DE19828970A1 - Verfahren zur Herstellung und Vereinzelung von Halbleiter-Lichtemissionsdioden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung und Vereinzelung von Halbleiter-Lichtemissionsdioden

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Vereinzelung von mikroskopischen Halbleiter-Lichtemissionsdioden mit den folgenden Verfahrensschritten beschrieben: DOLLAR A a) Herstellen einer Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung (100) umfassend einen pn-Übergang (2-4) und Metallisierungsschichten (6, 7); DOLLAR A b) Aufbringen einer Ätzmaske (9-11) mit einer vorgegebenen Struktur auf eine Seite der Halbleitereinrichtung (100), wobei die maskierten Bereiche der Anordnung und Form der zu formenden Dioden (30) entsprechen; DOLLAR A c) Aufbringen eines Trägers (8, 12) auf die andere Seite der Halbleitereinrichtung (100); DOLLAR A d) senkrechtes Ätzen des Halbleitermaterials in den Öffnungen der Ätzmaske (9-11) bis zu dem Träger (8, 12) und somit Erzeugen einer Diodenanordnung, enthaltend eine Mehrzahl von Dioden (30) unterhalb der maskierten Bereiche; DOLLAR A e) Entfernen der Ätzmaske (9-11); DOLLAR A f) Bereitstellen einer Halteeinrichtung (20), enthaltend Vertiefungen (22) mit einer Anordnung und Form, die denjenigen der Dioden (30) entspricht, wobei die Vertiefungen für die Aufnahme der Dioden (30) geeignet sind; DOLLAR A g) Einrasten der Diodenanordnung in die Halteeinrichtung (20); DOLLAR A h) Entfernen des Trägers (8, 12). DOLLAR A Das Verfahren kann für die Herstellung einer LED-Anzeigevorrichtung mit hoher Bildpunktdichte angewandt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Ver­ einzelung von Halbleiter-Lichtemissionsdioden nach den Merkma­ len des Patentanspruchs 1 und zur Herstellung einer Lichtemis­ sions-Anzeigevorrichtung auf der Basis der vereinzelten Licht­ emissionsdioden.
Auf dem Gebiet der Anzeigevorrichtungen oder Displays werden in vielen Anwendungsbereichen die herkömmlichen Kathoden­ strahlröhren in zunehmendem Maße durch flache Displays wie Flüssigkristall-(LCD-)Displays ersetzt. Letztere weisen von Haus aus eine Reihe von bekannten Nachteilen auf, wie z. B. die mangelnde Leuchtstärke, die Richtungsabhängigkeit des visuellen Eindrucks, oder die zu geringe Ansprechgeschwindigkeit. Diese Probleme sind zwar nicht unlösbar, können aber größtenteils nur unter erheblichem Aufwand bewältigt werden. Sie beruhen zum Teil darauf, daß das von der Anzeigevorrichtung in Richtung auf den Betrachter emittierte Licht subtraktiv, also durch Filterung von extern eingestrahltem Licht erzeugt wird, wobei ein aktives Medium, in der Regel ein Flüssigkristall die Funktion eines steuerbaren Lichtfilters aufweist. Zu einem an­ deren Teil beruhen die Probleme auf den Eigenschaften der als aktive Medien überwiegend verwendeten Flüssigkristalle.
