DE112015000850B4 - Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen und Halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen und Halbleiterbauelement Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen (1) mit den Schritten:a) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer ersten Halbleiterschicht (21), einer zweiten Halbleiterschicht (22) und einem zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordneten, zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (25);b) Ausbilden einer ersten Anschlussschicht (31) auf der der ersten Halbleiterschicht (21) abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht (22);c) Ausbilden einer Mehrzahl von Aussparungen (29) durch die Halbleiterschichtenfolge (2) hindurch;d) Ausbilden einer Leitungsschicht (4) in den Aussparungen (29) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der ersten Anschlussschicht (31); unde) Vereinzeln in die Mehrzahl von Halbleiterbauelementen (1), wobei aus der Halbleiterschichtenfolge (2) für jedes Halbleiterbauelement (1) ein Halbleiterkörper (20) mit zumindest einer der Mehrzahl von Aussparungen (29) hervorgeht und die zumindest eine Aussparung (29) in Draufsicht auf den Halbleiterkörper (20) vollständig von dem Halbleiterkörper (20) umgeben ist;wobei- zur elektrischen Isolation zwischen dem aktiven Bereich (25) und der Leitungsschicht (4) eine Trennschicht (73) aufgebracht wird, die die Seitenflächen (290) der Aussparungen (29) zumindest auf Höhe der zweiten Halbleiterschicht (22) und des aktiven Bereichs (25) bedeckt; und- das die Seitenflächen (290) bedeckende Material der Trennschicht (73) abgetragen wird, so dass die Seitenflächen (290) einen Teilbereich (291) aufweisen, in dem die erste Halbleiterschicht (21) frei von der Trennschicht (73) ist.

Description

  • Das vorliegende Patent betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen und ein Halbleiterbauelement.
  • In der Druckschrift US 2013 / 0 020 589 A1 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem vertikale Leuchtdioden auf Waferebene hergestellt werden sollen.
  • Die Druckschrift KHALIQUE, U [et. al]:Investigation of Al2O3 Deposited by ALD as Passivation Layers for InP-based Nano Lasers in Proceedings Symposium IEEE/LEOS Benelux Chapter, 2008, Twente, S. 195-198 befasst sich mit einer guten Passivierungsschicht für tief geätzte InP-basierte Nano-Laser.
  • Die Druckschrift US 2014 / 0 030 868 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellen eines abgeschrägten Feldplatten-Dielektrikums für Hochspannungs-Bauelemente.
  • In der Druckschrift JP H08 - 102 552 A ist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
  • Bei optoelektronischen Halbleiterbauelementen wie beispielsweise Leuchtdioden auf der Basis von Galliumarsenid oder Indiumphosphid finden oftmals auf der Strahlungsaustrittsseite Metallgitter zur Stromaufweitung, elektrischen Kontaktierung und Stromeinprägung Anwendung. Diese bewirken jedoch eine bereichsweise Abschattung sowie Inhomogenitäten in der Stromeinprägung und der Lichtemission, wodurch sich die Effizienz verringert.
  • Eine Aufgabe ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfache und zuverlässige Weise Halbleiterbauelemente hergestellt werden können, die sich durch eine erhöhte Effizienz auszeichnen. Weiterhin soll ein Halbleiterbauelement mit einer erhöhten Effizienz angegeben werden.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von insbesondere optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem eine Halbleiterschichtenfolge bereitgestellt wird. Die Halbleiterschichtenfolge weist einen zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Bei einem zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Halbleiterchip weist der aktive Bereich vorzugsweise eine Quantenstruktur auf. Die Bezeichnung Quantenstruktur umfasst im Rahmen der Anmeldung insbesondere jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss („confinement“) eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantenstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentöpfe, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Beispielsweise kann der aktive Bereich eine Mehrfachquantenstruktur mit einer Mehrzahl von Quantenschichten aufweisen, wobei zwischen benachbarten Quantenschichten jeweils eine Barriereschicht angeordnet ist.
  • Weiterhin umfasst die Halbleiterschichtenfolge eine erste Halbleiterschicht und eine zweite Halbleiterschicht, wobei der aktive Bereich zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Zweckmäßigerweise sind die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht bezüglich des Leitungstyps zumindest bereichsweise voneinander verschieden. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht n-leitend und die zweite Halbleiterschicht p-leitend oder umgekehrt.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem eine erste Anschlussschicht auf der der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet wird. Die erste Anschlussschicht wird insbesondere nach Abschluss der beispielsweise epitaktischen Abscheidung der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet, etwa mittels Sputterns oder Aufdampfens. Die erste Anschlussschicht ist also außerhalb der Halbleiterschichtenfolge angeordnet.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem eine Mehrzahl von Aussparungen durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch ausgebildet wird. In einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge verlaufenden vertikalen Richtung erstrecken sich die Aussparungen vollständig durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch. Das Entfernen von Material der Halbleiterschichtenfolge kann auch in separaten Herstellungsschritten von zwei gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterschichtenfolge her erfolgen. Insbesondere kann Material der Halbleiterschichtenfolge im späteren Bereich der Aussparungen entfernt werden, noch bevor die erste Anschlussschicht aufgebracht wird.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem eine Leitungsschicht in den Aussparungen ausgebildet wird. Die Leitungsschicht ist zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Anschlussschicht vorgesehen. Beispielsweise grenzt die Leitungsschicht zumindest bereichsweise unmittelbar an die erste Anschlussschicht an, insbesondere in den Aussparungen.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem ein Vereinzeln in eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen erfolgt. Hierbei geht aus der Halbleiterschichtenfolge für jedes Halbleiterbauelement ein Halbleiterkörper mit zumindest einer der Mehrzahl von Aussparungen hervor. Die zumindest eine Aussparung ist in Draufsicht auf den Halbleiterkörper vollständig von dem Halbleiterkörper umgeben. Mit anderen Worten ist entlang des gesamten Umfangs der Aussparung Material der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet. Die Aussparungen befinden sich also nicht am Rand der Halbleiterkörper.
  • Vor dem Vereinzeln kann die Halbleiterschichtenfolge bereits in einzelne Halbleiterkörper zerteilt sein, beispielsweise mittels Trenngräben, die die einzelnen Halbleiterkörper in lateraler Richtung begrenzen. Die Trenngräben können in einem gemeinsamen Schritt mit den Aussparungen ausgebildet werden. Alternativ ist denkbar, dass die Aussparungen und die Trenngräben in nacheinander folgenden Herstellungsschritten ausgebildet werden. Das Ausbilden der Aussparungen und/oder der Trenngräben erfolgt beispielsweise mittels nasschemischen oder trockenchemischen Ätzens. Weiterhin kann die Halbleiterschichtenfolge auch erst beim Vereinzeln in einzelne Halbleiterkörper zerteilt werden.
