WO2012052415A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2012052415A1
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contact
mirror
semiconductor body
dielectric layer
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Wolfgang Schmid
Christoph Klemp
Alvaro Gomez-Iglesias
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic
  • Semiconductor component having a semiconductor body and a mirror according to claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing such
  • the light generated in the components propagates in a thin semiconductor body until it is as desired
  • the coupling probability is very small per impact on a decoupling surface, the light runs long in the semiconductor body, bringing the
  • Such semiconductor components have, inter alia, a carrier on which the semiconductor body is applied. So that no light gets into the carrier, where it is absorbed, a mirror is arranged between the semiconductor body and the carrier. However, such mirrors have one
  • the SiN layer is formed electrically insulating, it is selectively opened so that a power supply is made possible in the semiconductor body.
  • Opening processes of the SiN layer may disadvantageously be disturbed in regions of the underlying semiconductor body. This complicates the electrical
  • the partially disturbed semiconductor body has no protective function for the underlying semiconductor layers, so that they can be adversely affected by various subsequent process steps.
  • Thin-film semiconductor body over the active zone uses an AlGaAs layer for current distribution, which is protected by a GaAs layer.
  • the GaAs layer is made very thin to form low absorption properties. If the GaAs layer is disturbed in the manufacturing process, the underlying AlGaAs layer is the chemical in the
  • Invention is further based on the object, a
  • Optoelectronic device to create which is characterized by a simplified production and lower
  • Advantageous developments of the device and the method are
  • Semiconductor device which comprises a semiconductor body, a dielectric layer, a mirror and a
  • the semiconductor body has an active zone for generating electromagnetic radiation.
  • the semiconductor body has an n-contact and a p-contact for electrical contacting.
  • the dielectric layer is arranged between the semiconductor body and the mirror.
  • the additional layer is between semiconductor body and
  • An optoelectronic component is in particular a
  • the optoelectronic component is a
  • a further layer is arranged in particular in comparison to conventional components.
  • the additional layer protects the semiconductor body in such a way that it is not disturbed or hardly disturbed.
  • the thickness of the additional layer is designed such that a sufficient protection of the semiconductor body
  • the additional layer is such that it can be opened with high selectivity with respect to the semiconductor body.
  • Semiconductor device can be used with advantage a smaller p-contact, whereby a lower absorption in the p-contact can be achieved.
  • the additional layer has a high
  • Moisture seal on This minimizes the risk that, during operation, moisture can penetrate into the underlying semiconductor body and react there.
  • the material of the additional layer is chosen such that the quantization energy in the p-contact of the
  • Electron states and hole states can be increased, which is advantageously a further reduction of the absorption is possible. In particular, such a fundamental absorption can be almost or completely avoided.
  • a further additional layer is arranged between the semiconductor body and the n-contact. The advantages of such an additional layer can thus also be formed on the n-side of the semiconductor component.
  • the semiconductor body has a fastening side with which the semiconductor body is arranged, for example, on a carrier. On the from the attachment side
  • Semiconductor body emits emitted radiation for the most part.
  • the semiconductor body is a
  • the active zone of the semiconductor body preferably has a pn junction, a double heterostructure, a
  • SQW Single quantum well structure
  • MQW multiple quantum well structure
  • the semiconductor body in particular the active zone, contains at least one III / V semiconductor material, for example a material from the material systems In x GayAl ] __ x _yP, In x GayAl ] __ x _yN or In x GayAl ] __ x _yAs, each with 0 ⁇ x, y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • III / V semiconductor materials are used for generating radiation in the ultraviolet (In x GayAl ] __ x _yN), above the visible
  • the semiconductor body is electrically contactable by means of the p-contact and the n-contact.
  • the semiconductor body is by means of an electrically conductive
  • Glue for example, a conductive adhesive or a
  • the second electrical contact of the semiconductor body can be made possible by means of a bonding wire, which is provided by the n-
  • the additional layer preferably has as material InGaAlP or InAlP, wherein the aluminum content is chosen so that no fundamental absorption occurs at the emission wavelength of the radiation emitted by the active zone.
  • a dielectric for example ZnO, can be used as the material for the additional layer.
  • Dielectric additive layer a small refractive index.
  • the dielectric layer preferably comprises SiN, SiO or SiON.
  • the p-contact preferably has a metal
  • the p-type contact may also comprise a conductive dielectric, for example ZnO, ITO or a combination of these materials.
  • the mirror preferably has Au or Ag.
  • the additional layer may be formed electrically conductive.
  • the additional layer can be an electrical
  • the additional layer does not necessarily have to have electrical properties, the material of the additional layer can also be electrically
  • the semiconductor body is preferably an LED.
  • the semiconductor body is preferably a thin-film LED.
  • a thin-film LED is considered in the context of the application, an LED, during its production, the growth substrate on the one
  • semiconductor layer sequence of the semiconductor body for example, epitaxially grown, has been replaced.
  • the p-contact is structured
  • the p-contact thus does not extend over an entire base area of the semiconductor body, but is arranged only in regions on the semiconductor body.
  • the p-contact and the mirror are integrally formed.
  • the p-contact and the mirror are of the same material and are used in the
  • the mirror and the p-contact are formed in two pieces.
  • the mirror and the p-contact may have different material.
  • the dielectric layer has a recess in the region of the p-contact. If the p-type contact is structured, the dielectric layer may accordingly have a plurality of recesses which are approximately congruent with the structure of the p-type contact. Through the recess or through the plurality of recesses, in particular an electrical contact of the
  • Semiconductor body can be enabled.
  • the additional layer has a recess. Is the p-contact
  • the additional layer can also have a plurality of recesses in each case in areas of the
  • Recesses wherein the recesses of the additional layer are arranged directly over the recesses of the dielectric layer.
  • a mirror layer is arranged between the mirror and the dielectric layer, which has a recess or recesses in the region of the p-contact. In this case, therefore, the dielectric
  • the mirror layer preferably comprises or consists of a metal or a metal alloy.
  • the mirror layer may comprise a layer of a low refractive index material such as Silicon dioxide or silicon nitride on a
  • the p-contact and the mirror are formed of an electrically conductive material, so a direct electrical contact to the semiconductor body can be made possible. This electrical contact is through the recesses of
  • the dielectric layer and the additional layer are formed from different materials.
  • the dielectric layer and the additional layer of materials consist of different ones
  • the dielectric layer is a silicon-containing layer.
  • the additional layer can consist of a semiconductor material such as In x GayAl ] __ x _yP, In x GayAl ] __ x _yN or In x GayAl ] __ x _yAs, each with 0 ⁇ x, y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the semiconductor material may be different from a material of the semiconductor body.
  • the additional layer is formed from a metal oxide such as ZnO.
  • the dielectric layer may be made of a different metal oxide or semiconductor oxide or metal nitride or
  • Semiconductor nitride be shaped.
  • Layers are advantageously carried out with a photoresist.
  • the structuring of the individual layers can be carried out with the same photoresist.
  • the structure of the recesses of the dielectric layer defines the structure of the p-contact.
  • Such a method allows a combination of a simplified manufacturing process with the advantage of a well-reflective p-contact.
  • advantageously different materials can be selected as a mirror and p-contact, since the material of the mirror before forming the recesses of the
  • the dielectric layer can be applied and patterned.
  • the patterning can be used with the same photoresist and therefore the same resist structure as the photoresist for forming the recesses of the
  • Semiconductor body to the p-side delimiting semiconductor layer can be selected so thinner, thus advantageously a reduced absorption can be achieved.
  • the semiconductor body is protected by the applied layers, which is particularly advantageous in an optionally necessary storage of the components.
  • the additional layer and the dielectric layer are applied first, and then the recesses in the additional layer and the dielectric layer are formed.
  • the recesses of the dielectric layer and the additional layer become accordingly formed together in a common process step, thereby advantageously only a photoresist for
  • the p-contact and the mirror are integrally formed and applied together.
  • the mirror and the p-contact have the same material and are in a common process step
  • a mirror layer is applied to the dielectric layer before the mirror and the p-contact are applied, and recesses are formed in the region of the dielectric layer
  • reflective layers including the additional layer, the dielectric layer, the mirror layer and the
  • Figure 1 is a schematic cross section of a
  • FIGS 2A to 2F, 3A to 31, 4A to 4J are each schematic
  • Figures 5, 7 are each a schematic cross section of a
  • FIGS 6A to 6F, 8A to 8F are schematic, respectively
  • FIG. 5 shows a cross section of an exemplary embodiment of a conventional component.
