DE102022123683A1

DE102022123683A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE102022123683A1
Application number: DE102022123683.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lex; Adrian Avramescu
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem mesa-strukturierten Schichtenstapel, der eine erste Schicht eines ersten Dotiertyps, eine zweite Schicht eines zweiten Dotiertyps und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht aufweist. Eine Kontaktschicht ist auf wenigstens einer aus der ersten und zweiten Schicht angeordnet. Der Schichtenstapel ist aus einem in Wurtzitstruktur wachsenden Material gebildet, insbesondere einem nitridhaltigen III-V Halbleitermaterial. Wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche verläuft im Wesentlichen entlang der [1100] Richtung der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
HINTERGRUND
Wegen immer kleineren Kantenlängen und kleineren Hauptflächen bei optoelektronischen Halbleiterbauelementen auf Basis von III-V Halbleitern sinkt auch die interne Quanteneffizienz. Grund dafür ist unter anderem das steigende Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und ein damit erhöhter Anteil von nichtstrahlender Oberflächenrekombination. Je nach Materialsystem ist zudem die mittlere Diffusionslänge von Bedeutung, die bereits in der Größenordnung der Kantenlänge von kleinen Bauelementen liegt.
Die kleineren Dimensionen führen zu einem weiteren Effekt, nämlich einer Bandverbiegung am Rand, woraus sich wiederum veränderte elektrische Eigenschaften des Bauelements ergeben. Zum Teil werden diese Eigenschaften bewusst ausgenutzt oder auch erzeugt, um auf diese Weise wiederum eine Verbesserung zu erzielen. Andere Methoden zielen auf verschiedene Prozesse, die wiederum vom Materialsystem abhängen.
So werden beispielsweise zur Erhöhung der internen Quanteneffizienz in optoelektronischen Bauelementen auf Basis von stickstoffhaltigen Materialsystemen wie InAlGaN verschiedene Ansätze verwendet. Dazu gehören unter anderem ein nasschemisches Ätzen von Oberflächen, um diese nach einer Bearbeitung zu reinigen und die eine nichtstrahlende Rekombination hervorrufenden Oberflächendefekte zu reduzieren. Zudem werden die Oberflächen oftmals mit einer Passivierungsschicht überzogen.
Allerdings sind diese Aspekte in einigen Formen nicht ausreichend oder zeigen nicht immer den notwendigen und gewünschten Effekt. Es besteht demnach das Bedürfnis, weitere Maßnahmen oder Kombinationen bekannter Maßnahmen zu entwickeln, die bei Materialsystemen mit einer hohen Diffusionslänge von Ladungsträgern eine weitere Verbesserung der internen Quanteneffizienz bewirken.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diesem Bedürfnis wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen. Weiterbildungen und Ausgestaltungsformen des vorgeschlagenen Prinzips sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfinder haben erkannt, dass die meisten bisherigen Herstellungsprozesse die optoelektronischen Bauelemente in quadratischer, rechteckiger oder runder Form fertigen. Während diese sich zwar einfach fertigen lassen, werden Einflüsse der oben genannten bekannten Maßnahmen auf die unterschiedlichen Kristallfacetten bei der Ausbildung von Mesa-Strukturen sowie auch die Bandeigenschaften am Rand dieser Seitenflächen nicht ausreichend berücksichtigt oder wurden noch nicht ausreichend untersucht. So schlagen die Erfinder vor, die chemischphysikalischen Eigenschaften, welche sich bei unterschiedlichen Kristallfacetten zeigen, bei der Prozessierung der Bauelemente zu berücksichtigen. Dazu gehört insbesondere die Topographie der Bauelemente und im Besonderen die Ausrichtung der Seitenflächen, die sich insbesondere bei einer nasschemischen Behandlung zeigt.
So lässt sich die Effizienz von Bauelementen basierend auf einem III-V Halbleiter auf Stickstoff- oder Nitridbasis wie GaN, AlGaN oder InGaN und weitere durch Änderung der Pixelgeometrie und Orientierung (insbesondere Rotation) der Mesafläche zur Kristallebene deutlich erhöhen. Dies wird mit einer definierten Pixelgeometrie bei Bauelementen auf stickstoffhaltigen III-V Halbleitern erreicht, indem Seitenwände des mesa-strukturierten Bauelements im Wesentlichen eine Kristallorientierung (a-Ebene als Facette oder off-axes orientierte a-planes Facetten (bis 15°) für InAlGaN) aufweisen, d.h. entlang einer bestimmten Kristallfacettenrichtung der zugrundeliegenden epitaktischen Struktur verlaufen.
Entsprechend wird von den Erfindern ein optoelektronisches Bauelement vorgeschlagen, welches einen mesa-strukturierten Schichtenstapel mit einer ersten Schicht eines ersten Dotiertyps, einer zweiten Schicht eines zweiten Dotiertyps und einer dazwischen angeordneten aktiven Schicht aufweist. Optional kann zudem eine Kontaktschicht auf wenigstens einer aus der ersten und zweiten Schicht angeordnet sein. In diesem Zusammenhang kann das Bauelement vor allem als vertikale Leuchtdiode mit einer Kantenlänge im Bereich kleiner als 40 um und insbesondere kleiner als 15 um ausgebildet sein.
Nach dem vorgeschlagenen Prinzip ist der Schichtenstapel aus einem in Wurtzitstruktur wachsenden Material gebildet, insbesondere einem nitridhaltigen III-V Halbleitermaterial. Wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche verläuft im Wesentlichen entlang der [1100] Richtung der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur.
Die hier vorgegebene Richtung gibt auch die Ebene die Seitenfläche vor. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass sich durch die periodische Fortsetzung der Kristallstruktur eine Seitenfläche bilden lässt, die zumindest abschnittsweise in die gleiche Richtung verläuft. Dabei können einzelne Abschnitte der Seitenfläche parallel um eine oder mehrere Gitterkonstanten versetzt sein. Dennoch handelt es sich im Sinne dieser Anmeldung immer noch um die gleiche Kristallrichtung, da sich die daraus ergebenden einzelnen Kristallfacetten im Wesentlichen parallel zueinander sind und ebenfalls entlang der oben genannten Richtung verlaufen. Zudem sei an dieser Stelle erwähnt, dass kleine Defekte in der Kristalloberfläche, dem erfindungsgemäßen Prinzip nicht entgegenstehen sollen, da der damit verbundene Vorteil, die Seitenflächen entlang einer vorgegebenen Richtung auszubilden dennoch realisiert wird.
