DE202016104371U1 - Optoelektronische Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Domänen - Google Patents

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Abstract

Optoelektronische Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Halbleiterstruktur, die ein Substrat, eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht umfasst; und wenigstens eine ferromagnetische Domäne, die auf der Halbleiterstruktur lokalisiert ist.

Description

  • BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/203,508, die am 11. August 2015 eingereicht wurde, und die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Halbleitervorrichtungen und im Besonderen eine optoelektronische Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Domänen.
  • HINTERGRUND DER TECHNIK
  • Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise optoelektronische Halbleitervorrichtungen, können mittels einer Vielfalt von Vorgehensweisen manipuliert werden, die menschliche Manipulation und automatisierte Manipulation durch die Verwendung von Robotersystemen umfassen. Eine Manipulation oder Verarbeitung von dünnen Halbleiterfilmen, die optoelektronische Halbleitervorrichtungen enthalten, kann kompliziert sein und zu einer Beschädigung von in den Vorrichtungen verwendeten Halbleiterbauteilen führen. Beispielsweise können einzelne Halbleiterstrukturen (z. B. Dies oder Wafer) relativ dünn sein und mit einer Ausrüstung schwierig zu handhaben sein, die zur Verarbeitung der Halbleiterstrukturen verwendet wird. Als Ergebnis können ”Träger”-Dies oder Wafer an den tatsächlichen Halbleiterstrukturen befestigt werden, welche die aktiven und passiven Bauteile von operativen Halbleitervorrichtungen umfassen. Diese Träger-Dies und Wafer, die als ”Trägersubstrate” bezeichnet werden können, umfassen nicht typischerweise beliebige aktive oder passive Bauteile einer zu bildenden Halbleitervorrichtung. Im Allgemeinen erhöhen die Trägersubstrate die Gesamtdicke der Halbleiterstrukturen und erleichtern die Handhabung der Strukturen, indem den relativ dünneren Halbleiterstrukturen eine strukturelle Unterstützung bereitgestellt wird. Außerdem erleichtern die Trägersubstrate die Handhabung der aktiven und/oder passiven Bauteile in den Halbleiterstrukturen durch eine Verarbeitungsausrüstung. Während Trägersubstrate nützlich sind, kann der Befestigungsprozess der Trägersubstrate an den Halbleiterstrukturen die Eigenschaften der Halbleiterfilme beeinflussen. Beispielsweise erfordern Trägersubstrate Sorgfalt, die an den Halbleiterstrukturen mit Epoxid befestigt wurden, um den Halbleiter-Die zu entfernen.
  • Andere Vorgehensweisen wurden in der Verarbeitung dieser Dünnschicht-Halbleitervorrichtungen verwendet. Eine Vorgehensweise bedingt die Verwendung eines Saugmechanismus zum Abheben der Halbleiterfilme. Ein Saugmechanismus kompliziert typischerweise die Verarbeitung dieser Dünnschicht-Halbleitervorrichtungen. Außerdem kann ein Saugmechanismus nicht ohne weiteres in metallorganischen chemischen Dampfabscheidungskammern eingesetzt werden. Diese Saugvorgehensweise ist ebenfalls nicht sehr nützlich für eine weitere Manipulation dieser Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise optoelektronischen Halbleitervorrichtungen, für die Montage in elektronischen Schaltungen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Zusammenfassung der Erfindung stellt eine Auswahl von bestimmten Konzepten in einer kurzen Form vor, die nachstehend in der detaillierten Beschreibung der Erfindung weiter beschrieben werden. Sie ist nicht dazu bestimmt, Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des in den Ansprüchen dargelegten beanspruchten Gegenstands exklusiv zu kennzeichnen, noch ist sie dazu bestimmt, eine Hilfe beim Definieren des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands zu sein.
  • Aspekte der vorliegenden Erfindung können eine oder mehrere der Unzulänglichkeiten der oben erwähnten Vorgehensweisen zur Handhabung von Dünnschicht-Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise optoelektronischen Halbleitervorrichtungen, vermeiden. In einer Ausführungsform benutzt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung ferromagnetische Domänen, die in oder auf der Vorrichtung eingebettet sein können. Auf diese Art und Weise können von einem Magnetfeld erzeugte Magnetkräfte verwendet werden, um die optoelektronische Halbleitervorrichtung einzeln oder als ein Satz von in ein System montierten optoelektronischen Halbleitervorrichtungen zu verarbeiten.
  • In einer Ausführungsform kann eine optoelektronische Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Domänen nach einem Abtragungsvorgang manipuliert werden, um die Vorrichtung von einem Substrat beispielsweise durch Benutzen wenigstens eines Magneten, wie beispielsweise eines Elektromagneten, zu trennen. Beispielsweise kann ein erster Elektromagnet verwendet werden, um die optoelektronische Halbleitervorrichtung von dem Substrat wegzuheben. Ein zweiter Elektromagnet kann an einer anderen Seite der optoelektronischen Halbleitervorrichtung befestigt sein. Der erste Elektromagnet kann gelöst werden, so dass der zweite Elektromagnet die optoelektronische Vorrichtung zu einem anderen Ort zur Montage in ein System von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen oder zur Verwendung als eine Schablone für ein anschließendes epitaktisches Wachstum von anderen Halbleiterstrukturen bewegen kann, welche die Vorrichtung bilden können.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann (können) die optoelektronische(n) Halbleitervorrichtung(en) mit ferromagnetischen Domänen durch eine Robotervorrichtung, wie beispielsweise einen Roboterarm, bewegt werden, der einen Elektromagneten zur weiteren Bildung der Vorrichtung(en) oder zur Montage in ein System von Vorrichtungen aufweist. Beispielsweise kann(können) die optoelektronischen Halbleitervorrichtung(en) mit ferromagnetischen Domänen über ein Paar von Elektroden mit dem Roboterarm geführt werden, um eine Flip-Chip-Konfiguration oder komplexere Konfigurationen zu bilden.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann(können) die optoelektronischen) Halbleitervorrichtung(en) mit den ferromagnetischen Domänen als ein elektrischer Verbinder mit einer Verbinderplatine bei einer Schaltungsbauteil-Selbstmontage verwendet werden. Beispielsweise kann(können) die optoelektronische(n) Halbleitervorrichtung(en) mit den ferromagnetischen Domänen verwendet werden zum Verbinden mit der Verbinderplatine, die Eingabe/Ausgabe-Verbinder mit ferromagnetischen magnetisierten Domänen aufweist, die komplementär zu den Domänen der Vorrichtung(en) sind.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung stellt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung bereit, die umfasst: eine Halbleiterstruktur, die ein Substrat, eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht umfasst; und wenigstens eine ferromagnetische Domäne, die auf der Halbleiterstruktur lokalisiert ist.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung stellt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung bereit, die umfasst: ein Substrat; eine über dem Substrat gebildete Halbleiterstruktur, die eine n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht umfasst; einen metallischen Kontakt an der Halbleiterstruktur, der auf dem Substrat um die Halbleiterstruktur lokalisiert ist; und wenigstens eine ferromagnetische Domäne, die über dem Substrat oder dem metallischen Kontakt oder der Halbleiterstruktur gebildet ist.
  • Die Erfindung stellt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung bereit, die umfasst: eine Halbleiterstruktur, die umfasst: ein Substrat; eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht; eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht; und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht; und wenigstens eine auf der Halbleiterstruktur lokalisierte ferromagnetische Domäne.
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung stellt eine Halbleitervorrichtung bereit, die umfasst: eine erste Halbleiterstruktur mit einem n-Typ-Kontakt und einem p-Typ-Kontakt, wobei jeder Kontakt auf einer gegenüberliegenden Seite der ersten Halbleiterstruktur liegt, und wenigstens eine ferromagnetische Domäne auf einer Seite der ersten Halbleiterstruktur, die den n-Typ-Kontakt oder den p-Typ-Kontakt enthält; und eine mit der ersten Halbleiterstruktur gekoppelte zweite Halbleiterstruktur, wobei die zweite Halbleiterstruktur einen n-Typ-Kontakt und einen p-Typ-Kontakt umfasst, wobei jeder Kontakt auf einer gegenüberliegenden Seite der zweiten Halbleiterstruktur liegt, und wenigstens eine ferromagnetischen Domäne auf einer Seite der zweiten Halbleiterstruktur, die den n-Typ-Kontakt oder den p-Typ-Kontakt enthält, wobei die wenigstens eine ferromagnetische Domäne der zweiten Halbleiterstruktur mit der wenigstens einen ferromagnetischen Domäne der ersten Halbleiterstruktur gekoppelt ist.
  • Ein fünfter Aspekt der Erfindung stellt eine Schaltungsbauteil-Selbstmontage bereit, die umfasst: eine Verbinderplatine mit einer Mehrzahl von Eingabe/Ausgabe-Verbindern, wobei jeder Eingabe/Ausgabe-Verbinder einen Port und wenigstens eine um den Port lokalisierte ferromagnetische magnetisierte Domäne aufweist; und wenigstens eine elektrische Vorrichtung mit einem elektrischen Verbinder, der zur Verbindung in einen Port von einem der Eingabe/Ausgabe-Verbindern angepasst ist, und wenigstens eine um den elektrischen Verbinder lokalisierte ferromagnetische magnetisierten Domäne, wobei die wenigstens eine ferromagnetische magnetisierte Domäne der elektrischen Vorrichtung mit der wenigstens einen ferromagnetischen magnetisierten Domäne des Eingabe/Ausgabe-Verbinders bei Einfügung des elektrischen Verbinders in den Port gekoppelt wird.
  • Ein weiteres Verfahren umfasst: Erhalten eines Satzes von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen, die jeweils eine Halbleiterstruktur aufweisen, die umfasst: ein Substrat, eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht, und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht, und wenigstens eine um die Halbleiterstruktur lokalisierte ferromagnetische Domäne; Platzieren des Satzes von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen in der Nähe einer Magnetkraft; Führen des Satzes von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen über ein Paar von beabstandeten Elektroden mit der Magnetkraft; und Freigeben des Satzes von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen von der Magnetkraft zur Platzierung auf das Paar von beabstandeten Elektroden.
  • Noch ein weiteres Verfahren zum Bilden einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung umfasst: Erhalten einer Halbleiterstruktur, die ein Substrat, eine über dem Substrat gebildete Opferhalbleiterschicht, eine über der Opferschicht gebildete tragende Halbleiterschicht und eine über der tragenden Halbleiterschicht gebildete n-Typ-Kontaktschicht umfasst, und wenigstens eine innerhalb der Halbleiterstruktur lokalisierte ferromagnetische Domäne; Trennen der Opferschicht; und Abheben der Halbleiterstruktur mit der tragenden Halbleiterschicht und der n-Typ-Kontaktschicht weg von dem Substrat.
