DE102021132559A1

DE102021132559A1 - Optoelektronisches bauelement, optoelektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung eines bauelements

Info

Publication number: DE102021132559A1
Application number: DE102021132559.5A
Authority: DE
Inventors: Norwin von Malm; Alvaro Gomez-Iglesias; Harald Koenig
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-15
Also published as: DE112022005869A5; WO2023105036A1; KR20240121794A; CN118369765A

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement mit einer epitaktischen Schichtenfolge umfasst einen funktionellen Innenbereich aufweisend einen ersten elektrischen Kontakt (30) und einem den ersten elektrischen Kontakt (30) gegenüberliegenden zweiten elektrischen Kontakt, sowie einen zwischen dem ersten elektrischen Kontakt (30) und dem zweiten elektrischen Kontakt (35) angeordneten und zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4). Die zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten (4) weist eine sich zum zweiten elektrischen Kontakt hin vergrößernde Grundfläche auf. Auf den Seitenwänden der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten ist eine dielektrische Passivierungsschicht (5) aufgebracht. Verner umgibt eine Spiegelschicht (6) unter Bildung eines Zwischenraumes (7) die Passivierungsschicht (5) beabstandet. Der zweite elektrische Kontakt (35) und die den zweiten elektrischen Kontakt umgebende Ebene () des gebildeten Zwischenraums bilden eine gemeinsame Lichtaustrittsfläche ().

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements. Die Erfindung betrifft weiterhin eine optoelektronische Vorrichtung.
HINTERGRUND
Anforderungen an optoelektronische Bauelemente sowie auch Anwendungen mit derartigen Bauelementen verlangen nach immer kleineren Abmessungen der lichtemittierenden Fläche. Mittlerweile liegt die Größe derartiger optoelektronischer Bauelemente auch als µ-LEDs bezeichnet im Bereich weniger Mikrometer, insbesondere kleiner als 70 µm und ganz besonders kleiner als 20 µm bis hinunter zu 1 um bis 2 um. Derartige µ-LEDs zeigen gerade bei den beschriebenen kleinen lateralen Durchmessern von weniger als 20 um eine erhebliche Seitenemission und sind oftmals als Volumenemitter ausgeführt. Je nach Anwendung kann diese Seitenemission aufgrund eines begrenzten Akzeptanzwinkels einer darauf angeordneten Optik nachteilhaft sein. Darüber hinaus besteht bei einer derartigen Seitenemission eine höhere Wahrscheinlichkeit zu einem optischen Übersprechen zwischen verschiedenen Pixel, sodass zusätzliche Maßnahmen zur Verhinderung eines derartigen Übersprechens erforderlich sind.
Aus dem Stand der Technik ist dabei bekannt, die Seitenwände derartiger µ-LEDs nach einer elektrischen Passivierung mit einer metallischen Spiegelschicht zu bedecken, die als Reflektor dient und das zur Seite hin abgestrahlte Licht in Richtung auf eine Lichtaustrittsfläche lenkt. Eine Reflektivität derartiger Schichten hängt jedoch stark von der Beschaffenheit der Seitenflächen der µ-LED ab. Dabei spielen auch Maßnahmen eine Rolle, die zu einer Verbesserung der Quanteneffizienz, d. h. zu einer Verbesserung der Lichterzeugung innerhalb eines aktiven Bereichs der µ-LED dienen. Je nach Anwendung und Ausgestaltung erschweren derartige Maßnahmen einen Aufbau einer Spiegelschicht mit möglichst hoher Reflektivität.
Es besteht daher weiterhin das Bedürfnis, optoelektronische Bauelemente, insbesondere in Form von µ-LEDs vorzusehen, bei der eine Seitenemission mit einer möglichst guten Effizienz genutzt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfinder haben erkannt, dass eine Verbesserung unter anderem durch eine räumliche Trennung der Funktionalität der elektrischen Passivierung von der Funktionalität des optischen Reflektors beeinflusst wird. Dabei können diejenigen Teile einer epitaktischen Schichtenfolge, die nicht für die Funktionalität einer Lichterzeugung gebraucht werden, die Funktionen eines Reflektors zumindest teilweise übernehmen. Mit anderen Worten wird die elektrische Passivierung sowie die Umlenkung der Seitenemission lokal und räumlich getrennt, sodass die beiden Maßnahmen einzeln und getrennt voneinander optimierbar sind.
Hierzu wird in einer epitaktischen Schichtenfolge ein funktionales Bauelement als ein Innenbereich eines optoelektronischen Bauelement mittels Mesaätzung strukturiert und Seitenwände der Halbleiterschichten des Innenbereichs von einer transparenten dielektrischen Schicht umgeben. Eine Ausbildung einer reflektierenden Beschichtung zur Erzeugung einer Spiegelschicht um den Innenbereich mit den Halbleiterschichten herum findet in einem nachfolgenden Schritt und in einem dazu benachbarten Bereich der Schichtenfolge statt.
Dabei sind die Spiegelschicht sowie die auf den Seitenwänden der Halbleiterschichten aufgebrachte Passivierung räumlich voneinander getrennt, sodass durch Form und Ausbildung der Spiegelschicht nicht nur eine gewünschte Abstrahlcharakteristik erreichbar ist, sondern die beiden Schichten auch getrennt voneinander prozessiert und optimiert werden können.
In einem Aspekt der Erfindung wird somit ein optoelektronisches Bauelement mit einer epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge vorgeschlagen. Die epitaktisch gewachsene Schichtenfolge umfasst dabei einen funktionellen Innenbereich, der einen ersten elektrischen Kontakt sowie einen dem ersten elektrischen Kontakt gegenüberliegenden zweiten elektrischen Kontakt aufweist. Zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt sind zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten angeordnet. Dabei weisen die zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten eine sich zum zweiten elektrischen Kontakt hinweg vergrößernde Grundfläche auf. Mit anderen Worten werden die Halbleiterschichten in Richtung auf den zweiten elektrischen Kontakt hin größer bzw. breiter.
Ferner ist eine dielektrische Passivierungsschicht auf Seitenwänden, bzw. Seitenflächen der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten vorgesehen. Die dielektrische Passivierungsschicht kann neben einer reinen Passivierung auch weitere Funktionalitäten beinhalten, insbesondere beispielsweise für eine Vergrößerung der Bandlücke im Bereich der Seitenwänden der Halbleiterschichten und besonders im Bereich einer aktiven Schicht sorgen. Somit wird die Passivierungsschicht auch dazu verwendet, die Quanteneffizienz der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten zu verbessern. Eine Spiegelschicht umgibt nun unter Bildung eines Zwischenraumes die Passivierungsschicht. Demzufolge ist die Spiegelschicht erfindungsgemäß von der Passivierungsschicht beabstandet, sodass sich zwischen den beiden Schichten ein Zwischenraum ausbildet. Der zweite elektrische Kontakt und die den zweiten elektrischen Kontakt umgebene Ebene des gebildeten Zwischenraumes bilden anschließend die Lichtaustrittsfläche des optoelektronischen Bauelements.
Mit dem vorgeschlagenen optoelektronischen Bauelement wird eine räumliche Trennung zwischen der Spiegelschicht und der Passivierungsschicht erreicht, sodass diese in der Herstellung unabhängig voneinander optimiert werden können. Insbesondere ist es auf diese Weise möglich, dass eine Defektätzung durch die dielektrische Passivierungsschicht unabhängig und optimiert von der späteren Ausbildung der Spiegelschicht erfolgen kann. Dadurch lässt sich die Reflektivität der Spiegelschicht optimieren, ohne dass Nachteile oder Kompromisse bei der Ausbildung der Passivierungsschicht und damit der bei der Quanteneffizienz der zur Lichterzeugung vorgesehenen Halbleiterschichten vorgenommen werden müssen.
In einigen Aspekten kann dabei die Spiegelschicht elektrisch leitend ausgebildet sein und den zweiten elektrischen Kontakt über die Lichtaustrittsfläche elektrisch kontaktieren. Auf diese Weise wird ein vertikales Bauelement gebildet, bei dem die elektrischen Kontakte auf gegenüberliegenden unterschiedlichen Seiten liegen. In einem Aspekt ist hierzu ein elektrisch leitendes transparentes Material, beispielsweise ITO vorgesehen, welches sich zumindest teilweise über den Zwischenraum erstreckt und den zweiten elektrischen Kontakt insbesondere mit der Spiegelschicht leitend verbindet. Das elektrisch leitende transparente Material kann hierzu flächig über dem Zwischenraum ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, dass sich das elektrisch leitende transparente Material als Steg von dem zweiten elektrischen Kontakt zumindest zu der Spiegelschicht erstreckt. Eine derartige Ausbildung hätte den Vorteil, dass die Lichtaustrittsfläche nur teilweise von dem transparenten elektrisch leitenden Material bedeckt ist, sodass auf diese Weise eine -wenn auch geringe - Absorption durch das elektrisch leitende transparente Material bzw. eine Lichtstreuung an diesem vermieden wird.
Ein anderer Aspekt beschäftigt sich dabei mit dem Material innerhalb des durch den Abstand zwischen der Spiegelschicht und der die elektrischen Passivierungsschicht gebildeten Zwischenraumes.
In einer Ausgestaltung ist dieser Zwischenraum mit einem transparenten nicht-leitenden Material verfüllt. Dieses unterscheidet sich in einigen Aspekten von der dielektrischen Passivierungsschicht. In einigen Ausgestaltungen kann der gebildete Zwischenraum auch zumindest teilweise frei von einem festen Material verbleiben und beispielsweise nur mit einem Gas, insbesondere Luft aufgefüllt sein. In einem derartigen Fall wäre ein sich über den Zwischenraum erstreckender Steg als Brücke zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt und der Spiegelschicht ausgebildet.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltungsform wird vorgeschlagen, das von den zur Lichterzeugung vorgesehenen Halbleiterschichten erzeugte Licht zu konvertieren. Hierzu ist in einigen Aspekten der Zwischenraum zwischen der Spiegelschicht und der dielektrischen Passivierungsschicht mit einem Konvertermaterial verfüllt. Dieses kann insbesondere Quantendots oder ein mit Konverterpartikeln oder organischen lumineszenten Molekülen versehenes Polymer aufweisen. Bei Bauelementen mit sehr geringen Abmessungen im Bereich unter 10µm sind Quantendots das geeignetere Material. Durch einen Konverter in dem Zwischenraum lässt sich zum einen ein Mischlicht erzeugen, beispielsweise durch eine entsprechende Wahl und Konzentration des Konvertermaterials als auch eine Vollkonversion des von den Halbleiterschichten erzeugten Lichts.
