DE112015004068B4 - Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit den Schritten:- Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10);- Aufbringen einer photoleitfähigen Schicht (34) auf eine Strahlungsaustrittsfläche (31) des Halbleiterkörpers, wobei der Halbleiterkörper dazu ausgebildet ist, im Betriebszustand elektromagnetische Strahlung zu emittieren;- Belichten zumindest eines Teilbereichs (34') der photoleitfähigen Schicht mit von dem Halbleiterkörper erzeugter elektromagnetischer Strahlung;- Abscheiden einer Konversionsschicht (44, 45) auf dem Teilbereich (34') der photoleitfähigen Schicht durch einen Elektrophoreseprozess.

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben.
  • In den Druckschriften DE 10 2012 106 859 A1 , DE 10 2012 108 704 A1 und DE 10 2012 108 996 A1 werden Verfahren zur Herstellung von Konversionsschichten mittels Elektrophorese beschrieben.
  • Vorliegend soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem es möglich ist, eine Konversionsschicht auf vergleichsweise kleine Bereiche eines optoelektronischen Halbleiterbauelements aufzubringen. Insbesondere soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem es möglich ist, Konversionsschichten auf vergleichsweise kleine Subpixelbereiche zur Erzeugung verschiedener Farben aufzubringen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements wird ein Halbleiterkörper bereitgestellt. Eine photoleitfähige Schicht wird auf eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht. Der Halbleiterkörper ist dazu ausgebildet, im Betriebszustand elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
  • Dass eine Schicht oder ein Element „auf“ oder „über“ einer anderen Schicht oder einem anderen Element oder auch „zwischen“ zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet oder aufgebracht ist, kann hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht oder dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Belichten zumindest eines Teilbereichs der photoleitfähigen Schicht mit von dem Halbleiterkörper erzeugter elektromagnetischer Strahlung.
  • Die photoleitfähige Schicht enthält ein photoleitfähiges Material. Unter einem photoleitfähigen Material wird hier und im Folgenden ein Material verstanden, welches bei Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Strahlung in einem sichtbaren Wellenlängenbereich, eine Erhöhung seiner elektrischen Leitfähigkeit erfährt, beispielsweise unter Wirkung des inneren photoelektrischen Effektes. Insbesondere können Bereiche der photoleitfähigen Schicht, welche mit elektromagnetischer Strahlung belichtet werden, lokal eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als andere Bereiche, auf welche keine elektromagnetische Strahlung trifft.
  • Die Bandlücke der photoleitfähigen Schicht ist bevorzugt im Bereich von 0.8 - 3.6 eV angeordnet, besonders bevorzugt im Bereich von 1 - 3 eV. Der Dunkelwiderstand der photoleitfähigen Schicht beträgt bevorzugt mindestens 0.1 MΩ, besonders bevorzugt mindestens 1 MΩ, beispielsweise mindestens 10 MΩ. Weiterhin beträgt er beispielsweise weniger als 100 MΩ. Bei einer Belichtungsstärke von z.B. 0.1 W/mm2 steigt die Leitfähigkeit bevorzugt um 0.001 - 14 Größenordnungen an, besonders bevorzugt um 0,01 - 5 Größenordnungen, beispielsweise um 0,1 - 1 Größenordnungen. Die Ladungsträgerdiffusion (besonders in einer lateralen Richtung) in der photoleitfähigen Schicht sollte klein sein, so dass bei benachbarten Pixeln oder Subpixeln durch Diffusion keine oder wenig Ladungsträger zur Verfügung stehen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Abscheiden einer Konversionsschicht auf dem (belichteten oder zumindest vorgehend belichteten) Teilbereich der photoleitfähigen Schicht durch einen Elektrophoreseprozess. Die Konversionsschicht ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln. Mit anderen Worten ist die Konversionsschicht wellenlängenkonvertierend ausgebildet.
