WO2020165166A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement mit ersten und zweiten bereichen einer ersten halbleiterschicht und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement mit ersten und zweiten bereichen einer ersten halbleiterschicht und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements Download PDF

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Definitions

  • a light emitting diode is a light emitting device based on semiconductor materials.
  • an LED includes a pn junction. When electrons and holes recombine with one another in the area of the pn junction, for example because a corresponding voltage is applied, electromagnetic radiation is generated.
  • the present invention is based on the object of providing an improved optoelectronic semiconductor component and an improved method for producing an optoelectronic semiconductor component.
  • An optoelectronic semiconductor component comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, wherein the first and the second semiconductor layer are parts of a semiconductor layer stack.
  • the optoelectronic semiconductor component also has an electrically conductive layer which is arranged over a surface of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer adjoins first regions of the first semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer is removed from second regions of the first semiconductor layer, or a dielectric material is arranged between two th regions of the first semiconductor layer and the electrically conductive layer.
  • a smallest horizontal measurement of the second area is less than 2 pm.
  • an optoelectronic semiconductor component comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, the first and the second semiconductor layer being parts of a semiconductor layer stack.
  • the optoelectronic semiconductor component furthermore has an electrically conductive layer which is arranged over a surface of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer, and a first contact structure which is electrically connected to the first semiconductor layer via the electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer adjoins first regions of the first semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer is removed from second regions of the first semiconductor layer, or a dielectric material is arranged between two th regions of the first semiconductor layer and the electrically conductive layer.
  • a size of the first areas changes continuously, at least in sections, with increasing distance from the first contact structure.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore comprise a first contact structure which is electrically connected to the first semiconductor layer via the electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer can for example be a current distribution layer. According to further embodiments, the electrically conductive layer can be a contact layer. For example, the electrically conductive layer can also be part of a current distribution structure.
  • an optoelectronic semiconductor component comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, the first and the second semiconductor layer being parts of a semiconductor layer stack.
  • the optoelectronic semiconductor component furthermore has an electrically conductive layer which is arranged over a surface of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer is electrically conductively connected to the first semiconductor layer and adjoins the first semiconductor layer in first and second regions.
  • a specific contact resistance between the electrically conductive layer and the first semiconductor layer is greater in the two areas than in the first areas.
  • a smallest horizontal dimension of the second areas can be less than 2 ⁇ m.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a first contact structure which is connected to the first semiconductor layer via the electrically conductive layer.
  • a ratio of an area proportion of the second regions to an area proportion of the first regions can decrease with increasing distance from the first contact structure.
  • the optoelectronic semiconductor component can comprise a second contact element, which is connected to the second semiconductor layer.
  • a ratio of an area proportion of the second regions to an area proportion of the first regions can decrease with increasing distance from the second contact element.
  • the electrically conductive layer can be, for example, a contact layer or a current distribution layer.
  • the electrically conductive layer can also be part of a current distribution structure.
  • the second regions of the first semiconductor layer can overlap with an active zone for generating electromagnetic radiation.
  • the second regions can each correspond to regions of the optoelectronic semiconductor component from which less electromagnetic radiation is emitted than from regions of the optoelectronic semiconductor component that correspond to the first regions.
  • the second regions can each be arranged in an edge region of the optoelectronic semiconductor component.
  • the second regions can correspond to a region of the optoelectronic semiconductor component of reduced optical decoupling.
  • the electrically conductive layer can comprise a transparent or a reflective or absorbent material.
  • a dielectric material is arranged between second regions of the first semiconductor layer and the current distribution layer, and the dielectric material is part of a layer stack which further comprises a conductive layer.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation of a semiconductor layer stack, which has a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, and the formation of an electrically conductive layer over a surface facing away from the second semiconductor layer first semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer is formed in such a way that it adjoins first regions of the first semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer is further removed from second areas of the first semiconductor layer, or a dielectric material is arranged between second areas of the first semiconductor layer and the electrically conductive layer.
  • the second areas have a smallest horizontal dimension less than 2 pm.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation of a semiconductor layer stack which has a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, the formation of an electrically conductive layer over a layer facing away from the second semiconductor layer Upper area of the first semiconductor layer, and the formation of a first contact structure which is electrically connected to the first semiconductor layer via the electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layer is designed in such a way that it adjoins first regions of the first semiconductor layer.
  • the electrically conductive layer is removed from second regions of the first semiconductor layer, or a dielectric material is arranged between second regions of the first semiconductor layer and the electrically conductive layer.
  • the size of the second areas changes continuously, at least in sections, with increasing distance from the first contact structure.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation of a semiconductor layer stack, which has a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, and the formation of an electrically conductive one
  • the electrically conductive layer is electrically conductively connected to the first semiconductor layer and adjoins the first semiconductor layer in first and second regions.
  • a specific contact resistance between the electrically conductive layer and the first semiconductor layer is greater in the first regions than in the second regions.
  • a smallest horizontal dimension of the second areas can be less than 2 ⁇ m.
  • the method can include a treatment with high-energy ions.
  • the specific contact resistance between the electrical conductive layer and the first semiconductor layer in the second regions can be increased by a local diffusion of hydrogen.
  • the conductive layer can be reflective, and the setting of the specific contact resistance can include the application of different cover layer areas over the electrically conductive layer.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 1B shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in different planes.
  • FIG. IC shows a vertical cross-sectional view of an opto-electronic semiconductor component.
  • FIG. 2A shows a cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in different sectional planes.
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIG. 2C shows a cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIG. 3A shows a horizontal cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in different sectional planes.
  • FIG. 3B shows a vertical cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIG. 4A shows a vertical cross-sectional view of an opto-electronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIG. 4B shows an enlarged view of part of the optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 4C shows a horizontal cross-sectional view of an area of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIG. 4D shows a horizontal cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • FIG. 4E shows a horizontal cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • FIG. 5A summarizes a method according to embodiments.
  • FIG. 5B shows a vertical cross-sectional view of a workpiece in the production of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIG. 5C shows a cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIG. 6A shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIG. 6B shows a vertical cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • wafer or “semiconductor substrate” used in the following description may include any semiconductor-based structure that includes a half
  • the wafer and structure are to be understood to include doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers, possibly supported by a base, and further semiconductor structures.
  • a layer made of a first semiconductor material can be grown on a growth substrate made of a second semiconductor material or made of an insulating material, for example on a sapphire substrate.
  • materials for growth substrates include glass, silicon dioxide, quartz or a ceramic.
  • the semiconductor can be based on a direct or an indirect semiconductor material.
  • semiconductor materials particularly suitable for generating electromagnetic radiation include nitride semiconductor compounds, which can be used to generate ultra violet, blue or longer-wave light, such as GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Al-GalnBN, phosphide semiconductor compounds , through the example, green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, and others Semiconductor materials such as GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga 2Ü3 , diamond, hexagonal BN and combinations of the mentioned materials.
  • the stoichiometric ratio of the compound semiconductor materials can vary. Further examples for semiconductor materials can include silicon, silicon germanium and germanium. In the context of the present description, the term “semiconductor” also includes organic semiconductor materials.
  • substrate generally includes insulating, conductive, or semiconductor substrates.
  • lateral and horizontal are intended to describe an orientation or alignment which runs essentially parallel to a first surface of a substrate or semiconductor body.
  • This can be the surface of a wafer or a chip (die), for example.
  • the horizontal direction can for example be in a plane perpendicular to a growth direction when growing
  • vertical is intended to describe an orientation which is essentially perpendicular to the first surface of a substrate or semiconductor body.
  • the vertical direction can, for example, be a direction of growth when growing
  • Electrically connected a low-resistance electrical connection between the connected elements.
  • the electrically connected elements do not necessarily have to be directly connected to one another. Further elements can be arranged between electrically connected elements.
  • electrically connected also includes tunnel contacts between the connected elements.
  • FIG. 1A shows a vertical cross-sectional view of an opto-electronic semiconductor component according to embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 shown in Figure 1A can be, for example, a light emitting diode (LED).
  • LED light emitting diode
  • the optoelectronic semiconductor component 10 can, for example, be suitable for emitting electromagnetic radiation. According to further embodiments, the optoelectronic semiconductor component 10 can also be suitable for receiving electromagnetic radiation.
  • a first semiconductor layer 110 and a second semiconductor layer 120 are arranged over a suitable carrier 100.
  • the first semiconductor layer 110 can be doped with dopants of a first conductivity type, for example p-type
  • the second semiconductor layer 120 can be doped with dopants of a second conductivity type, for example n-type.
  • the first and the second semiconductor layer 110, 120 are based on a nitride
  • An active zone 115 can be See the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120 be arranged.
  • the active zone can have, for example, a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.
  • Quantum well structure has no meaning here with regard to the di ension Wer of the quantization. It thus includes, inter alia, quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these layers.
  • the second semiconductor layer 120 can be arranged between the first semiconductor layer 110 and a suitable carrier 100.
  • the carrier 100 can be a growth substrate for the semiconductor layer sequence.
  • Suitable materials for the carrier or the growth substrate can include, for example, sapphire, silicon carbide or gallium nitride.
  • the semiconductor layer stack can be structured to form a mesa 121.
  • a part of a first main surface 119 of the second semiconductor layer 120 can be exposed.
  • a second electrical contact element 126 can, for example, contact the second semiconductor layer 120 in the region of an exposed first main surface 119.
  • a current can be impressed into the optoelectronic semiconductor component.
  • the more uniform this current is, the greater the brightness of the emitted electromagnetic radiation and thus the efficiency of the optoelectronic semiconductor component.
  • An electrically conductive layer or current distribution layer 107 is arranged over a first main surface 111 of the first semiconductor layer 110 facing away from the second semiconductor layer 120.
  • the current distribution layer 107 is connected to a first contact structure 105.
  • a dielectric layer 102 can be provided in a region of the first main surface at which the current distribution layer 107 is in contact with the first contact structure 105.
  • Such a dielectric layer 102 can usually prevent an impressed electrical current from concentrating predominantly on the region of the first main surface 111 in which the first contact structure adjoins the current distribution layer 107.
  • Such a dielectric layer 102 can bring about a better distribution of the impressed current overall.
  • the dielectric layer 102 can also comprise a dielectric mirror layer.
  • a dielectric mirror layer can be formed by a sequence of very thin dielectric layers each with different refractive indices. The dielectric mirror layer is therefore suitable, on the one hand, to isolate components of the semiconductor component from one another. On the other hand, it is suitable for reflecting electromagnetic radiation.
  • the first contact structure 105 extends, for example, in a first horizontal direction.
  • the first horizontal direction runs perpendicular to the sectional plane shown.
  • the first contact structure 105 can thus be formed in the shape of a line.
  • the electrically conductive or current distribution layer 107 can adjoin first regions 113 (not shown in FIG. 1A) of the semiconductor layer 110.
  • the electrically conductive or current distribution layer 107 of second regions 114 the semiconductor layer 11 must be removed.
  • a dielectric material 122 can be arranged between second regions 114 of the first semiconductor layer 110 and the current distribution layer 107.
  • a smallest horizontal dimension of the second areas can be less than 2.0 gm or less than 1.5 gm or less than 1.0 gm.
  • a distance between each position within the second area and a closest position in the first area can be less than 1.0 gm, for example.
  • a specific contact resistance between the electrically conductive or current distribution layer 107 and the first semiconductor layer 110 can change, for example, locally along the first horizontal direction.
  • the specific contact resistance in the first areas 113 can be relatively low and very high in the second areas 114. Due to the finite resistance of the first semiconductor layer and the charge carrier diffusion, the charge carrier concentrations are balanced locally. As a result, given a corresponding size of the area with locally varying specific contact resistance, an averaged resistance value results, which is also referred to below as "local supply line resistance".
  • FIG. 1B shows a horizontal cross-sectional view of the opto-electronic semiconductor component.
