WO2018010883A1 - Bauelement mit verbesserter effizienz und verfahren zur herstellung eines bauelements - Google Patents

Bauelement mit verbesserter effizienz und verfahren zur herstellung eines bauelements Download PDF

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WO2018010883A1
WO2018010883A1 PCT/EP2017/062783 EP2017062783W WO2018010883A1 WO 2018010883 A1 WO2018010883 A1 WO 2018010883A1 EP 2017062783 W EP2017062783 W EP 2017062783W WO 2018010883 A1 WO2018010883 A1 WO 2018010883A1
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WO
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semiconductor body
transition zone
mirror structure
layers
peak wavelength
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PCT/EP2017/062783
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French (fr)
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Marika HIRMER
Sophia HUPPMANN
Simeon Katz
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • a component in particular an optoelectronic component, with improved efficiency is specified.
  • Semiconductor body enters, which emit light of other wavelengths. In particular at interfaces between the
  • Used mirror that prevents light emission approximately in the direction of a support of the device.
  • Such a mirror is usually not transparent to visible light and therefore can only be arranged at one end of the component.
  • the light emitted by the semiconductor bodies, which impinges on the mirror and is reflected back, in this case must pass through all the semiconductor bodies of the component
  • One object is to increase the efficiency of a device, in particular a stacked device
  • Another object is to provide a simplified and reliable method of manufacturing a device.
  • the latter has a substrate, a first semiconductor body with a first active layer, a second semiconductor body with a second active layer and a first transition zone.
  • the first active layer for generating electromagnetic radiation is first
  • the first transition zone is arranged in the vertical direction between the first semiconductor body and the second semiconductor body. In particular, the first transition zone directly adjoins the first semiconductor body and directly adjoins the second semiconductor body.
  • the first transition zone has a radiation-transmissive, at least for the first wavelength radiation partially
  • the first semiconductor body is preferably over the first
  • Transition zone for example via the radiation-transmissive and electrically conductive material of the first transition zone, with the second semiconductor body electrically conductive
  • the first transition zone preferably has a structured main surface and / or a first part transparent and partly wavelength-selective
  • a lateral direction is generally understood to mean a direction along, in particular parallel to, a main extension surface of the component or of the first
  • a vertical direction is understood to mean a direction which is directed transversely, in particular perpendicularly, to the main extension surface of the component or of the semiconductor body.
  • the vertical direction is about a growth direction of the first semiconductor body.
  • the vertical direction and the lateral direction are in particular perpendicular to each other.
  • a main surface of a layer is generally understood to mean a surface of this layer which runs along a
  • Main extension surface of the layer extends and in particular this layer of their environment, for example, limited by their adjacent layers.
  • a structured surface is generally understood to mean a surface which is not smooth but has structures which scatter light, in particular in the visible wavelength range.
  • the first transition zone has a structured main surface.
  • the main surface may be the substrate or the first
  • the main surface of the transition zone is a common one
  • the structured major surface of the first transition zone is thus in the vertical direction between the first active Layer and the second active layer arranged.
  • the structured main surface can be roughened.
  • Outcoupling which are formed approximately in the form of elevations or depressions on the main surface. Depending on the size of the coupling-out structures, the scattering can be determined for certain
  • Wavelengths more pronounced than others are scattered more strongly than radiation components with longer ones
  • Auskoppel devised in particular in the first active layer can be transmitted without or hardly losses through the transition zone in the direction of the second semiconductor body, while short-wave light, which is generated in particular in the second active layer, on the structured main surface scattered back into the first transition zone, be reflected back and coupled out of the device, without being absorbed by the first semiconductor body.
  • the structured main surface of the first transition zone is structured main surface of the first transition zone
  • the coupling-out structures have a lateral width which is approximately between 20 nm and 3 ⁇ m, in particular between 100 nm and 2 ⁇ m or between 100 nm and 1 ⁇ m.
  • an average lateral width of the coupling-out structures is between 50 nm and 1 ⁇ m inclusive, approximately between 100 nm and 800 nm inclusive, or between 200 nm and 600 nm inclusive
  • the structured main surface first coupling-out wherein the first coupling-out structures have an average lateral width, which is smaller than the first Peak wavelength and greater than the second peak wavelength.
  • the electromagnetic radiation of the first peak wavelength at the structured main surface is hardly or not scattered, and thus substantially without
  • Peak wavelength and the second peak wavelength respectively in their associated semiconductor body or in the first
  • the first transition zone has a first partially transparent and partially wavelength-selectively reflecting mirror structure.
  • the first mirror structure acts in particular as
  • the first mirror structure is in particular designed such that this
  • Peak wavelength at least scatters and / or partially
  • the first mirror structure may have alternately arranged first layers and second layers.
  • the first layers may be formed from a radiation-transmissive and electrically conductive material, for example from the same radiation-transmissive and electrically conductive material of the first transition zone.
  • the second layers and the first layers preferably have different Materials on.
  • the first layers of the mirror structure have a refractive index which is around
  • the first mirror structure is arranged in particular between connection layers of a radiation-transmissive and electrically conductive material.
  • the first mirror structure may be formed electrically conductive.
  • the first mirror structure has a plurality of through contacts, which extend in the vertical direction through the first
  • the vias are preferably formed electrically conductive. They may be formed from a radiation-transmissive and electrically conductive material, for example from the same radiation-transmissive and electrically conductive material of the first transition zone.
  • the first mirror structure may comprise dielectric or electrically weakly conductive first and / or second layers.
  • the latter has a third semiconductor body with a third optically active layer for generating electromagnetic radiation of the third peak wavelength.
  • the second semiconductor body is arranged in the vertical direction between the first semiconductor body and the third semiconductor body.
  • the semiconductor bodies are thus stacked on top of each other.
  • the component preferably has a second one
  • Transition zone via which the second semiconductor body with the third semiconductor body mechanically and electrically connected is.
  • the second transition zone is adjacent both directly to the second semiconductor body and directly to the third semiconductor body.
  • the first transition zone and the second transition zone may have a structurally similar or identical construction
  • the second transition zone can be a radiation-transmissive, at least for the radiation second peak wavelength partially transparent and
  • the second transition zone may have a structured main surface and / or a partially transparent and partially
  • the semiconductor bodies may also have a structurally similar or identical structure, for example each with a first semiconductor layer of a first
  • Charge carrier type a second semiconductor layer of a second charge carrier type and an optically active layer arranged therebetween.
  • the second transition zone has a structured main surface with second coupling-out structures, which are designed in particular as elevations or depressions.
  • second coupling-out structures which are designed in particular as elevations or depressions.
  • Decoupling has a lateral width, which is approximately between 20 nm and 3 ym, between about
  • the coupling-out structures can have a vertical width which is approximately between 50 nm and 3 ⁇ m inclusive, approximately between 50 nm and 2 ⁇ m, in particular between 50 nm and 900 nm inclusive.
  • the second coupling-out structures can have a vertical width which is approximately between 50 nm and 3 ⁇ m inclusive, approximately between 50 nm and 2 ⁇ m, in particular between 50 nm and 900 nm inclusive.
  • Peak wavelength and greater than the third peak wavelength are measured taking into account the respective refractive indices.
  • the first peak wavelength is associated with a red spectral range of the visible light.
  • the second peak wavelength is associated with approximately a green spectral range.
  • Peak wavelength can be assigned to a blue spectral range.
  • the second transition zone has a
  • the second transition zone has a second, partially transparent and partially wavelength-selectively reflecting second
  • the second mirror structure can be used as
  • Bragg mirror in particular as a dichroic mirror, be formed or act as a Bragg mirror or as a dichroic mirror.
  • the first mirror structure and the second mirror structure may differ from each other in terms of their wavelength selectivity.
  • the second mirror structure is designed as a Bragg mirror with a plurality of alternating first layers and second layers.
  • Mirror structure can each consist of one
  • the second layers of the first mirror structure and the second layers of the second mirror structure may be formed of the same material.
  • the second layers of the first mirror structure and the second layers of the second mirror structure may
  • the radiation-transmissive and electrically conductive material of the first and / or second transition zone is a transparent electrically conductive oxide (TCO), in particular
  • ITO Indium tin oxide
  • electrically conductive material has a refractive index, which differs preferably by at least 0.2, for example by at least 0.4 or 0.6 from a refractive index of the first and / or second and / or third semiconductor body.
  • the corresponding refractive indices are determined at a wavelength in the red, green or blue spectral range, for example at approximately 550 nm.
  • the semiconductor body of the device can by means of
  • the first transition zone and / or the second transition zone may have an inner planar interface between a first connection layer and a second connection layer.
  • the first and / or the second connection layer are / is preferably from the
  • the inner boundary surface is in particular free of a bonding material, in particular free of an adhesion-promoting bonding material such as a solder material or an adhesive.
  • Interface is formed approximately by planar connection surfaces of the connection layers.
  • Terminal layers may be formed of the same material or of different radiation-transmissive and electrically conductive materials.
  • Transition zone and / or the second transition zone may / may have a plurality of such inner planar interfaces, in particular at least two of such inner planar interfaces and be free of an adhesion-promoting bonding material.
  • a first composite for example a first wafer composite
  • a first wafer composite is provided with a first composite
  • the substrate may be a growth substrate, such as a sapphire substrate or silicon substrate.
  • the substrate may be different from one
  • a planar connecting surface is generally understood to mean a surface which is, in particular, designed to be microscopically flat.
  • a planar surface preferably has local vertical roughness, which is in particular less than 5 nm, less than 3 nm, preferably less than 1 nm or less than 0.5 nm.
  • the indication of roughness is to be understood as a root mean square (RMS).
  • Wafer composite with an auxiliary substrate, a second
  • the second composite has a second planar connection surface, which is formed in particular by a surface of the second connection layer.
  • the semiconductor body is disposed between the auxiliary substrate and the second planar connection surface and has a second optically active layer.
  • the first connection layer and the second connection layer are each preferably formed from a radiation-transmissive and electrically conductive material. They can be made of the same material or of different materials.
  • the first composite and the second composite are preferably mechanically and electrically bonded to each other at the first and second planar bonding surfaces by direct bonding
  • Connection layer comprises.
  • the first and second composites are preferably designed such that the transition zone has a structured main surface and / or a partial
  • the auxiliary substrate is separated from the second composite.
  • the auxiliary substrate may be a growth substrate on which the second semiconductor body is approximately epitaxially grown or different from a growth substrate.
  • Bonding surface can be combined in a direct bonding process to form a common composite such as the first and second composite under the action of pressure and appropriate temperature such that the common interface is formed by directly adjacent regions of the first and second bonding surface and free of a connection material, in particular free of an adhesion-promoting material remains.
  • the auxiliary substrate has a structured main surface, on which the second semiconductor body is grown.
  • the auxiliary substrate is a structured sapphire substrate. After detachment or separation of the auxiliary substrate the structure of the main surface of the auxiliary substrate
  • the second semiconductor body is grown on the auxiliary substrate, wherein an exposed main surface of the second
  • Semiconductor body is structured before a
  • Terminal layer is formed of a radiation-transmissive and electrically conductive material on the exposed and structured main surface of the second semiconductor body. The structuring of the exposed
  • Main surface of the second semiconductor body may be performed before or after the separation of the auxiliary substrate.
  • the first mirror structure is mechanically connected to the first semiconductor body by means of direct bonding, before the first composite is mechanically and electrically connected to the second composite by means of direct bonding.
  • the first mirror structure is mechanically connected to the first semiconductor body by means of direct bonding, before the first composite is mechanically and electrically connected to the second composite by means of direct bonding.
  • Mirror structure may be formed on another auxiliary substrate.