  • Bei dem Verfahren wird eine Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Halbleiterschicht, einer zweiten Halbleiterschicht und einem zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordneten, zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich bereitgestellt. Eine erste Anschlussschicht wird auf der der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Eine Mehrzahl von Aussparungen wird durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch ausgebildet. Eine Leitungsschicht wird in den Aussparungen zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Anschlussschicht ausgebildet. Es erfolgt ein Vereinzeln in die Mehrzahl von Halbleiterbauelementen, wobei aus der Halbleiterschichtenfolge für jedes Halbleiterbauelement ein Halbleiterkörper mit zumindest einer der Mehrzahl von Aussparungen hervorgeht und die zumindest eine Aussparung in Draufsicht auf den Halbleiterkörper vollständig von dem Halbleiterkörper umgeben ist.
  • Mittels der Aussparungen und der in den Aussparungen angeordneten Leitungsschicht kann eine elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht von der der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge her erfolgen. Auf ein Metallgitter auf der ersten Halbleiterschicht zur Stromaufweitung und elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht kann verzichtet werden.
  • Die Halbleiterkörper können jeweils mehr als eine Aussparung aufweisen. Im Fall eines strahlungsemittierenden Bauelements kann so vereinfacht eine in lateraler Richtung homogene Ladungsträgerinjektion erfolgen. Im Falle eines Strahlungsempfängers verringert sich bei mehreren Aussparungen die Weglänge im Halbleiterkörper für die durch Strahlungsabsorption im aktiven Bereich erzeugten Ladungsträger, bevor diese zur ersten Anschlussschicht gelangen können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge vor dem Ausbilden der Mehrzahl von Aussparungen entfernt. Das Aufwachssubstrat kann beispielsweise mittels eines mechanischen und/oder eines chemischen Verfahrens erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann ein Laserablöseverfahren erfolgen. Beispielsweise erfolgt das Entfernen des Aufwachssubstrats zwischen dem Ausbilden der ersten Anschlussschicht und dem Ausbilden der Mehrzahl von Aussparungen. Ein Halbleiterbauelement, bei dem das Aufwachssubstrat entfernt ist, wird auch als Dünnfilm-Halbleiterbauelement bezeichnet.
  • Das Verfahren umfasst einen Schritt, in dem zur elektrischen Isolation zwischen dem aktiven Bereich und der Leitungsschicht eine Trennschicht aufgebracht wird, die die Seitenflächen der Aussparungen zumindest auf Höhe der zweiten Halbleiterschicht und des aktiven Bereichs bedeckt.
  • Die elektrische Isolation zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Leitungsschicht kann jedoch auch ohne eine Trennschicht erfolgen, beispielsweise durch einen Luftspalt, durch einen Schottky-Kontakt, durch die Ausgestaltung eines Kontakts mit Ohmscher Charakteristik und einem hohen Kontaktwiderstand, oder durch eine gezielte lokale Veränderung der Dotierung der Halbleiterschichtenfolge, etwa durch Ionenimplantation.
  • Insbesondere wird zum Ausbilden der Trennschicht Material für die Trennschicht vollflächig auf die Halbleiterschichtenfolge mit den Aussparungen aufgebracht. Von einer vollflächigen Abscheidung des Materials für die Trennschicht abweichend ist auch denkbar, dass das Material nur stellenweise aufgebracht wird, insbesondere im Bereich der Aussparungen.
  • Nachfolgend kann das insbesondere vollflächig aufgebrachte Material mittels eines richtungsselektiven Ätzverfahrens derart entfernt werden, dass nur schräg oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge verlaufende Flächen, insbesondere die Seitenflächen der Aussparungen, von der Trennschicht bedeckt bleiben.
  • Insbesondere wird das Material der Trennschicht vollflächig dem Ätzverfahren ausgesetzt. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren findet also keine Maske Anwendung, mittels derer die Bereiche, in denen Material der Trennschicht entfernt wird, und die Bereiche, in denen Material der Trennschicht auf der Halbleiterschichtenfolge verbleibt, definiert werden.
  • Das richtungsselektive Ätzverfahren weist insbesondere in vertikaler Richtung eine höhere Ätzrate auf als in lateraler Richtung. Beispielsweise eignet sich als richtungsselektives Ätzverfahren ein trockenchemisches Ätzverfahren, beispielsweise reaktives Ionenätzen.
  • Beispielsweise ist die Ätzrate in vertikaler Richtung mindestens doppelt so hoch, bevorzugt mindestens fünf Mal so hoch wie in lateraler Richtung.