  • the component 10 has a semiconductor body 1 which contains an active zone 1c.
  • the active zone 1c is suitable
  • Semiconductor body 1 further has a radiation exit side, from which, during operation, the radiation generated in the active zone for the most part from the semiconductor body. 1 is decoupled.
  • the semiconductor body 1 On the side opposite from the radiation exit side, the semiconductor body 1 has a fastening side with which the semiconductor body 1 is applied, for example, on a carrier 5.
  • a GaAs terminating layer ld On the side facing the carrier 5 of the semiconductor body 1, a GaAs terminating layer ld is arranged, which the
  • Semiconductor body 1 closes towards the carrier.
  • the semiconductor body 1 is further surrounded by a passivation layer 6, which protects the semiconductor body 1 from environmental influences such as moisture or mechanical influences.
  • a mirror 3 is arranged between the carrier 5 and the semiconductor body 1. Between the carrier 5 and the semiconductor body 1, a mirror 3 is arranged. On the mirror 3 is a
  • the dielectric layer 2 is arranged.
  • the dielectric layer 2 has some openings in which a p-contact is introduced.
  • the p-contact is thus structured
  • a layer for providing an electrical contact of the semiconductor body may adversely the
  • FIGS. 6A to 6F are manufacturing steps of a conventional device, as shown in FIG.
  • FIG. 6A shows the semiconductor body 1, in particular the GaAs terminating layer 1d on the side of the carrier. in the
  • a dielectric layer 2 is deposited on the GaAs cap layer, and then a photoresist 7 with a region-wise cut-outs is applied to this dielectric layer 2, as shown in FIG. 6C.
  • the photoresist 7 By means of the photoresist 7, the dielectric layer 2 is then partially opened. In particular, a recess in the dielectric layer 2
  • step 6F the p-contact 1b and the mirror 3 are applied to the dielectric layer 2 and the semiconductor body 1.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a conventional component. In contrast to that
  • the p-contact lb and the mirror 3 are not formed in one piece.
  • the p-type contact lb is an extra layer for Mirror 3 is formed. This does not necessarily mean
  • FIGS. 8A to 8F show method steps for
  • a p-type contact lb is applied to the semiconductor body 1. This p-contact is applied in a structured manner, for which a photoresist is used (not shown).
  • a dielectric layer 2 is subsequently deposited on the p-contact 1b and the semiconductor body 1.
  • Dielectric layer 2 is then opened via the p-contact lb by means of a further photoresist 7.
  • the semiconductor body 1 can be advantageously protected from damage and interference.
  • the underlying layers of the semiconductor body 1 can be protected.
  • the method is that two separate photo techniques are required to pattern the p contact lb and the dielectric layer 2, thereby adversely affecting the
  • the two photo techniques can not be arbitrarily adjusted to each other, so that the size of the p-contact lb is limited to a minimum size.
  • the GaAs termination layer 1 d of the semiconductor body 1 must be selected to be the one commonly used Variety of process steps sufficiently withstand to provide the underlying layers a sufficiently safe protective function. Because of the long-wave
  • Dielectric layer 2 the photoresist is removed, as shown in Figure 8E. Subsequently, the mirror 3 can be applied to the dielectric layer 2 and the p-contact 1b, as shown in FIG. 8F.
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • Semiconductor component 10 has a semiconductor body 1 which contains an active zone 1c.
  • the active zone is
  • Semiconductor body 1 an LED.
  • the LED is an LED.
  • the semiconductor body 1 is preferably based on a nitride, a phosphide or an arsenide compound semiconductor.
  • the semiconductor body 1 is arranged on a carrier 5.
  • the layer 5 of the semiconductor body 1 facing the carrier 5 is a GaAs termination layer 1 d.
  • the semiconductor body 1 has a radiation exit side, from which the radiation generated during operation of the
  • n-contact la arranged in regions, which is used for electrical contacting of the
  • Semiconductor body 1 is used.
  • an electrical contacting of the n-contact la to an electrical conductor track of the carrier 5 can be performed (not shown).
  • the semiconductor body 1 is surrounded by a passivation layer 6 for protection against environmental influences.
  • Passivation layer 6 protects in particular the
  • Semiconductor body 1 before, for example, moisture and mechanical environmental influences.
  • dielectric layer 2 is arranged. Between the dielectric layer 2 and the carrier 5, a mirror 3 is arranged, which reflects the radiation generated in the active zone in the direction
  • an additional layer 4 is arranged.
  • the additional layer 4 and the dielectric layer 2 have a recess in some areas.
  • the additional layer 4 and the dielectric layer 2 each have one in a p-contact region 1b of the semiconductor body 1
  • the p-type contact lb of the semiconductor body 1 is structured.
  • the p-type contact lb is only partially formed on the semiconductor body 1.
  • the p-contact lb and the mirror 3 are integrally formed as a layer 30.
  • the material of the mirror 3 and the p-contact lb are therefore identical.
  • An interface between mirror 3 and p-contact 1b is not formed.
  • the carrier 5 may be formed electrically conductive, so that an electrical contacting of the semiconductor body 1 via the carrier 5, the mirror 3 and the p-contact lb takes place.
  • the electrical contact is made via the n-contact la and a bonding wire.
  • the material of the additional layer is, for example, InGaAlP or InAlP.
  • the aluminum content is chosen so that no fundamental absorption occurs at the emission wavelength of the semiconductor body 1.
  • the material of the additional layer 4 can have no electrical function, so that GaP or In-poor InGaAlP can be used as the material of the additional layer.
  • dielectrics such as ZnO, are possible, which are particularly distinguished by their small refractive index. Since the additional layer 4 does not necessarily have to serve for the distribution of current in the semiconductor body 1, the additional layer 4 may contain undoped ZnO.
  • the dielectric layer 2 has as material, for example, SiN, SiO or SiON.
  • For the p-contact for example Au, Ag or conductive dielectrics, such as ZnO, ITO or combinations of these materials may be used as the material.
  • the additional layer 4 increases with advantage the
  • Quantization energy which increases the absorption edge of the p-contact. This reduces the absorption in the component, which advantageously further increases the radiation efficiency.
  • FIGS. 2A to 2F show method steps for
  • the material of the additional layer 4 is selected in terms of thickness and composition such that it sufficiently protects the semiconductor body 1, in particular the GaAs terminating layer, during a subsequent opening process.
  • the material of the additional layer 4 is chosen such that it can be structured with high selectivity with respect to the semiconductor body 1.
  • the application of the additional layer 4 preferably takes place in the same epitaxy process as the production of the semiconductor body 1.
  • a photoresist 7 is applied to the dielectric layer 4, wherein the photoresist 7 has a recess.
  • the dielectric layer 2 is then structured, in particular opened.
  • the semiconductor body 1, in particular the GaAs termination layer 1 d is protected by means of the additional layer 2.
  • the additional layer 4 is opened in the region of the recess of the dielectric layer 2, so that the GaAs terminating layer ld of the semiconductor body 1 is exposed, as shown in FIG. 2E. It is possible that the dielectric layer 2 when opening the
  • Additional layer 4 is undercut.
  • the p-type contact lb is formed in the recess of the dielectric layer 2 and the additional layer 4.
  • a power supply to the semiconductor body 1 can be made possible within the openings of the dielectric layer 2 and the additional layer 4.
  • the p-contact lb and the mirror in one piece as a layer 30th
  • the mirror has in the present embodiment thus as material Au, Ag or a conductive dielectric such as ZnO, ITO, or combinations of these materials.
  • FIGS. 3A to 31 show production method steps of a further exemplary embodiment of a component according to the invention. In contrast to the embodiment shown in Figure 1, such a
  • a further mirror layer 8 which is formed between the layer 30, which forms the mirror 3 and the p-contact lb, and dielectric layer 2.
  • the additional mirror layer 8 can further reflectivity in the device in the direction
  • Radiation exit side can be increased, causing the
  • an additional layer 4 is applied to the semiconductor body 1. Subsequently, in method step 3b according to method step 2b, a dielectric layer 2 is deposited on the additional layer 4.
  • the method step 3c is a comparison to the
  • used photoresist has a recess.
  • the mirror layer 8 is subsequently opened in the region of the recess of the photoresist 7, as a result of which the Mirror layer 8 has a recess in this area.
  • the dielectric layer 2 corresponding to the process step of
  • Embodiment of Figure 2D open.
