DE10312214A1 - Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Mesa- oder Stegstruktur oder von mindestens einem elektrisch gepumpten Bereich in einer Schicht oder Schichtenfolge - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Mesa- oder Stegstruktur in einer Schicht oder Schichtenfolge, bei dem Flanken der Mesa- oder Stegstruktur mit einer nach deren Freilegen aufgebrachten Beschichtung (8) versehen werden, mit den Verfahrensschritten: DOLLAR A a) Aufbringen einer Opferschicht (4) über der Schicht oder Schichtenfolge; DOLLAR A b) Aufbringen und Strukturieren einer Maskenschicht über der Opferschicht zur Definition der Mesa- oder Stegabmessungen; DOLLAR A c) teilweises Entfernen, insbesondere anisotropes Ätzen, der Opferschicht (4) und der Schicht der Schichtenfolge, derart, dass in der Schicht oder Schichtenfolge die Mesa- oder Stegstruktur ausgebildet wird; DOLLAR A d) selektives Entfernen eines Teiles der Opferschicht (4) von deren in Schritt c) freigelegten Seitenflächen her, derart, dass eine im Vergleich zu einer, gesehen von der Schicht oder Schichtenfolge über der Opferschicht, verbliebenen Schicht schmälere Opferschicht übrigbleibt; DOLLAR A e) Aufbringen der Beschichtung zumindest auf die Flanken der in den Schritten a) bis d) erzeugten Struktur, derart, dass die Seitenflächen der verbliebenen Opferschicht nicht vollständig von dem Beschichtungsmaterial überformt werden; und DOLLAR A f) zumindest teilweises Entfernen der Opferschicht (4), derart, dass die, gesehen von der Schicht oder Schichtenfolge über der Opferschicht, verbliebene Schicht abgehoben wird. DOLLAR A Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer gewinngeführten ...
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Mesa- oder Stegstruktur oder von mindestens einem elektrisch gepumpten Bereich in einer Schicht oder Schichtenfolge.
- Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Mesa- oder Stegstruktur auf oder in einer Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von Nitrid-III-V-Verbindungshalbleitermaterial für optoelektronische Halbleiterchips.
- Weiterhin bezieht sich die Erfindung insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von Laserdioden auf der Basis von Nitrid-III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit Wellenleiterbreiten von kleiner oder gleich 2 μm.
- Bekannte Verfahren zum Herstellen von indexgeführten und gewinngeführten Laserdiodenchips sind beispielsweise in
DE 101 47 791 beschrieben. Mit der dort vorgeschlagenen und zur Verfügung stehenden Lithographietechnik (Kontaktbelichtung) können Laserdioden mit Wellenleiterbreiten < 2 μm nur unter hohem technischen Aufwand gewonnen werden. Bei der Öffnung eines 0,5 μm breiten Fensters in der SiO2-Passivierung treten bei geringen Wellenleiterbreiten vermehrt Nebenschlüsse auf, die durch Justagetoleranzen (0,5 μm) und run-out-Effekte (bis zu 2 μm Versatz über 2'') zustande kommen. - Bei dem beispielsweise aus Kuramoto et. al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol.40 (2001, pp. L925–927, Part 2, No. 9A/B; Kimura et. al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 693 (2002) und Kuramoto et. al., phys. stat. sol. (a) 192, No. 2, 329–334 (2002) bekannten RiS-Verfahren (Ridge by Selective regrowth) wird die Epitaxie nach dem Wachstum eines oberen Wellenleiters unterbrochen. In einer anschließend darüber abgeschiedenen dielektrischen Zwischenschicht (z.B. SiO2) werden streifenförmige Fenster geöffnet (Strukturierung mittels Photolithographie und Ätzen). In den Fensterstreifen wachsen im zweiten Epitaxieschritt die Mantelschicht des Wellenleiters und die Kontaktschicht auf. Bei diesem Verfahren sind mehrere Epitaxieschritte notwendig. Eine Variation der Indexführung, die bei einem Ridge Waveguide Laser durch Änderung der Ätztiefe erreicht werden kann, ist schwierig.