  • This cross-sectional view is taken along different cutting planes, as illustrated for example in FIG. 1A.
  • a cross-sectional view through the current distribution layer 107 is placed between I and II. Between II and III, the cutting plane is slightly raised and follows the course of the current distribution layer 107. Between III and III ', the cross-sectional view intersects the first contact element 105. This is followed by a section through the current distribution layer 107 again in different levels.
  • the first contact structure 105 it extends along the y-direction.
  • a maximum width d of the recesses, measured in the y direction can be, for example, less than 2 ⁇ m, or, for example, less than 1.5 ⁇ m or less than 1 ⁇ m.
  • a distance f between each position 114a, 114b within the second area 114 to a closest position of the first area 113 can be less than 1 pm, for example less than 0.75 pm or less than 0.5 pm.
  • the maximum width d of the recesses, measured in the y direction can also be greater than 2 ⁇ m.
  • the distance f can also be greater than 2 pm.
  • a length s of the recesses 112, measured in the x direction, can be approximately 100 to 200 ⁇ m.
  • the recesses 112 can, for example, have the shape of triangles, for example equilateral triangles, with a short base corresponding to the width d and two long legs.
  • a multiplicity of recesses 112 designed in this way are arranged adjacent to one another along the y-direction.
  • the averaged specific contact resistance or local supply resistance decreases along the x-direction.
  • the averaged specific contact resistance or local lead resistance can decrease continuously, at least in sections.
  • “continuously" in this context can mean that the local lead resistance does not change abruptly but gradually.
  • the local lead resistance can increase approximately linearly with decrease the distance from the first contact structure 105.
  • the local supply line resistance cannot change, even in sections.
  • the contact resistance is greater in an area in the vicinity of or on the side of the first contact structure 105 than in an area which faces away from the first contact structure 105.
  • a material of the current distribution layer 107 can be a conductive metal oxide, for example ITO or IZO (indium zinc oxide). Since the first semiconductor layer can have a very low electrical conductivity, a locally uniform charge carrier distribution can be achieved with a structure size of the cutouts, as discussed above.
  • the second regions 114 can extend in a direction which leads away from the first contact structure 105. If the first contact structure 105 extends, for example, in the y direction, the second regions 114 extend in the x direction. Along the y direction, i.e. in a direction perpendicular to the direction of extension of the second regions 114, the first and second regions 113, 114 are each arranged alternately.
  • FIG. IC shows a cross-sectional view along the y direction, which can be included, for example, between IV and IV 'as shown in FIG. 1B.
  • cutouts 112 are arranged between webs of the current distribution layer 107.
  • a current path 104 is designed as shown in FIG. IC. The current is thus impressed not over the entire surface of the first semiconductor layer 110, but only over the surface regions in which parts of the current distribution layer 107 adjoin the first semiconductor layer 110.
  • FIGS. 2A to 2C show views of optoelectronic semiconductor components according to further embodiments, in which instead of the cutouts 112 an insulating material is formed locally adjacent to the first semiconductor layer 110.
  • the Stromvertei treatment layer 107 can be formed as a continuous layer in this case.
  • a dielectric material 122 can thus be arranged between second regions 114 of the first semiconductor layer 110 and the current distribution layer 107.
  • the smallest horizontal dimension of the second area is less than 2.0 pm. For example, a distance between each position 114a, 114b (shown in FIG.
  • FIG. 1B within the second area 114 to a closest position of the first area 113 can be smaller than 1.0 pm or smaller than 0.5 pm.
  • a size of the first regions 113 can change continuously in a direction perpendicular to the first horizontal direction.
  • FIG. 2A again shows a cross-sectional view of part of the optoelectronic semiconductor component in different sectional planes, analogous to the illustration of FIG. 1B.
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view through part of the semiconductor layer stack with an applied current distribution layer 107 between A and A, as is indicated in FIG. 2A.
  • a first dielectric layer 122 is applied and structured over the first semiconductor layer 110.
  • the first dielectric layer 122 is structured in such a way that it is present in second regions 114.
  • the first dielectric layer 122 can contain silicon oxide, aluminum oxide, or some other dielectric material.
  • a layer thickness of the dielectric layer 122 can be, for example, 20 to 70 nm, for example 30 to 40 nm.
  • the first dielectric layer 122 is structured into sections as shown in FIG. 2B.
  • a current distribution layer 107 is conformally applied over the structured portions of the first dielectric layer 122.
  • a passivation layer 103 can be applied over the current distribution layer 107.
  • the passivation layer can contain, for example, silicon oxide or some other dielectric transparent material.
  • the current distribution layer 107 adjoins the first semiconductor layer 110 only at the contact regions 108 or first regions 113. In the intermediate regions or second regions 114, there is no electrical contact between the current distribution layer 107 and the first semiconductor layer 110. As a result, the contact resistance between the current distribution layer and the first semiconductor layer is increased. The current path accordingly assumes the course shown in FIG. 2B.
  • Layer also a layer stack of dielectric and possibly conductive layers between regions of the Stromver distribution layer 107 and the first semiconductor layer 110 is arranged.
  • a layer stack which contains a first dielectric layer 122, a conductive layer 124 and a second dielectric layer 123 can be formed locally over regions of the first semiconductor layer 110 be structured.
  • the second dielectric layer 123 can also be removed let be.
  • the current distribution layer 107 can then be formed.
  • the conductive layer 124 can be electrically connected to the current distribution layer 107.
  • the first and second dielectric layers 122, 123 can each contain silicon oxide.
  • the conductive layer 124 can for example contain a conductive metal oxide, for example ITO.
  • the conductive layer 124 can be formed from the same material as the current distribution layer 107.
  • the first electrical layer can, for example, have a layer thickness of 30 to 70, for example 40 to 60 nm.
  • the conductive layer 124 can, for example, have a layer thickness between 10 and 50 nm.
  • the second dielectric layer 123 can, for example, have a layer thickness between 40 and 100 nm, for example 60 to 80 nm.
  • the layer stack of first dielectric layer 122, conductive layer 124 and, if appropriate, second dielectric layer 123 can be structured along the x and y directions in a manner similar to that described with reference to FIGS. 2A and 2B.
  • the current distribution layer 107 can be deposited as a coherent layer and adjoin the first semiconductor layer only in the contact regions 108.
  • a current path 104 can take the course illustrated in FIG. 2C.
  • FIGS. 3A and 3B illustrate an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • the contact resistance can be changed due to local damage to the electrical contact between the semiconductor layer and the electrically conductive layer.
  • FIG. 3A shows a schematic cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component. This Cross-sectional view is taken analogously to the cross-sectional view of Figures 1B and 2A.
  • FIG. 3B shows a vertical cross-sectional view along the y-direction, for example between A and A as shown in FIG. 3A.
  • a current distribution layer 107 is formed over the entire area over the first main surface 111 of the first semiconductor layer 110.
  • a mask 116 is placed over first areas 113 of the surface of the current distribution layer 107. Between adjacent mask sections, an area above the current distribution layer 107 is not covered with mask material. This area corresponds in each case to the second areas 114.
  • a treatment with energy-rich ions for example hydrogen, oxygen or fluorine ions, is then carried out.
  • An ion bombardment process 118 can be performed under similar conditions and parameters as a reactive ion etch process.
  • the interface between the first semiconductor layer 110 and the current distribution layer 107 is modified, which leads to an increased contact resistance.
  • locally damaged areas 117 are formed.
  • the locally damaged regions 117 are arranged adjacent to the second regions 114 of the first semiconductor layer 110 and overlap with them.
  • the mask can, for example, have a triangular design in a horizontal plane.
  • the course of the damaged areas 117 can be configured as shown in FIG. 3A along the x and y directions.
  • a contact area between first semiconductor layer 110 and current distribution layer 107 is changed locally, so that a different specific contact resistance results.
  • the size changes the damaged areas and thus the local supply resistance continuously along the x-direction.
  • a local lead resistance between the current distribution layer 107 and the first semiconductor layer is greater in the second regions 114 than in the first regions.
  • the smallest horizontal dimensioning of the second areas is less than 2.0 ⁇ m.
  • an optoelectronic semiconductor component 10 thus has a first semiconductor layer 110 of a first conductivity type, and a second semiconductor layer 120 of a second conductivity type.
  • the first and second semiconductor layers 110, 120 are
  • the optoelectronic semiconductor component further contains a current distribution layer 107 which is arranged over a surface 111 of the first semiconductor layer 110 facing away from the second semiconductor layer 120.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises a first contact structure 105, which is electrically connected to the first semiconductor layer 110 via the current distribution layer 107.
  • the first contact structure can for example extend along a first horizontal direction. A local supply resistance between the current distribution layer 107 and the first semiconductor layer 110 changes continuously, at least in sections, as the distance from the contact structure increases.
  • the concept described with reference to FIGS. 3A and 3B can also be extended to further optoelectronic semiconductor components.
  • this concept can also be applied to semiconductor components in which a material The material of the current distribution layer is absorbent or reflective.
  • FIG. 4A shows a cross-sectional view through part of an optoelectronic semiconductor component 15 according to further embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor component 15 comprises a semiconductor layer stack composed of a first semiconductor layer 140 of a first conductivity type, for example p-conductive, and a second semiconductor layer 150 of a second conductivity type, for example n-conductive.
  • An active zone 145 is arranged between the first semiconductor layer 140 and the second semiconductor layer 150.
  • a first contact layer 142 is arranged adjacent to the first semiconductor layer 140.
  • the contact layer 142 may include a reflective material, such as silver.
  • a first current distribution layer 143 is arranged on the side of the first semiconductor layer 140.
  • the first current distribution layer 143 can be connected to the first semiconductor layer 140 via the contact layer 142, for example. Electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor component 15 can be emitted via a second main surface 151 of the second semiconductor layer 150, for example.
  • the optoelectronic semiconductor component is applied to a carrier 160.
  • the carrier 160 can be constructed from a semiconductor material, for example silicon or germanium, or from a metal.
  • the semiconductor layer stack is applied to the carrier 160 in such a way that the first semiconductor layer 140 is arranged between the second semiconductor layer 150 and the carrier 160.
  • an insulating material 147 can be arranged between the first current distribution layer 143 and the electrically conductive carrier 160.
  • a large number of second Clock elements 152 can extend through the first semiconductor layer
  • the electrically conductive carrier 160 thus acts as a second current distribution layer.
  • the second contact elements 152 can each be isolated from the adjacent semiconductor material and the first current distribution layer 143 and the first contact layer 142 via a side wall 153.
  • a material of the first current distribution layer 143 can also comprise an absorbent or reflective material.
  • the first and second semiconductor layers 140, 150 can contain GaN, for example.
  • FIG. 4B shows an example of an enlarged cross-sectional view between II and II 'as indicated in FIG. 4D.
  • a contact region between the first contact layer 142 and second regions 114 of the first semiconductor layer 140 is modified locally. More precisely, modified contact regions 148 are arranged in sections between second regions 114 of the first semiconductor layer 140 and the first contact layer 142. Unmodified contact areas 149 are arranged between adjacent modified contact areas 148 and correspond to the first areas 113 of the first semiconductor layer 140.
  • a current path 104 from the first contact layer 142 to the first semiconductor layer 140 and to the active zone 145 is defined as shown in FIG. 4B. There is thus no uniform power supply, but the power supply is set, for example, via the size of the non-modified contact areas.
  • FIG. 4C shows a horizontal enlarged cross-sectional view of part of the optoelectronic semiconductor component between I and I ′, as is illustrated in FIG. 4A.
  • a Modified contact area 148 is formed around a second contact element 152. That way is the
  • the modified contact area 148 is thus located in an area of the optoelectronic semiconductor component in which a current is impressed via the second contact element 152 into the second semiconductor layer 150 and therewith into the active zone 145.
  • the modified contact area 148 can have different sub-areas which are each arranged concentrically around the second contact element 152.
  • a first contact region 148a can be arranged directly adjacent to the second contact element 152 and isolated therefrom by the side wall insulation 153.
