WO2020187815A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement mit isolierender schicht und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement mit isolierender schicht und verfahren zur herstellung des 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.
  • a problem with the operation of LEDs is the generation of heat.
  • concepts are being sought with which the heat generated can be removed in an improved manner.
  • 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 stacked on top of one another to form a semiconductor layer stack.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises a first contact layer which is arranged in direct contact with the first semiconductor layer and is electrically conductive, a first insulating layer which is formed over the first and the second semiconductor layer, and a second current spreading structure which is connected to the second Semi-conductive layer is electrically connected.
  • a maximum lateral extension of the second semiconductor layer is greater than the maximum lateral extension of the first semiconductor layer, so that a step structure is formed.
  • the first isolating layer is formed as a conformal layer over the step structure of the first and second semiconductor layers.
  • the optoelectronic semiconductor component also has a second insulating layer between a horizontal surface of the first contact layer and the second current expansion structure, a layer thickness of the second insulating layer being smaller than the smallest layer thickness of the first insulating layer above the step structure.
  • the optoelectronic semiconductor component also has a first current spreading layer, which is arranged on a side of the first contact layer facing away from the first semiconductor layer and in direct contact with the first contact layer.
  • the lateral extent of the Stromaufwei processing layer is smaller than the lateral extent of the contact layer.
  • the current spreading layer can adjoin at least two side surfaces of the contact layer.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises a passivation layer which adjoins exposed regions of the steps structure.
  • the passivation layer can be removed from a horizontal surface of the current spreading layer.
  • 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 second semiconductor layers being stacked on top of one another to form a semiconductor layer stack.
  • the optoelectronic semiconductor component also has a first contact layer, which is arranged in direct contact with the first semiconductor layer and is electrically conductive.
  • the optoelectronic semiconductor component also comprises a passivation layer, a first insulating layer
  • the optoelectronic semiconductor component also has a second insulating layer between a horizontal surface of the first contact layer and the second current spreading structure, where a layer thickness of the second insulating layer is smaller than the smallest layer thickness of the first insulating layer above the step structure.
  • the optoelectronic semiconductor component also has a first current spreading layer which is arranged on a side of the first contact layer facing away from the first semiconductor layer and in direct contact with the first contact layer, the first current spreading layer adjoining a side surface of the contact layer.
  • the lateral extent of the Stromaufwei processing layer is smaller than the lateral extent of the contact layer.
  • the current spreading layer can adjoin at least two side surfaces of the contact layer.
  • the passivation layer is removed from a horizontal surface of the current spreading layer.
  • the layer thickness of the second insulating layer is less than half the smallest layer thickness of the first insulating layer above the step structure. According to further embodiments, the layer thickness of the second insulating layer is less than a third of the smallest layer thickness of the first insulating layer above the step structure.
  • the second current spreading structure is arranged at least in sections on a side of the horizontal surface of the first contact layer facing away from the first semiconductor layer.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation of a layer stack which comprises a first semiconductor layer from a first conductive type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, the formation of an electrically conductive first contact layer in direct contact with the first semiconductor layer, wherein a maximum lateral expansion of the second semiconductor layer is greater than the maximum lateral expansion of the first semiconductor layer, so that a Workpiece is formed with a step structure, and conformally forming a first insulating layer over the step structure of the first and second semiconductor layers.
  • the method further comprises forming a second insulating layer over a horizontal surface of the first contact layer, wherein a layer thickness of the second insulating layer is less than the smallest layer thickness of the first insulating layer over the step structure, and forming a second current spreading structure over the second insulating layer, the second contact structure being electrically connected to the second semiconductor layer.
  • the method may further include forming a first current expansion layer after forming the contact layer.
  • the method can additionally include forming a sacrificial metal layer prior to forming the first insulating layer.
  • the method may further include forming a passivation layer prior to forming the first insulating layer.
  • the first insulating layer is formed over horizontal areas of the contact layer, and the method includes a subsequent removal of the first insulating layer from horizontal areas of the workpiece before the application of the second insulating layer.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation of a layer stack comprising a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, formation of an electrically conductive first contact layer in direct contact with the first semiconductor layer , wherein a maximum lateral extent of the second semiconductor layer is greater than the maximum lateral extent of the first semiconductor layer, so that a workpiece is formed with a step structure, and conformal formation of a passivation layer over a side surface of the first contact layer.
  • the method further includes forming a first insulating layer over the resulting workpiece, removing portions of the first insulating layer from a horizontal surface of the workpiece, forming a second insulating layer over a horizontal surface of the first contact layer, a layer thickness of the second insulating layer is smaller than the smallest layer thickness of the first insulating layer over the step structure, and forming a second current spreading structure over the second insulating layer, wherein the first contact layer is electrically connected to the second semiconductor layer.
  • the formation of the first insulating layer can comprise the formation of a first insulating layer so that a horizontal surface of the first insulating layer has a minimum distance from a first main surface of the second semiconductor layer that is greater than a maximum distance between a first main surface the passivation layer and the first main surface of the second semiconductor layer.
  • an optoelectronic semiconductor device comprises the optoelectronic semiconductor component as described above.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • FIG. 1B shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • FIGS. 2A to 2F illustrate schematic cross-sectional views of a workpiece when carrying out a method according to embodiments.
  • FIGS. 3A to 3D illustrate schematic cross-sectional views of a workpiece when carrying out the method according to embodiments.
  • FIGS. 4A to 4D illustrate schematic cross-sectional views of a workpiece when carrying out a method according to embodiments.
  • FIG. 5 illustrates a schematic horizontal cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with an embodiment.
  • FIGS. 6A and 6B show flow charts to illustrate the method according to embodiments.
  • FIG. 7 shows an optoelectronic device according to the embodiment.
  • the semiconductor materials mentioned in the context of the present description can in particular be based on a direct semiconductor based on conductor material.
  • semiconductor materials particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds, which can be used to generate ultraviolet, blue or long-wave light, such as GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, AlGalnBN, phosphide semiconductor compounds, which can be generated, for example, green or longer-wave light, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, and other semiconductor materials such as GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga 2 0 3 , diamond, hexagonal BN and combinations of the mentioned materials.
  • the stoichiometric ratio of the compound semiconductor materials can vary.
  • semiconductor materials can include silicon, silicon-germanium and ger manium. In the context of the present description, the term “s
  • 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 be for example 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 comprises a first semiconductor layer 110 of a first conductivity type, for example p-conductive, and a second semiconductor layer 120 of a second conductivity type, for example n-conductive.
  • the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120 are stacked on top of one another to form a semiconductor layer stack.
  • An active zone 115 can be arranged between the first semiconductor layer 110 and the second semiconductor layer 120.
  • the active zone can be suitable for receiving electromagnetic radiation 20 generate or record.
  • the generated electromagnetic radiation 20 can be output via a first main surface 25 of the optoelectronic semiconductor component 10.
  • incident electromagnetic radiation can penetrate into the semiconductor layer stack via the main surface 25 of the optoelectronic semiconductor component 10.
  • the first main surface 25 of the optoelectronic semiconductor component 10 can be structured in order to increase the coupling-out efficiency.
  • 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 dimensionality of the quantization. It thus includes, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these layers.
  • a first contact layer 130 is formed directly adjoining the first semiconductor layer 110.
  • the first contact layer 130 can contain a highly reflective material such as silver.
  • the first contact layer 130 can also comprise a plurality of partial layers, for example a transparent partial layer on the side of the first semiconductor layer 130 and a partial layer that contains a highly reflective material.
  • the transparent partial layer can contain, for example, zinc oxide or indium tin oxide (ITO).
  • a first current spreading layer 132 can furthermore be arranged on the first main surface 131 of the contact layer 130 facing away from the first semiconductor layer 110.
  • a lateral extent d2 of the second semiconductor layer 120 is greater than a lateral extent dl of the first semiconductor layer 110.
  • the lateral extent dl of the first semiconductor layer 110 is greater than the lateral extent d3 of the contact layer 130.
  • the second semiconductor layer 120, the first semiconductor layer 110 and the first contact layer 130 form a step structure.
  • a lateral extent d4 of the first current expansion layer 132 can furthermore be smaller than the lateral extent d3 of the first contact layer 130.
  • the step structure in this case also includes the first current spreading layer 132.
  • the first current spreading layer 132 can also form over the first contact layer 130.
  • a part of the first current spreading layer 132 is arranged adjacent to side walls 129 of the first contact layer 130 and thus encapsulates them. This is illustrated in more detail with reference to FIGS. 3A to 3D.