  • Die veranschaulichten Aspekte der Erfindung sind ausgestaltet, um ein oder mehrere der hier beschriebenen Probleme und/oder ein oder mehrere nicht erläuterte andere Probleme zu lösen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und weitere Merkmale der Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Aspekte der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leichter verstanden, die verschiedene Aspekte der Erfindung anschaulich darstellen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Domänen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3A–3E zeigen die Verarbeitung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Domänen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4A–4B zeigen eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung mit einer Mesastruktur, die ferromagnetische Domänen auf einer Außenoberfläche der Vorrichtung aufweist, während 4C ein Satz von auf 4A–4B anschaulich dargestellten optoelektronischen Halbleitervorrichtungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Montage einer optoelektronischen Vorrichtung, die aus zwei optoelektronischen Halbleitervorrichtungen gebildet ist, die ferromagnetische Domänen von jeder Vorrichtung aufweisen, die aneinander zusammen mit einem Kontakt zu jeder Vorrichtung zusammen gekoppelt sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Montage von optoelektronischen Vorrichtungen, die jeweils aus zwei optoelektronischen Halbleitervorrichtungen gebildet sind, die ferromagnetische Domänen aufweisen, die mit einem Paar von beabstandeten Elektroden gekoppelt sind, die sich zwischen den Vorrichtungen erstrecken, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7A–7C zeigen eine schematische Darstellung einer Schaltungsbauteil-Selbstmontage mit einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Domänen, die als ein elektrische Verbinder verwendet werden, und einer Verbinderplatine, die Eingabe/Ausgabe-Verbinder mit ferromagnetischen magnetisierten Domänen aufweist, die komplementär zu den ferromagnetischen Domänen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung in der Form eines elektrischen Verbinders sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt ein veranschaulichendes Ablaufdiagramm zum Fertigen einer Schaltung, die eine optoelektronische Halbleitervorrichtung mit hier beschriebenen ferromagnetischen Domänen umfasst, gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Es sei bemerkt, dass die Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sein können. Die Zeichnungen sind bestimmt, lediglich typische Aspekte der Erfindung anschaulich darzustellen, und sollten daher nicht als den Umfang der Erfindung beschränkend betrachtet werden. In den Zeichnungen stellen gleiche Nummerierungen zwischen den Zeichnungen gleiche Elemente dar.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die verschiedenen Ausführungsformen sind auf optoelektronische Halbleitervorrichtungen gerichtet, die ferromagnetische Domänen aufweisen. Beschrieben werden außerdem Verfahren zur Verarbeitung dieser optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen. Diese Verfahren zur Verarbeitung können ein Bewegen dieser optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit einer Magnetkraft umfassen, die von einem Magneten, wie beispielsweise einem Elektromagneten, erzeugt wird. Die Verarbeitung kann ferner ein Bilden dieser optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit zusätzlichen Halbleiterstrukturen durch Techniken umfassen, die epitaktisches Wachstum umfassen können. Die Verarbeitung kann ebenfalls ein Montieren dieser optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen in verschiedene Arten von Systemen von optoelektronischen Vorrichtungen umfassen, wobei sich die ferromagnetischen Domänen der Vorrichtungen durch Magnetisierung der Domänen zusammen bonden können. In einer Ausführungsform kann die Verarbeitung der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Vorrichtungen in Systeme ein Befestigen von Elektroden an den Vorrichtungen umfassen. Die Verarbeitung der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen kann durch ein automatisiertes System implementiert werden, das Roboterarme mit Elektromagneten, epitaktische Wachstumskammern, Arbeitsplätze, Fördereinrichtungen und dergleichen umfassen kann. Auf diese Art und Weise kann eine einzige optoelektronische Halbleitervorrichtung oder ein Satz von Vorrichtungen verarbeitet werden. In einer weiteren Ausführungsform können die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit den ferromagnetischen Domänen als ein elektrischer Verbinder mit einer Verbinderplatine in einer Schaltungsbauteil-Selbstmontage verwendet werden.
  • Die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen der hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen sind zur Verwendung mit einer Vielfalt von optoelektronischen Vorrichtungen geeignet. Beispiele von optoelektronischen Vorrichtungen können lichtemittierende Vorrichtungen, lichtemittierende Dioden (LEDs), einschließlich herkömmliche und superlumineszente LEDs, lichtemittierende Festkörperlaser, Laserdioden, Photodetektoren, Photodioden und Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit (HEMTs = high-electron mobility transistors) umfassen, wobei sie jedoch nicht darauf beschränkt sind. Diese Beispiele von optoelektronischen Vorrichtungen können konfiguriert sein, um elektromagnetische Strahlung von einer lichterzeugenden Struktur, wie beispielsweise einer aktiven Region bei Anlegung eines Bias, zu emittieren. Die von diesen optoelektronischen Vorrichtungen emittierte elektromagnetische Strahlung kann eine Spitzenwellenlänge innerhalb eines beliebigen Wellenlängenbereichs umfassen, der sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlung, tiefe Ultraviolettstrahlung, Infrarotlicht und/oder dergleichen umfasst. Beispielsweise können diese optoelektronischen Vorrichtungen Strahlung emittieren, die eine dominierende Wellenlänge innerhalb des ultravioletten Wellenlängenbereichs aufweisen. Als Veranschaulichung kann die dominierende Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs von ungefähr 210 Nanometer (nm) bis ungefähr 350 nm liegen.
  • Irgendeine der verschiedenen Schichten, welche die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetische Domänen der verschiedenen Ausführungsformen bilden, kann als transparent gegenüber einer Strahlung mit einer bestimmten Wellenlänge betrachtet werden, wenn die Schicht einer Menge der Strahlung erlaubt, die mit einem senkrechten Einfall auf eine Grenzfläche der Schicht gestrahlt wird, dahindurch zu laufen. Beispielsweise kann eine Schicht konfiguriert sein, transparent gegenüber einem Bereich von Strahlungswellenlängen sein, der einer Spitzenemissionswellenlänge für Licht entspricht, wie beispielsweise Ultraviolettlicht oder tiefes Ultraviolettlicht, das von der lichterzeugenden Struktur emittiert wird (z. B. Spitzenemissionswellenlänge +/– fünf Nanometer). Wie hier verwendet, ist eine Schicht transparent gegenüber Strahlung, wenn sie erlaubt, dass mehr als ungefähr fünf Prozent der Strahlung dahindurch laufen kann, während eine Schicht ebenfalls als transparent gegenüber Strahlung angesehen werden kann, wenn sie erlaubt, dass mehr als ungefähr zehn Prozent der Strahlung dahindurch laufen kann. Das Definieren einer Schicht, auf diese Art und Weise transparent gegenüber Strahlung zu sein, ist dazu bestimmt, Schichten einzubeziehen, die als transparent und semi-transparent angesehen werden.
  • Eine Schicht dieser optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetische Domänen kann als reflektierend angesehen werden, wenn die Schicht wenigstens einen Teil der relevanten elektromagnetischen Strahlung reflektiert (z. B. Licht mit Wellenlängen nahe der Spitzenemission der lichterzeugenden Struktur). Wie hier verwendet, ist eine Schicht teilweise reflektierend gegenüber Strahlung, wenn sie wenigstens ungefähr fünf Prozent der Strahlung reflektieren kann, während eine Schicht ebenfalls als teilweise reflektierend angesehen werden kann, wenn sie wenigstens dreißig Prozent der Strahlung der bestimmten Wellenlänge reflektiert, die senkrecht zu der Oberfläche der Schicht gestrahlt wird. Eine Schicht kann als stark reflektierend gegenüber Strahlung betrachtet werden, wenn sie wenigstens siebzig Prozent der Strahlung der bestimmten Wellenlänge reflektiert, die senkrecht zu der Oberfläche der Schicht gestrahlt wird.
  • Die Beschreibung, die folgt, kann hier lediglich eine andere Terminologie für den Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen verwenden und ist nicht dazu bestimmt, die Offenbarung zu beschränken. Beispielsweise, wenn nicht anderweitig angemerkt, bedeutet der Begriff ”Satz” einen oder mehrere (d. h., wenigstens einen) und die Phrase ”irgendeine Lösung” bedeutet irgendeine jetzt bekannte oder später entwickelte Lösung. Die Einzahlformen ”ein, eine, eines” und ”der, die, das” sind bestimmt, die Mehrzahlformen ebenso zu umfassen, es sei denn, dass der Zusammenhang eindeutig etwas anderes angibt. Es sei ferner zu verstehen, dass die Begriffe ”umfasst”, ”umfassend”, ”aufweist” und ”aufweisend”, wenn in dieser Spezifikation verwendet, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Bauteilen spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Merkmale, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen davon ausschließen.
  • In den Zeichnungen zeigt 1 eine schematische Struktur einer veranschaulichenden optoelektronischen Halbleitervorrichtung 10 gemäß dem Stand der Technik. Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 kann konfiguriert sein, um als eine emittierende Vorrichtung (z. B. eine LED) zu arbeiten, die an einem Substrat Flip-chip-montiert ist. Ein Beispiel eines LED-Flip-Chips kann eine herkömmliche oder superlumineszente LED umfassen. Alternativ kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 konfiguriert sein, als eine beliebige der oben erwähnten optoelektronischen Vorrichtungen und/oder einer beliebigen Art einer Gruppe-III-Nitride-basierten Vorrichtung zu arbeiten.
  • Wenn die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 als eine emittierende Vorrichtung arbeitet, führt die Anlegung eines mit der Bandlücke vergleichbaren Bias zu der Emission elektromagnetischer Strahlung von einer aktiven Region 18 der Vorrichtung 10. Die von der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 10 beim Betreiben als eine emittierende Vorrichtung emittierte elektromagnetische Strahlung kann eine Spitzenwellenlänge innerhalb eines beliebigen Wellenlängenbereichs umfassen, der sichtbares Licht, Ultraviolettstrahlung, tiefe Ultraviolettstrahlung, Infrarotlicht und/oder dergleichen umfasst. Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 kann konfiguriert sein, um Strahlung zu emittieren, die eine dominierende Wellenlänge innerhalb des Ultraviolettbereichs von Wellenlängen aufweist. Genauer gesagt kann die dominierende Wellenlänge innerhalb eines Wellenlängenbereichs zwischen ungefähr 210 und ungefähr 350 Nanometer liegen.
  • Wie in 1 gezeigt, kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 eine Heterostruktur 11 umfassen, die ein Substrat 12, eine an das Substrat 12 angrenzende Pufferschicht 14, eine an die Pufferschicht 14 angrenzende n-Typ-Kontaktschicht 16 (z. B. eine n-Typ-Mantelschicht, eine Elektronzuführschicht) und die aktive Region 18, die eine an die n-Typ-Kontaktschicht 16 angrenzende n-Typ-Seite 19A aufweist, umfasst. Des Weiteren kann die Heterostruktur 11 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 10 eine an einer p-Typ-Seite 19B der aktiven Region 18 angrenzende p-Typ-Schicht 20 (z. B., eine Elektronenblockierschicht) und eine an die p-Typ-Schicht 20 angrenzende p-Typ-Kontaktschicht 22 (z. B. eine Lochzuführschicht, eine p-Typ-Mantelschicht) umfassen.
  • Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 kann eine Gruppe-III-V-Materialien-basierte Vorrichtung sein, in denen einige oder alle der verschiedenen Schichten aus Elemente gebildet werden, die von der Gruppe III-V Materialien System ausgewählt wurden. In einer bestimmten veranschaulichenden Ausführungsform können die verschiedenen Schichten der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 10 aus Gruppe-III-Nitrid-basierten Materialien gebildet sein. Gruppe-III-Nitridmaterialien umfassen ein oder mehrere Gruppe-III-Elemente (z. B., Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga) und Indium (In)) und Stickstoff (N), so dass BWAlXGaYInZN, wobei 0 ≤ W, X, Y, Z ≤ 1, und W + X + Y + Z = 1. Veranschaulichende Gruppe-III-Nitridmaterialien können binäre, ternäre und quaternäre Legierungen wie beispielsweise AlN, GaN, InN, BN, AlGaN, AlInN, AlBN, AlGaInN, AlGaBN, AlInBN und AlGaInBN mit einem beliebigen molaren Anteil aus Gruppe-III-Elementen umfassen.
  • Eine veranschaulichende Ausführungsform einer Gruppe-III-Nitridbasierten optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 kann eine aktive Region 18 umfassen (z. B., eine Reihe von abwechselnden Quantentöpfen und Barrieren), die aus InyAlxGa1-x-yN, GazInyAlxB1-x-y-zN, einer AlxGa1-xN Halbleiterlegierung oder dergleichen zusammengesetzt ist. Auf ähnliche Weise kann sowohl die n-Typ-Kontaktschicht 16 als auch die p-Typ-Schicht 20 aus einer InyAlxGa1-x-yN Legierung, einer GazInyAlxB1-x-y-zN Legierung oder dergleichen zusammengesetzt sein. Die durch x, y, und z gegebenen molaren Anteile können zwischen den verschiedenen Schichten 16, 18 und 20 variieren. Das Substrat 12 kann Saphir, Siliziumkarbid (SiC), Silizium (Si), GaN, AlGaN, AlON, LiGaO2 oder ein anderes geeignetes Material sein und die Pufferschicht 14 aus AlN, einem Al-GaN/AlN-Supergitter und/oder dergleichen zusammengesetzt sein.
  • Wie mit Bezug auf die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 gezeigt, kann ein p-Typ-Metall 24 an der p-Typ-Kontaktschicht 22 befestigt und ein p-Typ-Kontakt 26 an dem p-Typ-Metall 24 befestigt sein. Auf ähnliche Weise kann ein n-Typ-Metall 28 an der n-Typ-Kontaktschicht 16 befestigt und ein n-Typ-Kontakt 30 an dem n-Typ-Metall 28 befestigt sein. Das p-Typ-Metall 24 und das n-Typ-Metall 28 können jeweils ohmsche Kontakte vom p-Typ und n-Typ mit den entsprechenden Schichten 22 beziehungsweise 16 bilden. Es versteht sich, dass ein zwischen zwei Schichten gebildeter Kontakt als ”ohmisch” oder ”leitend” betrachtet wird, wenn ein Gesamtwiderstand des Kontakts nicht größer als der größere der folgenden beiden Widerstände ist: einem Kontaktwiderstand, so dass ein Spannungsabfall an dem Kontakt-Halbleiterübergang nicht größer als zwei Volt ist; und einem Kontaktwiderstand, der wenigstens fünf Mal kleiner als ein Widerstand eines größten resistiven Elements oder Schicht einer den Kontakt umfassenden Vorrichtung ist.
  • Das p-Typ-Metall 24 und/oder das n-Typ-Metall 28 können mehrere leitende und reflektierende Metallschichten umfassen, während der n-Typ-Kontakt 30 und/oder der p-Typ-Kontakt 26 hochleitendes Metall umfassen können. Die p-Typ-Kontaktschicht 22 und/oder der p-Typ-Kontakt 26 können für die elektromagnetische Strahlung transparent (z. B., semi-transparent oder transparent) sein, die von der aktiven Region 18 erzeugt wird. Beispielsweise kann die p-Typ-Kontaktschicht 22 und/oder der p-Typ-Kontakt 26 eine Übergitterstruktur mit kurzer Periode umfassen, wie beispielsweise eine transparente Magnesium (Mg)-dotierte AlGaN/AlGaN-Übergitterstruktur mit kurzer Periode (SPSL = short period superlattice structure). Des Weiteren kann der p-Typ-Kontakt 26 und/oder der n-Typ-Kontakt 30 die von der aktiven Region 18 erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektieren. Die n-Typ-Kontaktschicht 16 und/oder der n-Typ-Kontakt 30 können ebenfalls aus einem Übergitter mit kurzer Periode gebildet sein, wie beispielsweise ein AlGaN-SPSL, das für die von der aktiven Region 18 erzeugte elektromagnetische Strahlung transparent ist.
  • 1 zeigt ferner, dass die optoelektronische Halbleitervorrichtung 10 an einem gemeinsamen Substrat (submount) 36 über die Kontakte 26 und 30 angebracht werden kann. In diesem Fall ist das Substrat 12 auf der Oberseite der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 10 lokalisiert. Insoweit können sowohl der p-Typ-Kontakt 26 als auch der n-Typ-Kontakt 30 an einem gemeinsamen Substrat (submount) 36 jeweils über Kontaktpads 32 und 34 befestigt werden. Das gemeinsame Substrat (submount) 36 kann aus Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumkarbid (SiC) und/oder dergleichen gebildet sein.
  • Beliebige der verschiedenen Schichten der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 10 können eine im Wesentlichen gleichmäßige Zusammensetzung oder eine abgestufte Zusammensetzung umfassen. Beispielsweise kann eine Schicht eine abgestufte Zusammensetzung an einer Heterogrenzfläche mit einer anderen Schicht umfassen. Die p-Typ-Schicht 20 kann ebenfalls eine p-Typ-Blockierschicht mit einer abgestuften Zusammensetzung umfassen. Die abgestufte(n) Zusammensetzung(en) kann(können) beigefügt werden, um beispielsweise Stress zu verringern, Trägerinjektion zu verbessern und/oder dergleichen. Auf ähnliche Weise kann eine Schicht ein Übergitter mit einer Mehrzahl von Perioden umfassen, die konfiguriert werden können, um Stress und/oder dergleichen zu verringern. In diesem Fall kann die Zusammensetzung und/oder Breite jeder Periode periodisch oder aperiodisch von Periode zu Periode variieren.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38, die der in 1 anschaulich dargestellten Vorrichtung 10 mit der Ausnahme ähnlich ist, dass die optoelektronische Halbleitervorrichtung 38 von 2 ferromagnetische Domänen 40 umfasst. Wie hier verwendet, ist eine ferromagnetische Domäne eine Region, die eine hohe Suszeptibilität gegenüber Magnetisierung aufweist, deren Stärke von dem des angelegten magnetisierenden Feldes abhängt, und die nach der Entfernung des angelegten Feldes fortdauern kann. 2 zeigt, dass die ferromagnetischen Domänen 40 auf verschiedenen Regionen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38 lokalisiert sein können. Ferromagnetische Domänen 40, die um die optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38 lokalisiert sind, können Domänen, die auf einer Außenoberfläche der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38 lokalisiert sind, und ferromagnetische Domänen 40 umfassen, die innerhalb einer Halbleiterstruktur 39 lokalisiert sind, die einen Teil der Vorrichtung 38 bilden.
  • Wie in 2 gezeigt, kann die Halbleiterstruktur 39 das Substrat 12, die über dem Substrat gebildete Pufferschicht 14 und die über der Pufferschicht und dem Substrat 12 gebildete n-Typ-Kontaktschicht 16 umfassen. Außerdem kann die Halbleiterstruktur 39 die aktive Schicht 18 umfassen, die zwischen der n-Kontaktschicht 16 und der p-Typ-Schicht 20 und der p-Typ-Kontaktschicht 22 gebildet ist. Der p-Typ-Kontakt 26 und der n-Typ-Kontakt 30 können die Halbleiterstruktur 39 jeweils über das p-Typ-Metall 24 und das n-Typ-Metall 28 kontaktieren. Auf diese Art und Weise kann die Halbleiterstruktur 39 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38 sich an dem gemeinsames Substrat (submount) 36 jeweils über den p-Typ-Kontakt 26 und den n-Typ-Kontakt 30 und Kontaktpads 32 und 34 anbringen.
  • 2 veranschaulicht verschiedene Orte, in denen die ferromagnetischen Domänen mit Bezug auf die optoelektronische Halbleitervorrichtung 38 und die Halbleiterstruktur 39 lokalisiert sein können. In einer Ausführungsform kann wenigstens eine ferromagnetische Domäne 40 auf einer äußeren Oberfläche 42 des Substrats 12 gebildet werden, die einer inneren Oberfläche 44 des Substrat gegenüberliegt, das die Pufferschicht 14 und die darüber gebildete n-Typ-Kontaktschicht 15 aufweist. In einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens eine ferromagnetische Domäne 40 mit wenigstens einem des Paars von Kontaktpads 32 und 34 und dem gemeinsamen Substrat (submount) 36 gebildet sein. Beispielsweise zeigt 2, dass jedes Kontaktpad 32 und 34 eine ferromagnetische Domäne 40 umfasst und das gemeinsame Substrat (submount) 36 ein Paar von ferromagnetischen Domänen 40 umfasst, die jeweils in Ausrichtung mit einer der ferromagnetischen Domänen der Kontaktpads 32, 34 sind. Es versteht sich, dass der Ort der ferromagnetischen Domänen 40 auf und/oder innerhalb der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38 und die Halbleiterstruktur 39, wie in 2 anschaulich dargestellt, lediglich verschiedene Optionen darstellt und dass weitere innerhalb des Umfangs der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise können die Pufferschicht 14, die n-Typ-Kontaktschicht 16, die p-Typ-Schicht 20 und die p-Typ-Kontaktschicht 22 daran befestigte oder darin eingebettete ferromagnetische Domänen 40 aufweisen.