Zur Vollkonversion ist in einigen Aspekten zudem vorgesehen, den zweiten elektrischen Kontakt mit einer reflektierenden Schicht auszugestalten, sodass über die Fläche des zweiten elektrischen Kontakts kein Licht aus der Lichtaustrittsfläche abgestrahlt wird, sondern dieses stets in den mit Konvertermaterial gefüllten Zwischenraum gelangt und dort konvertiert wird. Mehrere dieser Bauelemente lassen sich zu einem Pixel für die Erzeugung eines roten, grünen und blauen Farbtons zusammenfassen.
Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit der Ausgestaltung der Spiegelschicht. In einigen Gesichtspunkten kann diese eine metallische elektrisch leitende Schicht umfassen, die insbesondere aus Silber, Aluminium, Gold, Platin oder einem anderen für das erzeugte Licht hochreflektiven Material gebildet ist. Die Dicke einer derartigen metallischen elektrisch leitenden Spiegelschicht liegt in Ausgestaltungen im Bereich von wenigen 10 nm bis einigen 100 nm. Um einen möglichst geringen Flächenwiderstand und damit einen Stromtransport hin zu dem zweiten Kontakt zu gewährleisten, kann die elektrisch leitende Spiegelschicht mit einem besonders leitfähigen Material ausgebildet sein, dessen Flächenwiderstand möglichst gering ist.
Ebenso ist es möglich, dass die Spiegelschicht mehrere Schichten, insbesondere auch mehrere metallische leitende Schichten aufweist. In einer alternativen Ausgestaltungsform ist die Spiegelschicht als DBR Spiegel, d. h. mit einer Folge von Schichten unterschiedlichen Brechungsindices ausgeführt. Ein derartiger DBR Spiegel kann unter anderem auf die Wellenlänge des Halbleiterschichten erzeugten Lichts abgestimmt sein, sodass dieses mit besonders hoher Effizienz reflektiert und in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche gelenkt wird.
Der Zwischenraum ist in einigen Ausgestaltungen in einer Draufsicht auf die Lichtaustrittsfläche als kreisförmiges Gebilde, als quadratische Struktur oder auch als Vieleck ausgeführt. Ferner kann der Zwischenraum unterschiedliche Formen annehmen, beispielsweise als Trichter mit geraden Wänden oder mit gekrümmten zum Beispiel parabolischen Wänden ausgebildet werden. In einigen Aspekten weist die Spiegelschicht somit eine sich in Richtung der Lichtaustrittsfläche hin öffnende parabolische Form auf. Ein Fokuspunkt der parabolischen Form kann in einer derartigen Ausgestaltung im Innenbereich und insbesondere im Bereich einer aktiven Zone der zur Lichterzeugung dienenden Halbleiterschichten liegen.
In einem anderen Aspekt ist ein Öffnungswinkel zwischen der Spiegelschicht und einer Normalen auf die Lichtaustrittsfläche größer als ein Öffnungswinkel zwischen den Seitenwänden der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten und der Normalen auf die Lichtaustrittsfläche. Demzufolge ist ein Öffnungswinkel des Zwischenraums (letztlich die Neigung der Spiegelschicht) unterschiedlich zu dem Öffnungswinkel der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten (dem Neigungswinkel der Seitenwände des Innenbereichs), sodass die Seitenwände der Halbleiterschichten und die Spiegelschicht nicht parallel zueinander verlaufen. Ein derartiger nicht paralleler Verlauf wäre beispielsweise bei der oben angesprochenen parabolischen Form als auch bei einer trichterförmigen Form vorhanden, sofern der Öffnungswinkel des durch die Spiegelschichten gebildeten Trichters anders ist als der Öffnungswinkel, der durch die Seitenflächen der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten definiert ist.
Einige weitere Aspekte beschäftigen sich mit dem Abstand der Spiegelschicht von der dielektrischen Passivierungsschicht. Der Abstand ist dabei im Wesentlichen durch das Herstellungsverfahren des optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip festgelegt. In einigen Aspekten ist ein Verhältnis der Abstände von der Spiegelschicht zu den Zentren des ersten bzw. zweiten Kontaktes unterschiedlich ist zu einem Verhältnis der Abstände zwischen den Seitenwänden der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten und den Zentren des ersten bzw. zweiten Kontakts. Je nach Neigung der Spiegelschichten und/oder der Seitenwände können die Verhältnisse an das gewünschte Abstrahlverhalten angepasst werden.
In einem anderen Aspekt hängt ein Abstand zwischen der Spiegelschicht und den Seitenwänden der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten im Bereich des ersten Kontaktes von einem Winkel ab, der sich aus einer Normalen zur Lichtaustrittsseite und den Seitenwänden der Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten ergibt. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass, wenn die Seitenwände stärker geneigt sind, der Innenbereich einen größeren Öffnungswinkel aufweist und damit auch der Abstand im Bereich des ersten Kontaktes entsprechend größer ausfällt. Demzufolge berührt oder schneidet eine gedachte Linie, die parallel zu der Normalen durch den unteren Randbereich der Spiegelschicht im Bereich des ersten Kontaktes verläuft in einer Verlängerung zur Lichtaustrittsseite hin die Seitenflächen der Halbleiterschichten nicht.
In einigen Aspekten ist der Abstand durch wenigstens das Zweifache eines Arcus-Tangens eines Winkels zwischen einer Normalen zur Lichtaustrittsseite und den Seitenwänden der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten gegeben.
Andere Aspekte beschäftigen sich mit der Ausgestaltung der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten. Diese sind, wie eingangs erwähnt, Teil einer epitaktischen Schichtenfolge bzw. aus dieser gebildet. Entsprechend umfassen die zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten eine erste mit einem ersten Dotiertyp versehene Halbleiterschicht, die elektrisch mit dem ersten Kontakt verbunden ist. Ebenso umfassen die Halbleiterschichten eine zweite Halbleiterschicht mit einem zweiten Dotiertyp, die an den zweiten Kontakt elektrisch angeschlossen ist. Zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ist eine aktive Schicht angeordnet. Neben den Halbleiterschichten können auch zusätzliche Stromaufweitungsschichten vorgesehen sein. Die Dotierung mag konstant sein, weist aber in einigen Aspekten auch ein Dotierprofil auf.
In einigen Aspekten weist die aktive Schicht einen oder mehrere Quantenwells auf. Im Fall mehrerer Quantenwells sind diese oftmals aus einem ternären oder quaternären Materialsystem aufgebaut, welches unter anderem Aluminium in verschiedene Konzentrationen aufweist. Die unterschiedliche Aluminiummenge führt zu unterschiedlichen Bandlücken, wodurch sich die oben erwähnte Quantenwellstruktur aus mehreren einzelnen Quantenwells und dazwischen liegenden Barriereschichten ergibt. In einem weiteren Aspekt kann eine Quantenwellenintermixing vorgesehen sein, welches im Bereich der Seitenwände ausgebildet ist. Ein Quantenwellintermixing führt zu einer Veränderung der Bandstruktur der aktiven Zone im Bereich der Seitenwände und bewirkt so eine elektrische Abstoßung von Ladungsträgern in diesem Bereich. Alternativ kann auch eine Vergrößerung der Bandlücke und eine damit verbundene elektrische Abstoßung im Bereich der Seitenwände durch ein Regrowth-Verfahren, d. h. durch ein Überwachsen der Seitenwände mit einem Halbleiter mit größerer Bandlücke bewirkt werden.
In einigen Aspekten umfasst die epitaktische Schichtenfolge, auf der die Spiegelschicht aufgebracht ist, zumindest eine der oben genannten Halbleiterschichten. Dies folgt aus dem Herstellungsprozess, da sowohl der Innenbereich, als auch die epitaktische Schichtenfolge, auf der die Spiegelschicht aufgebracht ist, aus der epitaktischen Schichtenfolge strukturiert ist. Zudem ist es denkbar, dass sich auch Teile der aktiven Schicht des Innenbereichs in der Schichtenfolge, auf den die Spiegelschicht aufgebracht ist, wiederfinden.
Das optoelektronische Bauelement ist aus der epitaktischen Schichtenfolge gebildet, indem ein oder mehrere Innenbereiche mit zur Lichterzeugung vorgesehenen Halbleiterschichten strukturiert und von einem Zwischenraum umgeben werden. Bereiche der epitaktischen Schichtenfolge, die somit den Rand des Zwischenraums bilden, werden mit der Spiegelschicht überwachsen, sodass sich das vorgeschlagene optoelektronische Bauelement ergibt. Dies hat den Vorteil, dass die epitaktische Schichtenfolge als Ganzes einheitlich gewachsen werden kann, und anschließend durch weitere Prozessschritte die optoelektronischen Bauelemente aus der epitaktischen Schichtenfolge prozessiert werden.
In einem weiteren Aspekt umfasst das optoelektronische Bauelement eine isolierende Schicht auf der Seite des ersten Kontaktes. Diese weist wenigstens zwei mit einem elektrischen leitenden Material versehene Durchbrüche auf. Dabei ist ein erster Durchbruch so ausgeführt, dass das darin vorhandene Material den ersten Kontakt kontaktiert. Ein zweiter Durchbruch ist hingegen in einem Bereich angeordnet, bei dem das darin vorhandene leitende Material mindestens einen Bereich der Spiegelschicht oder dem die Spiegelschicht tragenden Bereich kontaktiert.
Ein anderer Gesichtspunkt beschäftigt sich mit einer elektronischen Vorrichtung mit einer Vielzahl von Bauelementen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Wie bereits erwähnt, wird das optoelektronische Bauelement aus einer epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge gebildet, sodass diese epitaktisch gewachsene Schichtenfolge nicht nur zur Herstellung und Erzeugung eines einzelnen Bauelements, sondern auch für eine Vielzahl von Bauelementen nach dem vorgeschlagenen Prinzip geeignet ist.
