WO2017081085A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils Download PDF

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WO2017081085A1
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contact
mirror
recesses
semiconductor device
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PCT/EP2016/077149
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Dominik Scholz
Alexander F. PFEUFFER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes

Definitions

  • An object to be solved is an optoelectronic semiconductor component with a pixelized luminous surface
  • Luminous area should be particularly high contrast for an observer, so be sharply separated. Another object to be solved is to provide a method for producing such a semiconductor device.
  • this includes
  • the semiconductor layer sequence has the following one above the other, in the order given
  • first main page a first layer
  • active layer runs, for example, substantially parallel to the first and / or second
  • the first and second layers are preferably semiconductor layers and may, for example, each comprise a plurality of individual semiconductor layers.
  • the first layer directly adjoins the first one Main page and the active layer.
  • the second layer preferably directly adjoins the active layer and the second
  • the first layer is, for example, an n-doped layer
  • the second layer is a p-doped layer. But also an opposite doping is in each case
  • the semiconductor layer sequence is based for example on a III-V compound semiconductor material.
  • Semiconductor material is, for example, a
  • Nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m N, or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P, or also a arsenide connection
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on AlInGaN.
  • the active layer has, for example, at least one pn junction and / or one quantum well structure in the form of a single quantum well, in short SQW, or in the form of a quantum well
  • Multiquantentopf Korean, short MQW, on.
  • the first contact element has, for example, a metal or consists thereof.
  • the first contact element is used during operation for contacting the semiconductor layer sequence, in particular the first
  • the first contact element preferably completely or partially fills a recess in the semiconductor layer sequence.
  • the first contact element may be a coating in the recess, which nachformt the insides of the recess and completely covered.
  • the recess extends from the second main side completely through the second layer and the active layer and opens into the first layer.
  • a parallel or substantially parallel to the active layer extending bottom surface of the recess may be formed in the first layer.
  • the recess may, for example, a via, such as a cylindrical through-hole, in the
  • Cylinder is then formed in the first layer.
  • a second one is then formed in the first layer.
  • Contact element is arranged in plan view of the second main side laterally adjacent to the recess and facing the
  • Example in plan view a rectangular or square basic shape.
  • the lateral direction is here and in the
  • the second contact element comprises, for example, a metal such as Al, Ag, Ti or consists thereof.
  • the first contact element and the second contact element can be seen in plan view of the main side next to each other and
  • first contact element and the second contact element may overlap at least partially in plan view and for example in the vertical direction, perpendicular to the lateral direction, be spaced apart and insulated by an insulating layer.
  • Intermediate layer is in particular transparent to radiation emitted by the active layer.
  • the transparency of the first intermediate layer at an average wavelength emitted by the active layer is at least 80% or at least 85% or at least 90% or at least 95%.
  • the first mirror layer applied in the region of the side walls directly on the first intermediate layer.
  • the first mirror layer comprises, for example, silver or aluminum or rhodium or consists thereof. In accordance with at least one embodiment, this is
  • Injection element applied to a directly adjacent to the first layer bottom surface of the recess. There is no further metallic element between the injection element and the bottom surface, in particular no further one
  • Injection element has, for example, Al, Ag, Ti or consists thereof.
  • the injection element preferably covers at least 60% or at least 80% or at least 90% of the bottom surface of the recess.
  • first charge carriers are injected through the recess into the first layer of the semiconductor layer sequence via the first contact element.
  • first contact element On the way into the first layer, preferably at least a part of the first charge carriers passes through the injection element and from there into the first layer of the
  • the first intermediate layer a direct current flow between the second layer and the first contact element.
  • the first intermediate layer between the second layer and the first mirror layer acts electrically insulating. That is to say, the first intermediate layer has no or no significant current permeability in this region when the intended operating voltage is applied to the semiconductor component.
  • the first intermediate layer may act to be electrically insulating or electrically conductive.
  • the contour of the second contact element defines the shape, size and position of one in view of the first main side in operation
  • the shape of the pixel when looking at the first main page is thus determined by a projection of the second contact element on the first main page.
  • the shape and size of the pixel do not necessarily have to correspond 1: 1 to the shape and size of the second contact element.
  • Contact element may vary, for example, by at most 10% or at most 5%.
  • injection element and the mirror layer on different material compositions.
  • the injection element and the mirror layer consist of
  • this includes
  • a first contact element is arranged on the second main side, which fills a recess in the semiconductor layer sequence.
  • the recess extends from the second main page completely through the second layer and the active
  • a second contact element is further arranged, which is arranged in plan view of the second main side laterally adjacent to the recess.
  • the first contact element comprises a first transparent intermediate layer, a metallic first mirror layer and a metallic injection element.
  • the first intermediate layer is applied to sidewalls of the recess running transversely to the active layer and in direct contact with the semiconductor layer sequence.
  • the first mirror layer is applied directly to the first intermediate layer in the region of the side walls.
  • the injection element is applied to a directly adjacent to the first layer bottom surface of the recess, wherein between the
  • the first intermediate layer prevents a direct current flow between the second layer and the first contact element.
  • the contour of the second contact element defines the shape, size and position of a luminous pixel of the semiconductor device during operation.
  • Injection element and the mirror layer have
  • the invention described here is based in particular on the knowledge that a particularly high contrast ratio is desirable between two adjacent pixels or pixels. Is there between the two pixels one
  • Light generated in the active layer may be reflected by reflective sidewalls
  • Mirror layer can be optimized for reflectivity, whereas the injection element can be optimized for electrical properties. Overall, both the brightness of individual pixels or pixels as well as the pixel to pixel contrast ratio can be improved in this way.
  • the side walls of the recess are at least 80% or at least 95% covered with the first mirror layer.
  • the side walls are completely covered with the first mirror layer.
  • the reflectivity of the first mirror layer is at least 80% or at an average wavelength emitted by the active layer
  • Reflectivity of the injection element at an average wavelength emitted by the active layer is at most 70% or at most 50% or at most 40% or at most 30% or at most 10%.
  • the injection element in the region of the bottom surface directly adjoins the first layer of the semiconductor layer sequence. In this way, the first charge carriers from the injection element can be injected directly into the first layer without having to pass other materials or elements.
  • a transparent, electrically conductive layer between the injection element and the first layer in the region of the bottom surface, a transparent, electrically conductive layer between the injection element and the first layer
  • the transparent layer then adjoins the injection element on one side and directly on the first layer on an opposite side.
  • the transparent layer has, for example, a transparency in an average emitted by the active layer
  • the transparent layer can have or consist of a transparent conductive oxide, in short TCO, such as indium tin oxide, ITO for short, or ZnO.
  • a transparent conductive oxide in short TCO, such as indium tin oxide, ITO for short, or ZnO.
  • Layer on the bottom surface is for example at least 5 nm or at least 20 nm or at least 50 nm or at least 100 nm and / or at most 500 nm or at most 200 nm or at most 100 nm.
  • the intermediate layer is a contact layer, wherein the contact layer establishes an electrical contact between the first layer and the first mirror layer in the region of the first layer.
  • the contact layer acts substantially electrically insulating between the first mirror layer and the second layer.
  • the contact layer is applied not only on the side walls but in addition arranged between the bottom surface and the injection element and thereby, for example, in direct contact with the
  • the contact layer can thus be a coherent, as simply coherent, layer, which nachformt all insides of the recess and preferably completely covered.
  • a layer thickness of the contact layer is thereby
  • nm and 200 nm inclusive for example between 5 nm and 200 nm inclusive, preferably between 10 nm and 50 nm inclusive.
  • the contact layer in particular provides an electrical contact between the first layer of
  • a contact resistance between the contact layer and the first layer may thus be, for example, at least 5-10 "6 ⁇ -cm 2 and at most 1-10 " 4 ⁇ -cm 2 .
  • the contact layer has an electrically insulating effect, that is, the contact layer has, in particular, a bad one
  • a contact resistance between the contact layer and the second layer may for example be several orders of magnitude higher than in the aforementioned case.
  • the contact resistance is then at least 10-fold to 100-fold, in particular more than 100-fold, preferably more as 1000 times the aforementioned upper range limit, ie at least 1-10 "3 ⁇ ⁇ cm 2.
  • a current flow between the contact layer and the second layer is substantially prevented.
  • the contact layer is a contact material, which selectively only a good
  • the contact material forms a blocking diode to the second layer during operation of the semiconductor device.
  • the contact material forms a greatly increased ohmic contact resistance to the second layer during operation of the semiconductor device.
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides such as indium tin oxide or zinc oxide.
  • the contact layer comprises or consists of zinc oxide, such as ZnO.
  • Semiconductor layer sequence is based, for example, on
  • Gallium nitride, short GaN is a gallium nitride, short GaN.
  • zinc oxide behaves intrinsically as n-type semiconductor.
  • a contact resistance between the contact layer and the first layer may in this case be, for example
  • a contact resistance between the contact layer and the second layer may further be at least 5-10 "5 ⁇ -cm 2 .
  • the intermediate layer is a first insulation layer which allows a direct current flow between the first mirror layer and the first
  • the first insulation layer thus forms in
  • Region of the side walls an electrical insulation between the semiconductor layer sequence and conductive material of the first contact element.
  • Insulation layer a silicon oxide, such as S1O2, or a
  • Silicon nitride such as SiN, on or consists of it.
  • the thickness of the first insulating layer is, for example, between 50 nm and 200 nm inclusive.
  • the first mirror layer is electrically insulated by the first insulating layer from the first layer, the second layer and the active layer.
  • the active layer is formed integrally, in particular simply connected, in a region defined by the projection of the second contact element onto the active layer.
  • Second charge carriers preferably reach the second layer over the entire lateral extent of the second contact element and recombine with the first charge carriers in the entire designated region of the active layer. In this area then electromagnetic radiation is generated.
  • the shape and size of this light-generating region of the active layer substantially defines the size and shape of the pixel perceived by an observer when looking at the first major side. Small form deviations and size deviations are for example on the lateral
  • this includes
  • Optoelectronic semiconductor device having a plurality of laterally adjacent to each other and spaced from each other on the second main page second
  • the second contact elements may be formed like the second contact element previously described and described below.
  • the second contact elements are preferably arranged like a matrix on the second main side, for example in meshes of a grid.
  • Gridlines are the second contact elements then spaced apart.
  • Each of the second contact elements is in particular a pixel as described above
  • Pixels on the first main page be arranged like a matrix.
  • Contact elements can be controlled individually and independently of each other during operation, so that the pixels can be lit independently of each other. That is, the
  • Contact elements can be individually and independently charged with current or voltage. According to at least one embodiment, the recess or a plurality of recesses described above is arranged in the region between two adjacent second contact elements.
  • the first contact elements may be individually and independently controllable. Alternatively, the first contact elements can only be controlled jointly, for example via a common switch.
  • At least one pixel is assigned a plurality of first contact elements which contact the respective pixel redundantly.
  • the recesses formed as plated-through holes, so the recesses with the associated first contact elements around that to the pixel
  • Redundant pixel contact here means that in
  • first charge carriers are injected into the semiconductor layer sequence via the plurality of first contact elements, which at least partially recombine with the second charge carriers from the pixel assigned to the second contact element.
  • At least one of the first contact elements is simultaneously arranged laterally adjacent to a plurality of adjacent pixels and to
  • the recess of the first contact element is then in an area between two adjacent second contact elements or associated pixels arranged.
  • the first charge carriers from the first contact element partially recombine with second charge carriers of the second contact element of a pixel and partially with second charge carriers of the second contact element of a pixel adjacent thereto.
  • the pixels are arranged in meshes of a grid, wherein one or more recesses of one or more contact elements are arranged on one or more nodes of the grid.
  • the second contact elements in plan view of the second main page square or
  • the recess is formed as a trench.
  • the trench and the injection element then form in plan view of the second main side preferably in each case a continuous, the second contact element completely surrounding web. Especially through this
  • Contrast ratio of adjacent pixels can be increased.
  • this includes
  • Semiconductor component a plurality of second contact elements, about each of which a trench is arranged.
  • individual second contact elements are preferably formed contiguous, so together form a contiguous trench.