  • Insbesondere ist nach der Durchführung des richtungsselektiven Ätzverfahrens eine Bodenfläche der Aussparungen und eine durch die erste Halbleiterschicht gebildete Strahlungsdurchtrittsfläche frei von Material der Trennschicht oder weist zumindest verglichen mit den Seitenflächen der Aussparungen eine stark reduzierte Dicke auf, beispielsweise höchstens 20 % der Dicke der Schicht an den Seitenflächen der Aussparungen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem nachfolgenden weiteren richtungsselektiven Ätzverfahren weiteres Material der Trennschicht entfernt und die erste Halbleiterschicht in den Aussparungen bereichsweise freigelegt. Insbesondere liegt die Halbleiterschicht in einem Teilbereich der Seitenflächen der Aussparungen frei. Beispielsweise grenzt der Teilbereich an die Strahlungsdurchtrittsfläche an. Auf der Strahlungsdurchtrittsfläche kann das Material der Trennschicht vollständig oder nur bereichsweise entfernt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird durch das weitere richtungsselektive Ätzverfahren die erste Anschlussschicht freigelegt. Vor dem weiteren richtungsselektiven Ätzverfahren in vertikaler Richtung zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der ersten Anschlussschicht angeordnetes Material, insbesondere das Material unterhalb einer Bodenfläche der Aussparungen, wird also stellenweise vollständig entfernt, sodass die erste Anschlussschicht zugänglich ist. Beispielsweise wird durch das weitere richtungsselektive Ätzverfahren dielektrisches Material, insbesondere nur dielektrisches Material, entfernt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Ausbilden der Aussparungen zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der ersten Anschlussschicht eine erste Isolationsschicht mit Öffnungen ausgebildet, wobei die Aussparungen so ausgebildet werden, dass sie in Draufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge mit den Öffnungen überlappen. Insbesondere verlaufen die Aussparungen durch die Halbleiterschichtenfolge vollständig innerhalb der Öffnungen in der ersten Isolationsschicht. Für das Freilegen der ersten Anschlussschicht ist es also nicht erforderlich, nach dem Ausbilden der Aussparungen durch die Halbleiterschichtenfolge zusätzlich das Material der Isolationsschicht zu entfernen. Die Öffnungen können insbesondere in demselben Herstellungsschritt ausgebildet werden wie Aussparungen der Isolationsschicht, durch die eine elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht erfolgt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt, bei dem vor dem Aufbringen der Leitungsschicht eine Maskierungsschicht mit einer Mehrzahl von Öffnungen auf die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht wird und jede Aussparung in Draufsicht vollständig innerhalb einer der Mehrzahl von Öffnungen angeordnet ist. Die erste Halbleiterschicht ist zum Beispiel seitlich der Aussparungen stellenweise frei von der Maskierungsschicht. Für die Maskierungsschicht eignet sich beispielsweise ein Fotolack.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens verjüngen sich die Öffnungen mit zunehmendem Abstand von der Halbleiterschichtenfolge. Material für die Leitungsschicht wird insbesondere mit einer Hauptabscheiderichtung, die schräg zur vertikalen Richtung verläuft, abgeschieden, sodass in den Öffnungen abgeschiedenes Material der Leitungsschicht in Draufsicht mit auf der Maskierungsschicht abgeschiedenem Material der Leitungsschicht überlappt. In den Öffnungen bedeckt also Material der Leitungsschicht bereichsweise die erste Halbleiterschicht, insbesondere seitlich der Aussparungen.
  • Das Ausbilden der Leitungsschicht kann auch in zwei oder mehr Unterschritten erfolgen. Beispielsweise kann die Leitungsschicht auch so ausgebildet werden, dass die Aussparungen vollständig gefüllt werden, beispielsweise mittels einer galvanischen Abscheidung und gegebenenfalls eines Rückschleifens des galvanisch abgeschiedenen Materials.
  • Weiterhin kann die Leitungsschicht auch vollflächig abgeschieden und nachfolgend mittels einer Maskenschicht in den nicht von der Maskenschicht bedeckten Bereichen lokal entfernt werden.
  • Ferner kann für die Leitungsschicht ein TCO (transparent conductive oxide)-Material Anwendung finden. In diesem Fall kann die Leitungsschicht auch großflächig auf der Halbleiterschichtenfolge verbleiben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf die Leitungsschicht eine Abdeckschicht aufgebracht. Die Abdeckschicht dient insbesondere für einen nachfolgenden Materialabtrag der ersten Halbleiterschicht als Maske.
  • Anstelle einer auf die Leitungsschicht aufgebrachten Abdeckschicht kann aber auch die Leitungsschicht selbst als Maske dienen, insbesondere wenn die Leitungsschicht eine hinreichende Beständigkeit gegenüber dem Verfahren für den Materialabtrag aufweist. Bei einem trockenchemischen Abtragverfahren, beispielsweise einem Plasmaätzverfahren, etwa mit einem halogenhaltigen Plasma, eignet sich beispielsweise eine Leitungsschicht, die Nickel enthält, als Hartmaske. Alternativ kann ein nasschemisches Verfahren Anwendung finden, das die Leitungsschicht nicht oder zumindest nur unwesentlich angreift.
  • Die Abdeckschicht wird insbesondere vor dem Entfernen der Maskierungsschicht aufgebracht. Die Abdeckschicht wird also sowohl in den Öffnungen der Maskierungsschicht als auch auf der Maskierungsschicht selbst aufgebracht. Nach dem Entfernen der Maskierungsschicht verbleibt die Abdeckschicht nur in nicht von der Maskierungsschicht bedeckten Bereichen.
  • Mittels des Materialabtrags der ersten Halbleiterschicht kann beispielsweise stellenweise eine absorbierende Kontaktschicht, die Teil der ersten Halbleiterschicht ist, entfernt werden und/oder eine Auskoppelstrukturierung ausgebildet werden. Die Kontaktschicht ist insbesondere für die verbesserte Kontaktierbarkeit der ersten Halbleiterschicht mittels der Leitungsschicht vorgesehen. Vorzugsweise ist die Kontaktschicht mindestens doppelt so hoch dotiert wie das an die Kontaktschicht angrenzende Material der ersten Halbleiterschicht.
  • Eine solche Auskoppelstrukturierung kann aber auch bereits in einem früheren Stadium ausgebildet werden, insbesondere noch vor dem Aufbringen der Leitungsschicht. Beispielsweise kann die Auskoppelstrukturierung unmittelbar nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats ausgebildet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem die Halbleiterschichtenfolge an einem Träger befestigt wird, insbesondere zwischen dem Ausbilden der ersten Anschlussschicht und dem Ausbilden der Aussparungen. Der Träger dient insbesondere der mechanischen Stabilisierung der Halbleiterschichtenfolge. Die Befestigung kann beispielsweise mittels einer Verbindungsschicht, etwa einer Lotschicht oder einer Klebeschicht erfolgen.