  • the mirror layer 8 and the dielectric layer 2 have a recess in the same area.
  • the photoresist 7 can be used to form the recesses of the dielectric layer 2 and the mirror layer 8, so that only a single photoresist 7 is used for this purpose.
  • Dielectric layer 2 and the mirror layer 8 is opened.
  • the dielectric layer 4 serves as a mask for opening the additional layer 4.
  • the GaAs end layer 1d is exposed in areas of material, so that through the recesses of the mirror layer 8, the dielectric layer 2 and the additional layer 4 a
  • the mirror is formed.
  • the p-type contact lb and the mirror are applied as a common layer 30 in a method step, wherein in the exemplary embodiment of FIG. 3, the mirror and the p-type contact lb are integrally formed.
  • the mirror layer 8 preferably has as a material a mirror material with good reflectivity, such as
  • FIGS. 4A to 4I process steps of a
  • the process step 4A corresponds to the
  • Method step 2A in which the additional layer 4 is applied to the semiconductor body 1, in particular the GaAs terminating layer ld.
  • method step 4B a photoresist 7 is then applied to the additional layer 4
  • the additional layer 4 is opened in regions by means of the photoresist 7.
  • the GaAs termination layer 1 d of the semiconductor body 1 can be formed free of the material of the additional layer 4.
  • the p-contact lb applied.
  • the p-type contact lb is deposited on the photoresist 7 and in the recess on the GaAs terminating layer ld of the semiconductor body 1.
  • the p-type contact lb is thus arranged in the recess of the additional layer 4, the p-type contact being in direct contact with the GaAs termination layer 1d of the semiconductor body 1.
  • the photoresist and the p-contact arranged thereon are lifted off.
  • the dielectric layer 2 is subsequently applied to the additional layer 4 and to the p-type contact lb arranged in the recess of the additional layer 4.
  • These Dielectric layer 2 is subsequently applied by means of a further photoresist 9, as in FIGS. 4G and 4H
  • the dielectric layer 2 is in the region of the p-contact lb
  • the dielectric layer 2 thus has a
  • the p-type contact lb is free from material of the dielectric layer 2, in particular after opening the dielectric layer 2.
  • the mirror 3 is then applied directly to the dielectric layer 2 and the p-type contact 1b.
  • the material of the mirror 3 is thereby in the recess of the dielectric layer 2 and on the
  • a device according to the invention by means of a
  • Production method is produced by the process steps 4A to 41, advantageously with different
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these, but includes each new feature and any combination of features, which in particular any combination of features in the

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Abstract

Es ist ein optoelektronisches Bauelement (10) vorgesehen, das einen Halbleiterkörper (1), eine dielektrische Schicht (2), einen Spiegel (3) und eine Zusatzschicht (4) aufweist. Der Halbleiterkörper (1) weist eine aktive Zone (1c) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, einen n-Kontakt (1a) und einen p-Kontakt (1b) zur elektrischen Kontaktierung auf. Die dielektrische Schicht (2) ist zwischen Halbleiterkörper (1) und Spiegel (3) angeordnet. Die Zusatzschicht (4) ist zwischen Halbleiterkörper (1) und dielektrischer Schicht (2) angeordnet. Weiter ist ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauelements (10) angegeben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper und einem Spiegel gemäß Patentanspruch 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen
Halbleiterbauelements gemäß Patentanspruch 11.
In herkömmlichen optoelektronischen Bauelementen, die
insbesondere als Dünnfilmbauelemente ausgebildet sind, breitet sich das in den Bauelementen erzeugte Licht in einem dünnen Halbleiterkörper aus, bis es wie gewünscht
ausgekoppelt oder unerwünscht absorbiert wird. Da aufgrund der hohen Brechzahl von Halbleitern die
Auskoppelungswahrscheinlichkeit pro Auftreffen auf einer auskoppelnden Fläche sehr klein ist, läuft das Licht lange im Halbleiterkörper, womit sich die
Absorptionswahrscheinlichkeit erhöht. Die Effizienz
derartiger Bauelemente hängt insbesondere von dem
Absorptionsgrad der Strahlung im Halbleiterkörper ab.
Derartige Halbleiterbauelemente weisen unter anderem einen Träger auf, auf dem der Halbleiterkörper aufgebracht ist. Damit kein Licht in den Träger gelangt, wo es absorbiert wird, wird zwischen Halbleiterkörper und Träger ein Spiegel angeordnet. Derartige Spiegel weisen jedoch eine
Reflektivität von kleiner als 100 % auf, sodass bei
Auftreffen des Lichts auf dem Spiegel einige Prozent des Lichts absorbiert werden. Zur Erhöhung der Reflektivität bei herkömmlichen Bauelementen wird daher zwischen Spiegel und Halbleiterkörper beispielsweise eine Schicht aus SiN
angeordnet, die eine kleine Brechzahl sowie nur geringe Absorptionseigenschaften aufweist. Ein hoher Anteil des Lichts unterliegt dabei an der Grenzfläche Halbleiterkörper und SiN-Schicht der Totalreflexion und erreicht damit nicht den Spiegel, womit nur der Anteil des Lichts, der nicht der Totalreflexion unterliegt, die Reflexion am Spiegel und dessen Teilabsorption erfährt.
Da die SiN-Schicht elektrisch isolierend ausgebildet ist, wird sie punktuell geöffnet, damit eine Stromzuführung in den Halbleiterkörper ermöglicht wird. Bei diesen
Öffnungsprozessen der SiN-Schicht kann jedoch nachteilig der darunterliegende Halbleiterkörper bereichsweise gestört werden. Dadurch erschwert sich der elektrische
Kontaktanschluss zum Halbleiterkörper. Weiter hat der bereichsweise gestörte Halbleiterkörper keine Schutzfunktion für die darunterliegenden Halbleiterschichten, sodass diese nachteilig durch verschiedene nachfolgende Prozessschritte angegriffen werden können.
Beispielsweise wird bei einem InGaAlP-
Dünnfilmhalbleiterkörper über der aktiven Zone eine AlGaAs- Schicht zur Stromverteilung verwendet, die durch eine GaAs- Schicht geschützt ist. Die GaAs-Schicht wird zur Ausbildung geringer Absorptionseigenschaften sehr dünn ausgebildet. Wird die GaAs-Schicht beim Herstellungsprozess gestört, ist die darunterliegende AlGaAs-Schicht den Chemikalien im
Herstellungsprozess ausgesetzt, womit diese AlGaAs-Schicht angegriffen werden kann und so die Funktion des Bauelements nachteilig beeinträchtigt werden kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile ein optoelektronisches Bauelement zu
schaffen, das verringerte Absorptionseigenschaften und dadurch bedingt eine erhöhte Effizienz aufweist. Der
Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein
optoelektronisches Bauelement zu schaffen, das sich durch eine vereinfachte Herstellung und geringere
Herstellungskosten auszeichnet.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein
optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Bauelements und des Verfahrens sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement vorgesehen, das einen Halbleiterkörper, eine dielektrische Schicht, einen Spiegel und eine
Zusatzschicht aufweist. Der Halbleiterkörper weist eine aktive Zone zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung auf. Zudem weist der Halbleiterkörper einen n-Kontakt und einen p- Kontakt zur elektrischen Kontaktierung auf. Die dielektrische Schicht ist zwischen Halbleiterkörper und Spiegel angeordnet. Die Zusatzschicht ist zwischen Halbleiterkörper und
dielektrischer Schicht angeordnet.
Ein optoelektronisches Bauelement ist insbesondere ein
Bauelement, das die Umwandlung von elektronisch erzeugten Energien in Strahlungsemission ermöglicht, oder umgekehrt. Beispielsweise ist das optoelektronische Bauelement ein
Strahlungsemittierendes Bauelement . Zwischen Halbleiterkörper und dielektrischer Schicht wird insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen eine weitere Schicht, die Zusatzschicht, angeordnet. Diese
zeichnet sich durch geringe Absorptionseigenschaften aus. Die Zusatzschicht schützt im Herstellungsprozess , insbesondere in den dort angewandten Öffnungsprozessen, den Halbleiterkörper derart, dass dieser nicht oder kaum merklich gestört wird. Die Dicke der Zusatzschicht ist dabei derart ausgebildet, dass ein ausreichender Schutz des Halbleiterkörpers
gewährleistet werden kann. Zudem ist die Zusatzschicht derart beschaffen, dass diese mit hoher Selektivität gegenüber dem Halbleiterkörper geöffnet werden kann.