  • the trenches form a grid around the second contact elements.
  • the second Contact elements can then turn in the stitches of the
  • Grid can be arranged.
  • contiguous trenches formed around the second contact elements a single contiguous first contact element which contacts a plurality of pixels simultaneously during operation.
  • the continuous first contact element follows, for example, the lattice network structure of the connected trenches.
  • the injection element in the direction away from the first main page on the second main page.
  • the injection element is preferably formed in one piece.
  • the injection element extends over the entire vertical extent or almost over the entire vertical extent of the recess.
  • a second insulating layer arranged, for example, the first mirror layer and the injection element from each other electrically insulated.
  • the second insulating layer may comprise the same or different materials as the above-mentioned first insulating layer.
  • the second insulation layer may be in direct contact with both the injection element and the first mirror layer in the region of the side walls.
  • a second insulation layer is dispensed with and the first Mirror layer is in direct contact with the injection element in the region of the side walls.
  • Injection element as a layer on the bottom surface of the
  • the mirror layer is introduced, for example, as a reflective filler in the recess and fills the area between the
  • Charge carriers which are injected into the first contact element, via the reflective filling material or the first mirror layer in the injection element and from there into the first layer.
  • Injection element on the bottom surface is for example at least 5 nm or at least 20 nm or at least 50 nm or at least 100 nm and / or at most 500 nm or at most 200 nm or at most 100 nm.
  • the carrier may be an active matrix element having transistors, such as thin film transistors, as switches.
  • each switch is uniquely associated with a second contact element.
  • the second contact elements can be controlled individually and independently of each other via the switches.
  • Main page a radiation surface for coupling
  • the method comprises a step A), in which a semiconductor layer sequence having a first main side, a first layer on the first main side, an active layer on the first layer, a second layer on the active layer and a second main side on the second layer is provided.
  • a semiconductor layer sequence having a first main side, a first layer on the first main side, an active layer on the first layer, a second layer on the active layer and a second main side on the second layer is provided.
  • the method comprises a step D), in which a first intermediate layer is applied to sidewalls of the recesses extending transversely to the active layer.
  • the first intermediate layer directly adjoins the semiconductor layer sequence.
  • the method comprises a step E), in which a first mirror layer is applied directly to the first intermediate layer in the region of the side walls.
  • an injection element is applied to bottom surfaces of the recesses that are directly adjacent to the first layer. After application is between the injection element and the
  • steps A) to F) are described as separate in the order given
  • steps A) to D) can be carried out in the order given.
  • the bottom surfaces can be freed by a dry chemical etching back of the first intermediate layer again.
  • the back etching of the first intermediate layer preferably takes place in a self-lubricating manner, so that a
  • Intermediate layer can be dispensed with from the bottom surface.
  • the first intermediate layer is then removed neither from the bottom surface nor from the side walls. This may be the case in particular if the first intermediate layer is one as described above
  • step E the first mirror layer is applied over the entire surface of the bottom surfaces and the side walls of the recesses. The insides of the recesses are then initially completely covered by the first mirror layer. Subsequently, the first mirror layer is applied.
  • etching back of the first mirror layer preferably also happens to be self-lubricating and is not used a lithography mask performed.
  • Wet-chemical etching back of the first mirror layer is particularly suitable if the first mirror layer on the side walls of the recesses is covered by a protective layer, for example a second insulating layer as described below.
  • the etching back of the second insulating layer is preferably sej ustierend, so that the
  • step F) is performed before step E).
  • step F) the injection element by means of an anisotropic
  • step E the recess is filled with a specular filling material, which then forms the first mirror layer.
  • Embodiment of a manufacturing method for an optoelectronic semiconductor device
  • Figure 6A shows an embodiment of the optoelectronic
  • FIG. 6B shows a modification of the optoelectronic
  • Embodiment of the manufacturing method for the optoelectronic semiconductor device Embodiment of the manufacturing method for the optoelectronic semiconductor device.
  • FIG. 1A shows a first position of a method for producing an optoelectronic semiconductor component.
  • a semiconductor layer sequence 1 is applied directly to a substrate 13, for example a growth substrate of the semiconductor layer sequence 1.
  • Semiconductor layer sequence 1 has a substrate 13 facing first main page and the substrate 13th
  • a first layer 10, an active layer 11, and a second layer 12 are deposited in the order indicated between the first main side and the second main side.
  • a second contact layer 320 and a first passivation layer 14 arranged thereon are furthermore applied.
  • the semiconductor layer sequence 1 is based, for example
  • the substrate 13 is, for example, a sapphire or GaN growth substrate.
  • the second contact layer 320 is
  • Passivation layer 14 may include or consist of an insulating material such as SiC> 2 or SiN.
  • Contact elements 32 were formed, which are arranged in a lateral direction, parallel to the main extension direction of the active layer 11, adjacent to each other and spaced apart on the second main side.
  • the semiconductor layer sequence 1 is patterned with the aid of the same mask.
  • recesses 2 are introduced into the semiconductor layer sequence 1, which extend completely from the second main side through the second layer 12 and the active layer 11 and open into the first layer 10.
  • the recesses 2 are in the spaces between the adjacent second
  • Contact elements 32 formed. In the recesses 2 can they are cylindrical through-holes or trenches, the lateral surfaces extending transversely to the active layer 11 and substantially parallel to the active one
  • a first intermediate layer 20 in the form of a first insulating layer 20 such as a layer or a Si02 _
  • the application of the first insulating layer 20 may, for example, by
  • first conformal deposition of the first insulating layer 20 on the second main side of the semiconductor layer sequence 1 done.
  • the first insulating layer 20 forms a positive fit on the side walls and on the bottom surfaces of the recesses 2.
  • a dry chemical etching back process can take place in which the etching rate on surfaces parallel to the second main side is greater than on surfaces perpendicular to the second main side. This ensures that the first insulating layer 20 on the bottom surfaces of the
  • Recesses 2 is completely removed, whereas the first insulating layer 20 on the side walls of the
  • Recesses 2 remains. In such a self-etching etchback process, the use of a mask, such as a lithography mask, is not necessary.
  • the first mirror layer 21 covers both the bottom surfaces and the side walls of the recesses 2 completely and positively.
  • the application of the second insulating layer 22 can be carried out as the application of the first insulating layer 20 by initially compliant deposition and a subsequent etching back process. In this way it is achieved that the first mirror layer 21 in
  • Recesses 2 also freed from the first mirror layer 21. For removing the first mirror layer 21 from the
  • Floor surfaces may be used a dry chemical or wet chemical etching process.
  • a wet-chemical, in particular isotropic etching process the second acts
  • Insulation layer 22 on the side walls as a protective layer, so that on the side walls, the first mirror layer 21 is not attacked.
  • the second insulation layer 22 thus acts as a kind of mask for the etching process on the first
  • Lithographiemaske is also for etching away the first
  • the injection element 23 also covers areas around the recess 2.
  • the injection element 23 is T-shaped.
  • the first contact elements 31 are formed by the at least partial filling with the injection element 23, which completely fill the recesses 2.
  • the injection element 23 is in each case in direct contact with the first layer 10
  • a transparent conductive material such as ZnO or ITO, may also be previously applied to the bottom surface, which then is in direct contact with the first layer 10 and the first layer
  • Injection element 23 is. In the position shown in Figure II is on the second
  • the second passivation layer 15 may comprise or consist of the same material as the first passivation layer 14.
  • the first 14 and second passivation layers 15 are structured by a lithography process such that the first 31 and second contact elements 32 are at least partially exposed.
  • the second contact elements 32 are exposed in areas that do not overlap with the first contact elements 31.
  • Semiconductor layer sequence 1 is applied.
  • the switches 50 are connected via a conductive material, such as a solder metal or a conductive adhesive, with the second
  • Contact elements 32 mechanically and electrically conductive
  • Each switch 50 is uniquely associated with a second contact element 32. About the switch 50, the individual second contact elements 32 individually and independently contacted or energized. Furthermore, the first contact elements 31 associated with a common switch 50, the all first contact elements 31 contacted and energized together. In addition, it can be seen in FIG. 1K that the substrate 13 is removed from the first main side of the semiconductor layer sequence 1. The first main page of the
  • Semiconductor layer sequence 1 forms a radiation surface 6 for radiation generated in the active layer 11.
  • the radiation surface 6 runs continuously over a plurality of first 31 and second contact elements 32.
  • one pixel 4 is assigned one-to-one to each second contact element 32.
  • the pixels 4 light when looking at the radiation surface 6, depending on which second contact element 32 is energized.
  • the pixels 4 are essentially defined by the projection of the second contact elements 32 on the radiation surface 6. The shape, size and position of the pixels 4 thus results essentially from the shape, size and position of the second contact elements 32.
  • the semiconductor device 100 in plan view of the second main side of the semiconductor layer sequence 1.
  • the individual second contact elements 32 which are arranged in a matrix-like pattern.
  • the first contact elements 31 form a single contiguous first contact element 31.
  • the recesses 2 form a contiguous trench 2, which is arranged in a grid-like manner around the second contact elements 32.
  • Contact element 31 forms a common mating contact with the plurality of second contact elements 32.
  • IM is a plan view of the first main side or the radiation surface 6 of the semiconductor device 100 is shown. In dashed lines, the contours of the individual pixels 4 are shown, the second
  • Contact elements 32 are each assigned a one-to-one, and correspond in their contours substantially the contours of the second contact elements 32.
  • the individual pixels 4 can operate individually and independently of each other
  • FIG. 1 A As in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L, a plan view of the second main side of FIG. 1 A, as in FIG. 2 L,
  • the recesses 2 are not arranged here as trenches 2 to the second contact elements 32, but are as
  • Holes 2 are each at crossing points of a
  • the first contact elements 31 arranged in the holes 2 are here in the form of plated-through holes, for example cylindrical plated-through holes, in the semiconductor layer sequence 1. Every second
  • Contact element 32 is a plurality of first
  • each first contact element 31 has at least two second ones
  • FIGS. 2A to 2C show alternative method steps to those of FIGS. 1A and 1B.
  • Semiconductor layer sequence 1 a plurality of second Contact elements 32 applied, which are spaced apart. In contrast to the position of FIG. 1A, no first passivation layer 14 is applied to the second contact elements 32 at this time.
  • the first passivation layer 14 is first applied to the second contact elements 32 in the position of FIG. 2B. In this case, the first passivation layer 14 completely covers the second contact elements 32 and also fills them
  • the first passivation layer 14 can then be structured by way of a pixel-thin lithography method by means of a mask such that the semiconductor layer sequence 1 is exposed in the region between two adjacent second contact elements 32.
  • the result is shown in FIG. 2C.
  • the second contact elements 32 are also connected to lateral surfaces extending transversely to the second main side with the first
  • FIGS. 3A to 3B show alternative method steps to the method steps of FIGS. 1H to 1J.
  • FIG. 3A initially corresponds to FIG. 1H.
  • FIGS. 4A to 4C show alternative method steps to the method steps of FIGS. IE to 1H.
  • use is made of the bottom surfaces of the recess 2, but not of a second insulation layer 22, to remove the first mirror layer 21.
  • the first mirror layer 21 by means of an anisotropic
  • Etch etching process such as a dry chemical etching back process, away from the bottom surfaces of the recesses 2. Due to the anisotropy of the etching back process, only the bottom surfaces of the recesses 2
  • the first mirror layer 21 remains on the side walls of the recesses 2.
  • Injection element 23 in each case at the bottom surfaces in direct contact with the first layer 10.
  • the injection element 23rd also in direct electrical contact with the first
  • FIG. 5A corresponds to the above-described FIG. ID. That is, the side walls of the recesses 2 are already covered with the first insulating layer 20, the bottom surfaces of the recesses 2, however, are of the first
  • Figure 5B is shown as by means of an anisotropic
  • the metallic injection element 23 as a layer on the bottom surfaces, for example, directly to the bottom surface of the recesses 2 is applied. This can be done, for example, by means of a photolithography mask
  • the filling material 21 completely fills the recesses 2 and projects beyond the recesses 2 in the direction away from the second main side.
  • the reflective filling material 21 forms the first mirror layer 21.
