WO2018189183A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement - Google Patents
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Definitions
- optoelectronic component In addition, an optoelectronic component is specified.
- Converter layers for the full conversion of primary radiation of individual small pixels of a pixelated semiconductor chip are subject to many requirements. For example, the conversion must be close to the chip and the layer thicknesses of the
- Converter layers must be low.
- Known inorganic phosphors are not suitable because their grain sizes are larger than the dimensions of small pixels, for example, with an edge length of 5 ym.
- no efficient method is known for arranging thin converter layers over the individual small pixels. It is known to apply thin layers by means of a photoresist by UV radiation
- UV-cured materials often have the problem that they are permanently unstable to light and therefore in one
- Optoelectronic device can not be used. Since a blue primary radiation also has a low proportion of radiation in the UV range, this is from the
- Hardened photoresist absorbs and is thus the
- An object to be solved is to specify a method for producing an optoelectronic component having a multiplicity of pixels and converter layers. Another object is an optoelectronic
- the method comprises the following steps, preferably in the specified
- the semiconductor layer sequence comprises an active layer which is adapted to a
- Matrix material and the first converter material are formed by the polymerization of the photoresist.
- the first converter layer is patterned to be over a portion of the plurality of pixels while another portion of the pixels is free of the first converter layer.
- peak wavelength refers to the wavelength in the emission spectrum at which the maximum intensity lies in the emission spectrum.
- the photoresist By exposing the photoresist, the polymerization of the photoresist is initiated, the photoresist cures and forms the matrix material.
- Photoresist serves.
- the matrix material is transparent to the primary and the secondary radiation of the converter material.
- Transparent means that the matrix material is at least partially permeable to the primary radiation as well as to the secondary radiation.
- the photoresist in step D) is exposed to radiation having a peak wavelength between 480 nm and up to and including 10000 nm, preferably between 480 nm and 3000 nm, more preferably 550 nm to 1500 nm. This is the radiation with which the
- Photoresist is exposed, in the visible or infrared
- Exposure to radiation in the infrared range may also be due to thermal curing of the photoresist and exposure to radiation in the visible range may also be referred to as photo-induced curing of the photoresist. Is the radiation in the infrared region of the
- Electromagnetic spectrum an IR laser can be preferably used for exposure.
- Converter layer are preferably selected between 800 nm inclusive and including 1500 nm, so that even by the use of an infrared laser or radiation in the infrared range, a complete curing of the
- Photoresist is possible.
- a C02 laser can be used for exposure.
- the photoresist in step D) is exposed to radiation having a peak wavelength between 1000 nm and 10000 nm, preferably between 1000 nm and 3000 nm.
- the plurality of pixels are arranged laterally next to each other. The plurality of pixels is in the present case of a common
- Semiconductor layer sequence comprises.
- the structuring of the pixels can be carried out in particular by removing material from part of the semiconductor layer sequence.
- the semiconductor layer sequence
- a material removal takes place from the
- the pixels have a common active layer, which extends laterally along a main area of the semiconductor layer sequence in a continuous manner through all the pixels.
- the active layer generates electromagnetic primary radiation only in the regions of the pixels, so that directly neighboring pixels are separated from one another by optically inactive regions which do not generate any radiation.
- Compound semiconductor material In the semiconductor material is In] __ n _ m N m Ga or a for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n
- Phosphide compound semiconductor material such as
- Compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As or as
- the pixels have an edge length of between 4500 nm and
- the pixels preferably have a square geometry.
- the carrier is preferably based on a semiconductor material such as silicon or germanium.
- the carrier has a plurality of AnSteuerüen.
- each pixel is assigned a drive unit and vice versa, whereby the pixels are electrically independent of each other
- the carrier is a
- control units can be generated in CMOS technology.
- each pixel has a radiation exit surface from which the primary radiation is emitted.
- the first converter layer is in particular on the radiation exit surface of individual pixels
- the first converter layer covers the Radiation exit surface of individual pixels completely
- the first converter layer is not located over all pixels of the first converter layer
- the polymerization in step E) is a cationic one
- Exposure is not only an exposure in the UV range or in the visible range of the electromagnetic spectrum to understand, but the
- Exposure can also take place in the IR range, for example.
- the term photoresist is therefore not conventional
- Photoresists limited. For example, the exposure takes place at 480 nm to 10,000 nm.
- the photoresist comprises at least one monomer and one catalyst or consists of a monomer and a catalyst.
- the catalyst initiates the polymerization, if this one
- Radiation having a peak wavelength which is longer wavelength than the peak wavelength of the primary radiation preferably with a peak wavelength between 480 nm and 10000 nm, more preferably exposed to a peak wavelength between 480 nm and 3000 nm. If the catalyst is activated by exposure to radiation in the visible range, it can also be used in the
- Converter layer absorb the secondary radiation. However, this leads only to low efficiency losses, since the catalyst, as is known in the art, is present only to small proportions.
- the catalyst is decomposed after method step E), ie the curing of the photoresist, in order to ensure a high transparency of the converter layer. This may be advantageous, for example, if the catalyst has radiation in the visible range
- step E for example, by a further exposure step or an annealing step after step E).
- the photoresist comprises a catalyst, a monomer having at least two SiH groups, and a monomer having at least two terminal ones
- the photoresist may also consist of a catalyst, a monomer having at least two SiH groups and a monomer having at least two terminal double bonds.
- the monomers are preferably used in a molar ratio of 1: 1.
- the monomer may be at least two
- a compound of formula 1 and the monomer having at least two SiH groups is a compound of formula 2:
- Formula 1 Formula 2 R 1 and R 2 are independently selected from the group consisting of vinyl, alkoxy, alkyl and aryl radicals
- R 3 and R 4 are independently selected from a group comprising H, alkoxy, alkyl and aryl radicals.
- Hydrosilylation refers to addition of a silane to a double bond, especially the syn-selective anti-Markovnikov addition of a silane to a double bond.
- the hydrosilylation catalyst is a platinum catalyst.
- the platinum catalyst may preferably be obtained by irradiation with radiation longer than the peak wavelength of the primary radiation, preferably with a peak wavelength between 480 nm and 10000 nm, more preferably with a peak wavelength between 480 nm and 3000 nm, to be activated.