  • the first partial area 148a can be followed by further partial areas 148b, 148c, each of which is at a greater distance from the second contact element 152.
  • Both first and second regions 113, 114 of the first semiconductor layer can be present in each of the subregions 148a, 148b, 148c.
  • the extent of the modification of the contact between first semiconductor layer 140 and first contact layer 142 can vary with increasing distance from second contact element 152 lose weight. Accordingly, the local supply resistance decreases with increasing distance from the second contact element 152.
  • a different extent of the modification of the contact area can be set by different surface proportions of the first and second areas 113, 114.
  • an area coverage of the second areas 114 or the modified contact areas in the first partial area 148a can be greater than in the second partial area 148b, and the area coverage of the second areas 114 or the modified ones Contact area is larger in the second sub-area 148b than in the third sub-area 148c.
  • the first areas 113 in the first partial area 148a have a significantly smaller lateral extent than in the third partial area 148c.
  • FIG. 4D shows a horizontal cross-sectional view through an area around a second contact element 152 according to further embodiments.
  • the cross-sectional view is taken between I and I ', as illustrated for example in Figure 4A.
  • a modified contact area 148 can each be arranged in a ring around a second contact element 152.
  • the modified contact area 148 is thus located in an area of the optoelectronic semiconductor component in which a current is impressed via the second contact element 152 into the second semiconductor layer 150 and thus into the active zone 145.
  • Unmodified contact areas 149 which each correspond to the first areas 113 of the first semiconductor layer 140, can each be arranged in a ring-shaped and concentric manner between modified contact areas. According to embodiments, the first areas 113 cannot be present in the modified contact areas 148.
  • a maximum ring width of the modified contact regions 148 in the lateral direction can be 2 pm or 1 pm.
  • the modified contact regions 148 each correspond to the second regions 114 of the first semiconductor layer.
  • the width of the individual rings can vary. For example, a ring width of the modified contact areas 148 and thus the surface coverage of the second areas 114 of the first semiconductor layer can decrease with increasing distance from the second contact element 152.
  • the ring width of the unmodified contact areas 149 and so that the surface occupancy of the first contact areas 113 with increasing distance from the second contact element 152 men can be adapted accordingly.
  • a minimum dimensioning of the second regions 114 can be less than 2 ⁇ m.
  • a distance between each position within the second area 114 to a closest position of the first area 113 can be less than 1 pm or less than 0.5 pm.
  • FIG. 4E shows an expression of the modified contact area 148 according to further embodiments.
  • the horizontal cross-sectional view of Figure 4E is again taken between I and I ', as illustrated in Figure 4A.
  • the second regions 114 can extend in a direction which leads away from the second contact element 152 radially outward.
  • First and second regions 113, 114 are each arranged alternately perpendicular to an extension direction of the second regions 114.
  • the local lead resistance and thus the current impression in the active zone can be specifically controlled by a spatial variation of the specific contact resistance between the current distribution layer and the first semiconductor layer.
  • the current can be applied to those points at which, for example, due to the proximity to the second contact element 152, a great deal of radiation would be generated.
  • a more homogeneous generation of the electromagnetic radiation and thus a higher brightness and thus a better efficiency can be brought about.
  • FIG. 5A illustrates a method according to embodiments.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation (S100) of a semiconductor layer stack, which has a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, and the formation (S110) of an electrically conductive or current distribution layer a surface of the first semiconductor layer remote from the second semiconductor layer.
  • the electrically conductive or current distribution layer is designed in such a way that it adjoins first regions of the first semiconductor layer.
  • the current distribution layer is removed from two th areas of the first semiconductor layer, or a dielectric material is arranged between second areas of the first semiconductor layer and the current distribution layer. A distance between each position within the second area and a closest position in the first area is less than 1 pm, for example.
  • the method comprises forming (S120) a first contact structure which is electrically connected to the first semiconductor layer via the current distribution layer.
  • a size of the second areas can change continuously at least in sections with increasing distance from the first contact structure.
  • a specific contact resistance between the electrically conductive layer and the first semiconductor layer can be greater in the second regions than in the first regions.
  • a conductive layer that is in electrical contact with the first semiconductor layer can contain a reflective or absorbent material.
  • a contact resistance between the electrically conductive layer and the first semiconductor layer can change depending on a position along a horizontal direction.
  • the electrically conductive layer can be a first contact layer and / or a first current distribution layer.
  • FIG. 5B shows a cross-sectional view through part of a workpiece 25 when carrying out a method according to embodiments.
  • the structure shown in FIG. 5B illustrates, for example, the production of the modified contact areas 148 shown in FIG. 4B and the unmodified contact areas 149.
  • a barrier layer 157 is applied and structured over a first main surface 141 of the first semiconductor layer 140.
  • the barrier layer 157 is structured in such a way that it covers first regions 113 and does not cover second regions 114 of the first semiconductor layer 140. It thus covers those surface areas that should not be modified and thus acts as a mask.
  • a hydrogenous layer 154 is deposited over the resulting surface.
  • this can be a hydrogen-containing silicon nitride layer.
  • the second regions 114 of the first semiconductor layer 110 are deactivated
  • the first semiconductor layer 140 e.g., p-GaN
  • a contact layer 142 is applied over the entire area.
  • the modified contact areas 148 shown in FIG. 4B and the unmodified contact areas 149 occur.
  • such a production of modified contact areas 148 can also take place by treatment in a hydrogen atmosphere.
  • the material of the first semiconductor layer 140 can also be damaged locally, for example by implantation, for example ion implantation.
  • a first contact layer 142 is applied over the entire area over the first main surface 141 of the first semiconductor layer.
  • a cover layer is then applied which has first cover layer areas 155 and second cover layer areas 156 each with different materials.
  • the first cover layer regions 155 can be applied over the second region 114 and the second cover layer regions 156 over the first regions 113 of the first semiconductor layer 140.
  • a different specific contact resistance to the underlying semiconductor material is set via the different materials of the cover layer.
  • material diffuses from the various cover layer regions, for example through the first contact layer 142 and can thereby locally change the contact resistance.
  • a different surface area of the modified contact can be provided in each case. In this way, the local lead resistance to the active zone 145 can be varied locally.
  • the specific contact resistance between the conductive layer and the first semiconductor layer can be modified locally in order to achieve a more uniform impression of the current.
  • FIG. 6A shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component 15 in which the first semiconductor layer 140 is arranged between a second semiconductor layer 150 and a carrier 160.
  • a first Stromver distribution layer 143 and a first contact layer 142 are connected to the first semiconductor layer 140 in an electrically conductive manner.
  • the conductive layers 142, 143 adjoining the first semiconductor layer 140 can be reflective or absorbent.
  • the contact layer 142 can be a reflective silver layer.
  • the semiconductor layers can be structured to form a mesa, for example.
  • a second contact element 152 is in the area of the first
  • Main surface 151 of the second semiconductor layer 150 arranged net.
  • second Kunststoffelemen th for example, in a central region of the optoelectronic semiconductor component 15, the emitted electromagnetic radiation can be shaded.
  • a modified surface area 148 in the central area, less current is impressed there, whereby optical losses are reduced.
  • more non-radiative recombination can occur in an edge area 158 of the mesa 121 due to open bonds ("dangling bonds").
  • a current impression can now be controlled in a targeted manner so that less current is impressed in the edge area 158 and thus the non-radiative recombination is suppressed or reduced.
  • FIG. 6B shows an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • the second contact element 152 is arranged in the region of the first main surface 151 of the second semiconductor layer 150.
  • the contact element 152 can have a lateral extent of approximately 100 ⁇ m. Because a modified contact area 148 overlaps with the second contact element 152 in the vertical direction, less current impression takes place at this point. For example, this can be achieved by using one of the above methods for modifying the electrical contact between first semiconductor layer 140 and first contact layer 142, for example a method in which different cover layer areas are applied over the semiconductor layer stack.
  • silicon nitride or another dielectric material can also be applied locally between the first semiconductor layer 140 and the first contact layer 142. As has been described, the current impression can be controlled by a local change in the specific contact resistance between a contact layer and the first semiconductor layer.
  • a transparent contact layer in the case of a transparent contact layer, this can be done in that parts of the transparent contact layer are locally removed in second regions of the first semiconductor layer or underlaid with a dielectric material.
  • the second areas can have a maximum lateral dimension of 2.0 pm or 1.5 pm or 1.0 pm in a first direction.
  • a lateral dimension can continuously decrease in a direction perpendicular to the first direction. With such a dimension, the finite resistance of the first semiconductor layer and the charge carrier diffusion can result in a local equalization of the charge carrier concentrations. As a result, a uniform current impression takes place.
  • parts of the contact layer or the current distribution layer can be underlaid with a dielectric material. Furthermore, diffusion of hydrogen or other atoms can take place, through which the specific contact resistance is locally changed.
  • the contact between the first semiconductor layer and a conductive layer which is connected to the first semiconductor layer can be locally damaged, activated or deactivated in order to control the current injection.

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) weist eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, und eine zweiten Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Die erste und die zweite Halbleiterschicht (110, 120) sind Teile eines Halbleiterschichtstapels. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) enthält weiterhin eine elektrisch leitfähige Schicht (107), die über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abgewandten Oberfläche (111) der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist. Die elektrisch leitfähige Schicht (107) grenzt an erste Bereiche (113) der ersten Halbleiterschicht (110) an. Die elektrisch leitfähige Schicht (107) ist von zweiten Bereichen (114) der ersten Halbleiterschicht (110) entfernt, oder ein dielektrisches Material (122) ist zwischen zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht (110) und der Stromverteilungsschicht angeordnet. Eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche (114) ist kleiner als 2 µm.

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT ERSTEN UND ZWEITEN BEREICHEN EINER ERSTEN HALBLEITERSCHICHT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS
BESCHREIBUNG
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 103 632.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine Leuchtdiode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispielsweise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher mitei nander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispiels weise, weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Generell werden Konzepte erforscht, durch welche eine Stromzu führung zu den Halbleiterschichten verbessert werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängi gen Patentansprüchen definiert.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht Teile eines Halbleiterschichtstapels sind. Das optoelektronische Halblei terbauelement weist ferner eine elektrisch leitfähige Schicht auf, die über einer von der zweiten Halbleiterschicht abge wandten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die elektrisch leitfähige Schicht grenzt an erste Berei che der ersten Halbleiterschicht an. Die elektrisch leitfähige Schicht ist von zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht entfernt, oder ein dielektrisches Material ist zwischen zwei ten Bereichen der ersten Halbleiterschicht und der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Eine kleinste horizontale Be messung der zweiten Bereiche ist kleiner als 2 pm.
Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst ein optoelektroni sches Halbleiterbauelement eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiter schicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht Teile eines Halbleiter schichtstapels sind. Das optoelektronische Halbleiterbauele ment weist ferner eine elektrisch leitfähige Schicht, die über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist, sowie eine erste Kontaktstruktur, die elektrisch mit der ersten Halbleiter schicht über die elektrisch leitfähige Schicht verbunden ist, auf. Die elektrisch leitfähige Schicht grenzt an erste Berei che der ersten Halbleiterschicht an. Die elektrisch leitfähige Schicht ist von zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht entfernt, oder ein dielektrisches Material ist zwischen zwei ten Bereichen der ersten Halbleiterschicht und der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Eine Größe der ersten Bereiche verändert sich mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontakt struktur mindestens abschnittsweise kontinuierlich. Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann weiterhin eine erste Kontaktstruktur umfassen, die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht über die elektrisch leitfähige Schicht ver bunden ist.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann beispielsweise eine Stromverteilungsschicht sein. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die elektrisch leitfähige Schicht eine Kontaktschicht sein. Beispielsweise kann die elektrisch leitfähige Schicht auch Teil einer Stromverteilungsstruktur sein.
Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst ein optoelektroni sches Halbleiterbauelement eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiter schicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht Teile eines Halbleiter schichtstapels sind. Das optoelektronische Halbleiterbauele ment weist ferner eine elektrisch leitfähige Schicht auf, die über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Ober fläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die elektrisch leitfähige Schicht ist mit der ersten Halbleiter schicht elektrisch leitend verbunden und grenzt in ersten und zweiten Bereichen an die erste Halbleiterschicht an. Ein spe zifischer Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähi gen Schicht und der ersten Halbleiterschicht ist in den zwei ten Bereichen größer als in den ersten Bereichen.
Beispielsweise kann eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche kleiner als 2 pm sein.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann weiterhin eine erste Kontaktstruktur aufweisen, die über die elektrisch leit fähige Schicht mit der ersten Halbleierschicht verbunden ist. Beispielsweise kann ein Verhältnis eines Flächenanteils der zweiten Bereiche zu einem Flächenanteil der ersten Bereiche mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktstruktur abneh men .
Gemäß weiteren Aus führungs formen kann das optoelektronische Halbleiterbauelement ein zweites Kontaktelement umfassen, das mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist. Ein Verhält nis eines Flächenanteils der zweiten Bereiche zu einem Flä chenanteil der ersten Bereiche kann mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontaktelement abnehmen.
Die elektrisch leitfähige Schicht kann beispielsweise eine Kontaktschicht oder eine Stromverteilungsschicht sein. Bei spielsweise kann die elektrisch leitfähige Schicht auch Teil einer Stromverteilungsstruktur sein.
Die zweiten Bereiche der ersten Halbleiterschicht können mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung überlappen.
Beispielsweise können die zweiten Bereiche jeweils Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements, die ersten Be reichen entsprechen, emittiert wird.
Beispielsweise können die zweiten Bereiche jeweils in einem Randbereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements ange ordnet sein.
Gemäß weiteren Aus führungs formen können die zweiten Bereiche einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements re duzierter optischer Auskopplung entsprechen. Beispielsweise kann die elektrisch leitfähige Schicht ein transparentes oder ein reflektierendes oder absorbierendes Ma terial umfassen.
Gemäß Aus führungs formen ist ein dielektrisches Material zwi schen zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet, und das dielektrische Ma terial ist Teil eines Schichtstapels, der weiterhin eine leit fähige Schicht umfasst.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Halbleiter schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht über einer von der zwei ten Halbleiterschicht abgewandten Oberfläche der ersten Halb leiterschicht. Die elektrisch leitfähige Schicht wird derart ausgebildet, dass sie an erste Bereiche der ersten Halbleiter schicht angrenzt. Die elektrisch leitfähige Schicht wird wei terhin von zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht ent fernt, oder ein dielektrisches Material wird zwischen zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht und der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Die zweiten Bereiche haben ei ne kleinste horizontale Bemessung kleiner als 2 pm.
Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements das Ausbilden eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halb leiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Ober- fläche der ersten Halbleiterschicht, und das Ausbilden einer ersten Kontaktstruktur, die elektrisch mit der ersten Halb leiterschicht über die elektrisch leitfähige Schicht verbunden ist. Die elektrisch leitfähige Schicht wird derart ausgebil det, dass sie an erste Bereiche der ersten Halbleiterschicht angrenzt. Die elektrisch leitfähige Schicht wird von zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht entfernt, oder ein die lektrisches Material wird zwischen zweiten Bereichen der ers ten Halbleiterschicht und der elektrisch leitfähigen Schicht angeordnet. Eine Größe der zweiten Bereiche verändert sich mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktstruktur mindestens abschnittsweise kontinuierlich.
Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements das Ausbilden eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halb leiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweiten Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen
Schicht über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewand ten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht. Die elektrisch leitfähige Schicht ist mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden und grenzt in ersten und in zwei ten Bereichen an die erste Halbleiterschicht an. Ein spezifi scher Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Halbleiterschicht ist in den ersten Be reichen größer als in den zweiten Bereichen.
Beispielsweise kann eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche kleiner als 2 pm sein.
Beispielsweise kann das Verfahren eine Behandlung mit hoch energetischen Ionen umfassen. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann der spezifische Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Halbleiterschicht in den zweiten Bereichen durch eine lokale Diffusion von Wasserstoff erhöht werden.
Beispielsweise kann die leitfähige Schicht reflektierend sein, und das Einstellen des spezifischen Kontaktwiderstands kann das Aufbringen unterschiedlicher Deckschichtbereiche über der elektrisch leitfähigen Schicht umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den
Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.
Figur 1A zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements .
Figur 1B zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements in unterschiedlichen Ebenen.
Figur IC zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements .
Figur 2A zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements in verschiedenen Schnittebenen . Figur 2B zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsfor men .
Figur 2C zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Aus führungsformen .
Figur 3A zeigt eine horizontale Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements in verschiedenen Schnittebenen .
Figur 3B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausfüh rungsformen .
Figur 4A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
Figur 4B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils des opto elektronischen Halbleiterbauelements .
Figur 4C zeigt eine horizontale Querschnittsansicht eines Be reichs eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Aus führungs formen .
Figur 4D zeigt eine horizontale Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Figur 4E zeigt eine horizontale Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
Figur 5A fasst ein Verfahren gemäß Aus führungs formen zusammen.
Figur 5B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Werk stücks bei der Herstellung eines optoelektronischen Halblei terbauelements gemäß Aus führungs formen .
Figur 5C zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsfor men .
Figur 6A zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Aus führungs formen .
Figur 6B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
DETAILBESCHREIBUNG
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend. Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halb
leiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basis unterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Bei spielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermate rial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleiter material oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein. Weitere Beispiele für Materialien von Wachstumssubstraten umfassen Glas, Silizi umdioxid, Quarz oder eine Keramik.
Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direk ten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Bei spiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung beson ders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultra violettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Al- GalnBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispiels weise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga2Ü3, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Bei spiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium- Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halbleitermaterialien ein.
Der Begriff „Substrat" umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.
Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft.
Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder ei nes Chips (Die) sein.
Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von
Schichten liegen.
Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli chen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann bei spielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von
Schichten entsprechen.
Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite- ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff
„elektrisch verbunden" eine niederohmige elektrische Verbin dung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch ver bundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt mitei nander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein.
Der Begriff „elektrisch verbunden" umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.
Figur 1A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß Aus führungs formen . Das in Figur 1A dargestellte optoelektronische Halbleiterbau element 10 kann beispielsweise eine Leuchtdiode (LED) sein.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 kann beispiels weise geeignet sein, elektromagnetische Strahlung zu emittie ren. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann das optoelektroni sche Halbleiterbauelement 10 auch geeignet sein, elektromagne tische Strahlung aufzunehmen.
Über einem geeigneten Träger 100 sind eine erste Halbleiter schicht 110 sowie eine zweite Halbleiterschicht 120 angeord net. Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht 110 mit Dotierstoffen eines ersten Leitfähigkeitstyps , beispielsweise p-Typ dotiert sein, und die zweite Halbleiterschicht 120 kann mit Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps , beispiels weise n-Typ, dotiert sein. Beispielsweise basieren die erste und die zweite Halbleiterschicht 110, 120 auf einem Nitrid-
Verbindungshalbleitermaterial. Eine aktive Zone 115 kann zwi- sehen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten Halb leiterschicht 120 angeordnet sein.
Die aktive Zone kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur" entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Di ensionalitat der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten.
Beispielsweise kann die zweite Halbleiterschicht 120 zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und einem geeigneten Träger 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann der Träger 100 ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtfolge sein. Geeigne te Materialien für den Träger oder das Aufwachssubstrat können beispielsweise Saphir, Siliziumcarbid oder Galliumnitrid um fassen .
Der Halbleiterschichtstapel kann zu einer Mesa 121 struktu riert sein. Entsprechend kann ein Teil einer ersten Hauptober fläche 119 der zweiten Halbleiterschicht 120 freiliegend sein. Ein zweites elektrisches Kontaktelement 126 kann beispielswei se die zweite Halbleiterschicht 120 im Bereich einer freilie genden ersten Hauptoberfläche 119 kontaktieren. Durch Anlegen einer Spannung zwischen der ersten Kontaktstruktur 105 und dem zweiten Kontaktelement 126 lässt sich ein Strom in das opto elektronische Halbleiterbauelement einprägen. Generell gilt, dass je gleichmäßiger dieser Strom ist, desto größer ist die Helligkeit der ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung und damit die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterbau elements . Eine elektrisch leitfähige Schicht oder Stromverteilungs schicht 107 ist über einer von der zweiten Halbleiterschicht 120 abgewandten ersten Hauptoberfläche 111 der ersten Halb leiterschicht 110 angeordnet. Die Stromverteilungsschicht 107 ist gemäß Aus führungs formen mit einer ersten Kontaktstruktur 105 verbunden. Beispielsweise kann eine dielektrische Schicht 102 in einem Bereich der ersten Hauptoberfläche vorgesehen sein, an der die Stromverteilungsschicht 107 mit der ersten Kontaktstruktur 105 in Kontakt steht. Üblicherweise kann durch eine derartige dielektrische Schicht 102 verhindert werden, dass ein eingeprägter elektrischer Strom sich vorwiegend auf den Bereich der ersten Hauptoberfläche 111 konzentriert, in dem die erste Kontaktstruktur an die Stromverteilungsschicht 107 angrenzt. Durch eine derartige dielektrische Schicht 102 kann insgesamt eine bessere Verteilung des eingeprägten Stroms bewirkt werden. Gemäß Aus führungs formen kann die dielektrische Schicht 102 auch eine dielektrische Spiegelschicht umfassen. Beispielsweise kann eine dielektrische Spiegelschicht durch eine Abfolge von sehr dünnen dielektrischen Schichten mit je weils unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet werden. Die dielektrische Spiegelschicht ist somit einerseits geeig net, Komponenten des Halbleiterbauelements voneinander zu iso lieren. Andererseits ist sie geeignet, elektromagnetische Strahlung zu reflektieren.
Die erste Kontaktstruktur 105 erstreckt sich beispielsweise in einer ersten horizontalen Richtung. Beispielsweise verläuft die erste horizontale Richtung senkrecht zur dargestellten Schnittebene. Die erste Kontaktstruktur 105 kann somit linien förmig ausgebildet sein. Gemäß Aus führungs formen kann die elektrisch leitfähige oder Stromverteilungsschicht 107 an ers te Bereiche 113 (nicht gezeigt in Figur 1A) der Halbleiter schicht 110 angrenzen. Weiterhin kann die elektrisch leitfähi ge oder Stromverteilungsschicht 107 von zweiten Bereichen 114 der Halbleiterschicht 11 entfernt sein. Alternativ kann ein dielektrisches Material 122 zwischen zweiten Bereichen 114 der ersten Halbleiterschicht 110 und der Stromverteilungsschicht 107 angeordnet sein. Eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche kann kleiner als 2,0 gm oder kleiner als 1,5 gm oder kleiner als 1,0 gm sein. Ein Abstand zwischen jeder Position innerhalb des zweiten Bereichs zu einer nächstliegen- den Position des ersten Bereichs kann beispielsweise kleiner als 1,0 gm sein .
Ein spezifischer Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen oder Stromverteilungsschicht 107 und der ersten Halbleiterschicht 110 kann sich beispielsweise lokal entlang der ersten horizontalen Richtung ändern. Beispielsweise kann der spezifische Kontaktwiderstand in den ersten Bereichen 113 relativ gering sein und in den zweiten Bereichen 114 sehr groß sein. Aufgrund des endlichen Widerstands der ersten Halb leiterschicht und der Ladungsträgerdiffusion kommt zu einem lokalen Ausgleich der Ladungsträgerkonzentrationen. Als Folge ergibt sich bei entsprechender Größe der Bereich mit lokal va riierendem spezifischen Kontaktwiderstand ein gemittelter Wi derstandswert, der nachfolgend auch als „lokaler Zuleitungswi derstand" bezeichnet werden wird.
