WO2022248420A1 - Verfahren zur herstellung von optoelektronischen bauteilen sowie optoelektronische bauteile - Google Patents

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WO2022248420A1
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carrier
semiconductor layer
individual diode
diode elements
layer sequence
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PCT/EP2022/063946
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Markus KEIDLER
Martin Mueller
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers

Definitions

  • Optoelectronic components are specified, which can have one or more emitter elements. Methods for their production are also specified.
  • the components are edge-emitting semiconductor components that emit laser radiation.
  • the components can be vertical emitters, with the emitter elements being arranged in a 2D array, for example.
  • the problem is known that when the laser bars are mounted on carriers, for example on heat sinks, internal stressing of the laser bars leads to a crescent-shaped bending (so-called "SMILE") and thus to deviations in the light-emitting areas of the laser bar components If the laser bars are bent in a straight line to avoid the crescent-shaped bending and to achieve a uniform thermal contact surface/contact, this leads to large stresses in the edge areas and thus to a polarization change Although it is possible to mount the laser bars as individual laser diode chips on carriers, this requires larger carriers in order to provide electrical contact areas, for example, see above that a fill factor is correspondingly smaller and the adjustment or the manufacturing effort for the laser bar components increases.
  • SMILE crescent-shaped bending
  • the tasks to be solved consist, inter alia, of specifying optoelectronic components with improved optical properties. Further tasks to be solved consist in specifying more efficient processes for the production of optoelectronic components.
  • this comprises:
  • At least one semiconductor wafer which has a semiconductor layer sequence and a plurality of individual diode elements which are arranged next to one another and are connected to one another, for example mechanically connected to one another, and which each comprise part of the semiconductor layer sequence,
  • the enumeration given above relates to method steps that are carried out one after the other.
  • the individual diode elements are the smallest emitter units that emerge from the semiconductor wafer by structuring and are suitable for emitting electromagnetic radiation, for example infrared or visible radiation.
  • the semiconductor wafer can be a laser bar and the individual diode elements can be laser diode elements that are suitable for emitting electromagnetic radiation with a coherent component.
  • the coherent part of the electromagnetic radiation is laser radiation.
  • the coherent portion can be, for example, laser radiation in the fundamental mode of a resonator of the component formed by side surfaces or laser facets.
  • the at least partial separation of the individual diode elements advantageously leads to a reduction in internal stresses in the semiconductor wafer and also to the individual diode elements being arranged in an at least approximately straight line without crescent-shaped bending on the carrier. In the case of the finished components, this can bring about, among other things, an improvement in the optical properties, for example the polarization properties. Furthermore, due to the reduced stresses, the edge areas are also available as light-emitting areas, so that the lateral extent of the component can be reduced or the usable area can be correspondingly increased.
  • the method for structuring the semiconductor wafer by means of laser radiation can be referred to by the English term "stealth dicing".
  • the laser radiation leads to thermally induced mechanical stress in desired separating areas or at desired separating lines, which, due to further mechanical stress, leads to a directed fracture course along the separating areas or separating lines
  • the wavelength of the laser radiation used is, for example, between 1000 and 1100 nm, in particular 1064 nm.
  • the "stealth dicing" does not lead to any changes in the surface structure of the semiconductor layer sequence, so that depressions would arise in the surface of the semiconductor layer sequence.
  • the predetermined breaking points are arranged on the inside.
  • the predetermined breaking points do not reach as far as the surfaces of the semiconductor layer sequence in the vertical direction, that is to say perpendicular to a main extension plane of the semiconductor layer sequence or of the semiconductor wafer.
  • the semiconductor layer sequence has at least one first, for example n-conducting, semiconductor layer, an active zone and at least one second, for example p-conducting, semiconductor layer, the active zone being arranged between the at least one first semiconductor layer and the at least one second semiconductor layer .
  • the at least one first semiconductor layer, the active zone and the at least one second semiconductor layer are in particular layers grown epitaxially on a growth substrate, it being possible for the growth substrate to remain completely in the finished component or to be thinned.
  • the support mentioned above can be an element different from the growth substrate.
  • the active zone contains, for example, a sequence of individual layers, by means of which a quantum well structure, in particular a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or multiple quantum well structure (MQW, multiple quantum well), is formed.
  • a quantum well structure in particular a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or multiple quantum well structure (MQW, multiple quantum well) is formed.
  • materials based on arsenide, phosphide or nitride compound semiconductors can be considered for the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence.
  • "Based on arsenide, phosphide or nitride compound semiconductors” means in the present context that the semiconductor layers Al n Ga m In 1-nm As, Al n Ga m In 1-nm P, In n Ga 1-n As m P 1-m or Al n Ga m In 1-nm N, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n+m ⁇ 1 applies.This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula.
  • the above formula only includes the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, As or P or N), too if these can be partially replaced by small amounts of other substances Also a quinternary semiconductor from Al, Ga, In (Group III) and P and As (Group V) is conceivable.
  • the carrier comprises a base body which, in particular, has a comparatively high thermal conductivity.
  • the base body contains or consists of a metal, ceramic and/or semiconductor material.
  • the following materials, for example, are suitable for the base body: Si, SiC, AlN, CuW, Ge.
  • the carrier can have surface metallizations, for example made of Cu, which are applied to the base body.
  • the surface metallizations serve, for example, as connection areas or contact areas of the component.
  • the individual diode elements are separated from one another by the connection process.
  • the connection process can be a soldering process. Due to the thermomechanical stresses occurring during soldering, the semiconductor wafer breaks apart at the predetermined breaking points, so that the semiconductor layer sequence is at least largely, preferably completely, severed at the predetermined breaking points in the vertical direction and the individual diode elements are no longer connected to one another or separated from one another, for example completely separated .
  • the individual diode elements can be separated from one another by a thermomechanical process.
  • the thermomechanical process can be carried out in addition to the connection process, for example by additional heating or cooling of the semiconductor wafer and/or the carrier, the semiconductor wafer being attached to the by heating or cooling breaking points breaks apart.
  • the thermomechanical process can take place simultaneously with the joining process.
  • thermally induced predetermined breaking points are produced in the carrier by means of laser radiation, i.e. by means of "stealth dicing" as already described above, so that the carrier has a plurality of carrier elements connected to one another.