  • the first mirror structure and the further auxiliary substrate can be connected to the first semiconductor body by means of direct bonding, whereupon the further auxiliary substrate
  • Mirror structure may be applied, for example, by means of an alternative method, for example by means of a coating process directly on the first or second composite before the first and the second composite by means of direct bonding
  • FIGS. 2A, 2B, 2C and 2D are schematic representations
  • Figures 3, 4A and 4B are schematic representations of some
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a component according to a first exemplary embodiment in a sectional view
  • Figures 6 and 7 further embodiments of a
  • FIGS. 1A to 1G An exemplary embodiment of a method for producing a component is shown schematically in FIGS. 1A to 1G.
  • FIG. 1A shows a first composite 20 with a substrate 1, a first semiconductor body 2 arranged thereon and a first connection layer 31.
  • the substrate 1 may be a growth substrate, on which the first semiconductor body 2 is epitaxially grown.
  • the substrate 1 is a silicon or a sapphire substrate, such as a GaAs substrate.
  • the substrate 1 may be a carrier different from a growth substrate.
  • the first semiconductor body 2 has a first semiconductor layer 21 facing the substrate 1, a second semiconductor body
  • the semiconductor layers 21 and 22 may be formed n- or p-type and may also be n- or p-doped.
  • the semiconductor layers 21 and / or 22 may consist of a plurality of partial semiconductor layers of different
  • Material composition may be formed, which are arranged one above the other in the vertical direction.
  • the active layer 23 is first to generate electromagnetic radiation
  • Peak wavelength set up Preferably, the first
  • the semiconductor body has a substrate 1 facing the first main surface 201, which is flat.
  • the first semiconductor body 2 has a second main surface 202 facing away from the substrate 1, which is designed in a structured manner.
  • the second main surface 202 is in particular by a
  • the first connection layer 31 adjoins in particular directly to the first semiconductor body 2 and has a the
  • the first composite 20 has an exposed planar first connection surface 311, which is formed, in particular, by a surface of the first connection layer 31 facing away from the first semiconductor body 2.
  • the first connection layer 31 is preferably formed of a radiation-transmissive and electrically conductive material such as a transparent and electrically conductive oxide (TCO).
  • the substrate 1 has a first main surface 11 facing the first semiconductor body 2 and a first main surface 11
  • the first main surface 201 of the first semiconductor body 2 is also planar.
  • the second major surface 202 may be structured by, for example, so-called
  • Puffers are generated in which a surface of the first semiconductor body 2 is structured, such as roughened. This can be carried out dry-chemically without photoresist with small spheres, in particular in the nanometer range, wherein the balls are applied to the second main surface 202 and then etched away, whereby Auskoppel Modellen in the form of elevations or depressions in
  • Nanometer range on the second major surface 202 are generated. Such spheres may have a diameter between about 50 nm and 2 ym, or between 50 nm and 1 ym inclusive.
  • the first connection layer 31 is preferably after
  • Terminal layer 31 may be connected by means of a
  • Connection layer 31 then approximately by means of chemical ⁇ mechanical planarization to form the first
  • planar joint surface 311 can be polished.
  • the auxiliary substrate 9 is in particular a growth substrate having a structured main surface 91.
  • the auxiliary substrate 9 is a structured one
  • Sapphire substrate (English: PSS, patterned sapphire substrates).
  • the semiconductor body 4 with a first semiconductor layer 41, a second semiconductor layer 42 and a second active layer 43 can be applied epitaxially to the structured main area 91, so that the second semiconductor body 4 likewise structured a substrate facing the auxiliary substrate 9 Main area 402 has.
  • the second active layer 43 is second for generating electromagnetic radiation
  • the second body 4 may be constructed analogously to the first semiconductor body 2.
  • the second semiconductor body 4 has one of the second
  • the first main surface 401 is planar. Notwithstanding Figure 1B, the first major surface 401 of the second
  • the second composite 40 has a second planar connection surface 321, which is formed in particular by an exposed surface of the second connection layer 32.
  • Connection layer preferably comprises a radiation-transmissive and electrically conductive material or consists of this.
  • the first terminal layer 31 of the first composite 20 and the second terminal layer 32 of the second composite 40 may be formed of the same material or
  • the first composite 20 with the second composite 40 is at the first and second planar
  • a first transition zone 3 is formed, which is the first
  • Terminal layer 31 and the second terminal layer 32 includes.
  • the first transition zone 3 thus has a structured first main surface 301 facing the first semiconductor body 2.
  • the first planar connection surface 311 and the second planar connection surface 321 directly adjoin each other and thus define an inner common planar one
  • Terminal layer 31 and the second terminal layer 32 free of a bonding material.
  • the common interface 30 is shown by dashed line AA '.
  • the first transition zone 30 adjoins in particular directly to the first semiconductor body 2 and directly to the second semiconductor body 4 and is in particular free of an adhesion-promoting connection material or of a
  • Terminal layer 31 and the second terminal layer 32 formed from the same particular radiation-transparent and electrically conductive material, the first transition zone 3 along the vertical direction can be made from a continuous
  • the semiconductor body 4 detached.
  • the semiconductor body 4 has a second semiconductor body 2 facing away from the second
  • Main surface 402 which is structured. In a further process step is on the second
  • a first connection layer 51 of a second transition zone 5 for example by means of a
  • Terminal layer 51 may comprise a radiation-transmissive and electrically conductive material, such as the same material of the first transition zone 3.
  • the first connection layer 51 of the second transition zone 5 is applied to the structured second main surface 402 in such a way that the first connection layer 51 is one the second
  • the first connection layer 51 can be described below be planarized such that this one the second
  • FIG. 1C A third composite 60 with a further auxiliary substrate 9, a third semiconductor body 6 and a further second connection layer 52 is illustrated in FIG. 1C, wherein the third composite 60 has a further exposed planar second connection surface 521 that extends through a surface of the further second connection layer 52.
  • the third semiconductor body 6 has a first semiconductor layer 61, a second one
  • the third composite 60 essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1B for the second composite 40. In FIG. 1F, the third composite 60 is connected to the second composite
  • a second transition zone 5 is between the second semiconductor body 4 and the third
  • Semiconductor body 6 is formed, wherein the second transition zone 5 in particular immediately adjacent both to the second semiconductor body 4 and to the third semiconductor body 6.
  • the component to be produced is thus approximately free of an adhesion-promoting material or a bonding layer in the region between the second transition zone 5 and the second semiconductor body 4 or the third semiconductor body 6.
  • the second transition zone 5 comprises the further first
  • connection layer 51 and the further second connection layer 52 may be formed continuously from the radiation-transmissive and electrically conductive material. Analogous to the first
  • Transition zone 3 may include the second transition zone 5 inner common planar interfaces 50, which is formed by the further first planar connection surface 511 and the further second planar connection surface 521.
  • the inner boundary surface 50 which is represented in FIG. 1F by the dashed line BB ', is in particular free of one
  • the inner boundary surface 50 thus forms a common interface between the further first connection layer 51 and the further second connection layer 52.
  • the second transition zone 5 has one the second
  • the structuring of the first main surface 501 of the second transition zone 5 is given in particular by the structuring of the second main surface 402 of the second semiconductor body 4.
  • the third semiconductor body 6 has one of the second
  • Transition zone 5 facing first major surface 601, which directly to a second major surface 502 of the second
  • Transition zone 5 adjacent.
  • the major surfaces 502 and 601 are flat in Figure 1F. Deviating from this, they can also be structured.
  • the semiconductor body 6 has a second main surface 602 facing away from the second semiconductor body 4, which is designed in a structured manner.
  • the structuring of the second main surface 602 is indicated by the structuring of the auxiliary substrate 9.
  • Figure IG shows a device 100, which after the in the
  • a cover layer 7 can be formed on the second main area 602 that has become free thereby, wherein the cover layer 7 can serve as a contact layer or as a protective layer.
  • the cover layer 7 can serve as a contact layer or as a protective layer.
  • Cover layer 7 have a radiation-transmissive and electrically conductive material.
  • the component 100 has a front side 101, which is formed in particular by a main surface 71 of the cover layer 7.
  • the front side 101 forms in particular a radiation exit surface of the
  • the device 100 has a rear side 102, which is formed in particular by a second main surface 12 of the substrate 1.
  • the first semiconductor body 2, the second semiconductor body 4 and the third semiconductor body 6 each have an optically active layer which is arranged between two semiconductor layers. In particular, the semiconductor bodies 2, 4 and 6 are electrically connected in series.
  • the first semiconductor body 2, the second semiconductor body 4 and the third semiconductor body 6 each have an optically active layer which is arranged between two semiconductor layers. In particular, the semiconductor bodies 2, 4 and 6 are electrically connected in series.
  • Semiconductor layers 21, 41 and 61 may be the same
  • n- or p-conductive formed and / or doped Have material composition and at the same time n- or p-conductive formed and / or doped.
  • the second semiconductor layers 22, 42 and 62 may be the same
  • the first active layer 23, the second active layer 43, and the third active layer 63 may be configured to be electromagnetic during operation of the device 100
  • the active layers 23, 43, and 63 may have electromagnetic radiation having a peak wavelength in the red or in the green or in the yellow or in the blue spectral range.
  • the active layers may be configured such that they emit electromagnetic radiation during operation of the device 100
  • the first active layer 23 is configured to generate electromagnetic radiation having a first peak wavelength in the red spectral range, such as between 600 nm and 780 nm.
  • the second active layer 43 is arranged to generate electromagnetic radiation having a second peak wavelength in the green spectral range, for example between 490 nm and 570 nm inclusive.
  • the third active layer 63 is preferred for generation
  • the device 100 is arranged such that the second active layer 43 is disposed between the first active layer 23 and the third active layer 63, wherein the third active layer is closest to the radiation exit surface 101 of the device and the first active layer 23 to the substrate 1 is closest.
  • the structured main surfaces of the first transition zone 3 and the second transition zone 5 can have different sized coupling-out structures.
  • the first transition zone 3 and the second transition zone 5 can have different sized coupling-out structures.
  • Transition zone 3 first coupling structures, which in
  • the Decoupling of the first transition zone 3 a Compared to second coupling-out structures of the structured main surface 501 or 502 of the second transition zone 5 larger lateral widths.
  • the Decoupling of the first transition zone 3 a Compared to second coupling-out structures of the structured main surface 501 or 502 of the second transition zone 5 larger lateral widths.
  • Peak wavelength of the radiation generated in the second active layer 43 is.
  • the second coupling-out structures of the second transition zone 5 preferably have one
  • Transition zones 3 and 5 transmitted while short-wave radiation scattered at the coupling-out in the transition zones 3 and / or 5 or at least in comparison to the longer-wave radiation scattered more and so deflected in the direction of the radiation exit surface 101
  • FIGS. 2A to 2D show a further exemplary embodiment of a method for producing a component 100.
  • the first composite 20 illustrated in FIG. 2A corresponds to the first composite 20 illustrated in FIG. 1A.
  • a first mirror structure 33 is placed on the first composite 20
  • the first mirror structure 33 is in particular as part of the first transition zone 3
  • the first mirror structure 33 may first be formed on an auxiliary substrate 9.
  • a connection layer 32 such as an electrically conductive and
  • Terminal layer has an exposed surface 321 ', in particular as a planar connection surface 321'
  • arranged mirror structure 33 may be connected by direct bonding mechanically and in particular electrically conductive with the first composite 20, such as the first connection layer 31 or with the first semiconductor body 20.
  • the first mirror structure 33 by means of a
  • the first transition zone 3 has an inner boundary surface 30, in particular planar and through the first connection surface 311 and the
  • Connecting surface 321 'of the first mirror structure 33 is formed.
  • exposed surface 311 of the first transition zone 3, in particular an exposed surface 311 of a first connection layer 31 are planarized.
  • the first mirror structure 33 is preferably partial
  • the first mirror structure 33 has alternately arranged first layers 331 and second
  • the first layers 331 and the second layers 332 may be made of different materials
  • the first layers 331 have a refractive index that is around at least 0.3, about at least 0.5 or 0.7 from a refractive index of the second layers 332 differs.