In einem derartigen Fall sind die Bauelemente in der epitaktischen Schichtenfolge in Reihen und Spalten angeordnet, und weisen auf einer Seite eine Vielzahl von Kontaktbereichen auf. In einigen Ausgestaltungen sind die optoelektronischen Bauelemente einer derartigen Vorrichtung mit einem gemeinsamen Kontakt, beispielsweise einem gemeinsamen n-Kontakt ausgeführt. Dieser ist in einigen Ausführungen durch das auf dem zweiten Kontakt aufgebrachte transparente Material gebildet, das in Kontakt mit der Spiegelschicht wenigstens einiger der Bauelemente steht.
Erfindungsgemäß umfasst die optoelektronische Vorrichtung neben der Vielzahl von Bauelementen auch eine Ansteuerschicht, auf der die Vielzahl von Bauelementen angeordnet und elektrisch kontaktiert ist. Die Ansteuerschicht kann dabei aus einem bezüglich der epitaktischen Schichtenfolge unterschiedlichen Material gefertigt sein und besitzt auf ihrer Oberfläche eine Vielzahl von Kontaktbereichen, die mit den Kontaktbereichen der epitaktischen Schichtenfolge und den optoelektronischen Bauelementen korrespondiert. In der Ansteuerschicht sind Zuleitungen, Steuerschaltungen und notwendige Versorgungselemente zur Ansteuerung und Versorgung der optoelektronischen Bauelemente vorgesehen. Auf diese Weise lässt sich ein Array von Bauelementen erzeugen, welches beispielsweise für Displays oder andere Licht gebenden Anwendungen geeignet ist. Ein Abstand zwischen zwei Bauelementen kann dabei zumindest einem Abstand zweier gegenüberliegende Punkte der Spiegelschicht im Bereich der Lichtaustrittsfläche entsprechen. In einigen Ausgestaltungen kann der Abstand der optoelektronischen Bauelemente auch größer gewählt sein. Gerade in dieser Ausgestaltung ist es möglich in die Zwischenräume teilweise Konvertermaterialien einzubringen, um so ein Array aus Bauelementen zur Erzeugung von roter, grüner und blauer Farbe zu bilden.
Zudem ist es möglich, auf der Lichtaustrittsseite weitere lichtformende oder -konvertierende Strukturen aufzubringen, um somit beispielsweise Pixel unterschiedlicher Farbe zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
Das grundlegende Prinzip besteht hierbei darin, eine epitaktische Schichtenfolge von zwei Seiten her zu strukturieren und mit Mesagräben auszubilden. Die Positionen dieser Gräben sind derart ausgeführt, dass durch einen zweiten Mesaätzprozess von einer anderen Seite her der gewünschte Zwischenraum mit seinen jeweiligen Seitenflanken an der epitaktischen Schichtenfolge gebildet wird. Auf diese Weise lassen sich die Seitenflanken des Innenbereichs separat von den Seitenflanken der späteren Spiegelschicht fertigen und so jeweils für die geeignete Anwendung optimieren. Insbesondere ist es in diesem Verfahren auch möglich, die Seitenflanke des Innenbereichs weiteren Maßnahmen zu unterwerfen, umso beispielsweise mögliche Defekte im Bereich der aktiven Schicht des Innenbereichs zu beheben. Zudem lässt sich die Passivierungsschicht für den Innenbereich unabhängig von der späteren Spiegelschicht ausbilden, sodass diese für die Anwendung optimiert werden kann.
In einem Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements wird ein Wachstumssubstrat vorgesehen, auf den eine flächige epitaktische Schichtenfolge aufgebracht wird. Die Schichtenfolge umfasst eine n-dotierte Halbleiterschicht, eine p-dotierte Halbleiterschicht sowie eine dazwischen angeordnete aktive Schicht. Dabei lässt sich die flächige epitaktische Schichtenfolge auf die gewünschte Lichterzeugung (insbesondere die Farbe des erzeugten Lichts) und die daraus resultierenden Bedürfnisse optimieren. Insofern besteht demnach die Möglichkeit, die aktive Schicht als einfachen pn-Übergang, als Quantenwell oder auch als Mehrfachquantenwell aus einem der ternären oder quaternären Materialsystem auszubilden. Die epitaktische Schichtenfolge ist somit für das jeweilige Materialsystem und zur Lichterzeugung optimiert.
Neben den n-dotierten und den p-dotierten Halbleiterschichten können in diesem Zusammenhang auch weitere Strukturen Teile der epitaktischen Schichtenfolge sein. Hierzu gehören unter anderem Stromverteilungsschichten, aber auch Kontaktschichten, welche die späteren Kontakte des Innenbereichs und damit der vertikalen µ-LED bilden. Die Dotierung der einzelnen Halbleiterschichten lässt sich auf die Bedürfnisse einstellen, sie kann konstant sein, aber auch einem Dotierprofil folgen.
In einem danach angeschlossenen zweiten Schritt wird eine erste Oberfläche der epitaktischen Schichtenfolge strukturiert. Dies kann beispielsweise über das Aufbringen und Belichten einer Fotomaskenschicht erfolgen. In einer Draufsicht auf die erste Oberfläche erfolgt die Strukturierung derart, dass ein einem ersten Ätzprozess zugänglicher Oberflächenbereich gebildet wird, der eine Innenfläche umschließt. Diese Innenfläche bildet die Oberfläche des späteren Innenbereichs und damit eine Seite der µ-LED.
In einem besonderen Aspekt bildet die Innenfläche die der späteren Lichtaustrittsseite gegenüberliegende Oberfläche der µ-LED.
Nach der Strukturierung wird ein erster Ätzvorgang durchgeführt und so im zugänglichen Oberflächenbereich ein Mesagraben erzeugt. Durch die Ausbildung des Mesagrabens entsteht ein mit geneigten Seitenflanke ausgebildeter Innenbereich, welcher die spätere µ-LED des elektronischen Bauelements bildet. Der Mesagraben wird dabei mindestens bis zu einer Tiefe geätzt, welche die aktive Schichtdicke der epitaktischen Schichtenfolge freilegt und durchtrennt.
Anschließend wird eine zweite Oberfläche der epitaktischen Schichtenfolge strukturiert, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Die Strukturierung kann dabei in ähnlicher Weise unter Bildung einer Fotolackschicht und eines anschließenden Belichtens erfolgen. In Draufsicht auf diese zweite Oberfläche sind nun Bereiche einen zweiten Ätzvorgang zugänglich, die wenigstens teilweise über dem gebildeten Mesagraben liegen. Durch einen darauffolgenden zweiten Ätzvorgang wird nun das exponierte Material der epitaktischen Schichtenfolge entfernt, bis der Mesagraben von der anderen Seite her geöffnet wird. Diese Öffnung schafft somit einen durchgängigen Zwischenraum, der den Innenbereich umschließt, wobei die dem Innenbereich gegenüberliegenden Seitenflanken der restlichen epitaktischen Schichtenfolge ebenfalls teilweise geneigt gegenüber einer Normalen verlaufen.
In einem Aspekt umfasst der Schritt des Ausbildens der epitaktischen Schichtenfolge auch ein Ausbilden einer ersten elektrischen Kontaktschicht, welche die erste Oberfläche bildet. Alternativ kann hierzu auch eine erste elektrische Kontaktschicht sowie eine darauf aufgebrachte strukturierte Isolationsschicht ausgeführt werden, wobei in diesem Fall die strukturierte Isolationsschicht die erste Oberfläche bildet. Während des Ausbildens der epitaktischen Schichtenfolge bietet es sich auch an, bereits eine zweite elektrische Kontaktschicht vorzusehen, die anschließend die zweite Oberfläche bildet.
In einem Aspekt ist vorgesehen, während des Strukturierens einer ersten Oberfläche auch ein Quantenwellintermixing in Bereichen der aktiven Schicht zu erzeugen, die in Verlängerung die Grenzfläche zwischen dem dem ersten Ätzvorgang zugänglichen Oberflächenbereich und der Innenfläche einschließen. Mit anderen Worten wird hierzu ein Strukturieren durchgeführt, welches nicht nur zur Ausbildung des Mesagrabens dient, sondern auch die Erzeugung eines Quantenwellintermixings in den Bereichen der aktiven Schicht unterstützt, welche später den Randbereich des Innenbereichs und damit den Randbereich der aktiven Schicht der µ-LED bilden.
In diesem Zusammenhang kann eine Strukturierung mit den zugänglichen Oberflächenbereichen in Draufsicht unterschiedliche Formen aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, die zugänglichen Oberflächenbereiche in Form eines Kreisringes auszubilden, wobei der Mittelpunkt des Kreisringes den Mittelpunkt des Innenbereichs bildet. Alternativ ist es möglich, die zugänglichen Oberflächenbereiche in Form von Vielecken bzw. auch einem Quadrat auszuformen. Insbesondere ist es möglich, dass sich die Oberflächenbereiche in ihrer Form an den Kristallebenen der Halbleiterstruktur orientieren. Es ist in diesem Zusammenhang ebenso denkbar, den äußeren Rand anders zu gestalten als den inneren Rand des zugänglichen Oberflächenbereichs. Auf diese Weise lassen sich Innenbereiche definieren, deren Form unterschiedlich von der Form des später umgebenden Zwischenraumes ist.
Der Schritt des Erzeugens eines Mesagrabens umfasst in einigen Aspekten auch ein optionales Behandeln der Seitenflächen des Innenbereichs zur Reduktion von Defekten in einem Oberflächenbereich der aktiven Schicht. Als mögliches Beispiel dienen hierfür Regrowthverfahren, bei dem eine Bandstrukturveränderung in der aktiven Schicht durch epitaktisches Aufbringen eines geeigneten Halbleitermaterials auf dem Oberflächenbereich des Innenbereichs durchgeführt wird. Sofern dieses Halbleitermaterial auch auf den restlichen Seitenflanken der epitaktischen Schichtenfolge aufgebracht wird, können diese durch den späteren zweiten vorgenommene Ätzvorgang wieder entfernt werden. Ebenso ist es möglich, eine Oberfläche der Seitenflächen des Innenbereichs zu passivieren. Dies kann anstatt des optionalen Behandelns, aber auch nach einer derartigen Behandlung erfolgen.