- the platinum catalyst can be converted from a non-reactive form into a reactive form, so that a reaction between the monomers,
- the platinum catalyst in the reactive form can be, for example, a platinum-carbonylcyclovinylmethylsiloxane complex, a platinum-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetrymethyldisiloxane complex, a platinum - Tetravinyltetramethyltetracyclosiloxane complex or a
- the hydrosilylation reaction can, for example, after
- the photoresist comprises at least one monomer and one inhibitor or consists of a monomer and an inhibitor.
- the photoresist comprises at least one monomer and one inhibitor or consists of a monomer and an inhibitor.
- the inhibitor is used to treat the
- Step must be taken.
- no or hardly any absorption losses of the radiation of the optoelectronic component are recorded by the inhibitor.
- the photoresist comprises materials such as are used in sol-gel processes (referred to below as sol-gel materials).
- sol-gel materials are Si-based sol-gel materials.
- the Inventors of the present invention have recognized that a series of sol-gel materials cure under exposure (eg, by microwave radiation and / or infrared radiation).
- the photoresist comprises at least one material having the general formula Si (OR) 4, where R is a linear or branched alkyl, preferably a linear or branched alkyl
- Ci-Cs-alkyl branched Ci-Cs-alkyl
- the photoresist comprises at least one material selected from the group of the following materials:
- TMOS Tetramethyl orthosilicate
- TEOS Tetraethyl orthosilicate
- TPOS Tetraisopropyl orthosilicate
- step D) applying a mask over the photoresist, the mask having recesses.
- Exposing the photoresist in the regions of the recesses of the mask and structuring the first converter layer in step F) is effected by removing the photoresist at the unexposed areas and thus removing the uncured photoresist.
- the recesses of the mask are formed corresponding to the pixels or the radiation exit surfaces of the pixels and arranged above the pixels.
- the mask completely covers a portion of the pixels, while over another portion of the pixels covers the recesses of the mask
- this is done
- the first converter layer is patterned to be over a portion of the plurality of pixels while another portion of the pixels is free of the first converter layer.
- the first converter layer preferably completely or completely covers the radiation exit area of individual pixels.
- the method comprises the further steps:
- Peak wavelength which is longer wavelength than the peak
- Wavelength of the primary radiation
- Matrix material and the second converter material are Matrix material and the second converter material.
- steps G) to K) structuring the second converter layer.
- steps G) to K) take place after step F) and particularly preferably in the order given.
- the photoresist of step G) may be the
- step B) act same photoresist as in step B) act. All features of steps B) to F) are also disclosed for steps G) to K).
- the second converter layer can therefore be produced in particular like the first converter layer.
- Converter material adapted to convert or convert the primary radiation into a secondary radiation in the longer wavelength range of the electromagnetic spectrum as the primary radiation.
- Converter material is preferably in the green or red region of the electromagnetic spectrum.
- the conversion of the primary radiation takes place
- Completely is meant, in particular, that the primary radiation is converted to over 95% or over 97% into the secondary radiation.
- the proportion of primary radiation which is emitted by the first converter layer and / or second converter layer is less than 5%, preferably less than 3%.
- the second converter material is a different one to the first converter material
- Converter material For example, the first one converts
- Secondary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum and the second converter material converts the primary radiation into a secondary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum or vice versa.
- Photoresist in step I) in the areas of the recesses of the mask and the structuring of the second converter layer in step K) is done by removing the photoresist at the unexposed areas and thus removing the uncured photoresist.
- the recesses of the mask are formed corresponding to the pixels or the radiation exit surfaces of the pixels and arranged above the pixels.
- the mask completely covers a portion of the pixels, preferably including the pixels which have a first converter layer, while the recesses of the mask are arranged above another portion of the pixels. Preferred are individual pixels
- this is done
- the second converter layer is patterned to be over a portion of the plurality of pixels, while over another portion of the plurality of pixels, either the first converter layer or no converter layer is disposed.
- first and the second converter layer are respectively in direct contact with the radiation exit surface of individual pixels and preferably cover these completely or
- Converter layer has a thickness between 800 nm and including 1500 nm on.
- first and / or the second converter layer has a
- the first converter material and / or the second one are
- the quantum dots are in particular nanoparticles, that is
- Particle diameter ds o for example, between and including 3 nm and 10 nm inclusive.
- Particle diameter ds o for example, between and including 3 nm and 10 nm inclusive.
- Quantum dots a semiconductor core or consist of a
- the core of the quantum dots comprises or consists of a II / IV or I I I / V semiconductor.
- the quantum dots are selected from a group comprising InP, CdS, CdSe, InGaAs, GalnP, and CuInSe 2 .
- the semiconductor core may be coated by one or more layers as a coating.
- the coating may be organic and / or inorganic, in other words the
- the layer or the Layers can be an inorganic material like
- zinc sulfide for example, zinc sulfide, cadmium sulfide and / or
- the semiconductor core can be a single crystal or
- Quantum dots an average diameter of 3 nm to 10 nm, more preferably from 3 nm to 5 nm. By varying the size of the quantum dots, the wavelength of the converting radiation can be specifically varied and thus adjusted accordingly for the respective application.
- the quantum dots can be spherical or
- the optoelectronic component is specified.
- the optoelectronic component is preferably produced by one of the methods as stated in connection with one or more of the abovementioned embodiments. Features for the method are therefore also disclosed for the device and vice versa.
- the optoelectronic component comprises a
- the semiconductor layer sequence with a plurality of pixels.
- the pixels have an edge length of between 4500 nm and 5500 nm inclusive.
- the semiconductor layer sequence comprises an active layer, which is set up to emit a primary radiation in the blue region of the electromagnetic spectrum.
- Each pixel is either each exactly one converter layer selected from a first converter layer and a second converter layer, or no converter layer arranged.
- the pixels over which no converter layer is arranged are preferably configured to emit the primary radiation.
- the first converter layer comprises a matrix material and a first converter material.
- the first converter material is configured to convert the primary radiation into a secondary radiation in the green region of the electromagnetic spectrum.
- the second converter layer comprises a
- the second converter material is configured to convert the primary radiation into a secondary radiation in the red region of the
- FIG. 1 shows a schematic side view of a
- FIGS. 2A to 2H schematically show a method for producing an optoelectronic component.
- FIG. 1 shows a schematic side view of a
- the optoelectronic component 100 has a carrier 4.
- the carrier 4 there are a plurality of AnSteuerüen 3.