- Ein dem oben beschriebenen RiS-Verfahren ähnliches Verfahren zur Herstellung von "InGaN Inner Stripe Laser Diodes" ist in Nunoue et.al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 37 (1998), pp 1470–1473, Part 1, No. 3B beschrieben.
- Unter die Gruppe von optoelektronischen Chips auf Basis von Nitrid-III-V-Verbindungshalbleitermaterial fallen vorliegend insbesondere solche Chips, bei denen eine epitaktisch hergestellte Halbleiterschicht, die in der Regel eine Schichtfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten umfasst, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem Nitrid-III-V-Verbindungshalbleitermaterial-System InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Die Halbleiterschicht kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Strukur) aufweisen. Solche Schichtenfolgen sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Sie sind beispielsweise in Nunoue et. al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 37 (1998), pp 1470–1473, Part 1, No. 3B; Kuramoto et. al., Jpn. J. Appl. Phys., Vol.40 (2001, pp. L925–927, Part 2, No. 9A/B; Kimura et. al., Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 693 (2002); Kuramoto et. al., phys. stat. sol. (a) 192, No. 2, 329–334 (2002); Tojyo et.al., Jpn. J. Appl. Phys. 41, 1829 (2002) und Bulman et al., in Properties, Processing and Applications of Gallium Nitride and Related Semiconductors, 616, (1998) beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Mesa- oder Stegstruktur oder von mindestens einem elektrisch gepumpten Bereich in einer Schicht oder Schichtenfolge zur Verfügung zu stellen, das selbstjustierend ist und mit dem sich insbesondere Strukturbreiten von kleiner oder gleich 2 μm auf technisch vereinfachte Weise herstellen lassen.
- Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 oder 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 und 10 bis 16 angegeben.
- Wenn im Folgenden von Opferschicht, Deckschicht und Maskenschicht die Rede ist, so kann es sich hierbei um eine einzelne Schicht aber auch um eine Folge von zwei oder mehreren Schichten handeln, die die Funktion der Opferschicht, der Deckschicht bzw. der Maskenschicht erfüllen.
- Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird über einer Schicht oder Schichtenfolge, die ausschließlich aus Halbleitermaterialschichten oder Halbleitermaterialschichten und einer oder mehreren darauf angeordneten Metallschicht(en) aufweisen kann, eine Opferschicht angeordnet, über der wiederum eine Deckschicht und eine Maskenschicht erzeugt wird. Die Maskenschichtfolge kann eine erste Maskenschicht und eine zweite Maskenschicht aufweisen. Die Maskenschicht oder Maskenschichtfolge wird derart strukturiert, dass sie die in der Schicht oder Schichtenfolge gewünschten Mesa- oder Stegabmessungen definiert. Nachfolgend wird die Deckschicht, die Opferschicht und die Schicht oder Schichtenfolge teilweise ent fernt, insbesondere durch anisotropes Ätzen, derart, dass in der Schicht oder Schichtenfolge die gewünschte Mesa- oder Stegstruktur ausgebildet wird. Nach diesem Schritt wird die Opferschicht von deren freigelegten Seitenflächen her zum Teil selektiv entfernt, derart, dass ein im Vergleich zur Deckschicht schmälerer Steg aus Opferschichtmaterial zwischen der Schicht oder Schichtfolge und der Deckschicht übrigbleibt. Zumindest auf die Flanken der bei den vorangehenden Verfahrensschritten erzeugten Struktur wird die Beschichtung aufgebracht, und zwar in einer Weise, dass die Seitenflächen der zwischen Schicht oder Schichtfolge und Deckschicht verbliebenen Opferschicht nicht vollständig von dem Beschichtungsmaterial bedeckt werden, so dass in einem nachgeordneten Verfahrensschritt die Deckschicht inklusive Maskenschicht durch zumindest teilweises Entfernen der verbliebenen Opferschicht abgehoben werden können.