  • the carrier elements can each be uniquely assigned to an individual diode element
  • the number of carrier elements can correspond to the number of individual diode elements.
  • the predetermined breaking points can be arranged on the inside, so that they do not reach the surfaces of the carrier in the vertical direction, ie transversely to a main extension plane of the carrier.
  • the predetermined breaking points can be introduced into the carrier before or after the connection process with the semiconductor wafer.
  • the carrier elements are separated from one another at the predetermined breaking points by the connection process and/or by a thermomechanical process.
  • the connection process can be a soldering process.
  • the thermomechanical process can involve additional heating or cooling of the semiconductor wafer and/or the carrier, which contributes to the breakage of the beam and is performed in addition to the bonding process.
  • the semiconductor wafer is connected to the carrier by a connecting means.
  • the connecting means is a solder that is formed from a metallic material and contains, for example, at least one of the following materials: Sn, Zn, Ag, Au, Cu, In, pb
  • connection means can be applied to the carrier and structured in a suitable manner before the connection process.
  • connection process when the semiconductor wafer, connecting means and carrier are structured, separation into optoelectronic components can already take place as a result of the connection process and/or thermomechanical process.
  • the method thus enables self-separation, so that no additional separation steps, for example by breaking, are necessary.
  • the process is thus characterized by a particularly high level of efficiency.
  • a sacrificial structure is produced in the semiconductor layer sequence between the plurality of individual diode elements and is removed after the semiconductor wafer has been connected to the carrier.
  • the sacrificial structure can include regions of the semiconductor layer sequence which are each arranged between two adjacent individual diode elements.
  • electrical contact areas of the carrier are uncovered by removing the sacrificial structure.
  • the electrical contact areas are already applied to the base body of the carrier before the connection process.
  • At least one electrical contact area can be assigned to each individual diode element.
  • the electrical contact areas are each provided for contacting one of the semiconductor layers of the semiconductor layer sequence of the individual diode elements.
  • the connection process is carried out simultaneously for a plurality of semiconductor wafers and carriers.
  • a plurality of semiconductor wafers and carriers, on each of which a semiconductor wafer is arranged are arranged one above the other.
  • the connection process can be carried out in connection with a thermal pretreatment, for example before or after mirroring of laser facets of the semiconductor wafers designed as laser bars.
  • the laser facets of the laser bars can be mirrored at the same time. It is possible to stack up to 500 semiconductor wafers or laser bars and carriers on top of each other and process them together. So-called “dummy bars” can be placed between two semiconductor wafer carrier units arranged one above the other.
  • the optoelectronic components described below including components which each have an individual diode element or a plurality of individual diode elements, can be produced using the method described above. Characteristics described in connection with the method therefore also be used for the optoelectronic components and vice versa.
  • an optoelectronic component comprises a carrier, a semiconductor layer sequence which is arranged on the carrier and comprises an active zone suitable for generating electromagnetic radiation, and a plurality of individual diode elements arranged next to one another, which are each formed at least partially from the semiconductor layer sequence , wherein the individual diode elements are at least partially separated from one another.
  • the individual diode elements are spatially separated from one another by an intermediate space, for example by an air gap, which extends at least partially through the semiconductor layer sequence in the vertical direction.
  • the gap can reduce electrical or optical crosstalk between the individual diode elements.
  • the individual diode elements can preferably be electrically controlled individually. This can be achieved, for example, in that a first electrical contact structure of a first polarity and a second electrical contact structure of a second polarity are assigned unequivocally, preferably unequivocally, to the individual diode elements. A current can be impressed locally into the individual individual diode elements. As a result, in the event of a failure of individual individual diode elements, energy losses can be noticeably reduced in comparison to a component with connected individual diode elements.
  • an optoelectronic component this comprises a carrier element and an individual diode element which is arranged on the carrier element.
  • the optoelectronic component has, in particular, a single individual diode element.
  • the individual diode element comprises a semiconductor layer stack, which has an active zone suitable for generating electromagnetic radiation and at least one side surface, wherein at least one side surface has traces of previous thermal damage by means of laser radiation.
  • the traces are created through the use of "stealth dicing" in the manufacture of the component.
  • the traces represent a typical, distinctive pattern for "stealth dicing", which can be seen, for example, under a light microscope.
  • the semiconductor layer stack is preferably a part of the which has been separated by means of "stealth dicing".
  • the carrier element is preferably a part of the carrier that has been separated with the aid of “stealth dicing”.
  • at least one side surface of the carrier element can have traces of previous thermal damage by means of laser radiation.
  • the optoelectronic component which in particular has a single individual diode element, comprises a first electrical contact structure, which is provided for electrically contacting the first semiconductor layer. Furthermore, the component can have a second electrical contact structure, which is provided for electrically contacting the second semiconductor layer.
  • the carrier element can have a main body element, which is preferably a part of the main body of the carrier separated by means of "stealth dicing".
  • the optoelectronic components can be edge-emitting lasers with a power of 1 mW to 100 W per individual diode element, which is transverse to the front and back of the at least one
  • the optoelectronic components are particularly suitable for applications in material processing, for LIDAR (Light Detection And Ranging, also known as Light Imaging, Detection And Ranging) systems and for use in hard drives, CD-ROMs and Blu-ray or optical data transmission.
  • LIDAR Light Detection And Ranging
  • hard drives CD-ROMs
  • Blu-ray or optical data transmission optical data transmission
  • Figures 1A and 1B different method steps of a method according to a first embodiment for the production of optoelectronic components
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an optoelectronic component according to a first exemplary embodiment
  • FIGS. 3A and 3B show different method steps of a method according to a comparative example for the production of laser bar components
  • Figures 4A and 4B different method steps of a method according to a second embodiment for the production of optoelectronic components
  • FIGS. 5A and 5B cross-sectional views of optoelectronic components according to further exemplary embodiments
  • FIG. 6 shows a method step of a method according to a third exemplary embodiment for the production of optoelectronic components
  • FIG. 7 shows a method step of a method according to a fourth exemplary embodiment for the production of optoelectronic components
  • FIG. 8A shows a top view of a semiconductor wafer and FIG. 8B shows a perspective view of an optoelectronic component according to a further exemplary embodiment.
  • a semiconductor wafer 1 is provided, which is illustrated in a cross-sectional view in FIG. 1A.