Im Vergleich zu herkömmlichen Bauelementen ohne einer
derartigen Zusatzschicht kann im erfindungsgemäßen
Halbleiterbauelement mit Vorteil ein kleinerer p-Kontakt Verwendung finden, womit eine geringere Absorption im p- Kontakt erzielt werden kann. Zudem kann vorteilhafterweise ein p-Kontakt mit spiegelnden Eigenschaften und guten
Anschlusseigenschaften ausgebildet werden, ohne dabei
Störungen im Halbleiterkörper hervorzurufen.
Bevorzugt weist die Zusatzschicht eine hohe
Feuchtedichtigkeit auf. Dadurch kann das Risiko minimiert werden, dass bei Betrieb Feuchte bis in den darunterliegenden Halbleiterkörper dringen und dort reagieren kann.
Bevorzugt ist das Material der Zusatzschicht derart gewählt, dass die Quantisierungsenergie in dem p-Kontakt der
Elektronenzustände und Lochzustände erhöht werden kann, womit mit Vorteil eine weitere Reduktion der Absorption ermöglicht wird. Insbesondere kann so eine Fundamentalabsorption nahezu oder vollständig vermieden werden. In einer Weiterbildung ist zwischen Halbleiterkörper und n- Kontakt eine weitere Zusatzschicht angeordnet. Die Vorteile einer derartigen Zusatzschicht können so auch auf der n-Seite des Halbleiterbauelements ausgebildet werden.
Der Halbleiterkörper weist eine Befestigungsseite auf, mit der der Halbleiterkörper beispielsweise auf einem Träger angeordnet ist. Auf der von der Befestigungsseite
gegenüberliegenden Seite weist der Halbleiterkörper eine Strahlungsaustrittsseite auf, aus der die von dem
Halbleiterkörper emittierte Strahlung zum größten Teil austritt. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper ein
oberflächenemittierender Halbleiterkörper .
Die aktive Zone des Halbleiterkörpers weist bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine
Einfachquantentopfstruktur (SQW, Single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung
Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung
hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
Der Halbleiterkörper, insbesondere die aktive Zone, enthält mindestens ein III/V-Halbleitermaterial, etwa ein Material aus den Materialsystemen InxGayAl]__x_yP, InxGayAl]__x_yN oder InxGayAl]__x_yAs, jeweils mit 0 < x, y < 1 und x + y ^ 1.
III/V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten ( InxGayAl]__x_yN) , über den sichtbaren
( InxGayAl]__x_yN, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder InxGayAl]__x_yP, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten ( InxGayAl]__x_yAs ) Spektralbereich besonders geeignet.
Der Halbleiterkörper ist mittels des p-Kontakts und des n- Kontakts elektrisch kontaktierbar . Beispielsweise ist der Halbleiterkörper mittels eines elektrisch leitfähigen
Klebers, beispielsweise eines Leitklebers oder eines
elektrisch leitenden Lotes auf dem Träger befestigt. Die zweite elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers kann mittels eines Bonddrahtes ermöglicht werden, der von dem n-
Kontakt des Halbleiterkörpers zu einer Leiterbahn des Trägers geführt ist.
Die Zusatzschicht weist vorzugsweise als Material InGaAlP oder InAlP auf, wobei der Aluminiumgehalt dabei so gewählt ist, dass bei der Emissionswellenlänge der von der aktiven Zone emittierten Strahlung keine Fundamentalabsorption auftritt. Alternativ kann die Zusatzschicht GaP oder
indiumarmes InGaAlP aufweisen. Zudem kann als Material für die Zusatzschicht ein Dielektrikum, beispielsweise ZnO, Verwendung finden. Mit Vorteil hat eine derartige
dielektrische Zusatzschicht eine kleine Brechzahl.
Die dielektrische Schicht weist vorzugsweise SiN, SiO oder SiON auf.
Der p-Kontakt weist vorzugsweise ein Metall auf,
beispielsweise Au oder Ag. Alternativ kann der p-Kontakt auch ein leitfähiges Dielektrikum, beispielsweise ZnO, ITO oder eine Kombination aus diesen Materialien, aufweisen.
Der Spiegel weist bevorzugt Au oder Ag auf. Die Zusatzschicht kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Zusatzschicht ein elektrisch
leitfähiges Material enthalten. Da die Zusatzschicht jedoch nicht zwangsläufig elektrische Eigenschaften aufweisen muss, kann das Material der Zusatzschicht auch elektrisch
isolierende Eigenschaften aufweisen.
Der Halbleiterkörper ist vorzugsweise eine LED. Bevorzugt ist der Halbleiterkörper eine Dünnfilm-LED . Als Dünnfilm-LED wird im Rahmen der Anmeldung eine LED angesehen, während dessen Herstellung das Aufwachssubstrat, auf den eine
Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers beispielsweise epitaktisch aufgewachsen wurde, abgelöst worden ist. In einer Weiterbildung ist der p-Kontakt strukturiert
ausgebildet. Der p-Kontakt erstreckt sich somit nicht über eine gesamte Grundfläche des Halbleiterkörpers, sondern ist nur bereichsweise auf dem Halbleiterkörper angeordnet. In einer Weiterbildung sind der p-Kontakt und der Spiegel einstückig ausgebildet. In diesem Fall sind der p-Kontakt und der Spiegel aus dem gleichen Material und werden im
Herstellungsprozess zusammen aufgebracht. Es ist demnach keine Grenzfläche zwischen p-Kontakt und Spiegel ausgebildet. Der p-Kontakt und der Spiegel gehen vollständig ineinander über .
Alternativ sind der Spiegel und der p-Kontakt zweistückig ausgebildet. In diesem Fall können der Spiegel und der p- Kontakt unterschiedliches Material aufweisen. Insbesondere ist zwischen Spiegel und p-Kontakt eine Grenzfläche
ausgebildet. In diesem Fall können die Materialien des
Spiegels und des p-Kontakts unabhängig voneinander entsprechend der erforderlichen Eigenschaften ausgewählt werden .
In einer Weiterbildung weist im Bereich des p-Kontakts die dielektrische Schicht eine Aussparung auf. Ist der p-Kontakt strukturiert ausgebildet, kann die dielektrische Schicht demnach eine Mehrzahl von Aussparungen aufweisen, die etwa deckungsgleich mit der Struktur des p-Kontakts sind. Durch die Aussparung oder durch die Mehrzahl von Aussparungen kann insbesondere eine elektrische Kontaktierung des
Halbleiterkörpers ermöglicht werden.
In einer Weiterbildung weist im Bereich des p-Kontakts die Zusatzschicht eine Aussparung auf. Ist der p-Kontakt
strukturiert ausgebildet, kann die Zusatzschicht auch eine Mehrzahl von Aussparungen jeweils in Bereichen des
strukturierten p-Kontakts aufweisen. Die dielektrische
Schicht und die Zusatzschicht weisen in diesem Fall
Aussparungen auf, wobei die Aussparungen der Zusatzschicht direkt über den Aussparungen der dielektrischen Schicht angeordnet sind. So kann eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers ermöglicht werden.
In einer Weiterbildung ist zwischen dem Spiegel und der dielektrischen Schicht eine Spiegelschicht angeordnet, die im Bereich des p-Kontakts eine Aussparung oder Aussparungen aufweist. In diesem Fall weisen somit die dielektrische
Schicht, die Zusatzschicht und die Spiegelschicht
Aussparungen auf, die jeweils übereinander, insbesondere in gleichen Bereichen, angeordnet sind. Die Spiegelschicht weist bevorzugt ein Metall oder eine Metalllegierung auf oder besteht hieraus. Zusätzlich kann die Spiegelschicht eine Schicht aus einem optisch niedrigbrechenden Material wie Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid an einer dem
Halbleiterkörper zugewandten Seite der Metallschicht
aufweisen . In einer Weiterbildung sind der p-Kontakt oder der Spiegel durch die Aussparungen der dielektrischen Schicht, der
Zusatzschicht und/oder der Spiegelschicht geführt. Da der p- Kontakt und der Spiegel aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet sind, kann so ein direkter elektrischer Kontakt zum Halbleiterkörper ermöglicht werden. Dieser elektrische Kontakt ist durch die Aussparungen der
verschiedenen Schichten geführt.