  • Ein Halbleiterbauelement weist einen Halbleiterkörper mit einer ersten Halbleiterschicht, einer zweiten Halbleiterschicht und einer zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordneten, zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Auf der der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht ist eine erste Anschlussschicht angeordnet. Der Halbleiterkörper weist zumindest eine Aussparung auf, die sich durch den Halbleiterkörper hindurch erstreckt und in Draufsicht auf den Halbleiterkörper vollständig von dem Halbleiterkörper umgeben ist. In der zumindest einen Aussparung ist eine Leitungsschicht angeordnet, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Anschlussschicht bildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements grenzt die Leitungsschicht in der zumindest einen Aussparung unmittelbar an die erste Halbleiterschicht an. Beispielsweise weist eine Seitenfläche der zumindest einen Aussparung einen Teilbereich auf, in dem die Leitungsschicht an die erste Halbleiterschicht angrenzt. Eine elektrisch leitende Kontaktierung zwischen der ersten Halbleiterschicht und der Leitungsschicht erfolgt über die Seitenfläche der Aussparung. Mit anderen Worten ist zumindest stellenweise zwischen der Leitungsschicht und der ersten Halbleiterschicht in der Aussparung kein elektrisch isolierendes Material, insbesondere keine Trennschicht, vorgesehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist die Leitungsschicht bereichsweise auf einer dem aktiven Bereich abgewandten Strahlungsdurchtrittsfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht erfolgt in diesem Fall alternativ oder ergänzend zur Kontaktierung über die Seitenfläche der Aussparung von der Strahlungsdurchtrittsfläche her.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist die erste Halbleiterschicht eine Kontaktschicht auf. Die Kontaktschicht weist insbesondere eine höhere Dotierung auf als ein an die Kontaktschicht angrenzendes Material der ersten Halbleiterschicht. Insbesondere begrenzt die Kontaktschicht die erste Halbleiterschicht auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist die Kontaktschicht in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement nur unterhalb der Leitungsschicht ausgebildet. Seitlich der Leitungsschicht ist die Kontaktschicht also entfernt. Die Gefahr einer Strahlungsabsorption durch die Kontaktschicht kann so weitgehend vermieden werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist zwischen der ersten Anschlussschicht und der zweiten Halbleiterschicht eine zweite Anschlussschicht zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht angeordnet. Die zweite Anschlussschicht oder eine Teilschicht davon kann als eine Spiegelschicht für die im aktiven Bereich zu erzeugende oder zu empfangende Strahlung ausgebildet sein. Beispielsweise weist die Spiegelschicht eine Reflektivität von mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 80 %, für eine Peak-Wellenlänge der zu erzeugenden oder zu empfangenden Strahlung auf.
  • Die zweite Anschlussschicht ist zweckmäßigerweise von der ersten Anschlussschicht elektrisch isoliert, beispielsweise mittels einer zwischen der ersten Anschlussschicht und der zweiten Anschlussschicht angeordneten Isolationsschicht.
  • Der Halbleiterkörper ist in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement frei von einem Kontakt für die externe elektrische Kontaktierung, beispielsweise einem Bondpad für eine Drahtbondverbindung. Die Anordnung der Kontakte ist in weiten Grenzen wählbar. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement einen vorderseitigen Kontakt und einen rückseitigen Kontakt, zwei vorderseitige Kontakte oder zwei rückseitige Kontakte aufweisen. Als Vorderseite wird hierbei diejenige Seite verstanden, auf der die Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers ausgebildet ist.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung ist für die Herstellung des Halbleiterbauelements besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Verfahren ausgeführte Merkmale können daher auch für das Halbleiterbauelement herangezogen werden und umgekehrt.
  • Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
  • Es zeigen:
    • Die 1A bis 1N ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements anhand von schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten;
    • die 2A und 2B ein jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements anhand eines schematisch in Schnittansicht dargestellten Zwischenschritts; und
    • die 3 bis 5 jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Anhand der 1A bis 1N wird ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere optoelektronischen Halbleiterbauelementen angegeben. Zur vereinfachten Darstellung ist lediglich ein Ausschnitt gezeigt, aus dem bei einem Vereinzelungsschritt genau ein Halbleiterbauelement hervorgeht. Die hergestellten Halbleiterbauelemente können beispielsweise Strahlungsemitter, etwa Lumineszenzdioden oder Strahlungsempfänger, etwa Photodioden oder Solarzellen sein.
  • Eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einem zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 25 wird bereitgestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der aktive Bereich 25 zur Erzeugung von Strahlung ausgebildet und weist eine Quantenstruktur auf. Die Quantenstruktur umfasst eine Mehrzahl von Quantenschichten 251, wobei zwischen benachbarten Quantenschichten eine Barriereschicht 252 angeordnet ist. Zur vereinfachten Darstellung sind in 1A lediglich zwei Quantenschichten gezeigt, der aktive Bereich kann aber auch mehr als zwei Quantenschichten aufweisen. In den nachfolgenden Figuren ist die Struktur des aktiven Bereichs 25 zur vereinfachten Darstellung nicht explizit abgebildet. Der aktive Bereich 25 ist zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 und einer zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die erste Halbleiterschicht 21 auf der dem aktiven Bereich 25 abgewandten Seite eine Kontaktschicht 210 auf. Die Kontaktschicht 210 dient der vereinfachten elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht in einem nachfolgenden Verfahrensschritt. Die Kontaktschicht 210 weist zweckmäßigerweise eine höhere Dotierung als das an die Kontaktschicht angrenzende Material der ersten Halbleiterschicht auf, beispielsweise eine Dotierung von mindestens 1 × 1018 cm-3. Eine solche Kontaktschicht ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 sind bezüglich des Leitungstyps voneinander verschieden. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht 21 n-leitend und die zweite Halbleiterschicht p-leitend oder umgekehrt.
  • Die Abscheidung der Halbleiterschichtenfolge 2 erfolgt auf einem Aufwachssubstrat 200, beispielsweise mittels epitaktischer Abscheidung, etwa MOVPE.
  • Die Halbleiterschichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich 25, enthält vorzugsweise ein III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial.
  • III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (Alx Iny Ga1-x-y N) über den sichtbaren (Alx Iny Ga1-x-y N, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Alx Iny Ga1-x-y P, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Alx Iny Ga1-x-y As) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, insbesondere mit x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 und/oder y ≠ 0. Mit III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der Strahlungserzeugung hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden.
  • Auf der dem Aufwachssubstrat 200 abgewandten Seite wird eine Strukturierung 26 mit einer Mehrzahl von Vertiefungen 260 ausgebildet (1B). Die Strukturierung ist insbesondere zur Verringerung von Wellenleitereffekten und zur Verbesserung der Auskoppeleffizienz im Fall eines strahlungsemittierenden Bauelements vorgesehen. Die Strukturierung 26 kann beispielsweise in Form von Mikroprismen ausgebildet werden. Es sind jedoch auch andere Ausgestaltungen denkbar, beispielsweise eine unregelmäßige Strukturierung wie eine Aufrauhung.
  • Auf der Halbleiterschichtenfolge 2 wird eine erste Isolationsschicht 71 ausgebildet. Die erste Isolationsschicht 71 weist Aussparungen 711 auf. Die elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht erfolgt nur über die Aussparungen der ersten Isolationsschicht. Auf der Isolationsschicht wird eine zweite Anschlussschicht 32 ausgebildet. Die zweite Anschlussschicht 32 weist exemplarisch eine erste Teilschicht 321 und eine Spiegelschicht 322 auf. Die erste Teilschicht ist in den Aussparungen 711 ausgebildet und dient der elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22. Die erste Isolationsschicht ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Es ist auch denkbar, dass die zweite Anschlussschicht großflächig an die zweite Halbleiterschicht angrenzt. In den weiteren Zwischenschritten ist die erste Teilschicht 321 zur vereinfachten Darstellung nicht explizit gezeigt.