- Die Deckschicht kann hierbei die Funktion einer Haftschicht zwischen Maskenschicht und Opferschicht oder die Funktion einer Ätzstoppschicht für das naßchemische Ätzen der Opferschicht oder beide Funktionen gemeinsam haben. Falls die Maskenschicht weder eine Haftschicht noch eine Ätzstoppschicht benötigt, kann die Deckschicht weggelassen werden.
- Die Opferschicht besteht im Unterschied zu einer klassischen Lift-Off-Technik besonders bevorzugt aus einem anderen Material als Photolack. Mögliche Materialien für die Opferschicht sind Metalle (wie Gold, Silber, Aluminium, Palladium, Titan), Dielektrika (wie Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid), Polymerschichten (wie Polyimid), epitaktisch gewachsene Schichten (wie lnN, AlN, GaP, GaAs, INP) oder geeignete Kombinationen aus diesen Materialien.
- Zur Erzeugung eines Fensters in der Beschichtung zur Schicht oder Schichtenfolge hin, beispielsweise um nachfolgend im Fenster eine elektrische Anschlußmetallisierung auf die Schicht oder Schichtenfolge aufzubringen, wird die Opfer schicht vorzugsweise vollständig von der Schicht oder Schichtenfolge entfernt.
- Ganz besonders bevorzugt eignet sich das Verfahren zum Herstellen der geometrischen Stegwellenleiterstruktur eines Stegwellenleiter(Ridge-Waveguide)-Laserdiodenchips, insbesondere auf Basis von lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Mit dem Verfahren können vorteilhafterweise auf technisch vergleichsweise einfache Weise selbstjustierend Stegwellenleiterstrukturen mit einer Breite von gleich oder weniger als 2 μm, insbesondere von gleich oder weniger als 1,5 μm realisiert.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform werden mittels Trockenätzen die Laserfacetten erzeugt und enthält die Beschichtung ein verspiegelndes oder entspiegelndes Schichtsystem.
- Weiterhin eignet sich das dem Verfahren zugrundeliegende Prinzip in vorteilhafter Weise zum Herstellen von gewinngeführten Laserdiodenchips, beispielsweise Oxidstreifen-Lasern, insbesondere auf der Basis von lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, bei dem die Breite des elektrisch gepumpten Bereichs des Laserdiodenchips mittels des Verfahrens definiert wird. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren für die Herstellung von gewinngeführten Oxidstreifen-Laserdiodenchips mit einer Breite von weniger als 2 μm, insbesondere von gleich oder weniger als 1,5 μm. Das Verfahren ist aber grundsätzlich auch bei anderen Strukturen einsetzbar, wo die Breite eines mit elektrischem Strom beaufschlagten Bereiches genau eingestellt werden soll.
- Das Verfahren eignet sich in vorteilhafter Weise zum Herstellen von Leuchtdiodenchips mit beschichteten Seitenflächen der strahlungserzeugenden Schichtfolge. Die geometrische Struktur der strahlungserzeugenden Schichtfolge und die Beschichtung wird mittels eines Verfahrens gemäß der Erfindung erzeugt. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Leuchtdiodenchips mit einer Kantenlänge von gleich oder weniger als 2 μm, insbesondere von gleich oder weniger als 1,5 μm.
- Mit dem Verfahren lassen sich vorteilhafterweise selbstjustierend Halbleiterchips, insbesondere Opto-Halbleiterchips (z.B. indexgeführte Laserdioden, LEDs, High Power Laser, Detektoren) mit seitlicher Beschichtung herstellen.
- Das Verfahren beruht auf dem Einsatz einer sogenannten Opferschicht, die aus einer oder mehreren dielektrischen Schichten (SiO2, Al2O3, Si3N4, etc.), metallischen Schichten (Au, Ag, Pd, Al), organischen Polymer-Schichten, epitaktischen Schichten (lnN, GaAs, GaP, etc.) oder einer Kombinationen daraus bestehen kann.