- the carrier 4 is preferably based on silicon and the
- Control units 3 are generated in CMOS technology in the carrier 4.
- a semiconductor layer sequence 5 is arranged above the carrier 4.
- the semiconductor layer sequence 5 is based on gallium nitride and comprises an active layer (not shown) for generating a primary radiation in the blue region of the electromagnetic spectrum with a peak wavelength of, for example, 460 nm.
- the semiconductor layer sequence 5 is subdivided into a multiplicity of pixels 1.
- Each of the pixels 1 is preferably assigned exactly one of the control units 3 and vice versa. Between adjacent pixels 1 is optionally a separation region 6. About the separation regions 6 is an electrical and / or optical isolation of the individual
- Pixel 1 can be achieved from each other.
- the semiconductor layer sequence 5 is realized in the separation regions 6, for example by unfilled or filled trenches, only partially broken and extends as a continuous layer parallel to and over the entire support 4 away.
- the first converter layer 2a includes a
- Matrix material and a first converter material 10a which is adapted to the primary radiation in a
- the second converter layer 2b comprises a matrix material and a second converter material (10b), which is configured to convert the primary radiation into a secondary radiation in the red region of the electromagnetic spectrum.
- the pixels 1, over which no converter layer is arranged, are adapted to the primary radiation in the blue region of the electromagnetic Spectrum to emit.
- the contacting can take place via a microcontroller 7 and a connection 8.
- FIGS. 2A to 2H A method for producing an optoelectronic component 100 of FIG. 1 is shown schematically in FIGS. 2A to 2H. As shown in Figure 2A, a
- Semiconductor layer sequence 5 comprising a plurality of pixels 1 provided on a support 4.
- Photoresist 9 comprises, for example, a platinum catalyst, a compound of formula 1 and a compound of formula 2
- a mask 11 is applied with recesses 12.
- individual pixels 1 or the radiation exit area of individual pixels are completely or completely not covered by the mask 11, while the mask completely covers other pixels 1. This is followed by the exposure of the photoresist 9 in the regions of the recesses 12 of the mask 11 with a
- the radiation activates the catalyst and catalyzes the hydrosilylation and thus the crosslinking of the compounds of the formulas 1 and 2.
- the photoresist 9 hardens and the first converter layer 2a forms in the
- Converter material 10b applied to the semiconductor layer sequence 5 ( Figure 2F).
- a mask 11 is applied with recesses 12 ( Figure 2G).
- Photoresist 9 is removed at the unexposed areas and the optoelectronic component of FIG. 2H is obtained
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (100) angegeben. Das Verfahren umfasst die Schritte A) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (5) umfassend eine Vielzahl an Pixeln (1) und eine aktive Schicht, wobei die aktive Schicht dazu eingerichtet ist, eine Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Peakwellenlänge zwischen einschließlich 420 nm und einschließlich 480 nm zu emittieren, B) Aufbringen eines Photolacks (9) und eines ersten Konvertermaterials (10a) auf die Halbleiterschichtenfolge (5), D) Belichten des Photolacks (9) mit einer Strahlung mit einer Peakwellenlänge, die längerwelliger ist als die Peakwellenlänge der Primärstrahlung, E) Aushärten des Photolacks (9) durch eine Polymerisation zur Bildung einer ersten Konverterschicht (2a) umfassend ein Matrixmaterial und das erste Konvertermaterial (10a), F) Strukturieren der ersten Konverterschicht (2a).
Description
Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS UND OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements angegeben. Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der früheren deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
DE 102017107939.4, deren Inhalt hiermit durch Rückbezug vollumfänglich aufgenommen wird.
Konverterschichten zur Vollkonversion von Primärstrahlung einzelner kleiner Pixel eines pixelierten Halbleiterchips unterliegen vielen Anforderungen. Beispielsweise muss die Konversion Chip-nah erfolgen und die Schichtdicken der
Konverterschichten müssen gering sein. Bekannte anorganische Leuchtstoffe eignen sich nicht, da ihre Korngrößen größer sind als die Ausmaße kleiner Pixel, beispielsweise mit einer Kantenlänge von 5 ym. Zudem ist kein effizientes Verfahren bekannt, dünne Konverterschichten über den einzelnen kleinen Pixeln anzuordnen. Es ist bekannt, dünne Schichten mittels eines Photolacks aufzubringen, der durch UV-Strahlung
ausgehärtet wird. Diese Photolacke sind allerdings zur
Herstellung von Konverterschichten für kleine Pixel nicht geeignet, da die eingesetzten Konvertermaterialien
üblicherweise eine höhere Absorption im UV-Bereich als im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums aufweisen, sodass die zur Vollkonversion einer Primärstrahlung im blauen Bereich benötigte Schichtdicke größer ist als die
Eindringtiefe der UV-Strahlung, sodass diese Photolacke nicht
vollständig ausgehärtet werden können. Zudem zeigen UV- gehärtete Materialien oft das Problem, dass diese auf Dauer gegenüber Licht instabil sind und deshalb in einem
optoelektronischen Bauelement nicht einsetzbar sind. Da eine blaue Primärstrahlung zudem noch einen geringen Anteil an Strahlung im UV-Bereich aufweist, wird diese von dem
ausgehärteten Photolack absorbiert und steht damit der
Konversion durch die Konvertermaterialien nicht oder nicht vollständig zur Verfügung, was zu unerwünschten
Effizienzverlusten führt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer Vielzahl an Pixeln und Konverterschichten anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches
Bauelement mit einer Vielzahl an Pixeln und
Konverterschichten anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren und durch ein optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Bauelements angegeben. Das Verfahren umfasst folgende Schritte, bevorzugt in der angegebenen
Reihenfolge :
A) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge mit einer Vielzahl an Pixeln. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine aktive Schicht, die dazu eingerichtet ist, eine
Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Peak-Wellenlänge zwischen einschließlich 420 nm und einschließlich 480 nm zu emittieren.
B) Aufbringen eines Photolacks und eines ersten
Konvertermaterials auf die Halbleiterschichtenfolge.
D) Belichten des Photolacks mit einer Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge, die längerwelliger ist als die Peak- Wellenlänge der Primärstrahlung.
E) Aushärten des Photolacks durch eine Polymerisation zur Bildung einer ersten Konverterschicht umfassend ein
Matrixmaterial und das erste Konvertermaterial. Insbesondere entsteht das Matrixmaterial durch die Polymerisation des Photolacks.