  • Die Bezeichnung einzelner Schichten in der Art einer Nummerierung wie „erste Isolationsschicht“ und „zweite Isolationsschicht“ dient im Rahmen der vorliegenden Anmeldung lediglich der vereinfachten Bezugnahme auf einzelne Schichten und impliziert keine Reihenfolge in der Herstellung der Schichten. Zudem erfordert beispielsweise der Begriff „zweite Isolationsschicht“ nicht notwendigerweise das Vorhandensein einer ersten Isolationsschicht.
  • Die zweite Anschlussschicht 32 weist weiterhin Aussparungen 325 auf. In diesen Aussparungen ist die zweite Halbleiterschicht 22 frei von metallischem Material.
  • Nachfolgend wird, wie in 1C dargestellt, auf der zweiten Anschlussschicht 32 eine erste Anschlussschicht 31 aufgebracht. Die zweite Anschlussschicht 32 verläuft bereichsweise zwischen der ersten Anschlussschicht 31 und der zweiten Halbleiterschicht 22. Zur elektrischen Isolierung zwischen der ersten Anschlussschicht und der zweiten Anschlussschicht ist eine zweite Isolationsschicht 72 zwischen diesen Schichten ausgebildet. Die zweite Isolationsschicht bedeckt die Halbleiterschichtenfolge vollflächig. Weiterhin grenzt die zweite Isolationsschicht in den Aussparungen 325 der zweiten Anschlussschicht an die erste Isolationsschicht 71 an.
  • Im Bereich der Aussparungen 325 der zweiten Anschlussschicht 32 befindet sich zwischen der ersten Anschlussschicht 31 und der zweiten Halbleiterschicht 22 kein metallisches Material.
  • Die erste Anschlussschicht 31 bedeckt die Halbleiterschichtenfolge 2 vollflächig. Für die Ausbildung der ersten Anschlussschicht 31 ist also kein lithografisches Strukturierungsverfahren erforderlich.
  • Nachfolgend wird die Halbleiterschichtenfolge mittels einer Verbindungsschicht 55, etwa einer Lotschicht oder einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht, an einem Träger 5 befestigt. Die zweite Halbleiterschicht 22 ist auf der dem Träger 5 zugewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge angeordnet (1D).
  • Der Träger dient der mechanischen Stabilisierung der Halbleiterschichtenfolge 2, sodass das Aufwachssubstrat 200 hierfür nicht mehr erforderlich ist und entfernt werden kann (1E). Das Entfernen das Aufwachssubstrats kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Schleifens, Läppens oder Polierens und/oder chemisch, beispielsweise mittels nasschemischen oder trockenchemischen Ätzens, erfolgen. Insbesondere kann das Aufwachssubstrat in einem ersten Teilschritt mechanisch gedünnt werden. In einem zweiten Teilschritt kann der verbliebene Rest mittels eines chemischen Abtragverfahrens entfernt werden. Davon abweichend ist auch denkbar, dass das Aufwachssubstrat 200 bei der Befestigung am Träger bereits entfernt ist. In diesem Fall kann die Halbleiterschichtenfolge bei der Befestigung am Träger beispielsweise von einem temporären Hilfsträger stabilisiert werden.
  • Wie in 1F dargestellt, werden von der dem Träger 5 abgewandten Seite her Aussparungen 29 ausgebildet, die sich vollständig durch die Halbleiterschichtenfolge 2 hindurch erstrecken. Gleichzeitig werden Trenngräben 28 zur Unterteilung der Halbleiterschichtenfolge 2 in lateral voneinander beabstandete Halbleiterkörper 20 ausgebildet. Durch das Ausbilden der Aussparungen 29 und der Trenngräben 28 in einem Herstellungsschritt wird der Aufwand bei der Herstellung reduziert. Die Aussparungen und die Trenngräben können aber auch in voneinander getrennten Schritten nacheinander ausgebildet werden. Die Aussparungen und die Trenngräben sind in lateraler Richtung voneinander beabstandet, so dass die Aussparungen der einzelnen Halbleiterkörper jeweils entlang des gesamten Umfangs von Material des Halbleiterkörpers umgeben sind. Die Aussparungen 29 und/oder Trenngräben 28 können senkrechte Flanken, also parallel zur vertikalen Richtung verlaufende Flanken, aufweisen. Alternativ können die Flanken schräg zur vertikalen Richtung ausgebildet sein, wobei sich der Querschnitt der Aussparungen 29 und/oder Trenngräben 28 in Richtung des Trägers 5 verjüngt.
  • In Draufsicht überlappen die Aussparungen 29 in der Halbleiterschichtenfolge mit den Aussparungen 325 der zweiten Anschlussschicht 325. Insbesondere verlaufen die Aussparungen 29 vollständig innerhalb der Aussparungen 325 der zweiten Anschlussschicht 325.
  • Nachfolgend wird Material für eine Trennschicht 73 mittels eines konform wirkenden Verfahrens abgeschieden, beispielsweise mittels eines CVD (chemical vapour deposition) - Verfahrens oder atomlagen feiner Abscheidung (atomic layer deposition, ALD). Eine konform abgeschiedene Schicht folgt in ihrem Verlauf der Form des darunter befindlichen Materials. Das Material der Trennschicht bedeckt die Halbleiterschichtenfolge vollflächig, insbesondere auch die Seitenflächen der Aussparungen 29 und der Trenngräben 28. Wie in 1G gezeigt, wird die Trennschicht 73 vollflächig einem richtungsselektiven Ätzverfahren unterzogen, sodass Flächen, die parallel zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 2 verlaufen, vom Material der Trennschicht befreit werden. Die Trennschicht 73 befindet sich somit nur noch an den schräg oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene verlaufenden Seitenflächen, insbesondere an den Seitenflächen 290 der Aussparungen 29 und an den Seitenflächen der Trenngräben 28.
  • Mittels des richtungsselektiven Ätzverfahrens kann also eine Trennschicht realisiert werden, die im Bereich der Aussparungen eine elektrische Isolation der Seitenflächen der Aussparungen 29 bewirkt, ohne dass hierfür ein Lithografieverfahren erforderlich ist. Vielmehr erfolgt die Ausbildung der Trennschicht 73 selbstjustierend. Durch den Verzicht auf zwei zueinander justierte Lithographieschritte für die Ausbildung der beschichteten Aussparungen kann die laterale Ausdehnung der Aussparungen 29 verringert werden. So reduziert sich der Anteil des aktiven Bereichs 25, der durch das Ausbilden der Aussparungen 29 verloren geht. Beispielsweise eignet sich als richtungsselektives Ätzverfahren ein trockenchemisches Ätzverfahren, etwa reaktives Ionenätzen.
