht 7 aufweisen, die im Querschnitt eine L-Form aufweist und den Übergang 18 beziehungsweise die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt ist und die Schutzschicht 7 von der ersten Hauptfläche 2A zurückgezogen ist. Dabei kann die erste Schutzschicht 7 einen parallel zu einer vertikalen Richtung V angegebenen vertikalen Abstand b1 zu einer Ebene 2K der ersten Hauptfläche 2A aufweisen, der größer ist als Null. Die Ebene 2K ist dabei parallel zu einer Haupterstreckungsebene des strukturierten Bereichs 2 angeordnet, während die vertikale Richtung V quer beziehungsweise senkrecht zu dieser angeordnet ist. Die Schutzschicht 7 kann mit der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 identisch sein. Die erste Schutzschicht 7 kann einen Abstandshalter zwischen dem Übergang 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 und einem elektrischen Kontaktmittel bilden (vgl. 7 und 9). Das optoelektronische Bauteil zeichnet sich durch eine vergrößerte Kontaktfläche und damit einhergehende vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit aus.
• Anhand der 5A bis 5D werden weitere Ausführungsbeispiele von Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen beschrieben.
• Hierbei wird ein strukturierter Bereich 2 bereitgestellt, der einen strukturierten Halbleiterkörper 3 und zumindest eine strukturierte Schicht 14 umfasst, die auf dem Halbleiterkörper 3 angeordnet ist. Bei der zumindest einen strukturierten Schicht 14 kann es sich beispielsweise um eine Kontaktschicht, eine Reflexionsschicht oder eine dielektrische Schicht handeln. Die zumindest eine strukturierte Schicht 14 ist auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Oberfläche 3A des Halbleiterkörpers 3 angeordnet. Analog zu den in den 2A bis 2D dargestellten Schritten wird auf dem strukturierten Bereich 2 eine erste Ausgangsschicht 5 konform abgeschieden und auf dieser eine zweite Ausgangsschicht 6 aufgebracht, die dann strukturiert wird, so dass sie nur noch auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete Bereiche der ersten Ausgangsschicht 5 bedeckt.
• Die weiteren Schritte gleichen den in den 4A bis 4C dargestellten Schritten, so dass insbesondere sämtliche im Zusammenhang mit den 4A bis 4C gemachten Ausführungen und Vorteile Gültigkeit haben.
• Mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 findet eine Strukturierung der ersten Ausgangsschicht 5 statt. Die Strukturierung kann beispielsweise mittels nasschemischen Ätzens erfolgen (vgl. hierzu 4B). Dabei kann durch die Ätzdauer die Ausdehnung der ersten Ausgangsschicht 5 verändert werden, wobei die erste Ausgangsschicht 5 von der ersten Hauptfläche 2A und der zweiten Begrenzungsfläche 2D unterschiedlich weit zurückgezogen wird. Beispielsweise kann durch kurzes Ätzen die in 5B dargestellte L-Form erzielt werden, wobei sich die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 von der ersten Begrenzungsfläche 2C bis auf die zweite Begrenzungsfläche 2D erstreckt. Durch mittleres Ätzen kann die Ausdehnung der ersten Ausgangsschicht 5 weiter reduziert werden, so dass sich die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 nur bis an die zweite Begrenzungsfläche 2D erstreckt (vgl. 5C). In beiden Fällen weist die erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 zu der zweiten Begrenzungsfläche 2D einen vertikalen Abstand auf, der gleich Null ist beziehungsweise gegen Null tendiert. Durch langes Ätzen kann die Ausdehnung der ersten Ausgangsschicht 5 so weit reduziert werden, dass die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 von der zweiten Begrenzungsfläche 2D zurückgezogen ist und einen vertikalen Abstand b2 zu der zweiten Begrenzungsfläche 2D aufweist, der größer als Null ist, und die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 im Wesentlichen nur im Bereich des Übergangs 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 angeordnet ist (vgl. 5D).