Die Richtung ist gleichbedeutend damit, dass die wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche im Wesentlichen parallel zu der a-Ebene der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur orientiert ist. Es hat sich herausgestellt, dass diese Ebene deutlich eine geringere Zahl an Oberflächenrezuständen aufweist als andere Ebenen, z.B. die m-Ebene. Daher ist eine Strukturierung eines Schichtenstapels mit Seitenwänden entlang dieser Richtung oder in dieser Ebene zur Verbesserung einer internen Quanteneffizienz durchaus geeignet.
In einigen Aspekten ist die wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche im Wesentlichen parallel zu wenigstens einer der folgenden Ebenen orientiert, nämlich die Ebenen entsprechend (1120), (1121), (1122) und (1123). So hat sich herausgestellt, dass auch Ebenen die leicht zu der a-Ebene verkippt sind, aber dennoch in die entsprechende Richtung verlaufen, eine Verbesserung zeigen.
Die genannten Ebenen ermöglichen es, mesa-Strukturen auf einem zur Lichterzeugung geeigneten Schichtenstapel zu fertigen, deren Seitenflächen im Wesentlichen parallel zu einer oder auch mehreren der oben genannten Ebenen verlaufen. Somit weisen in einer Draufsicht auf den mesa-strukturierten Schichtenstapel wenigstens zwei den Schichtenstapel begrenzende und direkt benachbarte Seitenflächen einen (Innen)Winkel von n *60° auf, wobei n eine natürliche Zahl, insbesondere 1, 2 oder 4 ist. Der Winkel kann insbesondere 60°, 120° oder auch 240° betragen. Ein Winkel von 180° ist zwar ebenso möglich, allerdings ist eine derartige Seitenfläche lediglich parallel verschoben.
In einem speziellen Aspekt weisen in Draufsicht auf den mesa-strukturierten Schichtenstapel je zwei die den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende und benachbarte Seitenflächen einen Winkel von 120° auf. Dieser Winkel ist der Innenwinkel des mesa-strukturierten Schichtenstapels.
Neben den oben genannten Formen sind aber auch Ausgestaltungen möglich, bei denen eine Fläche nicht parallel zu der a-Ebene verläuft. Allerdings sollte in solchen Fällen Seitenwände parallel zu den oben genannten Ebenen vorhanden sein, deren Länge deutlich größer ist. mit anderen Worten ist der Anteil der parallel zu den oben genannten Ebenen verlaufenden Seitenflächen wesentlich größer als der Anteil andere Facetten. In einem Aspekt umfasst wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche eine Länge, die um mindestens den Faktor 3 und insbesondere um mindestens den Faktor 5 größer ist als eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzenden Seitenfläche, die in eine andere als die [1100] Richtung der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur verläuft.
Als Material der Schichtenfolge können Halbleiterverbindungen auf Stickstoffbasis verwendet werden. Diese sind unter anderem GaN, InGaN, AlGaN und InAlGaN. Als aktive Schicht können ternäre oder quaternäre Verbindungen eingesetzt werden. Bei einer Ausgestaltung der aktiven Schicht mit Quantenwells oder Multiquantenwells ist in einigen Aspekten eine Heterostruktur vorgesehen, deren Aluminiumgehalt sich zwischen einer Quantenwellschicht und Barriereschicht unterscheidet. Die verschiedenen dotierten Schichten können zudem dotierte Stromaufweitungsteilschichten, aber auch undotierte Bufferteilschichten oder Stromtransportteilschichten umfassen.
In einigen Aspekten umfasst die aktive Schicht in einem Bereich entlang der den mesa-strukturierter Schichtenstapel begrenzenden Seitenflächen einen ein Quantenwellintermixing erzeugenden Dotierstoff. Dieser Dotierstoff kann Zn sein. In der Herstellung wird dieser Dotierstoff auf eine strukturierte Oberfläche mit einer ersten Temperatur aufgebracht und anschließend bei einer zweiten Temperatur eindiffundiert. Die zweite Temperatur ist hierzu größer als die erste Temperatur. Das Abscheiden des Dotierstoffs auf der Oberfläche und das anschließende Eindiffundieren erlaubt eine bessere Kontrolle und Steuerung der Dotierung und damit des Quantenwellintermixings.
Alternativ oder auch zusätzlich kann in einigen Aspekten auf einer Oberfläche der Seitenflächen ein von dem Materialsystem des Schichtenstapels unterschiedliches Materialsystem, insbesondere Al2O3 oder AlN aufgebracht sein. Dies kann über einen Reflowprozess erfolgen. Das aufgebrachte Material hat eine höhere Bandlücke als das Material der aktiven Schicht. Dadurch erfolgt im Bereich der Seitenfläche eine Bandverbiegung und die Ladungsträger verspüren eine abstoßende Kraft.
Ein weiterer Aspekt beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. Bei dem Verfahren wird ein Trägersubstrat bereitgestellt und darauf eine Schichtenfolge abgeschieden. Diese wird insbesondere epitaktisch auf dem Trägersubstrat aufgebracht und umfasst eine erste Schicht eines ersten Dotiertyps, eine zweite Schicht eines zweiten Dotiertyps und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht. Das Material der Schichtenfolge und der einzelnen Schichten ist ein in Wurtzitstruktur wachsendes Material, insbesondere ein nitridhaltiges III-V Halbleitermaterial. Beispiele hierfür sind weiter oben bereits angegeben.