  • Mit dem Begriff „wellenlängenkonvertierend“ ist vorliegend insbesondere gemeint, dass eingestrahlte elektromagnetische Strahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines anderen, bevorzugt längerwelligen, Wellenlängenbereichs umgewandelt wird. In der Regel absorbiert ein wellenlängenkonvertierendes Element elektromagnetische Strahlung eines eingestrahlten Wellenlängenbereiches, wandelt diese durch elektronische Vorgänge auf atomarer und/oder molekularer Ebene in elektromagnetische Strahlung eines anderen Wellenlängenbereiches um und sendet die umgewandelte elektromagnetische Strahlung wieder aus. Bei dem Elektrophoreseprozess werden die aufzubringenden Leuchtstoffpartikel, mittels eines elektrischen Feldes beschleunigt, sodass eine Schicht dieser Leuchtstoffpartikel auf einer bereitgestellten Oberfläche abgeschieden wird. In der Regel wird die zu beschichtende Oberfläche in einem Elektrophoresebad bereitgestellt, das die Leuchtstoffpartikel, die die Konversionsschicht bilden sollen, in einer Suspension enthält. Bei dem Elektrophoreseprozess werden die Leuchtstoffpartikel lediglich auf den Teilen der Oberfläche abgeschieden, die elektrisch leitend ausgebildet ist. Abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit dieser Bereiche findet in der Regel eine unterschiedliche Abscheidung der Leuchtstoffpartikel statt.
  • Dadurch, dass eine elektrophoretische Abscheidung im Wesentlichen nur in dem Teilbereich der photoleitfähigen Schicht erfolgt, welcher belichtet wird oder zumindest vorgehend belichtetet wurde, ist es möglich, die laterale Position der Konversionsschicht besonders gut zu bestimmen. Insbesondere kann sie mit einer besonders hohen, bevorzugt pixelfeinen Auflösung aufgebracht werden. Des Weiteren ist es nicht notwendig, die Position der Konversionsschicht durch lithografische Prozesse (beispielsweise durch eine n-seitige Phototechnik) zu bestimmen, welche eine Auflösung aufweisen, die in vielen Fällen schlechter als die gewünschte Pixelgröße ist. Insgesamt wird die Anzahl der lithografischen Schritte bei der Herstellung des optoelektronischen Bauelements reduziert, wodurch Maskenvorhalte entfallen.
  • Außerdem ist es möglich, mehrere unterschiedliche Konversionsschichten mit verschiedenen Konversionsmaterialen nebeneinander auf sehr kleinen Flächen aufzubringen. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, benachbarte Pixel verschiedener oder gleicher Farben zu definieren.
  • Wie oben erläutert, wird bei dem Verfahren eine Konversionsschicht elektrophoretisch auf einer photoleitfähigen Schicht abgeschieden. Ein Verfahren zur Aufbringung einer Konversionsschicht auf eine photoleitfähige Schicht ist beispielsweise in der Druckschrift A. J. Pascall et al., Adv. Mater. Volume 26, Issue 14, pages 2252 - 2256, beschrieben.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens enthält die photoleitfähige Schicht TiO2 (beispielsweise n-dotiertes TiO2, z.B. Nb-dotiert), ZnO (beispielsweise n-dotiertes ZnO, z.B. In-dotiert), ZnS, ZnSe, CdS, SrTiO3, AgI, GaN, InxGa1-xN, FeTiO3 oder besteht aus einem dieser Materialien. Ebenso können organische Halbleitermaterialien und Photohalbleiter in der photoleitenden Schicht verwendet werden. Unter organischen Halbleitern versteht man Moleküle, Oligomere und Polymere, die auf organischen Molekülen basieren (beispielsweise auch organische Metallkomplexe).
  • Die photoleitfähige Schicht kann beispielsweise durch ein Aufbringverfahren wie etwa ein Aufdampf- oder Abscheideverfahren herstellbar sein. Ein solches Aufbringverfahren kann ein Verfahren zur chemischen Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD) oder ein Verfahren zur physikalischen Gasphasenabscheidung („physical vapor deposition“, PVD) oder eine Kombination aus solchen Verfahren sein. Beispielhaft für solche Aufbringverfahren seien Atomlagenabscheidung (ALD), thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen (PLD), Lichtbogenverdampfen, Molekularstrahlepitaxie, Sputtern, Magnetronsputtern, Laserablation und plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung genannt. Alternativ kann die photoleitfähige Schicht durch einen Elektrophoreseprozess oder nasschemisch auf die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens beträgt eine Dicke der photoleitfähigen Schicht zwischen 10 nm und 5 µm, insbesondere zwischen 100 nm und 500 nm.