  • a material of the first current spreading layer 132 can be Au, Cu, Al,
  • the first insulation layer 125 is now arranged on a side flank of the resulting layer structure and covers the step structure.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 furthermore comprises a second current expansion structure 135, which is connected to the second semiconductor layer 120 in an electrically conductive manner.
  • the second current spreading structure 135 is arranged on a side of the first contact layer 130 or the first current spreading layer 132 facing away from the first semiconductor layer.
  • a material of the second current spreading structure 135 can comprise aluminum, for example.
  • a second insulating layer 127 is between a horizontal surface 131 of the first contact layer 130 and the second flow expansion structure 135 arranged.
  • the second insulating layer 127 may adjoin the horizontal surface 133 of the first current spreading layer 132.
  • a layer thickness of the second insulating layer 127 is smaller than the smallest layer thickness of the first insulating layer 125 above the step structure.
  • a material of the second insulating layer 127 can be identical to the material of the first insulating layer 125.
  • the material of the second insulating layer 127 can also be different from the material of the first insulating layer 125.
  • the first insulating layer 125 can comprise a layer stack that comprises silicon oxide, silicon nitride or a combination of these materials.
  • a passivation layer 123 can be formed over at least a portion of the step structure.
  • the passivation layer 123 can contain an insulating material, for example aluminum oxide.
  • the passivation layer 123 can have side surfaces
  • the passivation layer can over exposed surface areas of the first contact layer
  • the passivation layer 123 can further cover the horizontal surface 133 of the first current spreading layer 132.
  • the passivation layer 123 can be formed, for example, as a conformal layer, for example by ALD (“Atomic Layer Deposition”) processes, so that the first contact layer 130 is encapsulated by the passivation layer and migration of silver ions is suppressed or prevented.
  • the passivation layer 123 can be suitable, a chemical barrier against corrosive To represent gases.
  • the passivation layer 123 represents a protective layer against environmental influences.
  • the second insulating layer 127 is used for electrical insulation between conductive layers that are electrically connected to the first semiconductor layer 110 and the second current spreading structure 135.
  • a layer thickness s2 of the second insulating layer 127 can be dimensioned such that that it avoids an electrical breakdown between the second current spreading structure 135 and electrically conductive layers which are connected to the first semiconductor layer 110.
  • a layer thickness s2 of the second insulating layer 127 can be smaller than 300 nm, for example smaller than 200 nm or smaller than 150 nm.
  • a layer thickness S2 of approximately 100 nm, effective protection against breakdown at a voltage of up to approximately 50 V can be prevented.
  • the first insulating layer 125 which covers the step structure of the first and the second semiconductor layer, likewise prevents an electrical breakdown between the second current expansion structure 135 and the first semiconductor layer 110 and the conductive layers connected to the first semiconductor layer
  • a layer thickness sl is used that is greater than one
  • Layer thickness s2 of the second insulating layer 127 which is arranged above the horizontal main surface of the first contact layer 130 or first current spreading layer 132.
  • the first insulating layer 125 is designed as a conformal layer. That is to say, a step structure is formed in the first insulating layer 125, which approximately corresponds to the step structure of the substrate material, ie the second semiconductor layer 120, the first semiconductor layer 110 and the first contact layer 130 and optionally the first current distribution.
  • processing layer 132 corresponds.
  • the thickness s2 of the second insulating layer 127 can be less than half the thickness sl or even less than a third of the thickness sl of the first insulating layer 125.
  • the first insulating layer 125 and the second insulating layer 127 can each be produced by different processes. Accordingly, the first and the second insulating layer 125, 127 can be optimized depending on the application. Due to the reduced layer thickness of the second insulating layer 127, the thermal resistance between the first contact layer 130 and the second Stromaufwei processing structure 135 is greatly reduced. For example, a smallest layer thickness sl of the first insulating layer 125 can be approximately 600 nm. If the layer thickness s2 of the second insulating layer 127 is reduced compared to this value to values as described above, the thermal resistance of the insulating layer can be reduced by approximately 80%. For example, the thermal resistance of the first insulating layer 125, 126 can be 0.6 K / W. The thermal
  • the resistance of the second insulating layer 127 can be 0.1 K / W.
  • the second insulating layer 127 overlaps with the active zone 115 in which the electromagnetic radiation is generated. As a result, the heat in the area in which it is generated can be dissipated immediately. As a result, the optoelectronic semiconductor component is cooled, and the optical output power and thus the efficiency of the optoelectronic semiconductor component are increased. Furthermore, the reduced thermal resistance also allows a conversion layer over the first main surface 25 of the optoelectronic semiconductor component in an improved manner be cooled down. As a result, the temperature in the optoelectronic semiconductor device in the converter material and in packaging materials is reduced. As a result, the LED has a longer service life.
  • the passivation layer 123 adjoins the side surface 129 and adjacent horizontal surfaces of adjacent layers, efficient encapsulation of the first contact layer 130 can be brought about.
  • the layer thickness of the first insulating layer 125 and the second insulating layer 127 are set independently of one another, the layer thickness of the first insulating layer 125 can be selected to be comparatively large without increasing the thermal resistance of the second insulating layer 127. Accordingly, the robustness of the component against dielectric breakdown or against corrosive chemicals is not impaired.
  • the layer thickness of the first current spreading layer 132 can also be increased further.
  • the first current spreading layer can have a layer thickness of approximately 400 to 600 nm, for example 500 nm.
  • the current spread in the first semiconductor layer 110 can be improved and made more uniform.
  • the maximum current can be increased, whereby the emission from the opto-electronic semiconductor device can be increased.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 can furthermore comprise a carrier 100, for example a silicon carrier.
  • the silicon carrier 100 can be connected to the second current expansion structure 135 by a suitable connecting material 105, for example solder.
  • FIG. 1B shows a vertical cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • the first insulating layer 126 is not formed here as a conformal layer over the step structure. Rather, the first insulating layer 126 is designed as a planarizing layer over the step structure.
  • the passivation layer 123 is arranged adjacent to the side surfaces 129 of the first contact layer 130 and over exposed horizontal surface areas of the adjoining first semiconductor layer 110 and over an exposed part of the first main surface 131 of the first contact layer 130. Furthermore, the passivation layer 123 can be arranged adjacent to side surfaces 134 of the first current expansion layer 132.
  • a part of the passivation layer can also be adjacent to the first main surface 133 of the first current spreading layer 132 or adjacent to the first
  • Main surface 131 of the first contact layer 130 can be arranged.
  • FIGS. 2A to 2F illustrate vertical cross-sectional views of a workpiece during the production of the optoelectronic semiconductor component according to embodiments.
  • a second semiconductor layer 120 is applied over a growth substrate (not shown in FIG. 2) by an epitaxial process, optionally followed by layers to form the active zone (not shown in the following figures) and the first semiconductor layer 110 the first contact layer 130 and optionally the first current spreading layer 132 are applied over the first semiconductor layer 110.
  • a sacrificial metal layer 137 may be provided over the first current spreading layer 132 be formed.
  • the first power spreading layer 132 may include gold.
  • the sacrificial metal layer 137 may, for example, contain a harder metal than gold, for example chromium or nickel.
  • a layer thickness of the sacrificial metal layer 137 can be a maximum of 200 nm, for example less than 150 nm, for example.
  • the applied layers are structured with the formation of a step structure as shown in FIG. 2A.
  • a part of a surface of the second semiconductor layer 120 is not covered with the first semiconductor layer 110, for example.
  • a part of a surface of the first semiconductor layer 110 cannot be covered with the first contact layer 130.
  • Part of the first contact layer 130 cannot be covered with the first current spreading layer 132.
  • a passivation layer for example made of Al O, is applied conformally over the first semiconductor layer 110, the exposed areas of the first contact layer 130, possibly the first current expansion layer 132 and over the sacrificial metal layer 137.
  • a conformal layer is formed.
  • a layer thickness of the passivation layer 123 can be more than 20 nm, for example approximately 30 to 50 nm, for example 40 nm.
  • a layer thickness of the passivation layer 123 can be less than 100 nm, for example.
  • the first insulating layer 125 is then applied over the entire area.
  • a layer thickness of the first insulating layer 125 can be more than 400 nm, for example approximately 600 nm.
  • Layer 125 can have multiple layers, for example.
  • the layers can contain silicon oxide and silicon nitride.
  • the first insulating layer 125 may be formed conformally over the step structure. Part of the first insulating layer 125 directly adjoins the first and second semiconductor layers 110, 120.
  • Figure 2A shows an example of a resulting cross
  • a surface of the sacrificial metal layer 137 is then exposed. For example, this can be done by a polishing process, for example a CMP process (“chemical-mechanical polishing”). An end of this polishing step can be recognized, for example, by a reduced resistance. The end of this polishing step can also be recognized by the fact that the surface of the sacrificial metal layer 137 has been reached.