In einigen Aspekten führt der erste Ätzprozess zu einer leichten Unterätzung der Maske. Dies ist gewünscht, da zum einen die Maske bereits geeignet ausgerichtet und die Unterätzung selektiv ist, so dass eine Seitenfläche unter der im Wesentlichen entlang der [1100] Richtung ausgerichteten Seitenfläche der Maske im Wesentlichen parallel zu den Ebenen ausgerichtet ist, die ebenfalls entlang der oben genannten Richtung verlaufen. Auf diese Weise werden Ebenen geätzt, die parallel zu der (1120) liegen. Alternativ können dies auch dazu verwandte Ebenen sein, die parallel zu den Ebenen (1121), (1122), und (1123) orientiert sind.
In einem weiteren vorgeschalteten Ätzprozess werden in einigen Aspekten mit einer Hartmaske durch trockenchemische Ätzung Strukturen mit einer Orientierung entlang der [1100] strukturiert. Hier bilden sich aber noch keine kristallografisch definierten Ebenen aus.
In einem weiteren Aspekt wird ein Quantenwellintermixing in Gebieten erzeugt, die später die Seitenflächen des mesa-strukturierten Schichtenstapels bilden. Hierzu wird eine strukturierte Hartmaske auf der Schichtenfolge ausgebildet. Je nach Design des Bauelements kann diese Hartmaske auch Teil der strukturierten Maske sein (oder umgekehrt), die später für den Ätzprozess verwendet wird. Mit anderen Worten kann das Quantenwellintermixing vor oder nach dem Ätzprozess erfolgen.
Mit Hilfe der Hartmaske wird ein Quantenwellintermixing erzeugt. Dazu bestehen mehrere Möglichkeiten. In einer ersten Ausgestaltung wird ein Dotierstoff in die aktive Schicht eindiffundiert. In einer zweiten Ausgestaltung wird der Dotierstoff bei einer ersten Temperatur, bei der noch keine Diffusion stattfindet auf die exponierte Oberfläche der zweiten Schicht der Schichtenfolge aufgebracht. Anschließend erfolgt ein Eindiffundieren in die zweite Schicht und die aktive Schicht bei einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist. Durch diesen zweistufigen Prozess kann der Diffusionsvorgang und damit das Quantenwellintermixing besser kontrolliert werden. Ebenso kann nach der Diffusion ein weiteres Ausheilen (Annealing) bei einer dritten Temperatur erfolgen.
Als Dotierstoff eignet sich unter anderem Zn, welches sich auch für die Dotierung der zweiten Schicht verwenden lässt.
Bei einer Erzeugung von Intermixing nach dem Ätzprozess zur Bildung der Mesa-Strukturen führt eine Dotierung mit einem zusätzlichen Dotierstoff unter anderem auch zu einer Absättigung und damit Reduktion der Oberflächenzustände.
In einem anderen Aspekt kann auf den Seitenflächen der mesa-strukturierten Schichtenfolge eine Passivierungsschicht abgeschieden werden. Dies lässt sich unter anderem durch einen Reflowprozess erreichen, bei dem die Seitenflächen mit der Passivierungsschicht überwachsen werden. Eine Möglichkeit für einen derartigen Wachstumsprozess ist eine Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition) des Passivierungsmaterials. Für das Materialsystem auf GaN Basis hat sich unter anderem Al₂O₃ oder AlN bewährt, dass mittels ALD aufgebracht wird.
As Material der Passivierungsschicht sollte zudem eine Bandlücke aufweisen, die größer ist als eine Bandlücke der aktiven Schicht.
In einem weiteren Aspekt weist die strukturierte Maske auf der zweiten Schicht in Draufsicht eine Vielzahl von Kanten auf, die einen Innenwinkel von n*60° umfassen, wobei n eine natürliche Zahl, insbesondere 1 oder 2 ist. Die Maske kann insbesondere die Form eines Sechsecks aufweisen, wobei die Seitenkanten entlang der oben genannten Richtung verlaufen und/oder parallel zu der a-plane der zugrundeliegenden Kristallstruktur ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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.

1A und 1B zeigen in schematischer Ansicht sowie in Draufsicht eine Wurtzit-Struktur zur Erläuterung der verschiedene Kristallebenen;
2A bis 2C stellen schematische Ausführungen möglicher Mesa-Strukturen optoelektronischer Bauelemente nach einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips dar;
3A und 3B sind Messungen bei verschiedenen Ausgangsleistungen optoelektronischer Bauelemente, deren Mesa entlang unterschiedlicher Ebenen verlaufen, zur Erläuterung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips;
4A und 4B zeigt eine Fluoreszenzanregung bei verschiedenen Laserleistungen optoelektronischer Bauelemente, deren Mesa entlang unterschiedlicher Ebenen verlaufen, zur Erläuterung einiger Aspekte des vorgeschlagenen Prinzips;
5A bis 5F zeigen verschiedene Verfahrensschritte zur Erzeugung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einigen Aspekten des vorgeschlagenen Prinzips;
6 ist eine Elektronenmikroskop Aufnahme eines optoelektronische 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.
Die folgende 1 zeigt zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips eine Kristallstruktur eines Halbleitermaterials, welches in Wurtzitstruktur kristallisiert, und zwar in einer perspektivischen Darstellung in der Teilfigur A als auch in Draufsicht in der Teilfigur B.
In der Teilfigur A ist die Kristallstruktur in perspektivischer Ansicht dargestellt, bei der an den Ecken der hexagonalen Kristallform jeweils Atome eines ersten Halbleitermaterials angeordnet sind. Zwischen diesen eine hexagonale Grundfläche bildenden Atomen sind wiederum Atome des zweiten Halbleitermaterials entlang der hexagonalen Längsachsen angeordnet. Daraus ergeben sich verschiedene Kristallrichtungen sowie Ebenen, die hier beispielhaft in unterschiedlicher Form schraffiert sind. Die für das erfindungsgemäße Prinzip relevante Ebene ist unter anderem die (1120) Ebene, die auch als a-Ebene oder a-plane bezeichnet wird. Diese schneidet, wie in 1B gezeigt in Draufsicht jeweils immer zwei Atome des hexagonalen Gitters, wobei jeweils ein mittleres Atom nicht durch die jeweilige Ebene führt. Daraus ergeben sich nach der 1B insgesamt 6 a-Ebenen, die in Form der gestrichelten Linien angedeutet sind. Diese Ebenen verlaufen zudem auf einer bzw. entlang einer definierten Richtung, nämlich der [1100] Richtung bzw. davon äquivalenter Richtungen. In der 1B sind diese Richtungen ebenfalls durch die Pfeile mit den anschließenden Indices [1100] angegeben.