In einer Weiterbildung sind die dielektrische Schicht und die Zusatzschicht aus voneinander verschiedenen Materialien geformt. Insbesondere bestehen die dielektrische Schicht und die Zusatzschicht aus Materialien aus unterschiedlichen
Materialklassen. Zum Beispiel ist die dielektrische Schicht eine Silizium-haltige Schicht. Die Zusatzschicht kann aus einem Halbleitermaterial wie InxGayAl]__x_yP, InxGayAl]__x_yN oder InxGayAl]__x_yAs, jeweils mit 0 < x, y < 1 und x + y < 1, bestehen. Das Halbleitermaterial kann von einem Material des Halbleiterkörpers verschieden sein. Insbesondere ist die Zusatzschicht aus einem Metalloxid wie ZnO geformt. Die dielektrische Schicht kann aus einem hiervon verschieden Metalloxid oder Halbleiteroxid oder Metallnitrid oder
Halbleiternitrid geformt sein.
In einem Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit einem Halbleiterkörper, einer dielektrischen Schicht, einem Spiegel und einer Zusatzschicht finden
folgende Verfahrensschritte Anwendung: - Bereitstellen des Halbleiterkörpers, der eine aktive Zone und einen n-Kontakt aufweist,
- Aufbringen der Zusatzschicht auf der von dem n-Kontakt abgewandten Seite des Halbleiterkörpers,
- Ausbilden von Aussparungen in der Zusatzschicht,
- Aufbringen der dielektrischen Schicht auf der
Zusatzschicht ,
- Ausbilden von Aussparungen in der dielektrischen Schicht im Bereich der Aussparungen der Zusatzschicht,
- Aufbringen eines strukturierten p-Kontakts auf dem
Halbleiterkörper in den Aussparungen der dielektrischen
Schicht und der Zusatzschicht,
- Aufbringen des Spiegels auf der dielektrischen Schicht und dem p-Kontakt.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Weiterbildungen des Bauelements und umgekehrt. Mit Vorteil wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein spiegelnder p-Kontakt mit guten Anschlusseigenschaften nach Ausbilden der Aussparungen der dielektrischen Schicht
ausgebildet, wodurch der Halbleiterkörper nicht gestört wird und so mit Vorteil keine Störungen im Halbleitermaterial ausgebildet werden. Die Strukturierungen der einzelnen
Schichten werden vorteilhafterweise mit einem Fotolack durchgeführt. Bevorzugt können die Strukturierungen der einzelnen Schichten mit demselben Fotolack durchgeführt werden. Dabei definiert die Struktur der Aussparungen der dielektrischen Schicht die Struktur des p-Kontakts. Durch ein derartiges Verfahren ermöglicht sich eine Kombination eines vereinfachten Herstellungsprozesses mit dem Vorteil eines gut reflektierenden p-Kontakts. Zudem können vorteilhafterweise unterschiedliche Materialien als Spiegel und p-Kontakt gewählt werden, da das Material des Spiegels vor dem Ausbilden der Aussparungen der
dielektrischen Schicht aufgebracht und strukturiert werden kann. In diesem Fall kann die Strukturierung mit demselben Fotolack und demnach derselben Lackstruktur verwendet werden, wie der Fotolack zur Ausbildung der Aussparungen der
dielektrischen Schicht.
Ein weiterer Vorteil zeichnet sich dadurch aus, dass im
Vergleich zu herkömmlicherweise hergestellten Bauelementen aufgrund der mehrmaligen Verwendung eines Fotolacks weniger Prozessschritte notwendig sind, womit der Halbleiterkörper weniger Prozessschritten ausgesetzt wird. Die den
Halbleiterkörper zur p-Seite abgrenzende Halbleiterschicht kann so dünner gewählt werden kann, womit vorteilhafterweise eine reduzierte Absorption erzielt werden kann. Zudem können die einzelnen Schichten, insbesondere die
Zusatzschicht, und eventuell weitere Schichten wie die dielektrische Schicht oder der Spiegel, direkt auf den
Halbleiterkörper nach dessen epitaktischen Abscheiden
aufgebracht werden, womit direkt nach dessen Herstellung der Halbleiterkörper durch die aufgebrachten Schichten geschützt wird, was insbesondere bei einer gegebenenfalls notwendigen Lagerung der Bauelemente von Vorteil ist.
In einer Weiterbildung werden zuerst die Zusatzschicht und die dielektrische Schicht aufgebracht und anschließend die Aussparungen in der Zusatzschicht und der dielektrischen Schicht ausgebildet. In diesem Fall werden die Aussparungen der dielektrischen Schicht und der Zusatzschicht demnach gemeinsam in einem gemeinsamen Verfahrensschritt ausgebildet, wodurch vorteilhafterweise lediglich ein Fotolack zur
Ausbildung der Aussparungen benötigt werden. In einer Weiterbildung werden der p-Kontakt und der Spiegel einstückig ausgebildet und gemeinsam aufgebracht. In diesem Fall weisen der Spiegel und der p-Kontakt dasselbe Material auf und werden in einem gemeinsamen Verfahrensschritt
aufgebracht, sodass sich die Anzahl der Verfahrensschritte im Vergleich zu herkömmlichen Verfahrensschritt reduziert.
In einer Weiterbildung wird vor Aufbringen des Spiegels und des p-Kontakts eine Spiegelschicht auf die dielektrische Schicht aufgebracht und Aussparungen im Bereich der
Aussparungen der Zusatzschicht und der dielektrischen Schicht ausgebildet. In diesem Fall werden auf einer Seite des
Halbleiterkörpers demnach eine Mehrzahl von zum Teil
reflektierenden Schichten, unter anderem die Zusatzschicht, die dielektrische Schicht, die Spiegelschicht und der
Spiegel, angeordnet, wodurch sich der Absorptionsgrad auf dieser Seite des Halbleiterkörpers reduziert, womit sich vorteilhafterweise die Effizienz des Bauelements erhöht.
In einer Weiterbildung wird der strukturierte p-Kontakt vor Aufbringen der dielektrischen Schicht auf dem
Halbleiterkörper in den Aussparungen der Zusatzschicht aufgebracht. Anschließend werden die weiteren Schichten, also die dielektrische Schicht, die Spiegelschicht und/oder der Spiegel aufgebracht.
Weitere Merkmale, Vorteile, Weiterbildungen und
Zweckmäßigkeiten des Bauelements und dessen Verfahren ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 8 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 einen schematischen Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Bauelements ,
Figuren 2A bis 2F, 3A bis 31, 4A bis 4J jeweils schematische
Querschnitte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements im
Herstellungsverfahren,
Figuren 5, 7 jeweils einen schematischen Querschnitt eines
Ausführungsbeispiels eines herkömmlichen Bauelements, und
Figuren 6A bis 6F, 8A bis 8F jeweils schematische
Querschnitte von Ausführungsbeispielen eines herkömmlichen Bauelements im Herstellungsverfahren.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten
Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In Figur 5 ist ein Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines herkömmlichen Bauelements dargestellt. Das Bauelement 10 weist einen Halbleiterkörper 1 auf, der eine aktive Zone lc enthält. Die aktive Zone lc ist geeignet,
elektromagnetische Strahlung im Betrieb zu erzeugen. Der
Halbleiterkörper 1 weist weiter eine Strahlungsaustrittsseite auf, aus die im Betrieb die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung zum größten Teil aus dem Halbleiterkörper 1 ausgekoppelt wird. Auf der von der Strahlungsaustrittsseite gegenüberliegenden Seite weist der Halbleiterkörper 1 eine Befestigungsseite auf, mit der der Halbleiterkörper 1 beispielsweise auf einem Träger 5 aufgebracht ist. Auf der dem Träger 5 zugewandten Seite des Halbleiterkörpers 1 ist eine GaAs-Abschlussschicht ld angeordnet, die den
Halbleiterkörper 1 zum Träger hin abschließt.
Auf der Strahlungsaustrittsseite ist ein n-Kontakt la
bereichsweise angeordnet, der zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 dient. Der Halbleiterkörper 1 ist weiter mit einer Passivierungsschicht 6 umgeben, die den Halbleiterkörper 1 vor Umwelteinflüssen wie beispielsweise Feuchtigkeit oder mechanischen Einflüssen schützt.
Zwischen dem Träger 5 und dem Halbleiterkörper 1 ist ein Spiegel 3 angeordnet. Auf dem Spiegel 3 ist eine
dielektrische Schicht 2 angeordnet. Die dielektrische Schicht 2 weist bereichsweise Öffnungen auf, in die ein p-Kontakt eingebracht ist. Der p-Kontakt ist somit strukturiert
ausgebildet .