Weitere Aspekte beschäftigen sich mit der Strukturierung der der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche. Hierzu kann ein Träger auf der ersten Oberfläche angeordnet werden, wodurch ein Umbonden der epitaktischen Schichtenfolge erreicht wird. Auf diese Weise lässt sich das ursprünglich vorgesehene Wachstumssubstrat zumindest teilweise entfernen und die zweite Oberfläche freilegen. Diese kann in weiteren Schritten zusätzlich prozessiert werden, beispielsweise durch Aufbringen von Stromaufteilungsschichten oder einer zweiten elektrischen Kontaktschicht. In einigen Aspekten kann die zweite elektrische Kontaktschicht auch einen Teil der Strukturierung bilden, die für den folgenden zweiten Ätzvorgang benötigt wird. Die dem zweiten Ätzvorgang zugänglichen Bereiche der zweiten Oberfläche liegen in einigen Aspekten außerhalb des durch den ersten Ätzvorgang gebildeten Innenbereichs.
Durch den zweiten Ätzvorgang wird eine Seitenflanke der epitaktischen Schichtenfolge geschaffen, die je nach Ausgestaltung des Ätzvorgangs unterschiedlich geneigt sein kann. So ist es beispielsweise möglich, dass die dem Innenbereich gegenüberliegende Seitenflanke der epitaktischen Schichtenfolge stärker gegenüber einer Normalen zur zweiten Oberfläche hin geneigt ist als die Seitenwände des Innenbereichs. Mit anderen Worten öffnet sich die dem Innenbereich gegenüberliegenden Seitenflanke stärker als die Seitenwände des Innenbereichs selbst. Alternativ ist es auch möglich, den zweiten Ätzvorgang in mehrere Einzelschritte zu unterteilen, so dass die Seitenflanke der dem Innenbereich gegenüberliegenden epitaktischen Schichtenfolge einen parabolischen Verlauf mit einem abnehmenden Durchmesser des entstehenden Zwischenraums in Richtung auf die erste Oberfläche hin aufweisen.
Ein anderer Aspekt beschäftigt sich mit Dimension des Zwischenraums im Bereich der ersten Oberfläche. Durch die zwei vorgenommenen Ätzprozesse kann eine Länge des Zwischenraumes im Bereich der ersten Oberfläche mindestens dem zweifachen eines Wertes entsprechen, der von einem Öffnungswinkel der Seitenwände des Innenbereichs und der Dicke taktischen Schichtenfolge abgeleitet ist. Mit anderen Worten ist der Abstand des Zwischenraumes von den beiden Ecken und Seitenkanten im Bereich der ersten Oberfläche umso größer je geneigter die Seitenwände des Innenbereichs durch den ersten Ätzvorgang sind.
Andere Aspekte beschäftigen sich mit dem weiteren Prozess nach dem Ausbilden des Zwischenraumes in der epitaktischen Schichtenfolge. So umfasst in einigen Aspekten das Verfahren weiterhin ein Aufbringen einer Spiegelschicht auf den dem Innenbereich abgewandten Seitenflanken der epitaktischen Schichtenfolge. In einem weiteren Aspekt wird der Zwischenraum aufgefüllt, insbesondere mit einem transparenten Material. Das transparente Material kann nicht leitend sein, sodass ein Kurzschluss zwischen gespiegelt Schicht und dem Innenbereich vermieden wird. In einem anderen Aspekt kann der Zwischenraum auch mit einem Material aufgefüllt werden, welches Konverterpartikel umfasst. Die Konverterpartikel sind in einigen Aspekten als Quantendots ausgeführt und geeignet, im Innenbereich erzeugtes Licht einer ersten Wellenlänge in Licht einer zweiten Wellenlänge zu wandeln. Je nach Ausgestaltung ist es hierbei möglich, eine sogenannte Vollkonversion durchzuführen. In einigen Aspekten weist dazu die zweite Kontaktschicht auf dem Innenbereich ein reflektierendes Material auf, sodass aus diesem zweiten Kontaktbereich in einem Betrieb der Anordnung Licht nicht abgestrahlt wird, sondern dies vielmehr in den Zwischenraum abgestrahlt und dort konvertiert wird.
In einem weiteren Aspekt wird nun auf die zweite Kontaktschicht ein transparentes leitfähiges Material aufgebracht, welches zumindest teilweise über dem gebildeten Zwischenraum verläuft. Hierzu kann das Material auf dem transparenten Material in dem Zwischenraum aufgebracht werden. Alternativ ist es auch möglich, einen Steg oder eine andere Struktur aus dem transparenten Material auszubilden und das Material im Zwischenraum anschließend zu entfernen.
Figurenliste
Weitere Aspekte und Ausführungsformen nach dem vorgeschlagenen Prinzip werden sich in Bezug auf die verschiedenen Ausführungsformen und Beispiele offenbaren, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben werden.

1 zeigt eine erste Ausgestaltung eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
2 stellt eine zweite Ausgestaltung eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip dar;
3 zeigt eine dritte Ausgestaltung eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip;
4 zeigt eine Ausführung einer optoelektronischen Vorrichtung im Querschnitt mit einigen Bauelementen zur Verdeutlichung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips
5 stellt in mehreren Teilfiguren Draufsichten auf Array von optoelektronischen Bauelementen dar, deren Form unterschiedlich ist;
6A bis 6E zeigen verschiedene Zwischenschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgenden Ausführungsformen und Beispiele zeigen verschiedene Aspekte und ihre Kombinationen nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Ausführungsformen und Beispiele sind nicht immer maßstabsgetreu. Ebenso können verschiedene Elemente vergrößert oder verkleinert dargestellt werden, um einzelne Aspekte hervorzuheben. Es versteht sich von selbst, dass die einzelnen Aspekte und Merkmale der in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen und Beispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können, ohne dass dadurch das erfindungsgemäße Prinzip beeinträchtigt wird. Einige Aspekte weisen eine regelmäßige Struktur oder Form auf. Es ist zu beachten, dass in der Praxis geringfügige Abweichungen von der idealen Form auftreten können, ohne jedoch der erfinderischen Idee zu widersprechen.
Außerdem sind die einzelnen Figuren, Merkmale und Aspekte nicht unbedingt in der richtigen Größe dargestellt, und auch die Proportionen zwischen den einzelnen Elementen müssen nicht grundsätzlich richtig sein. Einige Aspekte und Merkmale werden hervorgehoben, indem sie vergrößert dargestellt werden. Begriffe wie „oben“, „oberhalb“, „unten“, „unterhalb“, „größer“, „kleiner“ und dergleichen werden jedoch in Bezug auf die Elemente in den Figuren korrekt dargestellt. So ist es möglich, solche Beziehungen zwischen den Elementen anhand der Abbildungen abzuleiten. Jedoch ist das vorgeschlagene Prinzip nicht hierauf beschränkt, sondern es können verschiedene optoelektronische Bauelemente, mit unterschiedlicher Größe und auch Funktionalität bei der Erfindung eingesetzt werden. In den Ausführungsformen sind wirkungsgleiche oder wirkungsähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen ausgeführt.
1 zeigt eine erste Ausgestaltungsform eines optoelektronischen Bauelements nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Das optoelektronische Bauelement ist dabei aus einer epitaktischen Schichtenfolge gefertigt und umfasst im Wesentlichen einen Innenbereich 3, einen den Innenbereich 3 umgebenden Zwischenraum 7 sowie einen äußeren Bereich 11. Der Innenbereich 3 umfasst funktionelle Halbleiterschichten 4, die zur Lichterzeugung ausgebildet sind. Diese sind vereinfacht als vertikale µ-LED bezeichnet, da die Anschlusskontakte 30 und 35 aufeinander gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterschichten 4 angeordnet sind. Im Einzelnen umfasst die µ-LED eine erste p-dotierte Schicht 41, wobei die p-Dotierung über die Schicht entweder konstant, aber auch einen vorbestimmten Dotiergradienten zeigen kann. Die p-dotierte Schicht 41 ist über eine Stromverteilungsschicht 31 an den ersten Kontakt 30 angeschlossen, der die Unterseite der µ-LED bildet.
Auf der p-dotierten Schicht 41 ist eine aktive Schicht 43 aufgebracht. Diese umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Quantenwell zur Erzeugung von Licht, beispielsweise einer blauen oder grünen Farbe. Auf der aktiven Schicht 43 ist eine zweite Halbleiterschicht 42 epitaktisch abgeschieden, die zudem n-dotiert ist. Wie schon in der p-dotierten epitaktisch abgeschiedenen Schicht 41 ist auch die zweite Schicht 42 mit einem konstanten Dotierprofil oder auch je nach gewünschter Anwendung einem veränderlichen Dotierprofil beaufschlagt. Auf der Oberseite der zweiten Schicht 42 ist eine optionale Stromverteilungsschicht 36 und auf dieser der zweite Kontakt 35 gebildet. Die Oberseite des zweiten Kontaktes 35 bildet somit auch einen Teil der Lichtaustrittsfläche 10 des elektronischen Bauelements.
Die Seitenwände 44 des funktionellen Innenbereichs 3 sind mit einer dielektrischen und transparenten Passivierungsschicht 5 bedeckt. Dabei verlaufen die Seitenwände wie dargestellt nicht senkrecht zu einer Flächennormalen der Lichtaustrittsseite 10, sondern sind um einen Winkel α hierzu nach außen geneigt. Dies führt hier dargestellt dazu, dass sich eine Grundfläche des Innenbereichs 3 der Halbleiterschichten 4 von dem ersten Kontakt 30 zu dem zweiten Kontakt 35 hin konstant und kontinuierlich vergrößert. Mit anderen Worten ist der Innenbereich 3 mit abgeschrägten Seitenflächen ausgeführt und somit trichterförmig ausgestaltet.
Auf der Lichtaustrittsseite des zweiten Kontaktes 35 ist eine transparente leitfähige Schicht 9, beispielsweise aus ITO aufgebracht. Diese bedeckt den Kontakt 35 vollständig, der sich über die komplette Austrittsseite erstreckt.
Daneben umfasst das optoelektronische Bauelement einen Bereich 11 der epitaktischen Schichtenfolge, auf dessen Seitenwände die metallische Spiegelschicht 6 aufgebracht ist. Die metallische Spiegelschicht 6 zeigt in einer Querschnittsdarstellung einen parabolischen Verlauf, sie öffnet sich also zunehmend in Richtung auf die Lichtaustrittsseite 10. Dadurch wird zwischen der die elektrischen Passivierungsschicht an den Seitenwänden des Innenbereichs 3 und der Spiegelschicht 6 ein Zwischenraum 7 geschaffen, der wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, mit einem transparenten und nicht-leitenden Material 8 verfüllt ist. Die parallel zur Oberseite des Kontaktes 35 entstehende Ebene 10a des Zwischenraum 7 bildet gemeinsam mit der Oberfläche des Kontaktes 35 die Lichtaustrittsseite 10.