  • Wie in 1H dargestellt, wird nachfolgend auf der Halbleiterschichtenfolge 2 eine Maskierungsschicht 8, beispielsweise eine Fotolackschicht, aufgebracht. Die Maskierungsschicht wird derart ausgebildet, dass in der Maskierungsschicht Öffnungen 81 ausgebildet sind, wobei die Aussparungen 29 in Draufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge 2 vollständig innerhalb der Öffnungen 81 angeordnet sind. Mit zunehmendem Abstand von der Halbleiterschichtenfolge 2 verringert sich der Querschnitt der Öffnungen 81, sodass ein hinterschnittener Bereich entsteht.
  • Nachfolgend wird, wie in 1I dargestellt, mittels eines weiteren richtungsselektiven Verfahrens Material der Trennschicht 73 abgetragen. Das weitere richtungsselektive Verfahren weist ebenfalls in vertikaler Richtung eine höhere Ätzrate auf als in lateraler Richtung. Das die Seitenflächen 29 bedeckende Material wird dadurch in vertikaler Richtung abgetragen. So weisen die Seitenflächen 290 der Aussparungen 29 jeweils einen Teilbereich 291 auf, in dem die erste Halbleiterschicht 21 freiliegt. Der Teilbereich grenzt insbesondere an die Kontaktschicht 210 an.
  • Zudem wird mittels des weiteren richtungsselektiven Ätzverfahrens am Boden der Aussparungen 29 das zwischen den Aussparungen 29 und der ersten Anschlussschicht 31 befindliche Material entfernt, sodass die erste Anschlussschicht 31 freigelegt wird. Insbesondere wird in diesem Schritt im Bereich der Aussparungen 29 Material der zweiten Isolationsschicht 72 entfernt. Das Freilegen der ersten Anschlussschicht 31 erfolgt in den Aussparungen 325 der zweiten Anschlussschicht. Beim Freilegen muss also kein metallisches Material entfernt werden.
  • Nachfolgend wird, wie in 1J dargestellt, eine Leitungsschicht 4 vollflächig auf die Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht. Material der Leitungsschicht 4 bedeckt die Seitenflächen 290 der Aussparungen 29 und die Maskierungsschicht 8. Vorzugsweise erfolgt die Abscheidung der Leitungsschicht mit einer Hauptabscheiderichtung (dargestellt durch einen Pfeil 95), die schräg zur vertikalen Richtung verläuft, sodass auch Teilbereiche der ersten Halbleiterschicht mit der Leitungsschicht bedeckt werden, die in Draufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge von der Maskierungsschicht 8 bedeckt sind. Das auf der ersten Halbleiterschicht abgeschiedene Material der Leitungsschicht 4 und das auf der Maskierungsschicht abgeschiedene Material überlappen also in Draufsicht bereichsweise. Vorzugsweise wird die Halbleiterschichtenfolge während der Abscheidung der Leitungsschicht rotiert, so dass die Leitungsschicht 4 die Aussparungen 29 auf der ersten Halbleiterschicht vollständig umläuft.
  • Nachfolgend wird eine Abdeckschicht 74 vollflächig abgeschieden (1K), vorzugsweise ebenfalls mit einer schräg zur vertikalen Richtung verlaufenden Hauptabscheiderichtung.
  • Nach dem Entfernen der Maskierungsschicht 8 (1L) sind die zuvor von der Maskierungsschicht bedeckten Bereiche der Halbleiterschichtenfolge frei von der Abdeckschicht 74. Insbesondere bedeckt die Abdeckschicht 74 die Leitungsschicht 4 vollständig.
  • Die Abdeckschicht 74 kann nun als eine Maske für einen Materialabtrag der Halbleiterschichtenfolge 2 dienen ( 1M). Bei dem Materialabtrag kann die Kontaktschicht 210 bereichsweise entfernt werden, sodass diese nur noch unterhalb der Abdeckschicht 74 und der Leitungsschicht 4 vorhanden ist. Mittels der Kontaktschicht 210 kann ein guter ohmscher Kontakt zur Leitungsschicht 4 erzielt werden. Seitlich der Leitungsschicht 4 ist das Material der Kontaktschicht 210 entfernt, sodass die Gefahr einer Strahlungsabsorption durch die Kontaktschicht 210 vermindert ist. Dadurch werden eine gute elektrische Kontaktierbarkeit und gleichzeitig reduzierte Absorptionsverluste auf einfache und zuverlässige Weise erzielt. Insbesondere ist hierfür kein zusätzlicher fotolithographischer Schritt erforderlich.
  • Bei dem Materialabtrag von Material der Halbleiterschichtenfolge kann weiterhin eine Auskoppelstrukturierung 27 ausgebildet werden, beispielsweise in Form einer Aufrauung.
  • Nachfolgend wird, wie in 1N dargestellt, optional eine Passivierungsschicht 75 auf die Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Es ist auch denkbar, auf der Passivierungsschicht zusätzlich eine Strahlungskonversionsschicht auszubilden (nicht explizit gezeigt) oder in der Passivierungsschicht ein Strahlungskonversionsmaterial vorzusehen.
  • Der Träger 5 wird von der der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite her gedünnt. Dadurch kann die Bauteilhöhe verringert werden. Vor dem Dünnen kann der Träger aufgrund einer größeren Dicke eine hohe mechanische Robustheit aufweisen. Alternativ kann die Halbleiterschichtenfolge 2 auf einen Träger aufgebracht werden, der bereits die im fertig gestellten Halbleiterbauelement gewünschte Enddicke aufweist.
  • Auf der der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägers 5 wird ein erster Kontakt 61 ausgebildet. Der erste Kontakt 61 ist in diesem Ausführungsbeispiel über den Träger 5, die erste Anschlussschicht 31 und die Leitungsschicht 4 mit der ersten Halbleiterschicht 21 verbunden. Seitlich des Halbleiterkörpers 20 wird auf der der Halbleiterschichtenfolge 2 zugewandten Seite des Trägers 5 ein zweiter Kontakt 62 zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 über die zweite Anschlussschicht 32 ausgebildet.
  • Durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung zwischen dem ersten Kontakt 61 und dem zweiten Kontakt 62 können Ladungsträger von entgegengesetzten Seiten in den aktiven Bereich 25 injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren.