Im Herstellungsprozess der Öffnungen der dielektrischen
Schicht zum Bereitstellen eines elektrischen Kontaktes des Halbleiterkörpers kann jedoch nachteilig der
Halbleiterkörper, insbesondere die darunterliegenden
Halbleiterschichten, gestört werden. Folgen eines derartigen gestörten Halbleiterkörpers sind das Erschweren eines elektrischen Kontaktanschlusses zum Halbleiterkörper sowie die verminderte Schutzfähigkeit des Halbleiterkörpers im Bereich der Öffnungen. Dadurch können die Schichten des Halbleiterkörpers im Herstellungsprozess beschädigt werden, womit sich die Funktion und insbesondere die Effizienz des Bauelements nachteilig beeinträchtigen können.
In den Figuren 6A bis 6F sind Herstellungsschritte eines herkömmlichen Bauelements, wie es beispielsweise in dem
Ausführungsbeispiel der Figur 5 dargestellt ist, gezeigt. In Figur 6A ist der Halbleiterkörper 1 dargestellt, insbesondere die GaAs-Abschlussschicht ld auf Seiten des Trägers. Im
Verfahrensschritt 6B wird eine dielektrische Schicht 2 auf der GaAs-Abschlussschicht abgeschieden, wobei anschließend auf diese dielektrische Schicht 2 ein Fotolack 7 mit einer bereichsweisen Aussparungen aufgebracht wird, wie in Figur 6C dargestellt. Mittels des Fotolacks 7 wird anschließend die dielektrische Schicht 2 bereichsweise geöffnet. Insbesondere wird eine Aussparung in der dielektrischen Schicht 2
ausgebildet, wie in Figur 6D gezeigt. Während des Öffnens der dielektrischen Schicht mittels des Fotolacks 7 kann jedoch nachteilig der Halbleiterkörper 1 geschädigt werden, wobei Störstellen le erzeugt werden. Derartige Störstellen le können im weiteren Herstellungsprozess nachteilig zu
Schädigungen der Schichten des Halbleiterkörpers führen, womit die Funktion und die Effizienz des Bauelements
beeinträchtigt wird. Im Verfahrensschritt 6E wird
anschließend der Fotolack entfernt. Im anschließenden
Verfahrensschritt 6F wird der p-Kontakt lb und der Spiegel 3 auf die dielektrische Schicht 2 und den Halbleiterkörper 1 aufgebracht .
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines herkömmlichen Bauelements gezeigt. Im Unterschied zu dem
Ausführungsbeispiel des Bauelements der Figur 5 sind der p- Kontakt lb und der Spiegel 3 nicht einstückig ausgebildet. Insbesondere ist der p-Kontakt lb als Extraschicht zum Spiegel 3 ausgebildet. Dadurch müssen nicht zwingend
dieselben Materialien für Spiegel 3 und p-Kontakt lb
Verwendung finden, sodass die Materialien des Spiegels 3 und des p-Kontakts lb an erforderliche Eigenschaften der
jeweiligen Schicht angepasst sein können.
Die Figuren 8A bis 8F zeigen Verfahrensschritte zur
Herstellung eines herkömmlichen Bauelements des
Ausführungsbeispiels der Figur 7. In Figur 8A wird ein p- Kontakt lb auf den Halbleiterkörper 1 aufgebracht. Dieser p- Kontakt wird strukturiert aufgebracht, wozu ein Fotolack Verwendung findet (nicht dargestellt) . In Figur 8B wird anschließend eine dielektrische Schicht 2 auf den p-Kontakt lb und den Halbleiterkörper 1 abgeschieden. Diese
dielektrische Schicht 2 wird anschließend über dem p-Kontakt lb mittels eines weiteren Fotolacks 7 geöffnet. Insbesondere wird über den p-Kontakt lb eine Aussparung in der
dielektrischen Schicht 2 ausgebildet, wie in den Figuren 8C und 8D dargestellt. Da zwischen der Aussparung der
dielektrischen Schicht 2 und dem Halbleiterkörper 1 bereits der p-Kontakt lb angeordnet ist, kann der Halbleiterkörper 1 vorteilhafterweise vor Schädigungen und Störungen geschützt werden. Damit können auch die darunterliegenden Schichten des Halbleiterkörpers 1 geschützt werden. Nachteilig an dem
Verfahren ist jedoch, dass zwei getrennte Fototechniken erforderlich sind, um den p-Kontakt lb und die dielektrische Schicht 2 zu strukturieren, wodurch sich nachteilig der
Herstellungsprozess erschwert und die Herstellungskosten erhöhen. Zudem können die beiden Fototechniken nicht beliebig zueinander justiert werden, sodass die Größe des p-Kontakts lb auf eine minimale Größe limitiert ist. Zudem muss die GaAs-Abschlussschicht ld des Halbleiterkörpers 1 derartig gewählt werden, dass diese den üblicherweise verwendeten Vielzahl an Verfahrensschritten ausreichend Stand hält, um den darunterliegenden Schichten eine ausreichend sichere Schutzfunktion zu bieten. Wegen der langwelligen
Absorptionskante und der niedrigen Bandkante der GaAs- Abschlussschicht ld wird jedoch nachteilig viel von der aktiven Zone lc erzeugte Strahlung in dieser Schicht
absorbiert, was nachteilig die Effizienz des Bauelements beeinträchtigt . Anschließend an das Ausbilden der Aussparung in der
dielektrischen Schicht 2 wird der Fotolack entfernt, wie in Figur 8E dargestellt. Anschließend kann der Spiegel 3 auf die dielektrische Schicht 2 und dem p-Kontakt lb aufgebracht werden, wie in Figur 8F dargestellt.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Bauelements dargestellt. Das
Halbleiterbauelement 10 weist einen Halbleiterkörper 1 auf, der eine aktive Zone lc enthält. Die aktive Zone ist
insbesondere geeignet, im Betrieb elektromagnetische
Strahlung zu erzeugen. Beispielsweise ist der
Halbleiterkörper 1 eine LED. Bevorzugt ist der
Halbleiterkörper 1 eine Dünnfilm-LED. Der Halbleiterkörper 1 basiert bevorzugt auf einem Nitrid-, einem Phosphid- oder einem Arsenidverbindungshalbleiter .
Der Halbleiterkörper 1 ist auf einem Träger 5 angeordnet. Die dem Träger 5 zugewandte Schicht des Halbleiterkörpers 1 ist eine GaAs-Abschlussschicht ld.
Der Halbleiterkörper 1 weist eine Strahlungsaustrittsseite auf, aus die die im Betrieb erzeugte Strahlung des
Halbleiterkörpers 1 zum größten Teil austritt. Auf der Strahlungsaustrittsseite ist ein n-Kontakt la bereichsweise angeordnet, der zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterkörpers 1 dient. Insbesondere kann mittels eines Bonddrahtes eine elektrische Kontaktierung des n-Kontakts la zu einer elektrischen Leiterbahn des Trägers 5 geführt werden (nicht dargestellt) .
Der Halbleiterkörper 1 ist zum Schutz vor Umwelteinflüssen mit einer Passivierungsschicht 6 umgeben. Die
Passivierungsschicht 6 schützt insbesondere den
Halbleiterkörper 1 vor beispielsweise Feuchtigkeit und mechanischen Umwelteinflüssen.
Zwischen Träger 5 und Halbleiterkörper 1 ist eine
dielektrische Schicht 2 angeordnet. Zwischen dielektrischer Schicht 2 und Träger 5 ist ein Spiegel 3 angeordnet, der die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung in Richtung
Strahlungsaustrittsseite reflektiert, wodurch sich mit
Vorteil die Strahlungseffizienz des Bauelements erhöht.
Zwischen Halbleiterkörper 1 und dielektrischer Schicht 2 ist eine Zusatzschicht 4 angeordnet.
Die Zusatzschicht 4 und die dielektrische Schicht 2 weisen bereichsweise eine Aussparung auf. Insbesondere weisen die Zusatzschicht 4 und die dielektrische Schicht 2 in einem p- Kontaktbereich lb des Halbleiterkörpers 1 jeweils eine
Aussparung auf.
Der p-Kontakt lb des Halbleiterkörpers 1 ist strukturiert ausgebildet. Insbesondere ist der p-Kontakt lb lediglich bereichsweise auf dem Halbleiterkörper 1 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind der p-Kontakt lb und der Spiegel 3 einstückig als Schicht 30 ausgebildet. In diesem Fall sind das Material des Spiegels 3 und des p- Kontakts lb demnach identisch. Eine Grenzfläche zwischen Spiegel 3 und p-Kontakt lb ist nicht ausgebildet.