  • Die ferromagnetische Domänen 40 können eine Vielfalt von unterschiedlichen ferromagnetischen Materialien umfassen. In einer Ausführungsform können die ferromagnetischen Domänen 40 eine Eisen-basierte Legierung umfassen. Anderes ferromagnetisches Material, das zur Verwendung in den ferromagnetische Domänen 40 geeignet ist, kann Eisen, einen Neodymiummagneten und ähnliche ferromagnetische Materialien, wie beispielsweise Kobalt, metallische Legierungen und Oxide (z. B., Magnetit) und/oder dergleichen umfassen, wobei es jedoch nicht darauf beschränkt ist. In einer Ausführungsform kann wenigstens eine ferromagnetische Domäne 40 ein ferromagnetisches Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität von wenigstens 20% des Eisens umfassen. Ein Vorteil, eine ferromagnetische Domäne 40 mit einem ferromagnetischen Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität von wenigstens 20% von Eisen aufzuweisen, umfasst eine Fähigkeit, ausreichende Magnetkräfte zur Manipulation der epitaktisch aufgewachsenen Strukturen zu unterhalten. In einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens eine der ferromagnetischen Domänen 40 magnetisiert sein, um ein Bonden mit anderen magnetisierten Oberflächen zu erleichtern, die die ferromagnetische Domänen, Elektromagneten und dergleichen umfassen können, die jedoch nicht darauf beschränkt sind.
  • Die ferromagnetischen Domänen 40 können um die optoelektronischen Halbleitervorrichtung 38 einschließlich innerhalb der Halbleiterstruktur 39 in einer von vielen Vorgehensweisen gebildet werden. Beispielsweise können die ferromagnetischen Domänen 40 durch Verdampfen eines ferromagnetischen Materials über einer Oberfläche einer beliebigen Schicht der Halbleiterstruktur 39 aufgenommen werden; wobei die Schicht eine Halbleiterschicht, ein Substrat oder eine metallische Kontaktschicht sein kann. In anderen Ausführungsformen kann das ferromagnetische Material an einer Oberfläche einer Schicht gesputtert, gelötet oder geleimt werden. In einigen Fällen können die ferromagnetischen Materialien innerhalb der Halbleiterstruktur 39 abgeschieden und/oder innerhalb des Substrats 12 aufgenommen werden. In einer Ausführungsform kann das Substrat 12 gemustert werden, um ferromagnetische Elemente aus ferromagnetischem Material aufzuweisen. Auf diese Art und Weise kann ein gemustertes Substrat ferromagnetisches Elemente des ferromagnetischen Materials enthalten, das in den Tälern von gemusterten Stellen abgeschieden wurde. Dies kann ferner von einem geeigneten Maskierungsmaterial, wie beispielsweise SiO2, eingeschlossen werden, das eine chemische Wechselwirkung von ferromagnetischen Elementen während eines epitaktischen Wachstumsprozesses von zusätzlichen Schichten und/oder Strukturen verhindern kann. Auf ähnliche Weise kann das ferromagnetische Material in den Tälern von gemusterten Halbleiterschichten abgeschieden werden, gefolgt von einer geeigneten Maskierung.
  • Eine von einem Magnetfeld erzeugte Magnetkraft kann verwendet werden, um optoelektronische Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen, wie beispielsweise der in 2 anschaulich dargestellten Vorrichtung 38, sowie andere optoelektronische Halbleitervorrichtungen, welche die ferromagnetischen Domänen benutzen, zu verarbeiten. Diese Verarbeitung kann Bewegen dieser optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit einer von einem Magneten, wie beispielsweise einem Elektromagneten, erzeugten Magnetkraft, Bilden dieser Vorrichtungen mit zusätzlichen Halbleiterstrukturen, Befestigen von Elektroden und Montieren der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetische Domänen in Systemen von optoelektronischen Vorrichtungen umfassen. Die Verarbeitung der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen kann durch ein automatisiertes System, wie beispielsweise ein Vorrichtungs- und/oder Schaltungsfertigungssystem, das Roboterarme mit Elektromagneten umfassen kann, und/oder dergleichen implementiert werden. Diese Verarbeitung kann an einer einzigen optoelektronischen Halbleitervorrichtung mit ferromagnetischen Vorrichtungen oder einem Satz dieser Vorrichtungen durchgeführt werden.
  • 3A–3E zeigen ein veranschaulichendes Verfahren zur Verarbeitung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung 46 mit ferromagnetischen Domänen 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 46 kann eine Halbleiterstruktur 48, die in 3A mit einer über einer Halbleiterschicht 50 gebildeten n-Typ-Kontaktschicht 16 gezeigt wird, mit um diese Schichten lokalisierten ferromagnetische Domänen 40, und eine Maskierungsschicht 52 umfassen, wie beispielsweise SiO2 , die auf einer inneren Oberfläche 54 und einer äußeren Oberfläche 56 der n-Typ-Kontaktschicht 16 ausgebildet ist. Diese Elemente der Halbleiterstruktur 48 können über einer Opferschicht 58, einer Pufferschicht 14 und einem Substrat 12 gebildet werden. Es versteht sich, dass in diesem Teil des in 3A–3E anschaulich dargestellten Verfahrens die optoelektronische Halbleitervorrichtung 46, welche die Halbleiterstruktur 48 umfasst, Teil eines epitaktischen Wachstumsprozesses sein kann, bei dem diese Elemente in einer epitaktischen Wachstumskammer gebildet oder für diesen Teil des Verarbeitungsverfahrens bereits aufgewachsen und erhalten werden können.
  • Beliebige der oben erwähnten Materialien, die für die n-Typ-Kontaktschicht 16, die Pufferschicht 14 und das Substrat 12 angemerkt sind, sind ebenfalls zur Verwendung mit der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 46 geeignet, welche die Halbleiterstruktur 48 umfasst. Die tragende Halbleiterschicht 50, die als eine Schicht dienen kann, die eine oder mehrerer ferromagnetische Domänen umfasst, die von einem Magneten manipuliert werden können, können ebenfalls beliebige der zuvor erwähnten Gruppe-III-Nitridmaterialien umfassen.
  • Die Opferschicht 58 kann ein Material umfassen, das über der Halbleiterstruktur 48 aufgewachsen werden kann, wobei die Pufferschicht 14 und die Substratschicht 12 daran gekoppelt sind. In einer Ausführungsform kann die Opferschicht 58 zur Verwendung in Abhebetechniken geeignet sein, wobei die Halbleiterstruktur 48 von einem Gitter-fehlangepassten Substrat 12, der Pufferschicht 14 und der Opferschicht 58 entfernt wird. In einer Ausführungsform kann die Opferschicht 58 ein Material umfassen, das eine hohe Absorption gegenüber Laserstrahlung bei einer Zielwellenlänge aufweist. In einer Ausführungsform kann die Opferschicht 58 eine Gruppe-III-Nitridhalbleiterschicht mit einem Bandlückenwert umfassen, der niedriger als der Bandlückenwert von irgendeiner Schicht in der Halbleiterstruktur 48 ist. Beispielsweise kann die Opferschicht 58 GaN umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Opferschicht 58 säulenartige Strukturen umfassen, die über einer maskierten Region epitaktisch aufgewachsene Gruppe-III-Nitridhalbleiter umfassen, die Löcher oder Öffnungen zum Aufwachsen von Opferschichtmaterial aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Opferschicht 58 eine Halbleiterschicht umfassen, die Öffnungen, Leerstellen oder einen Satz von disjunkten säulenartigen Strukturen enthält. In noch einer anderen Ausführungsform kann die Opferschicht 58 Kombinationen von beliebigen der oben erwähnten Opferschichten umfassen. Die Opferschicht 58 kann ebenfalls Zug- und Druckschichten umfassen. Die vorläufige US-Anmeldung 62/187,707 mit dem Titel ”A method of releasing group III nitride semiconductor heterostructure”, die am 1. Juli 2015 eingereicht wurde, stellt weitere Einzelheiten einer Opferschicht bereit, die zur Verwendung mit der Halbleiterstruktur 48 geeignet ist, und ist hier durch Bezugnahme aufgenommen.
  • In einer Ausführungsform kann die Halbleiterstruktur 48 von dem Substrat 12, der Pufferschicht 14 und der Opferschicht 58 durch Bestrahlen der Halbleiterschichten getrennt werden, welche die Halbleiterstruktur von der Substratseite bilden können, um die Opferschicht 58 zu zersetzen, womit die Halbleiterstruktur 48 von dem Substrat 12 und der Pufferschicht 14 getrennt wird. Dieser zersetzende Abhebevorgang ist in 3A durch den Pfeil 60 anschaulich dargestellt, der auf die Opferschicht 58 gerichtet ist. Ein Laserabhebevorgang (laser lift-off) unter Verwendung von Laserstrahlung ist ein Beispiel einer Abhebetechnik, die verwendet werden kann, um Halbleiterschichten, wie beispielsweise eine Halbleiterstruktur, von einem Substrat abzuheben. Beispielsweise könnte die Halbleiterstruktur 48 von der Substratseite mit einem Hochintensitätslaser (bei einer Laserabtragung) bestrahlt werden, der von der Opferschicht 58 größtenteils absorbiert wird, was zur Zersetzung der Opferschicht 58 führt. Ein Laserabhebevorgang (laser lift-off) ist eine durchaus bekannte Technik auf dem Fachgebiet, die verwendet wird, um Halbleiterschichten von einem Substrat 12 zu trennen, was zu verbesserten Eigenschaften einer anschließend gefertigten optoelektronischen Vorrichtung führen kann. Die vorläufige US-Anmeldung 62/187,707 stellt weitere Einzelheiten von mehreren Laserabhebetechniken bereit, die verwendet werden können, um Gruppe-III-Nitridhalbleiterschichten von der Substratseite zu bestrahlen, um eine Opferschicht zu zersetzen.
  • 3B zeigt die Halbleiterstruktur 48, nachdem ein Abhebevorgang 60 beispielsweise durch eine Anwendung einer Laseremission mit einer spezifizierten Wellenlänge durchgeführt wurde, die von der Opferschicht 58 absorbiert wurde, wodurch sie zersetzt und von dem Substrat 12 und der Pufferschicht 14 getrennt wird. 3B zeigt ferner einen Teil des Verarbeitungsverfahrens, in dem ein erster Elektromagneten 62 verwendet werden kann, um die Halbleiterstruktur 48 von dem Substrat 12 und der Pufferschicht 14 wegzubewegen. In diesem Teil des Verfahrens kann sich der erste Elektromagneten 62 an einer ersten Seite der Halbleiterstruktur 48 befestigen, welche die n-Typ-Kontaktschicht 16 sein kann. Der erste Magnet kann benutzt werden, um die Halbleiterstruktur 48 von dem Substrat 12 abzuheben, was zu einer Dünnschicht-Halbleiterstruktur führt. In einer Ausführungsform kann der erste Elektromagnet 62 Teil eines automatisierten Robotersystems sein, das einen Roboterarm mit dem daran angebrachten Elektromagneten umfassen kann, der programmiert ist, um sich an der Halbleiterstruktur 48 zu befestigen und den Abhebevorgang von dem Substrat 12 zu erleichtern. Die Verwendung eines Roboterarm ist für eine mögliche Modalität veranschaulichend, die verwendet werden kann, um die Halbleiterstruktur 48 abzuheben, und ist nicht dazu bestimmt, die verschiedenen Ausführungsformen der Verarbeitung von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen zu beschränken. Beispielsweise können andere Systeme, die verwendet werden können, optoelektronische Halbleitervorrichtungen mit ferromagnetischen Domänen zu verarbeiten, manuelle Werkzeuge zum Heben von Schichten umfassen, die an einem Magneten befestigt sind.