  • the first contact elements 31 are now predominantly through the first Mirror layer 21 instead of formed by the injection elements 23.
  • Optoelectronic semiconductor device 100 shown in side view which corresponds to the embodiment of Figure 1K.
  • FIG. 6A there are still some light paths shown as arrows in the active layer 11
  • the solid arrows represent rays within a pixel 4, which are coupled out of the active layer 11 directly via the radiation surface 6 from the semiconductor device 100.
  • the dashed arrow shows a light path in which a beam is reflected on the side wall of a recess 2 and only then coupled via the radiation surface 6.
  • the beam is reflected by the highly reflective first
  • Mirror layer 21 reflects particularly effective.
  • the dotted arrow shows a light path in which the beam from the active layer 11 first hits the radiation surface 6, but there due to Fresnel reflection or
  • Contrast ratio between the pixels 4 is reduced.
  • the jet first strikes the bottom surface of the recess 2, and sees the injection element 23 instead of the first mirror layer 21 there.
  • the injection element 23 is, however, preferably formed absorbing or poorly reflective, so that the light is absorbed at the bottom surface. This reduces the optical crosstalk of adjacent pixels 4 and increases the contrast ratio for the observer.
  • FIG. 6B shows a modification of FIG
  • FIGS. 7A to 7D show various positions in a further exemplary embodiment of the production method.
  • the position of Figure 7A follows, for example, the position of Figure IC.
  • a photomask 40 which has openings in the regions of the recesses 2, is additionally applied to the passivation layer 14. Overall, however, the openings are larger than the lateral dimensions of the recesses 2. Also shown in Figure 7A as the first
  • Interlayer 20 as a continuous layer on the
  • the first intermediate layer 20 is not a first insulating layer 20 but a contact layer 20. which has a low contact resistance to the first layer 10 of the semiconductor layer sequence 1, in which the
  • the semiconductor layer sequence 1 is large.
  • the semiconductor layer sequence 1 is based on GaN
  • the first layer 10 is then, for example, an n-GaN layer
  • the second layer 12 is a p-GaN layer, for example.
  • the material of the contact layer 20 is, for example, ZnO.
  • the first intermediate layer 20 is a first insulating layer 20, however, the first insulating layer 20 can also be exchanged with such a contact layer 20.
  • a metallic layer is deposited by a directed process such as vapor deposition
  • This metallic layer forms in the region of the bottom surfaces of the recesses 2, the injection elements 23.
  • the contact layer 20 can thereby conduct electricity between the injection element 23 and the first layer 10.
  • a metallic first mirror layer 21 is applied by means of a non-directional or isotropic method, so that both the side walls and the bottom surfaces are covered by the first mirror layer 21.
  • the first mirror layer 21 does not completely fill the cutout 2, but only partially, and forms the cutout 2

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) umfasst eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer ersten Hauptseite, einer ersten Schicht (10), einer aktiven Schicht (11), einer zweiten Schicht (12) und einer zweiten Hauptseite. Auf der zweiten Hauptseite sind ein zweites Kontaktelement (32) und ein erstes Kontaktelement (31), das eine Aussparung (2) in der Halbleiterschichtenfolge auffüllt, angeordnet. Das erste Kontaktelement (31) umfasst eine erste transparente Zwischenschicht (20), eine metallische erste Spiegelschicht (21) und ein metallisches Injektionselement (23). Die erste Zwischenschicht (20) ist auf quer zur aktiven Schicht verlaufenden Seitenwänden der Aussparung aufgebracht und in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge (1). Die erste Spiegelschicht (21) ist im Bereich der Seitenwände direkt auf die erste Zwischenschicht (20) aufgebracht. Das Injektionselement (23) ist auf einer direkt an die erste Schicht (10) grenzenden Bodenfläche der Aussparung (2) aufgebracht, wobei zwischen dem Injektionselement (23) und der Bodenfläche kein weiteres metallisches Element angeordnet ist. Im Betrieb unterbindet die erste Zwischenschicht (20) einen direkten Stromfluss zwischen der zweiten Schicht (12) und dem ersten Kontaktelement (31). Das Injektionselement (23) und die Spiegelschicht (21) weisen unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 119 353.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer pixelierten Leuchtfläche
anzugeben. Die einzelnen Bildpunkte oder Pixel der
Leuchtfläche sollen dabei für einen Beobachter besonders kontrastreich, also scharf voneinander getrennt sein. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauteils anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauteil eine
Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge weist folgende, in der angegebenen Reihenfolge übereinander
angeordnete Elemente auf: eine erste Hauptseite, eine erste Schicht, eine aktive Schicht, eine zweite Schicht und eine zweite Hauptseite. Die aktive Schicht verläuft beispielsweise im Wesentlichen parallel zur ersten und/oder zweiten
Hauptseite. Die erste und die zweite Schicht sind bevorzugt Halbleiterschichten und können zum Beispiel jeweils eine Mehrzahl von einzelnen Halbleiterschichten aufweisen.
Beispielsweise grenzt die erste Schicht direkt an die erste Hauptseite und die aktive Schicht. Die zweite Schicht grenzt bevorzugt direkt an die aktive Schicht und die zweite
Hauptseite. Die erste Schicht ist zum Beispiel eine n- dotierte Schicht, die zweite Schicht eine p-dotierte Schicht. Aber auch eine entgegengesetzte Dotierung ist jeweils
möglich .
Die Halbleiterschichtenfolge basiert beispielsweise auf einem III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial . Bei dem
Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein
Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial , wie AlnIn]__n_mGamN, oder um ein Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial , wie AlnIn]__n_mGamP, oder auch um ein Arsenid-Verbindungs-
Halbleitermaterial , wie AlnIn]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 -S n < 1, 0 ^ m < 1 und m + n < 1 ist. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Die aktive Schicht weist beispielsweise wenigstens einen pn- Übergang und/oder eine Quantentopfstruktur in Form eines einzelnen Quantentopfs, kurz SQW, oder in Form einer
Multiquantentopfstruktur, kurz MQW, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil ein auf der zweiten Hauptseite angeordnetes erstes Kontaktelement auf. Das erste Kontaktelement weist beispielsweise ein Metall auf oder besteht daraus. Dabei dient das erste Kontaktelement im Betrieb zur Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere der ersten
Schicht .
Das erste Kontaktelement füllt bevorzugt eine Aussparung in der Halbleiterschichtenfolge vollständig oder teilweise auf. Insbesondere kann das erste Kontaktelement eine Beschichtung in der Aussparung sein, welche die Innenseiten der Aussparung nachformt und vollständig bedeckt. Die Aussparung erstreckt sich dabei von der zweiten Hauptseite aus vollständig durch die zweite Schicht und die aktive Schicht und mündet in die erste Schicht. Eine parallel oder im Wesentlichen parallel zur aktiven Schicht verlaufende Bodenfläche der Aussparung kann dabei in der ersten Schicht ausgebildet sein. Die Aussparung kann beispielsweise eine Durchkontaktierung, wie eine zylinderförmige Durchkontaktierung, in der
Halbleiterschichtenfolge bilden. Die Bodenfläche des
Zylinders ist dann in der ersten Schicht ausgebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein zweites
Kontaktelement auf die zweite Hauptseite der
Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Das zweite
Kontaktelement ist in Draufsicht auf die zweite Hauptseite lateral neben der Aussparung angeordnet und weist zum
Beispiel in Draufsicht eine rechteckige oder quadratische Grundform auf. Die laterale Richtung ist hier und im
Folgenden eine Richtung parallel zur zweiten Hauptseite und/oder zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht. Das zweite Kontaktelement weist beispielsweise ein Metall, wie AI, Ag, Ti auf oder besteht daraus.
Über das zweite Kontaktelement werden im Betrieb
beispielsweise zweite Ladungsträger in die zweite Schicht der Halbleiterschichtenfolge injiziert. Dazu ist das zweite
Kontaktelement bevorzugt in direktem elektrischem und
mechanischem Kontakt mit der zweiten Schicht.
Das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement können in Draufsicht auf die Hauptseite nebeneinander und
beabstandet voneinander angeordnet sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement in Draufsicht zumindest teilweise überlappen und beispielsweise in vertikaler Richtung, senkrecht zur lateralen Richtung, durch eine isolierende Schicht voneinander beabstandet und isoliert sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das erste
Kontaktelement eine erste transparente Zwischenschicht, eine metallische erste Spiegelschicht und ein metallisches
Injektionselement auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
Zwischenschicht auf quer zur aktiven Schicht verlaufenden Seitenwänden der Aussparung aufgebracht und steht in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge. Die erste
Zwischenschicht ist dabei insbesondere transparent für von der aktiven Schicht emittierte Strahlung. Beispielsweise ist die Transparenz der ersten Zwischenschicht bei einer von der aktiven Schicht emittierten mittleren Wellenlänge zumindest 80 % oder zumindest 85 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
Spiegelschicht im Bereich der Seitenwände direkt auf die erste Zwischenschicht aufgebracht. Die erste Spiegelschicht weist beispielsweise Silber, Aluminium oder Rhodium auf oder besteht daraus. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Injektionselement auf eine direkt an die erste Schicht grenzende Bodenfläche der Aussparung aufgebracht. Zwischen dem Injektionselement und der Bodenfläche ist kein weiteres metallisches Element, insbesondere kein weiteres
reflektierendes Element angeordnet. Das erste
Injektionselement weist beispielsweise AI, Ag, Ti auf oder besteht daraus. Bevorzugt überdeckt das Injektionselement in Draufsicht auf die zweite Hauptseite zumindest 60 % oder zumindest 80 % oder zumindest 90 % der Bodenfläche der Aussparung .
Über das erste Kontaktelement werden beispielsweise erste Ladungsträger durch die Aussparung hindurch in die erste Schicht der Halbleiterschichtenfolge injiziert. Auf dem Weg in die erste Schicht passiert bevorzugt zumindest ein Teil der ersten Ladungsträger das Injektionselement und gelangt von dort aus in die erste Schicht der
Halbleiterschichtenfolge .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform unterbindet im
bestimmungsgemäßen Betrieb die erste Zwischenschicht einen direkten Stromfluss zwischen der zweiten Schicht und dem ersten Kontaktelement. Mit anderen Worten wirkt die erste Zwischenschicht zwischen der zweiten Schicht und der ersten Spiegelschicht elektrisch isolierend. Das heißt, die erste Zwischenschicht weist in diesem Bereich keine oder keine signifikante Stromdurchlässigkeit bei am Halbleiterbauteil angelegter bestimmungsgemäßer Betriebsspannung auf. Dasselbe gilt bevorzugt im Bereich zwischen der aktiven Schicht und der ersten Spiegelschicht. Zwischen der ersten Schicht und der ersten Spiegelschicht kann die erste Zwischenschicht elektrisch isolierend oder stromleitend wirken. Gemäß zumindest einer Ausführungsform definiert die Kontur des zweiten Kontaktelements die Form, Größe und Position eines im Blick auf die erste Hauptseite im Betrieb
leuchtenden Bildpunktes des Halbleiterbauteils.
Beispielsweise ist die Form des Bildpunktes beim Blick auf die erste Hauptseite also durch eine Projektion des zweiten Kontaktelements auf die erste Hauptseite bestimmt. Dabei muss die Form und Größe des Bildpunktes nicht zwangsläufig 1:1 der Form und Größe des zweiten Kontaktelements entsprechen.