Figur 1B zeigt eine horizontale Querschnittsansicht des opto elektronischen Halbleiterbauelements. Diese Querschnittsan sicht ist entlang unterschiedlicher Schnittebenen aufgenommen, wie beispielsweise in Figur 1A veranschaulicht ist. Beispiels weise ist zwischen I und II eine Querschnittsansicht durch die Stromverteilungsschicht 107 gelegt. Zwischen II und III ist die Schnittebene etwas erhöht und folgt dem Verlauf der Strom verteilungsschicht 107. Zwischen III und III' schneidet die Querschnittsansicht das erste Kontaktelement 105. Anschließend folgt wieder ein Schnitt durch die Stromverteilungsschicht 107 in unterschiedlichen Ebenen. Die erste Kontaktstruktur 105 er streckt sich entlang der y-Richtung.
Wie in Figur 1B dargestellt ist, ist das leitfähige Material der Stromverteilungsschicht 107 lokal ausgespart. Eine Viel zahl von Aussparungen 112 ist in der Stromverteilungsschicht 107 angeordnet. Eine maximale Breite d der Aussparungen, ge messen in y-Richtung, kann beispielsweise kleiner als 2 pm, oder beispielsweise kleiner als 1,5 pm oder kleiner als 1 pm sein. Weiterhin kann ein Abstand f zwischen jeder Position 114a, 114b innerhalb des zweiten Bereichs 114 zu einer nächst- liegenden Position des ersten Bereichs 113 kleiner als 1 pm sein, beispielsweise kleiner als 0,75 pm oder kleiner als 0,5 pm sein. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die maximale Breite d der Aussparungen, gemessen in y-Richtung auch größer als 2 pm sein. Auch kann der Abstand f gemäß weiteren Ausfüh rungsformen größer als 2 pm sein.
Eine Länge s der Aussparungen 112, gemessen in x-Richtung, kann etwa 100 bis 200 pm betragen. Die Aussparungen 112 können beispielsweise die Form von Dreiecken, beispielsweise gleich schenkligen Dreiecken haben, mit einer kurzen Basis, die der Breite d entspricht und zwei langen Schenkeln. Eine Vielzahl derartig ausgebildeter Aussparungen 112 ist benachbart zuei nander entlang der y-Richtung angeordnet. Weiterhin kann bei einer derartigen Form der Aussparung erreicht werden, dass der gemittelte spezifische Kontaktwiderstand oder lokale Zulei tungswiderstand entlang der x-Richtung abnimmt. Beispielsweise kann der gemittelte spezifische Kontaktwiderstand oder lokale Zuleitungswiderstand mindestens abschnittsweise kontinuierlich abnehmen. Beispielsweise kann „kontinuierlich" in diesem Zu sammenhang bedeuten, dass der lokale Zuleitungswiderstand sich nicht sprunghaft sondern graduell ändert. Beispielsweise kann der lokale Zuleitungswiderstand annähernd linear mit zunehmen- dem Abstand von der ersten Kontaktstruktur 105 abnehmen. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann sich der lokale Zuleitungswi derstand auch abschnittsweise nicht ändern. Dabei ist der Kon taktwiderstand in einem Bereich in der Nähe oder auf der Seite der ersten Kontaktstruktur 105 größer als in einem Bereich, der von der ersten Kontaktstruktur 105 abgewandt ist. Bei spielsweise kann ein Material der Stromverteilungsschicht 107 ein leitfähiges Metalloxid, beispielsweise ITO oder IZO (Indi um-Zinkoxid) sein. Da die erste Halbleiterschicht eine sehr niedrige elektrische Leitfähigkeit haben kann, kann bei einer Strukturgröße der Aussparungen, wie vorstehend diskutiert, ei ne lokal gleichförmige Ladungsträgerverteilung erreicht wer den .
Wie weiterhin in Figur 1B veranschaulicht ist, können sich die zweiten Bereiche 114 in eine Richtung erstrecken, die von der ersten Kontaktstruktur 105 wegführt. Verläuft die erste Kon taktstruktur 105 beispielsweise in y-Richtung, erstrecken sich die zweiten Bereiche 114 in x-Richtung. Entlang der y- Richtung, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Erstreckungs richtung der zweiten Bereiche 114, sind erste und zweite Be reiche 113, 114 jeweils abwechselnd angeordnet.
Figur IC zeigt eine Querschnittsansicht entlang der y- Richtung, die beispielsweise zwischen IV und IV' wie in Figur 1B dargestellt aufgenommen sein kann. Wie zu sehen ist, sind Aussparungen 112 zwischen Stegen der Stromverteilungsschicht 107 angeordnet. Entsprechend ist ein Strompfad 104 wie in Fi gur IC dargestellt ausgebildet. Die Stromeinprägung findet so mit nicht über die gesamte Oberfläche der ersten Halbleiter schicht 110 sondern nur über die Oberflächenbereiche, in denen Teile der Stromverteilungsschicht 107 an die erste Halbleiter schicht 110 angrenzen, statt. Die Figuren 2A bis 2C zeigen Ansichten von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß weiteren Aus führungs formen, bei denen anstelle der Aussparungen 112 lokal ein isolierendes Ma terial angrenzend an die erste Halbleiterschicht 110 ausgebil det ist. Beispielsweise kann in diesem Fall die Stromvertei lungsschicht 107 als kontinuierliche Schicht ausgebildet sein. Gemäß diesen Aus führungs formen kann somit ein dielektrisches Material 122 zwischen zweiten Bereichen 114 der ersten Halb leiterschicht 110 und der Stromverteilungsschicht 107 angeord net sein. Eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Be reiche ist kleiner als 2,0 pm. Beispielsweise kann auch hier ein Abstand zwischen jeder Position 114a, 114b (dargestellt in
Figur 1B) innerhalb des zweiten Bereichs 114 zu einer nächst- liegenden Position des ersten Bereichs 113 kleiner als 1,0 pm oder kleiner als 0,5 pm sein. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann sich eine Größe der ersten Bereiche 113 in einer zur ers ten horizontalen Richtung senkrechten Richtung kontinuierlich verändern .
Figur 2A zeigt wiederum eine Querschnittsansicht eines Teils des optoelektronischen Halbleiterbauelements in verschiedenen Schnittebenen, analog zur Darstellung von Figur 1B.
Figur 2B zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil des Halbleiterschichtstapels mit aufgebrachter Stromverteilungs schicht 107 zwischen A und A wie in Figur 2A angedeutet ist. Wie in Figur 2B dargestellt ist, ist über der ersten Halb leiterschicht 110 eine erste dielektrische Schicht 122 aufge bracht und strukturiert. Beispielsweise ist die erste dielekt rische Schicht 122 derart strukturiert, dass sie in zweiten Bereichen 114 vorliegt. Beispielsweise kann die erste dielekt rische Schicht 122 Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder ein ande res dielektrisches Material enthalten. Eine Schichtdicke der dielektrischen Schicht 122 kann beispielsweise 20 bis 70 nm, beispielsweise 30 bis 40 nm betragen. Die erste dielektrische Schicht 122 ist wie in Figur 2B gezeigt zu Abschnitten struk turiert. Dabei nimmt die Breite d der Abschnitte in x-Richtung mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktstruktur 105 ab. Eine Stromverteilungsschicht 107 ist über den strukturierten Abschnitten der ersten dielektrischen Schicht 122 konform auf gebracht. Zusätzlich kann eine Passivierungsschicht 103 über der Stromverteilungsschicht 107 aufgebracht sein. Die Passi vierungsschicht kann beispielsweise Siliziumoxid oder ein an deres dielektrisches transparentes Material enthalten.
Durch die Anwesenheit der strukturierten ersten dielektrischen Schicht 122 grenzt die Stromverteilungsschicht 107 nur an den Kontaktbereichen 108 oder ersten Bereichen 113 an die erste Halbleiterschicht 110 an. In den dazwischenliegenden Bereichen oder zweiten Bereichen 114 findet kein elektrischer Kontakt zwischen Stromverteilungsschicht 107 und erster Halbleiter schicht 110 statt. Folglich wird der Kontaktwiderstand zwi schen Stromverteilungsschicht und erster Halbleiterschicht er höht. Entsprechend nimmt der Strompfad den in Figur 2B darge stellten Verlauf an.
Gemäß weiteren Aus führungs formen kann, wie in Figur 2C veran schaulicht ist, anstelle einer einzelnen dielektrischen
Schicht auch ein Schichtstapel aus dielektrischen und gegebe nenfalls leitenden Schichten zwischen Bereichen der Stromver teilungsschicht 107 und der ersten Halbleiterschicht 110 ange ordnet sein. Gemäß der Aus führungs formen, die in Figur 2C ver anschaulicht sind, kann beispielsweise lokal ein Schichtsta pel, der eine erste dielektrischer Schicht 122, eine leitfähi ge Schicht 124 sowie eine zweite dielektrische Schicht 123 enthält, über Bereichen der ersten Halbleiterschicht 110 aus gebildet und strukturiert werden. Gemäß weiteren Ausführungs formen kann die zweite dielektrische Schicht 123 auch wegge- lassen werden. Nachfolgend kann die Stromverteilungsschicht 107 ausgebildet werden. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht 124 mit der Stromverteilungsschicht 107 elektrisch verbunden sein. Beispielsweise können die erste und zweite dielektrische Schicht 122, 123 jeweils Siliziumoxid enthalten.
Die leitfähige Schicht 124 kann beispielsweise ein leitfähiges Metalloxid, beispielsweise ITO, enthalten. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht 124 aus demselben Material wie die Stromverteilungsschicht 107 ausgebildet sein. Die erste die lektrische Schicht kann beispielsweise eine Schichtdicke von 30 bis 70, beispielsweise 40 bis 60 nm aufweisen. Die leitfä hige Schicht 124 kann beispielsweise eine Schichtdicke zwi schen 10 und 50 nm aufweisen. Die zweite dielektrische Schicht 123 kann beispielsweise eine Schichtdicke zwischen 40 und 100 nm, beispielsweise 60 bis 80 nm aufweisen. Der Schichtstapel aus erster dielektrischer Schicht 122, leitfähiger Schicht 124 und gegebenenfalls zweiter dielektrischer Schicht 123 kann ähnlich wie unter Bezugnahme auf die Figuren 2A und 2B be schrieben entlang der x- und der y-Richtung strukturiert sein. Entsprechend kann die Stromverteilungsschicht 107 als eine zu sammenhängende Schicht abgeschieden sein und nur in den Kon taktbereichen 108 an die erste Halbleiterschicht angrenzen.
Auf diese Weise kann ein Strompfad 104 den in Figur 2C veran schaulichten Verlauf nehmen.
Die Figuren 3A und 3B veranschaulichen ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß weiteren Aus führungs formen . Wie be schrieben werden wird, kann der Kontaktwiderstand aufgrund ei ner lokalen Schädigung des elektrischen Kontakts zwischen Halbleiterschicht und elektrisch leitfähiger Schicht verändert werden .
Figur 3A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements. Diese Querschnittsansicht ist analog zu der Querschnittsansicht der Figuren 1B und 2A aufgenommen.