Der hier dargestellte parabolische Verlauf für die Spiegelschicht 6 entlang der Seitenwände des Bereiches 11 ist so ausgestaltet, dass im Bereich des ersten Kontakts 30 ein Abstand L zwischen der Spiegelschicht 6 und den dielektrischen Schichten 5 in etwa dem zwei-fachen des Öffnungswinkel α entspricht.
Die hier dargestellte Struktur bewirkt somit eine ausreichende räumliche Trennung zwischen der Spiegelschicht 6 und der dielektrischen Passivierungsschicht 5, sodass diese beide unabhängig voneinander prozessiert und optimiert werden können. Wie bereits in der Figur angedeutet, wird das optoelektronische Bauelement aus einer flächig erzeugten epitaktischen Schichtenfolge selbst gefertigt, sodass Bereiche 11 der epitaktischen Schichtenfolge zumindest teilweise die gleiche Struktur und den gleichen Aufbau wie die Halbleiterschichten 4 aufweisen. Insbesondere kann in diesen Bereichen 11 je nach Materialsystem ebenso eine Struktur vorhanden sein, die auch in der funktionellen Schichtenfolge als aktive Schicht 43 angeordnet ist. Im Gegensatz zu dieser aktiven Schicht 43 wird im Betrieb des optoelektronischen Bauelements der in den Bereichen 11 angeordnete Teil nicht zur Lichterzeugung verwendet und ist hierfür auch nicht konfiguriert.
Die hier dargestellte erfindungsgemäße räumliche Trennung zwischen der Spiegelschicht 6 und der dielektrischen Passivierungsschicht 5 erlaubt es, neben einer individuellen Optimierung der Schichten auch unterschiedliche Geometrien hinsichtlich des Innenbereichs 3 und des umgebenden Zwischenraumes 7 zu realisieren. Die 2 und 3 zeigen diesbezüglich zur 1 verschiedene alternative Ausgestaltungen.
In 2 ist sowohl die Form des Zwischenraums 7 als auch die Form des Innenbereichs 3 mit einem trichterförmigen Verlauf ausgestaltet. Hierbei ergibt sich die Neigung der dielektrischen Passivierungsschicht 5 durch den Winkel α, d. h. dem Winkel zur Normalen der Lichtaustrittsseite 10. Entsprechend kann ein Winkel β angegeben werden, der die Neigung der Spiegelschicht 6 gegenüber der Normalen zur Lichtaustrittsseite 10 definiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkel β, d. h. der Neigungswinkel der Spiegelschicht 6 größer als der entsprechende Winkel a, d. h. der Neigungswinkel der Seitenflächen des Innenbereichs 3. Daraus folgt, dass der Öffnungswinkel der Spiegelschicht und damit des Zwischenraums 7 größer ist und sich somit der Zwischenraum 7 von der Ebene des Kontakts 30 zur Lichtaustrittsseite stärker öffnet als der entsprechende Innenbereich 3 mit den funktionellen Halbleiterschichten 4.
Darüber hinaus weist die dielektrische Passivierungsschicht 5 im Bereich des zweiten Kontaktes 35 eine leicht höhere Dicke auf als im Bereich des ersten Kontaktes 30. Dieser Umstand ist herstellungsbedingt, wenn sich im Bereich des späteren zweiten Kontaktes 35 eine größere Menge an Material für die dielektrische Passivierungsschicht an den Seitenwänden anlagert als im Bereich des ersten Kontaktes 30.
In dieser Ausführungsform umfasst die Spiegelschicht 6 zudem einen DBR Spiegel aus mehreren Schichten mit unterschiedlichem Brechungsindex. Ein transparentes Kontaktmaterial 9 ist flächig auf der Lichtaustrittsseite 10 aufgebracht und überdeckt somit sowohl den Kontakt 35 als auch den Zwischenraum 7 vollständig. Dies ist unterschiedlich gegenüber der 1, bei der das transparente leitende Material 9 den Zwischenraum 7 lediglich teilweise überdeckt (nämlich aus der Zeichenebene heraus bzw. in die Zeichenebene hinein).
3 zeigt gegenüber der Ausführungsform der 2 ein entgegengesetzt ausgeführtes Beispiel, bei der der Neigungswinkel β der Spiegelschicht etwas geringer ist als der Neigungswinkel α der Passivierungsschicht 5 auf den Seitenwänden des Innenbereichs 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist somit der Abstand L im Bereich des ersten Kontaktes 30 zwischen der Passivierungsschicht 5 und der Spiegelschicht 6 größer als im Bereich der Lichtaustrittsseite. Darüber hinaus wurde in diesem Ausführungsbeispiel während des Herstellungsprozesses ein Überwachsen vorgenommen, sodass die in der epitaktischen Schichtenfolge ursprünglich vorhandene aktive Schicht 43 nunmehr lediglich im Innenbereich 3 vorhanden ist und somit Teil der Schichtenfolge 4 bildet. In den benachbarten Bereichen 11, auf dem die Spiegelschicht 6 aufgebracht ist, wurden hingegen Bereiche der zu aktiven Schicht 43 korrespondieren durch den Überwachsungsprozess weitestgehend aufgehoben.
Die hier dargestellten Ausführungsformen erlauben es sowohl für den Innenbereich 3 als auch für den umgebenden Zwischenraum 7 unterschiedliche Geometrien und Größen vorzusehen. In einigen Ausgestaltungen ist dabei in Draufsicht eine geometrische Form des Innenbereichs 3 gleich der geometrischen Form des umliegenden Zwischenraumes 7 und der Spiegelschicht 6. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, so dass die beiden Formen auch voneinander abweichen können. Unabhängig davon ist es jedoch möglich, unterschiedliche Ausgestaltungen hinsichtlich der Ausformung des Zwischenbereichs und der darauf angebrachten Spiegelschicht 6 auszugestalten. 5 zeigt in 3 Teilfiguren jeweils verschiedene Ausgestaltungen in Draufsicht auf ein oder mehrere optoelektronische Bauelemente nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
In der linken Teilfigur sind 3 sechseckige optoelektronische Bauelemente nach dem vorgeschlagenen Prinzip dargestellt. Jeweils eine Seite eines jeden der Sechsecke liegt jeweils einer anderen Seite eines benachbarten Bauelements parallel gegenüber. Der Abstand d zwischen zwei benachbarten Bauelementen ist dabei gleich groß gewählt, wobei je nach Anwendung dieser Abstand unterschiedlich groß ausfallen kann. Im Extremfall können die mit dem in dieser Anmeldung vorgeschlagenen Verfahren erzeugten optoelektronischen Bauelemente dicht anliegen, d. h. ihr Abstand zueinander ist im Wesentlichen null und die Spiegelschichten 6 berühren sich leitend im Bereich der Lichtaustrittsfläche.
In der linken Teilfigur sind die sechsecksförmigen optoelektronischen Bauelemente mit einer transparenten Deckschicht 9 vollständig überwachsen, sodass ein gemeinsamer n-Kontakt zwischen den einzelnen Bauelementen realisiert wird. Jedes Bauelement umfasst dabei einen Innenbereich 3, der gemeinsam mit dem Zwischenraum 7 die Austrittsfläche 10 bildet. Die Ebene 10a des Zwischenraums ist dabei mit einem transparenten Material aufgefüllt.
Die mittlere Teilfigur der 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der in Draufsicht die optoelektronischen Bauelemente kreisförmig ausgeführt sind. Der Innenbereich ist mit seinem Kontakt 35 ebenfalls rund ausgestaltet und über einem metallischen Steg 9a an den außen liegenden Bereich der epitaktischen Schichtenfolge 2 und damit an die metallisch leitende Spiegelschicht 6 angeschlossen. Der Zwischenraum 7 zwischen dem Innenbereich 3 und den die restliche epitaktische Schichtenfolge 2 aufweisenden umgebenden Bereiche 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Hohlkörper ausgestaltet, d. h. nicht mit einem festen Material, sondern lediglich mit einem gasförmigen Material verfüllt. Dies ist Luft oder auch ein inertes Gas wie N2. Die Stege 9a bilden somit eine Brücke aus. In der Herstellung wird eine derartige Brücke dadurch geschaffen, indem der Zwischenraum 7 mit einem temporären Material aufgefüllt wird, anschließend der Steg 9a ausgebildet und das temporäre Material aus dem Zwischenraum 7 wieder entfernt wird.
In der rechten Teilfigur der 5 sind die, optoelektronischen Bauelemente als quadratische Bauelemente mit einem quadratischen Innenbereich 3 und einem den quadratischen Innenbereich umgebenden quadratischen Zwischenraum 7 ausgeführt. Auch hier ist der Zwischenraum 7 mit einem Material verfüllt, sodass auf der Lichtaustrittsseite ein kontinuierlich flächiger und transparenter Kontakt ausgebildet ist.
Die hier dargestellten Ausführungsformen lassen sich zu einer optoelektronischen Vorrichtung zusammenfassen, welche als Display mit einer Vielzahl derartiger µLEDs in einer epitaktischen Schichtenfolge ausgeführt sein kann. 4 zeigt eine derartige, optoelektronische Anordnung 1a in Querschnittsdarstellung. Dabei sind mehrere als vertikale µ-LEDs ausgebildete Innenbereiche 3 aus einer epitaktischen Schichtenfolge 2 erzeugt, und ihre Seitenwände jeweils mit einer dielektrischen Passivierungsschicht 5 umgeben. Hiervon beabstandet ist eine Spiegelschicht 6 auf die übrigen parabolisch strukturierten Bereiche 11 der epitaktischen Schichtenfolge 2 aufgebracht. Die Spiegelschicht 6 ist mit einem metallischen Material 6' ausgeführt, sodass ein elektrischer Stromfluss entlang der Spiegelschicht 6 ermöglicht wird. Mehrere Kontaktstege 9a sind auf der Lichtaustrittsseite eines jeden, optoelektronischen Bauelements angeordnet und verbinden die Spiegelschicht 6 elektrisch leitend mit dem zweiten Kontakt 35 der jeweiligen Innenbereiche 3 der µ-LEDs.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip umfasst die optoelektronische Anordnung zudem eine isolierende Schicht 12, die benachbart zu den ersten Kontakten 30 an der Unterseite der epitaktischen Schicht aufgewachsen bzw. angeordnet ist. Die isolierende Schicht 12 umfasst beispielsweise SiO2 oder ein anderes isolierendes Material und enthält eine Vielzahl von Durchbrüchen, die ihrerseits mit einem leitenden Material verfüllt sind.