  • a carrier 7 is provided, which is shown in a cross-sectional view in FIG. 1A.
  • the semiconductor wafer 1 can be arranged on the carrier 7 by means of a mounting tool 9 .
  • the semiconductor wafer 1 comprises a semiconductor layer sequence 2 and a plurality of individual diode elements 12 which are arranged next to one another and are mechanically connected to one another, for example, and which each comprise part of the semiconductor layer sequence 2 (cf. FIG. 1A).
  • the individual diode elements 12 are the smallest emitter units that emerge from the semiconductor wafer 1 by structuring.
  • the individual diode elements 12 can have a strip-like shape and be provided in the finished component for the emission of electromagnetic radiation.
  • the semiconductor wafer 1 is a laser bar and the individual diode elements 12 are laser diode elements which are provided for the emission of electromagnetic radiation with a coherent component.
  • the semiconductor wafer 1 can have a plurality of strip-shaped contact regions 16 (cf. FIG. 5A) on a front side facing away from the carrier 7, each of which defines an individual diode element 12 and is used for electrical contacting in the finished component.
  • the semiconductor layer sequence 2 has at least a first, for example n-conducting, semiconductor layer 3, an active zone 4 suitable for generating radiation, and at least a second, for example p-conducting semiconductor layer 5, the second semiconductor layer 5 on a side facing the carrier 7 and the first semiconductor layer 3 on a side facing away from the carrier
  • semiconductor layer sequence 2 is arranged (see FIG. 1B).
  • the first semiconductor layer 3 it is also possible for the first semiconductor layer 3 to be a p-conducting layer and, correspondingly, for the second layer 5 to be an n-conducting layer.
  • materials based on arsenide, phosphide or nitride compound semiconductors can be considered for the semiconductor layer sequence 2 .
  • a base body 15 of the carrier 7 can have a comparatively high thermal conductivity.
  • the base body 15 contains a metal
  • Ceramic and/or semiconductor material or consists of it.
  • the following materials, for example, are suitable for the base body 15: Si, SiC, AlN, CuW, Ge.
  • Thermally induced predetermined breaking points 6 are produced in the semiconductor layer sequence 2 between the individual diode elements 12 by means of laser radiation, the wavelength of which is, for example, between 1000 and 1100 nm, approximately 1064 nm. This process is also referred to as "stealth dicing".
  • the predetermined breaking points 6 are located inside the semiconductor layer sequence 2 and do not reach as far as a first and second main surface 2A, 2B of the semiconductor layer sequence 2, which the semiconductor layer sequence 2 on a front side and a rear side limit.
  • the predetermined breaking points 6 are produced along dividing lines which, in a plan view of the semiconductor wafer 1 , result in a line lattice which is arranged in a main extension plane EZ of the semiconductor layer sequence 2 or of the semiconductor wafer 1 .
  • the predetermined breaking points 6 are produced, for example, before the semiconductor wafer 1 is arranged on the carrier 7.
  • the semiconductor wafer 1 is connected to the carrier 7 after it has been arranged on it. This is done by a soldering process, with a solder being used as the connecting means 8 between the semiconductor wafer 1 and the carrier 7, which is formed from a metallic material and contains, for example, at least one of the following materials: Sn, Zn, Ag, Au, Cu, In , pb
  • the mechanical stress induced in the semiconductor wafer 1 in the planes of the predetermined breaking points 6 parallel to a VZ plane, which is arranged perpendicularly to the main extension plane EZ, is further increased by the connection or soldering process and the prevailing temperatures.
  • the individual diode elements 12 are already separated from one another at the thermally induced predetermined breaking points 6 as a result of the connection process or an additional thermomechanical process (cf. FIG. 1B).
  • the thermomechanical process can involve heating or cooling of the semiconductor wafer 1 and/or the carrier 7, which contributes to the breaking apart of the semiconductor wafer 1.
  • the at least partial separation of the individual diode elements 12 leads to a reduction in internal stresses in the semiconductor wafer 1 and also to the emitting areas of the individual diode elements 12 being arranged in an at least approximately straight line without crescent-shaped bending.
  • the optoelectronic component 10 is a laser bar component that is provided for the emission of laser radiation.
  • the optoelectronic component 10 comprises a carrier 7 and a semiconductor layer sequence 2 which is arranged on the carrier 7 .
  • the semiconductor layer sequence 2 is connected to the carrier 7 by means of a connecting means 8, for example a solder.
  • the semiconductor layer sequence 2 comprises an active zone 4 suitable for generating electromagnetic radiation.
  • the active zone 4 is suitable for generating infrared or visible laser radiation.
  • the laser radiation can be emitted at a side surface 2C or laser facet of the component 1, which is arranged transversely to the first main surface 2A and the second main surface 2B of the semiconductor layer sequence 2.
  • the optoelectronic component 10 can have a lateral extent b of approximately 10 mm and a height h of approximately 200 ⁇ m-1200 ⁇ m.
  • the lateral extension b is determined parallel to the main extension direction EZ of the semiconductor layer sequence 2, which is spanned by the two lateral directions E, Z.
  • the height h becomes determined parallel to a vertical direction V, which is perpendicular to the main extension plane EZ.
  • the optoelectronic component 10 comprises a plurality of individual diode elements 12 or laser diode elements arranged next to one another, which are each formed at least partially from the semiconductor layer sequence 2, the individual diode elements 12 being separated from one another, for example mechanically.
  • the semiconductor wafer 120 includes individual diode elements 12.
  • the individual diode elements 12 can have a lateral extension bl between 100 ⁇ m and 2500 ⁇ m.
  • Such a component 10 can be used, among other things, to generate high levels of power in light guides.
  • the individual diode elements 12 are spatially separated from one another by an intermediate space 22, for example by an air gap. This can reduce electrical or optical crosstalk between the individual diode elements 12 .
  • the intermediate spaces 22 can have a lateral extent b2 of between 0.05 ⁇ m and 50 ⁇ m, in particular between 0.05 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the lateral extent b2 can be about a difference between the thermal expansion coefficients of the semiconductor layer sequence 2 and the carrier 7 depend.
  • the individual diode elements 12 can preferably be electrically controlled individually. A current can be impressed locally into the individual diode elements 12 in each case. As a result, in the event of a failure of individual
  • the component 10 can be further structured by the carrier 7 being divided up following the gaps 22.