  • Die Konversionsschicht umfasst in der Regel Leuchtstoffpartikel eines Leuchtstoffs, die der Konversionsschicht die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften verleihen.
  • Für die Leuchtstoffpartikel ist beispielsweise eines der folgenden Materialien geeignet: mit seltenen Erden dotierte Granate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisulfide, mit seltenen Erden dotierte Thiogallate, mit seltenen Erden dotierte Aluminate, mit seltenen Erden dotierte Silikate, mit seltenen Erden dotierte Orthosilikate, mit seltenen Erden dotierte Chlorosilikate, mit seltenen Erden dotierte Erdalkalisiliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte Oxynitride, mit seltenen Erden dotierte Aluminiumoxinitride, mit seltenen Erden dotierte Siliziumnitride, mit seltenen Erden dotierte SiAlONe. Insbesondere können Leuchtstoffe verwendet werden, die durch die allgemeinen Formeln (Y, Lu, Gd, Tb) 3 (Al1-x, Gax) 5O12 : Ce3+; (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+, Sr(Ca, Sr) Si2Al2N6:Eu2+, (Sr, Ca) AlSiN3*Si2N2O: Eu2+, (Ca,Ba,Sr)2Si5N8:Eu2+; (Ca, Sr)Al(1-4x/3)Si(1+x)N3:Ce; (x = 0.2 - 0.5) ; (Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu2+,AE2-x-aRExEuaSi1-yO4-x-2yNx), (Ba, Sr, Ca) 2SiO4:Eu2+; Ca8Mg (SiO4) 4Cl2:Eu2+ (AE = alkaline earth - Erdalkalimetalle, RE = rare earth - Seltenerd-Metalle) beschrieben werden.
  • Besonders bevorzugt werden vergleichsweise kleine Leuchtstoffpartikel bei dem vorliegenden Verfahren verwendet, um beispielsweise vergleichsweise kleine Subpixelbereiche zu beschichten. Besonders bevorzugt übersteigt der Durchmesser der Leuchtstoffpartikel einen Wert von 5 Mikrometer nicht. Beispielsweise kann die mittlere Leuchtstoffpartikelgröße zwischen 20 Nanometer und 30 Mikrometer, besonders bevorzugt zwischen 500 Nanometer und 5 Mikrometer, beispielsweise nicht mehr als 1 Mikrometer betragen.
  • Als Leuchtstoffpartikel können jedoch auch Nanopartikel beispielsweise aus CdS, CdSe, ZnS, InP oder so genannte „core-shell“ Nanopartikel verwendet werden. Bevorzugt übersteigt die Halbwertsbreite der Emission der Nanopartikel einen Wert von 50 nm nicht. Bevorzugt weisen die Nanopartikel eine Größe zwischen einschließlich 2 nm und 100 nm auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die photoleitfähige Schicht direkt auf eine Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers oder auf eine Elektrodenfläche, welche mit der Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, aufgebracht. Bei dieser Anordnung wird die photoleitfähige Schicht auf das Potential der Halbleiterschicht gesetzt. Somit ist es nicht erforderlich, eine Stromversorgung der photoleitfähigen Schicht bereitzustellen, welche unabhängig von der Stromversorgung des Halbleiterkörpers ist. Die Spannung, welche an den Halbleiterkörper zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung gelegt wird, wird auch gleichzeitig genutzt, um die elektrophoretische Abscheidung der Konversionsschicht zu ermöglichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die photoleitfähige Schicht auf eine Isolationsschicht aufgebracht, welche eine Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers zumindest teilweise bedeckt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die photoleitfähige Schicht auf eine elektrisch leitende Schicht aufgebracht, welche von dem Halbleiterkörper durch eine Isolationsschicht elektrisch isoliert ist. Bei dieser Anordnung kann die photoleitfähige Schicht unabhängig vom Halbleiterkörper auf ein gewünschtes Potential gesetzt werden, welches die elektrophoretische Abscheidung der Konversionsschicht ermöglicht. Beispielsweise kann die elektrische Schicht von der Seite des Halbleiterkörpers her kontaktiert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die photoleitfähige Schicht auf einen Träger aufgebracht, welcher auf einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist, mit dem Halbleiterkörper jedoch nicht mechanisch verbunden ist und auch vom Halbleiterkörper beabstandet sein kann. Der Träger kann beispielsweise aus Glas, einer transparenten Keramik, Saphir oder Kunststoff bestehen. Nach Abscheidung der Konversionsschicht bzw. der Konversionsschichten wird der Träger in den Lichtweg des Halbleiterkörpers eingebracht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Halbleiterkörper mindestens einen Pixelbereich. Der Pixelbereich weist mindestens zwei verschiedene Subpixelbereiche auf. Bevorzugt sind die Subpixelbereiche elektrisch isoliert voneinander ausgebildet. Jeder Subpixelbereich weist bevorzugt eine aktive Schicht auf, die dazu geeignet ist, im Betrieb des Halbleiterkörpers elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs auszusenden. Besonders bevorzugt weist der erste Wellenlängenbereich blaues Licht (mit einer Peak-Wellenlänge im Bereich von 370 - 500 nm) auf oder ist aus blauem Licht gebildet.