Insbesondere durch eine laterale Stromaufweitung innerhalb der Halbleiterschichtenfolge kann die Form und Größe des Bildpunktes etwas von der Form und Größe des zweiten
Kontaktelements abweichen, beispielsweise um höchstens 10 % oder höchstens 5 % abweichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen das
Injektionselement und die Spiegelschicht unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf. Insbesondere bestehen das Injektionselement und die Spiegelschicht aus
unterschiedlichen Materialien.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauteil eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Hauptseite, einer ersten Schicht, einer aktiven Schicht, einer zweiten Schicht und einer zweiten Hauptseite, die in der angegebenen
Reihenfolge übereinander geschichtet sind. Weiter ist auf der zweiten Hauptseite ein erstes Kontaktelement angeordnet, das eine Aussparung in der Halbleiterschichtenfolge auffüllt. Die Aussparung erstreckt sich dabei von der zweiten Hauptseite aus vollständig durch die zweite Schicht und die aktive
Schicht und mündet in die erste Schicht. Auf der zweiten Hauptseite ist ferner ein zweites Kontaktelement angeordnet, das in Draufsicht auf die zweite Hauptseite lateral neben der Aussparung angeordnet ist. Das erste Kontaktelement umfasst eine erste transparente Zwischenschicht, eine metallische erste Spiegelschicht und ein metallisches Injektionselement. Die erste Zwischenschicht ist auf quer zur aktiven Schicht verlaufenden Seitenwänden der Aussparung aufgebracht und in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge. Die erste Spiegelschicht ist im Bereich der Seitenwände direkt auf die erste Zwischenschicht aufgebracht. Das Injektionselement ist auf einer direkt an die erste Schicht grenzenden Bodenfläche der Aussparung aufgebracht, wobei zwischen dem
Injektionselement und der Bodenfläche kein weiteres
metallisches Element angeordnet ist. Im Betrieb unterbindet die erste Zwischenschicht einen direkten Stromfluss zwischen der zweiten Schicht und dem ersten Kontaktelement. Beim Blick auf die erste Hauptseite definiert die Kontur des zweiten Kontaktelements die Form, Größe und Position eines im Betrieb leuchtenden Bildpunktes des Halbleiterbauteils. Das
Injektionselement und die Spiegelschicht weisen
unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf.
Die hier beschriebene Erfindung beruht insbesondere auf der Erkenntnis, dass zwischen zwei benachbarten Bildpunkten oder Pixeln ein besonders hohes Kontrastverhältnis wünschenswert ist. Befindet sich zwischen den beiden Bildpunkten eine
Durchkontaktierung zur Kontaktierung der
Halbleiterschichtenfolge, so kann diese Durchkontaktierung zur Kontrasterhöhung zwischen den beiden Bildpunkten
beitragen. Licht, welches in der aktiven Schicht erzeugt wird, kann durch reflektierende Seitenwände der
Durchkontaktierung zurückreflektiert werden, wodurch ein optisches Übersprechen der benachbarten Bildpunkte
unterdrückt wird. Dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass ein Material an einer Bodenfläche der Durchkontaktierung weniger reflektierend, insbesondere absorbierend, für Licht aus den Bildpunkten ist. In Draufsicht erscheint die
Durchkontaktierung dann dunkler, sodass das
Kontrastverhältnis zwischen zwei benachbarten Bildpunkten erhöht wird.
Da das Injektionselement und die erste Spiegelschicht
unterschiedliche Materialien aufweisen, kann die
Spiegelschicht auf Reflektivität optimiert werden, wohingegen das Injektionselement auf elektrische Eigenschaften optimiert werden kann. Insgesamt können auf diese Weise sowohl die Helligkeit einzelner Bildpunkte oder Pixel wie auch das Pixel zu Pixel-Kontrastverhältnis verbessert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Seitenwände der Aussparung zu zumindest 80 % oder zumindest 95 % mit der ersten Spiegelschicht bedeckt. Bevorzugt sind die Seitenwände vollständig mit der ersten Spiegelschicht bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Reflektivität der ersten Spiegelschicht bei einer von der aktiven Schicht emittierten mittleren Wellenlänge zumindest 80 % oder
zumindest 85 % oder zumindest 90 % oder zumindest 92 % oder zumindest 95 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die
Reflektivität des Injektionselements bei einer von der aktiven Schicht emittierten mittleren Wellenlänge höchstens 70 % oder höchstens 50 % oder höchstens 40 % oder höchstens 30 % oder höchstens 10 %. Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt das Injektionselement im Bereich der Bodenfläche direkt an die erste Schicht der Halbleiterschichtenfolge. Auf diese Weise können die ersten Ladungsträger aus dem Injektionselement direkt in die erste Schicht injiziert werden, ohne dass sie weitere Materialien oder Elemente passieren müssen.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass im Bereich der Bodenfläche eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht zwischen dem Injektionselement und der ersten Schicht
ausgebildet ist. Die transparente Schicht grenzt dann an einer Seite direkt an das Injektionselement und an einer gegenüberliegenden Seite direkt an die erste Schicht. Die transparente Schicht weist beispielsweise eine Transparenz bei einer von der aktiven Schicht emittierten mittleren
Wellenlänge von zumindest 80 % oder zumindest 85 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % auf. Die transparente Schicht kann dabei ein transparent leitfähiges Oxid, kurz TCO, wie Indiumzinnoxid, kurz ITO, oder ZnO aufweisen oder daraus bestehen. Die Dicke der transparenten, leitfähigen
Schicht auf der Bodenfläche beträgt beispielsweise zumindest 5 nm oder zumindest 20 nm oder zumindest 50 nm oder zumindest 100 nm und/oder höchstens 500 nm oder höchstens 200 nm oder höchstens 100 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Zwischenschicht eine Kontaktschicht, wobei die Kontaktschicht im Bereich der ersten Schicht einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Schicht und der ersten Spiegelschicht herstellt. Im Bereich der zweiten Schicht wirkt die Kontaktschicht im Wesentlichen elektrisch isolierend zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Schicht. Bevorzugt ist die Kontaktschicht dabei nicht nur auf den Seitenwänden aufgebracht sondern zusätzlich zwischen der Bodenfläche und dem Injektionselement angeordnet und dabei beispielsweise in direktem Kontakt mit der
Bodenfläche und dem Injektionselement. Insbesondere kann die Kontaktschicht also eine zusammenhängende, wie einfach zusammenhängende, Schicht sein, die alle Innenseiten der Aussparung nachformt und bevorzugt vollständig bedeckt.
Eine Schichtdicke der Kontaktschicht beträgt dabei
beispielhaft zwischen einschließlich 5 nm und 200 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 10 nm und 50 nm.
Die Kontaktschicht stellt insbesondere einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Schicht der
Halbleiterschichtenfolge und der ersten Spiegelschicht und/oder dem Injektionselement her. In anderen Worten weist die Kontaktschicht im Betrieb des Halbleiterbauteils eine gute elektrische Leitfähigkeit bezüglich der ersten Schicht auf. Ein Kontaktwiderstand zwischen der Kontaktschicht und der ersten Schicht kann also beispielsweise wenigstens 5-10"6 Ω-cm2 und höchstens 1-10"4 Ω-cm2 betragen. Bei Anlegen einer Betriebsspannung wird also ein Stromfluss unmittelbar
zwischen der Kontaktschicht und der ersten Schicht
ermöglicht . Zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Schicht wirkt die Kontaktschicht dagegen elektrisch isolierend, die Kontaktschicht weist also insbesondere eine schlechte
elektrische Leitfähigkeit bezüglich der zweiten Schicht auf. Ein Kontaktwiderstand zwischen der Kontaktschicht und der zweiten Schicht kann zum Beispiel um mehrere Größenordnungen höher als im vorgenannten Fall liegen. Beispielsweise beträgt der Kontaktwiderstand dann mindestens das 10-fache bis 100- fache, insbesondere mehr als das 100-fache, bevorzugt mehr als das 1000-fache der vorgenannten Bereichsobergrenze, also wenigstens 1-10"3 Ω · cm2. Im Hinblick auf eine Funktionalität des Halbleiterbauteils wird also ein Stromfluss zwischen der Kontaktschicht und der zweiten Schicht im Wesentlichen verhindert.
In anderen Worten handelt es sich bei der Kontaktschicht um ein Kontaktmaterial, welches selektiv nur einen guten
elektrischen Kontakt mit der ersten Schicht eingeht.
Beispielhaft bildet das Kontaktmaterial bei Betrieb des Halbleiterbauteils hingegen eine sperrende Diode zu der zweiten Schicht aus. Alternativ oder zusätzlich bildet das Kontaktmaterial bei Betrieb des Halbleiterbauteils einen stark erhöhten ohmschen Übergangswiderstand zu der zweiten Schicht aus.
Materialien die solche selektive Kontakteigenschaften
aufweisen sind zum Beispiel transparentes leitfähiges Oxide, englisch Transparent Conductive Oxide, kurz TCO. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Indiumzinnoxid oder Zinkoxid .
In zumindest einer Ausführungsform weist die Kontaktschicht Zinkoxid, wie ZnO, auf oder besteht aus diesem. Die
Halbleiterschichtenfolge basiert zum Beispiel auf
Galliumnitrid, kurz GaN. In vorteilhafter Weise verhält sich Zinkoxid intrinsisch als n-Halbleiter . Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass dies einen selektiv guten elektrischen Kontakt mit einer n-leitenden ersten Schicht basierend auf Galliumnitrid, kurz n-GaN, ermöglicht, und eine im Betrieb des Halbleiterbauteils sperrende Diode zu einer p-leitenden zweiten Schicht basierend auf Galliumnitrid, kurz p-GaN, bildet. Ein Kontaktwiderstand zwischen der Kontaktschicht und der ersten Schicht kann in diesem Fall beispielsweise
wenigstens 5-10"6 Ω-cm2 und höchstens 5-10"5 Ω-cm2 betragen. Ein Kontaktwiderstand zwischen der Kontaktschicht und der zweiten Schicht kann ferner wenigstens 5-10"5 Ω-cm2 betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Zwischenschicht eine erste Isolationsschicht, die einen direkten Stromfluss zwischen der ersten Spiegelschicht und der
Halbleiterschichtenfolge im gesamten Bereich der Seitenwände verhindert. Die erste Isolationsschicht bildet also im
Bereich der Seitenwände eine elektrische Isolierung zwischen der Halbleiterschichtenfolge und leitendem Material des ersten Kontaktelements. Beispielsweise weist die erste
Isolationsschicht ein Siliziumoxid, wie S1O2, oder ein
Siliziumnitrid, wie SiN, auf oder besteht daraus. Die Dicke der ersten Isolationsschicht beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 50 nm und 200 nm. Insbesondere ist die erste Spiegelschicht durch die erste Isolationsschicht von der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der aktiven Schicht elektrisch isoliert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das zweite
Kontaktelement zusammenhängend, insbesondere einfach
zusammenhängend, ausgebildet. Bevorzugt weist das zweite
Kontaktelement also keine Unterbrechungen, wie Löcher, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die aktive Schicht in einem durch die Projektion des zweiten Kontaktelements auf die aktive Schicht definierten Bereich zusammenhängend, insbesondere einfach zusammenhängend, ausgebildet. Zweite Ladungsträger gelangen bevorzugt über die gesamte laterale Ausdehnung des zweiten Kontaktelements in die zweite Schicht und rekombinieren mit den ersten Ladungsträgern in dem gesamten benannten Bereich der aktiven Schicht. In diesem Bereich wird dann elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die Form und Größe dieses lichterzeugenden Bereichs der aktiven Schicht definiert wiederum im Wesentlichen die Größe und Form des beim Blick auf die erste Hauptseite von einem Beobachter wahrgenommenen Bildpunktes. Geringe Formabweichungen und Größenabweichungen sind zum Beispiel auf die laterale
Stromaufweitung innerhalb der Halbleiterschichtenfolge zurückzuführen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauteil eine Mehrzahl von in lateraler Richtung nebeneinander und beabstandet voneinander auf der zweiten Hauptseite angeordnete zweite
Kontaktelemente. Die zweiten Kontaktelemente können wie das bisher und im Folgenden beschriebene zweite Kontaktelement ausgebildet sein. Die zweiten Kontaktelemente sind bevorzugt matrixartig auf der zweiten Hauptseite, beispielsweise in Maschen eines Gitternetzes, angeordnet. Im Bereich der
Gitternetzlinien sind die zweiten Kontaktelemente dann voneinander beabstandet. Jedem der zweiten Kontaktelemente ist insbesondere ein wie oben beschriebener Bildpunkt
eineindeutig zugeordnet. Entsprechend können also die
Bildpunkte auf der ersten Hauptseite matrixartig angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zweiten