  • Nachdem die Dünnschicht-Halbleiterstruktur 48 von dem Substrat 12 ab- und weggehoben wurde, kann der nächste Teil des in 3A–3E anschaulich dargestellten Verfahrens ein Tragen der Struktur zu einer anderen Stelle zur weiteren Verarbeitung umfassen. In einer Ausführungsform kann, wie in 3C anschaulich dargestellt, ein zweiter Elektromagnet 64 auf einer zweiten Seite der Halbleiterstruktur 48 angebracht werden, die der ersten Seite mit dem daran angebrachten ersten Elektromagneten 62 gegenüberliegt. Beispielsweise kann der zweite Elektromagnet 64 auf eine Oberfläche der Halbleiterschicht 50 aufgebracht werden. Es versteht sich, dass die spezifischen Schichten, an denen jeder der Elektromagneten haftet, lediglich für eine Möglichkeit veranschaulichend ist und nicht dazu bestimmt ist, die hier beschrieben verschiedenen Ausführungsformen zu beschränken.
  • Damit der zweite Elektromagnet 64 die Halbleiterstruktur 48 zu einem anderen Ort zur weiteren Verarbeitung bewegen kann, kann der erste Elektromagnet 62 von der Struktur gelöst werden, wie in 3D anschaulich dargestellt. Der erste Elektromagnet 62 kann von der n-Typ-Kontaktschicht 16 der Halbleiterstruktur 48 unter Verwendung einer von mehreren unterschiedlichen Vorgehensweisen entfernt werden. In einer Ausführungsform kann der erste Elektromagnet 62 von der n-Typ-Kontaktschicht 16 der Halbleiterstruktur 48 durch Betreiben des Elektromagneten 62 entfernt werden, um eine elektromagnetische Kraft aufzuweisen, die von dem zweiten Elektromagneten 64 zurückgewiesen wird. Um den ersten Elektromagneten 62 von der n-Typ-Kontaktschicht 16 der Halbleiterstruktur 48 in dieser Ausführungsform ohne weiteres zu lösen, kann die Kraft der magnetischen Anziehung zwischen dem Elektromagneten 62 und den ferromagnetischen Domänen 40 in der n-Typ-Kontaktschicht von der Kraft der Anziehung zwischen dem zweiten Elektromagneten 64 und den ferromagnetischen Domänen 40 in der Halbleiterschicht 50 unterschiedlich sein. Beispielsweise können die ferromagnetischen Domänen 40 in der n-Typ-Kontaktschicht 16 und der Halbleiterschicht 16 mit unterschiedlichen ferromagnetischen Elementen für die optimale Steuerung des Abhebeprozesses magnetisiert werden, welche die Trennung des Elektromagneten von der Halbleiterstruktur umfasst. Außerdem können die Maskierungsschichten auf beiden Seiten 54, 46 der n-Typ-Kontaktschicht 16 unterschiedliche Dicken aufweisen. Ein Aufbringen dieser Maskierungsschichten 52 auf die ferromagnetischen Domänen 40 wird bewirken, dass die Domänen unterschiedliche Anziehungskräfte aufweisen.
  • Eine andere Ausführungsform zum Entfernen des ersten Elektromagneten 62 von der n-Typ-Kontaktschicht 16 der Halbleiterstruktur 48 kann ein Lösen des Elektromagneten vor der Aktivierung des zweiten Elektromagneten 64 umfassen. Beispielsweise kann der zweite Elektromagnet 64 auf die Halbleiterschicht 50 aufgebracht werden, während der erste Elektromagnet 62 aktiviert wird und an der n-Kontaktschicht 16 haftet. Der zweite Elektromagnet 64 würde jedoch noch nicht aktiviert werden. Der erste Elektromagnet 62 kann dann deaktiviert werden, um die an die n-Typ-Kontaktschicht 16 angelegte Magnetkraft zu entfernen. In einer Ausführungsform kann der zweite Elektromagnet 64 eine Oberfläche umfassen, die an der Halbleiterschicht 50 der Halbleiterstruktur ohne das Vorhandensein eines Magnetfelds haften kann. Beispiele eines derartigen Materials, das auf den Elektromagneten 64 aufgetragen werden kann, können verschiedene Klebstoffe umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein.
  • Der erste Elektromagnet 62 kann ebenfalls von der n-Typ-Kontaktschicht 16 der Halbleiterstruktur 48 entfernt werden, nachdem der zweite Elektromagnet 64 auf der Halbleiterschicht 50 aufgebracht und aktiviert wurde. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der zweite Elektromagnet 64 als Antwort darauf aktiviert werden, dass ein positiver Pol des Elektromagneten 64 benachbart zu einem positiven Pol des ersten Elektromagneten 62 ist und ein negativer Pol des zweiten Elektromagneten 64 benachbart zu einem negativen Pol des ersten Elektromagneten 62 liegt. Der erste Elektromagnet 62 kann dann nach der Aktivierung des zweiten Elektromagneten 64 gelöst werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform der erste Elektromagnet 62 von der ersten Seite (z. B., der n-Typ-Kontaktschicht 16) der Halbleiterstruktur 48 durch Umkehren einer Stromrichtung und Verringern einer Menge des Stroms entfernt werden, der an den ersten Elektromagneten 62 angelegt wird. Auf diese Art und Weise kann sich der erste Elektromagnet 62 dann sowohl von der Halbleiterstruktur 48 als auch dem zweiten Elektromagneten 64 lösen.
  • Nachdem der erste Elektromagnet 62 entfernt wurde, kann der zweite Elektromagnet 64 benutzt werden, um die Halbleiterstruktur 64 zu dem nächsten Ort zur anschließenden Verarbeitung zu bewegen. Sobald an diesem Ort kann der zweite Elektromagnet 64 von der Seite der Halbleiterschicht 50 der Halbleiterstruktur 48 gelöst werden. In einer Ausführungsform kann der zweite Elektromagnet 64 durch Entfernen der an die Halbleiterschicht 50 angelegten Magnetkraft gelöst werden.
  • Der erste Elektromagnet 62 und der zweite Elektromagnet 64 können jeweils unterschiedliche ferromagnetische Domänen aufweisen, um deren Befestigen und Lösen von der Halbleiterstruktur 48 zu erleichtern. In einer Ausführungsform kann der erste Elektromagnet 62 einen Satz von ferromagnetischen Domänen mit einer Anziehungskraft umfassen, die von der Anziehungskraft der ferromagnetischen Domänen des zweiten Elektromagneten 64 unterschiedlich ist.
  • Obwohl Elektromagneten in Verwendung mit dieser Ausführungsform beschrieben werden, versteht es sich, dass andere Art von Magneten verwendet werden könnten. Beispielsweise können Permanentmagneten bei den Abhebungs- und Bewegungsvorgängen der Halbleiterstruktur 48 verwendet werden. Es versteht sich, dass aufgrund des Unterschiedes im Betrieb eines Permanentmagneten im Vergleich mit einem Elektromagneten Änderungen an dem System zum Ausführen dieses Verfahrens wahrscheinlich notwendig sein würden. Beispielsweise würde eine andere Modalität, wie beispielsweise ein zusätzlicher Roboterarm, wahrscheinlich notwendig sein, um die Halbleiterstruktur 48 weg von dem Permanentmagneten zu entfernen.
  • Zwei Elektromagneten werden beim Ausführen dieses Verarbeitungsverfahrens beschrieben, wobei es sich jedoch auch versteht, dass mehr oder weniger Elektromagneten eingesetzt werden können. Beispielsweise kann ein einzelner Elektromagnet verwendet werden, um den Abhebungs- sowie auch den Trage- oder Bewegungsvorgang zu erleichtern. Es versteht sich, dass die Verwendung eines einzigen Elektromagneten wahrscheinlich einige Änderungen in dem oben erwähnten Prozess erfordern würden, wobei diese Änderungen jedoch durchaus innerhalb des Kenntnisbereichs des Fachmanns auf dem Gebiet liegen.
  • Es versteht sich ebenfalls, dass anderen Modalitäten neben Magneten verwendet werden können, um die Abhebe- und Tragevorgänge umzusetzen. In einer Ausführungsform kann ein Saug- oder Vakuumhalter für einen der Elektromagneten ausgetauscht werden. Beispielsweise kann der zweite Elektromagnet 64 durch einen Saughalter ausgetauscht werden, und der Schritt des epitaktischen Wachstums über einer Schablone, der nachstehend mit Bezug auf 3E beschrieben wird, kann durch Entfernen des ersten Elektromagneten 62 erreicht werden.
  • Nachdem der zweite Elektromagnet 64 entfernt wurde, kann die Halbleiterstruktur 48 als eine Schablone für das anschließende epitaktische Wachstum von zusätzlichen Halbleiterschichten verwendet werden, so dass diese zusätzlichen Schichten ohne die Verwendung eines fehlangepassten Substrats aufgewachsen werden können. Beispielsweise kann in dieser Ausführungsform der zweite Elektromagnet 64 die Halbleiterstruktur 48 zu einer epitaktischen Wachstumskammer tragen. Sobald der zweite Elektromagnet 64 von der Halbleiterstruktur entfernt wurde, kann die epitaktische Kammer betrieben werden, um andere Elemente aufzuwachsen oder zu bilden, um die optoelektronischen Halbleitervorrichtung 62 zu montieren. Beispielsweise zeigt 3E die Halbleiterstruktur 48 mit einer Mesastruktur 65, die eine zusätzliche Schicht der n-Typ-Kontaktschicht 16, eine aktive Schicht 18, die über der n-Typ-Kontaktschicht gebildet ist, und eine p-Typ-Kontaktschicht 20 umfassen kann. Die Halbleiterstruktur mit dieser Mesastruktur 65 kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 46 bilden. Es versteht sich, dass die optoelektronische Halbleitervorrichtung 46 mit ferromagnetischen Domänen 40 lediglich für eine optoelektronische Vorrichtung veranschaulichend ist, die mit ferromagnetischen Domänen montiert werden kann, und die gemäß dem in 3A–3E anschaulich dargestellten Verfahren verarbeitet werden kann, und nicht dazu bestimmt ist, die hier beschrieben verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu beschränken. Beispielsweise kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 46 ein Paar von Elektroden aufweisen, die über der p-Typ-Kontaktschicht 20 und der Halbleiterschicht 50 gebildet sind. In einer Ausführungsform kann eine n-Typ-Elektrode über der Halbleiterschicht 50 gebildet sein, während eine p-Typ-Elektrode über der p-Typ-Kontaktschicht 20 gebildet sein kann, um eine vertikale optoelektronische Halbleitervorrichtung zu erzeugen.