- Mit dem Verfahren lassen sich eine Reihe verschiedener, grundlegender Ziele zur Verbesserung insbesondere von Optohalbleiterchips (wie Ridge Waveguide Laser-Chips, High Power Laser-Chips, Trapezlaser-Chips; LED-Chips, etc.) realisieren.
- Bei indexgeführten Halbleiterlaserchips mit elektrisch und optisch passivierten Steg-Seitenflanken kann mittels des Verfahrens unter anderem eine Verringerung der Leistungsaufnahme und Erhöhung der Ausbeute durch definiert schmale Stegbreiter. sowie eine Verringerung des Herstellungsaufwands erzielen.
- Bei gewinngeführten Halbleiterlaserchips und -arrays mit elektrischer Isolierung aus dielektrischen Schichten lassen sich mittels des Verfahrens unter anderem geringere Strukturbreiten mit verbesserter Reproduzierbarkeit (Ausbeute) und verbesserten Bauteilkenndaten z.B. bei High Power Lasern und Trapezlasern.
- Bei diversen Halbleiterlaserchips (wie Ridgelaser, Oxidstreifenlaser, Trapezlaser, High Power Laser, etc) mit trockengeätzen und verspiegelten Laserfacetten können mittels des Ver fahrens Strukturen mit einer erhöhten Auskoppeleffizienz erzeugt werden und vereinfachte Herstellungsprozesse durch on-Wafer Verspiegelung erzielt werden.
- Bei diversen Halbleiterlaserchips (Ridgelaser, Oxidstreifenlaser, Trapezlaser, High Power Laser, etc.) mit passivierten oder absorbierend beschichteten Chip-Seitenkanten lassen sich mittels des Verfahrens Strukturen erzeugen, bei denen unerwünschte Ringmoden durch Absorberschichten unterdrückt wird. Dies führt vorteilhafterweise zu einer Erhöhung der Bauteileffizienz und zur Verminderung oder Vermeidung von Leckströmen.
- Bei indexgeführten und gewinngeführten Lasern gelingt es mit Hife der Opferschicht, Halbleiterlaserdioden, mit seitlich passiviertem Stegwellenleiter selbstjustierend herzustellen. Das Verfahren ermöglicht es insbesondere, Index-geführte Laserdioden mit geringer Wellenleiterbreite (< 2 μm) bei hoher Ausbeute zu prozessieren. Es können herkömmliche Photolithographietechniken (zum Beispiel mittels Kontaktbelichtung) zum Einsatz kommen. Wellenleiterstrukturen geringer Breite sind vor allem im Bereich kurzer Wellenlängen erforderlich, da sie kinkfreien Betrieb bei niedrigen Schwellenströmen erwarten lassen.
- Bei der Herstellung solcher Laserstrukturen wird auf die zu strukturierende Halbleiterschicht eine Opferschicht aus einem metallischen, dielektrischen oder organischen Material aufgebracht, das selektiv zum Halbleiterschichtmaterial und zur Ätzmaske ätzbar oder lösbar ist. Die Opferschicht kann dabei zwischen anderen Schichten, z.B. Stromaufweitungsschicht(en) und/oder Haftvermittlungsschicht(en) eingeschlossen sein. Ein über der Opferschicht aufgebrachtes Material (z.B. SiO2, Si3N4, Metall, Photolack) wird beispielsweise mittels Photolithographie zu einer Ätzmaske für die Halbleiterschicht strukturiert. Nachfolgendes naß- oder trockenchemisches Ätzen der Opferschicht verursacht eine Unterätzung zu beiden Seiten des strukturierten Steges. Nachdem der Stegwellenleiter durch naß- oder trockenchemisches Ätzen der Halbleiterschicht hergestellt worden ist, kann eine Passivierungsschicht (dielektrisch oder organisch) als Wellenleiter-Mantelschicht und zur elektrischen Isolierung ganzflächig aufgebracht werden.