  • a polishing process for example a CMP process (“chemical-mechanical polishing”).
  • An end of this polishing step can be recognized, for example, by a reduced resistance.
  • the end of this polishing step can also be recognized by the fact that the surface of the sacrificial metal layer 137 has been reached.
  • Figure 2B shows a cross-sectional view of a resulting workpiece.
  • a horizon tal surface is now exposed over the first contact layer or not covered with insulating material.
  • the remaining sacrificial metal layer 137 can then be removed from the surface of the first current spreading layer 132, for example by means of a selective etching process. According to further embodiments, however, it can also remain.
  • Figure 2C shows an example of a resulting workpiece.
  • the second insulating layer 127 is then applied.
  • the second insulating layer 127 has a layer thickness s2 which is smaller than the smallest vertical layer thickness sl of the first insulating layer 125 horizontal surface would be in front.
  • the step structure can have larger horizontal areas, over which the first insulating layer 125 is always the smallest
  • Layer thickness sl is deposited.
  • Figure 2D shows cross-sectional view of a resulting example.
  • the first insulating layer can then be further structured using, for example, photolithographic methods. For example, part of the first insulating layer 125 can be removed over horizontal regions of the second semiconductor layer 120.
  • Figure 2E shows a cross-sectional view of a resulting workpiece.
  • the electrically conductive material of the second current spreading structure 135 can then be formed over the resulting surface.
  • Figure 2F shows an example of a cross-sectional view of a resulting workpiece.
  • the second current expansion structure 135 is electrically connected to the second semiconductor layer 120.
  • FIGS. 3A to 3D illustrate a method in which the first insulating layer 126 is not deposited as a conformal layer, but rather by a leveling method or with a greater layer thickness than the layer stack to be overmolded. If the first insulating layer 126 has a layer thickness that is greater than the height of the stack to be overmolded, the intermediate space generated between two stacks to be overmolded is completely filled by the first insulating layer 126.
  • FIG. 3A shows a workpiece with a layer stack which is designed in a manner similar to that in FIG. 2A.
  • a conformal passivation layer 123 is provided both over the horizontal surface 133 of the first current spreading layer 132 and over the side flanks and exposed surface areas of the study Formed fen structure of the layer stack.
  • the first insulating layer 126 is thicker than the height of the layer to be overmolded
  • a sacrificial metal layer (not shown in FIG. 3A) can additionally be formed over the first main surface 133 of the first upstream widening layer 132.
  • a polishing process for example a CMP process, is carried out, as a result of which a smooth, topography-free horizontal surface of the workpiece is obtained, for example.
  • an end point of this polishing process can be recognized by the fact that the frictional force is minimal.
  • FIG. 3B shows a cross-sectional view of an example of a resulting workpiece with photoresist mask 139.
  • the further processing can also take place without a photo resist mask 139.
  • An etching process is then carried out in order to expose a first main surface 133 of the first current spreading layer 132 or, if appropriate, of the sacrificial metal layer 137.
  • this can include an isotropic etching process, for example also a plasma etching process.
  • this process can stop on the sacrificial metal layer 137.
  • Figure 30 shows an example of a resulting workpiece.
  • a thin second insulating layer 127 is formed over the resulting surface.
  • a layer thickness s2 of the second iso- insulating layer 127 can be selected, for example, in order to ensure sufficient insulation between the first
  • a layer thickness s2 of the second insulating layer 127 can be smaller than the layer thickness sl of the first insulating layer
  • the layer thickness sl of the first insulating layer 126 can correspond to the smallest vertical dimension of the first insulating layer 126 above the step structure.
  • the layer thickness s2 of the second insulating layer can be less than half or a third of the layer thickness s1 of the first insulating layer 126.
  • the layer thickness s2 of the second insulating layer can be less than 200 nm, for example less than 150 nm, for example approximately 100 nm.
  • Figure 3D shows a cross-sectional view of a resulting workpiece. Further machining of the workpiece can take place as described with reference to FIGS. 2E to 2F.
  • the polishing method can also be carried out until a surface of the first current spreading layer 132 or the sacrificial metal layer 137 is uncovered. Then, as described with reference to FIGS. 3C and 3D, the second insulating layer 127 can be formed.
  • the first insulating layer 125 is again deposited as a conformal layer and then structured by a masked etch.
  • FIG. 4A shows a workpiece which is designed similarly to that shown in FIG. 2A.
  • a sacrificial metal layer 137 may be formed over the first major surface 133 of the first current spreading layer 132.
  • the sacrificial metal layer 137 can also be omitted.
  • a photomask 139 is formed, which leaves the horizontal surface 133 of the first current spreading layer 132 largely uncovered.
  • Figure 4B shows an example of a resulting workpiece.
  • An etching process is then carried out, as a result of which a horizontal surface 133 of the first current spreading layer 132 is exposed. If the sacrificial metal layer 137 is present, a surface of the sacrificial metal layer 137 is also exposed in this step.
  • Figure 40 shows an example of a resulting workpiece. After removing the photoresist material 139, a thin second insulating layer 127 is deposited over the resulting structure.
  • Figure 4D shows an example of a resulting workpiece. Methods similar to those described with reference to FIGS. 2E and 2F can then be carried out.
  • the second insulating layer 127 can be deposited by a different method than the first insulating layer 125, 126. For example, to form the second insulating
  • FIG. 5 illustrates a horizontal cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 5 illustrates in particular the area proportions of the second insulating layer 127 in comparison to the area proportions of the first insulating layer 125, 126.
  • Layer 127 takes up a significantly larger area than the first insulating layer 125, 126.
  • the thermal resistance can be significantly improved.
  • the presence of the second insulating layer 127 with a reduced layer thickness can reduce the thermal resistance in an area of approximately 90% of the chip surface.
  • the thermal resistance can be reduced by about 70 to 80%. Accordingly, the efficiency and service life of the semiconductor component can be greatly increased.
  • heat can be dissipated via the second contact structures 135.
  • FIG. 6A summarizes a method according to embodiments.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation of a layer stack (S100) which comprises 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 first contact layer in direct contact with of the first semiconductor layer, a lateral extension of the second semiconductor layer being greater than the lateral extension of the first semiconductor layer, so that a workpiece with a step structure is formed.
  • the method further comprises a conformal formation (S120) of a first insulating layer over the step structure of the first and the second semiconductor layer, the formation (S130) of a second insulating layer over a horizontal surface.
  • a layer thickness of the second insulating layer is smaller than the smallest layer thickness of the first insulating layer over the step structure, and the formation (S140) of a second current expansion structure over the second insulating layer, wherein the second contact structure with the second Semiconductor layer is electrically connected.
  • FIG. 6B summarizes a method in accordance with further embodiments.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises the formation (S100) of a layer stack which comprises 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 first contact layer in direct contact with the first semiconductor layer, wherein a lateral extent of the second semiconductor layer is greater than the lateral extent of the first semiconductor layer, so that a workpiece is formed with a step structure.
  • the method further comprises conformally forming (S115) a passivation layer over a side surface of the first contact layer, forming (S125) a first insulating layer over the resulting workpiece.
  • the method further comprises removing (S127) parts of the first insulating layer from a horizontal surface of the workpiece, forming (S130) a second insulating layer over a horizontal surface of the first contact layer, wherein a layer thickness of the second insulating layer is less than is the smallest layer thickness of the first insulating layer over the step structure, and the formation (S140) of a second current spreading structure over the second insulating layer, wherein the first contact layer is electrically connected to the second semiconductor layer.
  • FIG. 7 shows an optoelectronic semiconductor device 30 according to embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor device 30 comprises the optoelectronic semiconductor component 10, 15 described above.
  • the optoelectronic semiconductor device 30 can be, for example, a motor vehicle headlight or a very powerful lighting device, for example a headlight for stage shows. Because of the improved heat dissipation, the power density of the optoelectronic semiconductor device can be increased. For example, the optoelectronic semiconductor device in a

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) umfasst ferner eine erste Kontaktschicht (130), die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist, und eine erste isolierende Schicht (125), die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht (110, 120) ausgebildet ist, sowie eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist. Eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) ist größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110), so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist und die erste isolierende Schicht (125) als konforme Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine zweite isolierende Schicht (127) zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht (130) und der zweiten Stromaufweitungsstruktur (135). Eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) ist kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur.

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT ISOLIERENDER
SCHICHT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES OPTOELEKTRONISCHEN
HALBLEITERBAUELEMENTS
BESCHREIBUNG
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 106 938.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine lichtemittierende Diode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispiels weise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Ein Problem beim Betrieb von LEDs ist die Erzeugung von Wärme. Um eine Effizienz der LEDs zu erhöhen, werden Konzepte ge sucht, mit denen die erzeugte Wärme in verbesserter Weise ab geführt 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.