F) Strukturieren der ersten Konverterschicht. Bevorzugt wird die erste Konverterschicht so strukturiert, dass diese über einem Teil der Vielzahl an Pixeln angeordnet ist, während ein anderer Teil der Pixel frei von der ersten Konverterschicht ist.
Als "Peak-Wellenlänge" wird vorliegend die Wellenlänge im Emissionsspektrum bezeichnet, bei der die maximale Intensität im Emissionsspektrum liegt.
Durch das Belichten des Photolacks wird die Polymerisation des Photolacks initiiert, der Photolack härtet aus und bildet das Matrixmaterial. Insbesondere ist das erste
Konvertermaterial in dem Matrixmaterial verteilt, bevorzugt homogen verteilt. Mit Vorteil erfolgt die Belichtung und damit die Initiierung der Polymerisation mit einer Strahlung, die längerwelliger ist als die Primärstrahlung. Damit ist gewährleistet, dass das erste Konvertermaterial, das
bevorzugt eine maximale Absorption im Bereich der
Peakwellenlänge der Primärstrahlung aufweist, diese Strahlung nicht oder kaum absorbiert und diese Strahlung somit
vollständig oder nahezu vollständig der Belichtung des
Photolacks dient.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Matrixmaterial transparent für die Primär- und die Sekundärstrahlung des Konvertermaterials. Unter transparent wird verstanden, dass das Matrixmaterial zumindest teilweise durchlässig für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Photolack in Schritt D) mit einer Strahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 480 nm und einschließlich 10000 nm, bevorzugt zwischen 480 nm und 3000 nm, weiter bevorzugt 550 nm bis 1500 nm, belichtet. Damit liegt die Strahlung, mit der der
Photolack belichtet wird, im sichtbaren oder infraroten
Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Bei einer
Belichtung mit Strahlung im infraroten Bereich kann auch von einer thermischen Aushärtung des Photolacks und bei einer Belichtung mit Strahlung im sichtbaren Bereich kann auch von einer photo-induzierten Aushärtung des Photolacks gesprochen werden. Liegt die Strahlung im infraroten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums, kann bevorzugt ein IR-Laser zur Belichtung eingesetzt werden. Die Schichtdicken der
Konverterschicht werden bevorzugt zwischen einschließlich 800 nm und einschließlich 1500 nm gewählt, so dass auch durch den Einsatz eines IR-Lasers beziehungsweise einer Strahlung im infraroten Bereich eine vollständige Aushärtung des
Photolacks möglich ist. Beispielsweise kann ein C02~Laser zur Belichtung eingesetzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Photolack in Schritt D) mit einer Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 1000 nm und 10000 nm belichtet, bevorzugt zwischen 1000 nm und 3000 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Vielzahl an Pixeln lateral nebeneinander angeordnet. Die Vielzahl an Pixeln ist vorliegend von einer gemeinsamen
Halbleiterschichtenfolge umfasst. Die Strukturierung der Pixel kann insbesondere durch eine Wegnahme von Material eines Teils der Halbleiterschichtenfolge erfolgen. Mit anderen Worten kann die Halbleiterschichtenfolge
beispielsweise durch Ätzen strukturiert werden. Bevorzugt erfolgt eine Materialwegnahme aus der
Halbleiterschichtenfolge heraus zwischen benachbarten Pixeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Pixel eine gemeinsame aktive Schicht auf, die sich lateral entlang einer Hauptfläche der Halbleiterschichtenfolge zusammenhängend durch alle Pixel erstreckt. Durch eine geeignete Bestromung erzeugt die aktive Schicht jedoch nur in den Bereichen der Pixel elektromagnetische Primärstrahlung, sodass direkt benachbarte Pixel durch optisch inaktive Bereiche voneinander getrennt sind, die keine Strahlung erzeugen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die
Halbleiterschichtenfolge auf einem III-V-
Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie
AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs oder wie
AlnGamIn]__n_mAskP]__k, wobei jeweils 0 ^ n 1, 0 ^ m 1 und n + m < 1 sowie 0 ^ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Pixel eine Kantenlänge zwischen einschließlich 4500 nm und
einschließlich 5500 nm, bevorzugt zwischen einschließlich 4800 nm und einschließlich 5200 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 4900 nm und einschließlich 5100 nm, beispielsweise 5000 nm, auf. Die Pixel weisen dabei bevorzugt eine quadratische Geometrie auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger angeordnet. Der Träger basiert bevorzugt auf einem Halbleitermaterial wie Silizium oder Germanium. Bevorzugt weist der Träger eine Vielzahl an AnSteuereinheiten auf. Besonders bevorzugt ist jedem Pixel eine Ansteuereinheit zugeordnet und umgekehrt, wodurch die Pixel unabhängig voneinander elektrisch
kontaktiert und unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Insbesondere handelt es sich bei dem Träger um einen
Halbleiterträger auf Basis von Silizium, der
AnSteuereinheiten aufweist. Die AnSteuereinheiten können in CMOS-Technologie erzeugt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist jedes Pixel eine Strahlungsaustrittsfläche auf, von der die Primärstrahlung ausgesandt wird. Die erste Konverterschicht wird insbesondere auf der Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel
ausgebildet. Bevorzugt bedeckt die erste Konverterschicht die
Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel vollständig
beziehungsweise vollflächig. Bevorzugt befindet sich die erste Konverterschicht nicht über allen Pixeln der
Halbleiterschichtenfolge, sondern nur über einem Teil der Vielzahl an Pixeln. Bevorzugt steht dabei die erste
Konverterschicht jeweils in direktem Kontakt mit der
Strahlungsaustrittsfläche des Pixels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Polymerisation in Schritt E) um eine kationische
Polymerisation, eine radikalische Polymerisation, eine anionische Polymerisation oder eine Hydrosilylierung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind unter dem
Photolack Zusammensetzungen zu verstehen, die unter
Belichtung aushärten. Unter Belichtung ist dabei nicht nur eine Belichtung im UV-Bereich oder im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu verstehen, sondern die
Belichtung kann beispielsweise auch im IR-Bereich erfolgen. Der Begriff Photolack ist somit nich auf herkömmliche
Photolacke beschränkt. Beispielsweise erfolgt die Belichtung bei 480 nm bis 10000 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Photolack zumindest ein Monomer und einen Katalysator oder besteht aus einem Monomer und einem Katalysator. Bevorzugt leitet der Katalysator die Polymerisation ein, wenn dieser einer
Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge, die längerwelliger ist als die Peak-Wellenlänge der Primärstrahlung, bevorzugt mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 480 nm und 10000 nm, weiter bevorzugt mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 480 nm und 3000 nm, ausgesetzt wird.