- Durch Optimierung der Opferschichtdicke, Unterätzung der Opferschicht sowie der Dicke, des Materials und/oder des Abscheideverfahrens der Passivierung erreicht man, daß die Opferschicht seitlich nicht vollständig von der Passivierung überformt wird. Ätzen oder Lösen oder mechanische Einwirkung (z.B. Ultraschall, Druckluft, mechanisches Wischen, etc.) der Opferschicht durch diese seitlichen Öffnungen hebt die darüberliegende Ätzmaske ab und öffnet zugleich ein Fenster in der Passivierung auf dem Steg, durch das der Halbleiter elektrisch angeschlossen werden kann.
- Das Verfahren ist vorteilhafterweise selbstjustierend. Damit wird ein Nebenschluß-Problem, das bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Ridgelasern über den gesamten Waferbereich weitestgehend eliminiert, weil Justagetoleranzen bei der Lithographie nahezu keine Rolle mehr spielen. Durch Minimierung der Unterätzung der Opferschicht (beispielsweise ca. 200–300 nm beidseitig) kann das Kontakt-Fenster in der Passivierung fast so breit werden wie der Stegwellenleiter. In Verbindung mit der in der
DE 101 47 791 A1 beschriebenen p-Kontakt-Metallisierung (dieDE 101 47 791 A1 wird insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen) unter der Passivierung wird die elektrische Anschlußfläche optimiert. Bei p-side-down-Montage kann die thermische Verlustleistung über die nun breitere Metallisierung vorteilhafterweise besser abgeführt und dadurch die Lebensdauer des Bauelements erhöht wird. Durch das Einsparen einer Photolithographie verringern sich Bruchgefahr und Durchlaufzeit des Ridgelaser-Prozesses, die Ausbeute (vor allem an Bauelementen mit geringen Wellenleiterbreiten) erhöht sich deutlich. - Bei Halbleiterlasern (z.B. High Power Laser; Ridgelaser; Trapezlaser) mit (trocken)geätzten und anschließend passivierten bzw. verspiegelten Laserfacetten ist durch die durch das Verfahren bereitgestellte selbstjustierende Technologie eine optimale Justage von geätzten und anschließend passivierten Strukturen gegeben. Das Verfahren hat den Vorteil, dass eine Ätzmaske und eine Abhebemaske zwar selbstjustierend angeordnet sein können, aber aus verschiedenen Schichtsystemen bestehen. Weiterhin kann vorteilhafterweise eine Standard-Rbhebetechnik mit Photolack eingesetzt werden. Mit der beim Trockenätzprozess erodierten, 1ösungsmittelarmen Maske (i.A. Photolack) muß vorteilhafterweise nicht der (zumeist vergebliche) Versuch unternommen werden, eine darüber beschichtete Struktur abzuheben.
- Bei LED-Chips mit passivierten Chip-Seitenflächen sind vorteilhafterweise Leckströme vermindert oder vermieden, was zu einer Verbesserung von Bauteile-Eigenschaften (z.B. der Durchbruchfestigkeit) führt. LED-Chips mit Passivierung der Chip-Seitenflächen (z.B. durch Aufbringen von dielektrischen Passivierungsschichten, wie Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid) können in ihrem elektrischen (Sperr-)Verhalten verbessert werden.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den
1a bis3 beschriebenen Ausführungsbeispielen. - Es zeigen:
-
1a bis1g anhand von schematischen Darstellungen von Schnitten durch eine Schichtenfolge für einen Ridge Wavegui de-Laserdiodenchip bei verschiedenen Verfahrensstadien eines ersten Ausführungsbeispieles; -
2a bis2g anhand von schematischen Darstellungen von Schnitten durch eine Schichtenfolge für einen Oxidstreifen-Laserdiodenchip bei verschiedenen Verfahrensstadien eines zweiten Ausführungsbeispieles; -