Erste Durchbrüche 12a sind dabei direkt über dem ersten Kontakt 30 angeordnet, sodass das darin enthaltene leitende Material diesen Kontakt 30 elektrisch kontaktiert. Zweite Kontaktbereiche 12b kontaktieren indes entweder die Spiegelschicht 6 direkt, wie beispielsweise in den beiden links und rechts dargestellten Bereichen der Figur oder auch den die Spiegelschicht 6 angrenzenden Bereich 11. Dieser Aspekt ist für den mittleren Bereich 11 zwischen den beiden µ-LEDs gezeigt.
Dabei ist der Bereich 11 aus dem gleichen Material wie die Halbleiterschicht 41 gefertigt, besitzt also leitende Eigenschaften und kann somit eine elektrische Verbindung zwischen dem Bereich 12b und der Spiegelschicht 6 realisieren. Auf diese Weise sind an der Unterseite, d. h. der Isolierungsschicht 12 Kontaktelemente angeordnet, mit dessen Hilfe sich die einzelnen, optoelektronischen Bauelemente der Vorrichtung individuell ansteuern lassen. Die mit Material verfüllten Durchbrüche sind ihrerseits mit Kontakten einer Ansteuerschicht 13 verbunden, die die notwendigen Versorgungs- und Ansteuerelemente zur individuellen Kontrolle der einzelnen, optoelektronischen Bauelemente der Anordnung enthalten. Die Ansteuerschicht 13 wird dazu oftmals separat gefertigt, so dass es aus einem gegenüber dem Materialsystem der epitaktischen Schichtenfolge 2 unterschiedliche Materialsystem gebildet sein kann.
Auf diese Weise lassen sich optoelektronische Vorrichtungen mit einer Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen bilden, die aus einer einzelnen zusammenhängenden epitaktischen Schicht gefertigt sind. Das Materialsystem der epitaktischen Schicht kann dabei je nach Bedürfnis unterschiedlich gewählt sein. So ist es beispielsweise möglich, ein Materialsysteme zur Erzeugung von blauem Licht vorzusehen. Zur Erzeugung von Mischlicht entweder in einer Halb- oder auch in einer Vollkonversion wird der Zwischenraum 7 mit einem Konvertermaterial verfüllt, welches Konverterpartikel aufweist.
Für die Erzeugung einer Vollkonversion lässt sich dabei der zweite Kontakt 35 mit einer metallischen reflektierenden Schicht ausgestalten, sodass das nach oben abgestrahlte Licht von diesem reflektiert und in den Zwischenraum abgestrahlt wird. Dort wird es konvertiert und auf der Lichtaustrittsseite 10 durch die Ebene 10a des Zwischenraums 7 abgestrahlt. Verschiedene Konvertermaterialien in dem Zwischenraum 7 ermöglichen es, rotes und grünes Licht aus einem blauen Pumplicht der Halbleiterschichten 4 zu bilden. Für die Erzeugung von blauem Licht wird der Zwischenraum lediglich mit einem transparenten Material verfüllt bzw. offengelassen.
Als Konvertermaterialien können insbesondere Quantendots eingesetzt werden, da diese besonders klein sind und in hoher Dichte und Konzentration in den Zwischenraum eingebracht werden können. Alternativ ist es auch möglich, den Zwischenraum mit einem Konvertermaterialien enthaltenen Polymerauszufüllen.
Alternativ lassen sich auch andere Materialsysteme benutzen, beispielsweise zur Erzeugung von rotem Licht, die auf Indium-haltigen quaternären oder ternären Materialsystemen basieren. In diesem Fall wird häufig während des Herstellungsprozesses ein Überwachstumsprozess durchgeführt, sodass die Bandlücke der aktiven Regionen 43 im Bereich der passiven dielektrischen Schicht 5 verändert wird. Dieser Überwachstumsprozess zerstört oftmals auch den zwischen zwei optoelektronischen Bauelementen liegenden Bereich der aktiven Schicht 43, sodass diese wie in 3 dargestellt überwachsen und damit weitestgehend verändert. Je nach Ausgestaltung kann somit ein aktiver Bereich 43 auch im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten, optoelektronischen Bauelementen vorgesehen werden. Elektronisch wäre dieser Bereich nicht zur Lichterzeugung geeignet, da er im Betrieb nicht in Flussrichtung mit einer Spannung größer als der Thresholdspannung beaufschlagt werden würde. Im Fall eines Überwachsens wird dieser Bereich zudem in seiner energetischen Bandstruktur so verändert, dass er für die Erzeugung von Licht auch nicht mehr geeignet ist.
Abhängig davon können auf der Lichtaustrittsseite weitere optische Elemente zur Lichtformung bzw. Konvertierung des abgegebenen Lichts vorgesehen werden.
Die 6A bis 6E zeigen die Ergebnisse von verschiedenen Zwischenschritten für ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauelemente nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
In 6A ist die Fertigung einer epitaktischen Schichtenfolge auf einem Träger und Wachstumssubstrat 130 dargestellt. Zu diesem Zweck wird ein Träger und Wachstumssubstrat 130 bereitgestellt, welches für eine epitaktisches abscheiden verschiedener Halbleiterschichten geeignet ist. Neben einer hier nicht dargestellten Bufferschicht können weitere Schichten epitaktisch abgeschieden werden. Beispielhaft ist hierfür eine Stromaufweitungsschicht 36 dargestellt, die im vorliegenden Fall n-dotiert ist. Die Stromaufweitungsschicht 36 dient dazu, im Betrieb Ladungsträger auf eine möglichst große Fläche der darauf abgeschiedenen n-dotierten Halbleiterschicht 42 zu verteilen und diese zu injizieren. Auf die n-dotierte Halbleiterschicht 42 ist eine Mehrfachquantenwellstruktur 43 aufgebracht. Diese umfasst eine Vielzahl von abwechselnd angeordneten Barriereschichten 430 und Quantenwellschichten 431. Die Dicke der Barrie- und der Quantenwellschichten ist unterschiedlich gewählt und liegen im Bereich einiger weniger Nanometer. Je nach Materialsystem können die Barriereschichten durch eine Änderung der Aluminiumkonzentration während des Abschneidens des Materials erzeugt werden.
Nach dem Aufbringen der Mehrfachquantenwellstruktur 43 wird eine zweite p-dotierte Halbleiterschicht 41 abgeschieden. Auf dieser wird anschließend eine weitere Stromaufweitungsschicht 31 flächig über die epitaktische Schichtenfolge aufgebracht.
Die auf diese Weise hergestellt die epitaktische Schichtenfolge ist zur Lichterzeugung für eine bestimmte Wellenlänge optimiert. Dies kann beispielsweise blaues Licht, grünes Licht, aber auch rotes Licht sein. In allen Fällen kann die Wellenlänge durch eine entsprechende Zugabe von Indium in einem Materialsysteme basierend auf GaN beispielsweise InGaN, InGaP, InAlGaN oder InAlGaP entsprechend eingestellt werden.
In einem nächsten Schritt wird die die erste Oberfläche bildende Schicht 130 mit einer Lackstrukturmaske beaufschlagt und diese in der gezeigten Form strukturiert. In der Draufsicht auf diese Maske ergibt sich beispielsweise eine Form, bei der Bereiche der Stromaufbereitungsschicht 31 exponiert sind und eine mit Lackmaterial bedeckte Innenfläche umschließen. Die Form der Innenfläche sowie der Außenkanten der Lackschicht ist dabei je nach Anwendung abhängig und kann beispielsweise die in den Teilfiguren der 5 gezeigten Ausgestaltung aufweisen.
Die exponierten Bereiche der Stromaufweitungsschicht 31 werden anschließend einem Ätzvorgang unterworfen und so eine Mesastruktur unter Ausbildung von Gräben 7' in die epitaktische Schichtenfolge geätzt. 6B zeigt das Ergebnis eines derartigen Ärzteprozesses, bei dem ein Innenbereich 3 von Mesagräben 7' umgeben ist. Diese Mesagräben besitzen eine Seitenflanke, die im Wesentlichen symmetrisch ausgestaltet ist, und deren Neigung sich durch den Winkel α bezüglich einer Normalen definiert. Der hier dargestellte Prozess entfernt somit das Material in den Mesagräben 7` der Halbleiterschichtenfolge 41, der Mehrfachquantenwellstruktur 43 und der zweiten Halbleiterschicht 42 bis hinunter auf das Wachstumssubstrat 130. Alternativ kann dieser Prozess auch in den hier nicht gezeigten Bufferschichten zwischen dem Wachstumssubstrat 130 und der Stromaufweitungsschicht 36 enden bzw. auch innerhalb der Stromaufweitungsschicht 36 oder in der Halbleiterschicht 42, sofern dies zweckmäßig erscheint. An der Oberseite bleibt die Fotolackschicht 50 erhalten.
Die in dem vorangegangenen Prozess aufgebrachte Schicht 50 kann zumindest teilweise für die weiteren Prozessschritte verwendet werden und dient für den folgenden Prozessschritt als Schutzschicht über der Stromaufbereitungsschicht 31. 6C zeigt diesbezüglich den nächsten Schritt, bei dem die Seitenwände des Innenbereichs mit einer Passivierungsschicht 5 bedeckt werden. Die Passivierungsschicht wird dabei auch auf den abgewandten Seitenflächen als Schicht 5', sowie auf der Oberseite der Fotolackschicht 50 abgeschieden. Diese Schichten 5` sind an sich unerwünscht und werden durch die weiteren Prozessschritte wieder entfernt.