  • the first layers 331 and / or the second layers 332 are each formed from a radiation-transmissive and electrically conductive material.
  • the exemplary embodiment for a method step illustrated in FIG. 2C essentially corresponds to the exemplary embodiment for a method step illustrated in FIGS. 1B and 1C. In contrast, the first one
  • Composite 20 a first semiconductor body 2 and arranged thereon a first mirror structure 33, wherein the first mirror structure 33 in the vertical direction between the first semiconductor body 2 and the first exposed planar connection surface 311 is.
  • the method step shown in FIG. 2D corresponds essentially to that shown in FIG. 1D
  • Process step for a method for producing a component In contrast, the first one
  • a section of the first transition zone 3 is between the first semiconductor body 2 and the second
  • the first mirror structure 33 has a plurality of vias 34, which extend in the vertical direction through the first layers 331 and the second
  • the vias 34 are preferably formed of an electrically conductive material.
  • the through contacts 34 are formed from an electrically conductive and radiation-permeable material.
  • the second composite 40 shown in FIG. 4A essentially corresponds to the second composite 40 shown in FIG. 1B.
  • the auxiliary substrate 9 does not have a structured main surface 91 but a planar one
  • the second semiconductor body 4 has a first main surface 401 facing away from the auxiliary substrate 9, which is formed in a structured manner.
  • the first main surface 401 can be roughened after the application of the second semiconductor body 4 on the auxiliary substrate 9, for example by means of an etching process or by means of puffer fishing.
  • the second semiconductor body 4 has a first one
  • the first transition zone 3 thus has both a first structured main surface 301 facing the first semiconductor body 2 and a second the second one
  • the third composite 60 with the third semiconductor body 6 and the second transition zone 5 can be analogous to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 4A and 4B
  • a second transition zone 5 in particular with a second mirror structure 53 analogous to those described in Figures 2A to 2D and 3
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a component 100 which essentially corresponds to that shown in FIG.
  • the illustrated embodiment for a device 100 corresponds.
  • the component 100 has an intermediate layer 10, which is arranged in the vertical direction between the substrate 1 and the first semiconductor body 2.
  • the intermediate layer 10 is preferably formed as a mirror layer, which may comprise a metallic material such as silver or aluminum.
  • the substrate 1 is in particular different from a growth substrate.
  • the substrate 1 may be formed of an electrically conductive material.
  • the device 100 can be externally contacted electrically via the front side 101 and via the rear side 102.
  • the component 100 is thus electrically contactable via the substrate 1, in particular via the rear side 12 of the substrate 1.
  • the exemplary embodiment for a component 100 shown in FIG. 6 essentially corresponds to the exemplary embodiment for a component shown in FIG.
  • the semiconductor bodies 2, 4 and 6 each have a first structured main surface 201, 401 and 601 facing the substrate 1.
  • the transition zones 3 and 5 thus each have a second of
  • the intermediate layer 10 has a structured main surface facing the first semiconductor body 2.
  • the intermediate layer 10 can be used as
  • Semiconductor body 2 serve.
  • the exemplary embodiment for a component 100 shown in FIG. 7 essentially corresponds to that in FIG. 5 illustrated embodiment of a component.
  • the transition zones 3 and 5 each have a mirror structure 33 or 53.
  • Mirror structure 33 of the first transition zone 3 and the second mirror structure 35 of the second transition zone 5 may be constructed structurally analog.
  • the transition zones 3 and 5 can be produced according to the method steps illustrated in FIGS. 2A to 2D.
  • Mirror structure 35 can / can be designed such that it acts as a Bragg mirror, in particular as a dichroic mirror.
  • the second mirror structure 53 may have a plurality of first layers 531 and second layers 532 arranged alternately.
  • the second mirror structure 53 is partially transparent and partially wavelength-selectively reflective, wherein the second
  • the first mirror structure 33 is formed such that this electromagnetic
  • Radiation transmits at the first peak wavelength and scatters and / or reflects electromagnetic radiation at the second peak wavelength.
  • the second mirror structure 53 is preferably designed such that it
  • the second mirror structure 53 can be mechanically and electrically conductive by direct bonding to the second semiconductor body 4 get connected.
  • the third semiconductor body 6 can
  • Semiconductor body 4 mechanically and electrically conductive
  • the second transition zone can thus be
  • Boundary surfaces 50 are in particular free of an adhesion-promoting material.
  • the further planar connection surfaces 511 and 521 are formed approximately by surfaces of first connection layer 51 and second connection layer 52 of second transition zone 53, respectively.
  • the connection layers 51 and 53 of the second transition zone 53 may consist of a
  • Optoelectronic component having a plurality of
  • the stacked semiconductor bodies can be separated from each other in different ways.
  • Process steps are prepared and each have a diode structure with an optically active layer. If a transition zone is formed between the semiconductor bodies, the transition zone being structured
  • Main surface or a partially transparent and partially wavelength-selectively reflecting mirror structure the efficiency of the device can be increased.
  • German Patent Application 10 2016 113 002.8 is claimed, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • the invention is not limited by the description of the invention based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if that feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.
  • first connection layer of the second transition zone further first connection surface
  • connection layer of the second transition zone further second connection surface

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Abstract

Es wird ein Bauelement mit einem Substrat (1), einem ersten Halbleiterkörper (2), einem zweiten Halbleiterkörper (4) und eine erster Übergangszone (3), wobei eine erste aktive Schicht (23) des ersten Halbleiterkörpers zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung erster Peakwellenlänge eingerichtet ist und eine zweite aktive Schicht (43) des zweiten Halbleiterkörpers zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung zweiter Peakwellenlänge eingerichtet ist. Die erste Übergangszone ist in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet und grenzt unmittelbar an den ersten sowie an den zweiten Halbleiterkörper an. Die erste Übergangszone weist ein strahlungsdurchlässiges und elektrisch leitfähiges Material auf, sodass der erste Halbleiterkörper über die erste Übergangszone mit dem zweiten Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist. Außerdem weist die erste Übergangszone eine strukturierte Hauptfläche (301, 302) und/oder eine erste teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv reflektierende Spiegelstruktur (33) auf. Des Weiteren wird ein Verfahren angegeben, das zur Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet ist, bei dem der erste und der zweite Halbleiterkörper insbesondere mittels Direktbondens mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden.

Description

Beschreibung
Bauelement mit verbesserter Effizienz und Verfahren zur
Herstellung eines Bauelements
Es wird ein Bauelement, insbesondere ein optoelektronisches Bauelement, mit verbesserter Effizienz angegeben. Des
Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben .
Bei einem Bauelement mit gestapelten Halbleiterkörpern, die jeweils eine optisch aktive Schicht zur Erzeugung
elektromagnetischer Strahlung bestimmter Peakwellenlänge aufweisen, breitet sich emittiertes Licht verschiedener
Wellenlängen in alle Richtung aus. Es kommt zu Absorption, wenn emittiertes Licht einer ersten Wellenlänge in
Halbleiterkörper eintritt, welche Licht weiterer Wellenlängen emittieren. Insbesondere an Grenzflächen zwischen den
Halbleiterkörpern treten Lichtverluste aufgrund von
Reflexionen oder Totalreflexionen auf.
Oft wird zur Erhöhung der Effizienz des Bauelements ein
Spiegel verwendet, der Lichtabstrahlung etwa in Richtung eines Trägers des Bauelements verhindert. Ein solcher Spiegel ist meistens für sichtbares Licht nicht durchlässig und kann deshalb nur an einem Ende des Bauelements angeordnet werden. Das von den Halbleiterkörpern emittierte Licht, das auf den Spiegel auftrifft und zurückreflektiert wird, muss in diesem Fall durch alle Halbleiterkörper des Bauelements
durchdringen, sodass es teilweise absorbiert wird, bevor es aus dem Bauelement ausgekoppelt werden kann. Eine Aufgabe ist es, die Effizienz eines Bauelements, insbesondere eines Bauelements mit gestapelten
Halbleiterkörpern, zu erhöhen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes und zuverlässiges Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anzugeben.
In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses ein Substrat, einen ersten Halbleiterkörper mit einer ersten aktiven Schicht, einen zweiten Halbleiterkörper mit einer zweiten aktiven Schicht und eine erste Übergangszone auf. Im Betrieb des Bauelements ist die erste aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung erster
Peakwellenlänge eingerichtet und die zweite aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung zweiter
Peakwellenlänge eingerichtet. Dabei können die erste
Peakwellenlänge und die zweite Peakwellenlänge im
Wesentlichen gleich sein oder unterscheiden sich um
mindestens 30 nm, etwa um mindestens 50 nm oder um mindestens 70 nm voneinander. Die erste Übergangszone ist in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet. Insbesondere grenzt die erste Übergangszone unmittelbar an den ersten Halbleiterkörper und unmittelbar an den zweiten Halbleiterkörper an. Die erste Übergangszone weist ein strahlungsdurchlässiges, zumindest für die Strahlung erster Peakwellenlänge teilweise
transparentes und elektrisch leitfähiges Material auf. Der erste Halbleiterkörper ist bevorzugt über die erste
Übergangszone beispielsweise über das strahlungsdurchlässige und elektrisch leitfähige Material der ersten Übergangszone, mit dem zweiten Halbleiterkörper elektrisch leitend
verbunden. Die erste Übergangszone weist bevorzugt eine strukturierte Hauptfläche und/oder eine erste teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv
reflektierende Spiegelstruktur auf.
Unter einer lateralen Richtung wird allgemein eine Richtung verstanden, die entlang, insbesondere parallel, zu einer Haupterstreckungsfläche des Bauelements oder des ersten
Halbleiterkörpers verläuft. Unter einer vertikalen Richtung wird demgegenüber eine Richtung verstanden, die quer, insbesondere senkrecht, zu der Haupterstreckungsfläche des Bauelements beziehungsweise des Halbleiterkörpers gerichtet ist. Die vertikale Richtung ist etwa eine Wachstumsrichtung des ersten Halbleiterkörpers. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind insbesondere senkrecht zueinander. Unter einer Hauptfläche einer Schicht wird allgemein eine Oberfläche dieser Schicht verstanden, die entlang einer
Haupterstreckungsfläche der Schicht verläuft und insbesondere diese Schicht von deren Umgebung, etwa von deren benachbarten Schichten begrenzt. Unter einer strukturierten Fläche wird allgemein eine Fläche verstanden, die nicht glatt ausgebildet ist sondern Strukturen aufweist, die Licht insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich streuen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Übergangszone eine strukturierte Hauptfläche auf. Die Hauptfläche kann dem Substrat oder dem ersten
Halbleiterkörper zugewandt oder abgewandt sein. Insbesondere ist die Hauptfläche der Übergangszone eine gemeinsame
Grenzfläche zwischen der Übergangszone und dem ersten
Halbleiterkörper oder eine gemeinsame Grenzfläche zwischen der Übergangszone und dem zweiten Halbleiterkörper. Die strukturierte Hauptfläche der ersten Übergangszone ist somit in der vertikalen Richtung zwischen der ersten aktiven Schicht und der zweiten aktiven Schicht angeordnet. Die strukturierte Hauptfläche kann dabei aufgeraut sein.