3 eine schematische perspektivische Darstellung eines Schnittes durch einen Ridge Waveguide Laser mit trockengeätzten Spiegelfacetten; -
4a bis4c anhand von schematischen Darstellungen von Schnitten durch eine Schichtenfolge für einen Leuchtdiodenchip bei verschiedenen Verfahrensstadien eines zweiten Ausführungsbeispieles. - In den verschiedenen Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezeichnungen und Bezugszeichen versehen. Die Zeichnen der
1a bis4c sind ausdrücklich nicht maßstabsgerecht. Die in diesen Zeichnungen verwendeten Schichtdicken lassen nicht auf das Verhältnis der realen Schichtdicken rückschließen. Weiterhin sind in den Ausführungsbeispielen nur die für die Erläuterung der Erfindung wesentlichen Schritte beschrieben. Die beschriebenen Verfahrensabfolgen stellen selbstverständlich in keinem Fall einen vollständigen Herstellungsprozeß für den jeweiligen Chip dar. - Bei dem in den
1a bis1g schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird auf eine auf einem SiC-Substrat (SiC-Wafer)7 aufgebrachten Epitaxieschichtenfolge6 für einen Ridge Waveguide-Laserdiodenchip auf der Basis von lnxAly- Ga1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 ganzflächig eine Metallschichtenfolge, bestehend aus einer Pt-p-Kontakt-Metallschicht5 (Dicke ca. 40 nm), einer Opferschicht (oder Lift-off-Schicht)4 aus Au (Dicke ca. 300 nm) und einer Deck schicht3 aus Pt (Dicke ca. 10 nm) abgeschieden (zum Beispiel mittels Bedampfen oder Sputtern). Eine darüber ganzflächig aufgebrachte ca. 500nm dicke erste Maskenschicht2 aus SiO22 wird in einem ersten pholithographischen Schritt durch RIE als Hartmaske strukturiert, wobei die Stegwellenleiterbreite durch eine vorher strukturierte zweite Maskenschicht1 , hier eine ca. 1,8 μm dicke entwickelte und strukturierte Photolackschicht, definiert ist. Man vergleiche hierzu die1a bis1c . - Nach Ablösen der Photolackschicht
1 und Rücksputtern der Pt-Deckschicht3 kann die Au-Opferschicht4 naßchemisch geätzt werden. Eine seitliche Unterätzung der Opferschicht4 begrenzt dabei die kleinste prozessierbare Stegbreite. Ein Tiefätzen (beispielsweise mittels RIE) der Epitaxieschichtenfolge6 erfolgt nach dem Rücksputtern der Pt-p-Kontakt-Metallschicht5 . Man vergleiche hierzu die1d . - Nachfolgend wird ganzflächig eine Passivierungs- bzw. Isolier-Schicht
8 aus etwa 250 nm dickem SiO2 mittels CVD oder Sputtern abgeschieden. Die Dicke der Opferschicht4 , der Dicke der Passivierungs- bzw. Isolier-Schicht8 und des CVD/Sputter-Prozesses sind derart aufeinander eingestellt, dass Passivierungs- bzw. Isolier-Schicht8 die Opferschicht8 nicht vollständig überformt, sondern seitliche Flanken freigelassen und zugänglich sind. Man vergleiche hierzu die1e . - Die in Höhe der Opferschicht
4 liegenden seitlichen Öffnungen40 in der Passivierungs- bzw. Isolier-Schicht8 ermöglichen es, durch naßchemisches Ätzen der Opferschicht4 diese zusammen mit der ersten Maskenschicht2 und der zweiten Maskenschicht1 abzuheben und die Pt-p-Kontakt-Metallschicht5 durch ein sich dabei auf dem Steg ausbildendes Fenster80 in der Passivierungs- bzw. Isolier-Schicht8 freizulegen (1f ). - Über dieses Fenster
80 wird nach ganzflächigem Abscheiden einer Ti/Au-Anschlußmetallschicht9 der p-Kontakt des Ridge Waveguide-Laserdiodenchips elektrisch angeschlossen (1g ). Die Strukturierung der Ti/Au-Metallschicht9 erfolgt nachfolgend mittels Photolithographie und Ätzen. - Insgesamt sind damit für den Ridge Waveguide-Laserdioden-Prozeß nur 2 Lithographieschritte erforderlich.