Aufgrund dieser Schwierigkeiten hat es stets auch Überlegungen in Richtung auf solche Anzeigevorrichtungen gegeben, in denen der Lichterzeugungsprozeß additiv, also durch selbständig lichtemittierende Elemente wie Lichtemissionsdioden erfolgt. Diese Lichtemissionsdioden sind wie die Zellen eines LCD-Dis­ plays in einer Matrix angeordnet und müssen wie diese einzeln ansteuerbar sein. Derartige Anzeigevorrichtungen beschränkten sich in der Vergangenheit auf Anzeigevorrichtungen mittleren Informationsgehalts wie Ziffernanzeigen oder alphanumerische Anzeigen mit einer geringen Anzahl von Bildpunkten in der Ma­ trix. Großflächige Anzeigevorrichtungen mit hohem Informati­ onsgehalt haben sich dagegen aufgrund ihrer Komplexität und ihrer hohen Verlustleistung in der Vergangenheit als schwierig erwiesen und sind demzufolge nicht aus dem Versuchsstadium herausgekommen. Insbesondere ist es bisher nicht zufrieden­ stellend gelungen, eine große Anzahl von mikroskopisch kleinen und einzeln ansteuerbaren Halbleiter-Lichtemissionsdioden sehr eng nebeneinander, d. h. mit sehr hoher Dichte regelmäßig anzu­ ordnen.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung und Vereinzelung von mikroskopisch kleinen Halbleiter-Lichtemissionsdioden anzugeben. Es ist ferner Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, auf der Basis dieses Verfah­ rens eine additive Anzeigevorrichtung mit hoher Bildpunktdichte auf der Basis der Halbleiter-Lichtemissionsdioden herzustellen. Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Das Verfahren gemäß der Erfindung weist die folgenden Verfah­ rensschritte auf.
  • a) Herstellen einer Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung um­ fassend einen pn-Übergang und Metallisierungsschichten;
  • b) Aufbringen einer Ätzmaske mit einer vorgegebenen Struktur auf eine Seite der Halbleitereinrichtung, wobei die maskierten Bereiche der Anordnung und Form der zu formenden Dioden ent­ sprechen;
  • c) Aufbringen eines Trägers auf die andere Seite der Halblei­ tereinrichtung;
  • d) Senkrechtes Ätzen des Halbleitermaterials in den Öffnungen der Ätzmaske bis zu dem Träger und somit Erzeugen einer Diodenanordnung enthaltend eine Mehrzahl von Dioden unterhalb der maskierten Bereiche;
  • e) Entfernen der Ätzmaske;
  • f) Bereitstellen einer Halteeinrichtung enthaltend Vertiefungen mit einer Anordnung und Form, die denjenigen der Dioden entspricht, wobei die Vertiefungen für die Aufnahme der Dioden geeignet sind;
  • g) Einrasten der Diodenanordnung in die Halteeinrichtung;
  • h) Entfernen des Trägers.
Die Erfindung ermöglicht somit die Herstellung und Vereinzelung mikroskopischer Halbleiter-Lichtemissionsdioden und daran anschließend entweder deren separate Erfassung mit mikromecha­ nischen Werkzeugen oder deren elektrische Kontaktierung zwecks Herstellung einer additiven Anzeigevorrichtung.
Besondere Ausgestaltungen einzelner Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels, der Herstellung vereinzelter GaAs-LEDs, in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1A bis 1I die einzelnen Schritte der Herstellung und Vereinzelung der GaAs-LEDs;
Fig. 2 eine als Setzkasten bezeichnete Halteeinrichtung zur Auf­ nahme der LED-Matrix;
Fig. 3 die Anbringung von ersten Leiterbahnen bei der Herstel­ lung einer LED-Anzeigevorrichtung unter Verwendung des Setzka­ stens:
Fig. 4 die Anbringung von zweiten Leiterbahnen bei der Herstel­ lung einer LED-Anzeigevorrichtung
Fig. 5 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer GaAs- Probe, in der ein periodisches Lochmuster durch eine Tiefenät­ zung erzeugt wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß durch Photolithographie und reaktive Ätztechniken in einer eine LED-Struktur aufweisenden Halbleitereinrichtung ein peri­ odisches Vertiefungsmuster erzeugt wird. Zwischen den Vertie­ fungen verbleiben Säulen oder Pilaster des Halbleitermaterials zurück, aus denen im weiteren Verlauf des Verfahrens die ver­ einzelten mikroskopischen Halbleiter-LEDs erzeugt werden. In dem im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel wird als Halbleiter GaAs verwendet.