  • Die Subpixelbereiche weisen beispielsweise eine Seitenlänge von höchstens 150 Mikrometer auf. Die Subpixelbereiche können beispielsweise durch Gräben voneinander getrennt sein. Beispielsweise sind die Subpixelbereiche voneinander in einem Abstand angeordnet. Beispielsweise weist der Abstand zwischen zwei direkt benachbarten Subpixelbereichen einen Wert auf, der nicht größer ist als 10 Mikrometer. Besonders bevorzugt ist eine Kantenlänge eines Subpixelbereichs kleiner oder gleich 5 Mikrometer und eine Ausdehnung eines Grabens kleiner oder gleich 2 Mikrometer.
  • Weiterhin wird die photoleitfähige Schicht auf die Strahlungsaustrittsfläche zumindest eines der Subpixelbereiche aufgebracht, insbesondere dadurch, dass lediglich der eine Subpixelbereich mit Strom beaufschlagt wird und somit nur die Strahlungsaustrittsfläche des Subpixelbereichs belichtet wird, wodurch die elektrische Leitfähigkeit der photoleitfähigen Schicht im Subpixelbereich erhöht wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei der elektrophoretischen Abscheidung der Konversionsschicht der Subpixelbereich, auf den die Konversionsschicht aufgebracht wird, unabhängig von den anderen Subpixelbereichen bestromt. Auf diese Art und Weise kann die Konversionsschicht lokal nur auf dem gerade bestromten Subpixelbereich aufgebracht werden, während die übrigen nicht mit Strom beaufschlagten Subpixelbereiche frei bleiben von der Konversionsschicht.
  • Sind die Subpixelbereiche zum Zeitpunkt des Abscheidens der Konversionsschicht einzeln bestrombar, so ist der Halbleiterkörper besonders einfach mit einer Konversionsschicht und insbesondere verschiedene Subpixelbereiche besonders einfach mit verschiedenen Konversionsschichten zu versehen. Dazu wird der Halbleiterkörper nacheinander in verschiedene Suspensionen mit unterschiedlichen Leuchtstoffpartikeln gebracht. Hierdurch können Subpixelbereiche mit unterschiedlichen Farben oder Farborten bereitgestellt werden.