  • a semiconductor wafer 1 which is a monolithic laser bar 1 which has a crescent-shaped bending due to internal stresses, is mounted on a carrier 7.
  • FIG. The laser bar component 10 produced in this way has the problem that deviations from a straight line occur in the active zone 4 .
  • polarization changes in the emitted radiation occur in the edge regions 1A.
  • heat is generated not only in the semiconductor wafer 1, which is a laser bar, for example, but also in the carrier 7
  • Induced predetermined breaking points 6 are generated by means of laser radiation, i.e. by means of "stealth dicing" as already described above, so that the carrier 7 has a plurality of carrier elements 14 connected to one another.
  • the predetermined breaking points 6 can also be arranged on the inside of the carrier 7, so that they do not reach up to the surfaces of the carrier 7 .
  • the carrier elements 14 can each be uniquely assigned to an individual diode element 12 so that the number of carrier elements 14 corresponds to the number of laser diode elements 12 .
  • the individual diode elements 12 and the carrier elements 14 are each separated from one another at the predetermined breaking points 6 by the connection process and/or by a thermomechanical process.
  • Connecting means 8 are arranged, which is applied, for example, to the carrier 7 before the connection process and is structured into connecting means regions 8A, with each carrier element 14 being able to be uniquely assigned a connecting means region 8A.
  • FIG. 5A shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component 11, which can be produced using a method according to the second exemplary embodiment and is provided for emitting laser radiation.
  • the component 11 comprises a carrier element 14 and precisely one individual diode element 12, which is mounted on the carrier element 14 is arranged.
  • the single diode element 12 has a semiconductor layer stack 13 comprising a first semiconductor layer 3', a second semiconductor layer 5' and an active zone 4' suitable for generating electromagnetic radiation, which is arranged between the first and second semiconductor layers 3', 5'.
  • the first semiconductor layer 3' can be an n-doped layer.
  • the second semiconductor layer 5' can be a p-doped layer.
  • the semiconductor layer stack 13 is a part of the semiconductor layer sequence 2 of a semiconductor wafer 1 that has been separated in particular with the aid of “stealth dicing” and in this respect has the properties of the semiconductor layer sequence 2 already mentioned above.
  • the carrier element 14 is a part of the carrier that has been separated, for example with the aid of “stealth dicing”. 7 and in this respect has the properties of the carrier 7 already mentioned above.
  • the carrier element 14 has a base body element 23 which is, for example, a part of the base body 15 of the carrier 7 that has been separated off with the aid of “stealth dicing”.
  • the semiconductor layer stack 13 has a mirrored laser facet and a laser facet 13C′ arranged opposite this for emitting laser radiation.
  • the mirrored laser facet and the laser facet 13C' are arranged transversely to the side faces 13C of the semiconductor layer stack 13, which were produced when the individual diode elements 12 were separated using "stealth dicing". These side faces 13C therefore have traces 28 of thermal pre-damage by means of laser radiation, which for example are recognizable in the light microscope (cf. FIG. 8B).
  • a second electrical contact region 17 is arranged on the base body element 23 on a front side facing the individual diode element 12 and is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 5′.
  • a first electrical contact region 16 which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer 3′ and can be electrically contacted from the outside by means of a connecting means, for example a bonding wire.
  • the carrier element 14 For electrical contacting of the second contact area 17 , the carrier element 14 has a second electrical connection area 19 on a rear side facing away from the individual diode element 12 , which is arranged on the base body element 23 .
  • the carrier element 14 comprises a first through-connection 20 and a second through-connection 21 which extend through the base body element 23 in the vertical direction V and electrically conductively connect the second electrical contact region 17 to the second electrical connection region 19 .
  • Such a multiple arrangement of vias 20, 21 is technically useful.
  • the first electrical contact region 16 is part of a first contact structure of the component 11, which is provided for electrically contacting the first semiconductor layer 3'. Furthermore, the second electrical contact area 17, the first and second vias 20, 21 and the second electrical connection area 19 are part of a second Contact structure of the component 11, which is provided for electrically contacting the second semiconductor layer 5'.
  • FIG. 5B A further exemplary embodiment is shown in FIG. 5B, in which the first electrical contact region 16, like the second electrical contact region 17, is arranged on a second main surface 13B of the layer stack 13 facing the carrier element 14.
  • the carrier element 14 has three vias 20 , 21 , 25 .
  • the first via 20 establishes an electrical connection between the second electrical contact area 17 and the second electrical connection area 19 .
  • the first electrical contact area 16 is electrically conductively connected to a first electrical connection area 18 by the further plated-through holes 21 , 25 .
  • first electrical contact region 16, the vias 21, 25 and the first electrical connection region 18 are part of a first contact structure of the component 11, which is provided for electrically contacting the first semiconductor layer 3'.
  • second electrical contact region 17, the via 20 and the second electrical connection region 19 are part of a second contact structure of the component 11, which is provided for electrically contacting the second semiconductor layer 5′.
  • the sacrificial structure 26 includes areas 26A of Semiconductor layer sequence, which are each arranged between two adjacent individual diode elements 12.
  • the areas 26A can have a lateral extension b3 between 50 ⁇ m and 200 ⁇ m.
  • the second electrical contact areas 17 are exposed in areas.
  • the uncovered areas 24 are used for electrical contacting of the second electrical contact areas 17 from the outside, for example by means of a bonding wire.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a method.
  • the joining process is performed on a plurality of semiconductor wafers 1 and carriers 7 at the same time.
  • a plurality of semiconductor wafers 1 and carriers 7, on each of which a semiconductor wafer 1 is arranged are arranged one above the other.
  • the connection process can be carried out in connection with a thermal pretreatment, for example before or after a mirror coating of laser facets of the semiconductor wafer 1 designed as a laser bar.
  • the laser facets of the laser bars 1 can be mirrored at the same time. It is possible to stack up to 500 semiconductor wafers or laser bars 1 and carriers 7 one on top of the other and to process them together. So-called “dummy bars” 27 (spacer bars) can be arranged between two semiconductor wafer carrier units arranged one above the other.
  • FIG. 8B A further exemplary embodiment of an optoelectronic component 10 is illustrated in FIG. 8B.