Als erstes wird anhand der Fig. 1A die Herstellung einer Halb­ leiter-Lichtemissionseinrichtung 100 erläutert. Als Ausgangs­ material wird ein n-dotierter (Störstellendichte ca. 1018-1019 cm3) GaAs-Wafer 1 (Durchmesser 2 Zoll) mit einer Dicke von ca. 100 µm verwendet. Innerhalb einer beispielsweise quadratischen, zentrierten Teilfläche des Wafers werden beidseitig eine Mehr­ zahl von Schichten aufgebracht. Auf der Waferrückseite wird eine erste Metallisierungsschicht 7 (schraffiert dargestellt), beispielsweise aus Au:Zn abgeschieden. Diese Metallisierungs­ schicht 7 wird später als n-Kontakt der Lichtemissionsdiode dienen. Auf die Metallisierungsschicht 7 wird eine Hilfsschicht 8 aus Si3N4 abgeschieden, deren Funktion später ersichtlich werden wird. Die Hilfsschicht 8 kann auch aus SiO2 bestehen. Sie wird vorzugsweise aus PE-CVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) abgeschieden, da mit diesem Verfahren wesentlich spannungsärmere Schichten als beispielsweise durch Sputtern aufgebracht werden können.
Auf der Oberseite des GaAs-Wafers 1 wird nun die eigentliche LED-Struktur in Form von Halbleiterschichten 2 bis 5 aufge­ bracht. Als Wachstumsverfahren kann jedes konventionelle Wachstumsverfahren, beispielsweise Molekularstrahlepitaxie (MBE), metallorganische Gasphasenepitaxie (MOCVD) oder me­ tallorganische Molekularstrahlepitaxie (MOMBE) verwendet wer­ den.
Zuerst wird eine erste Wellenführungsschicht 2 aus n-dotiertem GaAs aufgebracht. Auf diese wird eine aktive, lichterzeugende Schicht 3 aufgewachsen. Diese aktive Schicht besteht aus in­ trinsischem, d. h. nominell undotiertem, Halbleitermaterial. Im vorliegendem Fall ist das Halbleitermaterial der aktiven Schicht 3 AlGaAs, so daß die Wellenlänge des durch die aktive Schicht emittierten Lichts infolge des Bandabstands von AlGaAs etwa im roten Spektralbereich liegt. Je nach gewünschter Wel­ lenlänge kann hier natürlich jedes andere III-V-Halbleiterma­ terial verwendet werden. Auf die aktive Schicht 3 wird eine zweite Wellenführungsschicht 4 aus p-dotiertem GaAs aufgewach­ sen. Auf diese wird dann noch eine p-dotierte Kontaktschicht 5 mit hoher Störstellenkonzentration (ca. 1020 cm-3) abgeschieden. Auf diese wird schließlich eine zweite Metallisierungsschicht 6 aufgebracht, die wieder aus Au:Zn bestehen kann. Die Gesamt­ dicke der Schichten 2 bis 6 beträgt vorzugsweise ca. 5-20 µm. Die gewählte Darstellung ist demnach nicht maßstabsgetreu, da die Dicke des Wafers 1 100 µm beträgt.
Somit ist der pn-Übergang von den Schichten 2 bis 4 umfaßt. Wenn im Betrieb ein Strom durch die metallischen Kontakt­ schichten 6 und 7 in die LED-Struktur injiziert wird, so führt dies im Bereich der aktiven Schicht 3 zur Rekombination von Elektronen und Löchern und zur Lichtemission. Das emittierte Licht breitet sich in der Ebene der aktiven Schicht 3 aus und tritt bei einer fertiggestellten LED an deren seitlichen Kanten aus.
Diese Struktur gemäß Fig. 1A wird nun einem im folgenden noch näher beschriebenen Strukturierungsprozeß unterworfen, durch den eine regelmäßige Anordnung von einzelnen freistehenden pi­ lasterartigen GaAs-LEDs erzeugt wird. In der Fig. 5 ist zur Il­ lustration eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme einer tief­ geätzten GaAs-Probe dargestellt. Diese zeigt eine regelmäßige Anordnung einzelner LEDs, deren quadratische Grundfläche ca. 100 µm bei einem Raster von ca. 300 µm beträgt. Nach einer Ätzung durch etwa 95 µm präsentieren sich die Pilaster unmittelbar unterhalb einer Ätzmaske aus Al2O3/Photoresist mit senkrechten Flanken, in der Mitte verjüngt, um dann breit auszulaufen.