Kontaktelemente im Betrieb einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass die Bildpunkte unabhängig voneinander zum Leuchten gebracht werden können. Das heißt, die
Kontaktelemente sind einzeln und unabhängig voneinander mit Strom oder Spannung beaufschlagbar. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Aussparung oder ist eine Mehrzahl von oben beschriebenen Aussparungen im Bereich zwischen zwei benachbarten zweiten Kontaktelementen angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
Halbleiterbauteil eine Mehrzahl von wie oben und im Folgenden beschriebenen ersten Kontaktelementen mit den zugehörigen Aussparungen auf. Die ersten Kontaktelemente können einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sein. Alternativ sind die ersten Kontaktelemente nur gemeinsam ansteuerbar, zum Beispiel über einen gemeinsamen Schalter.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind wenigstens einem Bildpunkt mehrere erste Kontaktelemente zugeordnet, die den jeweiligen Bildpunkt redundant kontaktieren. Sind
beispielsweise die Aussparungen als Durchkontaktierungen ausgebildet, so können die Aussparungen mit den zugehörigen ersten Kontaktelementen ringsum das zu dem Bildpunkt
gehörende zweite Kontaktelement angeordnet sein. Den
Bildpunkt redundant kontaktieren bedeutet hier, dass im
Betrieb über die mehreren ersten Kontaktelemente jeweils erste Ladungsträger in die Halbleiterschichtenfolge injiziert werden, die mit den zweiten Ladungsträgern aus dem dem zweiten Kontaktelement zugeordneten Bildpunkt zumindest teilweise rekombinieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest eines der ersten Kontaktelemente gleichzeitig an mehrere benachbarte Bildpunkte lateral angrenzend angeordnet und zur
gleichzeitigen Kontaktierung der mehreren benachbarten
Bildpunkte ausgebildet. Insbesondere ist die Aussparung des ersten Kontaktelements dann also in einem Bereich zwischen zwei benachbarten zweiten Kontaktelementen oder zugehörigen Bildpunkten angeordnet. Die ersten Ladungsträger aus dem ersten Kontaktelement rekombinieren dann im Betrieb teilweise mit zweiten Ladungsträgern des zweiten Kontaktelements eines Bildpunktes und teilweise mit zweiten Ladungsträgern des zweiten Kontaktelements eines dazu benachbarten Bildpunktes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Bildpunkte in Maschen eines Gitternetzes angeordnet, wobei eine oder mehrere Aussparungen eines oder mehrerer Kontaktelemente auf einem oder mehreren Knotenpunkten des Gitternetzes angeordnet sind. Sind beispielsweise die zweiten Kontaktelemente in Draufsicht auf die zweite Hauptseite quadratisch oder
rechteckig ausgeformt, so sind die Aussparungen
beispielsweise an den Ecken der zweiten Kontaktelemente angeordnet .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Aussparung als Graben ausgebildet. Der Graben und das Injektionselement bilden dann in Draufsicht auf die zweite Hauptseite bevorzugt jeweils eine zusammenhängende, das zweite Kontaktelement vollständig umgebende Bahn. Insbesondere durch diese
grabenförmige Ausgestaltung der Aussparung kann das
Kontrastverhältnis benachbarter Bildpunkte erhöht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Halbleiterbauteil mehrere zweite Kontaktelemente, um die jeweils ein Graben angeordnet ist. Die Gräben um die
einzelnen zweiten Kontaktelemente sind dabei bevorzugt zusammenhängend ausgebildet, bilden also zusammen einen zusammenhängenden Graben. Bevorzugt bilden die Gräben ein Gitternetz um die zweiten Kontaktelemente. Die zweiten Kontaktelemente können dann wiederum in den Maschen des
Gitternetzes angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in den
zusammenhängenden Gräben um die zweiten Kontaktelemente ein einziges zusammenhängendes erstes Kontaktelement ausgebildet das im Betrieb eine Mehrzahl von Bildpunkten gleichzeitig kontaktiert. Das zusammenhängende erste Kontaktelement folgt beispielsweise der Gitternetzstruktur der zusammenhängenden Gräben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ragt das
Injektionselement in Richtung weg von der ersten Hauptseite über die zweite Hauptseite hinaus. Das Injektionselement ist dabei bevorzugt einstückig ausgebildet. Insbesondere
erstreckt sich das Injektionselement also über die gesamte vertikale Ausdehnung oder nahezu über die gesamte vertikale Ausdehnung der Aussparung. In lateraler Richtung sind die erste Zwischenschicht, die erste Spiegelschicht und das
Injektionselement übereinandergelegt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen dem
Injektionselement und der ersten Spiegelschicht im Bereich der Seitenwände der Aussparung eine zweite Isolationsschicht angeordnet, die zum Beispiel die erste Spiegelschicht und das Injektionselement voneinander elektrisch isoliert. Die zweite Isolationsschicht kann dieselben oder andere Materialien aufweisen wie die oben genannte erste Isolationsschicht. Die zweite Isolationsschicht kann im Bereich der Seitenwände in direktem Kontakt sowohl mit dem Injektionselement als auch mit der ersten Spiegelschicht stehen. Alternativ ist auf eine zweite Isolationsschicht verzichtet und die erste Spiegelschicht steht im Bereich der Seitenwände in direktem Kontakt mit dem Injektionselement.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
Injektionselement als Schicht auf die Bodenfläche der
Aussparung aufgebracht. In diesem Fall ist die Spiegelschicht beispielsweise als spiegelndes Füllmaterial in die Aussparung eingebracht und füllt den Bereich zwischen dem
Injektionselement und der zweiten Hauptseite vollständig oder zumindest teilweise auf. In diesem Fall gelangen zweite
Ladungsträger, die in das erste Kontaktelement injiziert werden, über das spiegelnde Füllmaterial beziehungsweise die erste Spiegelschicht in das Injektionselement und von dort aus in die erste Schicht. Die Schichtdicke des
Injektionselements auf der Bodenfläche beträgt beispielsweise zumindest 5 nm oder zumindest 20 nm oder zumindest 50 nm oder zumindest 100 nm und/oder höchstens 500 nm oder höchstens 200 nm oder höchstens 100 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf der zweiten Hauptseite ein Träger mit Schaltern zur Ansteuerung der zweiten Kontaktelemente angeordnet. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um ein Aktivmatrixelement handeln mit Transistoren, wie Dünnfilmtransistoren, als Schalter.
Beispielsweise ist jedem Schalter ein zweites Kontaktelement eineindeutig zugeordnet. Die zweiten Kontaktelemente können über die Schalter entsprechend individuell und unabhängig voneinander angesteuert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
Hauptseite eine Strahlungsfläche zur Einkopplung oder
Auskopplung elektromagnetischer Strahlung aus oder in das Halbleiterbauteil. Insbesondere ist auf der ersten Hauptseite also kein das Bauteil stabilisierender Träger aufgebracht. Lediglich eine dünne Verkapselungsschicht kann auf der ersten Hauptseite aufgebracht sein. Die Strahlungsfläche ist
bevorzugt entlang der gesamten lateralen Ausdehnung des Halbleiterbauteils durchgängig eben ausgebildet. Insbesondere ist zwischen zwei benachbarten Bildpunkten auf der ersten Hauptseite keine Einkerbung in Form eines Grabens
eingebracht . Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Das
Verfahren eignet sich beispielsweise zur Herstellung eines wie oben beschriebenen Halbleiterbauteils. Sämtliche in
Verbindung mit dem Halbleiterbauteil offenbarten Merkmale sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt A) , in dem eine Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Hauptseite, einer ersten Schicht auf der ersten Hauptseite, einer aktiven Schicht auf der ersten Schicht, einer zweiten Schicht auf der aktiven Schicht und einer zweiten Hauptseite auf der zweiten Schicht bereitgestellt wird . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt
B) eine Mehrzahl von zweiten Kontaktelementen auf die zweite Hauptseite aufgebracht, wobei die zweiten Kontaktelemente in lateraler Richtung, parallel zu einer
Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht, nebeneinander und beabstandet voneinander angeordnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden in einem Schritt
C) Aussparungen in Form von Löchern oder Gräben von der zweiten Hauptseite aus in die Halbleiterschichtenfolge eingebracht. Die Aussparungen durchdringen dabei die zweite Schicht und die aktive Schicht vollständig und münden in die erste Schicht. Ferner sind die Aussparungen in Draufsicht auf die zweite Hauptseite lateral neben den zweiten
Kontaktelementen angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D) , in dem eine erste Zwischenschicht auf quer zur aktiven Schicht verlaufende Seitenwände der Aussparungen aufgebracht wird. Dabei grenzt die erste Zwischenschicht direkt an die Halbleiterschichtenfolge an.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt E) , bei dem eine erste Spiegelschicht direkt auf die erste Zwischenschicht im Bereich der Seitenwände aufgebracht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem Schritt F) ein Injektionselement auf direkt an die erste Schicht grenzende Bodenflächen der Aussparungen aufgebracht. Nach dem Aufbringen ist zwischen dem Injektionselement und der
Bodenfläche kein weiteres metallisches Element angeordnet. Das Injektionselement und die Spiegelschicht weisen
unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte A) bis F) in der angegebenen Reihenfolge als separate
Verfahrensschritte ausgeführt. Insbesondere die Schritte A) bis D) können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die erste
Zwischenschicht ganzflächig auf die Bodenflächen und die Seitenwände der Aussparungen aufgebracht. Die Innenseiten der Aussparungen sind dann also zunächst vollständig von der ersten Zwischenschicht überdeckt. In einem anschließenden
Schritt können die Bodenflächen durch einen trockenchemischen Rückätzprozess von der ersten Zwischenschicht wiederum befreit werden. Bevorzugt passiert das Rückätzen der ersten Zwischenschicht dabei selbstj ustierend, sodass eine
Verwendung einer Lithographiemaske nicht nötig ist. Der gerichtete trockenchemische Ätzprozess hat zur Folge, dass die erste Zwischenschicht von den vertikal verlaufenden
Seitenwänden nicht oder kaum abgelöst wird, wohingegen die Ätzrate oder Ätzgeschwindigkeit auf den lateral verlaufenden Bodenflächen wesentlich höher ist.
Alternativ kann aber auch auf das Entfernen der ersten
Zwischenschicht von der Bodenfläche verzichtet werden. Im weiteren Herstellungsverfahren wird die erste Zwischenschicht dann also weder von der Bodenfläche noch von den Seitenwänden entfernt. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn die erste Zwischenschicht eine wie oben beschriebene
Kontaktschicht ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt E) die erste Spiegelschicht ganzflächig auf die Bodenflächen und die Seitenwände der Aussparungen aufgebracht. Die Innenseiten der Aussparungen sind dann also zunächst vollständig von der ersten Spiegelschicht überdeckt. Anschließend kann die
Bodenfläche durch einen nasschemischen oder trockenchemischen Rückätzprozess von der ersten Spiegelschicht befreit werden. Das Rückätzen der ersten Spiegelschicht passiert dabei bevorzugt ebenfalls selbstj ustierend und wird ohne Verwendung einer Lithographiemaske durchgeführt. Ein nasschemisches Rückätzen der ersten Spiegelschicht kommt insbesondere dann in Frage, wenn die erste Spiegelschicht an den Seitenwänden der Aussparungen von einer Schutzschicht, beispielsweise einer wie unten beschriebenen zweiten Isolationsschicht, überdeckt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem
Aufbringen der ersten Spiegelschicht und vor dem Rückätzen der ersten Spiegelschicht eine zweite Isolationsschicht ganzflächig auf die erste Spiegelschicht im Bereich der
Bodenflächen und der Seitenwände der Aussparungen
aufgebracht. Anschließend kann die erste Spiegelschicht im Bereich der Bodenflächen durch einen trockenchemischen
Rückätzprozess von der zweiten Isolationsschicht befreit werden. Auch das Rückätzen der zweiten Isolationsschicht geschieht dabei bevorzugt selbstj ustierend, sodass die
Verwendung einer Lithographiemaske nicht nötig ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Schritt F) vor dem Schritt E) durchgeführt. Dabei wird im Schritt F) das Injektionselement mittels eines anisotropen
Abscheideverfahrens als eine Schicht auf den Bodenflächen der Aussparungen ausgebildet. Anschließend wird im Schritt E) die Aussparung mit einem spiegelnden Füllmaterial aufgefüllt, welches dann die erste Spiegelschicht bildet.