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 unter Ausbil dung eines Halbleiterschichtstapels übereinander gestapelt sind. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst fer ner eine erste Kontaktschicht die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und elektrisch leitfä hig ist, eine erste isolierende Schicht, die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und eine zweite Stromaufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halb leiterschicht elektrisch verbunden ist. Eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht ist größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist. Die erste isolieren de Schicht ist als konforme Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist ferner eine zwei te isolierende Schicht zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht und der zweiten Stromaufweitungs struktur auf, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten iso lierenden Schicht über der Stufenstruktur ist.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement weist gemäß Aus führungsformen ferner eine erste Stromaufweitungsschicht auf, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht und in direktem Kontakt mit der ersten Kontaktschicht angeordnet ist.
Beispielsweise ist die laterale Ausdehnung der Stromaufwei tungsschicht kleiner als die laterale Ausdehnung der Kontakt schicht .
Die Stromaufweitungsschicht kann an mindestens zwei Seitenflä chen der Kontaktschicht angrenzen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine Passivierungsschicht, die an freiliegende Bereiche der Stufen struktur angrenzt. Die Passivierungsschicht kann von einer ho rizontalen Oberfläche der Stromaufweitungsschicht entfernt 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 unter Ausbildung eines Halb leiterschichtstapels übereinander gestapelt sind. Das opto elektronische Halbleiterbauelement weist ferner eine erste Kontaktschicht auf, die in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst darüber hinaus eine Passivierungsschicht, eine erste isolierende
Schicht, die über der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist, und eine zweite Stromaufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist. Eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht ist größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiter schicht, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist, und die Passivierungsschicht ist als konforme Schicht über einer Sei tenfläche der Kontaktschicht ausgebildet. Das optoelektroni sche Halbleiterbauelement weist ferner eine zweite isolierende Schicht zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kon taktschicht und der zweiten Stromaufweitungsstruktur auf, wo bei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist gemäß Ausfüh rungsformen ferner eine erste Stromaufweitungsschicht auf, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht und in direktem Kontakt mit der ers ten Kontaktschicht angeordnet ist, wobei die erste Stromauf weitungsschicht an eine Seitenfläche der Kontaktschicht an grenzt .
Beispielsweise ist die laterale Ausdehnung der Stromaufwei tungsschicht kleiner als die laterale Ausdehnung der Kontakt schicht .
Beispielsweise kann die Stromaufweitungsschicht an mindestens zwei Seitenflächen der Kontaktschicht angrenzen.
Gemäß Aus führungs formen ist die Passivierungsschicht von einer horizontalen Oberfläche der Stromaufweitungsschicht entfernt.
Beispielsweise ist die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die Hälfte der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur. Gemäß weiteren Aus führungs formen ist die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als ein Drittel der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufen struktur .
Beispielsweise ist die zweite Stromaufweitungsstruktur mindes tens abschnittsweise auf einer von der ersten Halbleiter schicht abgewandten Seite der horizontalen Oberfläche der ers ten Kontaktschicht angeordnet.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähig- keitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, das Ausbilden einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine maximale laterale Ausdeh nung der zweiten Halbleiterschicht größer als die maximale la terale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird, und das konforme Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiter schicht. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberflä che der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schicht dicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und das Ausbilden einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die zweite Kon taktstruktur mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch ver bunden wird.
Das Verfahren kann ferner das Ausbilden einer ersten Stromauf weitungsschicht nach Ausbilden der Kontaktschicht umfassen.
Beispielsweise kann das Verfahren zusätzlich das Ausbilden ei ner Opfer-Metallschicht vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht umfassen. Das Verfahren kann weiterhin das Ausbilden einer Passivierungsschicht vor Ausbilden der ersten isolieren den Schicht umfassen.
Gemäß Aus führungs formen wird die erste isolierende Schicht über horizontalen Bereichen der Kontaktschicht ausgebildet und das Verfahren umfasst ein nachfolgendes Entfernen der ersten isolierenden Schicht von horizontalen Bereichen des Werkstücks vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden Schicht. Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements das Ausbilden eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiter schicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, Ausbilden einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiter schicht größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufen struktur ausgebildet wird, und konformes Ausbilden einer Pas sivierungsschicht über einer Seitenfläche der ersten Kontakt schicht. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden einer ers ten isolierenden Schicht über dem sich ergebenden Werkstück, Entfernen von Teilen der ersten isolierenden Schicht von einer horizontalen Oberfläche des Werkstücks, Ausbilden einer zwei ten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und Ausbilden einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die erste Kontaktschicht mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist.
Beispielsweise kann das Ausbilden der ersten isolierenden Schicht das Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht umfas sen, so dass eine horizontale Oberfläche der ersten isolieren den Schicht einen Mindestabstand zu einer ersten Hauptoberflä che der zweiten Hableiterschicht hat, der größer ist als ein maximaler Abstand zwischen einer ersten Hauptoberfläche der Passivierungsschicht und der ersten Hauptoberfläche der zwei ten Halbleiterschicht . Gemäß Aus führungs formen umfasst eine optoelektronische Halb leitervorrichtung das optoelektronische Halbleiterbauelement wie vorstehend beschrieben.
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 schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsfor men .
Figur 1B zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Aus führungsformen .
Figuren 2A bis 2F veranschaulichen schematische Quer- schnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung eines Ver fahrens gemäß Aus führungs formen .
Figuren 3A bis 3D veranschaulichen schematische Quer- schnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung des Ver fahrens gemäß Aus führungs formen .
Figuren 4A bis 4D veranschaulichen schematische Quer- schnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung eines Ver fahrens gemäß Aus führungs formen . Figur 5 veranschaulicht eine schematische horizontale Quer schnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsform.
Figuren 6A und 6B zeigen Flussdiagramme zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß Aus führungs formen .
Figur 7 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung gemäß Ausfüh rungsform .
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 im Rahmen der vorliegenden Beschreibung erwähnten Halb leitermaterialien können insbesondere auf einem direkten Halb- leitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektro magnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermateria lien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwel ligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, AlGalnBN, Phosphid- Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermateria lien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga203, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Mate rialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalb leitermaterialien kann variieren. Weitere Beispiele für Halb leitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Ger manium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halbleiter materialien ein.
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 optoelektronische Halbleiterbauelement 10 umfasst eine erste Halbleiterschicht 110 von einem ersten Leitfähigkeits typ, beispielsweise p-leitend sowie eine zweite Halbleiter schicht 120 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielswei se n-leitend. Die erste Halbleiterschicht 110 und die zweite Halbleiterschicht 120 sind unter Ausbildung eines Halbleiter schichtstapels übereinander gestapelt. Eine aktive Zone 115 kann zwischen der ersten Halbleiterschicht 110 und der zweiten Halbleiterschicht 120 angeordnet sein. Beispielsweise kann die aktive Zone geeignet sein, elektromagnetische Strahlung 20 zu erzeugen oder aufzunehmen. Beispielsweise kann die erzeugte elektromagnetische Strahlung 20 über eine erste Hauptoberflä che 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 ausge geben werden. Weiterhin kann einfallende elektromagnetische Strahlung über die Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 in den Halbleiterschichtstapel ein- dringen. Beispielsweise kann die erste Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 strukturiert sein, um die Auskoppeleffizienz zu erhöhen.
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 Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten.
Eine erste Kontaktschicht 130 ist direkt angrenzend an die erste Halbleiterschicht 110 ausgebildet. Beispielsweise kann die erste Kontaktschicht 130 ein hochreflektierendes Material wie Silber enthalten. Gemäß Aus führungs formen kann die erste Kontaktschicht 130 auch mehrere Teilschichten umfassen, bei spielsweise eine transparente Teilschicht auf der Seite der ersten Halbleiterschicht 130 sowie eine Teilschicht, die ein hochreflektierendes Material enthält. Die transparente Teil schicht kann beispielsweise Zinkoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) enthalten. Gemäß Aus führungs formen kann weiterhin eine erste Stromaufweitungsschicht 132 auf der von der ersten Halbleiter schicht 110 abgewandten ersten Hauptoberfläche 131 der Kon taktschicht 130 angeordnet sein. Eine laterale Ausdehnung d2 der zweiten Halbleiterschicht 120 ist größer als eine laterale Ausdehnung dl der ersten Halb leiterschicht 110. Weiterhin ist die laterale Ausdehnung dl der ersten Halbleiterschicht 110 größer als die laterale Aus dehnung d3 der Kontaktschicht 130. Entsprechend wird durch die zweite Halbleiterschicht 120, die erste Halbleiterschicht 110 und die erste Kontaktschicht 130 eine Stufenstruktur ausgebil det. Eine laterale Ausdehnung d4 der ersten Stromaufweitungs schicht 132 kann weiterhin kleiner als die laterale Ausdehnung d3 der ersten Kontaktschicht 130 sein. Entsprechend umfasst die Stufenstruktur in diesem Fall auch die erste Stromaufwei tungsschicht 132. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die erste Stromaufweitungsschicht 132 auch die erste Kontakt schicht 130 überformen. Beispielsweise ist in diesem Fall ein Teil der ersten Stromaufweitungsschicht 132 angrenzend an Sei tenwände 129 der ersten Kontaktschicht 130 angeordnet und kap selt diese somit ein. Dies ist unter Bezugnahme auf die Figu ren 3A bis 3D näher veranschaulicht. Beispielsweise kann ein Material der ersten Stromaufweitungsschicht 132 Au, Cu, Al,
Ti, Pt oder Pd umfassen.