• Die Ausdehnung der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 beziehungsweise der ersten Schutzschicht 7 ist vorteilhafterweise von der Dicke der zweiten Ausgangsschicht 6 entkoppelt. Die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise erste Schutzschicht 7 wird selbstjustierend ohne Einsatz von Fototechnik erzeugt.
• Nach der Strukturierung der ersten Ausgangsschicht 5 kann die zweite Ausgangsschicht analog zu dem in 4C dargestellten Schritt entfernt werden.
• Anhand der 6A bis 6E werden Zusammenhänge zwischen einer strukturellen Beschaffenheit und thermischen beziehungsweise elektrischen Eigenschaften eines optoelektronischen Bauteils näher erläutert.
• Bei dem in 6A dargestellten Vergleichsbeispiel weist der strukturierte Bereich 2` mehrere erste Begrenzungsflächen 2C' auf, welche die Vertiefung 4' seitlich begrenzen. Der Spacer 8' ist in der Vertiefung 4' angeordnet und füllt diese bis auf einen Zwischenraum 15` größtenteils aus. Die zweite Begrenzungsfläche 2D' ist in einem Öffnungsbereich 8A' des Spacers 8' von diesem unbedeckt. Der Öffnungsbereich 8A' weist parallel zu einer lateralen Richtung L1 eine laterale Abmessung a11 auf. Ausgehend von dem Öffnungsbereich 8A' ändert sich die laterale Abmessung des Zwischenraums 15` in der vertikalen Richtung V, die senkrecht zu der lateralen Richtung L1 verläuft, erst im Bereich der ersten Hauptfläche 2A`, so dass beispielsweise eine laterale Abmessung a12 in einem vertikalen Abstand zu der zweiten Begrenzungsfläche 2D` kaum größer ist als die Abmessung a11.
• Bei den in den 6B bis 6E dargestellten Ausführungsbeispielen, die durch ein wie in Verbindung mit den 3 bis 5 erläutertes Verfahren hergestellt werden können, ist die Vertiefung 4 durch die Schutzschicht 7 jeweils nur zu einem geringen Teil gefüllt. Die lateralen Abmessungen a22, a32, a42 und a52 des Zwischenraums 15 in einem vertikalen Abstand zur zweiten Begrenzungsfläche 2D sind dabei jeweils wesentlich größer als die laterale Abmessung a12 des Vergleichsbeispiels. Dadurch entsteht mehr Platz für ein Kontaktmittel, wodurch beispielsweise ein thermischer Widerstand des optoelektronischen Bauteils verbessert wird.
• Bei dem in 6B dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu 3C) weist die Schutzschicht 7 einen Öffnungsbereich 7A mit einer lateralen Abmessung a21 auf, die der lateralen Abmessung a11 des Vergleichsbeispiels entsprechen kann. Aufgrund der größeren lateralen Abmessung a22 ist aber bei einem optoelektronischen Bauteil gemäß diesem Ausführungsbeispiel der thermische Widerstand verbessert.
• Bei dem in 6C dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu 4C und 5B) ist die laterale Abmessung a31 des Öffnungsbereichs 7A größer als bei dem in 6A dargestellten Vergleichsbeispiel. Dadurch kann eine Kontaktfläche des zweiten Halbleiterbereichs 11 vergrößert und damit ein Kontaktwiderstand und eine Vorwärtsspannung des optoelektronischen Bauteils verringert werden.