Nach einer entsprechenden Ausbildung der Passivierungsschicht erfolgt ein Umbonden der epitaktischen Schichtenfolge, bei dem ein zusätzlicher Träger 130a auf die Oberseite der epitaktischen Schichtenfolge aufgebracht und diese daran befestigt wird. Der zusätzliche Träger 130a überdeckt somit die Öffnungen der Mesagräben 7'. Anschließend wird das Wachstumssubstrat 130 abgenommen und die resultierende Oberfläche für weitere Prozessschritte vorbereitet. 6D zeigt einen weiteren Prozessschritt, bei dem nach dem Umbonden auf der Oberfläche der Stromverteilungsschicht 36 eine zweite metallische Kontaktschicht 35 aufgebracht wird. Wie auch bei der ersten metallischen Kontaktschicht kann diese zusätzlich als strukturierte Schicht für die weiteren Prozessschritte und insbesondere für den zweiten Ätzvorgang zur Ausbildung des Zwischenraums verwendet werden. Alternativ ist es auch möglich, auf die zweite Kontaktschicht 35 eine weitere Fotolackschicht aufzubringen, diese zu strukturieren und anschließend die epitaktische Schichtenfolge einem weiteren Prozess zu unterwerfen.
Gemäß 6G wird nun eine weitere Fotolackschicht 50` auf die Oberfläche der zweiten Kontaktschicht 35 aufgebracht und entsprechend strukturiert. Dabei werden aus der Fotolackschicht 50` Bereiche entfernt, die zumindest teilweise über dem durch den ersten Ätzprozess erzeugten Zwischenraum 7' liegen. Im Einzelnen werden auf diese Weise Bereiche der zweiten Kontaktschicht 35 exponiert, die zum einen in ihrer Verlängerung mit der Passivierungsschicht 5 auf der Seitenflanke des Innenbereichs 3 abschließen und andererseits über einem Teilbereich der epitaktischen Schichtenfolge außerhalb des Innenbereichs liegen. Die Breite L dieser Struktur ist dabei so gewählt, dass sie mindestens der Breite L der ersten Mesastruktur 7' im Bereich der ersten Kontaktschicht entspricht.
In der 6E ist dies dadurch dargestellt, dass eine gedachte Verlängerungslinie L' zwischen den beiden Punkten P gezogen wird, die parallel zu der Passivierungsschicht 5 liegt. Daraus folgt eine virtuelle Verschiebung des Zwischenraums um eine Strecke, die von dem Arcsin des Winkels α abhängt, wobei der Winkel α zwischen der Flächennormale und der Archivierungsschicht 5 definiert ist.
Das Material der so exponierten Oberfläche der epitaktischen Schichtenfolge wird in einem zweiten Ätzprozess entfernt, wobei dieser Ätzprozess ebenfalls eine geneigte Seitenflanke in der epitaktischen Schichtenfolge erzeugt. Während dieses Prozesses werden auch nicht gewünschte und übrig gebliebene Bestandteile der Passivierungsschicht 5` auf der Innenflanke der Passivierungsschicht in den Bereichen 11 mit entfernt. Im Ergebnis ergibt sich auf diese Weise eine Seitenflanke der restlichen epitaktischen Schichtenfolge in den Bereichen 11, die im Wesentlichen den gleichen Neigungswinkel aufweist wie die Passivierungsschicht 5. Bei einem größeren Abstand L auf der Oberfläche der zweiten Kontaktschicht 35 kann der Neigungswinkel der Seitenflanke der epitaktischen Schichtenfolge auch stärker geneigt sein, wodurch sich eine trichterförmige Ausgestaltung ergibt, die sich von der ersten Kontaktseite hin zur zweiten Kontaktseite hin vergrößert.
Das Ergebnis des Ätzprozesses ist 6F dargestellt, wobei zusätzlich auf der Oberfläche der Seitenflanke im Bereich 11 eine metallische Spiegelschicht 6 aufgebracht ist. In einem abschließenden Schritt wird der auf diese Weise gebildete Zwischenbereich 7 mit einem transparenten Material bis zur Oberseite der zweiten Kontaktschicht 35 bündig aufgefüllt. Die übrig gebliebene Fotolackschicht 50` wird entfernt, sodass das transparente Material mit der Oberseite der Kontaktschicht 35 bündig abschließt. Die zweite Schicht 35 bildet mit der Oberfläche des transparenten Materials im Zwischenraum die Lichtaustrittsseite des auf diese Weise gebildeten elektronischen Bauelements.
Für eine elektrischen Kontaktierung des elektronischen Bauelementen über die zweite Kontaktschicht 35 wird zusätzlich ein transparentes leitfähiges Material (hier nicht dargestellt) auf die Oberfläche aufgebracht. Das Material umfasst beispielsweise ITO und erstreckt sich von der zweiten Kontaktschicht 35 über den Zwischenraum 7 bis zu hin zu der metallischen Spiegelschicht 6. Sie kontaktiert somit die metallische Spiegelschicht 6 in leitender Weise und verbindet diese mit der zweiten Kontaktschicht 35. In einem Betrieb dieses Bauelements fließt ein Strom über die Bereiche 11 und die leitende Spiegelschicht 6 in den zweiten Kontakt. Gleichzeitig wird die erste Kontaktschicht benachbart zu dem Träger 130a elektrisch kontaktiert, sodass Ladungsträger in die jeweiligen Halbleiterschichten 41 und 42 injiziert und in der aktiven Schicht unter Erzeugung von Licht miteinander kombinieren. Das Licht wird zu allen Seiten hin abgestrahlt und gelangt im Falle einer Seitenabstrahlung auf die metallische Spiegelschicht 6, wird dort reflektiert und in Richtung auf die Lichtaustrittsseite abgestrahlt.
Bei den hier dargestellten Verfahren sind zusätzlich verschiedene Variationen denkbar. So können neben einer unterschiedlichen Länge für die zweite Ätzung auch weitere Maßnahmen für eine Verbesserung der Seitenflanken beispielsweise ein Quantenwellintermixing im Bereich der aktiven Schicht durchgeführt werden. Ebenso ist es möglich, die zweite Ätzung in mehreren Stufen auszuführen, sodass sich nicht nur ein linearer Verlauf wie dargestellt in der 6F ergibt, sondern beispielsweise ein gekrümmter parabolischer oder kreisförmiger. In nachfolgenden Prozessschritten kann das zusätzliche Trägersubstrat 130a durch eine Isolationsschicht ersetzt werden, die Durchbrüche im Bereich des Spiegelschicht 6 und im Bereich des ersten Kontakts benachbart zu der Halbleiterschicht 41 aufweist. Diese Durchbrüche sind wiederum mit einem elektrisch leitfähigen Material verfüllt, sodass das vertikale Bauelement mit seinem Innenbereich eins über zwei Kontaktbereiche auf einer einzelnen Seite verfügt und darüber kontaktiert wird. Natürlich kann auch das Trägersubstrat gleich mit derartigen Isolationsschicht ausgebildet sein, oder diese kann auch schon vor dem Umbonden noch aufgebracht werden.
Durch die räumliche Trennung zwischen der Spiegelschicht 6 und der Archivierungsschicht 5 der µ-LED sind diese unterschiedlich zueinander optimierbar. Insbesondere lässt sich eine unterschiedliche Neigung der Spiegelschicht bezüglich der Passivierungsschicht realisieren, wodurch sich auch unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken einstellen lassen. Dadurch wird es möglich, eine Lichtformung des Bauelements auf einfache Weise vorzunehmen.
Unabhängig von dem hier durchgeführten Herstellungsverfahren lassen sich auf dem optoelektronischen Bauelement nach dem vorgeschlagenen Prinzip weitere Optiken vorsehen, die zu einer entsprechenden Lichtformung oder Kollimation geeignet sind. In der epitaktischen Schichtenfolge lassen sich mehrere derartige Bauelemente implementieren, die miteinander in geeigneter Weise verschaltet werden und so Teil eines Displayarrays oder Pixelarrays bilden. Insbesondere ist es möglich, durch geeignete Auswahl der Zwischenräume 7 diese mit Konvertermaterialien zu verfüllen und auf diese Weise verschiedene Pixelfarben durch Vollkonversion zu erzeugen.
Bezugszeichenliste

1: optoelektronisches Bauelement
2: epitaktische Schichtenfolge
3: funktioneller Innenbereich
4: Halbleiterschichten
5: Passivierungsschicht
6: Spiegelschicht
6`: metallische Schicht
6'': DBR Spiegel
7: Zwischenraum
7': Mesagraben
8: transparentes Material
8': Hohlraum, gasgefüllt
8'': Material mit Konverterpartikel
9: leitendes transparentes Material
9a: Steg
10: Lichtaustrittsfläche
10a: Ebene
11: Bereiche
12: isolierende Schicht
13: Ansteuerschicht
30: erster elektrischer Kontakt
31, 31a: Stromaufweitungsschicht
35: zweiter elektrischer Kontakt
36: Stromaufweitungsschicht
41: Halbleiterschicht
42: Halbeiterschicht
43: aktive Schicht
44, 44': Seitenwände
50, 50': Fotolackschicht
130a: Träger
α: Öffnungswinkel
β: Öffnungswinkel

Claims

Optoelektronisches Bauelement mit einer epitaktischen Schichtenfolge, welche umfasst: - einen funktionellen Innenbereich (3) aufweisend einen ersten elektrischen Kontakt (30) und einem dem ersten elektrischen Kontakt (30) gegenüberliegenden zweiten elektrischen Kontakt (35), sowie einen zwischen dem ersten elektrischen Kontakt (30) und dem zweiten elektrischen Kontakt (35) angeordneten und zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4); wobei die zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten (4) eine sich zum zweiten elektrischen Kontakt (35) hin vergrößernde Grundfläche (A) aufweist; - eine dielektrische Passivierungsschicht (5) auf Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten (4); - eine Spiegelschicht (6), die unter Bildung eines Zwischenraumes (7) die Passivierungsschicht (5) beabstandet umgibt; - wobei der zweite elektrische Kontakt (35) und die den zweiten elektrischen Kontakt (35) umgebende Ebene (10a) des gebildeten Zwischenraums (7) eine Lichtaustrittsfläche (10) bilden.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Spiegelschicht (6) elektrisch leitend ist und den zweiten elektrischen Kontakt (35) kontaktiert.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend ein elektrisch leitendes transparentes Material (9), welches sich zumindest teilweise über den Zwischenraum (7) erstreckt und den zweiten elektrischen Kontakt (35) kontaktiert, insbesondere mit der Spiegelschicht (6) leitend verbindet.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, bei dem das elektrisch leitende transparente Material (9) ITO aufweist und/oder sich flächig über den zweiten elektrischen Kontakt (35) und den Zwischenraum (7) erstreckt oder als Steg (9a) von dem zweiten elektrischen Kontakt (35) zumindest zu der Spiegelschicht (6) reicht.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der gebildete Zwischenraum (7) wenigstens eines aufweist aus: - einem transparenten nicht-leitendem Material (8), insbesondere SiO2, welches den gebildeten Zwischenraum (7) zumindest teilweise verfüllt; - einem Konvertermaterial (8''), insbesondere Quantendots oder einem mit Konverterpartikeln oder organischen Fluoreszenzfarbstoffen versehenen Polymer; - aus einem Gas, insbesondere Luft, so dass der gebildete Zwischenraum (8') zumindest teilweise frei von einem festen Material ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spiegelschicht (6) zumindest eines der folgenden umfasst: - eine metallische elektrisch leitende Schicht (6`), insbesondere Silber, Gold, Platin oder ein andere für das erzeugte Licht hochreflektives Material; - eine Folge von Schichten mit verschiedenen Brechungsindizes; - einen DBR Spiegel (6'').