  • Bevorzugt weist jeder Pixelbereich genau drei Subpixelbereiche auf. Beispielsweise ist einer der drei Subpixelbereiche dazu vorgesehen, grünes Licht auszusenden, während ein weiterer Subpixelbereich dazu vorgesehen ist, rotes Licht zu erzeugen und der dritte Subpixelbereich blaues Licht abstrahlen soll. Weist beispielsweise der erste Wellenlängenbereich blaues Licht auf, so ist ein Subpixelbereich hierbei besonders bevorzugt frei von einer Konversionsschicht. Ein weiterer Subpixelbereich weist bevorzugt eine Konversionsschicht auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung des ersten blauen Wellenlängenbereichs teilweise oder zu mehr als 95% ihrer Intensität in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, wobei der zweite Wellenlängenbereich bevorzugt grünes Licht aufweist oder aus grünem Licht besteht. Der dritte Subpixelbereich weist bevorzugt eine weitere Konversionsschicht auf, die dazu geeignet ist, blaue Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs teilweise oder zu mehr als 95% ihrer Intensität in Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der besonders bevorzugt rotes Licht aufweist oder aus rotem Licht besteht. Die Konversionsschichten sind besonders bevorzugt derart ausgebildet, dass sie Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs möglichst vollständig in Strahlung des zweiten beziehungsweise des dritten Wellenlängenbereichs umwandeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kommt der Elektrophoreseprozess dadurch zustande, dass eine Spannung zwischen der photoleitfähigen Schicht und einer Gegenelektrode angelegt wird. Die Gegenelektrode ist bevorzugt auf der vom Halbleiterkörper abgewandten Seite der photoleitfähigen Schicht angeordnet.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden das Belichten des Teilbereichs der photoleitfähigen Schicht und der Elektrophoreseprozess alternierend durchgeführt. Durch das Belichten der photoleitfähigen Schicht werden in dieser Ladungsträger getrennt, welche nachfolgend die elektrophoretische Abscheidung der Leuchtstoffpartikel unterstützen. Beispielsweise kann das Belichten des Teilbereichs der photoleitfähigen Schicht und der Elektrophoreseprozess in einer schnellen zeitlichen Abfolge, beispielsweise bei einer Frequenz zwischen 1 MHz und 1 Hz erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die photoleitfähige Schicht nach der elektrophoretischen Abscheidung der Konversionsschicht entfernt, beispielsweise durch ein nasschemisches Verfahren.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
    • Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 1 bis 5 wird ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel erläutert.
  • 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, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • In dem in 1 gezeigten Verfahrensschritt wird ein Halbleiterkörper 10 bereitgestellt, auf dessen Strahlungsaustrittsfläche eine photoleitfähige Schicht 34 aufgebracht ist.
  • Der Halbleiterkörper 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist einen Pixelbereich 12 mit drei Subpixelbereichen 14 auf. Jeder Subpixelbereich 14 weist eine Halbleiterschichtenfolge 16 mit einer ersten Halbleiterschicht 18 eines ersten Leitfähigkeitstyps (vorliegend eine Schicht aus p-GaN), einer zweiten Halbleiterschicht 20 eines zweiten Leitfähigkeitstyps (vorliegend eine Schicht aus n-GaN) und einer dazwischen ausgebildeten aktiven Schicht 22 auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs zu erzeugen. Vorliegend ist die aktive Schicht 22 dazu geeignet, sichtbares blaues Licht zu erzeugen.
  • Vorliegend gehen die Subpixelbereiche 14 ineinander über, d.h. die Halbleiterschichtenfolgen 16 benachbarter Subpixelbereiche sind nicht isoliert voneinander. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind dagegen zwei direkt benachbarte Subpixelbereiche durch jeweils einen Graben voneinander getrennt. Der Graben durchtrennt hierbei die aktive Schicht jeweils vollständig. Weiterhin durchtrennt der Graben auch die Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise.
  • Der in 1 gezeigte Halbleiterkörper 10 umfasst weiterhin ein Trägerelement 24, auf dem der Pixelbereich 12 angeordnet ist. Zwischen dem Trägerelement 24 und der Halbleiterschichtenfolge 16 ist eine Vielzahl von Kontakten 26 angeordnet, welche mit der ersten Halbleiterschicht 18 elektrisch leitend verbunden und durch Lotschichten 28 auf dem Trägerelement 24 befestigt sind. Bei dem Trägerelement 24 kann es sich beispielsweise um ein Aktivmatrixelement eines Displays handeln.
  • Auf der Halbleiterschichtenfolge 16 ist eine transparente Elektrode 29 angeordnet, über die die Subpixelbereiche 14 vorderseitig elektrisch kontaktiert sind. Die transparente Elektrode 29 ist hierbei vollflächig über eine Vorderseite des Pixelbereichs 12 aufgebracht und bildet Strahlungsaustrittsflächen 31 der Subpixelbereiche 14 aus.
  • Die transparente Elektrode 29 ist besonders bevorzugt durch ein TCO-Material („TCO“ für transparentes leitendes Oxid) gebildet oder weist ein TCO-Material auf. Transparente leitende Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO).