• Bei dem in 6D dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu 5C) kann der Öffnungsbereich 7A so groß sein, dass sich die Schutzschicht 7 von den ersten Begrenzungsflächen 2C nur bis an die zweite Begrenzungsfläche 2D erstreckt. Die laterale Abmessung a41 des Öffnungsbereichs 7A ist dabei gegenüber dem in 6C dargestellten Ausführungsbeispiel weiter vergrößert. Dadurch kann eine Kontaktfläche des zweiten Halbleiterbereichs 11 weiter vergrößert und damit ein Kontaktwiderstand und eine Vorwärtsspannung des optoelektronischen Bauteils weiter verbessert werden.
• Bei dem in 6E dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu 5D) ist die Schutzschicht 7 auf den Bereich des Übergangs 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 begrenzt, so dass noch mehr Platz für das Kontaktmittel entsteht und der thermische Widerstand sowie der Kontaktwiderstand und die Vorwärtsspannung gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 6D weiter verbessert werden können.
• Anhand der 7 wird ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1 beschrieben, das beispielsweise mittels eines wie in Verbindung mit den 5A und 5D beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann.
• Das optoelektronische Bauteil 1 umfasst einen strukturierten Bereich 2, der einen strukturierten Halbleiterkörper 3 mit einem ersten Halbleiterbereich 9, einer aktiven Zone 10 und einem zweiten Halbleiterbereich 11 sowie strukturierte Schichten 14A, 14B aufweist, die auf dem Halbleiterkörper 3 angeordnet sind. Bei der strukturierten Schicht 14A handelt es sich beispielsweise um eine Kontaktschicht beziehungsweise ein erstes elektrisches Kontaktmittel, das als eine erste Elektrode des Bauelements 1 dient. Weiterhin kann es sich bei der strukturierten Schicht 14B um eine Isolierschicht handeln, die eine elektrische Isolierung zwischen dem ersten Kontaktmittel und einem zweiten elektrischen Kontaktmittel 16 bildet.
• Der strukturierte Bereich 2 weist eine erste Hauptfläche 2A und eine zweite Hauptfläche 2B auf, wobei die strukturierten Schichten 14A, 14B auf einer Oberfläche 3A des Halbleiterkörpers 3 angeordnet sind, die sich auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Seite des Hableiterkörpers 3 befindet.
• Weiterhin weist der strukturierte Bereich 2 mehrere erste Begrenzungsflächen 2C und eine zweite Begrenzungsfläche 2D auf, wobei die ersten Begrenzungsflächen 2C eine Vertiefung 4, die sich von der ersten Hauptfläche 2A in den strukturierten Bereich 2 beziehungsweise in den zweiten Halbleiterbereich 11 hinein erstreckt, seitlich begrenzen und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche 2D die Vertiefung 4 auf einer der zweiten Hauptfläche 2B zugewandten Seite begrenzt. Die Vertiefung 4 ist also an allen Seiten geschlossen. Die zweite Begrenzungsfläche 2D wird durch eine Oberfläche 11A des zweiten Halbleiterbereichs 11 gebildet, die auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Seite angeordnet ist. Die Oberfläche 11A kann im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen, parallel zur zweiten Hauptfläche 2B angeordnet sein. Weiterhin ist jeweils ein Teil jeder ersten Begrenzungsfläche 2C durch eine quer zur ersten und zweiten Hauptfläche 2A, 2B angeordnete Oberfläche 3C des Halbleiterkörpers 3 gebildet.