- Das in den
2a bis2g dargestellte Verfahren zum Herstellen eines Oxidstreifen-Laserdiodenchips auf der Basis von lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 unterscheidet sich von dem oben in Verbindung mit den1a bis1g beschriebenen Verfahren im Wesentlichen nur dadurch, dass kein Tiefätzen der Epitaxieschichtenfolge6 für einen Oxidstreifen-Laserdiodenchips erfolgt. Man vergleiche hierzu die2d . - Bei der in
3 dargestellten, mit einem Verfahren im Wesentlichen nach dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel hergestellten, Ridge Waveguide-Laserstruktur sind die Spiegelfacetten60 trockengeätzt. Ein Herstellen der Spiegelfacetten60 mittels Trockenätzen vereinfacht Herstellung und Handling, da ein Ritzen und Brechen und evtl. eine Dickenbearbeitung des Wafers entfallen können bzw. erst nach einer on-Wafer-Facettenbeschichtung erfolgen. - Die Wirkung der anisotropen Trockätzkomponente auf die Facetten
60 wird bei gleicher Belegungsdichte der Bauelemente durch dünne Ätzmasken erleichtert. Befindet sich die Trockenatzmaske2 auf einer angeätzten Opferschicht4 , so können die z.B. mittels CAIBE trockengeätzten Facetten60 im Waferverbund mit dielektrischen Schichtsystemen (Lambda/4-Schicht(paar)en) verspiegelt oder entspiegelt werden. Nach dem Abheben der Opferschicht4 sind die Bond-Pads bzw. die p-Metallschicht zum elektrischen Anschluß zugänglich. - Das Ausführungsbeispiel gemäß den
4a bis4c zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 umfaßt eine Maskenschicht 2 zum Mesa-Ätzen, die sich auf einer Opferschicht4 befindet. An der Rückseite des SiC-Substrats7 ist eine verspiegelte Kontaktmetallisierung70 aufgebracht. Man vergleiche die4a . - Nach der Mesa-Strukturierung der strahlungsemittierenden Epitaxieschichtenfolge b auf der Basis von lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 erfolgt das Aufbringen einer dielektrischen Passivierungsschicht
8 auf die vier Seitenflächen durch ganzflächiges Aufbringen dielektrischer Schichten, z.B. aus SiO2 (4b ). Durch das Abheben der Opferschicht4 zusammen mit der Ätzmaskenschicht2 wird der p-Kontakt5 zum elektrischen Anschluß und zur Lichtauskopplung (angedeutet durch die Pfeile11 in4c freigelegt. - Die Erläuterung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung auf diese zu verstehen. So können beispielsweise zwischen der Schicht oder Schichtenfolge und der Opferschicht sowie zwischen der Opferschicht und der Maskenschicht eine oder mehrere weitere Schichten vorhanden sein, die zusätzliche Funktionen haben, ohne dass das jeweilige Verfahren die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte technische Lehre verläßt.
Claims (16)
- Verfahren zum Herstellen von mindestens einer Mesa- oder Stegstruktur in einer Schicht oder Schichtenfolge, bei dem Flanken der Mesa- oder Stegstruktur mit einer nach deren Freilegen aufgebrachten Beschichtung versehen werden, mit den Verfahrensschritten: a) Aufbringen einer Opferschicht über der Schicht oder Schichtenfolge; b) Aufbringen und Strukturieren einer Maskenschicht über der Opferschicht zur Definition der Mesa- oder Stegabmessungen; c) teilweises Entfernen, insbesondere anisotropes Ätzen, der Opferschicht und der Schicht oder Schichtenfolge, derart, dass in der Schicht oder Schichtenfolge die Mesa- oder Stegstruktur ausgebildet wird; d) selektives Entfernen eines Teiles der Opferschicht von deren in Schritt c) freigelegten Seitenflächen her, derart, dass eine im Vergleich zu einer gesehen von der Schicht oder Schichtenfolge über der Opferschicht verbliebenen Schicht schmälere Opferschicht übrigbleibt; e) Aufbringen der Beschichtung zumindest auf die Flanken der in den Schritten a) bis d) erzeugten Struktur, derart, dass die Seitenflächen der verbliebenen Opferschicht nicht vollständig von dem Beschichtungsmaterial überformt werden; und f) zumindest teilweises Entfernen der Opferschicht, derart, dass die gesehen von der Schicht oder Schichtenfolge über der Opferschicht verbliebene Schicht abgehoben wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Schritt f) die Opferschicht vollständig entfernt wird, so dass in der Beschichtung ein Fenster zur Schicht oder Schichtenfolge hin erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in dem Fenster auf die Schicht oder Schichtenfolge eine elektrisch Anschlußme tallisierung aufgebracht wird.