Wird der Katalysator durch die Belichtung mit einer Strahlung im sichtbaren Bereich aktiviert, kann er auch in der
Konverterschicht die Sekundärstrahlung absorbieren. Dies führt allerdings nur zu geringen Effizienzverlusten, da der Katalysator, wie dem Fachmann bekannt ist, nur zu geringen Anteilen vorhanden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Katalysator nach Verfahrensschritt E) , also dem Aushärten des Photolacks, zersetzt, um eine hohe Transparenz der Konverterschicht zu gewährleisten. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn der Katalysator Strahlung im sichtbaren Bereich
absorbiert, so dass diese Strahlung nicht mehr nach außen aus dem Bauelement abgestrahlt werden kann. Dies kann
beispielsweise durch einen weiteren Belichtungsschritt oder einen Temperschritt nach Schritt E) erfolgen. Dabei kann insbesondere eine von der Strahlung zur Belichtung des
Photolacks abweichende Strahlung eingesetzt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Photolack einen Katalysator, ein Monomer mit zumindest zwei SiH-Gruppen und ein Monomer mit zumindest zwei endständigen
Doppelbindungen auf und es handelt sich bei der
Polymerisation in Schritt E) um eine Hydrosilylierung . Der Photolack kann auch aus einem Katalysator, einem Monomer mit zumindest zwei SiH-Gruppen und einem Monomer mit zumindest zwei endständigen Doppelbindungen bestehen. Bevorzugt werden die Monomere in einem Mol-Verhältnis von 1:1 eingesetzt. Beispielsweise kann das Monomer mit zumindest zwei
endständigen Doppelbindungen eine Verbindung der Formel 1 und das Monomer mit zumindest zwei SiH-Gruppen eine Verbindung der Formel 2 sein:
Formel 1 Formel 2 R1 und R2 sind dabei unabhängig voneinander aus einer Gruppe ausgewählt, die Vinyl-, Alkoxy-, Alkyl- und Arylreste
umfasst .
R3 und R4 sind dabei unabhängig voneinander aus einer Gruppe ausgewählt, die H, Alkoxy-, Alkyl- und Arylreste umfasst.
Eine Hydrosilylierung bezeichnet eine Addition eines Silans an eine Doppelbindung, insbesondere die syn-selektive Anti- Markovnikov Addition eines Silans an eine Doppelbindung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Katalysator der Hydrosilylierung um einen Platin-Katalysator. Der Platin-Katalysator kann bevorzugt durch Bestrahlung mit einer Strahlung, die längerwelliger ist als die Peak- Wellenlänge der Primärstrahlung, bevorzugt mit einer Peak- Wellenlänge zwischen 480 nm und 10000 nm, weiter bevorzugt mit einer Peak-Wellenlänge zwischen 480 nm und 3000 nm, aktiviert werden. Dabei kann der Platin-Katalysator von einer nicht reaktiven Form in eine reaktive Form umgewandelt werden, sodass eine Reaktion zwischen den Monomeren,
insbesondere eine Vernetzung, stattfindet.
Der Platin-Katalysator in der reaktiven Form, also nach der Belichtung in Schritt D) , kann beispielsweise ein Platin- Carbonylcyclovinylmethylsiloxan-Komplex, ein Platin-1,3- Divinyl-1, 1, 3, 3-Tetrymethyldisiloxan-Komplex, ein Platin-
Tetravinyltetramethyltetracyclosiloxan-Komplex oder ein
PIatin-Octanaloctanol-Komplex sein .
Die Hydrosilylierungsreaktion kann beispielweise nach
folgender Reaktion erfolgen:
Dabei kann das dargestellte Produkt der Hydrosilylierung über die SiH-Gruppe oder die Vinylgruppe weitere
Hydrosilylierungen eingehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Photolack zumindest ein Monomer und einen Inhibitor oder besteht aus einem Monomer und einem Inhibitor. Zusätzlich kann der
Photolack in dieser Ausführungsform einen Katalysator
aufweisen. Der Inhibitor wird eingesetzt, um die
Polymerisation des zumindest einen Monomers zu verhindern, das heißt, ohne den Zusatz des Inhibitors würde das Monomer mit oder ohne Katalysator aushärten. Insbesondere wird der Inhibitor durch die Strahlung in Schritt D) zerstört, sodass die Polymerisation stattfindet. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Inhibitor durch die Strahlung in Schritt D) bereits zerstört ist und dies nicht in einem separaten
Schritt erfolgen muss. So sind vorteilhafterweise keine oder kaum Absorptionsverluste der Strahlung des optoelektronischen Bauelements durch den Inhibitor zu verzeichnen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Photolack Materialien, wie sie bei Sol-Gel-Prozessen zum Einsatz kommen (im folgenden Sol-Gel-Materialien genannt) . Beispielsweise handelt es sich um Sol-Gel-Materialien auf Si-Basis. Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass eine Reihe von Sol-Gel-Materialien unter Belichtung (z.B. mittels Mikrowellenstrahlung und/oder Infrarot-Strahlung) aushärtet.
Beispielsweise umfasst der Photolack zumindest ein Material mit der allgemeinen Formel Si(OR) 4, wobei R ein lineares oder verzweigtes Alkyl ist, bevorzugt ein lineares oder
verzweigtes Ci-Cs-Alkyl.