  • the component 10 comprises a carrier 7 and a semiconductor layer sequence 2, which is arranged on the carrier 7, and a plurality of individual diode elements 12 arranged in a 2D array, which are each formed at least partially from the semiconductor layer sequence 2, the individual diode elements 12 being at least partially separated from one another by gaps 22.
  • the emission of the generated radiation for example incoherent radiation, can take place in the vertical direction V.
  • the individual diode elements 12 each have a semiconductor layer stack 13 with a plurality of side surfaces 13C, at least some of the side surfaces 13C having traces 28 of thermal damage caused by laser radiation.
  • the tracks 28 result from the production of predetermined breaking points in the semiconductor layer sequence 2 of the semiconductor wafer 1 by means of "stealth dicing" and the subsequent separation at the predetermined breaking points, which in this exemplary embodiment lead to separating lines 29 that follow the pattern of a cross lattice (cf. FIG. 8A). .
  • the carrier 7 has a plurality of carrier elements 14 which are at least partially separated from one another by gaps 22 .
  • the carrier elements 14 have a plurality of side surfaces 14C, with at least some of the side surfaces 14C having traces 28 of thermal pre-damage by means of laser radiation, which result from the creation of predetermined breaking points in the carrier 7 by means of "stealth dicing" and the subsequent separation at the predetermined breaking points.
  • the carrier elements 14 and the individual diode elements 12 have an essentially rectangular, approximately square, outline.
  • the geometry of the carrier elements 14 or individual diode elements 12 is, for example, by the crystal structure used semiconductor crystals, which is hexagonal in GaN, for example.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen (10, 11) angegeben, wobei das Verfahren umfasst: - Bereitstellen zumindest eines Halbleiterwafers (1), der eine Halbleiterschichtenfolge (2) und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, miteinander verbundenen Einzeldiodenelementen (12) aufweist, die jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge (2) umfassen, - Erzeugen von thermisch induzierten Sollbruchstellen (6) in der Halbleiterschichtenfolge (2) zwischen den Einzeldiodenelementen (12) mittels Laserstrahlung, - Anordnen des Halbleiterwafers (1) auf einem Träger (7), - Verbinden des Halbleiterwafers (1) mit dem Träger (7), wobei die Einzeldiodenelemente (12) an den thermisch induzierten Sollbruchstellen (6) zumindest teilweise voneinander getrennt werden. Ferner werden optoelektronische Bauteile angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILEN
SOWIE OPTOELEKTRONISCHE BAUTEILE
Es werden optoelektronische Bauteile angegeben, die ein oder mehrere Emitterelemente aufweisen können. Ferner werden Verfahren zu deren Herstellung angegeben. Beispielsweise handelt es sich bei den Bauteilen um kantenemittierende Halbleiterbauelemente, die Laserstrahlung emittieren.
Ferner kann es sich bei den Bauteilen um Vertikalemitter handeln, wobei die Emitterelemente beispielsweise in einem 2D-Array angeordnet sind.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021 113 701.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bei Laserbarren-Bauteilen ist beispielsweise das Problem bekannt, dass bei einer Montage der Laserbarren auf Trägern, beispielsweise auf Wärmesenken, eine interne Verspannung der Laserbarren zu einer halbmondförmigen Verbiegung (sog. „SMILE") und damit zu Abweichungen der lichtemittierenden Bereiche der Laserbarren-Bauteile von einer geraden Linie führt. Biegt man die Laserbarren geradlinig zurecht, um die halbmondförmige Verbiegung zu vermeiden und eine(n) gleichmäßige (n) thermische(n) Kontaktfläche/Kontakt zu erzielen, führt dies in Randbereichen zu großen Verspannungen und damit zu einer Polarisationsänderung des emittierten Laserlichts. Zwar besteht die Möglichkeit, die Laserbarren als einzelne Laserdiodenchips jeweils auf Trägern zu montieren. Dies erfordert jedoch größere Träger, um beispielsweise elektrische Kontaktbereiche vorzusehen, so dass ein Füllfaktor entsprechend kleiner wird und die Justage beziehungsweise der Herstellungsaufwand für die Laserbarren- Bauteile steigt.
Zu lösende Aufgaben bestehen vorliegend unter anderem darin, optoelektronische Bauteile mit verbesserten optischen Eigenschaften anzugeben. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, effizientere Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch optoelektronische Bauteile und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen umfasst dieses:
- Bereitstellen zumindest eines Halbleiterwafers, der eine Halbleiterschichtenfolge und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, miteinander verbundenen, beispielsweise mechanisch miteinander verbundenen, Einzeldiodenelementen aufweist, die jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge umfassen,
- Erzeugen von thermisch induzierten Sollbruchstellen in der Halbleiterschichtenfolge zwischen den Einzeldiodenelementen mittels Laserstrahlung,
- Anordnen des Halbleiterwafers auf einem Träger,
- Verbinden des Halbleiterwafers mit dem Träger, wobei die Einzeldiodenelemente an den thermisch induzierten Sollbruchstellen zumindest teilweise voneinander getrennt werden. Beispielsweise handelt es sich bei der oben angegebenen Aufzählung um nacheinander ausgeführte Verfahrensschritte.
Bei den Einzeldiodenelementen handelt es sich um kleinste Emittereinheiten, die durch Strukturierung aus dem Halbleiterwafer hervorgehen und zur Emission von elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel von infraroter oder sichtbarer Strahlung, geeignet sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Halbleiterwafer um einen Laserbarren und bei den Einzeldiodenelementen um Laserdiodenelemente handeln, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem kohärenten Anteil geeignet sind. Bei dem kohärenten Anteil der elektromagnetischen Strahlung handelt es sich um Laserstrahlung. Bei dem kohärenten Anteil kann es sich beispielsweise um Laserstrahlung in der Grundmode eines durch Seitenflächen beziehungsweise Laserfacetten gebildeten Resonators des Bauteils handeln.