Der Strukturierungsprozeß wird im folgenden anhand der Fig. 1B bis 1I näher erläutert. In den Zeichnungen wird die Struk­ turierung zweier benachbarter GaAs-Pilaster dargestellt.
Die in den Fig. 1B bis 1D dargestellten Verfahrensschritte dienen der Erzeugung einer verhältnismäßig dicken, im wesent­ lichen aus Photoresist bestehenden, strukturierten Ätzmaske 9 bis 11 auf der zweiten Metallisierungsschicht 6, wie sie in Fig. 1D dargestellt ist. Zunächst wird gemäß Fig. 1B auf die zweite Metallisierungsschicht 6 eine verhältnismäßig dicke er­ ste Photoresistschicht 9 aus beispielsweise dem Photoresist AZ 4533 oder AZ 4562 aufgeschleudert. Die Dicke der ersten Photo­ resistschicht 9 beträgt vorzugsweise zwischen 6 und 10 µm. Auf die erste Photoresistschicht 9 wird durch RFR-Sputtern oder Ionenstrahl-Sputtern eine Hilfsschicht 10 aufgebracht, die beispielsweise entweder aus SiO2, Al2O3 oder Si3N4 bestehen kann und vorzugsweise eine Dicke von ca. 200 nm aufweist. Auf diese Hilfsschicht 10 wird wiederum eine zweite, verhältnismäßig dünne, Photoresistschicht 11 mit einer Dicke von vorzugsweise 1,5-2 µm aufgeschleudert. Diese kann ebenfalls aus den oben ge­ nannten Resistmaterialien AZ 4533 oder AZ 4562 bestehen. Diese wird, wie in Fig. 1B ersichtlich, durch Photolithographie in bekannter Weise derart strukturiert, daß ihre Struktur der der zu erzeugenden GaAs-LED-Matrix entspricht. Im vorliegenden Fall wird also eine Resistmaske bestehend aus einer Matrix aus quadratischen Resistbereichen erzeugt. Die unterhalb dieser quadratischen der Resistbereiche liegenden Zonen der Halblei­ tereinrichtung sollen also zu den pilasterförmigen GaAs-LEDs geformt werden. Natürlich kann auch eine Matrix aus beispiels­ weise kreisförmigen Resistbereichen für die spätere Erzeugung säulenartiger GaAs-LEDs erzeugt werden.
In dem in Fig. 1C dargestellten Verfahrensschritt wird die Re­ sistmaske zunächst durch reaktives Trockenätzen, vorzugsweise unter Verwendung von Fluor-Chemie, z. B. reines CF4 oder CF4O2, in die Hilfsschicht 10 übertragen.
Dann wird in dem in Fig. 1D dargestellten Verfahrensschritt die Struktur in die dicke Photoresistschicht 9 mittels reaktivem Trockenätzen, vorzugsweise unter Verwendung von Sauerstoff- Chemie, z. B. O2/Ar, übertragen.
Die somit erzeugte, in Fig. 1D dargestellte und aus den Schich­ ten 9 bis 11 bestehende Resistmaske erlaubt die Erzielung einer sehr hohen lateralen Strukturtreue bei der nun folgenden Ätzung der GaAs-Struktur. Bei Verwendung einer einfachen Resistschicht würden sich Probleme aufgrund des Verfließens und Verrundens der Photoresistmaske an den Struktur ergeben. Die gemäß Fig. 1D erzeugte Resistmaske weist dagegen nicht nur aufgrund ihrer Dicke sondern auch aufgrund der zwischenliegenden Hilfsschicht 10 eine relativ hohe Formbeständigkeit gegenüber dem nun folgenden Ätzangriff auf.
Im folgenden wird nun die GaAs-Struktur einschließlich der Me­ tallisierungsschichten durch Trockenätzung in einem reaktivem Plasma senkrecht in die Tiefe geätzt. Dabei wird in einem er­ sten Schritt der Ätzvorgang bis zu einer Restdicke des GaAs- Wafers von ca. 30 µm vorgenommen. Dann wird das Zwischenprodukt zur mechanischen Stabilisierung auf ein Objektträger-Deckgläs­ chen 12 mit Glycolphthalat oder Picein aufgeklebt. Der Endzu­ stand des Ätzschrittes und des Aufklebens des Deckgläschens ist in Fig. 1E dargestellt.