Insbesondere weist die strukturierte Hauptfläche
Auskoppelstrukturen auf, die etwa in Form von Erhebungen oder Vertiefungen auf der Hauptfläche gebildet sind. Je nach Größe der Auskoppelstrukturen kann die Streuung für bestimmte
Wellenlängen stärker ausgeprägt sein als für andere. In der Regel werden Strahlungsanteile mit kürzeren Wellenlängen stärker gestreut als Strahlungsanteile mit längeren
Wellenlängen. Bei geeigneter Wahl der Größe der
Auskoppelstrukturen kann langwelliges Licht, das insbesondere in der ersten aktiven Schicht erzeugt wird, ohne oder kaum Verluste durch die Übergangszone hindurch in Richtung des zweiten Halbleiterkörpers transmittiert werden kann, während kurzwelliges Licht, das insbesondere in der zweiten aktiven Schicht erzeugt wird, an der strukturierten Hauptfläche der ersten Übergangszone gestreut, zurückreflektiert und aus dem Bauelement ausgekoppelt werden, ohne dabei von dem ersten Halbleiterkörper absorbiert zu werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die strukturierte Hauptfläche der ersten Übergangszone
Auskoppelstrukturen auf. Die Auskoppelstrukturen weisen eine laterale Breite auf, die etwa zwischen einschließlich 20 nm und 3 ym, insbesondere zwischen einschließlich 100 nm und 2 ym oder zwischen einschließlich 100 nm und 1 ym sind. Zum Beispiel beträgt eine durchschnittliche laterale Breite der Auskoppelstrukturen zwischen einschließlich 50 nm und 1 ym, etwa zwischen einschließlich 100 nm und 800 nm oder zwischen einschließlich 200 nm und 600 nm. Bevorzugt weist die
strukturierte Hauptfläche erste Auskoppelstrukturen auf, wobei die ersten Auskoppelstrukturen eine durchschnittliche laterale Breite aufweisen, die kleiner als die erste Peakwellenlänge und größer als die zweite Peakwellenlänge ist. In diesem Fall wird die elektromagnetische Strahlung erster Peakwellenlänge an der strukturierten Hauptfläche kaum oder nicht gestreut und so im Wesentlichen ohne
Strahlungsverluste durch die erste Übergangszone
hindurchgelassen. Dagegen wird elektromagnetische Strahlung zweiter Peakwellenlänge stärker an der strukturierten
Hauptfläche der Übergangszone gestreut und zurückreflektiert. Die Hauptfläche der ersten Übergangszone wirkt somit
hinsichtlich deren Streu- und/oder Reflexionseigenschaften wellenlängenselektiv. Im Zweifel werden die erste
Peakwellenlänge und die zweite Peakwellenlänge jeweils in ihrem zugehörigen Halbleiterkörper oder in der ersten
Übergangszone unter Berücksichtigung des zugehörigen
Brechungsindexes bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Übergangszone eine erste teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv reflektierende Spiegelstruktur auf. Die erste Spiegelstruktur wirkt insbesondere als
Braggspiegel (DBR, Englisch: Distributed Bragg Reflector) oder als dichroitischer Spiegel. Die erste Spiegelstruktur ist insbesondere derart ausgebildet, dass dieser
elektromagnetische Strahlung erster Peakwellenlänge
durchlässt und elektromagnetische Strahlung zweiter
Peakwellenlänge zumindest streut und/oder teilweise
reflektiert. Die erste Spiegelstruktur kann alternierend angeordnete erste Schichten und zweite Schichten aufweisen. Die ersten Schichten können aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material, etwa aus demselben strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material der ersten Übergangszone gebildet sein. Die zweiten Schichten und die ersten Schichten weisen bevorzugt unterschiedliche Materialien auf. Insbesondere weisen die ersten Schichten der Spiegelstruktur einen Brechungsindex auf, der sich um
mindestens 0,3, etwa um mindestens 0,5 oder 0,7 von einem Brechungsindex der zweiten Schichten der ersten
Spiegelstruktur unterscheidet. Innerhalb der ersten
Übergangszone ist die erste Spiegelstruktur insbesondere zwischen Anschlussschichten aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material angeordnet. Die erste Spiegelstruktur kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Spiegelstruktur eine Mehrzahl von Durchkontakten auf, die sich in vertikaler Richtung durch die ersten
Schichten und die zweiten Schichten der ersten
Spiegelstruktur hindurch erstrecken. Die Durchkontakte sind bevorzugt elektrisch leitfähig ausgebildet. Sie können aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material, etwa aus demselben strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material der ersten Übergangszone gebildet sein. In diesem Fall kann die erste Spiegelstruktur dielektrische oder elektrisch schwach leitende erste und/oder zweite Schichten aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen dritten Halbleiterkörper mit einer dritten optisch aktiven Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung dritter Peakwellenlänge auf. Beispielsweise ist der zweite Halbleiterkörper in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem dritten Halbleiterkörper angeordnet. Die Halbleiterkörper sind somit übereinander gestapelt. Bevorzugt weist das Bauelement eine zweite
Übergangszone auf, über die der zweite Halbleiterkörper mit dem dritten Halbleiterkörper mechanisch und elektrisch verbunden ist. Insbesondere grenzt die zweite Übergangszone sowohl unmittelbar an den zweiten Halbleiterkörper als auch unmittelbar an den dritten Halbleiterkörper. Die erste Übergangszone und die zweite Übergangszone können einen strukturell ähnlichen oder identischen Aufbau
aufweisen. Mit anderen Worten kann die zweite Übergangszone ein strahlungsdurchlässiges, zumindest für die Strahlung zweiter Peakwellenlänge teilweise transparentes und
elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Des Weiteren kann die zweite Übergangszone eine strukturierte Hauptfläche und/oder eine teilweise transparente und teilweise
wellenlängenselektiv reflektierende zweite Spiegelstruktur aufweisen. Auch die Halbleiterkörper können einen strukturell ähnlichen oder identischen Aufbau aufweisen, etwa jeweils mit einer ersten Halbleiterschicht eines ersten
Ladungsträgertyps, einer zweiten Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps und einer dazwischen angeordneten optisch aktiven Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsvariante weist die zweite Übergangszone eine strukturierte Hauptfläche mit zweiten Auskoppelstrukturen auf, die insbesondere als Erhebungen oder Vertiefungen ausgebildet sind. Bevorzugt weisen die
Auskoppelstrukturen eine laterale Breite auf, die etwa zwischen einschließlich 20 nm und 3 ym, etwa zwischen
einschließlich 20 nm und 1 ym, insbesondere zwischen
einschließlich 50 nm und 900 nm ist. Die Auskoppelstrukturen können eine vertikale Breite aufweisen, die etwa zwischen einschließlich 50 nm und 3 ym, etwa zwischen einschließlich 50 nm und 2 ym, insbesondere zwischen einschließlich 50 nm und 900 nm ist. Insbesondere weisen die zweiten
Auskoppelstrukturen eine durchschnittliche laterale Breite oder eine durchschnittliche vertikale Höhe auf, die kleiner als die durchschnittliche laterale Breite oder die
durchschnittliche vertikale Höhe der ersten
Auskoppelstrukturen ist. Bevorzugt weisen die zweiten
Auskoppelstrukturen eine durchschnittliche laterale Breite auf, die kleiner als die zweite und/oder erste
Peakwellenlänge und größer als die dritte Peakwellenlänge ist. Im Zweifel werden die Peakwellenlängen in den jeweiligen Halbleiterkörpern oder in der zweiten Übergangszone unter Berücksichtigung der jeweiligen Brechungsindizes gemessen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die erste Peakwellenlänge einem roten Spektralbereich des sichtbaren Lichts zugeordnet. Die zweite Peakwellenlänge ist etwa einem grünen Spektralbereich zugeordnet. Die dritte
Peakwellenlänge kann einem blauen Spektralbereich zugeordnet sein. Bevorzugt weist die zweite Übergangszone eine
strukturierte Hauptfläche mit zweiten Auskoppelstrukturen auf, die im Vergleich zu den ersten Auskoppelstrukturen der strukturierten Hauptfläche der ersten Übergangszone kleinere laterale Breiten aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die zweite Übergangszone eine teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv reflektierende zweite
Spiegelstruktur auf, die die elektromagnetische Strahlung erster und zweiter Peakwellenlänge durchlässt und die
elektromagnetische Strahlung dritter Peakwellenlänge streut und/oder zumindest teilweise reflektiert. Analog zur ersten Spiegelstruktur kann die zweite Spiegelstruktur als
Braggspiegel , insbesondere als dichroitischer Spiegel, ausgebildet sein oder als Braggspiegel beziehungsweise als dichroitischer Spiegel wirken. Die erste Spiegelstruktur und die zweite Spiegelstruktur können sich hinsichtlich deren Wellenlängenselektivität voneinander unterscheiden. Insbesondere ist die erste
Spiegelstruktur der Strahlung erster Peakwellenlänge
angepasst und die zweite Spiegelstruktur der Strahlung zweiter Peakwellenlänge angepasst. Zum Beispiel ist die zweite Spiegelstruktur als Braggspiegel mit einer Mehrzahl von alternierenden angeordneten ersten Schichten und zweiten Schichten ausgebildet. Die ersten Schichten der ersten
Spiegelstruktur und die ersten Schichten der zweiten
Spiegelstruktur können jeweils aus einem
strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen,
insbesondere aus demselben Material gebildet sein. Die zweiten Schichten der ersten Spiegelstruktur und die zweiten Schichten der zweiten Spiegelstruktur können jedoch
hinsichtlich deren Schichtdicke und/oder deren Materialien sich voneinander unterscheiden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist das strahlungsdurchlässige und elektrisch leitfähige Material der ersten und/oder zweiten Übergangszone ein transparentes elektrisch leitfähiges Oxid (TCO) , insbesondere
Indiumzinnoxid (ITO). Das strahlungsdurchlässige und
elektrisch leitfähige Material weist einen Brechungsindex auf, der sich bevorzugt um mindestens 0,2, etwa um mindestens 0,4 oder 0,6 von einem Brechungsindex des ersten und/oder zweiten und/oder dritten Halbleiterkörpers unterscheidet. Im Zweifel werden die entsprechenden Brechungsindizes bei einer Wellenlänge im roten, grünen oder blauen Spektralbereich, zum Beispiel bei circa 550 nm bestimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements
sind/ist die erste Übergangszone und/oder die zweite Übergangszone frei von einem haftvermittelnden
Verbindungsmaterial und/oder von einer Verbindungsschicht. Die Halbleiterkörper des Bauelements können mittels
Direktbondens mechanisch und elektrisch leitend miteinander verbunden werden. Die erste Übergangszone und/oder die zweite Übergangszone können/kann eine innere planare Grenzfläche zwischen einer ersten Anschlussschicht und einer zweiten Anschlussschicht aufweisen. Die erste und/oder die zweite Anschlussschicht sind/ist bevorzugt aus dem
strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet. Bei einem Direktbonden ist die innere Grenzfläche insbesondere frei von einem Verbindungsmaterial, insbesondere frei von einem haftvermittelnden Verbindungsmaterial wie von einem Lotmaterial oder einem Klebstoff. Die innere
Grenzfläche ist etwa durch planare Verbindungsflächen der Anschlussschichten gebildet. Die ersten und zweiten
Anschlussschichten können aus demselben Material oder aus unterschiedlichen strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Materialien gebildet sein. Die erste
Übergangszone und/oder die zweite Übergangszone können/kann eine Mehrzahl von solchen inneren planaren Grenzflächen, insbesondere mindestens zwei von solchen inneren planaren Grenzflächen aufweisen und frei von einem haftvermittelnden Verbindungsmaterial sein.
In einem Verfahren zur Herstellung eines Bauelements wird ein erster Verbund, etwa ein erster Waferverbund, mit einem
Substrat, einem ersten Halbleiterkörper und einer ersten Anschlussschicht bereitgestellt. Der erste Verbund weist eine erste freiliegende planare Verbindungsfläche auf. Die planare Verbindungsfläche ist etwa durch eine Oberfläche der ersten Anschlussschicht gebildet. Der erste Halbleiterkörper ist zwischen dem Substrat und der ersten planaren Verbindungsfläche angeordnet und weist eine erste optisch aktive Schicht auf. Das Substrat kann ein Aufwachssubstrat , etwa ein Saphirsubstrat oder Siliziumsubstrat sein.
Alternativ kann das Substrat verschieden von einem
Aufwachssubstrat sein.