- Verfahren zum Herstellen von mindestens einem Stegwellenleiter(Ridge-Waveguide)-Laserdiodenchip auf Basis von lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, bei dem die geometrische Stegwellenleiterstruktur mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche hergestellt wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Breite der Stegwellenleiterstruktur kleiner oder gleich 2 μm ist.
- Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem in Schritt c) mittels Trockenätzen die Laserfacetten erzeugt werden und die Beschichtung ein verspiegelndes oder entspiegelndes Schichtsystem enthält.
- Verfahren zum Herstellen von mindestens einem Leuchtdiodenchip mit Beschichtung der Seitenflächen der strahlungserzeugenden Schichtfolge, bei dem die geometrische Struktur der strahlungserzeugenden Schichtfolge und die Beschichtung mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 7, bei dem eine Kantenlänge des Leuchtdiodenchips kleiner oder gleich 2 μm ist.
- Verfahren zum Herstellen von mindestens einer gewinngeführten Laserdiode in einer Schichtenfolge, insbesondere auf der Basis von lnxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, und mit den Verfahrensschritten: a) Aufbringen einer Opferschicht über Schichtenfolge; b) Aufbringen und Strukturieren einer Maskenschicht über der Opferschicht; c) teilweises Entfernen, insbesondere anisotropes Ätzen, der Opferschicht in den nicht von der Maskenschicht bedeckten Bereichen; d) selektives Entfernen eines Teiles der Opferschicht von deren in Schritt c) freigelegten Seitenflächen her, derart, dass eine im Vergleich zu einer gesehen von der Schichtenfolge über der Opferschicht verbliebenen Schicht schmälere Opferschicht übrigbleibt, die den elektrisch gepumpten Bereich der Laserdiode definiert; e) Aufbringen einer Beschichtung zumindest auf die Flanken der in den Schritten a) bis d) erzeugten Struktur, derart, dass die Seitenflächen der verbliebenen Opferschicht nicht vollständig von dem Beschichtungsmaterial überformt werden; und f) zumindest teilweises Entfernen der Opferschicht, derart, dass die gesehen von der Schicht oder Schichtenfolge über der Opferschicht verbliebene Schicht abgehoben wird.
- Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Breite des gepumpten Bereiches kleiner oder gleich 2 μm ist.
- Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem in Schritt f) die Opferschicht vollständig entfernt wird, so dass in der Beschichtung ein Fenster zur Schichtenfolge hin erzeugt wird.
- Verfahren nach Anspruch 11, bei dem in dem Fenster auf die Schichtenfolge eine elektrisch Anschlußmetallisierung aufgebracht wird.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Opferschicht aus einem Metall, einem Dielektrikum, einem Polymer, einem epitaktisch gewachsenen Material oder einer Kombination aus diesen Materialien besteht.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in Schritt b) eine erste Maskenschicht über der Opferschicht und eine zweite Maskenschicht über der ersten Maskenschicht aufgebracht und strukturiert werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem vor dem Aufbringen der Maskenschicht über der Opferschicht eine Deckschicht aufgebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, 8 oder 10, bei dem die Breite der Stegwellenleiterstruktur, die Kantenlänge bzw. die Breite des gepumpten Bereiches kleiner oder gleich 1,5 μm ist.
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