Figur 3B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht entlang der y-Richtung beispielsweise zwischen A und A wie in Figur 3A dargestellt. Eine Stromverteilungsschicht 107 ist ganzflächig über der ersten Hauptoberfläche 111 der ersten Halbleiter schicht 110 ausgebildet. Eine Maske 116 wird über ersten Be reichen 113 der Oberfläche der Stromverteilungsschicht 107 an geordnet. Zwischen benachbarten Maskenabschnitten ist ein Be reich über der Stromverteilungsschicht 107 nicht mit Maskenma terial bedeckt. Dieser Bereich entspricht jeweils den zweiten Bereichen 114. Anschließend wird eine Behandlung mit energie reichen Ionen, beispielsweise Wasserstoff-, Sauerstoff- oder Fluor-Ionen durchgeführt. Ein Verfahren zur Bombardierung mit Ionen 118 kann unter ähnlichen Bedingungen und mit ähnlichen Parametern wie ein reaktives Ionenätzverfahren durchgeführt werden. Als Ergebnis der Bombardierung mit den hochenergeti schen Ionen wird die Grenzfläche zwischen erster Halbleiter schicht 110 und der Stromverteilungsschicht 107 modifiziert, was zu einem erhöhten Kontaktwiderstand führt. Als Ergebnis werden lokal geschädigte Bereiche 117 ausgebildet. Die lokal geschädigten Bereiche 117 sind benachbart zu den zweiten Be reichen 114 der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet und überlappen mit diesen.
Die Maske kann beispielsweise in einer horizontalen Ebene dreieckig ausgebildet sein. Als Folge kann der Verlauf der ge schädigten Bereiche 117 wie in Figur 3A dargestellt entlang der x- und der y-Richtung ausgestaltet sein. Gemäß diesen Aus führungsformen wird somit ein Kontaktbereich zwischen erster Halbleiterschicht 110 und Stromverteilungsschicht 107 lokal verändert, so dass sich ein jeweils unterschiedlicher spezifi scher Kontaktwiderstand ergibt. Dabei ändert sich die Größe der geschädigten Bereiche und damit der lokale Zuleitungswi derstand kontinuierlich entlang der x-Richtung. Gemäß diesen Aus führungs formen ist ein lokaler Zuleitungswiderstand zwi schen der Stromverteilungsschicht 107 und der ersten Halb leiterschicht in den zweiten Bereichen 114 größer als in den ersten Bereichen.
Beispielsweise ist eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche kleiner als 2,0 pm.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist ein optoelektro nisches Halbleiterbauelement 10 somit eine erste Halbleiter schicht 110 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, und eine zwei te Halbleiterschicht 120 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Die erste und die zweite Halbleiterschicht 110, 120 sind
Teile eines Halbleiterschichtstapels. Das optoelektronische Halbleiterbauelement enthält ferner eine Stromverteilungs schicht 107, die über einer von der zweiten Halbleiterschicht 120 abgewandten Oberfläche 111 der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner gemäß Aus führungs formen eine erste Kontakt struktur 105, die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht 110 über die Stromverteilungsschicht 107 verbunden ist. Die erste Kontaktstruktur kann sich beispielsweise entlang einer ersten horizontalen Richtung erstrecken. Ein lokaler Zulei tungswiderstand zwischen der Stromverteilungsschicht 107 und der ersten Halbleiterschicht 110 verändert sich mit zunehmen dem Abstand von der Kontaktstruktur mindestens abschnittsweise kontinuierlich .
Das unter Bezugnahme auf Figur 3A und 3B beschriebene Konzept kann auch auf weitere optoelektronische Halbleiterbauelemente ausgeweitet werden. Beispielsweise kann dieses Konzept auch auf Halbleiterbauelemente angewandt werden, bei denen ein Ma- terial der Stromverteilungsschicht absorbierend oder reflek tierend ist.
Figur 4A zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 15 gemäß weiteren Aus führungs formen . Das optoelektronische Halbleiterbauelement 15 umfasst einen Halbleiterschichtstapel aus einer ersten Halbleiterschicht 140 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, bei spielsweise p-leitend, sowie einer zweiten Halbleiterschicht 150 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n- leitend. Eine aktive Zone 145 ist zwischen der ersten Halb leiterschicht 140 und der zweiten Halbleiterschicht 150 ange ordnet. Eine erste Kontaktschicht 142 ist angrenzend an die erste Halbleiterschicht 140 angeordnet. Beispielweise kann die Kontaktschicht 142 ein reflektierendes Material, beispielswei se Silber, enthalten. Eine erste Stromverteilungsschicht 143 ist auf der Seite der ersten Halbleiterschicht 140 angeordnet. Die erste Stromverteilungsschicht 143 kann beispielsweise über die Kontaktschicht 142 mit der ersten Halbleiterschicht 140 verbunden sein. Von dem optoelektronischen Halbleiterbauele ment 15 emittierte elektromagnetische Strahlung kann bei spielsweise über eine zweite Hauptoberfläche 151 der zweiten Halbleiterschicht 150 emittiert werden.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist auf einem Trä ger 160 aufgebracht. Beispielsweise kann der Träger 160 aus einem Halbleitermaterial, beispielsweise Silizium oder Germa nium, oder aus einem Metall aufgebaut sein. Der Halbleiter schichtstapel ist derart auf dem Träger 160 aufgebracht, dass die erste Halbleiterschicht 140 zwischen der zweiten Halb leiterschicht 150 und dem Träger 160 angeordnet ist. Bei spielsweise kann ein isolierendes Material 147 zwischen der ersten Stromverteilungsschicht 143 und dem elektrisch leitfä higen Träger 160 angeordnet sein. Eine Vielzahl zweiter Kon- taktelemente 152 kann sich durch die erste Halbleiterschicht
140 und die aktive Zone 145 hindurch erstrecken. Ein elektri scher Kontakt zwischen dem leitenden Träger 160 und der zwei ten Halbleiterschicht 150 kann durch die zweiten Kontaktele mente 152 hergestellt werden. Der elektrisch leitende Träger 160 wirkt somit als zweite Stromverteilungsschicht. Die zwei ten Kontaktelemente 152 können jeweils über eine Seitenwan disolierung 153 von dem angrenzenden Halbleitermaterial und der ersten Stromverteilungsschicht 143 sowie der ersten Kon taktschicht 142 isoliert sein. Ein Material der ersten Strom verteilungsschicht 143 kann ebenfalls ein absorbierendes oder reflektierendes Material umfassen. Die erste und zweite Halb leiterschicht 140, 150 können beispielsweise GaN enthalten.
Figur 4B zeigt ein Beispiel einer vergrößerten Querschnittsan sicht zwischen II und II' wie in Figur 4D angegeben ist. Wie in Figur 4B gezeigt ist, ist ein Kontaktbereich zwischen der ersten Kontaktschicht 142 und zweiten Bereichen 114 der ersten Halbleiterschicht 140 lokal modifiziert. Genauer gesagt, sind modifizierte Kontaktbereiche 148 abschnittsweise zwischen zweiten Bereichen 114 der ersten Halbleiterschicht 140 und der ersten Kontaktschicht 142 angeordnet. Nicht modifizierte Kon taktbereiche 149 sind zwischen benachbarten modifizierten Kon taktbereichen 148 angeordnet und entsprechen den ersten Berei chen 113 der ersten Halbleiterschicht 140. Ein Strompfad 104 von der ersten Kontaktschicht 142 zur ersten Halbleiterschicht 140 und zur aktiven Zone 145 ist wie in Figur 4B dargestellt ausgeprägt. Es findet somit keine gleichmäßige Stromzuführung statt, sondern die Stromzuführung ist beispielsweise über die Größe der nicht modifizierten Kontaktbereiche eingestellt.
Figur 4C zeigt eine horizontale vergrößerte Querschnittsan sicht eines Teils des optoelektronischen Halbleiterbauelements zwischen I und I', wie in Figur 4A veranschaulicht ist. Ein modifizierter Kontaktbereich 148 ist um ein zweites Kontakte lement 152 herum ausgebildet. Auf diese Weise ist die
Stromeinprägung von der ersten Kontaktschicht 142 zur ersten Halbleiterschicht 140 in einem Bereich, der unmittelbar an das zweite Kontaktelement 152 angrenzt, verringert. Der modifi zierte Kontaktbereich 148 befindet sich somit in einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauelements, in dem über das zweite Kontaktelement eine Stromeinprägung über das zweite Kontaktelement 152 in die zweite Halbleiterschicht 150 und da mit in die aktive Zone 145 erfolgt.
Beispielsweise kann der modifizierte Kontaktbereich 148 ver schiedene Teilbereiche aufweisen, die jeweils konzentrisch um das zweite Kontaktelement 152 herum angeordnet sind. Bei spielsweise kann ein erster Kontaktbereich 148a unmittelbar benachbart zu dem zweiten Kontaktelement 152 angeordnet und von diesem durch die Seitenwandisolierung 153 isoliert sein.
An den ersten Teilbereich 148a können sich weitere Teilberei che 148b, 148c anschließen, die jeweils einen größeren Abstand zu dem zweiten Kontaktelement 152 aufweisen. In jedem der Teilbereiche 148a, 148b, 148c können sowohl erste als auch zweite Bereiche 113, 114 der ersten Halbleiterschicht vorlie gen. Ein Ausmaß der Modifizierung des Kontakts zwischen erster Halbleiterschicht 140 und erster Kontaktschicht 142 kann je weils mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontaktelement 152 abnehmen. Entsprechend nimmt der lokale Zuleitungswider stand mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontaktelement 152 ab. Ein unterschiedliches Ausmaß der Modifizierung des Kontaktbereichs kann durch unterschiedliche Flächenanteile der ersten und zweiten Bereiche 113, 114 eingestellt werden. Bei spielsweise kann eine Flächenbelegung der zweiten Bereiche 114 oder der modifizierten Kontaktbereiche im ersten Teilbereich 148a größer sein als im zweiten Teilbereich 148b, und die Flä chenbelegung der zweiten Bereiche 114 oder der modifizierten Kontaktbereiche ist im zweiten Teilbereich 148b größer als im dritten Teilbereich 148c. Beispielsweise haben die ersten Be reiche 113 im ersten Teilbereich 148a eine wesentlich kleinere laterale Ausdehnung als im dritten Teilbereich 148c.
Figur 4D zeigt eine horizontale Querschnittsansicht durch ei nen Bereich um ein zweites Kontaktelement 152 gemäß weiteren Ausgestaltungen. Die Querschnittsansicht ist zwischen I und I' aufgenommen, wie beispielsweise in Figur 4A veranschaulicht ist. Wie in Figur 4D veranschaulicht ist, kann ein modifizier ter Kontaktbereich 148 jeweils ringförmig um ein zweites Kon taktelement 152 herum angeordnet sein. Der modifizierte Kon taktbereich 148 befindet sich somit in einem Bereich des opto elektronischen Halbleiterbauelements, in dem über das zweite Kontaktelement eine Stromeinprägung über das zweite Kontakte lement 152 in die zweite Halbleiterschicht 150 und damit in die aktive Zone 145 erfolgt.
Nicht modifizierte Kontaktbereiche 149, die jeweils den ersten Bereichen 113 der ersten Halbleiterschicht 140 entsprechen, können zwischen modifizierten Kontaktbereichen jeweils ring förmig und konzentrisch angeordnet sein. Gemäß Aus führungs for men können die ersten Bereiche 113 jeweils in den modifizier ten Kontaktbereichen 148 nicht vorliegen. Beispielsweise kann eine maximale Ringbreite der modifizierten Kontaktbereiche 148 in lateraler Richtung 2 pm oder 1 pm betragen. Die modifizier ten Kontaktbereiche 148 entsprechen jeweils den zweiten Berei chen 114 der ersten Halbleiterschicht . Dabei kann eine Breite der einzelnen Ringe jeweils variieren. Beispielsweise kann ei ne Ringbreite der modifizierten Kontaktbereiche 148 und damit die Flächenbelegung der zweiten Bereiche 114 der ersten Halb leiterschicht mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontak telement 152 abnehmen. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die Ringbreite der nicht modifizierten Kontaktbereiche 149 und damit die Flächenbelegung der ersten Kontaktbereiche 113 mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontaktelement 152 zuneh men. Dadurch kann ein Grad der Stromeinprägung in die erste Halbleiterschicht 140 entsprechend angepasst werden. Bei spielsweise kann eine minimale Bemessung der zweiten Bereiche 114 kleiner als 2 pm sein. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen jeder Position innerhalb des zweiten Bereichs 114 zu einer nächstliegenden Position des ersten Bereichs 113 kleiner als 1 pm oder kleiner als 0,5 pm sein.