Unter einer planaren Verbindungsfläche wird allgemein eine Fläche verstanden, die insbesondere mikroskopisch flach ausgebildet ist. Bevorzugt weist eine planare Fläche lokale vertikale Rauigkeit auf, die insbesondere kleiner als 5 nm, kleiner als 3 nm, bevorzugt kleiner als 1 nm oder kleiner als 0,5 nm ist. Im Zweifel ist die Angabe der Rauigkeit als quadratisches Mittel (Englisch: RMS, Root Mean Square) zu verstehen .
Es wird ein zweiter Verbund, insbesondere ein zweiter
Waferverbund, mit einem Hilfssubstrat, einem zweiten
Halbleiterkörper und einer zweiten Anschlussschicht
bereitgestellt. Der zweite Verbund weist eine zweite planare Verbindungsfläche auf, die insbesondere durch eine Oberfläche der zweiten Anschlussschicht gebildet ist. Der zweite
Halbleiterkörper ist zwischen dem Hilfssubstrat und der zweiten planaren Verbindungsfläche angeordnet und weist eine zweite optisch aktive Schicht auf. Die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht sind jeweils bevorzugt aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet. Sie können aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien ausgebildet sein. Der erste Verbund und der zweite Verbund werden bevorzugt an der ersten und zweiten planaren Verbindungsfläche mittels Direktbondens miteinander mechanisch und elektrisch
verbunden. Dabei wird eine erste Übergangszone zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem zweiten Halbleiterkörper gebildet, wobei die Übergangszone die erste und zweite
Anschlussschicht umfasst. Der erste und zweite Verbund sind bevorzugt derart ausgebildet, dass die Übergangszone eine strukturierte Hauptfläche und/oder eine teilweise
transparente und teilweise wellenlängenselektiv
reflektierende erste Spiegelstruktur aufweist. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Hilfssubstrat von dem zweiten Verbund abgetrennt. Das Hilfssubstrat kann ein Aufwachssubstrat sein, auf das der zweite Halbleiterkörper etwa epitaktisch aufgewachsen ist, oder verschieden von einem Aufwachssubstrat sein.
Beim Direktbonden werden hydrophile und hydrophobe
Oberflächen in physischen Kontakt gebracht. Die Grundlage der mechanischen Verbindung stellen vorwiegend oder
ausschließlich Wasserstoffbrücken und/oder Van-der-Waals- Wechselwirkungen in unmittelbarer Umgebung einer gemeinsamen Grenzfläche dar. Die erste und zweite planare
Verbindungsfläche können bei einem Direktbond-Verfahren zur Bildung eines gemeinsamen Verbunds etwa aus dem ersten und zweiten Verbund unter Einwirkung von Druck und geeigneter Temperatur derart zusammengeführt werden, dass die gemeinsame Grenzfläche durch unmittelbar aneinander angrenzende Regionen der ersten und zweiten Verbindungsfläche gebildet wird und dabei frei von einem Verbindungsmaterial, insbesondere frei von einem haftvermittelnden Material bleibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Hilfssubstrat eine strukturierte Hauptfläche auf, auf die der zweite Halbleiterkörper aufgewachsen ist. Insbesondere ist das Hilfssubstrat ein strukturiertes Saphirsubstrat. Nach dem Ablösen beziehungsweise Abtrennen des Hilfssubstrats überträgt sich die Struktur der Hauptfläche des
Hilfssubstrats in eine Oberfläche des zweiten
Halbleiterkörpers als eine invertierte Struktur der
Hauptfläche des Hilfssubstrats. Somit weist der zweite
Halbleiterkörper nach dem Abtrennen des Hilfssubstrats eine freiliegende strukturierte Hauptfläche auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der zweite Halbleiterkörper auf das Hilfssubstrat aufgewachsen, wobei eine freiliegende Hauptfläche des zweiten
Halbleiterkörpers strukturiert wird, bevor eine
Anschlussschicht aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material auf der freiliegenden und strukturierten Hauptfläche des zweiten Halbleiterkörpers gebildet wird. Die Strukturierung der freiliegenden
Hauptfläche des zweiten Halbleiterkörpers kann vor oder nach dem Abtrennen des Hilfssubstrats durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Spiegelstruktur mit dem ersten Halbleiterkörper mittels Direktbondens mechanisch verbunden, bevor der erste Verbund mit dem zweiten Verbund mittels Direktbondens mechanisch und elektrisch verbunden wird. Insbesondere kann die erste
Spiegelstruktur auf einem weiteren Hilfssubstrat ausgebildet sein. Die erste Spiegelstruktur und das weitere Hilfssubstrat können mittels Direktbondens mit dem ersten Halbleiterkörper verbunden werden, woraufhin das weitere Hilfssubstrat
entfernt wird. Abweichend davon kann die erste
Spiegelstruktur etwa mittels eines alternativen Verfahrens, zum Beispiel mittels eines Beschichtungsverfahrens direkt auf den ersten oder zweiten Verbund angebracht werden, bevor der erste und der zweite Verbund mittels Direktbondens
miteinander verbunden werden. Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 7 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figuren 1A, 1B, IC, 1D, IE, 1F und IG schematische
Darstellungen verschiedener Verfahrensschritte zur
Herstellung eines Bauelements gemäß eines ersten
Ausführungsbeispiels,
Figuren 2A, 2B, 2C und 2D schematische Darstellungen
verschiedener Verfahrensschritte zur Herstellung eines
Bauelements gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Figuren 3, 4A und 4B schematische Darstellungen einiger
Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauelements gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels, Figur 5 eine schematische Darstellung eines Bauelements gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in Schnittansicht, und
Figuren 6 und 7 weitere Ausführungsbeispiele für ein
Bauelement in schematischen Schnittansichten.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements ist in den Figuren 1A bis IG schematisch dargestellt .
In Figur 1A wird ein erster Verbund 20 mit einem Substrat 1, einem darauf angeordneten ersten Halbleiterkörper 2 und einer ersten Anschlussschicht 31 dargestellt. Das Substrat 1 kann ein Aufwachssubstrat sein, auf das der erste Halbleiterkörper 2 epitaktisch aufgewachsen ist. Zum Beispiel ist das Substrat 1 ein Silizium- oder ein Saphirsubstrat, etwa ein GaAs- Substrat. Alternativ kann das Substrat 1 ein Träger sein, der verschieden von einem Aufwachssubstrat ist.
Der erste Halbleiterkörper 2 weist eine dem Substrat 1 zugewandte erste Halbleiterschicht 21, eine zweite
Halbleiterschicht 22 und eine zwischen den
Halbleiterschichten angeordnete optisch aktive Schicht 23 auf. Die Halbleiterschichten 21 und 22 können n- oder p- leitend ausgebildet und können zudem n- oder p-dotiert sein. Insbesondere können die Halbleiterschichten 21 und/oder 22 aus mehreren Teilhalbleiterschichten unterschiedlicher
Materialkomposition gebildet sein, die in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sind. Die aktive Schicht 23 ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung erster
Peakwellenlänge eingerichtet. Bevorzugt weist der erste
Halbleiterkörper 2 ein III-V- oder II-VI-
Halbleiterverbundmaterial oder besteht aus diesem. Der Halbleiterkörper weist eine dem Substrat 1 zugewandte erste Hauptfläche 201 auf, die eben ausgebildet ist. Der erste Halbleiterkörper 2 weist eine dem Substrat 1 abgewandte zweite Hauptfläche 202 auf, die strukturiert ausgebildet ist. Die zweite Hauptfläche 202 ist insbesondere durch eine
Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 22 gebildet. Die erste Anschlussschicht 31 grenzt insbesondere unmittelbar an den ersten Halbleiterkörper 2 an und weist eine dem
Halbleiterkörper 2 zugewandte erste Hauptfläche 301 auf, die ebenfalls strukturiert ausgebildet ist. Insbesondere bilden die erste Hauptfläche 301 der ersten Anschlussschicht 31 und die zweite Hauptfläche 202 des ersten Halbleiterkörpers 2 eine gemeinsame strukturierte Grenzfläche. Der erste Verbund 20 weist eine freiliegende planare erste Verbindungsfläche 311 auf, die insbesondere durch eine dem ersten Halbleiterkörper 2 abgewandte Oberfläche der ersten Anschlussschicht 31 gebildet ist. Die erste Anschlussschicht 31 ist bevorzugt aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material etwa aus einem transparenten und elektrisch leitfähigen Oxid (TCO) gebildet.
Das Substrat 1 weist eine dem ersten Halbleiterkörper 2 zugewandte erste Hauptfläche 11 und eine dem ersten
Halbleiterkörper 2 abgewandte zweite Hauptfläche 12 auf, wobei die Hauptflächen des Substrats 1 eben ausgebildet sind. Die erste Hauptfläche 201 des ersten Halbleiterkörpers 2 ist ebenfalls eben ausgebildet. Die zweite Hauptfläche 202 kann durch Strukturieren wie zum Beispiel durch sogenanntes
Kugelfischen erzeugt werden, bei dem eine Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers 2 strukturiert, etwa aufgeraut wird. Dies kann trockenchemisch ohne Fotolack mit kleinen Kugeln, insbesondere im Nanometerbereich, durchgeführt werden, wobei die Kugeln auf die zweite Hauptfläche 202 aufgebracht und anschließend weggeätzt werden, wodurch Auskoppelstrukturen etwa in Form von Erhebungen oder Vertiefungen im
Nanometerbereich auf der zweiten Hauptfläche 202 erzeugt werden. Solche Kugeln können einen Durchmesser aufweisen, der etwa zwischen einschließlich 50 nm und 2 ym oder zwischen einschließlich 50 nm und 1 ym ist.
Die erste Anschlussschicht 31 wird bevorzugt nach dem
Strukturieren der zweiten Hauptfläche 202 unmittelbar auf diese aufgebracht, sodass die erste Anschlussschicht 31 eine dem Halbleiterkörper 2 zugewandte erste Hauptfläche 301 mit einer invertierten Struktur der zweiten Hauptfläche 202 des ersten Halbleiterkörpers 2 aufweist. Die erste
Anschlussschicht 31 kann mittels eines
Beschichtungsverfahrens unmittelbar auf den ersten
Halbleiterkörper 2 aufgebracht werden, wobei die erste
Anschlussschicht 31 anschließend etwa mittels chemisch¬ mechanischen Planarisierens zur Ausbildung der ersten
planaren Verbindungsfläche 311 poliert werden kann.
Es wird in Figur 1B ein zweiter Verbund 40 mit einem
Hilfssubstrat 9, einem darauf angeordneten zweiten
Halbleiterkörper 4 und einer zweiten Anschlussschicht 32 bereitgestellt. Das Hilfssubstrat 9 ist insbesondere ein Aufwachssubstrat mit einer strukturierten Hauptfläche 91. Insbesondere ist das Hilfssubstrat 9 ein strukturiertes
Saphirsubstrat (Englisch: PSS, patterned sapphire Substrate).