Beispielsweise umfasst der Photolack zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe der folgenden Materialien:
- Tetramethylorthosilicat (TMOS) ,
- Tetraethylorthosilicat (TEOS) ,
- Tetraisopropylorthosilicat (TPOS)
oder Kombinationen davon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform findet zwischen Schritt B) und D) folgender Schritt statt:
C) Aufbringen einer Maske über dem Photolack, wobei die Maske Ausnehmungen aufweist. Dabei erfolgt in Schritt D) das
Belichten des Photolacks in den Bereichen der Ausnehmungen der Maske und das Strukturieren der ersten Konverterschicht in Schritt F) erfolgt durch das Entfernen des Photolacks an den unbelichteten Bereichen und somit der Entfernung des nicht ausgehärteten Photolacks. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen der Maske entsprechend der Pixel beziehungsweise der Strahlungsaustrittsflächen der Pixel ausgeformt und über den Pixeln angeordnet. Besonders bevorzugt bedeckt die Maske einen Anteil der Pixel vollständig, während über einem anderen Anteil der Pixel die Ausnehmungen der Maske
angeordnet sind. Bevorzugt sind einzelne Pixel
beziehungsweise die Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel
vollständig beziehungsweise vollflächig nicht von der Maske bedeckt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das
Strukturieren der ersten Konverterschicht in Schritt F) durch einen Laser. Bevorzugt wird die erste Konverterschicht so strukturiert, dass diese über einem Teil der Vielzahl an Pixeln angeordnet ist, während ein anderer Teil der Pixel frei von der ersten Konverterschicht ist. Bevorzugt bedeckt die erste Konverterschicht die Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel vollständig beziehungsweise vollflächig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
G) Aufbringen eines Photolacks und eines zweiten
Konvertermaterials auf die Halbleiterschichtenfolge.
I) Belichten des Photolacks mit einer Strahlung mit einer
Peak-Wellenlänge, die längerwelliger ist als die Peak-
Wellenlänge der Primärstrahlung.
J) Aushärten des Photolacks durch eine Polymerisation zur
Bildung einer zweiten Konverterschicht umfassend ein
Matrixmaterial und das zweite Konvertermaterial.
K) Strukturieren der zweiten Konverterschicht. Insbesondere finden die Schritte G) bis K) nach Schritt F) und besonders bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge statt.
Bei dem Photolack des Schritts G) kann es sich um den
gleichen Photolack wie in Schritt B) handeln. Alle Merkmale der Schritte B) bis F) sind auch für die Schritte G) bis K) offenbart. Die zweite Konverterschicht kann also insbesondere wie die erste Konverterschicht hergestellt werden.
Unterschiede bestehen insbesondere nur hinsichtlich des Konvertermaterials .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das erste
Konvertermaterial und/oder das erste und das zweite
Konvertermaterial dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im längerwelligeren Bereich des elektromagnetischen Spektrums als die Primärstrahlung zu konvertieren beziehungsweise umzuwandeln. Die
Sekundärstrahlung des ersten und/oder des zweiten
Konvertermaterials liegt vorzugsweise im grünen oder roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Besonders
bevorzugt erfolgt die Konversion der Primärstrahlung
vollständig. Unter vollständiger Konversion ist insbesondere zu verstehen, dass die Primärstrahlung zu über 95 % oder über 97 % in die Sekundärstrahlung konvertiert wird. Mit anderen Worten liegt der Anteil an Primärstrahlung, der von der ersten Konverterschicht und/oder zweiten Konverterschicht abgestrahlt wird, unter 5 %, bevorzugt unter 3 %.
Bevorzugt handelt es sich bei dem zweiten Konvertermaterial um ein zu dem ersten Konvertermaterial verschiedenes
Konvertermaterial. Beispielsweise konvertiert das erste
Konvertermaterial die Primärstrahlung in eine
Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums und das zweite Konvertermaterial konvertiert die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums oder umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform findet zwischen Schritt
G) und I) folgender Schritt statt:
H) Aufbringen einer Maske über dem Photolack, wobei die Maske Ausnehmungen aufweist. Dabei erfolgt das Belichten des
Photolacks in Schritt I) in den Bereichen der Ausnehmungen der Maske und das Strukturieren der zweiten Konverterschicht
in Schritt K) erfolgt durch das Entfernen des Photolacks an den unbelichteten Bereichen und somit die Entfernung des nicht ausgehärteten Photolacks. Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen der Maske entsprechend der Pixel beziehungsweise der Strahlungsaustrittsflächen der Pixel ausgeformt und über den Pixeln angeordnet. Besonders bevorzugt bedeckt die Maske einen Anteil der Pixel vollständig, bevorzugt unter anderem die Pixel, die eine erste Konverterschicht aufweisen, während über einem anderen Anteil der Pixel die Ausnehmungen der Maske angeordnet sind. Bevorzugt sind einzelne Pixel
beziehungsweise die Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel vollständig beziehungsweise vollflächig nicht von der Maske beziehungsweise nicht von der Maske und der ersten
Konverterschicht bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das
Strukturieren der zweiten Konverterschicht in Schritt F) durch einen Laser. Bevorzugt wird die zweite Konverterschicht so strukturiert, dass diese über einem Teil der Vielzahl an Pixeln angeordnet ist, während über einem anderen Teil der Vielzahl an Pixeln entweder die erste Konverterschicht oder keine Konverterschicht angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die erste
Konverterschicht und die zweite Konverterschicht auf
unterschiedlichen Pixeln erzeugt. Besonders bevorzugt ist nach der Durchführung des Verfahrens über jedem Pixel
entweder je genau eine Konverterschicht, ausgewählt aus einer ersten Konverterschicht und einer zweiten Konverterschicht, oder keine Konverterschicht angeordnet. Bevorzugt stehen die erste und die zweite Konverterschicht jeweils in direktem Kontakt mit der Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel und
bedecken diese bevorzugt vollständig beziehungsweise
vollflächig .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die gebildete erste Konverterschicht und/oder die gebildete zweite
Konverterschicht eine Schichtdicke zwischen einschließlich 800 nm und einschließlich 1500 nm auf. Beispielsweise weist die erste und/oder die zweite Konverterschicht eine
Schichtdicke von 1 ym auf. Mit Vorteil lassen sich durch das erfindungsgemäße Verfahren so dünne Konverterschichten erzeugen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem ersten Konvertermaterial und/oder dem zweiten
Konvertermaterial um Quantenpunkte. Bei den Quantenpunkten handelt es sich insbesondere um Nanopartikel , das heißt
Teilchen mit einer Größe im Nanometerbereich mit einem
Partikeldurchmesser ds o , zum Beispiel zwischen einschließlich 3 nm und einschließlich 10 nm. Bevorzugt umfassen die
Quantenpunkte einen Halbleiterkern oder bestehen aus einem
Halbleiterkern, der wellenlängenkonvertierende Eigenschaften aufweist. Insbesondere umfasst oder besteht der Kern der Quantenpunkte aus einem II/IV- oder I I I /V-Halbleiter .