In dem darauffolgenden Ätzschritt (Fig. 1F) wird die Restdicke des GaAs-Wafers bis zu der Hilfsschicht 8 aus Si3N4 durchgeätzt. Für die Kontrolle des Ätzvorgangs kann optische Endpunkt­ erkennung eingesetzt werden. Ferner kann die Ätzung in einem Mehrschritt-Prozeß durchgeführt werden, um die thermische Belastung des Klebstoffs an der Grenzfläche zwischen der Sl3N4- Hilfsschicht 8 und dem Deckgläschen 12 niedrig zu halten. In der Fig. 1F ist das Endergebnis dieses Ätzvorgangs darge­ stellt.
Als Ätzverfahren kann reaktives Ionenätzen (RIE), reaktives Ionenstrahlätzen (RIBE), chemisch unterstütztes Ionenstrahlät­ zen (CAIBE) oder Plasmaätzen unter Verwendung eines induktiv gekoppelten Plasmas (ICP), vorzugsweise unter Verwendung von Chlorchemie, z. B. Borchlorid, Siliziumtetrachlorid, aber auch elementarem Chlor und Mischungen der vorgenannten Stoffe, ver­ wendet werden.
Der Ätzvorgang wird deshalb zweistufig durchgeführt, da die Wärmeabfuhr während des Ätzvorgang relativ schlecht ist und der Klebstoff, mit dem das Deckgläschen angeklebt ist, möglichst wenig thermisch belastet werden sollte. Prinzipiell kann jedoch der Ätzvorgang auch in einem Schritt durchgeführt werden, wobei das Deckgläschen vorher angeklebt werden kann.
Die Hilfsschicht 8 aus Si3N4 dient lediglich dazu, die Ablösung des Deckgläschens später zu erleichtern. Sie muß äußerst stabil und spannungsfest sein, da die nach dem ersten Ätzschritt gebildete Halbleitereinrichtung vor dem Aufkleben des Deck­ gläschens nur von dieser Hilfsschicht 8 gehalten wird. Aus diesem Grund wurde die Hilfsschicht 8, wie weiter oben ge­ schildert, durch PE-CVD aufgewachsen.
Die Hilfsschicht 8 dient zusammen mit dem Deckgläschen 12 als Träger der Diodenanordnung, wie sie in Fig. 1F dargestellt ist. Es ist jedoch theoretisch auch denkbar, daß die Hilfsschicht 8 weggelassen wird und das Deckgläschen anfänglich oder nach ei­ nem ersten Ätzschritt direkt auf die erste Metallisierungs­ schicht 7 aufgeklebt wird.
In dem folgenden, in Fig. 1 G dargestellten Verfahrensschritt wird die aus den Photoresistschichten 9 und 11 sowie der Hilfsschicht 11 bestehende Ätzmaskenstruktur durch Plasmavera­ schen oder einen Lift-Off-Prozeß auf konventionelle Weise ent­ fernt. Somit erhält man eine Diodenanordnung in Form einer Ma­ trix aus im Querschnitt quadratischen GaAs-LEDs, die von dem Deckgläschen 12 mit der dazwischenliegenden Hilfsschicht 8 ge­ halten werden.
In den Fig. 1H und 1I wird nun erläutert, wie die GaAs-LEDs vereinzelt werden können.
Zu dem Zweck der Vereinzelung wird eine in der Fig. 2 darge­ stellte und nachfolgend erläuterte Halteeinrichtung 20 verwen­ det. Die auch als Setzkasten bezeichnete Halteeinrichtung 20 weist ein Substrat 21 auf, das aus einem Halbleiter oder einem Metall bestehen kann. In das Substrat 21 werden Vertiefungen 22 in Form einer Matrix geformt, deren Größe und Raster exakt demjenigen der in den Verfahrensschritten 1A bis 1 G erzeugten GaAs-LED-Matrix entspricht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Fig. 2 eine Matrix aus lediglich 9 × 9 Vertiefungen 22 dargestellt. Die einzelnen Vertiefungen 22 dienen zur Aufnahme der einzelnen pilasterförmigen GaAs-LEDs. Daher weisen die Vertiefungen ebenso einen quadratischen Querschnitt auf, der jedoch geringfügig größer ist als der Querschnitt der GaAs- LEDs.