Der Halbleiterkörper 4 mit einer ersten Halbleiterschicht 41, einer zweiten Halbleiterschicht 42 und einer zweiten aktiven Schicht 43 kann epitaktisch auf die strukturierte Hauptfläche 91 aufgebracht werden, sodass der zweite Halbleiterkörper 4 ebenfalls eine dem Hilfssubstrat 9 zugewandte strukturierte Hauptfläche 402 aufweist. Die zweite aktive Schicht 43 ist zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung zweiter
Peakwellenlänge eingerichtet. Strukturell kann der zweite Körper 4 analog zu dem ersten Halbleiterkörper 2 aufgebaut sein. Der zweite Halbleiterkörper 4 weist eine der zweiten
Anschlussschicht 32 zugewandte erste Hauptfläche 401 auf. Die erste Hauptfläche 401 ist eben ausgebildet. Abweichend von der Figur 1B kann die erste Hauptfläche 401 des zweiten
Halbleiterkörpers 4 strukturiert ausgebildet sein. Der zweite Verbund 40 weist eine zweite planare Verbindungsfläche 321 auf, die insbesondere durch eine freiliegende Oberfläche der zweiten Anschlussschicht 32 gebildet ist. Die zweite
Anschlussschicht weist bevorzugt ein strahlungsdurchlässiges und elektrisch leitfähiges Material auf oder besteht aus diesem. Die erste Anschlussschicht 31 des ersten Verbunds 20 und die zweite Anschlussschicht 32 des zweiten Verbunds 40 können aus demselben Material gebildet sein oder
unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen. Gemäß Figur IC wird der erste Verbund 20 mit dem zweiten Verbund 40 an der ersten und zweiten planaren
Verbindungsfläche 311 und 321 mittels Direktbondens
mechanisch und elektrisch miteinander verbunden. Dabei wird eine erste Übergangszone 3 gebildet, die die erste
Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 umfasst. Die erste Übergangszone 3 weist somit eine dem ersten Halbleiterkörper 2 zugewandte strukturierte erste Hauptfläche 301 auf. Innerhalb der ersten Übergangszone 3 grenzen die erste planare Verbindungsfläche 311 und die zweite planare Verbindungsfläche 321 unmittelbar aneinander an und definieren somit eine innere gemeinsame planare
Grenzfläche 30 zwischen dem ersten Verbund 20 und dem zweiten Verbund 40. Aufgrund des Direktbondens ist die innere gemeinsame planare Grenzfläche 30 zwischen der ersten
Anschlussschicht 31 und der zweiten Anschlussschicht 32 frei von einem Verbindungsmaterial. In Figur IC ist die gemeinsame Grenzfläche 30 durch gestrichelte Linie AA' dargestellt. Die erste Übergangszone 30 grenzt insbesondere unmittelbar an den ersten Halbleiterkörper 2 und unmittelbar an den zweiten Halbleiterkörper 4 an und ist insbesondere frei von einem haftvermittelnden Verbindungsmaterial oder von einer
haftvermittelnden Verbindungsschicht. Sind die erste
Anschlussschicht 31 und die zweite Anschlussschicht 32 aus demselben insbesondere strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet, kann die erste Übergangszone 3 entlang der vertikalen Richtung durchgängig aus einem
einzigen Material gebildet sein.
In Figur 1D wird das Hilfssubstrat 9 von dem zweiten
Halbleiterkörper 4 abgelöst. Der Halbleiterkörper 4 weist eine dem ersten Halbleiterkörper 2 abgewandte zweite
Hauptfläche 402 auf, die strukturiert ausgebildet ist. In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf den zweiten
Halbleiterkörper 4, insbesondere auf die strukturierte freiliegende zweite Hauptfläche 402 des zweiten
Halbleiterkörpers eine erste Anschlussschicht 51 einer zweiten Übergangszone 5 etwa mittels eines
Beschichtungsverfahrens aufgebracht. Die erste
Anschlussschicht 51 kann ein strahlungsdurchlässiges und elektrisch leitfähiges Material, etwa das gleiche Material der ersten Übergangszone 3 aufweisen. Bevorzugt wird die erste Anschlussschicht 51 der zweiten Übergangszone 5 derart auf die strukturierte zweite Hauptfläche 402 aufgebracht, das die erste Anschlussschicht 51 eine dem zweiten
Halbleiterkörper 4 zugewandte strukturierte erste Hauptfläche 501 aufweist. Die erste Anschlussschicht 51 kann nachfolgend derart planarisiert werden, dass diese eine dem zweiten
Halbleiterkörper 4 abgewandte freiliegende planare weitere erste Verbindungsfläche 511 aufweist. Es wird in Figur IE ein dritter Verbund 60 mit einem weiteren Hilfssubstrat 9, einem dritten Halbleiterkörper 6 und einer weiteren zweiten Anschlussschicht 52 dargestellt, wobei der dritte Verbund 60 eine weitere freiliegende planare zweite Verbindungsfläche 521 aufweist, die durch eine Oberfläche der weiteren zweiten Anschlussschicht 52 der zweiten
Übergangszone 5 gebildet ist. Der dritte Halbleiterkörper 6 weist eine erste Halbleiterschicht 61, eine zweite
Halbleiterschicht 62 und eine dazwischenliegende optisch aktive Schicht 63 auf, wobei die aktive Schicht 63 zur
Erzeugung elektromagnetischer Strahlung einer dritten
Peakwellenlänge eingerichtet ist. Der dritte Verbund 60 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1B dargestellten Ausführungsbeispiel für den zweiten Verbund 40. In Figur 1F wird der dritte Verbund 60 mit dem zweiten
Halbleiterkörper 4 bevorzugt mittels Direktbondens an den weiteren planaren Verbindungsflächen 511 und 521 mechanisch und elektrisch verbunden. Eine zweite Übergangszone 5 wird zwischen dem zweiten Halbleiterkörper 4 und dem dritten
Halbleiterkörper 6 gebildet, wobei die zweite Übergangszone 5 insbesondere sowohl an den zweiten Halbleiterkörper 4 als auch an den dritten Halbleiterkörper 6 unmittelbar angrenzt. Das herzustellende Bauelement ist somit im Bereich zwischen der zweiten Übergangszone 5 und dem zweiten Halbleiterkörper 4 oder dem dritten Halbleiterkörper 6 etwa frei von einem haftvermittelnden Material oder einer Verbindungsschicht. Die zweite Übergangszone 5 umfasst die weitere erste
Anschlussschicht 51 und die weitere zweite Anschlussschicht 52. In der vertikalen Richtung kann die zweite Übergangszone 5 durchgängig aus dem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Analog zur ersten
Übergangszone 3 kann die zweite Übergangszone 5 innere gemeinsame planare Grenzflächen 50 aufweisen, die durch die weitere erste planare Verbindungsfläche 511 und die weitere zweite planare Verbindungsfläche 521 gebildet ist. Die innere Grenzfläche 50, die in Figur 1F durch die gestrichelte Linie BB ' dargestellt ist, ist insbesondere frei von einem
Verbindungsmaterial. Die innere Grenzfläche 50 bildet somit eine gemeinsame Grenzfläche zwischen der weiteren ersten Anschlussschicht 51 und der weiteren zweiten Anschlussschicht 52. Die zweite Übergangszone 5 weist eine dem zweiten
Halbleiterkörper 4 zugewandte erste Hauptfläche 501 auf, die strukturiert ausgebildet ist. Die Strukturierung der ersten Hauptfläche 501 der zweiten Übergangszone 5 ist insbesondere durch die Strukturierung der zweiten Hauptfläche 402 des zweiten Halbleiterkörpers 4 gegeben.
Der dritte Halbleiterkörper 6 weist eine der zweiten
Übergangszone 5 zugewandte erste Hauptfläche 601 auf, die unmittelbar an eine zweite Hauptfläche 502 der zweiten
Übergangszone 5 angrenzt. Die Hauptflächen 502 und 601 sind in der Figur 1F eben ausgebildet. Abweichend davon können sie auch strukturiert ausgebildet sein. Der Halbleiterkörper 6 weist eine dem zweiten Halbleiterkörper 4 abgewandte zweite Hauptfläche 602 auf, die strukturiert ausgebildet ist.
Insbesondere ist die Strukturierung der zweiten Hauptfläche 602 durch die Strukturierung des Hilfssubstrats 9 angegeben.
Figur IG zeigt ein Bauelement 100, das nach dem in den
Figuren 1A bis 1F dargestellten Verfahren herstellbar ist. Das weitere Hilfssubstrat 9 wird von dem dritten Halbleiterkörper 6 entfernt. Auf der dadurch freigewordenen zweiten Hauptfläche 602 kann eine Abdeckschicht 7 gebildet werden, wobei die Abdeckschicht 7 als Kontaktschicht oder als Schutzschicht dienen kann. Insbesondere kann die
Abdeckschicht 7 ein strahlungsdurchlässiges und elektrisch leitfähiges Material aufweisen. Das Bauelement 100 weist eine Vorderseite 101 auf, die insbesondere durch eine Hauptfläche 71 der Abdeckschicht 7 gebildet ist. Die Vorderseite 101 bildet insbesondere eine Strahlungsaustrittsfläche des
Bauelements 100. Das Bauelement 100 weist eine Rückseite 102 auf, die insbesondere durch eine zweite Hauptfläche 12 des Substrats 1 gebildet ist. Der erste Halbleiterkörper 2, der zweite Halbleiterkörper 4 und der dritte Halbleiterkörper 6 weisen jeweils eine optisch aktive Schicht auf, die zwischen zwei Halbleiterschichten angeordnet ist. Insbesondere sind die Halbleiterkörper 2, 4 und 6 elektrisch in Reihe verbunden. Die ersten
Halbleiterschichten 21, 41 und 61 können dieselbe
Materialzusammensetzung aufweisen und gleichzeitig n- oder p- leitend ausgebildet und/oder dotiert sein. Ganz analog können die zweiten Halbleiterschichten 22, 42 und 62 dieselbe
Materialzusammensetzung aufweisen und gleichzeitig p-leitend oder n-leitend ausgebildet und/oder dotiert sein. Die erste aktive Schicht 23, die zweite aktive Schicht 43 und die dritte aktive Schicht 63 können derart ausgebildet sein, dass sie im Betrieb des Bauelements 100 elektromagnetische
Strahlungen gleicher Peakwellenlänge oder unterschiedlicher Peakwellenlängen emittieren.
Zum Beispiel können die aktiven Schichten 23, 43 und 63 elektromagnetische Strahlung mit einer Peakwellenlänge im roten oder im grünen oder im gelben oder im blauen Spektralbereich emittieren. Alternativ können die aktiven Schichten derart ausgebildet sein, dass sie im Betrieb des Bauelements 100 elektromagnetische Strahlungen
unterschiedlicher Peakwellenlängen emittieren, wobei sich die unterschiedlichen Peakwellenlängen um mindestens 30 nm, etwa um mindestens 50 nm oder um mindestens 70 nm voneinander unterscheiden. Zum Beispiel ist die erste aktive Schicht 23 zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung mit einer ersten Peakwellenlänge im roten Spektralbereich, etwa zwischen 600 nm und 780 nm, eingerichtet. Die zweite aktive Schicht 43 ist etwa zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung mit einer zweiten Peakwellenlänge im grünen Spektralbereich, etwa zwischen einschließlich 490 nm und 570 nm, eingerichtet. Die dritte aktive Schicht 63 ist bevorzugt zur Erzeugung
elektromagnetischer Strahlung mit einer dritten
Peakwellenlänge im blauen Spektralbereich, etwa zwischen einschließlich 430 nm und 490 nm, eingerichtet. Bevorzugt ist das Bauelement 100 derart eingerichtet, dass die zweite aktive Schicht 43 zwischen der ersten aktiven Schicht 23 und der dritten aktiven Schicht 63 angeordnet ist, wobei die dritte aktive Schicht der Strahlungsaustrittsfläche 101 des Bauelements am nächsten ist und die erste aktive Schicht 23 dem Substrat 1 am nächsten ist.