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Es zeigen:
Figuren 1A bis 1K verschiedene Positionen in einem
Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil,
Figuren IL bis IN Draufsichten auf Ausführungsbeispiele des optoelektronischen Halbleiterbauteils ,
Figuren 2A bis 5C Positionen in einem weiteren
Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens für das optoelektronisches Halbleiterbauteil,
Figur 6A ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen
Halbleiterbauteils in Seitenansicht und
Figur 6B eine Abwandlung des optoelektronischen
Halbleiterbauteils in Seitenansicht,
Figuren 7A bis 7D verschiedene Positionen in einem weiteren
Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens für das optoelektronische Halbleiterbauteil.
In Figur 1A ist eine erste Position eines Verfahrens zur Herstellung von einem optoelektronischen Halbleiterbauteil gezeigt. Dabei ist eine Halbleiterschichtenfolge 1 auf einem Substrat 13, beispielsweise einem Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge 1, direkt aufgebracht. Die
Halbleiterschichtenfolge 1 weist eine dem Substrat 13 zugewandte erste Hauptseite und eine dem Substrat 13
abgewandte zweite Hauptseite auf. Auf dem Substrat 13 sind eine erste Schicht 10, eine aktive Schicht 11 und eine zweite Schicht 12 in der angegebenen Reihenfolge zwischen der ersten Hauptseite und der zweiten Hauptseite aufgebracht. Auf die zweite Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge 1 ist ferner eine zweite Kontaktschicht 320 sowie eine darauf angeordnete erste Passivierungsschicht 14 aufgebracht. Die Halbleiterschichtenfolge 1 basiert beispielsweise auf
GaN, das Substrat 13 ist beispielsweise ein Saphir- oder GaN- Aufwachssubstrat . Die zweite Kontaktschicht 320 ist
beispielsweise aus Ag gebildet. Die erste
Passivierungsschicht 14 kann ein isolierendes Material, wie SiC>2 oder SiN, aufweisen oder daraus bestehen.
In der in Figur 1B gezeigten Position des Verfahrens sind die zweite Kontaktschicht 320 und die darauf angeordnete
Passivierungsschicht 14 mit Hilfe einer Maske lithographisch strukturiert. Durch die Strukturierung sind zweite
Kontaktelemente 32 entstanden, die in lateraler Richtung, parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht 11, nebeneinander und beabstandet voneinander auf der zweiten Hauptseite angeordnet sind.
In der in Figur IC gezeigten Position ist mit Hilfe derselben Maske die Halbleiterschichtenfolge 1 strukturiert. Dabei sind Aussparungen 2 in die Halbleiterschichtenfolge 1 eingebracht, die sich von der zweiten Hauptseite aus vollständig durch die zweite Schicht 12 und die aktive Schicht 11 erstrecken und in die erste Schicht 10 münden. Die Aussparungen 2 sind in den Zwischenräumen zwischen den benachbarten zweiten
Kontaktelementen 32 ausgebildet. Bei den Aussparungen 2 kann es sich um zylinderförmige Durchkontaktierungen oder Gräben handeln, die jeweils quer zur aktiven Schicht 11 verlaufende Seitenflächen und im Wesentlichen parallel zur aktiven
Schicht 11 verlaufende Bodenflächen aufweisen.
In der Position der Figur 1D ist auf die Seitenwände der Aussparungen 2 eine erste Zwischenschicht 20 in Form einer ersten Isolationsschicht 20, wie eine Si02_Schicht oder eine
SiN-Schicht, vollständig aufgebracht. Das Aufbringen der ersten Isolationsschicht 20 kann beispielsweise durch
zunächst konformes Abscheiden der ersten Isolationsschicht 20 auf die zweite Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge 1 erfolgen. Dabei legt sich die erste Isolationsschicht 20 formschlüssig auf die Seitenwände sowie auf die Bodenflächen der Aussparungen 2. Anschließend kann ein trockenchemischer Rückätzprozess erfolgen, bei dem die Ätzrate auf Flächen parallel zur zweiten Hauptseite größer ist als auf Flächen senkrecht zur zweiten Hauptseite. Dadurch wird erreicht, dass die erste Isolationsschicht 20 auf den Bodenflächen der
Aussparungen 2 vollständig entfernt wird, wohingegen die erste Isolationsschicht 20 auf den Seitenwänden der
Aussparungen 2 verbleibt. Bei einem solch selbstj ustierenden Rückätzprozess ist die Verwendung einer Maske, wie einer Lithographiemaske, nicht nötig.
In der in Figur IE dargestellten Position ist eine erste Spiegelschicht 21, zum Beispiel eine Ag-Schicht, von der zweiten Hauptseite her auf die Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht. Die erste Spiegelschicht 21 bedeckt dabei sowohl die Bodenflächen als auch die Seitenwände der Aussparungen 2 vollständig und formschlüssig. In der Position der Figur 1F ist auf die erste Spiegelschicht 21 im Bereich der Seitenwände der Aussparung 2 eine zweite Isolationsschicht 22, zum Beispiel eine Si02_Schicht oder
SiN-Schicht, direkt aufgebracht. Das Aufbringen der zweiten Isolationsschicht 22 kann dabei wie das Aufbringen der ersten Isolationsschicht 20 durch zunächst konformes Abscheiden und einem darauffolgenden Rückätzprozess erfolgen. Auf diese Weise ist erreicht, dass die erste Spiegelschicht 21 im
Bereich der Bodenflächen der Aussparungen 2 frei von der zweiten Isolationsschicht 22 ist.
In der Position der Figur IG sind die Bodenflächen der
Aussparungen 2 auch von der ersten Spiegelschicht 21 befreit. Für das Entfernen der ersten Spiegelschicht 21 von den
Bodenflächen kann ein trockenchemisches oder nasschemisches Ätzverfahren verwendet sein. Bei einem nasschemischen, insbesondere isotropen Ätzverfahren, wirkt die zweite
Isolationsschicht 22 auf den Seitenwänden als Schutzschicht, so dass an den Seitenwänden die erste Spiegelschicht 21 nicht angegriffen wird. Die zweite Isolationsschicht 22 wirkt also quasi als Maske für den Ätzprozess an der ersten
Spiegelschicht 21. Die Verwendung einer zusätzlichen
Lithographiemaske ist auch für das Wegätzen der ersten
Spiegelschicht 21 von der Bodenfläche nicht nötig.
In der Position der Figur 1H sind die Aussparungen 2 mit einem Injektionselement 23 in Form eines metallischen
Materials, wie AI, Ti oder Au, aufgefüllt. Auf der zweiten Hauptseite bedeckt das Injektionselement 23 auch Bereiche rings um die Aussparung 2. In der Querschnittsansicht der
Figur 1H ist das Injektionselement 23 T-förmig ausgebildet. Insgesamt sind durch das zumindest teilweise Auffüllen mit dem Injektionselement 23 erste Kontaktelemente 31 gebildet, die die Aussparungen 2 komplett auffüllen. Im Bereich der Bodenflächen ist das Injektionselement 23 jeweils in direktem Kontakt mit der ersten Schicht 10 der
Halbleiterschichtenfolge 1. Alternativ kann aber zuvor auch noch ein transparent leitfähiges Material, wie ZnO oder ITO, auf die Bodenfläche aufgebracht werden, welches dann in direktem Kontakt mit der ersten Schicht 10 und dem
Injektionselement 23 ist. In der in Figur II gezeigten Position ist auf die zweite
Hauptseite eine zweite Passivierungsschicht 15 aufgebracht, die die ersten Kontaktelemente 31 und die zweiten
Kontaktelemente 32 vollständig und formschlüssig bedeckt. Die zweite Passivierungsschicht 15 kann dasselbe Material wie die erste Passivierungsschicht 14 aufweisen oder daraus bestehen.
In Figur 1J sind die erste 14 und zweite Passivierungsschicht 15 durch einen Lithographieprozess derart strukturiert, dass die ersten 31 und zweiten Kontaktelemente 32 zumindest teilweise freigelegt sind. Insbesondere sind die zweiten Kontaktelemente 32 in Bereichen, die nicht mit den ersten Kontaktelementen 31 überlappen, freigelegt.
In der Position der Figur 1K ist gezeigt, wie ein Träger 5 mit Schaltern 50 auf die zweite Hauptseite der
Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht ist. Die Schalter 50 sind dabei über ein leitfähiges Material, wie ein Lotmetall oder einen leitfähigen Kleber, mit den zweiten
Kontaktelementen 32 mechanisch und elektrisch leitend
verbunden. Jedem Schalter 50 ist ein zweites Kontaktelement 32 eineindeutig zugeordnet. Über die Schalter 50 können die einzelnen zweiten Kontaktelemente 32 einzeln und unabhängig voneinander kontaktiert oder bestromt werden. Ferner ist den ersten Kontaktelementen 31 ein gemeinsamer Schalter 50 zugeordnet, der alle ersten Kontaktelemente 31 gemeinsam kontaktiert und bestromt. In Figur 1K ist außerdem ersichtlich, dass das Substrat 13 von der ersten Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge 1 entfernt ist. Die erste Hauptseite der
Halbleiterschichtenfolge 1 bildet eine Strahlungsfläche 6 für Strahlung, die in der aktiven Schicht 11 erzeugt wird. Die Strahlungsfläche 6 verläuft dabei durchgängig eben über eine Mehrzahl von ersten 31 und zweiten Kontaktelementen 32.
Außerdem ist in Figur 1K zu erkennen, dass jedem zweiten Kontaktelement 32 ein Bildpunkt 4 eineindeutig zugeordnet ist. Im Betrieb leuchten die Bildpunkte 4 beim Blick auf die Strahlungsfläche 6, je nachdem welches zweite Kontaktelement 32 bestromt wird. Die Bildpunkte 4 sind dabei im Wesentlichen durch die Projektion der zweiten Kontaktelemente 32 auf die Strahlungsfläche 6 definiert. Die Form, Größe und Position der Bildpunkte 4 ergibt sich also im Wesentlichen aus der Form, Größe und Position der zweiten Kontaktelemente 32.
In Figur IL ist ein Ausführungsbeispiel eines hier
beschriebenen Halbleiterbauteils 100 in Draufsicht auf die zweite Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge 1 dargestellt. Zu erkennen sind die einzelnen zweiten Kontaktelemente 32, die in einem matrixartigen Muster angeordnet sind. Die ersten Kontaktelemente 31 bilden ein einzelnes zusammenhängendes erstes Kontaktelement 31. Die Aussparungen 2 bilden einen zusammenhängenden Graben 2, der gitternetzlinienförmig um die zweiten Kontaktelemente 32 angeordnet ist. Das erste
Kontaktelement 31 bildet dabei einen gemeinsamen Gegenkontakt zu der Mehrzahl von zweiten Kontaktelementen 32. In der Figur IM ist eine Draufsicht auf die erste Hauptseite beziehungsweise die Strahlungsfläche 6 des Halbleiterbauteils 100 gezeigt. In gestrichelten Linien sind die Konturen der einzelnen Bildpunkte 4 dargestellt, die den zweiten
Kontaktelementen 32 jeweils eineindeutig zugeordnet sind, und in ihren Konturen im Wesentlichen den Konturen der zweiten Kontaktelemente 32 entsprechen. Die einzelnen Bildpunkte 4 können im Betrieb einzeln und unabhängig voneinander
angesteuert werden, so dass die in Figur IM dargestellte Strahlungsfläche 6 eine pixelierte Leuchtfläche darstellt.