Die zumindest teilweise Trennung der Einzeldiodenelemente führt vorteilhafterweise zu einer Reduktion von internen Verspannungen des Halbleiterwafers und ferner dazu, dass die Einzeldiodenelemente in einer zumindest annähernd geraden Linie ohne halbmondförmige Verbiegung auf dem Träger angeordnet sind. Dies kann bei den fertigen Bauteilen unter anderem eine Verbesserung der optischen Eigenschaften bewirken, beispielsweise der Polarisationseigenschaften. Ferner stehen aufgrund der verringerten Verspannungen auch die Randbereiche als lichtemittierende Bereiche zur Verfügung, so dass das Bauteil in seiner lateralen Ausdehnung verkleinert werden kann oder die nutzbare Fläche entsprechend erhöht werden kann. Das Verfahren zur Strukturierung des Halbleiterwafers mittels Laserstrahlung kann mit dem englischen Begriff „stealth dicing" bezeichnet werden. Die Laserstrahlung führt zu thermisch induziertem mechanischem Stress in gewünschten Trennbereichen beziehungsweise an gewünschten Trennlinien, was durch weitere mechanische Beanspruchung zu einem gerichteten Bruchverlauf entlang der Trennbereiche beziehungsweise Trennlinien führt. Die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung beträgt beispielsweise zwischen 1000 und 1100 nm, insbesondere 1064 nm. Die Wellenlänge richtet sich insbesondere danach, welche Strahlung im Material ausreichend stark absorbiert wird.
In der Regel führt das „stealth dicing" zu keinen Veränderungen in der Oberflächenstruktur der Halbleiterschichtenfolge, so dass etwa Vertiefungen in der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge entstünden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Sollbruchstellen innen liegend angeordnet. Dabei reichen die Sollbruchstellen in vertikaler Richtung, das heißt senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Halbleiterwafers, nicht bis an Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge heran.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge zumindest eine erste, beispielsweise n-leitende Halbleiterschicht, eine aktive Zone und zumindest eine zweite, beispielsweise p-leitende Halbleiterschicht auf, wobei die aktive Zone zwischen der zumindest einen ersten Halbleiterschicht und der zumindest einen zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die zumindest eine erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und die zumindest eine zweite Halbleiterschicht sind insbesondere auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch aufgewachsene Schichten, wobei das Aufwachssubstrat im fertigen Bauteil vollständig verbleiben oder gedünnt sein kann. Bei dem oben genannten Träger kann es sich um ein von dem Aufwachssubstrat verschiedenes Element handeln.
Die aktive Zone enthält beispielsweise eine Folge von Einzelschichten, mittels welchen eine QuantentopfStruktur, insbesondere eine Einfach-QuantentopfStruktur (SQW, single quantum well) oder Mehrfach-QuantentopfStruktur (MQW, multiple quantum well), ausgebildet ist.
Für die Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge kommen beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid- Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. „Auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichten AlnGamIn1-n-mAs, AlnGamIn1-n-mP, InnGa1-nAsmP1-m oder AlnGamIn1-n-mN enthalten, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1 gilt. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamIn1- n-mAs—, AlnGamIn1-n-mP-, InnGa1-nAsmP1-m— oder AlnGamIn1-n-mN— Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As bzw. P bzw. N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können. Auch ein quinternärer Halbleiter aus Al, Ga, In (Gruppe III) und P und As (Gruppe V) ist denkbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger einen Grundkörper, der insbesondere eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Beispielsweise enthält der Grundkörper ein Metall, Keramik- und/oder Halbleitermaterial oder besteht daraus. Dabei kommen beispielsweise folgende Materialien für den Grundkörper in Frage: Si, SiC, A1N, CuW, Ge. Der Träger kann Oberflächenmetallisierungen, etwa aus Cu, aufweisen, die auf den Grundkörper aufgebracht sind. Die Oberflächenmetallisierungen dienen beispielsweise als Anschlussbereiche oder Kontaktbereiche des Bauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Einzeldiodenelemente durch den Verbindungsprozess voneinander getrennt. Beispielsweise kann es sich bei dem Verbindungsprozess um einen Lötprozess handeln. Durch die beim Löten auftretenden thermomechanischen Spannungen bricht der Halbleiterwafer an den Sollbruchstellen auseinander, so dass die Halbleiterschichtenfolge an den Sollbruchstellen in vertikaler Richtung zumindest größtenteils, vorzugsweise vollständig, durchtrennt wird und die Einzeldiodenelemente nicht mehr miteinander verbunden sind beziehungsweise voneinander getrennt, etwa vollständig getrennt, sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens können die Einzeldiodenelemente durch einen thermomechanischen Prozess voneinander getrennt werden. Der thermomechanische Prozess kann zusätzlich zum Verbindungsprozess, beispielsweise durch zusätzliche Erwärmung oder Abkühlung des Halbleiterwafers und/oder des Trägers, erfolgen, wobei der Halbleiterwafer durch die Erwärmung oder Abkühlung an den Sollbruchstellen auseinanderbricht. Der thermomechanische Prozess kann beispielsweise gleichzeitig mit dem Verbindungsprozess erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass der thermomechanische Prozess zeitlich versetzt zu dem Verbindungsprozess stattfindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden in dem Träger thermisch induzierte Sollbruchstellen mittels Laserstrahlung, also mittels „stealth dicing" wie bereits weiter oben beschrieben, erzeugt, so dass der Träger eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Trägerelementen aufweist. Die Trägerelemente können jeweils einem Einzeldiodenelement eineindeutig zugeordnet sein. Dabei kann die Anzahl der Trägerelemente der Anzahl der Einzeldiodenelemente entsprechen. Weiterhin können die Sollbruchstellen innen liegend angeordnet sein, so dass sie in vertikaler Richtung, das heißt quer zu einer Haupterstreckungsebene des Trägers, nicht bis an Oberflächen des Trägers heranreichen.
Die Einbringung der Sollbruchstellen in den Träger kann vor oder nach dem Verbindungsprozess mit dem Halbleiterwafer erfolgen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Trägerelemente durch den Verbindungsprozess und/oder durch einen thermomechanischen Prozess an den Sollbruchstellen voneinander getrennt. Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei dem Verbindungsprozess um einen Lötprozess handeln. Weiterhin kann es sich bei dem thermomechanischen Prozess um eine zusätzliche Erwärmung oder Abkühlung des Halbleiterwafers und/oder des Trägers handeln, der zum Auseinanderbrechen des Trägers beiträgt und zusätzlich zum Verbindungsprozess durchgeführt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Halbleiterwafer durch ein Verbindungsmittel mit dem Träger verbunden. Wird der Halbleiterwafer durch einen Lötprozess mit dem Träger verbunden, so handelt es sich bei dem Verbindungsmittel um ein Lot, das aus einem metallischen Material gebildet ist und beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Sn, Zn, Ag, Au, Cu, In, Pb.