Als geeignetes Material für die Halteeinrichtung 20 kann bei­ spielsweise GaAs verwendet werden und erwies sich bereits in ersten Versuchen als sehr praktikabel. Als Ausgangsmaterial kann ein ca. 100 µm dicker GaAs-Wafer verwendet werden. Die Vertiefungen weisen eine Höhe von ca. 60-70 µm auf, so daß die GaAs-LEDs bis etwa 2/3 ihrer Länge in ihnen aufgenommen werden.
Dieser Vorgang ist nun in den Fig. 1H und 1I dargestellt, wobei jeweils im unteren Teilbild zwei nebeneinanderliegende Vertiefungen 22 im Querschnitt entlang der gestrichelten Linie in Fig. 2 dargestellt sind. Die relativ einfache Justage kann unter Betrachtung durch ein konventionelles Stereomikroskop durchgeführt werden. Die LED-Anordnung wird solange auf dem Setzkasten verschoben, bis sie in dem Setzkasten einrastet.
Als Material für den Setzkasten kann auch ein anderer Halblei­ ter wie Silizium oder auch ein Metall verwendet werden. Ein weiterer großer Vorteil des Setzkastens ist, daß er mehrfach verwendet werden kann.
Nachdem die pilasterförmigen GaAs-LEDs derart fixiert sind, kann das Deckgläschen 12 und die Si3N4-Schicht 8 mit Flußsäure (HF) und/oder Aceton entfernt werden (Fig. 1I). Die GaAs-LEDs 30 sind somit vereinzelt und Mikromanipulatoren zugänglich. Sie können beispielsweise einzeln verkapselt und als Strah­ lungsquellen verschiedenen Anwendungszwecken zugeführt werden.
Es kann aber auch aus der durch die Halteeinrichtung 20 gehal­ tenen Anordnung von vereinzelten mikroskopischen GaAs-LEDs 30 eine LED-Anzeigevorrichtung hoher Dichte hergestellt werden. Da die vereinzelten LEDs 30 in dem Setzkasten bereits matrixförmig und mit hoher Dichte angeordnet sind, kann dies dazu ausgenutzt werden, ausgehend von dieser Anordnung eine entsprechende LED- Anzeigevorrichtung herzustellen.
Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen LED-Anzeigevor­ richtung ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Zeichnung ist er­ neut eine Draufsicht der Halteeinrichtung 20 dargestellt, in deren Vertiefungen die einzelnen GaAs-LEDs 30 eingesetzt sind. Der Metallisierungsschicht 7 der n-Seite der LEDs weist nach oben. Es werden nun erste Leiterbahnen 40 derart aufgebracht, daß die LEDs einer Zeile gemeinsam durch eine Leiterbahn 40 kontaktiert werden. In der Darstellung der Fig. 3 sind die obersten vier Zeilen der Matrix durch vier Leiterbahnen kon­ taktiert. Nachdem auf solche Art alle Zeilen der Matrix kon­ taktiert wurden, können die LEDs an den Leiterbahnen aus dem Setzkasten herausgezogen werden.
Dann werden, wie in Fig. 4 dargestellt, die auf der anderen Seite der LEDs befindlichen Metallisierungsschichten 6 der p- Seite ebenfalls mit zweiten Leiterbahnen 50 kontaktiert. Dies­ mal werden jedoch die LEDs einer Spalte gemeinsam durch eine Leiterbahn kontaktiert. In der Fig. 5 sind beispielhaft die LEDs der äußersten rechten Spalte der Diodenanordnung gemeinsam mit einer Leiterbahn kontaktiert. Die auf der p-Seite aufgebrachten zweiten Leiterbahnen 50 verlaufen also senkrecht zu den auf der n-Seite kontaktierten Leiterbahnen 40.