Figur 4E zeigt eine Ausprägung des modifizierten Kontaktbe reichs 148 gemäß weiteren Aus führungs formen . Die horizontale Querschnittsansicht der Figur 4E ist wieder zwischen I und I' aufgenommen, wie in Figur 4A veranschaulicht ist. Durch die spezielle Ausgestaltung des modifizierten Kontaktbereichs 148 nimmt eine Flächenbelegung des modifizierten Kontaktbereichs 148 und damit des zweiten Bereichs 114 der Halbleiterschicht 140 mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontaktelement 152 ab. Entsprechend nimmt auch der lokale Zuleitungswiderstand mit zunehmendem Abstand von dem zweiten Kontaktelement 152 ab.
Wie weiterhin in Figur 4E veranschaulicht ist, können sich die zweiten Bereiche 114 in eine Richtung erstrecken, die von dem zweiten Kontaktelement 152 radial nach außen wegführt. Erste und zweite Bereiche 113, 114 sind jeweils abwechselnd senk recht zu einer Erstreckungsrichtung der zweiten Bereiche 114 angeordnet .
Wie beschrieben worden ist, kann gemäß Aus führungs formen durch eine räumliche Variation des spezifischen Kontaktwiderstands zwischen der Stromverteilungsschicht und der ersten Halb leiterschicht der lokale Zuleitungswiderstand und damit die Stromeinprägung in die aktive Zone gezielt gesteuert werden. Auf diese Weise kann an denjenigen Stellen die Stromeinprägung verringert werden, an denen beispielsweise aufgrund der Nähe zum zweiten Kontaktelement 152 sehr viel Strahlung erzeugt werden würde. Als Ergebnis kann eine homogenere Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung und damit eine höhere Helligkeit und somit eine bessere Effizienz bewirkt werden.
Figur 5A veranschaulicht ein Verfahren gemäß Aus führungs for men. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden (S100) eines Halb leiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von ei nem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und das Ausbil den (S110) einer elektrisch leitfähigen oder Stromverteilungs schicht über einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewand ten Oberfläche der ersten Halbleiterschicht. Die elektrisch leitfähige oder Stromverteilungsschicht wird derart ausgebil det, dass sie an erste Bereiche der ersten Halbleiterschicht angrenzt. Weiterhin wird die Stromverteilungsschicht von zwei ten Bereichen der ersten Halbleiterschicht entfernt, oder es wird ein dielektrisches Material zwischen zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet. Ein Abstand zwischen jeder Position innerhalb des zweiten Bereichs zu einer nächstliegenden Position des ersten Bereichs ist beispielsweise kleiner als 1 pm.
Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst das Verfahren das Ausbilden (S120) einer ersten Kontaktstruktur, die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht über die Stromverteilungs schicht verbunden ist. Beispielsweise kann sich eine Größe der zweiten Bereiche mit zunehmendem Abstand von der ersten Kon taktstruktur mindestens abschnittsweise kontinuierlich verän- dern . Gemäß weiteren Aus führungs formen kann ein spezifischer Kon taktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Halbleiterschicht in den zweiten Bereichen größer als in den ersten Bereichen sein.
Gemäß Aus führungs formen kann eine leitende Schicht, die mit der ersten Halbleiterschicht in elektrischem Kontakt steht, ein reflektierendes oder absorbierendes Material enthalten. Beispielsweise kann sich ein Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Halbleiter schicht in Abhängigkeit von einer Position entlang einer hori zontalen Richtung verändern. Beispielsweise kann die elektri sche leitende Schicht eine erste Kontaktschicht und/oder eine erste Stromverteilungsschicht sein.
Figur 5B zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines Werkstücks 25 bei Durchführung eines Verfahrens gemäß Ausfüh rungsformen. Die in Figur 5B dargestellte Struktur veranschau licht beispielsweise die Herstellung der in Figur 4B darge stellten modifizierten Kontaktbereiche 148 sowie der nicht mo difizierten Kontaktbereiche 149. Über einer ersten Hauptober fläche 141 der ersten Halbleiterschicht 140 wird eine Barrie renschicht 157 aufgebracht und strukturiert. Die Barrieren schicht 157 wird derart strukturiert, dass sie erste Bereiche 113 bedeckt und zweite Bereiche 114 der ersten Halbleiter schicht 140 nicht bedeckt. Damit bedeckt sie diejenigen Ober flächenbereiche, die nicht modifiziert werden sollen und wirkt somit als Maske. Gemäß Aus führungs formen wird über der sich ergebenden Oberfläche eine wasserstoffhaltige Schicht 154 ab geschieden. Beispielsweise kann dies eine wasserstoffhaltige Siliziumnitridschicht sein. Als Folge der Abscheidung der was serstoffhaltigen Schicht 154 findet eine Deaktivierung der zweiten Bereiche 114 der ersten Halbleiterschicht 110 durch
Wasserstoff statt. Dadurch wird der Kontakt zwischen der ers- ten Halbleiterschicht 140 und einer später aufgebrachten ers ten Kontaktschicht 142 lokal modifiziert oder verschlechtert. An den ersten Bereichen 113, die mit der Barrierenschicht 157 bedeckt sind, findet keine Modifizierung statt. Durch dieses Verfahren wird die erste Halbleiterschicht 140 (beispielsweise p-GaN) selektiv elektrisch "schlecht" gemacht. Nach Entfernen der wasserstoffhaltigen Schicht 154 und der Barrierenschicht wird eine Kontaktschicht 142 ganzflächig aufgebracht. Als Er gebnis treten die in Figur 4B dargestellten modifizierten Kon taktbereiche 148 sowie die nicht modifizierten Kontaktbereiche 149 auf. Alternativ kann eine derartige Herstellung modifi zierter Kontaktbereiche 148 auch durch Behandlung in einer Wasserstoffatmosphäre erfolgen. Gemäß weiteren Ausführungsfor men kann das Material der ersten Halbleiterschicht 140 auch lokal geschädigt werden, beispielsweise durch Implantation, beispielsweise Ionenimplantation .
Gemäß weiteren Aus führungs formen ist es möglich, den spezifi schen Kontaktwiderstand zwischen der ersten Kontaktschicht 142 und der ersten Halbleiterschicht lokal durch unterschiedliche Deckschichtmaterialien 155, 156 über der ersten Kontaktschicht
142 einzustellen. Wie in Figur 5C veranschaulicht ist, wird über der ersten Hauptoberfläche 141 der ersten Halbleiter schicht eine erste Kontaktschicht 142 ganzflächig aufgebracht. Sodann wird eine Deckschicht aufgebracht, die erste Deck schichtbereiche 155 und zweite Deckschichtbereiche 156 mit je weils unterschiedlichen Materialien aufweist. Beispielsweise können die ersten Deckschichtbereiche 155 über den zweiten Be reichen 114 und die zweiten Deckschichtbereiche 156 über den ersten Bereichen 113 der ersten Halbleiterschicht 140 aufge bracht werden. Über die unterschiedlichen Materialien der Deckschicht wird jeweils ein unterschiedlicher spezifischer Kontaktwiderstand zum darunterliegenden Halbleitermaterial eingestellt. Gemäß einer Erklärung diffundiert Material von den verschiedenen Deckschichtbereichen beispielsweise durch die erste Kontaktschicht 142 hindurch und kann dadurch lokal den Kontaktwiderstand verändern. Durch Verwendung einer unter schiedlichen Anzahl an Öffnungen oder durch unterschiedlich große Öffnungen kann dabei jeweils ein unterschiedlicher Flä chenanteil des modifizierten Kontakts bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann der lokale Zuleitungswiderstand zur akti ven Zone 145 lokal variiert werden.
Wie beschrieben worden ist, kann der spezifische Kontaktwider stand zwischen leitfähiger Schicht und erster Halbleiter schicht lokal modifiziert werden, um eine gleichmäßigere Ein prägung des Stroms zu erzielen. Gemäß weiteren Ausführungsfor men ist es möglich, mit den beschriebenen Konzepten die Ein prägung des Stroms gezielt auf bestimmte Bereiche des opto elektronischen Halbleiterbauelements zu steuern. Beispielswei se kann auf diese Weise eine Stromeinprägung in Bereiche, in denen eine Abschattung auftritt oder in denen eine nichtstrah lende Rekombination auftreten kann, unterdrückt werden.
Figur 6A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 15, bei dem die erste Halbleiterschicht 140 zwischen einer zweiten Halbleiterschicht 150 und einem Träger 160 angeordnet ist. Eine erste Stromver teilungsschicht 143 und eine erste Kontaktschicht 142 sind mit der ersten Halbleiterschicht 140 elektrisch leitend verbunden. Die an die erste Halbleiterschicht 140 angrenzenden leitfähi gen Schichten 142, 143 können reflektierend oder absorbierend sein. Beispielsweise kann die Kontaktschicht 142 eine reflek tierende Silberschicht sein. Die Halbleiterschichten können beispielsweise zu einer Mesa strukturiert sein.
Ein zweites Kontaktelement 152 ist im Bereich der ersten
Hauptoberfläche 151 der zweiten Halbleiterschicht 150 angeord- net. Bei einer derartigen Anordnung von zweiten Kontaktelemen ten kann beispielweise in einem zentralen Bereich des opto elektronischen Halbleiterbauelements 15 die emittierte elekt romagnetische Strahlung abgeschattet werden. Durch Anordnung eines modifizierten Oberflächenbereichs 148 in dem zentralen Bereich wird dort weniger Strom eingeprägt wodurch optische Verluste reduziert werden. Weiterhin kann beispielsweise in einem Randbereich 158 der Mesa 121 aufgrund offener Bindungen ("dangling bonds") mehr nichtstrahlende Rekombination auftre- ten. Durch das Bereitsteilen der modifizierten Kontaktbereiche 148 kann nun eine Stromeinprägung gezielt gesteuert werden, so dass im Randbereich 158 weniger Strom eingeprägt wird und so mit die nichtstrahlende Rekombination unterdrückt oder verrin gert wird.
Figur 6B zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauelement ge mäß weiteren Aus führungs formen . Auch hier ist das zweite Kon taktelement 152 im Bereich der ersten Hauptoberfläche 151 der zweiten Halbleiterschicht 150 angeordnet. Beispielsweise kann das Kontaktelement 152 eine laterale Ausdehnung von etwa 100 pm haben. Dadurch, dass ein modifizierter Kontaktbereich 148 in vertikaler Richtung mit dem zweiten Kontaktelement 152 überlappt, findet an dieser Stelle weniger Stromeinprägung statt. Beispielsweise kann dies dadurch erzielt werden, dass eines der vorstehenden Verfahren zur Modifizierung des elektrischen Kontakts zwischen erster Halbleiterschicht 140 und erster Kontaktschicht 142 verwendet werden, beispielsweise ein Verfahren, bei dem jeweils unterschiedlicher Deckschicht bereiche über dem Halbleiterschichtstapel aufgebracht werden. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann auch lokal Silizium nitrid oder ein anderes dielektrisches Material zwischen der ersten Halbleiterschicht 140 und der ersten Kontaktschicht 142 aufgebracht werden. Wie beschrieben worden ist, kann durch eine lokale Veränderung des spezifischen Kontaktwiderstands zwischen einer Kontakt schicht und der ersten Halbleiterschicht die Stromeinprägung gesteuert werden.
Beispielsweise kann dies bei einer transparenten Kontakt schicht dadurch erfolgen, dass Teile der transparenten Kon taktschicht in zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht lokal entfernt oder mit einem dielektrischen Material unter legt werden. Beispielsweise können dabei die zweiten Bereiche in einer ersten Richtung eine maximale laterale Abmessung von 2,0 pm oder 1,5 pm oder 1,0 pm haben. Beispielsweise kann eine laterale Abmessung in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung kontinuierlich abnehmen. Bei einer derartigen Abmes sung kann es wegen des endlichen Widerstands der ersten Halb leiterschicht und der Ladungsträgerdiffusion zu einem lokalen Ausgleich der Ladungsträgerkonzentrationen kommen. Als Folge findet eine gleichmäßige Stromeinprägung statt.