Beispielsweise sind die Quantenpunkte aus einer Gruppe ausgewählt, die InP, CdS, CdSe, InGaAs, GalnP und CuInSe2 umfasst .
Der Halbleiterkern kann von einer oder mehreren Schichten als Beschichtung ummantelt sein. Die Beschichtung kann organisch und/oder anorganisch sein, mit anderen Worten kann der
Halbleiterkern an seiner Außenfläche oder Oberfläche
vollständig oder nahezu vollständig von einer oder mehreren weiteren Schichten bedeckt sein. Die Schicht oder die
Schichten können ein anorganisches Material wie
beispielsweise Zinksulfid, Cadmiumsulfid und/oder
Cadmiumselenid umfassen oder daraus bestehen.
Der Halbleiterkern kann ein einkristallines oder
polykristallines Agglomerat sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
Quantenpunkte einen durchschnitfliehen Durchmesser von 3 nm bis 10 nm, besonders bevorzugt von 3 nm bis 5 nm auf. Durch die Variation der Größe der Quantenpunkte kann gezielt die Wellenlänge der konvertierenden Strahlung variiert werden und damit für die jeweilige Anwendung entsprechend angepasst werden. Die Quantenpunkte können kugelförmig oder
stäbchenförmig ausgeformt sein.
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das optoelektronische Bauelement ist bevorzugt mit einem der Verfahren hergestellt, wie sie in Verbindung mit einer oder mehreren der oben genannten Ausführungsformen angegeben sind. Merkmale für das Verfahren sind daher auch für das Bauelement offenbart und umgekehrt.
Es wird ein optoelektronisches Bauelement angegeben. Das optoelektronische Bauelement umfasst eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer Vielzahl an Pixeln. Die Pixel weisen eine Kantenlänge zwischen einschließlich 4500 nm und einschließlich 5500 nm auf. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine aktive Schicht, die dazu eingerichtet ist, eine Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren. Über jedem Pixel ist entweder je genau eine Konverterschicht, ausgewählt aus einer ersten Konverterschicht und einer zweiten Konverterschicht, oder
keine Konverterschicht angeordnet. Die Pixel, über denen keine Konverterschicht angeordnet ist, sind bevorzugt dazu eingerichtet, die Primärstrahlung zu emittieren. Die erste Konverterschicht umfasst ein Matrixmaterial und ein erstes Konvertermaterial. Das erste Konvertermaterial ist dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren. Die zweite Konverterschicht umfasst ein
Matrixmaterial und ein zweites Konvertermaterial. Das zweite Konvertermaterial ist dazu eingerichtet, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des
elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen. Dabei sind gleiche und gleichartige oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß oder vereinfacht
dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements.
Figuren 2A bis 2H zeigen schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines
optoelektronischen Bauelements 100. Das optoelektronische
Bauelement 100 weist einen Träger 4 auf. In dem Träger 4 befindet sich eine Vielzahl von AnSteuereinheiten 3. Der Träger 4 basiert bevorzugt auf Silizium und die
AnSteuereinheiten 3 sind in CMOS-Technologie in dem Träger 4 erzeugt. Über dem Träger 4 ist eine Halbleiterschichtenfolge 5 angeordnet. Die Halbleiterschichtenfolge 5 basiert auf Galliumnitrid und umfasst eine aktive Schicht (nicht gezeigt) zur Erzeugung einer Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Peakwellenlänge von beispielsweise 460 nm. Die Halbleiterschichtenfolge 5 ist in eine Vielzahl von Pixeln 1 unterteilt. Jedem der Pixel 1 ist bevorzugt genau eine der AnSteuereinheiten 3 zugeordnet und umgekehrt. Zwischen benachbarten Pixeln 1 befindet sich optional ein Trennbereich 6. Über die Trennbereiche 6 ist eine elektrische und/oder optische Isolierung der einzelnen
Pixel 1 voneinander erzielbar. Die Halbleiterschichtenfolge 5 ist in den Trennbereichen 6, beispielsweise durch ungefüllte oder gefüllte Gräben realisiert, nur teilweise durchbrochen und erstreckt sich als zusammenhängende Schicht parallel zu und über den gesamten Träger 4 hinweg. Über jedem Pixel 1 ist entweder je genau eine erste Konverterschicht 2a oder eine zweite Konverterschicht 2b oder keine Konverterschicht angeordnet. Die erste Konverterschicht 2a umfasst ein
Matrixmaterial und ein erstes Konvertermaterial 10a, das dazu eingerichtet ist, die Primärstrahlung in eine
Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren. Die zweite Konverterschicht 2b umfasst ein Matrixmaterial und ein zweites Konvertermaterial (10b), das dazu eingerichtet ist, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren. Die Pixel 1, über denen keine Konverterschicht angeordnet ist, sind dazu eingerichtet, die Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen
Spektrums zu emittieren. Die Kontaktierung kann über einen MikroController 7 und einen Anschluss 8 erfolgen.
In den Figuren 2A bis 2H ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 100 der Figur 1 gezeigt. Wie in Figur 2A dargestellt, wird eine
Halbleiterschichtenfolge 5 umfassend eine Vielzahl an Pixeln 1 auf einem Träger 4 bereitgestellt. Auf die
Halbleiterschichtenfolge 5 werden ein Photolack 9 und ein erstes Konvertermaterial 10a aufgebracht (Figur 2B) . Der
Photolack 9 umfasst beispielsweise einen Platin-Katalysator, eine Verbindung der Formel 1 und eine Verbindung der Formel 2
Formel 1 Formel 2, wobei R1 = R2 = R3 = R4 = CH3.