  • Obwohl die Beschreibung zur 3E mit Bezug auf die Option einer Verwendung der Halbleiterstruktur 48 als ein Schablone zum epitaktischen Wachstum von zusätzlichen Elementen für die optoelektronische Halbleitervorrichtung 46 ist, versteht es sich, dass die gesamte oder vollständige Vorrichtung vor dem Abhebevorgang epitaktisch aufgewachsen werden kann. Daher sind die hier beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen mit Bezug auf die in 3A–3E anschaulich dargestellten Verarbeitungsverfahren nicht dazu bestimmt, auf das Abheben von Halbleiterschichten für das Schablonenwachstum beschränkt zu sein.
  • 4A–4C zeigen schematische Darstellungen einer anderen optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66, die eine ferromagnetische Domäne 70 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen kann. Insbesondere zeigen 4A–4B jeweils eine Draufsicht und eine Perspektivansicht der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66 mit einer Mesastruktur 68 und einer ferromagnetischen Domäne 70, die auf einer Außenoberfläche der Vorrichtung lokalisiert ist, während 4C einen Satz von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 zeigt, die in 4A–4B anschaulich dargestellt sind. 4A–4B zeigen ebenfalls, dass die optoelektronische Halbleitervorrichtung 66 ein Substrat 72 und ein Kontaktpad 74 für einen metallischen Kontakt (z. B. einen n-Typ-metallischen Kontakt) aufweisen kann. Die oben erwähnten Materialien für ein Substrat, Kontaktpad, metallischen Kontakt und ferromagnetische Domänen sind ebenfalls zur Verwendung mit der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66 geeignet.
  • Obwohl in 4A–4C nicht veranschaulicht, kann die optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66 eine Halbleiterstruktur umfassen, die einen Teil der Mesastruktur 68 bildet oder die Mesastruktur errichtet. Beispielsweise kann die Halbleiterstruktur eine n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht umfassen. Es versteht sich, dass die Halbleiterstruktur zusätzliche Elemente umfassen könnte oder die Form einer vollständig unterschiedlichen Struktur annehmen könnte. Des Weiteren versteht es sich, dass einige der Schichten, welche die Halbleiterstruktur bilden, darin eingebettete oder daran befestigte ferromagnetische Domänen aufweisen können. Ebenfalls versteht es sich, dass die optoelektronische Halbleitervorrichtung 66 die Form irgendeiner der oben angemerkten optoelektronischen Vorrichtungen, wie beispielsweise einer LED, annehmen kann.
  • Da die ferromagnetischen Domänen 70 auf einer Außenoberfläche der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66 lokalisiert sind, ist es möglich, die Domänen auf der Oberfläche nach der Fertigung der Vorrichtung zu platzieren. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform, wie in 4A gezeigt, die ferromagnetische Domäne 70 über dem Substrat 72 platziert werden. In einer weiteren Ausführungsform kann, wie in 4B gezeigt, die ferromagnetische Domäne 70 über der Mesastruktur 68 platziert werden. In noch einer anderen Ausführungsform kann die ferromagnetische Domäne 70 über dem Kontaktpad 74 platziert werden. Es versteht sich, dass mehr als eine ferromagnetische Domäne über der Außenoberfläche der optoelektronischen Halbleiterstruktur 66 platziert werden kann. Beispielsweise kann eine ferromagnetische Domäne 70 über einer Kombination von Orten einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, dem Substrat 72, der Mesastruktur 68 und dem Kontaktpad 74 platziert werden.
  • Die ferromagnetische Domäne 70, die über der Außenoberfläche der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66 platziert ist, kann durch eine Vielfalt von Vorgehensweisen implementiert werden. Beispielsweise kann die ferromagnetische Domäne 70 mit Dampfabscheidung abgeschieden werden. In einer Ausführungsform kann die ferromagnetische Domäne 70 in einer zuvor geätzten Domäne abgeschieden werden. In einer alternativen Ausführungsform kann die ferromagnetische Domäne 70 einen dünnen ferromagnetischen Klebefilm umfassen, der an einem gewünschten Ort einer Oberfläche der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 66 platziert werden kann.
  • In einer Ausführungsform kann, wie in 4C gezeigt, ein Satz der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 in einer Flip-Chip-Konfiguration verwendet werden. Wie in 4C gezeigt, können die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 über einem Paar von Elektroden 76 und 78 in einer Flip-Chip-Konfiguration unter Verwendung eines Magnetstreifen 80 positioniert werden, der parallel mit dem Paar von beabstandeten Elektroden zum Führen und zur Montage des Satzes von Vorrichtungen über den Elektroden 76 und 78 platziert ist.
  • Ein Verfahren zum Ausführen einer Montage eines Satzes von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 in einer Flip-Chip-Konfiguration kann durch Erhalten eines Satzes von Vorrichtungen beginnen, wobei jede eine Halbleiterstruktur aufweist, die ein Substrats 72, eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktive Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht und wenigstens eine um die Halbleiterstruktur gebildete ferromagnetische Domäne 70 umfasst. Der Satz von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen kann in der Nähe einer Magnetkraft platziert werden. Beispielsweise kann ein Elektromagnet (z. B. mit dem Magnetstreifens 80) über einer oder mehrerer der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 platziert werden, so dass die Magnetkraft eine Anziehung der Vorrichtungen zu dem Elektromagneten verursacht. Der Elektromagnet kann dann den Satz von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 von einem ersten Ort zu einem zweiten Ort über das Paar von beabstandeten Elektroden 76 und 78 mit der Magnetkraft führen. Ein Roboterarm oder dergleichen, der den Elektromagneten benutzt, kann den Magnetstreifen 80 verwenden, um die ferromagnetischen Domänen 70 von jeder der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen genauer auszurichten, um eine Platzierung über den Elektroden 76 und 78 zu erleichtern. Der Roboterarm kann dann die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen auf das Paar von beabstandeten Elektroden 76, 78 als Antwort auf eine Ausrichtung der ferromagnetischen Domänen 70 auf die Magnetstreifen 80 freisetzen (z. B. Deaktivieren oder Abschalten des Elektromagneten, um die Magnetkraft freizugeben).
  • Es versteht sich, dass dieses Verfahren für eine Vorgehensweise der Verarbeitung eines Satzes der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 veranschaulichend ist und dass andere Möglichkeiten existieren. Beispielsweise könnte das Verfahren mehr oder weniger Schritte als die beschriebenen umfassen. Ebenfalls versteht es sich, dass einige dieser Schritte in einer unterschiedlichen Reihenfolge als der beschriebenen durchgeführt werden können. Des Weiteren versteht es sich, dass komplexere Vorrichtungen oder Systeme von dem Satz der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 gebildet werden können. Beispielsweise können zusätzliche optoelektronische Halbleitervorrichtungen 66 über Vorrichtungen platziert werden, die bereits über den Elektroden 76, 78 platziert wurden. In diesem Szenario kann die gleiche Prozedur, die verwendet wird, um den Satz von optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 66 über die Elektroden 76, 78 zu positionieren, wiederholt werden, um einen anderen Satz über diese Vorrichtungen auf die Elektroden zu platzieren.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Montage einer optoelektronischen Vorrichtung 82, die aus zwei optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 84 und 86 (Vorrichtung 1 und Vorrichtung 2) gebildet ist, die jeweils ferromagnetische Domänen 40 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen. In dieser Ausführungsform sind die ferromagnetischen Domänen 40 der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 84 und 86 aneinander gekoppelt. Das heißt, dass die ferromagnetischen Domänen 40 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 84 zu den ferromagnetischen Domänen 40 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 86 angezogen werden, um eine physische, mechanische Verbindung zwischen den Vorrichtungen zu bilden, wenn ihre Domänen in direkter Nähe zueinander platziert werden. In einer Ausführungsform können die ferromagnetischen Domänen 40 Vertiefungen umfassen, die komplementär zu den Vertiefungen anderer Domänen sind, um eine sichere Verbindung zwischen den Domänen der gekoppelten Vorrichtungen zu erreichen.
  • Die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 84 und 86 können die Form von beliebigen der oben erwähnten optoelektronischen Vorrichtungen annehmen. Außerdem können diese Vorrichtungen Halbleiterstrukturen umfassen, wie beispielsweise beliebige der zuvor beschriebenen Strukturen, wobei es sich jedoch versteht, dass es viele mögliche andere Strukturen gibt, die als optoelektronische Halbleitervorrichtungen 84 und 86 eingesetzt werden können. In einer Ausführungsform können die optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 84 und 86 jeweils einen p-Typ-Kontakt und einen n-Typ-Kontakt aufweisen. In einer Ausführungsform kann jeder Kontakt auf gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterstruktur gebildet werden, wobei einer der Kontakte auf einer Seite gebildet ist, welche die ferromagnetischen Domänen 40 enthält. Beispielsweise kann, wie in 5 gezeigt, die optoelektronische Halbleitervorrichtung 84 einen p-Typ-Kontakt 88 und einen n-Typ-Kontakt 90 aufweisen, während die optoelektronische Halbleitervorrichtung 86 einen p-Typ-Kontakt 92 und einen n-Typ-Kontakt 94 aufweisen kann. In diesem Beispiel ist der p-Typ-Kontakt 88 der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 84 zwischen den ferromagnetischen Domänen 40 platziert, während der p-Typ-Kontakt 92 der optoelektronischen Halbleitervorrichtungen 86 zwischen den ferromagnetischen Domänen 40 platziert ist.
  • Mit dieser Konfiguration kann ein Kontakt zwischen dem p-Typ-Kontakt 88 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 84 und dem p-Kontakt 92 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 88 bei der die magnetischen Kopplung jeder der Vorrichtungen hergestellt werden. In einer Ausführungsform kann Lot, Leim, ein Klebstoff oder dergleichen verwendet werden, um den Kontakt zwischen dem p-Typ-Kontakt 88 und dem p-Typ-Kontakt 92 zu erleichtern. In einer weiteren Ausführungsform können der p-Typ-Kontakt 88 und der p-Typ-Kontakt 92 mit einer größeren Kontaktfläche ausgestaltet sein, um einen sicheren Kontakt zwischen diesen Elementen zu erreichen. Es versteht sich, dass die Konfiguration der in 5 anschaulich dargestellten Kontakte und ferromagnetischen Domänen lediglich für eine Implementierung veranschaulichend ist und dass der Fachmann erkennen wird, dass andere Anordnungen existieren. Beispielsweise können die n-Typ-Kontakte 90 und 94 zwischen den ferromagnetischen Domänen 40 positioniert sein, so dass es einen Kontakt dazwischen bei einer Kopplung der ferromagnetischen Domänen 40 von jeder der Vorrichtungen gibt.