• Die Vertiefung 4 bildet einen Zwischenraum, der sich zwischen einem erhöhten Teilbereich 12 und einem tiefer gelegenen Teilbereich 13 des strukturierten Bereichs 2 befindet. Die strukturierten Schichten 14A, 14B, der erste Halbleiterbereich 9, die aktive Zone 10 und ein Teil des zweiten Halbleiterbereichs 11 befinden sich im erhöhten Teilbereich 12. In dem tiefer gelegenen Teilbereich 13 befindet sich ein weiterer Teil des zweiten Halbleiterbereichs 11.
• Der strukturierte Bereich 2 umfasst ferner eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht 7, welche auf den ersten Begrenzungsflächen 2C angeordnet ist und die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt ist. Die unbedeckte Hauptfläche 2A kann beispielsweise durch Strukturierung der zweiten Ausgangsschicht in selbstjustierender Weise und Strukturierung der ersten Ausgangsschicht mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht, wie im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen eines Verfahrens beschrieben, erzielt werden. Die Schutzschicht 7 ist in ihrer Ausdehnung im Wesentlichen auf den Bereich der aktiven Zone 10 beschränkt, was während der Herstellung beispielsweise durch langes Unterätzen der zweiten Ausgangsschicht erzielt werden kann (vgl. 5C). Es ist jedoch auch möglich, dass die Schutzschicht 7 ein wie in Verbindung mit den 5B und 5C beschriebenes Design aufweist.
• Bei der Schutzschicht 7 handelt es sich um eine auf dem strukturierten Bereich 2 konform abgeschiedene Schicht, die ein Oxid wie Al2O3, Ta2O5, HfO2 oder SiO2 oder ein Nitrid wie SiN oder AlN enthält. Die Schutzschicht 7 kann mehrschichtig ausgebildet sein und dabei eine Kombination der genannten Materialien aufweisen. Die Schutzschicht 7 zeichnet sich beispielsweise durch vorteilhafte Passivierungseigenschaften aus.
• Die Schutzschicht 7 weist an der zweiten Begrenzungsfläche 2D einen Öffnungsbereich 7A auf, in welchem das zweite elektrische Kontaktmittel 16 angeordnet ist. Das zweite elektrische Kontaktmittel 16 erstreckt sich von der ersten Hauptfläche 2A durch die Vertiefung 4 hindurch bis auf die zweite Begrenzungsfläche 2D und bildet eine zweite Elektrode des optoelektronischen Bauteils 1. Gegenüber dem in 8 dargestellten Vergleichsbeispiel weist das zweite elektrische Kontaktmittel 16 größere laterale Abmessungen a51, a52 auf (vgl. 6A und 6E), woraus sich ein kleinerer Kontaktwiderstand, eine kleinere Vorwärtsspannung, ein besserer Wärmeleitwiderstand, eine geringere Bauteilerwärmung, eine längere Lebensdauer des Bauteils 1 und ein höherer maximaler Betriebsstrom ergeben. Eine Stromeinprägung (angedeutet durch Pfeile) ist hierbei im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel nicht nur an der zweiten Begrenzungsfläche 2D, sondern auch an den ersten Begrenzungsflächen 2C möglich. Insgesamt verbessert sich dadurch die Leistungsfähigkeit des Bauteils 1.
• Diese verbesserten optoelektronischen Eigenschaften eröffnen Spielraum im Bauteil-Design. Beispielsweise kann das zweite Kontaktmittel 16 mit kleinerer lateraler Abmessung ausgebildet werden, wodurch lichtabsorbierende Flächen reduziert werden. Dafür kann das Bauteil zusätzliche Reflexionsschichten aufweisen, wodurch das Bauteil insgesamt heller wird.
• 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1, das eine Reflexionsschicht 17 aufweist, die auf einer dem strukturierten Bereich 2 zugewandten Seite des zweiten Kontaktmittels 16 angeordnet ist und die Helligkeit des Bauteils 1 steigert.
• Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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