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in den Figuren zwar beispielhaft jeweils nur ein Pixelbereich 12 mit drei Subpixelbereichen 14 dargestellt ist, der Halbleiterkörper 1 jedoch in der Regel eine Vielzahl derartiger Pixelbereiche 12 aufweist. Die Pixelbereiche 12 sind hierbei besonders bevorzugt alle gleichartig ausgebildet.
  • In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine photoleitfähige Schicht 34 auf eine elektrisch leitende Schicht 32 aufgebracht, welche von der transparenten Elektrode 29 durch eine Isolationsschicht 30 elektrisch isoliert ist. Die elektrisch leitende Schicht 32 ist ähnlich wie die Elektrode 29 transparent ausgebildet und enthält bevorzugt ein TCO-Material. Sowohl die Elektrode 29, als auch die elektrisch leitende Schicht 32 kann von einer Seite des Halbleiterkörpers her kontaktiert werden (nicht dargestellt). Bei der in 1 gezeigten Anordnung kann die elektrisch leitende Schicht 32 und somit auch die mit ihr elektrisch verbundene photoleitfähige Schicht 34 unabhängig vom Halbleiterkörper (insbesondere unabhängig vom Potential der transparenten Elektrode 29) auf ein gewünschtes Potential gesetzt werden, welches die elektrophoretische Abscheidung der Konversionsschicht ermöglicht.
  • In dem in 2 gezeigten Verfahrensschritt wird die in 1 gezeigte Anordnung mit Halbleiterkörper 10 und der darauf aufgebrachten photoleitfähigen Schicht 34 in einem Elektrophoresebad 38 bereitgestellt, das die Leuchtstoffpartikel 40, die die Konversionsschicht bilden sollen, in einer Suspension enthält. Der später ausgeführte Elektrophoreseprozess kommt dadurch zustande, dass eine Spannung zwischen der elektrisch leitenden Schicht 32 und der photoleitfähigen Schicht 34 einerseits und einer Gegenelektrode 36 andererseits angelegt wird. Die Gegenelektrode 36 ist auf der vom Halbleiterkörper 10 abgewandten Seite der photoleitfähigen Schicht 29 und von dieser beabstandet angeordnet, so dass der Raum zwischen der Gegenelektrode 36 und der photoleitfähigen Schicht 34 durch die Suspension mit den darin enthaltenen Leuchtstoffpartikeln 40 gefüllt ist.
  • In dem in 3 gezeigten Verfahrensschritt wird ein Teilbereich 34' der photoleitfähigen Schicht, der in 3 schraffiert dargestellt ist, mit von dem Halbleiterkörper 10 erzeugter elektromagnetischer Strahlung belichtet. Hierbei wird ein Subpixelbereich 14', auf den die Konversionsschicht aufgebracht werden soll, unabhängig von den anderen Subpixelbereichen bestromt, d.h. lediglich in dem Subpixelbereich 14' wird elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die photoleitfähige Schicht 34 weist infolgedessen in dem belichteten Teilbereich 34' lokal eine höhere Leitfähigkeit auf als in den übrigen Bereichen, auf welche keine elektromagnetische Strahlung trifft.
  • Wird nun eine geeignete Spannung zwischen der Gegenelektrode 36 und der elektrisch leitenden Schicht 32 angelegt, stellt sich ein elektrisches Feld 42 ein, dessen Feldliniendichte in dem Raum zwischen der Gegenelektrode 36 und dem Teilbereich 34' aufgrund der in diesem erhöhten elektrischen Leitfähigkeit vergrößert wird. Es kommt infolgedessen zu einem Stromfluss entlang der Feldlinien 42 und zu einer elektrophoretischen Abscheidung von Leuchtstoffpartikeln. Wie in 4 dargestellt, wird eine Konversionsschicht 44 lokal ausschließlich oder zumindest überwiegend auf dem gerade bestromten Subpixelbereich 14' aufgebracht, während die übrigen nicht mit Strom beaufschlagten Subpixelbereiche frei bleiben von der Konversionsschicht oder nur geringfügig von dieser bedeckt werden.
  • Die Konversionsschicht 44 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten (blauen) Wellenlängenbereiches in elektromagnetische Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereiches umzuwandeln. Der zweite Wellenlängenbereich ist hierbei aus grünem Licht gebildet.