  • In einer Ausführungsform können die ferromagnetischen Domänen 40 jeder der gekoppelten optoelektronischen Halbleitervorrichtungen elektrisch leitend sein, indem sie mit einem Paar von Elektroden gekoppelt sind. Beispielsweise zeigt 6 eine schematische Darstellung einer Montage eines Systems 96 von optoelektronischen Vorrichtungen 98 und 100, die mit einem Paar von Elektroden 102 und 104 gekoppelt sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt, kann die optoelektronische Vorrichtung 98 Vorrichtungen 106 und 108 umfassen, während die optoelektronische Vorrichtung 100 Vorrichtungen 110 und 112 umfassen kann. Jede der Vorrichtungen, welche die optoelektronischen Vorrichtungen 98 und 100 bilden, kann daran befestigte ferromagnetische Domänen 40 aufweisen. In einer Ausführungsform kann, wie in 6 gezeigt, die Elektrode 102 von der zweiten Elektrode 104 beabstandet sein, wobei jede Elektrode zwischen den ferromagnetischen Domänen 40 jeder der Vorrichtungen angebracht ist. Auf diese Art und Weise können die magnetischen Domänen 40 elektrisch leitend und mit den Elektroden 102 und 104 verbunden sein. In einer Ausführungsform kann die ferromagnetische Domäne 40 der Vorrichtung 110, die mit der Elektrode 102 gekoppelt ist, einen n-Typ-Kontakt umfassen, während die ferromagnetische Domäne 40 der Vorrichtung 108, die mit der Elektrode 104 gekoppelt ist, einen p-Typ-Kontakt umfassen kann. Alternativ können diese ferromagnetischen Domänen geändert werden, um einen p-Typ-Kontakt und einen n-Typ-Kontakt zu bilden.
  • 7A–7C zeigen eine optoelektronische Halbleitervorrichtung 114 mit ferromagnetischen Domänen 40 bei der Verwendung in einer Schaltungsbauteil-Selbstmontage 116 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigen 7A–7C eine schematische Darstellung der Schaltungsbauteil-Selbstmontage 116 mit der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 114 und ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40, die als ein elektrischer Verbinder und eine Verbinderplatine 118 verwendet werden, die Eingabe/Ausgabe-Verbinder 120 mit ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 aufweist, die zum Koppeln oder Miteinanderverbinden mit den ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 114 komplementär sind.
  • In einer Ausführungsform kann, wie in 7B gezeigt, jeder der Eingabe/Ausgabe-Verbinder 120 einen Port 122 umfassen, zum Verbinden mit einer elektrischen Vorrichtung (z. B. der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 114), und wenigstens eine ferromagnetische magnetisierte Domäne 40 umfassen, die um den Port lokalisiert ist, um eine Verbindung mit der elektrischen Vorrichtung und ihren ferromagnetischen Domänen zu erleichtern. Die Ports können die Form von einer von mehreren durchaus bekannten Arten von Ports annehmen, die verschiedenen Arten von Verbindungen erleichtern. Die Ports 122 können serielle Verbindungen und/oder parallele Verbindungen bereitstellen, um eine elektrische Verbindung mit einer Anzahl von unterschiedlichen elektrischen Vorrichtungen zu erleichtern. Beispielsweise können, wie in 7B gezeigt, die Ports 122 des Eingabe/Ausgabe-Verbinders 120 von der Verbinderplatine 118 USB-Ports und Kabel-Ports (z. B. Schaltflächen-Ports) umfassen. Es versteht sich, dass die Verbinderplatine eine Vielzahl von unterschiedlichen Ports sowie eine unterschiedliche Menge von Ports aufweisen kann, wie das, was in 7B anschaulich dargestellt ist. Die Arten von Ports und die Menge werden von der Art der elektrischen Vorrichtungen abhängen, die mit diesen Ports zu verbinden sind.
  • In einer Ausführungsform kann die Art von elektrischer Vorrichtung, die sich mit der Verbinderplatine verbindet, die optoelektronische Halbleitervorrichtung 114 umfassen. Obwohl in 7A–7C nicht gezeigt, kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 114 von beliebigen der früher beschriebenen Halbleiterstrukturen gebildet werden, wobei jedoch anderen Arten von Strukturen innerhalb des Umfangs der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegen. In einer Ausführungsform kann die Montage für eine Beleuchtungsvorrichtung sein, die eine Verbinderplatine mit ferromagnetischen Domänen aufweist, die sich mit der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 114 durch ihre ferromagnetischen magnetisierten Domänen verbinden kann. Beispielsweise kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 114 eine LED umfassen, so dass eine oder mehrere der LEDs in einer Beleuchtungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Lampe, benutzt werden können.
  • Wie in 7A und 7B gezeigt, kann die optoelektronische Halbleitervorrichtung 114 einen elektrischen Verbinder 124 umfassen, der zur Verbindung in einen Port 122 von einem der Eingabe/Ausgabe-Verbinder 120 angepasst ist. Außerdem kann der elektrische Verbinder 124 ferromagnetische magnetisierte Domänen 40 aufweisen, die um den elektrischen Verbinder lokalisiert sind. Auf diese Art und Weise können die ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 des elektrischen Verbinders 124 mit den ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 des Eingabe/Ausgabe-Verbinders 120 bei Einfügung des elektrischen Verbinders in den Port 122 gekoppelt werden. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform ein Paar von ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 auf gegenüberliegenden Seiten des elektrischen Verbinders 124 lokalisiert sein, und ein Paar von ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 kann auf gegenüberliegenden Seiten des Ports 120 lokalisiert sein. Die Einfügung des elektrischen Verbinders 124 in den Port 122 zusammen mit dem Paaren von jedem der jeweiligen Paare von ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 wird zu einer physischen, mechanischen Kopplung der Vorrichtung 114 mit der Verbinderplatine 118 führen, so dass die Vorrichtung mit der Platine einrastet. Diese Paare von ferromagnetischen magnetisierten Domänen 40 weisen ebenfalls den Vorteil auf, die elektrischen Verbinder 124 zu befähigen, mechanisch in Richtung des Eingabe/Ausgabe-Verbinders 120 geführt zu werden.
  • Es versteht sich, dass andere Verbinder zusätzlich zu den ferromagnetischen Domänen 40 verwendet werden können, um sogar eine noch sichere Kopplung zu erreichen. Beispielsweise kann, wie in 7A gezeigt, ein Federmechanismus 126 zwischen dem Port 120 und der Verbinderplatine 118 platziert werden, um die Verbindung von weiblichen und männlichen elektrischen Teilen weiter zu sichern. Der Fachmann wird erkennen, dass andere Vorgehensweisen benutzt werden können, um die Verbindung zwischen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung 114 und der Verbinderplatine 118 werter zu sichern.
  • Beschrieben wird im Folgenden auch ein Verfahren zum Ausgestalten und/oder Fertigen einer Schaltung, das eine oder mehrere der Vorrichtungen umfasst, die ausgestaltet und gefertigt sind, wie hier beschrieben (z. B. einschließlich einer oder mehrerer Vorrichtungen, die einen Satz von hier beschriebenen ferromagnetische Domänen aufweisen). Insoweit zeigt 8 ein veranschaulichendes Ablaufdiagramm zum Fertigen einer Schaltung 1026 gemäß einer Ausführungsform. Anfangs kann ein Benutzer ein Vorrichtungsausgestaltungssystem 1010 benutzen, um eine Vorrichtungsausgestaltung 1012 für eine Halbleitervorrichtung zu erzeugen, wie hier beschrieben. Die Vorrichtungsausgestaltung 1012 kann einen Programmcode umfassen, der von einem Vorrichtungsfertigungssystem 1014 verwendet werden kann, um einen Satz von physischen Vorrichtungen 1016 gemäß den von der Vorrichtungsausgestaltung 1012 definierten Merkmalen zu erzeugen. Auf ähnliche Weise kann die Vorrichtungsausgestaltung 1012 einem Schaltungsausgestaltungssystem 1020 bereitgestellt werden (z. B. als ein verfügbares Bauteil zur Verwendung in Schaltungen), das ein Benutzer benutzen kann, eine Schaltungsausgestaltung 1022 zu erzeugen (z. B. durch Verbinden einer oder mehrerer Eingänge und Ausgänge zu verschiedenen Vorrichtungen, die in einer Schaltung enthalten sind). Die Schaltungsausgestaltung 1022 kann einen Programmcode umfassen, der eine Vorrichtung umfasst, die ausgestaltet ist, wie hier beschrieben. In jedem Fall kann die Schaltungsausgestaltung 1022 und/oder eine oder mehrere physische Vorrichtungen 1016 einem Schaltungsfertigungssystem 1024 bereitgestellt werden, das eine physische Schaltung 1026 gemäß der Schaltungsausgestaltung 1022 erzeugen kann. Die physische Schaltung 1026 kann eine oder mehrere Vorrichtungen 1016 umfassen, die ausgestaltet sind, wie hier beschrieben.
  • In einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Vorrichtungsausgestaltungssystem 1010 zum Ausgestalten und/oder ein Vorrichtungsfertigungssystem 1014 zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung 1016 bereit, wie hier beschrieben. In diesem Fall kann das System 1010, 1014 eine Allzweckrechenvorrichtung umfassen, die programmiert ist, um ein Verfahren zum Ausgestalten und/oder Fertigen der Halbleitervorrichtung 1016 zu implementieren, wie hier beschrieben. Auf ähnliche Weise stellt eine Ausführungsform der Erfindung ein Schaltungsausgestaltungssystem 1020 zum Ausgestalten und/oder ein Schaltungsfertigungssystem 1024 zum Fertigen einer Schaltung 1026 bereit, das wenigstens eine Vorrichtung 1016 umfasst, die ausgestaltet und/oder gefertigt ist, wie hier beschrieben. In diesem Fall können die Systeme 1020, 1024 eine Allzweckrechenvorrichtung umfassen, die programmiert ist, um ein Verfahren zum Ausgestalten und/oder Fertigen der Schaltung 1026 einschließlich wenigstens einer Halbleitervorrichtung 1016 zu implementieren, wie hier beschrieben. In beiden Fällen kann das entsprechende Fertigungssystem 1014, 1024 einen Roboterarm und/oder Elektromagneten umfassen, die als Teil des Fertigungsprozesses benutzt werden können, wie hier beschrieben.
  • Beschrieben wird im Folgenden außerdem ein Computerprogramm, das in wenigstens einem computerlesbaren Medium fixiert ist, und das, wenn ausgeführt, einem Computersystem ermöglicht, ein Verfahren zum Ausgestalten und/oder Fertigen einer Halbleitervorrichtung zu implementieren, wie hier beschrieben. Beispielsweise kann das Computerprogramm dem Vorrichtungsausgestaltungssystem 1010 ermöglichen, die Vorrichtungsausgestaltung 1012 zu erzeugen, wie hier beschrieben. Insoweit umfasst das computerlesbare Medium einen Programmcode, der einiges oder alles eines hier beschriebenen Prozesses implementiert, wenn von dem Computersystem ausgeführt. Es versteht sich, dass der Begriff ”computerlesbares Medium” eine oder mehrere einer beliebigen Art eines jetzt bekannten oder später entwickelten materiellen Ausdrucksmediums umfasst, von dem eine gespeicherte Kopie des Programmcodes wahrgenommen, wiedergegeben oder anderweitig von einer Rechenvorrichtung kommuniziert werden kann.