Neben dieser reinen a-Ebene existieren darüber hinaus noch weitere Ebenen, die als (1121), (1122) und (1123) Ebene jeweils in den Teilfiguren A und B in ihren Schnittpunkten gekennzeichnet sind. Diese Ebenen sind gegenüber der (1120) Ebene oder der a-Ebene leicht gekippt, werden aber ebenfalls durch die [1100] Richtung aufgespannt und sind dadurch mit der erst genannten Ebene verwandt. Diese Ebenen sind jeweils in der Einheitszelle, d. h. Teil einer hexagonalen Struktur, die durch jeweils die [1100] Richtung aufgespannt werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Prinzip wird während des Herstellungsprozesses des optoelektronischen Bauelements eine entsprechende Mesa-Strukturierung derart vorgenommen, dass zumindest einige der mesa-strukturierten Seitenflächen entlang der a-Ebene, der dem Material zugrunde liegenden Wurtzitstruktur verlaufen. Dabei muss, die auf diese Weise gebildete Fläche nicht zwingend und überall einer bestimmten Ebene folgen, sondern es können aufgrund des Prozesses ein leichter paralleler Versatz oder auch eine dazu verwandte Ebene auftreten. Wesentlich jedoch ist bei dem vorgeschlagenen Prinzip, dass der Strukturierungsprozess zu Seitenflächen und Kristallebene führt, die hauptsächlich entlang der [1100] Richtung bzw. der durch diese Richtung aufgespannten Ebenen erfolgt und nicht beispielsweise entlang einer anderen Richtung, wie dies in der 1A und 1B durch die unterschiedlichen Ebenen dargestellt ist. Insbesondere wird die Mesa-Struktur so ausgeführt, dass ihre Seitenfläche nicht entlang der m-Ebene (in der 1A dargestellt) verläuft, da sich herausgestellt hat, dass eine Strukturierung entlang dieser Seitenflächen zu einer insgesamt höheren Defektdichte und damit einer höheren Dichte von nicht strahlenden Rekombinationszentren führt.
Die hier dargestellte Wurtzitstruktur ist vor allem für Halbleitermaterialsysteme auf der Basis von Stickstoff relevant, da derartige Materialsysteme unter normalen Bedingungen in der Wurtzitstruktur, d.h. hexagonalen Struktur kristallisieren und entsprechend epitaktisch hergestellt werden können. Derartige Materialsysteme umfassen neben GaN auch der ternäre Halbleiterverbindungen wie Indium-Gallium-Nitrit, In_aGa_1-aN, Aluminium-Gallium-Nitrit, Al_aGa_1-aN sowie quarternäre Systeme aus Aluminium-Gallium-Indium-Nitrid wie (Al_aGa_1-a)_bIn_1-bN. Die dazugehörigen Parameter a und b erlauben es, über einen weiten Bereich die daraus resultierende Bandlücke sowie den Abstand im Kristallgitter einzustellen, um damit die elektrischen und optischen Eigenschaften einer derartigen Schichtenfolge zu verändern. Insbesondere ist es möglich, durch geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise unterschiedlichen Dotierungsgrad und unterschiedliche Zusammensetzung des Materialsystems die elektrischen und optischen Eigenschaften gezielt einzustellen. Durch die Mesa-Struktur, die entlang der [1100] Richtung verläuft, wird zudem gewährleistet, dass Defektdichte und die Dichte an Oberflächenzuständen gering bleibt und insbesondere geringer ist als eine Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelementes mit Mesa-Strukturen entlang anderer Richtungen.
Die 2A bis 2C zeigen in Draufsicht weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten einer Mesa-Struktur für ein optoelektronisches Bauelement, welches das erfindungsgemäße Prinzip realisiert. Bei diesen Bauelementen schließen sich die jeweiligen a-Ebenen stets in einem Innenwinkel von 60° oder dem mehrfachen von 60° an einander an. Die Ausbildung einer Mesa-Struktur mit entsprechenden Innenwinkeln im Bereich von 60°, 120° oder auch 240° erlaubt es, ein Bauelement so anzufertigen, dass die Seitenflächen entlang der a-Ebenen der zugrunde liegenden Wurtzitstruktur verlaufen. In der 2A ist in Draufsicht eine solche komplexere Struktur dargestellt, die die Form eines Uhrenglases besitzt und deren Innenwinkel jeweils 60° bzw. 240° betragen. Die daraus resultierenden Ebenen verlaufen bei einer korrekten Ausrichtung der Struktur während des Herstellungsprozesses parallel zu der a-Ebene oder damit verwandter Ebenen und somit entlang der [1100] Richtung.
Die 2B zeigt ebenfalls eine Ausgestaltung in Draufsicht eines optoelektronischen Bauelementes in Form eines gleichschenkligen Dreiecks. Bei diesem ist die Ausrichtung eines jeden Schenkels des gleichschenkligen Dreiecks in die [1100] Richtung bzw. davon äquivalenter Richtungen gebildet, sodass eine Ebene, die von einem Vektor in diese Richtung aufgespannt wird, die a-Ebene der Kristallfacette bzw. Weise eine davon verwandte Ebene bildet oder parallel zu dieser ist. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Ausgestaltungen von mesa-strukturierten Bauelementen realisieren, deren Seitenflächen sich durch eine besonders niedrige Defektdichte und Dichte an Oberflächenzuständen auszeichnen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die 2C, bei der das optoelektronische Bauelement in Form eines länglichen Sechsecks realisiert ist, bei der die Enden jeweils spitz in einem Winkel von 60° aufeinander zu laufen. Auch in diesem Ausführungsbeispiel betragen die Innenwinkel jeweils 60° bzw. ein Mehrfaches davon. In einer davon leicht abgewandelten Ausgestaltung ist es denkbar, das Bauelement als reines Rechteck auszubilden, wobei lediglich zwei Seiten dieses Rechtecks durch Ebenen gebildet sind, die entlang der [1100] Richtung verlaufen und damit zu der Familie der a-Ebene gehören. Dabei ist es jedoch zweckmäßig, diese Seitenflächen eines derartigen Rechtecks deutlich länger auszugestalten als die jeweils kurzen Seiten, die nicht parallel zu der a-Ebene bzw. derer verwandter Ebenen gehören. Auf diese Weise wird zumindest die Defektdichte und Dichte an Oberflächenzuständen entlang der langen Seitenflächen deutlich reduziert.