Aufgrund der Aussparungen der dielektrischen Schicht 2 und der Zusatzschicht 4 kann mittels des p-Kontakts lb und des Spiegels 3 eine elektrische Kontaktierung des
Halbleiterkörpers 1 ermöglicht werden. Insbesondere kann der Träger 5 elektrisch leitfähig ausgebildet sein, sodass eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 über den Träger 5, den Spiegel 3 und den p-Kontakt lb erfolgt. Auf der anderen Seite erfolgt die elektrische Kontaktierung über den n-Kontakt la und einem Bonddraht.
Das Material der Zusatzschicht ist beispielsweise InGaAlP oder InAlP. Der Aluminiumgehalt ist dabei so gewählt, dass bei der Emissionswellenlänge des Halbleiterkörpers 1 keine Fundamentalabsorption auftritt. Alternativ kann das Material der Zusatzschicht 4 keine elektrische Funktion haben, sodass GaP oder In-armes InGaAlP als Material der Zusatzschicht Verwendung finden kann. Als Materialien der Zusatzschicht 4 sind alternativ Dielektrika, wie beispielsweise ZnO, möglich, die sich insbesondere aufgrund ihrer kleinen Brechzahl auszeichnen. Da die Zusatzschicht 4 nicht zwangsläufig zur Stromverteilung im Halbleiterkörper 1 dienen muss, kann die Zusatzschicht 4 undotiertes ZnO enthalten. Die dielektrische Schicht 2 weist als Material beispielsweise SiN, SiO oder SiON auf. Für den p-Kontakt kann beispielsweise als Material Au, Ag oder leitfähige Dielektrika, wie beispielsweise ZnO, ITO oder Kombinationen aus diesen Materialien, Verwendung finden. Durch die Zusatzschicht 4 erhöht sich mit Vorteil die
Quantisierungsenergie, womit sich die Absorptionskante des p- Kontakts erhöht. Dadurch reduziert sich die Absorption im Bauelement, wodurch sich mit Vorteil die Strahlungseffizienz weiter erhöht.
In den Figuren 2A bis 2F sind Verfahrensschritte zur
Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauelements, wie es beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1
dargestellt ist, gezeigt. In Figur 2A wird auf den
Halbleiterkörper 1, insbesondere auf die GaAs-
Abschlussschicht ld des Halbleiterkörpers 1 die Zusatzschicht 4 aufgebracht. Das Material der Zusatzschicht 4 wird in der Dicke und Zusammensetzung derart gewählt, dass es bei einem anschließenden Öffnungsprozess den Halbleiterkörper 1, insbesondere die GaAs-Abschlussschicht ausreichend schützt. Zudem wird das Material der Zusatzschicht 4 derart gewählt, dass es mit hoher Selektivität gegenüber dem Halbleiterkörper 1 strukturiert werden kann. Das Aufbringen der Zusatzschicht 4 erfolgt vorzugsweise in demselben Epitaxieprozess wie das Herstellen des Halbleiterkörpers 1.
In einem anschließenden Verfahrensschritt, wie in Figur 2B dargestellt, wird die dielektrische Schicht 2 auf der
Zusatzschicht 4 abgeschieden. Anschließend wird, wie in Figur 2C dargestellt, ein Fotolack 7 auf die dielektrische Schicht 4 aufgebracht, wobei der Fotolack 7 eine Aussparung aufweist. Mittels des Fotolacks 7 wird anschließend die dielektrische Schicht 2 strukturiert, insbesondere geöffnet. Während dem Strukturierungsprozess der dielektrischen Schicht 2 wird der Halbleiterkörper 1, insbesondere die GaAs-Abschlussschicht ld mittels der Zusatzschicht 2 geschützt. Dadurch können
vorteilhafterweise Schädigungen und Störstellen in der GaAs- Abschlussschicht ld vermieden werden. Anschließend wird die Fotolackschicht 7 entfernt, wie in Figur 2D dargestellt. Die strukturierte dielektrische Schicht 2 dient
vorteilhafterweise als Maskierung zum Öffnen der
Zusatzschicht 4. Insbesondere wird die Zusatzschicht 4 im Bereich der Aussparung der dielektrischen Schicht 2 geöffnet, sodass die GaAs-Abschlussschicht ld des Halbleiterkörpers 1 freigelegt wird, wie in Figur 2E dargestellt. Es ist möglich, dass die dielektrische Schicht 2 beim Öffnen der
Zusatzschicht 4 unterätzt wird. Mit anderen Worten kann die dielektrische Schicht 2 in lateraler Richtung die
Zusatzschicht 4 überragen.
Anschließend wird, wie in Figur 2F dargestellt, der p-Kontakt lb in der Aussparung der dielektrischen Schicht 2 und der Zusatzschicht 4 ausgebildet. Insbesondere kann innerhalb der Öffnungen der dielektrischen Schicht 2 und der Zusatzschicht 4 eine Stromzuführung zu dem Halbleiterkörper 1 ermöglicht werden. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, in dem der p- Kontakt lb und der Spiegel einstückig als Schicht 30
ausgebildet sind, wird in dem Verfahrensschritt der Figur 2F gleichzeitig der Spiegel ausgebildet. Dieser dient im
Wesentlichen zur Erhöhung der Reflektivität in Richtung
Strahlungsaustrittsseite, sodass sich die Strahlungseffizienz des Bauelements mit Vorteil erhöht. Der Spiegel weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel somit als Material Au, Ag oder ein leitfähiges Dielektrika, wie beispielsweise ZnO, ITO oder Kombinationen aus diesen Materialien, auf.
In den Figuren 3A bis 31 sind Herstellungsverfahrensschritte eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements dargestellt. Im Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist ein derart
hergestelltes Bauelement eine weitere Spiegelschicht 8 auf, die zwischen der Schicht 30, die den Spiegel 3 und den p- Kontakt lb bildet, und dielektrischer Schicht 2 ausgebildet wird. Durch die zusätzliche Spiegelschicht 8 kann weiter die Reflektivität im Bauelement in Richtung
Strahlungsaustrittsseite erhöht werden, wodurch der
Absorptionsgrad im Bauelement reduziert wird, womit sich mit Vorteil die Strahlungseffizienz weiter erhöht.
In Figur 3A wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 2A eine Zusatzschicht 4 auf dem Halbleiterkörper 1 aufgebracht. Anschließend wird im Verfahrensschritt 3b entsprechend dem Verfahrensschritt 2b eine dielektrische Schicht 2 auf der Zusatzschicht 4 abgeschieden.
Der Verfahrensschritt 3c ist ein im Vergleich zu dem
Herstellungsverfahren der Figuren 2A bis 2F zusätzlicher Verfahrensschritt. Im Verfahrensschritt 3c wird die
Spiegelschicht 8 auf die dielektrische Schicht 2 ganzflächig aufgebracht. Anschließend wird der Fotolack 7 auf der
Spiegelschicht 8 aufgebracht (Figur 3D) , wobei der Fotolack 7 entsprechend dem im Herstellungsverfahren der Figur 2
verwendeten Fotolack eine Aussparung aufweist.
In Figur 3E wird anschließend die Spiegelschicht 8 im Bereich der Aussparung des Fotolacks 7 geöffnet, wodurch die Spiegelschicht 8 in diesem Bereich eine Aussparung aufweist. Anschließend wird im Verfahrensschritt 3F die dielektrische Schicht 2 entsprechend des Verfahrensschrittes des
Ausführungsbeispiels der Figur 2D geöffnet. Somit weisen die Spiegelschicht 8 und die dielektrische Schicht 2 in demselben Bereich eine Aussparung auf. Der Fotolack 7 kann dabei zur Ausbildung der Aussparungen der dielektrischen Schicht 2 und der Spiegelschicht 8 Verwendung finden, sodass lediglich ein einziger Fotolack 7 hierzu Verwendung findet.
In Figur 3G wird anschließend der Fotolack 7 entfernt.
Anschließend wird, wie in Figur 3H dargestellt, die
Zusatzschicht 4 im Bereich der Aussparungen der
dielektrischen Schicht 2 und der Spiegelschicht 8 geöffnet. Dabei dient die dielektrische Schicht 4 als Maskierung zum Öffnen der Zusatzschicht 4. Dadurch wird die GaAs- Abschlussschicht ld bereichsweise von Material freigelegt, sodass durch die Aussparungen der Spiegelschicht 8, der dielektrischen Schicht 2 und der Zusatzschicht 4 eine
elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 ermöglicht wird .