  • Beschrieben wird im Folgenden außerdem ein Verfahren zum Bereitstellen einer Kopie eines Programmcodes bereit, der einiges oder alles eines hier beschriebenen Prozesses implementiert, wenn von einem Computersystem ausgeführt. In diesem Fall kann ein Computersystem eine Kopie des Programmcodes verarbeiten, um zum Empfang an einem zweiten, gesonderten Ort einen Satz von Datensignalen zu erzeugen und zu übertragen, der eine oder mehrere seiner Eigenschaften auf eine solche Art und Weise eingestellt und/oder geändert hat, um eine Kopie des Programmcodes in den Satz von Datensignalen zu codieren. Auf ähnliche Weise kann ein Verfahren zum Erfassen einer Kopie des Programmcodes bereitgestellt werden, das einiges oder alles eines hier beschriebenen Prozesses implementiert, das ein Computersystem umfasst, das den Satz der hier beschriebenen Datensignale empfängt und den Satz von Datensignalen in eine Kopie des Computerprogramms übersetzt, das in wenigstens einem computerlesbaren Medium fixiert ist. In beiden Fällen kann der Satz von Datensignalen unter Verwendung einer beliebigen Art von Kommunikationsverbindung übertragen/empfangen werden.
  • Außerdem kann ein Verfahren zum Erzeugen eines Vorrichtungsausgestaltungssystems 1010 zum Ausgestalten und/oder ein Vorrichtungsfertigungssystem 1014 zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung bereitgestellt werden, wie hier beschrieben. In diesem Fall kann ein Computersystem erhalten werden (z. B., erzeugt, unterhalten, verfügbar gemacht, usw.) und ein oder mehrere Bauteile zum Durchführen eines hier beschriebenen Prozesses kann erhalten werden (z. B., erzeugt, erworben, verwendet, modifiziert, usw.) und an dem Computersystem eingesetzt werden. Insoweit kann der Einsatz eines oder mehrere umfassen von: (1) Installieren des Programmcodes auf einer Rechenvorrichtung; (2) Hinzufügen von einer oder mehreren Rechen- und/oder E/A-Vorrichtungen zu dem Computersystem; (3) Aufnehmen und/oder Modifizieren des Computersystems, um diesem zu ermöglichen, einen hier beschrieben Prozess durchzuführen; und/oder dergleichen.
  • Eine erfindungsgemäße optoelektronische Halbleitervorrichtung kann umfassen: eine Halbleiterstruktur, die umfasst: ein Substrat; eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht; eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht; und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht; und wenigstens eine auf der Halbleiterstruktur lokalisierte ferromagnetische Domäne.
  • Bei der Herstellung einer solchen optoelektronischen Halbleitervorrichtung kann die wenigstens eine ferromagnetische Domäne durch Verdampfung, Sputtern, Löten, Leimen, Abscheidung oder Einbetten um die Struktur gebildet werden.
  • Die Herstellung einer solchen optoelektronischen Halbleitervorrichtung kann ferner umfassen: Platzieren der optoelektronischen Halbleitervorrichtung in der Nähe einer Magnetkraft; Führen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung über ein Paar von beabstandeten Elektroden mit der Magnetkraft; und Freisetzen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung von der Magnetkraft zur Platzierung auf das Paar von beabstandeten Elektroden.
  • Die Herstellung einer solchen optoelektronischen Halbleitervorrichtung kann ferner umfassen: Positionieren eines Magnetstreifens parallel mit dem Paar von beabstandeten Elektroden, wobei das Führen ein Ausrichten der wenigstens einen ferromagnetischen Domäne der optoelektronischen Halbleitervorrichtung mit dem Magnetstreifen umfasst.
  • Bei der Herstellung einer solchen optoelektronischen Halbleitervorrichtung kann ferner das Freisetzen ein Freisetzen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung von der Magnetkraft als Antwort auf eine Ausrichtung der wenigstens einen ferromagnetischen Domäne mit dem Magnetstreifen umfassen.
  • Das Freisetzen kann ein Abschalten der Magnetkraft umfassen.
  • Bei der Herstellung einer solchen optoelektronischen Halbleitervorrichtung kann ferner das Führen ein Bewegen der optoelektronischen Halbleitervorrichtung von einer ersten Position zu einer zweiten Position umfassen, die das Paar von beabstandeten Elektroden mit einem Elektromagneten umfasst.
  • Die vorhergehende Beschreibung von verschiedenen Aspekten der Erfindung wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung vorgestellt. Sie ist nicht bestimmt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form zu beschränken, und viele Modifikationen und Variationen sind offensichtlich möglich. Derartige Modifikationen und Variationen, die für eine Person auf dem Gebiet offensichtlich sein können, sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung enthalten, wie er durch die begleitenden Ansprüche definiert ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    optoelektronische Halbleitervorrichtung
    11
    Heterostruktur
    12
    Substrat
    14
    Pufferschicht
    15
    n-Typ-Kontaktschicht
    16
    n-Typ-Kontaktschicht
    18
    aktive Region
    19A
    n-Typ-Seite
    19B
    p-Typ-Seite
    20
    p-Typ-Kontaktschicht
    22
    p-Typ-Kontaktschicht
    24
    p-Typ-Metall
    26
    p-Typ-Kontakt
    28
    n-Typ-Metall
    30
    n-Typ-Kontakt
    32
    Kontaktpad
    34
    Kontaktpad
    36
    gemeinsames Substrat (submount)
    38
    optoelektronische Halbleitervorrichtung
    39
    Halbleiterstruktur
    40
    ferromagnetische Domäne
    42
    äußere Oberfläche
    44
    innere Oberfläche
    46
    optoelektronischen Halbleitervorrichtung
    48
    Halbleiterstruktur
    50
    Halbleiterschicht
    52
    Maskierungsschicht
    54
    inneren Oberfläche
    56
    äußeren Oberfläche
    58
    Opferschicht
    60
    Pfeil
    62
    erster Elektromagnet
    64
    zweiter Elektromagnet
    65
    Mesastruktur
    66
    optoelektronische Halbleitervorrichtung
    68
    Mesastruktur
    70
    ferromagnetische Domäne
    72
    Substrat
    74
    Kontaktpad
    76
    Elektrode
    78
    Elektrode
    80
    Magnetstreifen
    82
    optoelektronische Vorrichtung
    84
    optoelektronische Halbleitervorrichtung 1
    86
    optoelektronische Halbleitervorrichtung 2
    88
    p-Typ-Kontakt
    90
    n-Typ-Kontakt
    92
    p-Typ-Kontakt
    94
    n-Typ-Kontakt
    96
    System
    98
    optoelektronische Vorrichtung
    100
    optoelektronische Vorrichtung
    102
    Elektrode
    104
    Elektrode
    106
    Vorrichtung 1
    108
    Vorrichtung 2
    110
    Vorrichtung 3
    112
    Vorrichtung 4
    114
    optoelektronische Halbleitervorrichtung 1
    116
    Schaltungsbauteil-Selbstmontage
    118
    Verbinderplatine
    120
    Eingabe/Ausgabe-Verbinder
    122
    Port
    124
    elektrischen Verbinder
    126
    Federmechanismus
    1010
    Vorrichtungsausgestaltungssystem
    1012
    Vorrichtungsausgestaltung
    1014
    Vorrichtungsfertigungssystem
    1016
    Halbleitervorrichtung
    1020
    Schaltungsausgestaltungssystem
    1022
    Schaltungsausgestaltung
    1024
    Schaltungsfertigungssystem
    1026
    physische Schaltung

Claims (13)

  1. Optoelektronische Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Halbleiterstruktur, die ein Substrat, eine über dem Substrat gebildete n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht umfasst; und wenigstens eine ferromagnetische Domäne, die auf der Halbleiterstruktur lokalisiert ist.
  2. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine ferromagnetische Domäne auf einer äußeren Oberfläche des Substrats gebildet ist, die einer inneren Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, welche die n-Typ-Kontaktschicht darüber gebildet aufweist.
  3. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Halbleiterstruktur ferner umfasst: einen über der p-Typ-Kontaktschicht gebildeten p-Typ-Kontakt, einen über der n-Typ-Kontaktschicht gebildeten n-Typ-Kontakt, ein Paar von Kontaktpads, wobei jeder Kontaktpad mit einem p-Typ-Kontakt oder n-Typ-Kontakt gebildet ist, und ein gemeinsames Substrat (submount), das auf dem p-Typ-Kontakt und dem n-Typ-Kontakt über den Kontaktpads angebracht ist.
  4. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die wenigstens eine ferromagnetische Domäne mit wenigstens einem der Paar von Kontaktpads und dem gemeinsamen Substrat (submount) gebildet ist.
  5. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei jedes Kontaktpad eine ferromagnetische Domäne umfasst und das gemeinsame Substrat (submount) ein Paar von ferromagnetischen Domänen umfasst, jedes in Ausrichtung mit einer der ferromagnetischen Domänen der Kontaktpads.
  6. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die n-Typ-Kontaktschicht die wenigstens eine ferromagnetische Domäne umfasst.
  7. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Halbleiterstruktur eine tragende Halbleiterschicht umfasst, die über einer ersten Oberfläche der n-Typ-Kontaktschicht gebildet ist, die einer zweiten Oberfläche der n-Typ-Kontaktschicht gegenüberliegt, welche die darüber gebildete aktive Schicht aufweist, wobei die tragende Halbleiterschicht die wenigstens eine ferromagnetische Domäne umfasst.
  8. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die p-Typ-Kontaktschicht die wenigstens eine ferromagnetische Domäne umfasst.
  9. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine ferromagnetische Domäne eine Eisenbasierte Legierung umfasst.
  10. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine ferromagnetische Domäne ein ferromagnetisches Material mit einer relativen magnetischen Permeabilität von wenigstens 20% von Eisen umfasst.
  11. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine ferromagnetische Domäne eine magnetisierte Domäne umfasst.
  12. Optoelektronische Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein Paar von Elektroden, die über einer Seite der Halbleiterstruktur ausgebildet sind.
  13. Optoelektronische Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Substrat; eine über dem Substrat gebildete Halbleiterstruktur, die eine n-Typ-Kontaktschicht, eine über der n-Typ-Kontaktschicht gebildete aktive Schicht und eine über der aktiven Schicht gebildete p-Typ-Kontaktschicht umfasst; einen metallischen Kontakt an der Halbleiterstruktur, der auf dem Substrat um die Halbleiterstruktur lokalisiert ist; und wenigstens eine ferromagnetische Domäne, die über dem Substrat oder dem metallischen Kontakt oder der Halbleiterstruktur gebildet ist.
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