Die strukturierten Hauptflächen der ersten Übergangszone 3 und der zweiten Übergangszone 5 können unterschiedlich große Auskoppelstrukturen aufweisen. Bevorzugt weist die
strukturierte Hauptfläche 301 oder 302 der ersten
Übergangszone 3 erste Auskoppelstrukturen auf, die im
Vergleich zu zweiten Auskoppelstrukturen der strukturierten Hauptfläche 501 oder 502 der zweiten Übergangszone 5 größere laterale Breiten auf. Bevorzugt weisen die Auskoppelstrukturen der ersten Übergangszone 3 eine
durchschnittliche laterale Breite auf, die kleiner als die Peakwellenlänge der in der ersten aktiven Schicht 23
erzeugten Strahlung und zugleich größer als die zweite
Peakwellenlänge der in der zweiten aktiven Schicht 43 erzeugten Strahlung ist. Die zweiten Auskoppelstrukturen der zweiten Übergangszone 5 weisen bevorzugt eine
durchschnittliche laterale Breite auf, die kleiner als die Peakwellenlängen der in der ersten und/oder zweiten aktiven Schicht erzeugten Strahlung und zugleich größer als die dritte Peakwellenlänge der in der dritten aktiven Schicht 63 erzeugten Strahlung ist. Durch eine derartige Ausgestaltung des Bauelements werden langwelligere Strahlungen in Richtung der Strahlungsaustrittsfläche 101 im Wesentlichen ungehindert und somit im Wesentlichen ohne Verluste durch die
Übergangszonen 3 und 5 transmittiert , während kurzwelligere Strahlungen an den Auskoppelstrukturen in den Übergangszonen 3 und/oder 5 gestreut oder zumindest im Vergleich zu den langwelligere Strahlungen stärker gestreut werden und so in Richtung der Strahlungsaustrittsfläche 101 umgelenkt
beziehungsweise zurückreflektiert werden.
Figuren 2A bis 2D zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements 100.
Der in der Figur 2A dargestellte erste Verbund 20 entspricht dem in der Figur 1A dargestellten ersten Verbund 20. Vor dem Verbinden des ersten Verbunds 20 mit dem zweiten Verbund 40 wird eine erste Spiegelstruktur 33 auf den ersten
Halbleiterkörper 2 aufgebracht. Die erste Spiegelstruktur 33 ist insbesondere als Teil der ersten Übergangszone 3
ausgebildet. Zum Beispiel kann die erste Spiegelstruktur 33 zunächst auf einem Hilfssubstrat 9 ausgebildet sein. Auf der Spiegelstruktur 33 ist insbesondere eine Anschlussschicht 32 etwa aus einem elektrisch leitfähigen und
strahlungsdurchlässigen Material angeordnet. Die
Anschlussschicht weist eine freiliegende Oberfläche 321' auf, die insbesondere als planare Verbindungsfläche 321'
ausgebildet ist. Die erste auf dem Hilfssubstrat 9
angeordnete Spiegelstruktur 33 kann mittels Direktbondens mechanisch und insbesondere elektrisch leitend mit dem ersten Verbund 20, etwa mit der ersten Anschlussschicht 31 oder mit dem ersten Halbleiterkörper 20 verbunden werden. Alternativ kann die erste Spiegelstruktur 33 mittels eines
Beschichtungsverfahren direkt auf den Halbleiterkörper 2 angebracht werden. Es wird in der Figur 2B das Hilfssubstrat 9 von der ersten
Spiegelstruktur 33 entfernt. Die erste Übergangszone 3 weist eine innere Grenzfläche 30 auf, die insbesondere planar und durch die erste Verbindungsfläche 311 und die
Verbindungsfläche 321' der ersten Spiegelstruktur 33 gebildet ist. Nach dem Entfernen des Hilfssubstrats 9, auf dem die erste Spiegelstruktur 33 angeordnet ist, kann eine
freiliegende Oberfläche 311 der ersten Übergangszone 3, insbesondere eine freiliegende Oberfläche 311 einer ersten Anschlussschicht 31 planarisiert werden.
Die erste Spiegelstruktur 33 ist bevorzugt teilweise
transparent und teilweise wellenlängenselektiv reflektierend ausgebildet. Zum Beispiel weist die erste Spiegelstruktur 33 alternierend angeordnete erste Schichten 331 und zweite
Schichten 332 auf. Die ersten Schichten 331 und die zweiten Schichten 332 können aus Materialien unterschiedlicher
Brechungsindizes gebildet sein. Zum Beispiel weisen die ersten Schichten 331 einen Brechungsindex auf, der sich um mindestens 0,3, etwa um mindestens 0,5 oder 0,7 von einem Brechungsindex der zweiten Schichten 332 unterscheidet. Zum Beispiel sind die ersten Schichten 331 und/oder die zweiten Schichten 332 jeweils aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet.
Das in der Figur 2C dargestellte Ausführungsbeispiel für einen Verfahrensschritt entspricht im Wesentlichen dem in den Figuren 1B und IC dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Verfahrensschritt. Im Unterschied hierzu weist der erste
Verbund 20 einen ersten Halbleiterkörper 2 und eine darauf angeordnete erste Spiegelstruktur 33 auf, wobei die erste Spiegelstruktur 33 in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Halbleiterkörper 2 und der ersten freiliegenden planaren Verbindungsfläche 311 ist.
Der in der Figur 2D dargestellte Verfahrensschritt entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1D dargestellten
Verfahrensschritt für ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements. Im Unterschied hierzu weist die erste
Übergangszone 3 neben der strukturierten Hauptfläche 301 die erste teilweise transparente und teilweise
wellenlängenselektiv reflektierende Spiegelstruktur 33 auf. In Figur 3 ist ein Abschnitt der ersten Übergangszone 3 zwischen dem ersten Halbleiterkörper 2 und dem zweiten
Halbleiterkörper 4 schematisch dargestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die erste Spiegelstruktur 33 eine Mehrzahl von Durchkontakten 34 auf, die sich in vertikaler Richtung durch die ersten Schichten 331 und die zweiten
Schichten 332 hindurch erstrecken. Die Durchkontakte 34 sind bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Insbesondere sind die Durchkontakte 34 aus einem elektrisch leitfähigen und strahlungsdurchlässigen Material gebildet.
Der in der Figur 4A dargestellte zweite Verbund 40 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1B dargestellten zweiten Verbund 40. Im Unterschied hierzu weist das Hilfssubstrat 9 keine strukturierte Hauptfläche 91 sondern eine ebene
Hauptfläche 91 auf. Der zweite Halbleiterkörper 4 weist eine dem Hilfssubstrat 9 abgewandte erste Hauptfläche 401 auf, die strukturiert ausgebildet ist. Die erste Hauptfläche 401 kann nach dem Aufbringen des zweiten Halbleiterkörpers 4 auf dem Hilfssubstrat 9 etwa mittels eines Ätzverfahrens oder mittels Kugelfischens aufgeraut werden. Das in der Figur 4B dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur IC dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Verfahrensschritt zur
Herstellung eines Bauelements. Im Unterschied hierzu weist der zweite Halbleiterkörper 4 eine dem ersten
Halbleiterkörper 2 zugewandte strukturierte erste Hauptfläche 401 auf. Die erste Übergangszone 3 weist somit sowohl eine erste dem ersten Halbleiterkörper 2 zugewandte strukturierte Hauptfläche 301 als auch eine zweite dem zweiten
Halbleiterkörper 4 zugewandte strukturierte Hauptfläche 302 auf. Der dritte Verbund 60 mit dem dritten Halbleiterkörper 6 und die zweite Übergangszone 5 können analog zu den in den Figuren 4A und 4B dargestellten Ausführungsbeispielen
ausgebildet werden. Auch kann eine zweite Übergangszone 5 insbesondere mit einer zweiten Spiegelstruktur 53 analog zu den in den Figuren 2A bis 2D und 3 beschriebenen
Verfahrensschritten ausgebildet werden. In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 dargestellt, das im Wesentlichen dem in der Figur IG
dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement 100 eine Zwischenschicht 10 auf, die in vertikaler Richtung zwischen dem Substrat 1 und dem ersten Halbleiterkörper 2 angeordnet ist. Die Zwischenschicht 10 ist bevorzugt als Spiegelschicht ausgebildet, die ein metallisches Material wie Silber oder Aluminium aufweisen kann. Das Substrat 1 ist insbesondere verschieden von einem Aufwachssubstrat . Das Substrat 1 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sein. Das Bauelement 100 kann über die Vorderseite 101 und über die Rückseite 102 extern elektrisch kontaktiert werden. Das Bauelement 100 ist somit über das Substrat 1, insbesondere über die Rückseite 12 des Substrats 1 elektrisch kontaktierbar .
Das in der Figur 6 dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement. Im Unterschied hierzu weisen die Halbleiterkörper 2, 4 und 6 jeweils eine dem Substrat 1 zugewandte erste strukturierte Hauptfläche 201, 401 und 601 auf. Die Übergangszonen 3 und 5 weisen somit jeweils eine zweite der
Strahlungsaustrittsfläche 101 zugewandte strukturierte
Hauptfläche 302 und 502 auf. Die Zwischenschicht 10 weist eine dem ersten Halbleiterkörper 2 zugewandte strukturierte Hauptfläche auf. Die Zwischenschicht 10 kann dabei als
Pufferschicht zwischen dem Substrat 1 und dem ersten
Halbleiterkörper 2 dienen.
Das in der Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement. Im Unterschied hierzu weisen die Übergangszonen 3 und 5 jeweils eine Spiegelstruktur 33 oder 53 auf. Die erste
Spiegelstruktur 33 der ersten Übergangszone 3 und die zweite Spiegelstruktur 35 der zweiten Übergangszone 5 können strukturell analog aufgebaut sein. Insbesondere können die Übergangszonen 3 und 5 gemäß den in den Figuren 2A bis 2D dargestellten Verfahrensschritten hergestellt werden. Die erste Spiegelstruktur 33 und/oder die zweite
Spiegelstruktur 35 können/kann derart ausgebildet sein, dass diese als Braggspiegel , insbesondere als dichroitischer Spiegel, wirkt. Analog zu der ersten Spiegelstruktur 33 kann die zweite Spiegelstruktur 53 eine Mehrzahl von alternierend angeordneten ersten Schichten 531 und zweiten Schichten 532 aufweisen. Zum Beispiel ist die zweite Spiegelstruktur 53 teilweise transparent und teilweise wellenlängenselektiv reflektierend ausgebildet, wobei sich die zweite
Spiegelstruktur 53 hinsichtlich deren
Wellenlängenselektivität von der ersten Spiegelstruktur 33 unterscheiden kann. Bevorzugt ist die erste Spiegelstruktur 33 derart ausgebildet, dass diese elektromagnetische
Strahlung mit der ersten Peakwellenlänge durchlässt und elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Peakwellenlänge streut und/oder reflektiert. Die zweite Spiegelstruktur 53 ist bevorzugt derart ausgebildet, dass diese
elektromagnetische Strahlung mit der ersten und/oder zweiten Peakwellenlänge durchlässt und elektromagnetische Strahlung mit der dritten Peakwellenlänge streut und/oder reflektiert.
Analog zur der ersten Spiegelstruktur 33 kann die zweite Spiegelstruktur 53 mittels Direktbondens mit dem zweiten Halbleiterkörper 4 mechanisch und elektrisch leitend verbunden werden. Der dritte Halbleiterkörper 6 kann
ebenfalls mittels Direktbondens mit der zweiten
Spiegelstruktur 53 beziehungsweise mit dem zweiten
Halbleiterkörper 4 mechanisch und elektrisch leitend
verbunden werden. Die zweite Übergangszone kann somit
gemeinsame innere planare Grenzflächen 50 aufweisen, die durch weitere planare Verbindungsflächen 511 und 521 oder 511 und 521 λ gebildet sind, wobei die inneren planaren
Grenzflächen 50 insbesondere frei von einem haftvermittelnden Material sind. Die weiteren planaren Verbindungsflächen 511 und 521 sind etwa durch Oberflächen erster Anschlussschicht 51 beziehungsweise zweiter Anschlussschicht 52 der zweiten Übergangszone 53 gebildet. Die Anschlussschichten 51 und 53 der zweiten Übergangszone 53 können aus einem
strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet sein.
Das hier beschriebene Bauelement ist insbesondere als
optoelektronisches Bauelement mit einer Mehrzahl von
Halbleiterkörpern, die aufeinander gestapelt sind,
ausgebildet. Die aufeinander aufgestapelten Halbleiterkörper können getrennt voneinander in verschiedenen
Verfahrensschritten hergestellt werden und weisen jeweils eine Diodenstruktur mit einer optisch aktiven Schicht auf. Wird eine Übergangszone zwischen den Halbleiterkörpern ausgebildet, wobei die Übergangszone eine strukturierte
Hauptfläche oder eine teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv reflektierende Spiegelstruktur aufweist, kann die Effizienz des Bauelements erhöht werden.