  • Zur Ausbildung der einzelnen Halbleiterbauelemente wird der so hergestellte Verbund entlang von Vereinzelungslinien 9 vereinzelt, sodass die hergestellten Halbleiterbauelemente jeweils einen Teil des Trägers 5 und einen Halbleiterkörper 20 mit zumindest einer Aussparung 29 aufweisen.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren können auf einfache und zuverlässige Weise Halbleiterbauelemente hergestellt werden, wobei der Halbleiterkörper 2, insbesondere die Strahlungsdurchtrittsfläche 11, frei von Strukturen zur Stromverteilung und einem externen elektrischen Kontakt, beispielsweise für eine Drahtbond-Verbindung, ist. Die elektrische Kontaktierung der auf der vom Träger 5 abgewandten Seite des aktiven Bereichs 25 angeordneten ersten Halbleiterschicht 21 kann über die Aussparungen 29 erfolgen, wobei die Aussparungen 29 in einem selbstjustierenden Prozess einfach und zuverlässig so hergestellt werden können, dass die Leitungsschicht 4 in den Aussparungen von der zweiten Halbleiterschicht 22 und dem aktiven Bereich 25 elektrisch isoliert ist.
  • 1N zeigt ein Ausführungsbeispiel eines so hergestellten Halbleiterbauelements 1. Das Halbleiterbauelement 1 weist lediglich exemplarisch einen rückseitigen ersten Kontakt 61 und einen vorderseitigen, insbesondere seitlich des Halbleiterkörpers 2 angeordneten, Kontakt 62 auf.
  • Die erste Isolationsschicht 71, die zweite Isolationsschicht 72, die Trennschicht 73, die Abdeckschicht 74 und die Passivierungsschicht 75 enthalten vorzugsweise jeweils ein elektrisch isolierendes Material, beispielsweise ein Oxid, etwa Siliziumoxid, oder ein Nitrid, beispielsweise Siliziumnitrid.
  • Die erste Anschlussschicht 31, die zweite Anschlussschicht 32, der erste Kontakt 61 und der zweite Kontakt 62 enthalten vorzugsweise jeweils ein Metall oder bestehen aus einem Metall oder einer metallischen Legierung. Die Schichten können jeweils einlagig oder mehrlagig ausgebildet sein.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren ist anhand des in der 2A dargestellten Zwischenschritts gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A bis 1N beschriebenen Ausführungsbeispiel.
  • Hierbei entspricht die 2A im Wesentlichen der 1B. Im Unterschied hierzu befindet sich die Aussparung 325 der zweiten Anschlussschicht 32 in einer der Vertiefungen 260a der Strukturierung 26. Vorzugsweise ist die laterale Ausdehnung der Vertiefungen 260a so groß, dass sich die Aussparung 325 der zweiten Anschlussschicht 32 vollständig innerhalb der Vertiefung befindet. Die übrigen Vertiefungen 260 können eine geringere laterale Ausdehnung aufweisen. Beim nachfolgenden Ausbilden der Aussparungen durch die Halbleiterschichtenfolge muss also nicht mehr die gesamte Dicke der Halbleiterschichtenfolge abgetragen werden(vergleiche 1F).
  • Die weiteren Herstellungsschritte können wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben durchgeführt werden.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren ist anhand des in der 2B dargestellten Zwischenschritts gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 2A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird bei dem in 2B gezeigten Zwischenschritt die erste Isolationsschicht 71 so ausgebildet, dass sie im Bereich der späteren Aussparungen 29 durch die Halbleiterschichtenfolge Öffnungen 712 aufweist. Durch diese Öffnungen kann die elektrische Kontaktierung der ersten Anschlussschicht 31 über die Leitungsschicht 4 erfolgen (vgl. 1J). Von dem in 1I dargestellten Zwischenschritt abweichend muss die erste Isolationsschicht also nicht nach dem Entfernen der Halbleiterschichtenfolge in den Aussparungen 29 bereichsweise entfernt werden. Das Freilegen der ersten Anschlussschicht 31 wird so erleichtert.
  • In den Öffnungen 712 kann ebenso wie in den Aussparungen 711 die für die elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 vorgesehene erste Teilschicht 321 der zweiten Anschlussschicht aufgebracht werden. Nachfolgend kann diese Schicht in den Öffnungen entfernt werden, insbesondere in dem Schritt, in dem die zweite Anschlussschicht 32 strukturiert wird.
  • So kann auf einfache Weise erzielt werden, dass für die Ausbildung der Öffnungen 712 keine zusätzliche Lithographiemaske erforderlich ist. Die Öffnungen 712 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 und die Aussparungen 711 zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 können also in einem gemeinsamen Verfahren ausgebildet werden.
  • Die weiteren Herstellungsschritte können wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben durchgeführt werden. Das in 2B dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich weiterhin auch für das erste Ausführungsbeispiel.
  • Im Unterschied zu dem in 1N dargestellten Ausführungsbeispiel weist das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1 zwei vorderseitige Kontakte auf. Der erste Kontakt 61 ist also nicht auf der Rückseite des Trägers 5, sondern ebenfalls seitlich des Halbleiterkörpers 20 angeordnet. In diesem Fall kann der Träger 5 auch elektrisch isolierend ausgebildet sein.
  • Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist, wie das in 1N gezeigte Ausführungsbeispiel, einen vorderseitigen Kontakt und einen rückseitigen Kontakt auf. Im Unterschied hierzu ist der erste Kontakt 61, der mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch leitend verbunden ist, der vorderseitige Kontakt. Der mit der zweiten Halbleiterschicht 22 verbundene zweite Kontakt 62 bildet einen rückseitigen Kontakt. In diesem Fall ist also die auf der dem Träger zugewandten Seite des aktiven Bereichs 25 angeordnete Halbleiterschicht, nämlich die zweite Halbleiterschicht 22, durch den Träger hindurch mit einem rückseitigen Kontakt extern elektrisch kontaktierbar.
  • Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zu dem im Zusammenhang mit 1N beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Halbleiterbauelement 1 gezeigt, bei dem der erste Kontakt 61 und der zweite Kontakt 62 auf der Rückseite des Trägers 5 ausgebildet sind. In diesem Fall weist der Träger 5 Durchkontaktierungen 51 auf. Beide Kontakte des Halbleiterbauelements 1 sind von der Rückseite her zugänglich. Der Träger 5 umfasst einen Trägerkörper 50 mit Aussparungen, durch die sich die Durchkontaktierungen in vertikaler Richtung hindurch erstrecken. Der Trägerkörper ist bereichsweise, insbesondere im Bereich der Durchkontaktierungen 51, auf einer dem Halbleiterkörper 20 zugewandten Hauptfläche und auf einer vom Halbleiterkörper abgewandten Hauptfläche, von einer Trägerisolationsschicht 57 bedeckt. Die erste Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 sind über einen Zwischenraum 56 elektrisch voneinander isoliert. Der Zwischenraum kann beispielsweise mit einem Gas, etwa Luft oder einem Schutzgas, befüllt oder evakuiert sein. Alternativ kann der Zwischenraum mit elektrisch isolierender fester Materie gefüllt sein.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer ersten Halbleiterschicht (21), einer zweiten Halbleiterschicht (22) und einem zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordneten, zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (25); b) Ausbilden einer ersten Anschlussschicht (31) auf der der ersten Halbleiterschicht (21) abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht (22); c) Ausbilden einer Mehrzahl von Aussparungen (29) durch die Halbleiterschichtenfolge (2) hindurch; d) Ausbilden einer Leitungsschicht (4) in den Aussparungen (29) zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der ersten Anschlussschicht (31); und e) Vereinzeln in die Mehrzahl von Halbleiterbauelementen (1), wobei aus der Halbleiterschichtenfolge (2) für jedes Halbleiterbauelement (1) ein Halbleiterkörper (20) mit zumindest einer der Mehrzahl von Aussparungen (29) hervorgeht und die zumindest eine Aussparung (29) in Draufsicht auf den Halbleiterkörper (20) vollständig von dem Halbleiterkörper (20) umgeben ist; wobei - zur elektrischen Isolation zwischen dem aktiven Bereich (25) und der Leitungsschicht (4) eine Trennschicht (73) aufgebracht wird, die die Seitenflächen (290) der Aussparungen (29) zumindest auf Höhe der zweiten Halbleiterschicht (22) und des aktiven Bereichs (25) bedeckt; und - das die Seitenflächen (290) bedeckende Material der Trennschicht (73) abgetragen wird, so dass die Seitenflächen (290) einen Teilbereich (291) aufweisen, in dem die erste Halbleiterschicht (21) frei von der Trennschicht (73) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Ausbilden der Trennschicht (73) Material für die Trennschicht (73) vollflächig auf die Halbleiterschichtenfolge (2) mit den Aussparungen (29) aufgebracht wird und das Material mittels eines richtungsselektiven Ätzverfahrens derart entfernt wird, dass nur schräg oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge (2) verlaufende Flächen von der Trennschicht (73) bedeckt bleiben.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in einem nachfolgenden weiteren richtungsselektiven Ätzverfahren weiteres Material der Trennschicht (73) entfernt wird und die erste Halbleiterschicht (21) in den Aussparungen (29) bereichsweise freigelegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem durch das weitere richtungsselektive Ätzverfahren die erste Anschlussschicht (31) freigelegt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem vor dem Ausbilden der Aussparungen (29) zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und der ersten Anschlussschicht (31) eine erste Isolationsschicht (71) mit Öffnungen (712) ausgebildet wird, wobei die Aussparungen (29) so ausgebildet werden, dass sie in Draufsicht auf die Halbleiterschichtenfolge (2) mit den Öffnungen (712) überlappen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Aufwachssubstrat (200) für die Halbleiterschichtenfolge (2) vor Schritt c) entfernt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem vor dem Aufbringen der Leitungsschicht (4) eine Maskierungsschicht (8) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (81) auf die Halbleiterschichtenfolge (2) aufgebracht wird und jede Aussparung (29) in Draufsicht vollständig innerhalb einer der Mehrzahl von Öffnungen (81) angeordnet ist und die erste Halbleiterschicht (21) seitlich der Aussparungen (29) stellenweise frei von der Maskierungsschicht (8) ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem sich die Öffnungen (81) mit zunehmendem Abstand von der Halbleiterschichtenfolge (2) verjüngen und Material für die Leitungsschicht (4) mit einer Hauptabscheiderichtung, die schräg zu einer senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge (2) verlaufenden vertikalen Richtung verläuft, abgeschieden wird, so dass in den Öffnungen (81) abgeschiedenes Material der Leitungsschicht (4) in Draufsicht mit auf der Maskierungsschicht (8) abgeschiedenem Material der Leitungsschicht (4) überlappt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf die Leitungsschicht (4) eine Abdeckschicht (74) aufgebracht wird und die Abdeckschicht (74) für einen Materialabtrag der ersten Halbleiterschicht (21) als Maske dient.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) zwischen Schritt b) und Schritt c) an einem Träger (5) befestigt wird.
  11. Halbleiterbauelement (1) mit einem Halbleiterkörper (20), der eine erste Halbleiterschicht (21), eine zweite Halbleiterschicht (22) und einen zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordneten, zur Erzeugung und/oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (25) aufweist, wobei - eine erste Anschlussschicht (31) auf der der ersten Halbleiterschicht (21) abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordnet ist; - der Halbleiterkörper (20) zumindest eine Aussparung (29) aufweist, die sich durch den Halbleiterkörper (20) hindurch erstreckt und in Draufsicht auf den Halbleiterkörper (20) vollständig von dem Halbleiterkörper (20) umgeben ist; - eine Leitungsschicht (4) in der zumindest einen Aussparung (29) angeordnet ist und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der ersten Anschlussschicht (31) bildet; - das Halbleiterbauelement (1) eine Trennschicht (73) aufweist, die die Seitenflächen (290) der Aussparung (29) zumindest auf Höhe der zweiten Halbleiterschicht (22) und des aktiven Bereichs (25) bedeckt; und - die Seitenflächen (290) einen Teilbereich (291) aufweisen, in dem die erste Halbleiterschicht (21) frei von der Trennschicht (73) ist.
  12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, wobei die Leitungsschicht (4) in der zumindest einen Aussparung (29) unmittelbar an die erste Halbleiterschicht (21) angrenzt.
  13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Leitungsschicht (4) bereichsweise auf einer dem aktiven Bereich (25) gegenüberliegenden Strahlungsdurchtrittsfläche (11) der ersten Halbleiterschicht (21) angeordnet ist.
  14. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Halbleiterschicht (21) eine Kontaktschicht (210) aufweist, die in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement (1) nur unterhalb der Leitungsschicht (4) ausgebildet ist.
  15. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei zwischen der ersten Anschlussschicht (31) und der zweiten Halbleiterschicht (22) eine zweite Anschlussschicht (32) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordnet ist.
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