Wie in Figur 31 dargestellt, wird anschließend der p-Kontakt lb in den Aussparungen der Spiegelschicht 8, der
dielektrischen Schicht 2 und der Zusatzschicht 4 ausgebildet. Im gleichen Verfahrensschritt wird der Spiegel ausgebildet. Insbesondere werden der p-Kontakt lb und der Spiegel als gemeinsame Schicht 30 in einem Verfahrensschritt aufgebracht, wobei in dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 der Spiegel und der p-Kontakt lb einstückig ausgebildet sind. Die Spiegelschicht 8 weist als Material vorzugsweise ein Spiegelmaterial mit guter Reflektivität auf, wie
beispielsweise Au oder Ag. Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur 3 mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 überein.
In den Figuren 4A bis 41 sind Verfahrensschritte eines
Ausführungsbeispiels eines weiteren Halbleiterbauelements dargestellt. Der Verfahrensschritt 4A entspricht dem
Verfahrensschritt 2A, in dem die Zusatzschicht 4 auf den Halbleiterkörper 1, insbesondere die GaAs-Abschlussschicht ld, aufgebracht wird. In dem Verfahrensschritt 4B wird anschließend ein Fotolack 7 auf die Zusatzschicht 4
aufgebracht, die eine Aussparung aufweist. Anschließend wird, wie in Figur 4C dargestellt, die Zusatzschicht 4 mittels des Fotolacks 7 bereichsweise geöffnet. So kann die GaAs- Abschlussschicht ld des Halbleiterkörpers 1 frei von dem Material der Zusatzschicht 4 ausgebildet werden.
Anschließend wird, wie in Figur 4D dargestellt, der p-Kontakt lb aufgebracht. Der p-Kontakt lb wird dabei auf dem Fotolack 7 und in der Aussparung auf der GaAs-Abschlussschicht ld des Halbleiterkörpers 1 abgeschieden. Der p-Kontakt lb ist somit in der Aussparung der Zusatzschicht 4 angeordnet, wobei der p-Kontakt in direktem Kontakt mit der GaAs-Abschlussschicht ld des Halbleiterkörpers 1 steht.
Anschließend wird, wie in Figur 4E dargestellt, der Fotolack und der darauf angeordnete p-Kontakt abgehoben. Wie in Figur 4F dargestellt, wird anschließend die dielektrische Schicht 2 auf die Zusatzschicht 4 und auf den in der Aussparung der Zusatzschicht 4 angeordneten p-Kontakt lb aufgebracht. Diese dielektrische Schicht 2 wird anschließend mittels eines weiteren Fotolacks 9, wie in den Figuren 4G und 4H
dargestellt, bereichsweise geöffnet. Insbesondere wird die dielektrische Schicht 2 im Bereich des p-Kontakts lb
geöffnet. Die dielektrische Schicht 2 weist somit eine
Aussparung bereichsweise im Bereich des p-Kontakts lb auf. So kann eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers durch die Aussparung der dielektrischen Schicht 2 über den p- Kontakt lb erfolgen. Der p-Kontakt lb liegt insbesondere nach Öffnen der dielektrischen Schicht 2 frei von Material der dielektrischen Schicht 2 vor.
Wie in Figur 41 dargestellt wird anschließend der Spiegel 3 auf die dielektrische Schicht 2 und den p-Kontakt lb direkt aufgebracht. Das Material des Spiegels 3 wird dabei in die Aussparung der dielektrischen Schicht 2 und auf die
dielektrische Schicht 2 aufgebracht. Über den Spiegel 3 und den p-Kontakt lb kann so die elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 erfolgen.
Ein erfindungsgemäßes Bauelement, das mittels eines
Herstellungsverfahrens nach den Verfahrensschritten 4A bis 41 hergestellt wird, weist mit Vorteil unterschiedliche
Materialien des p-Kontakts lb und des Spiegels 3 auf, sodass die jeweiligen Materialien den gewünschten Anforderungen der jeweiligen Schicht angepasst werden können.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den
Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutsche Patentanmeldung 10 2010 049 186.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) mit einem Halbleiterkörper (1), einer dielektrischen Schicht (2), einem Spiegel (3) und einer Zusatzschicht (4), wobei
- der Halbleiterkörper (1) eine aktive Zone (lc) zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung, einen n-Kontakt (la) und einen p-Kontakt (lb) zur elektrischen
Kontaktierung aufweist,
- die dielektrische Schicht (2) zwischen
Halbleiterkörper (1) und Spiegel (3) angeordnet ist, und
- die Zusatzschicht (4) zwischen Halbleiterkörper (1) und dielektrischer Schicht (2) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die Zusatzschicht (4) auf einem
Halbleitermaterial basiert und eine Bandlücke der
Zusatzschicht (4) derart gewählt ist, dass keine
Fundamentalabsorption von in der aktiven Zone (lc) erzeugter Strahlung auftritt,
wobei sich die Zusatzschicht (4) unmittelbar an der dielektrischen Schicht (2) befindet und die
dielektrische Schicht (2) ein Siliziumnitrid, ein
Siliziumoxid oder ein Siliziumoxinitrid aufweist oder hieraus besteht und der Spiegel (3) Ag oder Au oder eine Legierung mit Ag oder Au aufweist oder hieraus besteht.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der p-Kontakt (lb) strukturiert ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zusatzschicht (4) elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei im Bereich des p-Kontakts (lb) die Zusatzschicht (4) eine Aussparung aufweist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei der p-Kontakt (lb) und der Spiegel (3) einstückig ausgebildet sind.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der
vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5,
wobei der p-Kontakt (lb) und der Spiegel (3) zweistückig ausgebildet sind, und/oder
wobei im Bereich des p-Kontakts (lb) die dielektrische Schicht (2) eine Aussparung aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen dem Spiegel (3) und der dielektrischen Schicht (4) eine Spiegelschicht (8) angeordnet ist, die im Bereich des p-Kontakts (lb) eine Aussparung aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 8,
wobei der p-Kontakt (lb) oder der Spiegel (3) durch die Aussparungen der dielektrischen Schicht (2), der
Zusatzschicht (4) und/oder der Spiegelschicht (8) geführt sind. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Halbleiterkörper (1) eine Dünnfilm-LED ist.
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), das einen Halbleiterkörper (1), eine dielektrische Schicht (2), einen Spiegel (3) und eine Zusatzschicht (4) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten :
- Bereitstellen des Halbleiterkörpers (1), der eine aktive Zone (lc) und einen n-Kontakt (la) aufweist,
- Aufbringen der Zusatzschicht (4) auf der von dem n- Kontakt (la) abgewandten Seite des Halbleiterkörpers (1) ,
- Ausbilden von Aussparungen in der Zusatzschicht (4),
- Aufbringen der dielektrischen Schicht (2) auf der Zusatzschicht (4),
- Ausbilden von Aussparungen in der dielektrischen Schicht (2) im Bereich der Aussparungen der
Zusatzschicht (4),
- Aufbringen eines strukturierten p-Kontakts (lb) auf dem Halbleiterkörper (1) in den Aussparungen der dielektrischen Schicht (2) und Zusatzschicht (4),
- Aufbringen des Spiegels (3) auf der dielektrischen Schicht (2) und dem p-Kontakt (lb) .
Verfahren nach Anspruch 11,
wobei der strukturierte p-Kontakt (lb) vor
Aufbringen der dielektrischen Schicht (2) auf dem Halbleiterkörper (1) in den Aussparungen der
Zusatzschicht (4) aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der p-Kontakt (lb) und der Spiegel (3) einstückig ausgebildet und gemeinsam aufgebracht werden.
14. Verfahren nach Anspruch 11,
wobei zuerst die Zusatzschicht (4) und die dielektrische Schicht (2) aufgebracht werden und anschließend die Aussparungen in der Zusatzschicht (4) und der
dielektrischen Schicht (2) ausgebildet werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
wobei vor Aufbringen des Spiegels (3) und des p-Kontakts (lb) eine Spiegelschicht (8) auf die dielektrische
Schicht (2) aufgebracht wird und Aussparungen in der Spiegelschicht (8) im Bereich der Aussparungen der
Zusatzschicht (4) und der dielektrischen Schicht (2) ausgebildet werden.
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