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Zwischenraum (7) in einer Draufsicht auf die Lichtaustrittsfläche (10) kreisförmig oder quadratisch oder vieleckig ausgebildet ist oder sich in seiner Form an den Kristallgitterebenen der epitaktischen Schichtenfolge orientiert.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spiegelschicht (6) eine sich in Richtung der Lichtaustrittsfläche (10) hin öffnende parabolische Form aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Öffnungswinkel (α) zwischen der Spiegelschicht (6) und einer Normalen auf die Lichtaustrittfläche (10) zumindest in einigen Bereichen größer ist als ein Öffnungswinkel (β) zwischen den Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4) und der Normalen auf die Lichtaustrittfläche (10); oder bei dem ein Öffnungswinkel (α) zwischen der Spiegelschicht (6) und einer Normalen auf die Lichtaustrittfläche (10) zumindest in einigen Bereichen kleiner ist als ein Öffnungswinkel (β) zwischen den Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4) und der Normalen auf die Lichtaustrittfläche (10); oder bei dem ein Öffnungswinkel (α) zwischen der Spiegelschicht (6) und einer Normalen auf die Lichtaustrittfläche (10) zumindest in einigen Bereichen im Wesentlichen gleich ist als ein Öffnungswinkel (β) zwischen den Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4) und der Normalen auf die Lichtaustrittfläche (10).
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Spiegelschicht (6) sich im Wesentlichen in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche (10) trichterförmig öffnet.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Verhältnis der Abstände von der Spiegelschicht zu den Zentren des ersten bzw. zweiten Kontaktes unterschiedlich ist zu einem Verhältnis der Abstände zwischen den Seitenwänden der zur Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten und den Zentren des ersten bzw. zweiten Kontakts.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Abstand zwischen der Spiegelschicht (6) und den Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten im Bereich des ersten Kontaktes (30) von einem Winkel (β) zwischen einer Normalen zur Lichtaustrittsseite (10) und den Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4) und der Dicke d der epitaktischen Schichtenfolge abhängt.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 12, bei dem der Abstand durch das Zweifache des arctan des Winkels (β) zwischen einer Normalen zur Lichtaustrittsseite (10) und den Seitenwänden (44) der zur Lichterzeugung konfigurierte Halbleiterschichten (4) multipliziert mit der Dicke d der epitaktischen Schichtenfolge gegeben ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lichterzeugung konfigurierten Halbleiterschichten umfassen: - eine erste Halbleiterschicht (41) mit einem ersten Dotiertyp umfassen, die an den ersten Kontakt elektrisch angeschlossen ist; und - eine zweite Halbleiterschicht (42) von einem zweiten Dotiertyp, die an den zweiten Kontakt (35) elektrisch angeschlossen ist; - eine zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht (41, 42) angeordnete aktive Schicht (43).
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 14, bei dem die aktive Schicht (43) wenigstens eines der folgenden umfasst: - eine oder mehrere Quantenwellstrukturen; - ein Quantenwellintermixing im Bereich der Seitenwände (44) ; - eine Vergrößerung der Bandlücke im Bereich der Seitenwände (44), insbesondere bewirkt durch ein epitaktisches Überwachsen.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 14 oder 15, bei dem Bereiche (11) der epitaktischen Schichtenfolge (2), auf der die Spiegelschicht (6) aufgebracht ist, zumindest eine aus der ersten Halbleiterschicht (41), der zweiten Halbleiterschicht (42) und der aktiven Schicht (43) aufweisen.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine isolierende Schicht (12), welche auf der Seite des ersten Kontaktes (30) angeordnet ist und wenigstens zwei mit einem elektrisch leitenden Material versehene Durchbrüche (12a, 12b) aufweist, wobei das Material im erste Durchbruch (12a) den ersten Kontakt (30) kontaktiert und das Material im zweiten Durchbruch (12b) zumindest einen aus der Spiegelschicht (6) und dem die Spiegelschicht tragenden Bereich (11) kontaktiert.
Optoelektronische Vorrichtung (1a) mit einer Vielzahl von Bauelementen nach einem der vorherigen Ansprüche und weiter umfassend: - wenigstens eine Ansteuerschicht (13), auf der die Vielzahl von Bauelementen angeordnet und elektrisch kontaktiert sind.
Optoelektronische Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der ein Abstand zwischen zwei Bauelementen zumindest einem Abstand zweier gegenüberliegender Punkte der Spiegelschicht (6) im Bereich der Lichtaustrittsfläche (10) entspricht.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, umfassend die Schritte: - Vorsehen eines Wachstumssubstrats; - Aufbringen einer flächigen epitaktischen Schichtenfolge mit einer n-dotieren Halbleiterschicht, einer p-dotierten Halbleiterschicht und einer dazwischen angeordneten aktiven Schicht; - Strukturieren einer ersten Oberfläche der epitaktischen Schichtenfolge, so dass in Draufsicht auf die erste Oberfläche ein einem ersten Ätzvorgang zugänglicher Oberflächenbereich eine Innenfläche umschließt; - Durchführen des ersten Ätzvorgangs und Erzeugen eines Mesagrabens im zugänglichen Oberflächenbereich, so dass ein geneigte Seitenflanken aufweisender Innenbereich entsteht, wobei der Mesagraben zumindest die aktive Schicht der epitaktischen Schichtenfolge freilegt; - Strukturieren einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche der epitaktischen Schichtenfolge, so dass in Draufsicht auf die zweite Oberfläche Bereiche einem zweiten Ätzvorgang zugänglich bleiben, die zumindest teilweise über dem Mesagraben liegen; - Durchführen des zweiten Ätzvorgangs, so dass ein durchgängiger Zwischenraum um den Innenbereich geschaffen wird, und die dem Innenbereich gegenüber liegende Seitenflanke der epitaktischen Schichtenfolge zumindest teilweise geneigt gegenüber einer Normalen verläuft.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der Schritt des Ausbildens wenigstens umfasst: - ein Aufbringen einer ersten elektrischen Kontaktschicht, welche die erste Oberfläche bildet; oder - ein Aufbringen einer ersten elektrischen Kontaktschicht und einer strukturierten Isolationsschicht, wobei die strukturierte Isolationsschicht die erste Oberfläche bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 21, bei dem der Schritt eines Strukturierens einer ersten Oberfläche umfasst: - Erzeugen eines Quantenwellintermixing in Bereichen der aktiven Schicht, die in Verlängerung die Grenzfläche zwischen dem dem ersten Ätzvorgang zugänglichen Oberflächenbereich und der Innenfläche einschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, bei dem der dem ersten Ätzvorgang zugängliche Oberflächenbereich in Draufsicht wenigstens einen der folgenden Formen aufweist: - einen Kreisring; - einen äußeren Rand in Form eines Vieleckes, insbesondere eines Sechsecks oder eines Achtecks; - einen äußeren quadratischen Rand; - einen inneren Rand in Form eines Vieleckes, insbesondere eines Sechsecks oder eines Achtecks.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, bei dem der Schritt des Erzeugens eines Mesagrabens umfasst: - Optionales Behandeln der Seitenfläche des Innenbereichs zur Reduktion von Defekten in einem Oberflächenbereich der aktiven Schicht; - Passivieren einer Oberfläche der Seitenfläche des Innenbereichs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, bei dem der Schritt des Strukturierens einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche umfasst: - Anordnen eines Trägers auf der ersten Oberfläche und zumindest teilweises Entfernen des Wachstumssubstrats; - Optionales Aufbringen einer zweiten elektrischen Kontaktschicht auf der zweiten Oberfläche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 25, bei dem die dem zweiten Ätzvorgang zugänglichen Bereiche der zweiten Oberfläche außerhalb des durch den ersten Ätzvorgang gebildeten Innenbereichs liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 26, bei dem die dem Innenbereich gegenüber liegende Seitenflanke der epitaktischen Schichtenfolge schwächer gegenüber einer Normalen zur zweiten Oberfläche geneigt ist als die Seitenwände des Innenbereichs.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dem die dem Innenbereich gegenüber liegende Seitenflanke der epitaktischen Schichtenfolge einen parabolischen Verlauf mit abnehmenden Durchmesser in Richtung auf die erste Oberfläche aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 28, bei dem eine Länge des Zwischenraums im Bereich der ersten Oberfläche wenigstens dem zweifachen eines Wertes entspricht, der von einem Öffnungswinkel der Seitenwände des Innenbereichs und der Dicke der epitaktischen Schichtenfolge abgeleitet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 29, weiter umfassend: - Aufbringen einer Spiegelschicht auf den dem Innenbereich abgewandten Seitenflanken der epitaktischen Schichtenfolge.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 30, weiter umfassend: - Auffüllen des Zwischenraumes mit einem insbesondere transparenten Material; oder - Auffüllen des Zwischenraumes mit einem Konverterpartikel enthaltenden Material, wobei die zweite Kontaktschicht auf dem Innenbereich optional aus einem reflektiven Material gefertigt ist; und - Ausbilden eines transparenten leitfähigen Materials zumindest teilweise auf dem Material, welches die zweite elektrische Kontaktschicht mit der Spiegelschicht leitend verbindet.