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 113 002.8 beansprucht, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
100 Bauelement
101 Vorderseite des Bauelements
102 Rückseite des Bauelements
1 Substrat/ Träger
10 Zwischenschicht
11 erste Hauptfläche des Substrats
12 zweite Hauptfläche des Substrats
2 erster Halbleiterkörper
20 erster Verbund
201 erste Hauptfläche des ersten Halbleiterkörpers
202 zweite Hauptfläche des ersten Halbleiterkörpers
21 erste Halbleiterschicht des ersten Halbleiterkörpers
22 zweite Halbleiterschicht des ersten Halbleiterkörpers
23 erste aktive Schicht
3 erste Übergangszone
30 innere Grenzfläche der ersten Übergangszone
301 erste Hauptfläche der ersten Übergangszone
302 zweite Hauptfläche der ersten Übergangszone
31 erste Anschlussschicht der ersten Übergangszone
311 erste Verbindungsfläche
32 zweite Anschlussschicht der ersten Übergangszone
321 zweite Verbindungsfläche
321 λ Verbindungsfläche der Spiegelstruktur
33 erste Spiegelstruktur
34 Durchkontakte
331 erste Schicht der ersten Spiegelstruktur
332 zweite Schicht der ersten Spiegelstruktur zweiter Halbleiterkörper
zweiter Verbund
erste Hauptfläche des zweiten Halbleiterkörpers zweite Hauptfläche des zweiten Halbleiterkörpers erste Halbleiterschicht des zweiten Halbleiterkörpers erste Verbindungsfläche
zweite Halbleiterschicht des zweiten Halbleiterkörpers zweite Verbindungsfläche
zweite aktive Schicht zweite Übergangszone
innere Grenzfläche der zweiten Übergangszone
erste Hauptfläche der zweiten Übergangszone
zweite Hauptfläche der zweiten Übergangszone
erste Anschlussschicht der zweiten Übergangszone weitere erste Verbindungsfläche
zweite Anschlussschicht der zweiten Übergangszone weitere zweite Verbindungsfläche
zweite Spiegelstruktur dritter Halbleiterkörper
dritter Verbund
erste Hauptfläche des dritten Halbleiterkörpers zweite Hauptfläche des dritten Halbleiterkörpers erste Halbleiterschicht des dritten Halbleiterkörpers zweite Halbleiterschicht des dritten Halbleiterkörpers dritte aktive Schicht Abdeckschicht/ Kontaktschicht
Hauptfläche der Abdeckschicht/ Kontaktschicht Hilfssubstrat
Hauptfläche des Hilfssubstrats

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100) aufweisend ein Substrat (1), einen ersten Halbleiterkörper (2) mit einer ersten aktiven Schicht (23), einen zweiten Halbleiterkörper (4) mit einer zweiten aktiven Schicht (43) und eine erste Übergangszone (3) , wobei
- die erste aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung erster Peakwellenlänge eingerichtet ist und die zweite aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer
Strahlung zweiter Peakwellenlänge eingerichtet ist,
- die erste Übergangszone in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet ist und unmittelbar an den ersten Halbleiterkörper sowie unmittelbar an den zweiten Halbleiterkörper angrenzt, - die erste Übergangszone ein strahlungsdurchlässiges, zumindest für die Strahlung erster Peakwellenlänge teilweise transparentes und elektrisch leitfähiges Material aufweist, sodass der erste Halbleiterkörper über die erste
Übergangszone mit dem zweiten Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist, und
- die erste Übergangszone eine strukturierte Hauptfläche (301, 302) oder eine erste teilweise transparente und
teilweise wellenlängenselektiv reflektierende Spiegelstruktur (33) aufweist.
2. Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die erste Übergangszone (3) frei von einem
haftvermittelnden Material oder frei von einer
VerbindungsSchicht
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Übergangszone (3) eine innere planare
Grenzfläche (30) zwischen einer ersten Anschlussschicht (31) und einer zweiten Anschlussschicht (32) aufweist, wobei
- die erste und/oder die zweite Anschlussschicht der ersten Übergangszone aus dem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet sind, und
- die innere Grenzfläche frei von einem Verbindungsmaterial ist und durch planare Verbindungsflächen (311, 321) der Anschlussschichten (31, 32) gebildet ist.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Übergangszone (3) eine strukturierte
Hauptfläche (301, 302) mit ersten Auskoppelstrukturen
aufweist .
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Spiegelstruktur (33) derart ausgebildet ist, dass diese als dichroitischer Spiegel wirkt, der elektromagnetische Strahlung erster Peakwellenlänge
durchlässt und elektromagnetische Strahlung zweiter
Peakwellenlänge streut oder reflektiert.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Spiegelstruktur (33) alternierend
angeordnete erste Schichten (331) und zweite Schichten (332) aufweist, wobei die ersten Schichten aus einem
strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet sind und einen Brechungsindex aufweisen, der sich um mindestens 0,3 von einem Brechungsindex der zweiten Schichten unterscheidet.
7. Bauelement nach Anspruch 6, bei dem die erste Spiegelstruktur (33) eine Mehrzahl von Durchkontakte (34) aufweist, die sich in vertikaler Richtung durch die ersten Schichten (331) und die zweiten Schichten (332) hindurch erstrecken, wobei die Durchkontakte einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen dritten Halbleiterkörper (6) mit einer dritten optisch aktiven Schicht (63) zur Erzeugung
elektromagnetischer Strahlung dritter Peakwellenlänge
aufweist, wobei der zweite Halbleiterkörper (4) zwischen dem ersten Halbleiterkörper (2) und dem dritten Halbleiterkörper angeordnet ist und wobei der der zweite Halbleiterkörper über eine zweite Übergangszone (5) mit dem dritten
Halbleiterkörper mechanisch und elektrisch verbunden ist.
9. Bauelement nach Anspruch 8,
bei dem die zweite Übergangszone (5) eine strukturierte
Hauptfläche (501, 502) mit zweiten Auskoppelstrukturen aufweist, wobei die zweiten Auskoppelstrukturen eine
durchschnittliche laterale Breite aufweisen, die kleiner als die zweite Peakwellenlänge und größer als die dritte
Peakwellenlänge ist.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 9,
bei dem die zweite Übergangszone (5) eine teilweise
transparente und teilweise wellenlängenselektiv
reflektierende zweite Spiegelstruktur (53) aufweist, die die elektromagnetische Strahlung erster und zweiter
Peakwellenlänge durchlässt und die elektromagnetische
Strahlung dritter Peakwellenlänge streut oder zumindest teilweise reflektiert.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem
- die erste Peakwellenlänge einem roten Spektralbereich zugeordnet ist,
- die zweite Peakwellenlänge einem grünen Spektralbereich zugeordnet ist,
- die dritte Peakwellenlänge einem blauen Spektralbereich zugeordnet ist, und
- die zweite Übergangszone (5) eine strukturierte Hauptfläche (501, 502) mit zweiten Auskoppelstrukturen aufweist, die im
Vergleich zu den ersten Auskoppelstrukturen der
strukturierten Hauptfläche (301, 302) der ersten
Übergangszone (3) kleinere laterale Breiten aufweisen.
12. Bauelement nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
bei dem die zweite Übergangszone (5) eine zweite teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv
reflektierende Spiegelstruktur (53) aufweist, wobei sich die zweite Spiegelstruktur (53) hinsichtlich deren
Wellenlängenselektivität von der ersten Spiegelstruktur (33) unterscheidet .
13. Bauelement nach Anspruch 12,
bei dem die erste Spiegelstruktur (33) und die zweite
Spiegelstruktur (53) jeweils als Bragg-Spiegel mit einer
Mehrzahl von alternierend angeordneten ersten Schichten (331, 531) und zweiten Schichten (332, 532) gebildet sind, wobei
- die ersten Schichten (331) der ersten Spiegelstruktur (33) und die ersten Schichten (531) der zweiten Spiegelstruktur (53) jeweils aus einem strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material gebildet sind, und
- sich die zweiten Schichten (332) der ersten Spiegelstruktur (33) und die zweiten Schichten (532) der zweiten Spiegelstruktur (53) hinsichtlich deren Schichtdicke und/oder deren Materialien voneinander unterscheiden.
14. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das strahlungsdurchlässige und elektrisch leitfähige Material der Übergangszone (3) ein transparentes elektrisch leitfähiges Oxid ist.
15. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Übergangszone (3) eine erste teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv
reflektierende Spiegelstruktur (33) aufweist, wobei die erste Spiegelstruktur derart ausgebildet ist, dass diese
elektromagnetische Strahlung erster Peakwellenlänge
durchlässt und elektromagnetische Strahlung zweiter
Peakwellenlänge streut oder teilweise reflektiert.
16. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (100) mit folgenden Schritten:
A) Bereitstellen eines ersten Verbunds (20) mit einem
Substrat (1), einem ersten Halbleiterkörper (2) und einer ersten Anschlussschicht (31), wobei
- der erste Verbund eine erste freiliegende planare
Verbindungsfläche (311) aufweist, die durch eine Oberfläche der ersten Anschlussschicht gebildet ist, und
- der erste Halbleiterkörper zwischen dem Substrat und der ersten planaren Verbindungsfläche angeordnet ist und eine erste optisch aktive Schicht (23) aufweist;
B) Bereitstellen eines zweiten Verbunds (40) mit einem
Hilfssubstrat (9), einem zweiten Halbleiterkörper (4) und einer zweiten Anschlussschicht (32), wobei - der zweite Verbund eine zweite freiliegende planare
Verbindungsfläche (321) aufweist, die durch eine Oberfläche der zweiten Anschlussschicht gebildet ist,
- der zweite Halbleiterkörper zwischen dem Hilfssubstrat und der zweiten planaren Verbindungsfläche angeordnet ist und eine zweite optisch aktive Schicht (43) aufweist, und
- die erste Anschlussschicht (31) und die zweite
Anschlussschicht (32) jeweils ein strahlungsdurchlässiges und elektrisch leitfähiges Material aufweisen;
C) Mechanisches und elektrisches Verbinden des ersten
Verbunds mit dem zweiten Verbund an der ersten und zweiten planaren Verbindungsfläche mittels Direktbondens zur Bildung einer Übergangszone (3) , wobei die Übergangszone die erste und zweite Anschlussschicht umfasst und eine strukturierte Hauptfläche (301, 302) oder eine teilweise transparente und teilweise wellenlängenselektiv reflektierende Spiegelstruktur (33) aufweist; und
D) Abtrennen des Hilfssubstrats von dem zweiten Verbund.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
bei dem das Hilfssubtrat (9) eine strukturierte Hauptfläche (91) aufweist, auf die der zweite Halbleiterkörper (4) aufgewachsen ist, sodass der zweite Halbleiterkörper nach dem Abtrennen des Hilfssubstrats eine freiliegende strukturierte Hauptfläche (401, 402) aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 16,
bei dem der zweite Halbleiterkörper (4) auf das Hilfssubstrat (90) aufgewachsen ist, wobei eine freiliegende Hauptfläche (401, 402) des zweiten Halbleiterkörpers strukturiert wird, bevor eine Anschlussschicht (32, 51) aus einem
strahlungsdurchlässigen und elektrisch leitfähigen Material auf der freiliegenden und strukturierten Hauptfläche des zweiten Halbleiterkörpers ausgebildet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16,
bei dem die erste Spiegelstruktur (33) mit dem ersten
Halbleiterkörper (2) mittels Direktbondens mechanisch verbunden wird, bevor der erste Verbund (20) mit dem zweiten Verbund (40) mittels Direktbondens mechanisch und elektrisch verbunden wird.
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