Die erste Isolationsschicht 125 ist nun an einer Seitenflanke der sich ergebenden Schichtstruktur angeordnet und bedeckt die Stufenstruktur. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 umfasst weiterhin eine zweite Stromaufweitungsstruktur 135, die mit der zweiten Halbleiterschicht 120 elektrisch leitend verbunden ist. Die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 ist auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht 130 oder der ersten Stromaufweitungs schicht 132 angeordnet. Ein Material der zweiten Stromaufwei tungsstruktur 135 kann beispielsweise Aluminium umfassen.
Eine zweite isolierende Schicht 127 ist zwischen einer hori zontalen Oberfläche 131 der ersten Kontaktschicht 130 und der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 angeordnet. Beispielswei se kann die zweite isolierende Schicht 127 an die horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 angren zen. Eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht 127 ist kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolie renden Schicht 125 über der Stufenstruktur.
Beispielsweise kann ein Material der zweiten isolierenden Schicht 127 identisch zu dem Material der ersten isolierenden Schicht 125 sein. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann das Material der zweiten isolierenden Schicht 127 auch von dem Ma terial der ersten isolierenden Schicht 125 verschieden sein. Beispielsweise kann die erste isolierende Schicht 125 einen Schichtstapel umfassen, der Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder eine Kombination dieser Materialien umfasst.
Gemäß Aus führungs formen kann eine Passivierungsschicht 123 über mindestens einem Teil der Stufenstruktur ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht 123 ein isolierendes Material, beispielsweise Aluminiumoxid enthalten. Beispielsweise kann die Passivierungsschicht 123 Seitenflächen
129 der ersten Kontaktschicht 130 sowie freiliegende horizon tale Bereiche der angrenzenden ersten Halbleiterschicht 110 bedecken. Insbesondere kann die Passivierungsschicht über freiliegenden Oberflächenbereichen der ersten Kontaktschicht
130 angeordnet sein. Die Passivierungsschicht 123 kann weiter hin die horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufwei tungsschicht 132 bedecken. Die Passivierungsschicht 123 kann beispielsweise als konforme Schicht, beispielsweise durch ALD- ("Atomic Layer Deposition"- ) Verfahren ausgebildet sein, so dass die erste Kontaktschicht 130 durch die Passivierungs schicht eingekapselt und eine Migration von Silberionen unter drückt oder verhindert wird. Die Passivierungsschicht 123 kann geeignet sein, eine chemische Barriere gegenüber korrosiven Gasen darzustellen. Darüber hinaus stellt die Passivierungs schicht 123 eine Schutzschicht gegenüber Umwelteinflüssen dar.
In dem in Figur 1A dargestellten optoelektronischen Halblei terbauelement dient die zweite isolierende Schicht 127 zur elektrischen Isolation zwischen leitenden Schichten, die mit der ersten Halbleiterschicht 110 elektrisch verbunden sind und der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135. Eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kann derart bemessen sein, dass sie einen elektrischen Durchbruch zwischen der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 und elektrisch leitfähi gen Schichten, die mit der ersten Halbleiterschicht 110 ver bunden sind, vermeidet. Beispielsweise kann eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kleiner als 300 nm, beispielsweise kleiner als 200 nm oder kleiner als 150 nm sein. Beispielsweise kann bei einer Schichtdicke S2 von etwa 100 nm ein wirkungsvoller Schutz gegen Durchbruch bei einer Spannung bis zu etwa 50 V verhindert werden. Die erste isolie rende Schicht 125, die die Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht bedeckt, verhindert ebenfalls einen elektrischen Durchbruch zwischen der zweiten Stromaufweitungs struktur 135 und der ersten Halbleiterschicht 110 sowie den mit der ersten Halbleiterschicht verbundenen leitfähigen
Schichten. Um diese Stufenstruktur optimal zu isolieren, wird eine Schichtdicke sl verwendet, die größer ist als eine
Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127, die über der horizontalen Hauptoberfläche der ersten Kontaktschicht 130 oder ersten Stromaufweitungsschicht 132 angeordnet ist. Die erste isolierende Schicht 125 ist als konforme Schicht ausge bildet. Das heißt, in der ersten isolierenden Schicht 125 ist eine Stufenstruktur ausgebildet, die ungefähr der Stufenstruk tur des Untergrundmaterials, d.h. der zweiten Halbleiter schicht 120, der ersten Halbleiterschicht 110 sowie der ersten Kontaktschicht 130 und gegebenenfalls der ersten Stromaufwei- tungsschicht 132 entspricht. Beispielsweise kann die Dicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kleiner als die Hälfte der Dicke sl oder sogar kleiner als ein Drittel der Dicke sl der ersten isolierenden Schicht 125 sein.
Wie nachfolgend erläutert werden wird, können beispielsweise die erste isolierende Schicht 125 und die zweite isolierende Schicht 127 jeweils durch unterschiedliche Prozesse herge stellt werden. Entsprechend können die erste und die zweite isolierende Schicht 125, 127 je nach Anwendungsfall optimiert werden. Aufgrund der reduzierten Schichtdicke der zweiten iso lierenden Schicht 127 wird der thermische Widerstand zwischen der ersten Kontaktschicht 130 und der zweiten Stromaufwei tungsstruktur 135 stark reduziert. Beispielsweise kann eine kleinste Schichtdicke sl der ersten isolierenden Schicht 125 etwa 600 nm betragen. Wird die Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 gegenüber diesem Wert auf Werte wie vorstehend beschrieben verringert, so kann der thermische Wi derstand der Isolationsschicht um etwa 80 % reduziert werden. Beispielsweise kann der thermische Widerstand der ersten iso lierenden Schicht 125, 126 0, 6 K/W betragen. Der thermische
Widerstand der zweiten isolierenden Schicht 127 kann 0,1 K/W betragen .
Die zweite isolierende Schicht 127 überlappt mit der aktiven Zone 115, in der die elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Als Folge kann die Wärme in dem Bereich, in dem sie er zeugt wird, unmittelbar abgeführt werden. Als Ergebnis wird das optoelektronische Halbleiterbauelement abgekühlt, und die optische Ausgangsleistung und damit die Effizienz des opto elektronischen Halbleiterbauelements werden erhöht. Weiterhin kann durch den verringerten thermischen Widerstand auch eine Konversionsschicht über der ersten Hauptoberfläche 25 des optoelektronischen Halbleiterbauelements in verbesserter Weise abgekühlt werden. Als Ergebnis wird die Temperatur in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement in dem Konvertermate rial und in Verpackungsmaterialien verringert. Als Folge ergibt sich eine verlängerte Lebensdauer der LED.