Die 3A und 3B zeigen jeweils Messungen einer Fluoreszenzanregung eines optoelektronischen Bauelementes, deren Seitenflächen parallel zu unterschiedlichen Ebenen der zugrunde liegenden Wurtzitstruktur gebildet sind. Die Anregung ermöglicht es, basierend auf dem zurückgegebenen Signal auf die interne Quanteneffizienz zurückzuschließen oder auch mögliche Defekte zu identifizieren.
Im linken Bereich der 3A ist ein Bauelement mit einer Kantenlänge im Wesentlichen von 6 um dargestellt, bei dem die Seitenflächen parallel zu Ebenen der zugrunde liegenden Wurtzitstruktur angeordnet sind. Allerdings ist hier die Mesa-Struktur nicht parallel zu der a-Ebene, sondern zu der sogenannten m-Ebene, die in 1 ebenfalls dargestellt ist. Im rechten Teil sind verschiedene Anregungskurven gezeigt, die einem prozentualen maximalen Anteil einer eingestrahlten Laserleistung entsprechen. Hierbei wird gerade bei kleinen Laserleistungen ein nur geringer Pegel im Ausgangssignal der Kurven K1 und K2 erreicht. Auch bei einer steigenden Laserleistung in Kurven K3 bis K6 liegt der von der Position erreichbare abhängige Pegel (in willkürlichen Einheiten) im Bereich zwischen 10 bis 100 bleibt jedoch stets unterhalb des Maximalwertes. Insbesondere zeichnen sich die Randbereiche nicht durch ein besonders hohes Signal aus.
Demgegenüber ist in 3B eine Ausführungsform gezeigt, bei der das optoelektronische Bauelement mit seinen Seitenflächen parallel zur a-Ebene der zugrunde liegenden Wurtzitstruktur oder verwandter Ebenen ausgebildet ist. Hierbei ist insbesondere bei kleinen Leistungen für die Kurven K1 und K2 eine deutliche Verbesserung in der abgestrahlten Leistung, insbesondere entlang des Randes des jeweiligen Bauelements zu erkennen. Diese ist in der logarithmischen Darstellung um den Faktor fünf größer als die entsprechende detektierte Leistung im Bauelement der 3A. Gleiches gilt auch für die weiteren Kurven K3 bis K6, die gerade in den Randpositionen eine deutlich stärkere Ausgangsleistung zeigen als ein entsprechendes entlang der m-Ebenen der zugrunde liegenden Wurtzitstruktur ausgebildetes Bauelement in der 3A.
Diese Tatsache wird auch noch mal in den 4A und 4B dargestellt. In der 4A sind die Kurven K1 und K2 in Abhängigkeit der maximal eingestrahlten Leistung angegeben. Die Kurve K1 entspricht dabei einer Leistung entlang der Seitenwände von dem Bauelement der 3A, d.h. dessen Seitenwände verlaufen entlang der m-Ebene zugrunde liegenden Kristallfacetten.
In der Kurve K2 der 4A ist die Leistung im Bulk d.h. in der Mitte des Bauelements angegeben. Die beiden Kurven K1 und K2 sind sehr ähnlich und das Ausgangssignal in willkürlichen Einheiten ist in beiden Fällen auf der Achse deutlich unterhalb eines Maximalwertes auch bei einer relativ großen eingestrahlten Laserleistung. Selbst bei einer maximalen Laserleistung ist es noch unterhalb des willkürlichen Referenzwertes 100. Demgegenüber zeigen die Kurven K1 und K2 der 4B unter ansonsten gleichen Bedingungen eine deutlich höhere Intensität in Abhängigkeit der eingestrahlten Laserleistung, die insbesondere bei Werten über 10 % der maximal eingestrahlten Laserleistung stark ansteigen.
Die Kurve K3 in 4B ist zum Vergleich mit dargestellt und entspricht der Kurve K2 der 4A. Die deutliche Leistungssteigerung basiert auf den mesa-strukturierten Seitenflächen des Bauelements, die für die Kurven K1 und K2 parallel zu den a-Ebenen oder verwandter Ebenen der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur verlaufen. Im Einzelnen ist die Kurve K1, die in der 2B dargestellte linke Seitenwand des hexagonalen Bauelements, die Kurve K2 entspricht der rechten Seitenwand. Der leichte Unterschied zwischen den Kurven K1 und K2 in der jeweiligen Ausgangsleistung ist auch in der 2B in den Positionen der Kurve K3 oder auch K4 an den jeweiligen Rändern zu erkennen, wobei in diesem Beispiel der jeweils rechte Rand ein leicht höheres Ausgangssignal bei den unterschiedlich eingestrahlten Laserleistungen der Kurven K1 bis K6 zeigt. Dieser Unterschied ist vermutlich jedoch herstellungsbedingt und kein grundsätzliches Phänomen. Hingegen ist die deutliche Leistungssteigerung insgesamt durch die besondere Strukturierung der Ebene bewirkt, die mit dem Vektor entlang der [1100] Richtung aufgespannt wird.
Die 5A bis 5F zeigen verschiedene Verfahrensschritte für die Erzeugung eines derartigen Bauelements.