  • In einem nachfolgenden, in 5 angedeuteten Verfahrensschritt wird der in den 1-4 gezeigte Vorgang in einem Elektrophoresebad 39 wiederholt, das Leuchtstoffpartikel, die die zweite Konversionsschicht 45 bilden sollen, in einer Suspension enthält. Bei der elektrophoretischen Abscheidung der zweiten Konversionsschicht 45 wird hierbei lediglich der Subpixelbereich 14'', auf den die Konversionsschicht 45 aufgebracht werden soll, mit Strom beaufschlagt. Dadurch lagern sich lediglich auf diesem Subpixelbereich 14'' Leuchtstoffpartikel bei dem Elektrophoreseprozess an.
  • Die zweite Konversionsschicht 45 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in elektromagnetische Strahlung eines dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten und dem zweiten Wellenlängenbereich verschieden ist. Besonders bevorzugt ist die zweite Konversionsschicht 45 dazu geeignet, blaues Licht, das in der aktiven Schicht erzeugt wird, möglichst vollständig in rotes Licht umzuwandeln.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit den Schritten: - Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10); - Aufbringen einer photoleitfähigen Schicht (34) auf eine Strahlungsaustrittsfläche (31) des Halbleiterkörpers, wobei der Halbleiterkörper dazu ausgebildet ist, im Betriebszustand elektromagnetische Strahlung zu emittieren; - Belichten zumindest eines Teilbereichs (34') der photoleitfähigen Schicht mit von dem Halbleiterkörper erzeugter elektromagnetischer Strahlung; - Abscheiden einer Konversionsschicht (44, 45) auf dem Teilbereich (34') der photoleitfähigen Schicht durch einen Elektrophoreseprozess.
  2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die photoleitfähige Schicht (34) TiO2, ZnO, ZnS, ZnSe, CdS, SrTiO3, ZnO, AgI, GaN, InxGa1-xN, FeTiO3 enthält oder aus einem dieser Materialien besteht.
  3. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem die photoleitfähige Schicht (34) durch CVD, ALD, PLD, PVD, durch einen Elektrophoreseprozess oder nasschemisch auf die Strahlungsaustrittsfläche (31) des Halbleiterkörpers aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem eine Dicke der photoleitfähigen Schicht (34) zwischen 10 nm und 5 µm beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die photoleitfähige Schicht (34) direkt auf einer Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die photoleitfähige Schicht (34) auf eine Isolationsschicht aufgebracht wird, welche eine Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers (10) zumindest teilweise bedeckt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die photoleitfähige Schicht (34) auf eine elektrisch leitende Schicht (32) aufgebracht wird, welche von dem Halbleiterkörper (10) durch eine Isolationsschicht (30) elektrisch isoliert ist.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (10) mindestens einen Pixelbereich (12) umfasst, der mindestens zwei verschiedene Subpixelbereiche (14) aufweist, wobei jeder Subpixelbereich eine aktive Schicht (22) aufweist, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs auszusenden, und bei dem die photoleitfähige Schicht (34) auf die Strahlungsaustrittsfläche (31) zumindest eines Subpixelbereichs (14) aufgebracht wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Subpixelbereich (14'), auf den die Konversionsschicht (44) aufgebracht wird, bei dem Elektrophoreseprozess unabhängig von dem anderen Subpixelbereich bestromt wird.
  10. Verfahren nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem - ein erster Subpixelbereich (14') mit einer ersten Konversionsschicht (44) versehen wird, die dazu geeignet ist, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung des zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, und - ein zweiter Subpixelbereich (14'') mit einer weiteren Konversionsschicht (45) versehen wird, die dazu geeignet ist, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines vom ersten und zweiten Wellenlängenbereich verschiedenen dritten Wellenlängenbereichs umzuwandeln.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Wellenlängenbereich blaues Licht, der zweite Wellenlängenbereich grünes Licht und der dritte Wellenlängenbereich rotes Licht aufweist.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Spannung zwischen der photoleitfähigen Schicht (34) und einer Gegenelektrode, die auf der vom Halbleiterkörper (10) abgewandten Seite der photoleitfähigen Schicht (34) angeordnet ist, angelegt wird.
  13. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das Belichten des Teilbereichs (34') der photoleitfähigen Schicht und der Elektrophoreseprozess alternierend durchgeführt werden.
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