Somit kann im Prinzip eine bestimmte GaAs-LED gezielt angeregt werden, indem die zugehörige Zeilenleiterbahn und die zugehö­ rige Spaltenleiterbahn mit einem Strom beaufschlagt werden. Das Licht wird zwar zur Seite emittiert, da die GaAs-LEDs Kan­ tenemitter sind, an den Kanten wird jedoch ausreichend Streu­ licht erzeugt, das an den Leiterbahnen vorbei in das Auge des Betrachters gelangen kann.
Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren können auch zunächst die GaAs-LEDs mit einer Klebefolie aus dem Setz­ kasten herausgezogen werden, worauf dann zunächst die der Folie abgewandten Metallisierungsflächen der LEDs mit Leiterbahnen kontaktiert werden und nach Abziehen der Folie die somit freigewordenen Metallisierungsflächen der LEDs mit Leiterbahnen kontaktiert werden.
Das geschilderte Verfahren zur Herstellung einer LED-Anzeige­ vorrichtung kann sowohl für ein monochromes als auch für ein mehrfarbiges Display angewandt werden. Bei einem mehrfarbigen Display kann ein Bildpunkt beispielsweise wie bei einer Farb­ fernsehröhre aus drei einzelnen Leuchteinheiten bestehen. Zu diesem Zweck müssen also drei Halbleiter-Lichtemissionsdioden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt werden, die im roten, grünen und blauen Spektralbereich emittieren. Für die Fertigung dieser Halbleiter-Lichtemissionsdioden müssen in den bei dem Fertigungsprozeß verwendeten Masken entsprechende Ab­ stände vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
1
GaAs-Wafer
2
erste Wellenführungsschicht
3
aktive Schicht
4
zweite Wellenführungsschicht
5
Kontaktschicht
6
zweite Metallisierungsschicht
7
erste Metallisierungsschicht
8
Hilfsschicht
9
erste Photoresistschicht
10
Hilfsschicht
11
zweite Photoresistschicht
12
Deckgläschen
13
Halteeinrichtung
14
Substrat
15
Vertiefungen
16
GaAs-LEDs
17
erste Leiterbahnen
18
zweite Leiterbahnen
100
Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung und Vereinzelung von Halbleiter- Lichtemissionsdioden (30), mit den folgenden Verfahrensschrit­ ten:
  • a) Herstellen einer Halbleiter-Lichtemissionseinrichtung (100) umfassend einen pn-Übergang (2-4) und Metallisierungsschichten (6, 7);
  • b) Aufbringen einer Ätzmaske (9-11) mit einer vorgegebenen Struktur auf eine Seite der Halbleitereinrichtung (100), wobei die maskierten Bereiche der Anordnung und Form der zu formenden Dioden (30) entsprechen;
  • c) Aufbringen eines Trägers (8, 12) auf die andere Seite der Halbleitereinrichtung (100);
  • d) Senkrechtes Ätzen des Halbleitermaterials in den Öffnungen der Ätzmaske (9-11) bis zu dem Träger (8, 12) und somit Erzeu­ gen einer Diodenanordnung enthaltend eine Mehrzahl von Dioden (30) unterhalb der maskierten Bereiche;
  • e) Entfernen der Ätzmaske (9-11);
  • f) Bereitstellen einer Halteeinrichtung (20) enthaltend Ver­ tiefungen (22) mit einer Anordnung und Form, die denjenigen der Dioden (30) entspricht, wobei die Vertiefungen für die Aufnahme der Dioden (30) geeignet sind;
  • g) Einrasten der Diodenanordnung in die Halteeinrichtung (20);
  • h) Entfernen des Trägers (8, 12).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt b) die Schritte umfaßt:
  • 1. Aufschleudern einer ersten, relativ dicken Photore­ sistschicht (9) auf eine Oberfläche der Halbleiter-Lichtemis­ sionseinrichtung (100);
  • 2. Abscheiden einer relativ dünnen Hilfsschicht (10) aus SiO2, Al2O3 oder Si3N4 auf der Photoresistschicht (9);
  • 3. Aufschleudern einer zweiten, relativ dünnen Photore­ sistschicht (11) auf der Hilfsschicht (10);
  • 4. Strukturieren der zweiten Photoresistschicht (11) durch Photolithographie;