Das Verbindungsmittel kann bereits vor dem Verbindungsprozess auf den Träger aufgebracht und in geeigneter Weise strukturiert werden.
Vorteilhafterweise kann bei einer Strukturierung des Halbleiterwafers, Verbindungsmittels und Trägers bereits durch den Verbindungsprozess und/oder thermomechanischen Prozess eine Vereinzelung in optoelektronische Bauteile stattfinden. Das Verfahren ermöglicht also eine Selbstvereinzelung, so dass keine zusätzlichen Vereinzelungsschritte, beispielsweise durch Brechen, nötig sind. Damit zeichnet sich das Verfahren durch eine besondere Effizienz aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen der Mehrzahl von Einzeldiodenelementen eine Opferstruktur in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, die nach dem Verbinden des Halbleiterwafers mit dem Träger entfernt wird. Die Opferstruktur kann Bereiche der Halbleiterschichtenfolge umfassen, die jeweils zwischen zwei benachbarten Einzeldiodenelementen angeordnet sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden durch das Entfernen der Opferstruktur elektrische Kontaktbereiche des Trägers freigelegt. Die elektrischen Kontaktbereiche werden hierbei bereits vor dem Verbindungsprozess auf den Grundkörper des Trägers aufgebracht. Dabei kann jedem Einzeldiodenelement zumindest ein elektrischer Kontaktbereich zugeordnet sein. Beispielsweise sind die elektrischen Kontaktbereiche jeweils für eine Kontaktierung einer der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge der Einzeldiodenelemente vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbindungsprozess bei einer Mehrzahl von Halbleiterwafern und Trägern gleichzeitig durchgeführt. Dabei werden eine Mehrzahl von Halbleiterwafern und Trägern, auf denen jeweils ein Halbleiterwafer angeordnet ist, übereinander angeordnet. Beispielsweise kann der Verbindungsprozess im Zusammenhang mit einer thermischen Vorbehandlung, etwa vor oder nach einer Verspiegelung von Laserfacetten der als Laserbarren ausgebildeten Halbleiterwafer, durchgeführt werden. Die Verspiegelung der Laserfacetten der Laserbarren kann gleichzeitig erfolgen. Es ist möglich, eine Anzahl von bis zu 500 Halbleiterwafern beziehungsweise Laserbarren und Trägern übereinanderzustapeln und gemeinsam zu prozessieren. Zwischen zwei übereinander angeordneten Halbleiterwafer-Träger- Einheiten können dabei jeweils sogenannte „Blindbarren"
(engl, spacer bars) angeordnet werden.
Die nachfolgend beschriebenen optoelektronischen Bauteile umfassend Bauteile, die jeweils ein Einzeldiodenelement oder mehrere Einzeldiodenelemente aufweisen, können mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Merkmale können daher auch für die optoelektronischen Bauteile herangezogen werden und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen Träger, eine Halbleiterschichtenfolge, die auf dem Träger angeordnet ist und eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone umfasst, sowie eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Einzeldiodenelementen, die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente zumindest teilweise voneinander getrennt sind.
Die Einzeldiodenelemente sind räumlich durch einen Zwischenraum, beispielsweise durch einen Luftspalt, voneinander getrennt, der sich in vertikaler Richtung zumindest teilweise durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch erstreckt. Der Zwischenraum kann ein elektrisches bzw. optisches Übersprechen zwischen den Einzeldiodenelementen reduzieren.
Weiterhin sind die Einzeldiodenelemente vorzugsweise einzeln elektrisch ansteuerbar. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass den Einzeldiodenelementen jeweils eine erste elektrische Kontaktstruktur einer ersten Polarität und eine zweite elektrische Kontaktstruktur einer zweiten Polarität eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, zugeordnet ist. Ein Strom kann dabei jeweils lokal in die einzelnen Einzeldiodenelemente eingeprägt werden. Dadurch können bei einem Ausfall einzelner Einzeldiodenelemente Energieverluste im Vergleich zu einem Bauteil mit zusammenhängenden Einzeldiodenelementen merklich reduziert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines optoelektronischen Bauteils umfasst dieses ein Trägerelement sowie ein Einzeldiodenelement, das auf dem Trägerelement angeordnet ist. Das optoelektronische Bauteil weist insbesondere ein einziges Einzeldiodenelement auf. Das Einzeldiodenelement umfasst einen Halbleiterschichtenstapel, der eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone und zumindest eine Seitenfläche aufweist, wobei zumindest eine Seitenfläche Spuren einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist.
Die Spuren entstehen dabei durch die Anwendung von „stealth dicing" bei der Herstellung des Bauteils. Die Spuren stellen ein für das „stealth dicing" typisches, markantes Muster dar, das zum Beispiel im Lichtmikroskop erkennbar ist. Der Halbleiterschichtenstapel ist vorzugsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil der
Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterwafers. Ferner ist das Trägerelement vorzugsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Trägers. Entsprechend kann zumindest eine Seitenfläche des Trägerelements Spuren einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil, das insbesondere ein einziges Einzeldiodenelement aufweist, eine erste elektrische Kontaktstruktur, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht vorgesehen ist. Weiterhin kann das Bauteil eine zweite elektrische Kontaktstruktur aufweisen, die zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehen ist. Das Trägerelement kann ein Grundkörperelement aufweisen, das vorzugsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Grundkörpers des Trägers ist.
Bei den optoelektronischen Bauteilen kann es sich um kantenemittierende Laser mit einer Leistung von 1 mW bis 100 W pro Einzeldiodenelement handeln, die an einer quer zur Vorder- und Rückseite des zumindest einen
Einzeldiodenelements angeordneten Laserfacette Laserstrahlung emittieren .