Bei einer reflektierenden oder absorbierenden Kontakt- oder Stromverteilungsschicht können Teile der Kontaktschicht oder der Stromverteilungsschicht mit einem dielektrischen Material unterlegt werden. Weiterhin kann Diffusion von Wasserstoff oder anderen Atomen stattfinden, durch welche der spezifische Kontaktwiderstand lokal verändert wird.
Gemäß weiteren Aus führungs formen kann der Kontakt zwischen erster Halbleiterschicht und einer leitfähigen Schicht, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, lokal geschä digt, aktiviert oder deaktiviert werden, um die Stromeinprä gung zu steuern.
Insbesondere wird durch die beschriebenen Maßnahmen die
Stromeinprägung in vorbestimmten Halbleiterbereichen, die di- rekt an die aktive Zone angrenzen, reduziert. Als Folge kann die Emission in diesen vorbestimmten Bereichen unterdrückt werden. Auf diese Weise lassen sich elektrische und optische Verluste minimieren. Weiterhin wird eine verbesserte Effizienz der Erzeugung elektromagnetischer Strahlung erreicht.
Obwohl hierin spezifische Aus führungs formen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Aus führungs formen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten
Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Aus führungs formen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
BEZUGS ZEICHENLISTE
10 Optoelektronisches Halbleiterbauelement
15 Optoelektronisches Halbleiterbauelement
20 emittierte elektromagnetische Strahlung
25 Werkstück
100 Träger
102 dielektrische Schicht
103 Passivierungs Schicht
104 Strompfad
105 erste Kontaktstruktur
107 StromverteilungsSchicht
108 Kontaktbereich
110 erste Halbleiterschicht
111 erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht 112 Aussparung
113 erster Bereich der ersten Halbleiterschicht
114 zweiter Bereich der ersten Halbleiterschicht
114a, b Position innerhalb des zweiten Bereichs
115 aktive Zone
116 Maske
117 geschädigter Bereich
118 Ionen
120 zweite Halbleiterschicht
121 Mesa
122 erste dielektrische Schicht
123 zweite dielektrische Schicht
124 leitfähige Schicht
125 zweite Kontaktstruktur
126 zweites Kontaktelement
127 Seitenwand der Mesa
140 erste Halbleiterschicht
141 erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht
142 erste Kontaktschicht 143 erste Stromverteilungsschicht
145 aktive Zone
147 isolierendes Material
148 modifizierter Kontaktbereich
148a erster Teilbereich
148b zweiter Teilbereich
148c dritter Teilbereich
149 nicht modifizierter Kontaktbereich
150 zweite Halbleiterschicht
151 erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht
152 zweites Kontaktelement
153 Seitenwandisolierung
154 wasserstoffhaltige Schicht
155 erster Deckschichtbereich
156 zweiter Deckschichtbereich
157 Barrierenschicht
158 Randbereich
160 Träger

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), mit
einer ersten Halbleiterschicht (110) von einem ersten
Leitfähigkeitstyp, und
einer zweiten Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiter schicht (110, 120) Teile eines Halbleiterschichtstapels sind, einer elektrisch leitfähigen Schicht (107), die über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abgewandten Oberfläche (111) der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) an ers te Bereiche (113) der ersten Halbleiterschicht (110) angrenzt, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) von zwei ten Bereichen (114) der ersten Halbleiterschicht (110) ent fernt ist oder ein dielektrisches Material (122) zwischen zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht (110) und der elektrisch leitfähigen Schicht (107) angeordnet ist,
eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Berei che (114) kleiner als 2 pm ist, und
die zweiten Bereiche (114) jeweils Bereichen des opto elektronischen Halbleiterbauelements (10, 15) entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), die ersten Bereichen (113) entsprechen, emittiert wird.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), mit
einer ersten Halbleiterschicht (110) von einem ersten
Leitfähigkeitstyp, und
einer zweiten Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiter schicht (110, 120) Teile eines Halbleiterschichtstapels sind, einer elektrisch leitfähigen Schicht (107), die über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abgewandten Oberfläche (111) der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist,
sowie einer ersten Kontaktstruktur (105), die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht (110) über die elektrisch leitfähige Schicht (107) verbunden ist,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) an erste Bereiche (113) der ersten Halbleiterschicht (110) angrenzt, wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) von zwei ten Bereichen (114) der ersten Halbleiterschicht (110) ent fernt ist oder ein dielektrisches Material zwischen zweiten Bereichen der ersten Halbleiterschicht (110) und der
elektrisch leitfähigen Schicht (107) angeordnet ist,
eine Größe der ersten Bereiche mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktstruktur (105) sich mindestens ab schnittsweise kontinuierlich verändert, und
die zweiten Bereiche (114) jeweils Bereichen des opto elektronischen Halbleiterbauelements (10, 15) entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), die ersten Bereichen (113) entsprechen, emittiert wird.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine erste Kontaktstruktur
(105), die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht (110) über die elektrisch leitfähige Schicht (107) verbunden ist.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15), mit einer ersten Halbleiterschicht (110, 140) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, und
einer zweiten Halbleiterschicht (120, 150) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht (110, 120; 140, 150) Teile eines Halbleiter schichtstapels sind,
einer elektrisch leitfähigen Schicht (107, 142, 143), die über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120, 150) abgewandten Oberfläche (111, 141) der ersten Halbleiterschicht
(110, 140) angeordnet ist,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107, 142, 143) mit der ersten Halbleiterschicht (110, 140) elektrisch leitend verbunden ist und in ersten und zweiten Bereichen (113, 114) an die erste Halbleiterschicht (110, 140) angrenzt,
ein spezifischer Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht (107, 142, 143) und der ersten
Halbleiterschicht (110, 140) in den zweiten Bereichen (114) größer als in den ersten Bereichen (113) ist, und
die zweiten Bereiche (114) jeweils Bereichen des opto elektronischen Halbleiterbauelements (10, 15) entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), die ersten Bereichen (113) entsprechen, emittiert wird.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach
Anspruch 4, bei dem eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche (114) kleiner als 2 pm ist.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach An sprüche 2 oder 3, bei dem ein Verhältnis eines Flächenanteils der zweiten Bereiche (114) zu einem Flächenanteil der ersten
Bereiche (113) mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontakt struktur (105) abnimmt.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, weiterhin mit einer ersten Kontakt struktur (105), die über die elektrisch leitfähige Schicht (107, 142, 143) mit der ersten Halbleiterschicht (110, 140) verbunden ist, bei dem ein Verhältnis eines Flächenanteils der zweiten Bereiche (114) zu einem Flächenanteil der ersten Be reiche (113) mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontakt struktur (105) abnimmt.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, weiterhin mit einem zweiten Kontakte lement (152), das mit der zweiten Halbleiterschicht (150) elektrisch verbunden ist, bei dem ein Verhältnis eines Flä chenanteils der zweiten Bereiche (114) zu einem Flächenanteil der ersten Bereiche (113) mit zunehmendem Abstand von dem Kon taktelement (152) abnimmt.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweiten Berei che (114) der ersten Halbleiterschicht (110, 140) mit einer aktiven Zone (115, 145) zur Erzeugung von elektromagnetischer
Strahlung (20) überlappen.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche , bei dem die erste und die zwei te Halbleiterschicht zu einer Mesa strukturiert sind und die zweiten Bereiche (114) jeweils in einem Randbereich (158) der Mesa angeordnet sind.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweiten Bereiche (114) einem Bereich des optoelektronischen Halbleiterbauele ments (15) reduzierter optischer Auskopplung entsprechen.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die elektrisch leitfähi ge Schicht (107) ein transparentes Material umfasst und eine Stromverteilungsschicht darstellt . 13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die elektrisch leitfähige Schicht (142, 143) ein reflektierendes oder absorbierendes Ma terial umfasst.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 12, bei dem ein dielektrisches Material zwischen zwei ten Bereichen (114) der ersten Halbleiterschicht (110) und der Stromverteilungsschicht (107) angeordnet ist und das dielekt rische Material Teil eines Schichtstapels ist, der weiterhin eine leitfähige Schicht (124) umfasst.
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), umfassend:
Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähig keitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist,
Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen Schicht (107) über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abge wandten Oberfläche (111) der ersten Halbleiterschicht (110), wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) derart ausgebildet wird, dass sie an erste Bereiche der ersten Halb leiterschicht (110) angrenzt,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) von zwei ten Bereichen der ersten Halbleiterschicht (110) entfernt wird oder ein dielektrisches Material (122) zwischen zweiten Berei chen der ersten Halbleiterschicht (110) und der Stromvertei lungsschicht angeordnet wird,
eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Berei che (114) kleiner als 2 pm ist, und
die zweiten Bereiche (114) jeweils Bereichen des opto elektronischen Halbleiterbauelements (10, 15) entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), die ersten Bereichen (113) entsprechen, emittiert wird.
16. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements (10), umfassend:
Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähig keitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist,
Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen Schicht (107) über einer von der zweiten Halbleiterschicht (120) abge wandten Oberfläche (111) der ersten Halbleiterschicht (110),
Ausbilden (S120) einer ersten Kontaktstruktur (105), die elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht (110) über die elektrisch leitfähige Schicht (107) verbunden ist,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) derart ausgebildet wird, dass sie an erste Bereiche der ersten Halb leiterschicht (110) angrenzt,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107) von zwei ten Bereichen der ersten Halbleiterschicht (110) entfernt wird oder ein dielektrisches Material (122) zwischen zweiten Berei chen der ersten Halbleiterschicht (110) und der Stromvertei lungsschicht angeordnet wird,
eine Größe der zweiten Bereiche mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktstruktur (105) sich mindestens ab schnittsweise kontinuierlich verändert, und
die zweiten Bereiche (114) jeweils Bereichen des opto elektronischen Halbleiterbauelements (10, 15) entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), die ersten Bereichen (113) entsprechen, emittiert wird.
17. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), umfassend:
Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähig keitstyp und eine zweiten Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist,
Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen Schicht (107, 142, 143) über einer von der zweiten Halbleiterschicht
(120) abgewandten Oberfläche (111) der ersten Halbleiter schicht ( 110 ) ,
wobei die elektrisch leitfähige Schicht (107, 142, 143) mit der ersten Halbleiterschicht (110, 140) elektrisch leitend verbunden ist und in ersten und in zweiten Bereichen an die erste Halbleiterschicht (110, 140) angrenzt,
ein spezifischer Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht (107, 142, 143) und der ersten
Halbleiterschicht (110, 140) in den zweiten Bereichen (114) größer als in den ersten Bereichen (113) ist, und
die zweiten Bereiche (114) jeweils Bereichen des opto elektronischen Halbleiterbauelements (10, 15) entsprechen, aus denen weniger elektromagnetische Strahlung als aus Bereichen des optoelektronischen Halbleiterbauelements (10, 15), die ersten Bereichen (113) entsprechen, emittiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, bei dem eine kleinste horizontale Bemessung der zweiten Bereiche (114) kleiner als 2 pm ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem der spezi fische Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Halbleiterschicht in den zweiten Berei chen durch eine Behandlung mit hochenergetischen Ionen erhöht wird .
20. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem der spezi fische Kontaktwiderstand zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und der ersten Halbleiterschicht in den zweiten Berei chen durch eine lokale Diffusion von Wasserstoff erhöht wird.
21. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem die elektrisch leitfähige Schicht (142, 143) reflektierend ist und das Einstellen des spezifischen Kontaktwiderstands das Auf bringen unterschiedlicher Deckschichtbereiche (155, 156) über der elektrisch leitfähigen Schicht umfasst.
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