  • 5. Übertragung der in b4) erzeugten Struktur in die Hilfs­ schicht (10);
  • 6. Übertragung der in b4) und b5) erzeugten Struktur in die erste Photoresistschicht (9).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b5) durch reaktives Trockenätzen, insbesondere unter Verwendung von fluorhaltigen Substanzen wie CF4, CF4O2 oder CF4/O2 durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt b6) durch reaktives Trockenätzen, insbesondere unter Verwendung von sauerstoffhaltigen Substanzen wie O2/Ar durchge­ führt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte b) und c) in umgekehrter Reihenfolge durch­ geführt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt d) zum Teil vor dem Schritt c) durchgeführt wird, wobei das Halbleitermaterial zunächst bis zu einer vorgegebenen Restdicke der Halbleitereinrichtung (100) geätzt wird, an­ schließend der Träger (8, 12) aufgebracht wird und daran an­ schließend die Ätzung bis zu dem Träger (8, 12) durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8, 12) eine Hilfsschicht (8) und ein Deckglas (12) enthält und die Hilfsschicht (8) im Verfahrensschritt a) und das Deckglas (12) im Verfahrensschritt c) aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt a) ein Halbleiterwafer (1) auf einer Ober­ fläche mit einer ersten Metallisierungsschicht (7) und auf der anderen Oberflächen mit einer Schichtfolge (2-6) versehen wird, die den pn-Übergang (2-4) und eine zweite Metallisie­ rungsschicht (6) umfaßt.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeich­ net, daß auf die erste Metallisierungsschicht (7) die Hilfs­ schicht (8) aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschicht (8) Si3N4 oder SiO2 enthält und mit plasmaunter­ stützter chemischer Dampfphasenabscheidung (PE-CVD) abgeschie­ den wird.
11. Lichtemissionsdioden, hergestellt durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zur Herstellung einer Lichtemissions-Anzeigevor­ richtung, bei welchem im Anschluß an die Verfahrensschritte der Ansprüche 1 bis 10 die folgenden Verfahrensschritte durch­ geführt werden:
  • a) Aufbringen von Leiterbahnen (40) auf die der Halteeinrich­ tung (20) abgewandten ersten Metallisierungsschichten (7) der Dioden (30) in der Weise, daß die Dioden einer Zeile gemeinsam durch eine Leiterbahn (40) kontaktiert werden;
  • b) Herausziehen der mit den Leiterbahnen (40) kontaktierten Dioden (30) aus der Halteeinrichtung (20);
  • c) Aufbringen von Leiterbahnen (50) auf die zweiten Metalli­ sierungsschichten (6) der Dioden (30) in der Weise, daß die Dioden (30) einer Spalte gemeinsam durch eine Leiterbahn (50) kontaktiert werden.
13. Verfahren zur Herstellung einer Lichtemissions-Anzeigevor­ richtung, bei welchem im Anschluß an die Verfahrensschritte der Ansprüche 1 bis 10 die folgenden Verfahrensschritte durch­ geführt werden:
  • a) Aufkleben einer Folie auf die der Halteeinrichtung (20) ab­ gewandten ersten Metallisierungsschichten (7) der Dioden (30) und Herausziehen der aus der Halteeinrichtung (20);
  • b) Aufbringen von Leiterbahnen auf die zweiten Metallisie­ rungsschichten (6) der Dioden (30) in der Weise, daß die Dioden (30) einer Spalte gemeinsam durch eine Leiterbahn kontaktiert werden;
  • c) Entfernen der Folie und Aufbringen von Leiterbahnen auf die ersten Metallisierungsschichten (7) der Dioden (30') in der Weise, daß die Dioden einer Zeile gemeinsam durch eine Leiter­ bahn kontaktiert werden.
14. Lichtemissions-Anzeigevorrichtung, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13.
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