Dadurch, dass beispielsweise die Passivierungsschicht 123 an die Seitenfläche 129 und benachbarte horizontale Oberflächen benachbarter Schichten angrenzt, kann eine effiziente Einkap selung der ersten Kontaktschicht 130 bewirkt werden. Bei einer jeweils voneinander unabhängigen Einstellung der Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 und der zweiten isolieren den Schicht 127 kann die Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 vergleichsweise groß gewählt werden, ohne dass dadurch der thermische Widerstand der zweiten isolierenden Schicht 127 erhöht wird. Entsprechend wird die Robustheit des Bauelements gegenüber dielektrischem Durchbruch oder gegenüber korrosiven Chemikalien nicht beeinträchtigt. Als weitere Folge der vergrößerten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 kann auch die Schichtdicke der ersten Stromaufweitungs schicht 132 weiter vergrößert werden. Beispielsweise kann die erste Stromaufweitungsschicht eine Schichtdicke von etwa 400 bis 600 nm, beispielsweise 500 nm haben. Als Folge kann die Stromaufweitung in die erste Halbleiterschicht 110 verbessert und gleichmäßiger gemacht werden. Als Ergebnis kann der Maxi malstrom erhöht werden, wodurch die Emission von dem opto elektronischen Halbleiterbauelement vergrößert werden kann.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 kann weiterhin einen Träger 100, beispielsweise einen Siliziumträger umfas sen. Beispielsweise kann der Siliziumträger 100 durch ein ge eignetes Verbindungsmaterial 105, beispielsweise Lot, mit der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 verbunden sein. Figur 1B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen. Abweichend von der in Figur 1A dargestellten Struktur ist hier die erste isolierende Schicht 126 nicht als konforme Schicht über der Stufenstruktur ausgebildet. Vielmehr ist die erste isolierende Schicht 126 als eine einebnende Schicht über der Stufenstruktur ausgebildet. Wie in Figur 1B gezeigt ist, ist die Passivierungsschicht 123 angrenzend an die Seitenflächen 129 der ersten Kontaktschicht 130 sowie über freiliegenden horizontalen Oberflächenbereichen der angrenzen den ersten Halbleiterschicht 110 sowie über einem freiliegen den Teil der ersten Hauptoberfläche 131 der ersten Kontakt schicht 130 angeordnet. Weiterhin kann die Passivierungs schicht 123 angrenzend an Seitenflächen 134 der ersten Strom aufweitungsschicht 132 angeordnet sein.
Gemäß Aus führungs formen kann ein Teil der Passivierungsschicht auch angrenzend an die erste Hauptoberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 oder angrenzend an die erste
Hauptoberfläche 131 der ersten Kontaktschicht 130 angeordnet sein .
Die Figuren 2A bis 2F veranschaulichen vertikale Quer- schnittsansichten eines Werkstücks bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsfor men. Eine zweite Halbleiterschicht 120 wird über einem Wachs tumssubstrat (nicht gezeigt in Fig. 2) durch ein Epitaxiever fahren aufgebracht, gegebenenfalls gefolgt von Schichten zur Ausbildung der aktiven Zone (nicht dargestellt in den nachfol genden Figuren) sowie der ersten Halbleiterschicht 110. Wei terhin wird die erste Kontaktschicht 130 sowie gegebenenfalls die erste Stromaufweitungsschicht 132 über der ersten Halb leiterschicht 110 aufgebracht. Zusätzlich kann eine Opfer- Metallschicht 137 über der ersten Stromaufweitungsschicht 132 ausgebildet werden. Beispielsweise kann die erste Stromaufwei tungsschicht 132 Gold enthalten. Die Opfer-Metallschicht 137 kann beispielsweise ein härteres Metall als Gold, beispiels weise Chrom oder Nickel enthalten. Eine Schichtdicke der Op fer-Metallschicht 137 kann beispielsweise maximal 200 nm, bei spielsweise weniger als 150 nm betragen. Die aufgebrachten Schichten werden unter Ausbildung einer Stufenstruktur wie in Fig. 2A dargestellt strukturiert. Ein Teil einer Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 120 ist beispielsweise nicht mit der ersten Halbleiterschicht 110 bedeckt. Ein Teil einer Ober fläche der ersten Halbleiterschicht 110 kann nicht mit der ersten Kontaktschicht 130 bedeckt sein. Ein Teil der ersten Kontaktschicht 130 kann nicht mit der ersten Stromaufweitungs- schicht 132 bedeckt sein.
Nachfolgend wird eine Passivierungsschicht beispielsweise aus AI O konform über der ersten Halbleiterschicht 110, den frei liegenden Bereichen der ersten Kontaktschicht 130, gegebenen falls der ersten Stromaufweitungsschicht 132 sowie über der Opfer-Metallschicht 137 aufgebracht. Es bildet sich eine kon forme Schicht aus. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der Passivierungsschicht 123 mehr als 20 nm, beispielsweise etwa 30 bis 50 nm, beispielsweise 40 nm betragen. Eine Schichtdicke der Passivierungsschicht 123 kann beispielsweise weniger als 100 nm betragen. Sodann wird die erste isolierende Schicht 125 ganzflächig aufgebracht. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht 125 mehr als 400 nm, bei spielsweise etwa 600 nm betragen. Die erste isolierende
Schicht 125 kann beispielsweise mehrere Schichten aufweisen. Beispielsweise können die Schichten Siliziumoxid und Silizium nitrid enthalten. Die erste isolierende Schicht 125 kann kon form über der Stufenstruktur ausgebildet sein. Ein Teil der ersten isolierenden Schicht 125 grenzt direkt an die erste und an die zweite Halbleiterschicht 110, 120 an. Figur 2A zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Quer
schnittsansicht. Anschließend wird eine Oberfläche der Opfer- Metallschicht 137 freigelegt. Beispielsweise kann dies durch ein Polierverfahren, beispielsweise ein CMP-Verfahren ("che misch-mechanisches Polieren") erfolgen. Ein Ende dieses Po lierschritts kann beispielsweise durch einen verringerten Wi derstand erkannt werden. Das Ende dieses Polierschritts kann auch daran erkannt werden, dass die Oberfläche der Opfer- Metallschicht 137 erreicht wird.
Figur 2B zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. Wie in Fig. 2B gezeigt ist, ist nun eine horizon tale Oberfläche über der ersten Kontaktschicht freigelegt bzw. nicht mit isolierendem Material bedeckt. Anschließend kann beispielsweise durch ein selektives Ätzverfahren die verblei bende Opfer-Metallschicht 137 von der Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht 132 entfernt werden. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann sie jedoch auch verbleiben.
Figur 2C zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nachfolgend wird die zweite isolierende Schicht 127 aufge bracht. Die zweite isolierende Schicht 127 hat eine Schichtdi cke s2, die kleiner ist als die kleinste vertikale Schichtdi cke sl der ersten isolierenden Schicht 125. Bei einer Stufen struktur entspricht die kleinste vertikale Schichtdicke sl derjenigen Schichtdicke, die abgeschieden werden würde, wenn anstelle der Stufenstruktur eine horizontale Oberfläche vor liegen würde. Beispielsweise kann die Stufenstruktur größere horizontale Bereiche aufweisen, über der jeweils die erste isolierende Schicht 125 mit gleichbleibender kleinster
Schichtdicke sl abgeschieden ist. Figur 2D zeigt Querschnittsansicht eines sich ergebenden Bei spiels. Anschließend kann beispielsweise unter Verwendung fo tolithografischer Verfahren die erste isolierende Schicht wei ter strukturiert werden. Beispielsweise kann ein Teil der ers ten isolierenden Schicht 125 über horizontalen Bereichen der zweiten Halbleiterschicht 120 entfernt werden.
Figur 2E zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. Anschließend kann das elektrisch leitende Material der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 über der sich erge benden Oberfläche ausgebildet werden.
Figur 2F zeigt ein Beispiel einer Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. An den Stellen, an denen die erste isolierende Schicht 125 von horizontalen Bereichen der zweiten Halbleiterschicht 120 entfernt wurde, ist die zweite Stromauf weitungsstruktur 135 mit der zweiten Halbleiterschicht 120 elektrisch verbunden.
Die Figuren 3A bis 3D veranschaulichen ein Verfahren, bei dem die erste isolierende Schicht 126 nicht als konforme Schicht, sondern durch ein einebnendes Verfahren oder mit einer größe ren Schichtdicke als der zu überformende Schichtstapel abge schieden wird. Hat die erste isolierende Schicht 126 eine Schichtdicke die größer ist als die Höhe des zu überformenden Stapels, so wird der zwischen zwei zu überformenden Stapeln erzeugte Zwischenraum durch die erste isolierende Schicht 126 vollständig ausgefüllt.
Figur 3A zeigt ein Werkstück mit einem Schichtstapel , der ähn lich wie in Figur 2A ausgebildet ist. Eine konforme Passivie rungsschicht 123 ist sowohl über der horizontalen Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 als auch über den Seitenflanken und freiliegenden Oberflächenbereichen der Stu- fenstruktur des Schichtstapels ausgebildet. Wie in Figur 3A gezeigt ist, ist die erste isolierende Schicht 126 mit einer größeren Schichtdicke als die Höhe des zu überformenden
Schichtstapels ausgebildet. Gemäß Aus führungs formen kann zu sätzlich eine Opfer-Metallschicht (nicht dargestellt in Figur 3A) über der ersten Hauptoberfläche 133 der ersten Stromauf weitungsschicht 132 ausgebildet sein. Zunächst wird ein Po lierverfahren, beispielsweise ein CMP-Verfahren, durchgeführt, wodurch beispielsweise eine glatte, topographiefreie horizon tale Oberfläche des Werkstücks erhalten wird. Beispielsweise kann ein Endpunkt dieses Polierverfahrens daran erkannt wer den, dass die Reibungskraft minimal ist.