In der 5A wird ein Trägersubstrat 10 bereitgestellt, welches beispielsweise aus GaN oder einem anderen den gleichen Kristallabstand aufweisenden Material besteht. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, das Trägersubstrat mit einem Material auszubilden, welches in einer Wurtzitstruktur kristallisiert, um auf diese Weise die Dicke und die Anzahl benötigter Pufferschichten zu reduzieren. Auf das Substrat wird nun eine Schicht 11 aus dem gewünschten Material in einer undotierten Form aufgetragen. Die Schicht 11 dient dazu, eventuelle Kristalldefekte auf dem Trägersubstrat auszuheilen und zu überwachsen, sodass sich eine gleichmäßige Oberfläche für die folgenden Strukturen einstellt. Auf die Oberfläche der Bufferschicht 10 werden nun verschiedene dotierte Schichten aufgetragen, die als gemeinsame Schicht 12 in diesem Ausführungsbeispiel gezeichnet sind.
Die Schicht 12 kann beispielsweise n-dotiert sein und mehrere Teilschichten für eine Strominjektion oder auch einen Stromtransport enthalten. Auf die Oberfläche der dotierten Schicht 12 wird nun eine aktive Schicht 13 ebenfalls epitaktisch wie die vorangegangenen Schichten aufgebracht. Die aktive Schicht 13 kann unter anderem durch eine Quantenwell- oder auch eine Multiquantenwellstruktur gebildet sein und dazu ein ternäres oder auch quaternäres Halbleitermaterial umfassen. Eine Multiquantenwellstruktur umfasst eine Vielzahl abwechselnder Barriere- und Quantenwellschichten, wobei sich die Barriereschichten und Quantenwellschichten jeweils durch einen unterschiedlichen Materialanteil auszeichnen.
Beispielsweise kann der Galliumanteil oder auch der Aluminiumanteil in einem quaternären Material (Ga_aAl_a-1)_bIn_1-bN der Barriere- bzw. Quantenwellschichten unterschiedlich sein. Somit ändert sich der Parameter a über die verschiedenen Schichten hinweg, beispielsweise zwischen 0.3 und 0.55.
Die unterschiedlichen Materialanteile bewirken eine Veränderung der Bandstruktur, sodass sich bei einer Barriereschicht eine größere Energielücke einstellt als bei der benachbarten Quantenwellschicht und umgekehrt. Gegebenenfalls ist es zudem möglich, auch den Indiumanteil über eine Variation des Parameters b in der aktiven Schicht 13 leicht zu verändern und so bewusst einen Abstand des Kristallgitters zu variieren. Dies bewirkt neben einer Änderung der Bandlücke auch eine Zug- bzw. eine Druckbelastung in der Kristallstruktur, die mit Vorteil für die weiteren Maßnahmen ausgenutzt werden kann.
Auf die Oberfläche der aktiven Schicht 13 wird anschließend eine p-dotierte Schicht 14 aufgebracht. Die p-dotierte Schicht 14 kann wie die n-dotierte Schicht 12 mehrere Teilschichten für die Strominjektion und den Stromtransport beinhalten, die ihrerseits unterschiedlich dotiert sein können.
Im Folgenden wird für das erfindungsgemäße Prinzip eine Maske 15 auf die Oberfläche der p-dotierten Schicht 14 aufgebracht. Das Material der Maske ist zur Bildung einer Hartmaske ausgeführt, die nicht nur für den späteren Mesa-Strukturierung geeignet ist, sondern darüber hinaus auch noch ein Quantenwellintermixing in der aktiven Schicht über den Rändern der Hartmaske 15 bewirkt. Die Hartmaske muss für den nasschemischen Ätzprozess leitend sein und kann auch nach Beendigung des Ätzvorgang verbleiben und so als p-Kontakt dienen. Insbesondere erfolgt eine Ausrichtung der Maske 15 entlang definierter Kristallrichtungen, nämlich zumindest teilweise diejenigen parallel zu der a-Ebene oder damit verwandter Ebenen, bzw. entlang der [1100] Richtung.
Zur Erzeugung eines Intermixings wird in einem Zwischenschritt (hier nicht dargestellt) ein weiterer Dotierstoff auf die Oberfläche der Schicht 14 aufgebracht und anschließend durch die Schicht 14 bis in die Schicht 13 hineindiffundiert. Dieser zusätzliche Dotierstoff ist je nach Design ein anderer als der Dotierstoff, der zur Bildung der p-dotierten Schicht verwendet wird. Er wird bei einer ersten niedrigen Temperatur aufgebracht und anschließend bei einer höheren Temperatur eindiffundiert. Auf diese Weise lässt sich sowohl die Menge des Dotierstoffes insgesamt als auch die Tiefe der Dotierung gut kontrollieren. Beispiele für derartige Dotierstoffe wären Zn und Mg.
Die zusätzliche Dotierung bewirkt im Rand um die Hartmaske 15 herum eine Veränderung der Bandstruktur insbesondere eine Vergrößerung der Bandlücke, sodass die Ladungsträger innerhalb der aktiven Schicht im Randbereich ein abstoßendes elektrisches Potenzial verspüren. Das optional durchführbare Quantenwellintermixing kann auch mit anderen Maßnahmen, d. h. durch einen weiteren Zwischenschritt und eine andere Maskenstruktur ausgebildet sein. In diesem Zwischenschritt wird angenommen, dass eine Diffusion des Dotierstoffs auch unter die Hartmaske erfolgt und zwar so weit, dass der gewünschte Effekt der Potentialveränderung auch nach dem Ätzschritt noch vorhanden ist. andernfalls kann man eine weitere Hartmaske verwenden, oder alternativ den Dotierstoff nach dem Ätzprozess einbringen.