Auf den Photolack 9 wird eine Maske 11 mit Ausnehmungen 12 aufgebracht. Dabei werden einzelne Pixel 1 beziehungsweise die Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel vollständig beziehungsweise vollflächig nicht von der Maske 11 bedeckt, während die Maske andere Pixel 1 vollständig bedeckt. Im Anschluss daran erfolgt das Belichten des Photolacks 9 in den Bereichen der Ausnehmungen 12 der Maske 11 mit einer
Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von beispielsweise 1000 nm. Durch die Strahlung wird der Katalysator aktiviert und katalysiert die Hydrosilylierung und somit die Vernetzung der Verbindungen der Formeln 1 und 2. Der Photolack 9 härtet aus und es bildet sich die erste Konverterschicht 2a in den
Bereichen der Ausnehmungen 12 der Maske 11 (Figur 2D) . Im Anschluss daran erfolgt das Entfernen des Photolacks 9 an den
unbelichteten Bereichen und somit die Entfernung des nicht ausgehärteten Photolacks 9 (Figur 2E) . In einem nächsten Schritt werden ein Photolack 9 und ein zweites
Konvertermaterial 10b auf die Halbleiterschichtenfolge 5 aufgebracht (Figur 2F) . Auf den Photolack 9 wird eine Maske 11 mit Ausnehmungen 12 aufgebracht (Figur 2G) . Dabei werden einzelne Pixel 1 beziehungsweise die
Strahlungsaustrittsfläche einzelner Pixel vollständig beziehungsweise vollflächig nicht von der Maske 11 bedeckt, während die Maske 11 andere Pixel 1, unter anderem die die bereits eine erste Konverterschicht 2a aufweisen, vollständig bedeckt. Im Anschluss daran erfolgt das Belichten des
Photolacks 9 in den Bereichen der Ausnehmungen 12 der Maske 11 mit einer Strahlung mit einer Peak-Wellenlänge von
beispielsweise 1000 nm. Durch die Belichtung härtet der Photolack 9 aus und es bildet sich die zweite
Konverterschicht 2b. Danach wird der nicht ausgehärtete
Photolack 9 an den unbelichteten Bereichen entfernt und man erhält das optoelektronische Bauelement der Figur 2H
beziehungsweise der Figur 1.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen und Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Bezugs zeichenliste
100 optoelektronisches Bauelement
I Pixel
2a erste Konverterschicht
2b zweite Konverterschicht
3 Ansteuereinheit
4 Träger
5 Halbleiterschichtenfolge
6 Trennbereich
7 MikroController
8 Anschluss
9 Photolack
10a erstes Konvertermaterial
10b erstes Konvertermaterial
II Maske
12 Ausnehmung
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (100) umfassend die Schritte
A) Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (5) umfassend eine Vielzahl an Pixeln (1) und eine aktive Schicht, wobei die aktive Schicht dazu eingerichtet ist, eine
Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit einer Peakwellenlänge zwischen einschließlich 420 nm und einschließlich 480 nm zu emittieren,
B) Aufbringen eines Photolacks (9) und eines ersten
Konvertermaterials (10a) auf die Halbleiterschichtenfolge (5) ,
D) Belichten des Photolacks (9) mit einer Strahlung mit einer Peakwellenlänge, die längerwelliger ist als die
Peakwellenlänge der Primärstrahlung,
E) Aushärten des Photolacks (9) durch eine Polymerisation zur Bildung einer ersten Konverterschicht (2a) umfassend ein Matrixmaterial und das erste Konvertermaterial (10a) und F) Strukturieren der ersten Konverterschicht (2a) .
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das Belichten des Photolacks (9) in Schritt D) mit einer Strahlung mit einer Peakwellenlänge zwischen 480 nm und einschließlich 10000, bevorzugt zwischen 480 nm und
einschließlich 3000 nm erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Polymerisation in Schritt E) um eine kationische Polymerisation, eine radikalische Polymerisation, eine anionische Polymerisation oder eine Hydrosilylierung handelt .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Photolack (9) zumindest ein Monomer und einen
Katalysator umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Photolack (9) einen Katalysator, ein Monomer mit zumindest zwei SiH-Gruppen und ein Monomer mit zumindest zwei endständigen Doppelbindungen umfasst und es sich bei der Polymerisation in Verfahrensschritt E) um eine
Hydrosilylierung handelt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
wobei der Photolack (9) zumindest ein Monomer und einen
Inhibitor umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen Schritt B) und D) folgender Schritt
stattfindet :
C) Aufbringen einer Maske (11) über dem Photolack (9), wobei die Maske (11) Ausnehmungen (12) aufweist, und wobei in
Schritt D) das Belichten des Photolacks (9) in den Bereichen der Ausnehmungen (12) der Maske (11) erfolgt und das
Strukturieren der ersten Konverterschicht (2a) in Schritt F) durch Entfernen des Photolacks (9) an den unbelichteten
Bereichen erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6,
wobei das Strukturieren der ersten Konverterschicht (2a) in Schritt F) durch einen Laser erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei es sich bei dem ersten Konvertermaterial (10a) um
Quantenpunkte handelt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in Schritt E) gebildete erste Konverterschicht (2a) eine Schichtdicke zwischen einschließlich 800 nm und
einschließlich 1500 nm aufweist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den weiteren Schritten:
G) Aufbringen eines Photolacks (9) und eines zweiten
Konvertermaterials (10b) auf die Halbleiterschichtenfolge (5) ,
I) Belichten des Photolacks (9) mit einer Strahlung mit einer Peakwellenlänge, die längerwelliger ist als die
Peakwellenlänge der Primärstrahlung,
J) Aushärten des Photolacks (9) durch eine Polymerisation zur Bildung einer zweiten Konverterschicht (2b) umfassend ein Matrixmaterial und das zweite Konvertermaterial (10b),
K) Strukturieren der zweiten Konverterschicht (2b) .
12. Optoelektronisches Bauelement (100) umfassend
- eine Halbleiterschichtenfolge (5) umfassend eine Vielzahl an Pixeln (1) mit einer Kantenlänge zwischen einschließlich 4500 nm und einschließlich 5500 nm und eine aktive Schicht, die dazu eingerichtet ist, eine Primärstrahlung im blauen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu emittieren, wobei über jedem Pixel (1) entweder je genau eine
Konverterschicht, ausgewählt aus einer ersten
Konverterschicht (2a) und einer zweiten Konverterschicht (2b) , oder keine Konverterschicht angeordnet ist,
- die erste Konverterschicht (2a) ein Matrixmaterial und ein erstes Konvertermaterial (10a) umfasst, das dazu eingerichtet
ist, die Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung im grünen Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren und - die zweite Konverterschicht (2b) ein Matrixmaterial und ein zweites Konvertermaterial (10a) umfasst, das dazu
eingerichtet ist, die Primärstrahlung in eine
Sekundärstrahlung im roten Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu konvertieren.
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