optoelektronisches Bauteil

2, 2'

strukturierter Bereich

2A, 2A'

erste Hauptfläche

2B

zweite Hauptfläche

2C, 2C'

erste Begrenzungsfläche

2D, 2D'

zweite Begrenzungsfläche

2K

Ebene

3, 3'

Halbleiterkörper

3A, 3C

Oberfläche

4, 4'

Vertiefung

5

erste Ausgangsschicht

5A

Oberfläche

6

zweite Ausgangsschicht

6A

Oberfläche

6`

Ausgangsschicht

7

erste Schutzschicht

7A

Öffnungsbereich

8

zweite Schutzschicht

8'

Spacer

8A'

Öffnungsbereich

9

erster Halbleiterbereich

10

aktive Zone

11

zweiter Halbleiterbereich

11A

Oberfläche

12

erhöhter Teilbereich

13

tiefer gelegener Teilbereich des strukturierten Bereichs

14, 14A, 14B

strukturierte Schicht

15, 15'

Zwischenraum

16

elektrisches Kontaktmittel

17

Reflexionsschicht

18

Übergang

a11, a12, a21, a22, a31, a32, a41, a42, a51, a52

lateraleAbmessung

b1, b2

vertikaler Abstand

d1, d2

Dicke

L1

laterale Richtung

V

vertikale Richtung

Claims (18)

1. Optoelektronisches Bauteil (1) umfassend - einen strukturierten Bereich (2) umfassend - einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B), - zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, und - eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht (7), welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche (2C) angeordnet ist und einen Übergang (18) zwischen dem ersten Halbleiterbereich (9) und dem zweiten Halbleiterbereich (11) in der Vertiefung (4) bedeckt, wobei die erste Hauptfläche (2A) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist.
2. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schutzschicht (7) eine auf dem strukturierten Bereich (2) konform abgeschiedene Schicht ist.
3. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) ein Oxid oder Nitrid enthält.
4. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) von der ersten Hauptfläche (2A) zurückgezogen ist und zu einer Ebene (2K) der ersten Hauptfläche (2A) einen vertikalen Abstand (b1) aufweist, der größer oder gleich Null ist.
5. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Schutzschicht (7) von der ersten Begrenzungsfläche (2C) bis an oder auf die zweite Begrenzungsfläche (2D) erstreckt und zu dieser einen vertikalen Abstand (b2) aufweist, der gleich Null ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schutzschicht (7) von der zweiten Begrenzungsfläche (2D) zurückgezogen ist und zu dieser einen vertikalen Abstand (b2) aufweist, der größer als Null ist.
7. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) an der zweiten Begrenzungsfläche (2D) einen Öffnungsbereich (7A) aufweist, in welchem die zweite Begrenzungsfläche (2D) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist.
8. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das ein elektrisches Kontaktmittel (16) aufweist, das in dem Öffnungsbereich (7A) der Schutzschicht (7) angeordnet ist.
9. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das ein weiteres elektrisches Kontaktmittel (14A) aufweist, das an der ersten Hauptfläche (2A) angeordnet ist.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Begrenzungsfläche (2D) durch eine Oberfläche (11A) des zweiten Halbleiterbereichs (11) gebildet ist.
11. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine auf der Schutzschicht (7) angeordnete, weitere Schutzschicht (8) aufweist, die eine größere Dicke (d2) aufweist als die darunter angeordnete Schutzschicht (7).
12. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend - Bereitstellen eines strukturierten Bereichs (2) umfassend - einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B), - zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, - Erzeugen einer ersten Ausgangsschicht (5) zur Herstellung einer elektrisch schwach oder nichtleitenden Schutzschicht (7) auf der ersten Hauptfläche (2A), der ersten Begrenzungsfläche (2C) und der zweiten Begrenzungsfläche (2D), - Erzeugen einer zweiten Ausgangsschicht (6) auf der ersten Ausgangsschicht (5) zur Herstellung einer weiteren Schutzschicht (8), - Herstellen einer strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6), wobei Bereiche der zweiten Ausgangsschicht (6), die auf der ersten Hauptfläche (2A) angeordnet sind, und Bereiche, die auf der zweiten Begrenzungsfläche (2D) angeordnet sind, entfernt werden, und - Strukturieren der ersten Ausgangsschicht (5) mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6), wobei Bereiche, die von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6) unbedeckt sind, entfernt werden.
13. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Ausgangsschicht (6) dicker hergestellt wird als die erste Ausgangsschicht (5).
14. Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangsschicht (5) mittels eines der folgenden Verfahren hergestellt wird: ALD, PECVD, Sputtern.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die zweite Ausgangsschicht (6) mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus SiO2 oder SiNx hergestellt wird.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die zweite Ausgangsschicht (6) mittels eines anisotropen Ätzverfahrens strukturiert wird.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die erste Ausgangsschicht (5) mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens strukturiert wird, und die strukturierte, erste Ausgangsschicht (5) mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6) bündig abschließt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die erste Ausgangsschicht (5) mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens strukturiert wird, und die strukturierte, zweite Ausgangsschicht (6) unterätzt wird.

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