Anschließend kann gemäß Aus führungs formen eine Fotoresistmaske 139 über der sich ergebenden Oberfläche ausgebildet werden. Figur 3B zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines sich ergebenden Werkstücks mit Fotoresistmaske 139.
Gemäß weiteren Aus führungs formen kann bei einer geeigneten Prozessführung die weitere Bearbeitung jedoch auch ohne Foto resistmaske 139 erfolgen.
Anschließend wird ein Ätzverfahren durchgeführt, um eine erste Hauptoberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 o- der gegebenenfalls der Opfer-Metallschicht 137 freizulegen. Beispielsweise kann dies ein isotropes Ätzverfahren, bei spielsweise auch ein Plasmaätzverfahren umfassen. Gemäß Aus führungsformen kann dieses Verfahren auf der Opfer- Metallschicht 137 stoppen.
Figur 30 zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nach Entfernen der optionalen Fotoresistmaske 137 wird eine dünne zweite isolierende Schicht 127 über der sich ergebenden Oberfläche ausgebildet. Eine Schichtdicke s2 der zweiten iso- lierenden Schicht 127 kann beispielsweise derart ausgewählt sein, um eine ausreichende Isolation zwischen der ersten
Stromaufweitungsschicht 132 und der aufzubringenden zweiten Stromaufweitungs Struktur sicherzustellen. Beispielsweise kann eine Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht 127 kleiner als die Schichtdicke sl der ersten isolierenden
Schicht 126 sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke sl der ersten isolierenden Schicht 126 der kleinsten vertikalen Ab messung der ersten isolierenden Schicht 126 über der Stufen struktur entsprechen. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die Hälfte oder ein Drittel von der Schichtdicke sl der ersten isolierenden Schicht 126 betragen. Beispielsweise kann die Schichtdicke s2 der zweiten isolierenden Schicht kleiner als 200 nm, beispielsweise kleiner als 150 nm, beispielsweise etwa 100 nm betragen.
Figur 3D zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. Eine weitere Bearbeitung des Werkstücks kann wie unter Bezugnahme auf die Figuren 2E bis 2F beschrieben erfol gen .
Gemäß einer Modifikation von in Fig. 3A bis 3D beschriebenen Aus führungs formen kann ausgehend von der in Fig. 3A gezeigten Struktur das Polierverfahren auch solange durchgeführt werden, bis eine Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht 132 o- der der Opfer-Metallschicht 137 unbedeckt ist. Sodann kann, wie unter Bezugnahme auf die Figuren 3C und 3D beschrieben, die zweite isolierende Schicht 127 ausgebildet werden.
Bei der folgenden Verfahrensvariante wird die erste isolieren de Schicht 125 wiederum als konforme Schicht abgeschieden und nachfolgend durch eine maskierte Ätzung strukturiert. Figur 4A zeigt ein Werkstück, das ähnlich wie das in Figur 2A gezeigte ausgebildet ist. Gegebenenfalls kann eine Opfer- Metallschicht 137 über der ersten Hauptoberfläche 133 der ers ten Stromaufweitungsschicht 132 ausgebildet sein. Gemäß weite ren Aus führungs formen kann die Opfer-Metallschicht 137 auch weggelassen werden. Eine Fotomaske 139 wird ausgebildet, die die horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungs schicht 132 zu einem Großteil unbedeckt lässt.
Figur 4B zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nachfolgend wird ein Ätzverfahren durchgeführt, wodurch eine horizontale Oberfläche 133 der ersten Stromaufweitungsschicht 132 freigelegt wird. Bei Anwesenheit der Opfer-Metallschicht 137 wird in diesem Schritt auch eine Oberfläche der Opfer- Metallschicht 137 freigelegt.
Figur 40 zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nach Entfernen des Fotoresistmaterials 139 wird eine dünne zweite isolierende Schicht 127 über der sich ergebenden Struk tur abgeschieden.
Figur 4D zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks. Nachfolgend können ähnliche Verfahren wie unter Bezugnahme auf die Figuren 2E und 2F beschrieben durchgeführt werden.
Gemäß den hier beschriebenen Aus führungs formen kann die zweite isolierende Schicht 127 durch ein anderes Verfahren als die erste isolierende Schicht 125, 126 abgeschieden werden. Bei spielsweise kann zur Ausbildung der zweiten isolierenden
Schicht 127 ein Sputter- oder Bedampfungs erfahren durchge führt werden. Demgegenüber wird die konforme erste isolierende Schicht 125 beispielsweise durch ein ALD-Verfahren ausgebil det, durch welches eine zuverlässige Überformung der Stufen struktur sichergestellt wird. Figur 5 veranschaulicht eine horizontale Querschnittsansicht des optoelektronischen Halbleiterbauelements. Figur 5 veran schaulicht insbesondere die Flächenanteile der zweiten isolie renden Schicht 127 im Vergleich zu den Flächenanteilen der ersten isolierenden Schicht 125, 126. Die zweite isolierende
Schicht 127 nimmt einen wesentlich größeren Flächenteil als die erste isolierende Schicht 125, 126 ein. Entsprechend lässt sich durch Verringerung des thermischen Widerstands im Bereich der zweiten isolierenden Schicht 127 die Wärmeabfuhr deutlich verbessern. Genauer gesagt, kann durch die Anwesenheit der zweiten isolierenden Schicht 127 mit reduzierter Schichtdicke der thermische Widerstand in einem Bereich von etwa 90 % der Chipoberfläche verringert werden. Als Folge kann der thermi sche Widerstand um etwa 70 bis 80% verringert werden. Entspre chend kann die Effizienz und Lebensdauer des Halbleiterbauele ments stark vergrößert werden. Weiterhin kann über die zweite Kontaktstrukturen 135 Wärme abgeführt werden.
Figur 6A fasst ein Verfahren gemäß Aus führungs formen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Schichtstapels (S100), der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst und das Ausbilden (S110) ei ner elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht größer als die late rale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird. Das Ver fahren umfasst weiterhin ein konformes Ausbilden (S120) einer ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht, das Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberflä- che der ersten Kontaktschicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schicht dicke der ersten isolierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und das Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungs struktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die zweite Kontaktstruktur mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden wird.
Figur 6B fasst ein Verfahren gemäß weiteren Aus führungs formen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden (S100) eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst und das Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht in direktem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht, wobei eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird. Das Verfahren umfasst weiterhin das konforme Ausbilden (S115) einer Passivierungsschicht über einer Seitenfläche der ersten Kontaktschicht, das Ausbilden (S125) einer ersten isolierenden Schicht über dem sich ergebenden Werkstück. Das Verfahren um fasst weiterhin das Entfernen (S127) von Teilen der ersten isolierenden Schicht von einer horizontalen Oberfläche des Werkstücks, das Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht über einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontakt schicht, wobei eine Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten iso lierenden Schicht über der Stufenstruktur ist, und das Ausbil den (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur über der zweiten isolierenden Schicht, wobei die erste Kontaktschicht mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist. Figur 7 zeigt eine optoelektronische Halbleitervorrichtung 30 gemäß Aus führungs formen . Die optoelektronische Halbleitervor richtung 30 umfasst das vorstehend beschriebene optoelektroni sche Halbleiterbauelement 10, 15. Die optoelektronische Halb- leitervorrichtung 30 kann beispielsweise ein KFZ-Scheinwerfer oder eine sehr starke Beleuchtungsvorrichtung, beispielsweise ein Scheinwerfer für Bühnenshows sein. Aufgrund der verbesser ten Wärmeabfuhr kann die Leistungsdichte der optoelektroni schen Halbleitervorrichtung vergrößert werden. Beispielsweise kann die optotlektronische Halbleitervorrichtung bei einer
Leistungsdichte von mehr als 3-4 Watt/mm2, beispielsweise mehr als 10 Watt /mm2 betrieben werden. Entsprechend kann bei gleichbleibender Fläche die Leistung erhöht werden. Weiterhin kann - beispielsweise bei gleichbleibender Leistung - auch die Fläche der optoelektronischen Halbleitervorrichtung verklei nert werden. Dadurch ist es möglich, auch eine kleinere Optik für die optoelektronische Halbleitervorrichtung zu verwenden. Als Folge können Platz und Kosten eingespart werden. 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. BEZUGSZE ICHENLISTE
10 optoelektronisches Halbleiterbauelement
15 optoelektronisches Halbleiterbauelement
20 elektromagnetische Strahlung
25 erste Hauptoberfläche des optoelektronischen Halblei terbauelements
30 optoelektronische Halbleitervorrichtung
100 Träger
105 Verbindungsmaterial
110 erste Halbleiterschicht
115 aktive Zone
120 zweite Halbleiterschicht
123 Passivierungsschicht
125 erste isolierende Schicht
126 erste isolierende Schicht
127 zweite isolierende Schicht
129 Seitenfläche der ersten Kontaktschicht
130 erste Kontaktschicht
131 horizontale Oberfläche der ersten Kontaktschicht
132 erste Stromaufweitungsschicht
133 horizontale Oberfläche der ersten Stromaufweitungs schicht
134 Seitenfläche der ersten Stromaufweitungsschicht
135 zweite Stromaufweitungsstruktur
137 Opfer-Metallschicht
139 Photoresistmaske

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfas send :
eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp ;
eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiter schicht (110, 120) unter Ausbildung eines Halbleiter
schichtstapels übereinander gestapelt sind;
eine erste Kontaktschicht (130), die in direktem Kon takt mit der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist;
eine erste isolierende Schicht (125), die über der ers ten und der zweiten Halbleiterschicht (110, 120) ausgebildet ist, und
eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist,
wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die maximale laterale Aus dehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass eine Stufenstruktur ausgebildet ist und die erste isolierende
Schicht (125) als konforme Schicht über der Stufenstruktur der ersten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist und jeweils an die erste und zweite Halbleiterschicht (110, 120) direkt angrenzt, und das optoelektronische Halbleiterbauele ment ferner
eine zweite isolierende Schicht (127) zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht (130) und der zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) aufweist, wobei ei ne Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur ist. 2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch
1, welches ferner eine erste Stromaufweitungsschicht (132) aufweist, die auf einer von der ersten Halbleiterschicht (110) abgewandten Seite der ersten Kontaktschicht (130) und in di rektem Kontakt mit der ersten Kontaktschicht (130) angeordnet ist .