Das in 5B aufgebrachte Maskenmaterial 15 wird erwähnt für den Ätzprozess derartig strukturiert, dass die jeweiligen Seitenflächen der Hartmaske 15 parallel zu der a-Ebene oder einer davon verwandten Ebene orientiert ist. Mit anderen Worten wird die Maske auf der Oberfläche der Wurtzitstruktur gebildeten Schichtenfolge so ausgebildet, dass ihre Seitenflächen entlang der [1100] Richtung verlaufen. Dadurch wird im Folgenden sichergestellt, dass auch der trockenchemische bzw. nasschemischer Ätzprozess, insbesondere entlang dieser Seitenflächen verläuft, sodass die resultierenden Seitenflächen parallel zu der a-Ebene bzw. einer damit verwandten Ebene steht.
Anschließend wird die in 5C dargestellte erste Mesa-Strukturierung durchgeführt, die durch einen trockenchemischen Ätzprozess erfolgt. Der trockenchemische Prozess beispielsweise in Form eines Plasmaätzprozesses entfernt das Material außerhalb der Hartmaske 15. Dabei entstehen leicht abgeschrägte Seitenkanten 130 bzw. 140 der Halbleiterschichtenfolgen 13 und 14. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Material der Halbleiterschicht 13 sowie 14 vollständig entfernt, das Material der dotierten Schicht 12 nur zum Teil, so dass es weitgehend erhalten bleibt. Die Ätztiefe kann aber je nach gewünschtem Design variiert werden, sodass die Mesa-Strukturierung auch bis tief in die n-dotierte Schicht 12 erfolgen kann. Der Plasmaätzprozess ist ein isotoproper Ätzprozess, der das Material in Abhängigkeit von der jeweiligen Tiefe mehr oder weniger gleichförmig entfernt und auch nicht besonders selektiv hinsichtlich der Kristallfacetten ist. Eine Selektion oder eine Ätzung entlang bestimmter Ebenen erfolgt vielmehr aufgrund der Ausrichtung der Ätzmaske. Zudem ist es denkbar, dass eine leichte Unterätzung durch den Plasmaätzprozess stattfindet, sodass die Maske 15 im Bereich 150 um die Oberfläche der Schicht 14 herum leicht übersteht.
In einem weiteren nun nasschemischen Prozess dargestellt in 5D werden die an sich schräg verlaufenden Seitenflächen nun abgeflacht, bis sie im Wesentlichen senkrecht und parallel zur a-Ebene oder einer damit verwandten Ebene stehen. Es bilden sich somit senkrechte Seitenwände 141 und 131. Der Ätzprozess wird chemisch mit einer Kaliumhydroxid, KOH-Lösung durchgeführt, deren pH-Wert und Temperatur, Konzentration genau eingestellt wird, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Die verwendete nasschemische Lösung im Ausführungsbeispiel KOH ist in Abhängigkeit der Konzentration/Ätzparameter selektiver bezüglich bestimmter Kristallfacetten und Kristallebenen, sodass entlang dieser Kristallebenen mehr Material entfernt wird als an anderen. Wegen der eingestellten Prozessparameter führt dies zu der in 5D dargestellten Ausgestaltung mit senkrechten Seitenwänden, die sich aufgrund der vorher durchgeführten Mesa-Ätzung und der ausgerichteten Maske 15 parallel zu der a-Ebene oder damit verwandte Ebenen einstellen.
Die hier dargestellte nasschemische Prozedur eignet sich zum einen dazu, die geneigten Seitenflächen eines trockenchemischen Prozesses zu begradigen und wegen der Selektivität eine Orientierung der geätzten Seitenflächen entlang der [1100] Richtung zu verbessern. Alternativ kann der Trockenätzprozess bei sehr kleinen Bauelementen auch weggelassen werden und der nasschemische Prozess wird direkt durchgeführt. In beiden Fällen unterstützt die entlang der a-Ebene orientierte Maske 15 den Ätzprozess, sodass sich die darunterliegende Struktur mit den Seitenwänden parallel zu der (1120) Ebene, der (1121), der (1122) bzw. der (1123) Ebene bildet.
Die 6 zeigt eine elektronmikroskopische Aufnahme eines derartigen Bauelements, bei der auf der Oberseite immer noch die Maskenstruktur 15 vorhanden ist. Gut zu erkennen ist hierbei, dass die Seitenflächen parallel zu der (1120) Ebene oder damit verwandter Ebenen orientiert sind. Darüber hinaus ist auf dem Trägersubstrat bzw. der Schicht 12 weiteres Material weggenommen, welches jedoch aufgrund der selektiven Ätzung außerhalb des Bereichs der Maske nun vor allem entlang der a-Ebene (siehe 1) weggenommen wird. Dadurch bildet sich die a-Ebene deutlich stärker heraus als die anderen Ebenen. Wesentlich bei dem durchgeführten Ätzprozess der 5C und 5D ist somit eine selektive Zone entlang der durch die Maske vorgegebene Kristallfacetten bzw. Kristallebenen.
Anschließend wird die Maske 15, wie in 5F, dargestellt entfernt, so dass die Oberfläche der p-dotierten Schicht 14 wie in 5E dargestellt wieder freiliegt. In einem letzten Schritt kann schließlich eine Kontaktschicht 16 auf die p-dotierte Schicht 14 aufgetragen werden. Das Ergebnis ist in 5E gezeigt. Maske 15 wird hier nicht entfernt, da sie leitend ist und auch als p-Kontakt verwendet wird.
In einem anderen Aspekt werden nach dem Entfernen der Maske (Passivierungsschicht kann auch aufgebracht werden, wenn die leitende Maske nicht entfernt wurde) in 5D die Seitenflächen mit einer Passivierungsschicht 20 beispielsweise aus Aluminiumdioxid, Al₂O₃ oder Aluminiumnitrid, AlN passiviert. Die Schicht wird durch ALD-Prozess, eine Atomlagenabscheideprozess erzeugt und ist nur wenige Nanometer dick. Das verwendete Material Al₂O₃ bzw. AlN besitzt zudem eine deutlich höhere Bandlücke als die Materialien der aktiven Schicht 13, sodass die Ladungsträger eine stärkere Abstoßung verspüren und durch Diffusion nicht an die Oberfläche der Passivierungsschicht gelangen können.