Im Ausführungsbeispiel der Figur IN ist wie in Figur IL eine Draufsicht auf die zweite Hauptseite der
Halbleiterschichtenfolge 1 gezeigt. Im Unterschied zu Figur IL sind die Aussparungen 2 hier nicht als Gräben 2 um die zweiten Kontaktelemente 32 angeordnet, sondern sind als
Löcher 2 in der Halbleiterschichtenfolge 1 geformt. Die
Löcher 2 sind dabei jeweils an Kreuzungspunkten eines
Gitternetzes um die zweiten Kontaktelemente 32 angebracht. Insbesondere sind die in den Löchern 2 angeordneten ersten Kontaktelemente 31 hier also als Durchkontaktierungen, beispielsweise zylinderförmige Durchkontaktierungen, in der Halbleiterschichtenfolge 1 ausgebildet. Jedem zweiten
Kontaktelement 32 ist dabei eine Mehrzahl von ersten
Kontaktelementen 31 zugeordnet. Andersherum sind aber auch jedem ersten Kontaktelement 31 zumindest zwei zweite
Kontaktelemente 32 zugeordnet.
In den Figuren 2A bis 2C sind alternative Verfahrensschritte zu denen der Figuren 1A und 1B gezeigt.
In Figur 2A ist auf die zweite Hauptseite der
Halbleiterschichtenfolge 1 eine Mehrzahl von zweiten Kontaktelementen 32 aufgebracht, die voneinander beabstandet sind. Im Gegensatz zu der Position der Figur 1A ist zu diesem Zeitpunkt noch keine erste Passivierungsschicht 14 auf den zweiten Kontaktelementen 32 aufgebracht.
Die erste Passivierungsschicht 14 ist erst in der Position der Figur 2B auf die zweiten Kontaktelemente 32 aufgebracht. Dabei bedeckt die erste Passivierungsschicht 14 die zweiten Kontaktelemente 32 vollständig und füllt auch die
Zwischenbereiche auf der zweiten Hauptseite zwischen
benachbarten zweiten Kontaktelementen 32 auf.
Über ein pixelfeines Lithographieverfahren mittels einer Maske kann dann die erste Passivierungsschicht 14 derart strukturiert werden, dass die Halbleiterschichtenfolge 1 im Bereich zwischen zwei benachbarten zweiten Kontaktelementen 32 freigelegt wird. Das Ergebnis ist in Figur 2C gezeigt. Anders als in Figur 1B sind durch diese Verfahrensschritte die zweiten Kontaktelemente 32 auch an quer zur zweiten Hauptseite verlaufenden Seitenflächen mit der ersten
Passivierungsschicht 14 überdeckt. Dies bietet den Vorteil, dass die zweiten Kontaktelemente 32 besser geschützt sind, hat aber zum Nachteil, dass es zu einem größeren
Flächenverbrauch im Bereich zwischen den zweiten
Kontaktelementen 32 kommt und dass mehr Prozessschritte benötigt werden.
In den Figuren 3A bis 3B sind alternative Verfahrensschritte zu den Verfahrensschritten der Figuren 1H bis 1J gezeigt. Figur 3A entspricht dabei zunächst der Figur 1H.
Anders als in dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1H bis 1J wird nach dem Ausformen der ersten Kontaktelemente 31 keine zweite Passivierungsschicht 15 auf die zweite Hauptseite der Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht. Vielmehr wird, wie in Figur 3B illustriert, die erste Passivierungsschicht 14 direkt fotolithographisch strukturiert, wobei die ersten 31 und zweiten Kontaktelemente 32 zumindest teilweise freigelegt werden. Von einer zweiten Passivierungsschicht 15 wird gar nicht Gebrauch gemacht. Dies hat zum Vorteil gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Verfahren, dass weniger Prozessschritte nötig sind.
In den Figuren 4A bis 4C sind alternative Verfahrensschritte zu den Verfahrensschritten der Figuren IE bis 1H gezeigt. Die Figur 4A entspricht dabei zunächst der Figur IE. Anders als in den Figuren IE bis 1H wird zur Entfernung der ersten Spiegelschicht 21 von den Bodenflächen der Aussparung 2 aber nicht von einer zweiten Isolationsschicht 22 Gebrauch gemacht. Vielmehr wird, wie in Figur 4B dargestellt, die erste Spiegelschicht 21 mittels eines anisotropen
Rückätzprozesses, wie beispielsweise eines trockenchemischen Rückätzprozesses, von den Bodenflächen der Aussparungen 2 entfernt. Aufgrund der Anisotropie des Rückätzprozesses wird dabei lediglich die Bodenflächen der Aussparungen 2
freigelegt, wohingegen die erste Spiegelschicht 21 auf den Seitenwänden der Aussparungen 2 verbleibt.
In Figur 4C ist dann dargestellt, wie die Aussparungen 2 mit dem Injektionselement 23 aufgefüllt werden, wodurch die ersten Kontaktelemente 31 entstehen. Wiederum ist das
Injektionselement 23 dabei jeweils an den Bodenflächen in direktem Kontakt mit der ersten Schicht 10. Außerdem ist im Ausführungsbeispiel der Figur 4C das Injektionselement 23 auch in direktem elektrischem Kontakt mit der ersten
Spiegelschicht 21.
In den Figuren 5A bis 5C sind Positionen in
Verfahrensschritte dargestellt, die alternativ zu den
Verfahrensschritten der Figuren 1D bis 1H durchgeführt werden können .
Figur 5A entspricht dabei der oben beschriebenen Figur ID. Das heißt, die Seitenwände der Aussparungen 2 sind bereits mit der ersten Isolationsschicht 20 bedeckt, die Bodenflächen der Aussparungen 2 sind dagegen von der ersten
Isolationsschicht 20 befreit. In Figur 5B ist gezeigt, wie mittels eines anisotropen
Abscheideverfahrens, wie zum Beispiel Physical Vapour
Deposition, kurz PVD, das metallische Injektionselement 23 als Schicht auf die Bodenflächen, zum Beispiel direkt auf die Bodenfläche, der Aussparungen 2 aufgebracht wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Fotolithographiemaske
geschehen. Durch die Verwendung des anisotropen
Abscheideverfahrens bleiben die Seitenwände der Aussparungen 2 frei von dem Injektionselement 23. In der Figur 5C ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, bei dem ein spiegelndes metallisches Füllmaterial 21
anschließend in die Aussparungen 2 eingebracht wird. Das Füllmaterial 21 füllt die Aussparungen 2 dabei vollständig auf und überragt die Aussparungen 2 in Richtung weg von der zweiten Hauptseite. Das spiegelnde Füllmaterial 21 bildet dabei gleichzeitig die erste Spiegelschicht 21. Anders als bei den bisherigen Ausführungsbeispielen sind die ersten Kontaktelemente 31 nun überwiegend durch die erste Spiegelschicht 21 statt durch die Injektionselemente 23 gebildet .
In der Figur 6A ist ein Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 in Seitenansicht gezeigt, das dem Ausführungsbeispiel der Figur 1K entspricht. Zusätzlich sind in der Figur 6A aber noch einige als Pfeile dargestellte Lichtwege von in der aktiven Schicht 11
erzeugter elektromagnetischer Strahlen dargestellt.
Die durchgezogenen Pfeile stehen dabei für Strahlen innerhalb eines Bildpunktes 4, die aus der aktiven Schicht 11 direkt über die Strahlungsfläche 6 aus dem Halbleiterbauteil 100 ausgekoppelt werden.
Der gestrichelte Pfeil zeigt einen Lichtweg, bei dem ein Strahl an der Seitenwand einer Aussparung 2 reflektiert und erst dann über die Strahlungsfläche 6 ausgekoppelt wird.
Dabei wird der Strahl durch die hochreflektive erste
Spiegelschicht 21 besonders effektiv reflektiert.
Der gepunktete Pfeil zeigt einen Lichtweg, bei dem der Strahl aus der aktiven Schicht 11 zunächst auf die Strahlungsfläche 6 trifft, dort aber aufgrund von Fresnel-Reflexion oder
Totalreflexion teilweise oder vollständig zurückreflektiert wird. Es besteht die Gefahr, dass dieser Strahl einen
benachbarten Bildpunkt 4 erreicht und somit das
Kontrastverhältnis zwischen den Bildpunkten 4 reduziert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel trifft der Strahl aber zunächst auf die Bodenfläche der Aussparung 2, und sieht dort das Injektionselement 23 statt der ersten Spiegelschicht 21. Das Injektionselement 23 ist vorzugsweise aber absorbierend oder schlecht reflektierend ausgebildet, so dass das Licht an der Bodenfläche absorbiert wird. Dies reduziert das optische Übersprechen benachbarter Bildpunkte 4 und erhöht für den Beobachter das Kontrastverhältnis.
In Figur 6B ist dagegen eine Abwandlung des
Halbleiterbauteils gezeigt, bei dem das Injektionselement 23 und die Spiegelschicht 21 aus demselben Material gebildet sind. Wie der Figur 6B zu entnehmen ist, wird der Strahl an der Bodenfläche der Aussparungen 2 reflektiert, wodurch es zu einem Übersprechen benachbarter Bildpunkte 4 und einem verringerten Kontrastverhältnis für den Beobachter kommt.
In den Figuren 7A bis 7D sind verschiedene Positionen in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens gezeigt. Die Position der Figur 7A folgt beispielsweise auf die Position aus der Figur IC.
In Figur 7A ist zusätzlich auf die Passivierungsschicht 14 eine Fotomaske 40 aufgebracht, die Öffnungen in den Bereichen der Aussparungen 2 aufweist. Insgesamt sind die Öffnungen aber größer als die lateralen Ausdehnungen der Aussparungen 2. Auch ist in Figur 7A dargestellt wie die erste
Zwischenschicht 20 als zusammenhängende Schicht auf die
Fotomaske 40 aufgebracht und in die Aussparungen 2
eingebracht ist, beispielsweise über einen ungerichteten Prozess, wie Sputtern. Dabei bedeckt die erste
Zwischenschicht 20 sowohl die Bodenflächen als auch die
Seitenwände der Aussparungen 2 vollständig.
Anders als bei den bisherigen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der ersten Zwischenschicht 20 hier nicht um eine erste Isolationsschicht 20 sondern um eine Kontaktschicht 20, die einen geringen Kontaktwiderstand zur ersten Schicht 10 der Halbleiterschichtenfolge 1 aufweist, bei der der
Kontaktwiderstand zu der zweiten Schicht 12 der
Halbleiterschichtenfolge 1 aber groß ist. Beispielsweise basiert dazu die Halbleiterschichtenfolge 1 auf GaN, die erste Schicht 10 ist dann zum Beispiel eine n-GaN-Schicht , die zweite Schicht 12 zum Beispiel eine p-GaN-Schicht . Das Material der Kontaktschicht 20 ist beispielsweise ZnO. Zwar ist in allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen die erste Zwischenschicht 20 eine erste Isolationsschicht 20, jedoch kann die erste Isolationsschicht 20 auch jeweils mit einer solchen Kontaktschicht 20 ausgetauscht werden. In der Position der Figur 7B ist eine metallische Schicht über einen gerichteten Prozess, wie Bedampfen, auf die
Kontaktschicht 20 aufgebracht. Diese metallische Schicht bildet im Bereich der Bodenflächen der Aussparungen 2 die Injektionselemente 23. Die Kontaktschicht 20 kann dabei Strom zwischen dem Injektionselement 23 und der ersten Schicht 10 leiten. Durch das gerichtete Aufbringen der metallischen Schicht ist erreicht, dass nur die lateral verlaufenden
Flächen, also insbesondere die Bodenflächen bedeckt werden. Die vertikal verlaufenden Flächen, insbesondere die
Seitenwände, werden nicht oder nur geringfügig von dem metallischen Material der Injektionselemente 23 bedeckt.
In der Position der Figur 7C ist wiederum eine metallische erste Spiegelschicht 21 über ein ungerichtetes oder isotropes Verfahren aufgebracht, sodass sowohl die Seitenwände als auch die Bodenflächen von der ersten Spiegelschicht 21 bedeckt sind . Anders als zum Beispiel im Ausführungsbeispiel der Figur 5C füllt die erste Spiegelschicht 21 aber die Aussparung 2 nicht vollständig sondern nur teilweise auf und formt die
Bodenflächen und Seitenwände der Aussparungen 2 nach. Ein Teil der Aussparungen 2 bleibt dabei unbefüllt. Eine solche teilweise Befüllung der Aussparungen 2 kann auch bei allen vorhergehenden Ausführungsbeispielen gewählt werden.