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch
2, bei dem die laterale Ausdehnung der ersten Stromaufwei tungsschicht (132) kleiner ist als die laterale Ausdehnung der Kontaktschicht (130) .
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch
2, bei dem die erste Stromaufweitungsschicht (132) an mindes tens zwei Seitenflächen (129) der Kontaktschicht (130) an grenzt .
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Passivierungs schicht (123), die an freiliegende Bereiche der Stufenstruktur angrenzt .
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem die Passivierungsschicht (123) von einer horizonta len Oberfläche der ersten Stromaufweitungsschicht (132) ent fernt ist.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15), umfas send :
eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp ;
eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halbleiter- Schicht (110, 120) unter Ausbildung eines Halbleiter schichtstapels übereinander gestapelt sind;
eine erste Kontaktschicht (130), die in direktem Kon takt mit der ersten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist und elektrisch leitfähig ist;
eine Passivierungsschicht (123);
eine erste isolierende Schicht (126), die über der ers ten und der zweiten Halbleiterschicht ausgebildet (110, 120) ist, und
eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (120) elektrisch verbunden ist,
wobei eine laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiter schicht (120) größer als die laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass eine Stufenstruktur aus gebildet ist, und die Passivierungsschicht (123) als konforme Schicht über einer Seitenfläche der Kontaktschicht (130) aus gebildet ist, und das optoelektronische Halbleiterbauelement (15) ferner
eine zweite isolierende Schicht (127) zwischen einer horizontalen Oberfläche der ersten Kontaktschicht (130) und der zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) aufweist, wobei ei ne Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (126) über der Stufenstruktur ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach An spruch 7, bei dem die erste isolierende Schicht (126) direkt an die erste und an die zweite Halbleiterschicht (110, 120) angrenzt .
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach An spruch 7 oder 8, welches ferner eine erste Stromaufweitungs schicht (132) aufweist, die auf einer von der ersten Halb leiterschicht (110) abgewandten Seite der ersten Kontakt- Schicht (130) und in direktem Kontakt mit der ersten Kontakt schicht (130) angeordnet ist, wobei die Passivierungsschicht (129) an eine Seitenfläche (129) der Kontaktschicht (130) an grenzt .
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach An spruch 9, bei dem die laterale Ausdehnung der ersten Stromauf weitungsschicht (132) kleiner ist als die laterale Ausdehnung der Kontaktschicht (130) .
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach An spruch 9, bei dem die Stromaufweitungsschicht (132) an mindes tens zwei Seitenflächen (129) der Kontaktschicht (130) an grenzt .
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (15) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Passivierungsschicht (123) von einer horizontalen Oberfläche (133) der ersten Stromauf weitungsschicht (132) entfernt ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als die Hälfte der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125, 126) über der Stufenstruktur ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der zweiten isolierenden Schicht (127) kleiner als ein Drittel der kleinsten Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125, 126) über der Stufenstruktur ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements (10, 15), umfassend: Ausbilden (S100) eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfä higkeitstyp umfasst;
Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht (130) in direktem Kontakt mit der ersten Halb leiterschicht (110), wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird;
konformes Ausbilden (S120) einer ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur der ersten und der zwei ten Halbleiterschicht (110, 120) und in direktem Kontakt mit jeweils der ersten und der zweiten Halbleiterschicht (110,
120) ,
Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht (127) über einer horizontalen Oberfläche (131) der ersten Kon taktschicht (130), wobei eine Schichtdicke der zweiten isolie renden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (125) über der Stufenstruktur ist; und
Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur (135) über der zweiten isolierenden Schicht (127), wobei die zweite Stromaufweitungsstruktur (135) mit der zweiten Halb leiterschicht (120) elektrisch verbunden wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend das Aus bilden einer ersten Stromaufweitungsschicht (132) nach Ausbil den der Kontaktschicht (130) .
17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, ferner umfassend das Ausbilden einer Opfer-Metallschicht (137) vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht (125) . 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner umfassend das Ausbilden einer Passivierungsschicht (123) vor Ausbilden der ersten isolierenden Schicht (125) .
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die erste isolierende Schicht (125) über horizontalen Berei chen (131) der ersten Kontaktschicht (130) ausgebildet wird, und das Verfahren ein nachfolgendes Entfernen der ersten iso lierenden Schicht (125) von horizontalen Bereichen des Werk stücks vor dem Aufbringen der zweiten isolierenden Schicht (127) umfasst.
20. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements , umfassend :
Ausbilden (S100) eines Schichtstapels, der eine erste Halbleiterschicht (110) von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht (120) von einem zweiten Leitfä higkeitstyp umfasst;
Ausbilden (S110) einer elektrisch leitfähigen ersten Kontaktschicht (130) in direktem Kontakt mit der ersten Halb leiterschicht (110), wobei eine maximale laterale Ausdehnung der zweiten Halbleiterschicht (120) größer als die maximale laterale Ausdehnung der ersten Halbleiterschicht (110) ist, so dass ein Werkstück mit einer Stufenstruktur ausgebildet wird;
konformes Ausbilden (S115) einer Passivierungsschicht (123) über einer Seitenfläche (129) der ersten Kontakt schicht ( 130 ) ,
Ausbilden (S125) einer ersten isolierenden Schicht
(126) über dem sich ergebenden Werkstück;
Entfernen (S127) von Teilen der ersten isolierenden Schicht (125) von einer horizontalen Oberfläche des Werk stücks ;
Ausbilden (S130) einer zweiten isolierenden Schicht
(127) über einer horizontalen Oberfläche (131) der ersten Kon- taktschicht (130), wobei eine Schichtdicke der zweiten isolie renden Schicht (127) kleiner als die kleinste Schichtdicke der ersten isolierenden Schicht (126) über der Stufenstruktur ist; und
Ausbilden (S140) einer zweiten Stromaufweitungsstruktur
(135) über der zweiten isolierenden Schicht (127), wobei die zweite Stromaufweitungsstruktur (135) mit der zweiten Halb leiterschicht (120) elektrisch verbunden ist. 21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die erste isolie rende Schicht (126) in direktem Kontakt mit der ersten und zweiten Halbleiterschicht (110, 120) ausgebildet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem das Ausbil- den der ersten isolierenden Schicht (126) das Ausbilden einer ersten isolierenden Schicht (126), so dass eine horizontale Oberfläche der ersten isolierenden Schicht einen Mindestab stand zu einer ersten Hauptoberfläche der zweiten Hableiter schicht (120) hat, der größer ist als ein maximaler Abstand zwischen einer ersten Hauptoberfläche der Passivierungsschicht (123) und der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiter schicht (120) .
23. Optoelektronische Halbleitervorrichtung (30) mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement (10, 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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