Gemeinsam mit der Strukturierung parallel zu den a-Ebenen oder damit verwandte Ebenen wird auf diese Weise eine restliche Defektdichte in dem Oberflächenbereich der Seitenflächen des mesa-strukturierten Bauelements als auch an der Oberfläche der Passivierungsschicht reduziert und damit wie in den vorangegangenen Ausführungen gezeigt die Effizienz des Bauelements verbessert.
BEZUGSZEICHENLISTE

1
10: Trägersubstrat
11: Bufferschicht
12: n-dotierte Schicht
13: aktive Schicht
14: p-dotierte Schicht
15: Maske
20: Passivierungsschicht
130, 140: Seitenwände
141, 131: Seitenwände
150: Unterätzung
1120: Ebene
1121: Ebene
1122: Ebene
1123: Ebene
1100: Richtung

Claims

Optoelektronisches Bauelement, aufweisend: - Ein mesa-strukturierter Schichtenstapel mit einer ersten Schicht (12) eines ersten Dotiertyps, einer zweiten Schicht (14) eines zweiten Dotiertyps und einer dazwischen angeordneten aktiven Schicht (13); - eine Kontaktschicht, die auf wenigstens einer aus der ersten und zweiten Schicht angeordnet ist; - wobei der Schichtenstapel aus einem in Wurtzitstruktur wachsenden Material gebildet ist, insbesondere einem nitridhaltigen III-V Halbleitermaterial; - wobei wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche (131, 141) im Wesentlichen entlang der [1100] Richtung der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur verläuft.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche (131, 141) im Wesentlichen parallel zu der a-Ebene der der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur orientiert ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende Seitenfläche (131, 141) im Wesentlichen parallel wenigstens einer der folgenden Ebenen orientiert ist: - (1120); - (1121); - (1122); und - (1123)
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Draufsicht auf den mesa-strukturierter Schichtenstapel wenigstens zwei den Schichtenstapel begrenzende und direkt benachbarte Seitenflächen (131, 141) einen Winkel von n *60° aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl, insbesondere 1 oder 2 ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Draufsicht auf den mesa-strukturierter Schichtenstapel je zwei die den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzende und benachbarte Seitenflächen (131, 141) einen Winkel von 120° aufweisen.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei dem eine Länge der wenigstens einen den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzenden Seitenfläche (131, 141) um mindestens den Faktor 3 und insbesondere um mindestens den Faktor 5 länger ist als eine den mesa-strukturierten Schichtenstapel begrenzenden Seitenfläche (), die in eine andere als die [1100] Richtung der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur verläuft.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Halbleitermaterial zumindest einer Schicht des Schichtenstapels wenigstens eines der folgenden Materialien aufweist: - GaN, - InGaN, - AlGaN; und - InAlGaN.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (13) in einem Bereich entlang der den mesa-strukturierter Schichtenstapel begrenzende Seitenflächen einen ein Quantenwellintermixing erzeugenden Dotierstoff aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Oberfläche der Seitenflächen (131, 141) ein von dem Materialsystem des Schichtenstapels unterschiedliches Materialsystem, insbesondere Al2O3 oder AlN aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, aufweisend die Schritte; - Bereitstellen eines Trägersubstrats; - Ausbilden, insbesondere durch epitaktisches Wachstum, einer Schichtenfolge aus einem in Wurtzitstruktur wachsenden Material, insbesondere einem nitridhaltigen III-V Halbleitermaterial, wobei die Schichtenfolge eine erste Schicht (12) eines ersten Dotiertyps, eine zweite Schicht (14) eines zweiten Dotiertyps und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht (13) aufweist; - Ausbilden einer strukturierten Maske auf der zweiten Schicht der Schichtenfolge, wobei die Maske zumindest mit einer Seitenfläche im Wesentlichen entlang der [1100] Richtung der zugrundeliegenden Wurtzitstruktur ausgerichtet wird. - Durchführen eines ersten Ätzprozess zum Erzeugen von Seitenflächen (131, 141) des Schichtenstapel, wobei der erste Ätzprozess Material zumindest der zweiten Schicht und der aktiven Schicht entfernt, wobei der erste Ätzprozess für Material entlang einer Ebene, die im Wesentlichen der [1100] Richtung verläuft, eine höhere Ätzrate besitzt als für Material entlang einer Ebene in einer anderen Richtung.
Verfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend: - Durchführen eines zweiten Ätzprozesse vor dem ersten Ätzprozess, der unterschiedlich zu dem ersten Ätzprozess ist und Material zumindest der zweiten Schicht und der aktiven Schicht entfernt.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der erste Ätzprozess ein nasschemischer Ätzprozess insbesondere mit einer verdünnten KOH Lösung mit einem pH-Wert größer als 8 und/oder der zweite Ätzprozess ein trockenchemischer Ätzprozess, insbesondere ein Plasmaätzprozess ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der erste Ätzprozess zu einer Unterätzung der Maske führt, derart eine Seitenfläche unter der im Wesentlichen entlang der [1100] Richtung ausgerichteten Seitenfläche der Maske im Wesentlichen parallel zu wenigstens einer der folgenden Ebenen orientiert ist: - (1120); - (1121); - (1122); und - (1123).
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, weiter umfassend: - Ausbilden einer strukturierten Hartmaske auf der Schichtenfolge; - Aufbringen eine Dotierstoffes, insbesondere Zn auf exponierte Oberflächen der Schichtenfolge bei einer ersten Temperatur - Eindiffundieren des Dotierstoffes in die aktive Schicht der Schichtenfolge insbesondere bei einer zweiten Temperatur, die höher ist als die erste Temperatur
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, weiter umfassend: Ausbilden einer Passivierungsschicht, insbesondere aus Al2O3 und/oder AlN auf den Seitenflächen des Schichtenstapels, wobei die Passivierung eine Bandlücke aufweist, die größer ist als eine Bandlücke der aktiven Schicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die strukturierte Maske auf der zweiten Schicht in Draufsicht eine Vielzahl von Kanten aufweist, die einen Innenwinkel von n *60° umfassen, wobei n eine natürliche Zahl, insbesondere 1 oder 2 ist.