In Figur 7D ist eine Position gezeigt, bei der die Fotomaske 40 mit den darauf befindlichen Schichten abgelöst ist.
Anschließend können zum Beispiel die im Zusammenhang mit den Figuren II bis 1K beschriebenen Verfahrensschritte
durchgeführt werden, um das Halbleiterbauteil 100 fertig zu stellen .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen aus den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterschichtenfolge
2 Aussparung
4 Bildpunkt
5 Träger
6 Strahlungsfläche
10 erste Schicht
11 aktive Schicht
12 zweite Schicht
13 Substrat
14 erste Passivierungsschicht
15 zweite Passivierungsschicht
20 erste Zwischenschicht
21 erste Spiegelschicht
22 zweite Isolationsschicht
23 Inj ektionselernent
31 erstes Kontaktelement
32 zweites Kontaktelement
40 Fotomaske
50 Schalter
optoelektronisches Halbleiterbaute

Claims

Patentansprüche
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) aufweisend:
- eine Halbleiterschichtenfolge (1) umfassend folgende, in der angegebenen Reihenfolge übereinander
angeordnete Elemente: eine erste Hauptseite, eine erste Schicht (10), eine aktive Schicht (11), eine zweite Schicht (12) und eine zweite Hauptseite;
- ein auf der zweiten Hauptseite angeordnetes erstes Kontaktelement (31), das eine Aussparung (2) in der Halbleiterschichtenfolge (1) auffüllt, wobei sich die Aussparung (2) von der zweiten Hauptseite aus vollständig durch die zweite Schicht (12) und die aktive Schicht (11) erstreckt und in die erste Schicht (10) mündet,
- ein auf die zweite Hauptseite aufgebrachtes zweites Kontaktelement (32), das in Draufsicht auf die zweite Hauptseite lateral neben der Aussparung (2)
angeordnet ist, wobei
- das erste Kontaktelement (31) eine erste transparente Zwischenschicht (20), eine metallische erste Spiegelschicht (21) und ein metallisches
Injektionselement (23) aufweist,
- die erste Zwischenschicht (20) auf quer zur aktiven Schicht (11) verlaufenden Seitenwänden der Aussparung (2) aufgebracht ist und in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge (1) steht,
- die erste Spiegelschicht (21) im Bereich der
Seitenwände direkt auf die erste Zwischenschicht (20) aufgebracht ist,
- das Injektionselement (23) auf eine direkt an die erste Schicht (10) grenzende Bodenfläche der Aussparung (2) aufgebracht ist und zwischen dem Injektionselement (23) und der Bodenfläche kein weiteres metallisches Element angeordnet ist,
- im Betrieb die erste Zwischenschicht (20) einen
direkten Stromfluss zwischen der zweiten Schicht (12) und dem ersten Kontaktelement (31) unterbindet,
- die Kontur des zweiten Kontaktelements (32) die Form, Größe und Position eines beim Blick auf die erste Hauptseite im Betrieb leuchtenden Bildpunktes (4) des Halbleiterbauteils (100) definiert,
- das Injektionselement (23) und die Spiegelschicht
(21) unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach
Anspruch 1, wobei
- die Seitenwände der Aussparung (2) zu zumindest 80 % mit der ersten Spiegelschicht (21) bedeckt sind,
- die Reflektivität der ersten Spiegelschicht (21) bei einer von der aktiven Schicht (11) emittierten mittleren Wellenlänge zumindest 80 % beträgt,
- die Reflektivität des Injektionselements (23) bei einer von der aktiven Schicht (11) emittierten mittleren Wellenlänge höchstens 50 % beträgt.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach
Anspruch 1 oder 2, wobei
- das Injektionselement (23) im Bereich der Bodenfläche direkt an die erste Schicht (10) grenzt oder
- im Bereich der Bodenfläche eine transparente Schicht zwischen dem Injektionselement (23) und der ersten Schicht (10) ausgebildet ist, die direkt an das
Injektionselement (23) und die erste Schicht (10) grenzt und eine Transparenz bei einer von der aktiven Schicht (11) emittierten mittleren Wellenlänge von zumindest 80 % aufweist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste
Zwischenschicht (20) eine erste Isolationsschicht (20) ist, die einen direkten Stromfluss zwischen der ersten Spiegelschicht (21) und der Halbleiterschichtenfolge (1) im Bereich der Seitenwände verhindert.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste
Zwischenschicht (20) eine Kontaktschicht (20) ist, wobei
- die Kontaktschicht (20) im Bereich der ersten Schicht (10) einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Schicht (10) und der ersten Spiegelschicht (21) herstellt,
- die Kontaktschicht (20) im Bereich der zweiten
Schicht (12) elektrisch isolierend zwischen der ersten Spiegelschicht (21) und der zweiten Schicht (12) wirkt,
- die Kontaktschicht (20) zusätzlich zwischen der
Bodenfläche und dem Injektionselement (23) angeordnet ist .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das zweite Kontaktelement (32) zusammenhängend
ausgebildet ist,
- die aktive Schicht (11) in einem durch die Projektion des zweiten Kontaktelements (32) auf die aktive Schicht (11) definierten Bereich zusammenhängend ausgebildet ist.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Mehrzahl von in lateraler Richtung, parallel zur zweiten Hauptseite nebeneinander und beabstandet voneinander angeordneten zweiten Kontaktelementen (31, 32), wobei
- jedes der zweiten Kontaktelemente (32) einem
Bildpunkt (4) eineindeutig zugeordnet ist,
- die zweiten Kontaktelemente (32) im Betrieb einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sind, sodass die Bildpunkte (4) unabhängig voneinander zum
Leuchten gebracht werden können,
- die Aussparung (2) im Bereich zwischen zwei
benachbarten zweiten Kontaktelementen (32) angeordnet ist .
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei wenigstens einem Bildpunkt (4) mehrere erste Kontaktelemente (31) zugeordnet sind, die den
jeweiligen Bildpunkt (4) redundant kontaktieren.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei der zumindest eines der ersten Kontaktelemente (31) gleichzeitig an mehrere benachbarte Bildpunkte (4) lateral angrenzend angeordnet ist und zur
gleichzeitigen Kontaktierung der mehreren benachbarten Bildpunkte (4) ausgebildet ist. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach mindestens Anspruch 7,
bei der die Bildpunkte (4) in Maschen eines
Gitternetzes angeordnet sind, wobei eine oder mehrere Aussparungen (2) eines oder mehrerer Kontaktelemente (31) auf einem oder mehreren Knotenpunkten des
Gitternetzes angeordnet sind.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- die Aussparung (2) als Graben (2) ausgebildet ist,
- der Graben (2) und das Injektionselement (23) in Draufsicht auf die zweite Hauptseite jeweils eine zusammenhängende, das zweite Kontaktelement (32) vollständig umgebende Bahn bilden.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach mindestens den Ansprüchen 7 und 11, wobei
- die Gräben (2) um die einzelnen zweiten
Kontaktelemente (32) zusammenhängen und ein
Gitternetz um die zweiten Kontaktelemente (32) bilden,
- in den zusammenhängenden Gräben (2) ein einziges, zusammenhängendes erstes Kontaktelement (31) ausgebildet ist, das im Betrieb eine Mehrzahl von Bildpunkten (4) gleichzeitig kontaktiert.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei zwischen dem Injektionselement (23) und der ersten Spiegelschicht (21) im Bereich der Seitenwände der Aussparung (2) eine zweite Isolationsschicht (22) angeordnet ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Injektionselement (23) als Schicht auf die
Bodenfläche der Aussparung (2) aufgebracht ist,
- die Spiegelschicht (21) als spiegelndes Füllmaterial in die Aussparung (2) eingebracht ist und den Bereich zwischen Injektionselement (23) und zweiter
Hauptseite vollständig oder zumindest teilweise auffüllt .
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils (100) aufweisend die Schritte:
A) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer ersten Hauptseite, einer ersten Schicht (10) auf der ersten Hauptseite, einer aktiven Schicht (11) auf der ersten Schicht (11), einer zweiten Schicht (12) auf der aktiven Schicht (11) und einer zweiten Hauptseite auf der zweiten Schicht (12);
B) Aufbringen einer Mehrzahl von zweiten
Kontaktelementen (32) auf die zweite Hauptseite, wobei die zweiten Kontaktelemente (32) in lateraler Richtung, parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht (11), nebeneinander und beabstandet voneinander angeordnet werden;
C) Einbringen von Aussparungen (2) in Form von Löchern oder Gräben von der zweiten Hauptseite aus in die
Halbleiterschichtenfolge (1), wobei
- die Aussparungen (2) die zweite Schicht (12) und die aktive Schicht (11) vollständig durchdringen und in die erste Schicht (10) münden,
- die Aussparungen (2) in Draufsicht auf die zweite
Hauptseite lateral neben den zweiten Kontaktelementen (32) angeordnet sind; D) Aufbringen einer ersten Zwischenschicht (20) auf quer zur aktiven Schicht (11) verlaufenden Seitenwänden der Aussparungen (2), sodass die erste
Isolationsschicht (20) direkt an die
Halbleiterschichtenfolge (1) angrenzt;
E) Aufbringen einer metallischen Spiegelschicht (21) direkt auf die erste Zwischenschicht (20) im Bereich der Seitenwände;
F) Aufbringen eines metallischen Injektionselements (23) auf direkt an die erste Schicht (10) grenzende Bodenflächen der Aussparungen (2), wobei anschließend zwischen dem Injektionselement (23) und der Bodenfläche kein weiteres metallisches Element angeordnet ist, wobei das Injektionselement (23) und die Spiegelschicht (21) unterschiedliche Materialzusammensetzungen
aufweisen .
Verfahren nach Anspruch 15, wobei im Schritt D)
- die erste Zwischenschicht (20) ganzflächig auf die Bodenflächen und die Seitenwände der Aussparungen (2) aufgebracht wird,
- anschließend die Bodenflächen durch einen
trockenchemischen Rückätzprozess von der ersten
Zwischenschicht (20) befreit werden,
- das Rückätzen der ersten Zwischenschicht (20)
selbstj ustierend ist und ohne Verwendung einer
Lithographiemaske durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei im Schritt D)
- die erste Zwischenschicht (20) ganzflächig auf die Bodenflächen und die Seitenwände der Aussparungen (2) aufgebracht wird und im weiteren Herstellungsverfahren weder von der Bodenfläche noch von den Seitenwänden entfernt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt E)
- die erste Spiegelschicht (20) ganzflächig auf die
Bodenflächen und die Seitenwände der Aussparungen (2) aufgebracht wird,
- anschließend die Bodenflächen durch einen
nasschemischen oder trockenchemischen Rückätzprozess von der ersten Spiegelschicht (21) befreit werden,
- das Rückätzen der ersten Spiegelschicht (21)
selbstj ustierend ist und ohne Verwendung einer
Lithographiemaske durchgeführt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei nach dem Aufbringen der ersten Spiegelschicht
(21) und vor dem Rückätzen der ersten Spiegelschicht
(21)
- eine zweite Isolationsschicht (22) ganzflächig auf die erste Spiegelschicht (21) im Bereich der
Bodenflächen und der Seitenwände der Aussparungen (2) aufgebracht wird,
- anschließend die erste Spiegelschicht (21) im Bereich der Bodenflächen durch einen trockenchemischen
Rückätzprozess von der zweiten Isolationsschicht (22) befreit wird,
- das Rückätzen der zweiten Isolationsschicht (22) selbstj ustierend ist und ohne Verwendung einer
Lithographiemaske durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei
- der Schritt F) vor dem Schritt E) ausgeführt wird, - im Schritt F) das Injektionselement (23) mittels eines anisotropen Abscheideverfahrens als eine
Schicht auf den Bodenflächen der Aussparungen (2) ausgebildet wird,
- im Schritt E) die Aussparungen (2) mit einem
spiegelnden Material aufgefüllt werden, welches dann die erste Spiegelschicht (21) bildet.
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