Die optoelektronischen Bauteile eignen sich besonders für Anwendungen in der Materialbearbeitung, für LIDAR (Light Detection And Ranging, auch Light Imaging, Detection And Ranging)-Systeme sowie zur Verwendung für Festplatten, CD-ROM und Blu-ray oder die optische Datenübertragung.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1A und 1B verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,
Figur 2 eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figuren 3A und 3B verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem Vergleichsbeispiel zur Herstellung von Laserbarren-Bauteilen,
Figuren 4A und 4B verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,
Figuren 5A und 5B Querschnittsansichten von optoelektronischen Bauteilen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
Figur 6 einen Verfahrensschritt eines Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,
Figur 7 einen Verfahrensschritt eines Verfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,
Figur 8A eine Draufsicht eines Halbleiterwafers und Figur 8B eine perspektivische Ansicht eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente zur besseren
Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen wird ein Halbleiterwafer 1 bereitgestellt, der in Figur 1A in einer Querschnittsansicht dargestellt ist.
Ferner wird ein Träger 7 bereitgestellt, der in Figur 1A in einer Querschnittsansicht dargestellt ist. Der Halbleiterwafer 1 kann mittels eines Montierwerkzeugs 9 auf dem Träger 7 angeordnet werden.
Der Halbleiterwafer 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2 und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, miteinander beispielsweise mechanisch verbundenen Einzeldiodenelementen 12, die jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge 2 umfassen (vgl. Figur 1A). Bei den Einzeldiodenelementen 12 handelt es sich um kleinste Emittereinheiten, die durch Strukturierung aus dem Halbleiterwafer 1 hervorgehen.
Die Einzeldiodenelemente 12 können eine streifenförmige Gestalt aufweisen und im fertigen Bauteil zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sein. Beispielsweise handelt es bei dem Halbleiterwafer 1 um einen Laserbarren und bei den Einzeldiodenelementen 12 um Laserdiodenelemente, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem kohärenten Anteil vorgesehen sind. Der Halbleiterwafer 1 kann auf einer dem Träger 7 abgewandten Vorderseite eine Mehrzahl von streifenförmigen Kontaktbereichen 16 (vgl. Figur 5A) aufweisen, die jeweils ein Einzeldiodenelement 12 definieren und im fertigen Bauteil zur elektrischen Kontaktierung dienen.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist zumindest eine erste, beispielsweise n-leitende Halbleiterschicht 3, eine zur Strahlungserzeugung geeignete aktive Zone 4 und zumindest eine zweite, beispielsweise p-leitende Halbleiterschicht 5 auf, wobei die zweite Halbleiterschicht 5 auf einer dem Träger 7 zugewandten Seite und die erste Halbleiterschicht 3 auf einer dem Träger abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet ist (vgl. Figur 1B). Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei der ersten Halbleiterschicht 3 um eine p-leitende Schicht und entsprechend bei der zweiten Schicht 5 um eine n-leitende Schicht handelt.
Wie bereits oben erwähnt, kommen für die Halbleiterschichtenfolge 2 beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht.
Weiterhin kann ein Grundkörper 15 des Trägers 7 eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Beispielsweise enthält der Grundkörper 15 ein Metall,
Keramik- und/oder Halbleitermaterial oder besteht daraus. Dabei kommen beispielsweise folgende Materialien für den Grundkörper 15 in Frage: Si, SiC, A1N, CuW, Ge.
In der Halbleiterschichtenfolge 2 werden zwischen den Einzeldiodenelementen 12 mittels Laserstrahlung, deren Wellenlänge beispielsweise zwischen 1000 und 1100 nm, etwa 1064 nm, beträgt, thermisch induzierte Sollbruchstellen 6 erzeugt. Dieser Vorgang wird auch als „stealth dicing" bezeichnet. Dabei befinden sich die Sollbruchstellen 6 im Innern der Halbleiterschichtenfolge 2 und reichen nicht bis an eine erste und zweite Hauptfläche 2A, 2B der Halbleiterschichtenfolge 2 heran, welche die Halbleiterschichtenfolge 2 an einer Vorderseite und einer Rückseite begrenzen. Beispielsweise werden die Sollbruchstellen 6 entlang von Trennlinien erzeugt, die in Draufsicht auf den Halbleiterwafer 1 ein Liniengitter ergeben, das in einer Haupterstreckungsebene E-Z der Halbleiterschichtenfolge 2 beziehungsweise des Halbleiterwafers 1 angeordnet ist.
Das Erzeugen der Sollbruchstellen 6 erfolgt beispielsweise vor dem Anordnen des Halbleiterwafers 1 auf dem Träger 7.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Halbleiterwafer 1 nach dem Anordnen auf dem Träger 7 mit diesem verbunden. Dies geschieht durch einen Lötprozess, wobei als Verbindungsmittel 8 zwischen dem Halbleiterwafer 1 und dem Träger 7 ein Lot verwendet wird, das aus einem metallischen Material gebildet ist und beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Sn, Zn, Ag, Au, Cu, In, Pb.
Durch den Verbindungs- beziehungsweise Lötprozess und die dabei vorherrschenden Temperaturen wird der im Halbleiterwafer 1 induzierte mechanische Stress in den Ebenen der Sollbruchstellen 6 parallel zu einer V-Z-Ebene, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene E-Z angeordnet ist, weiter vergrößert. Bereits durch den Verbindungsprozess oder durch einen zusätzlichen thermomechanischen Prozess werden die Einzeldiodenelemente 12 an den thermisch induzierten Sollbruchstellen 6 voneinander getrennt (vgl. Figur 1B). Bei dem thermomechanischen Prozess kann es sich um eine Erwärmung oder Abkühlung des Halbleiterwafers 1 und/oder des Trägers 7 handeln, die zum Auseinanderbrechen des Halbleiterwafers 1 beiträgt . Die zumindest teilweise Trennung der Einzeldiodenelemente 12 führt zu einer Verringerung von internen Verspannungen des Halbleiterwafers 1 und ferner dazu, dass die emittierenden Bereiche der Einzeldiodenelemente 12 in einer zumindest annähernd geraden Linie ohne halbmondförmige Verbiegung angeordnet sind.
In Figur 2 ist ein optoelektronisches Bauteil 10 dargestellt, das mittels des Verfahrens gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauteil 10 um ein Laserbarren-Bauteil, das zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen ist.
Das optoelektronische Bauteil 10 umfasst einen Träger 7 und eine Halbleiterschichtenfolge 2, die auf dem Träger 7 angeordnet ist. Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist mittels eines Verbindungsmittels 8, etwa eines Lots, mit dem Träger 7 verbunden. Die Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone 4. Zum Beispiel ist die aktive Zone 4 zur Erzeugung von infraroter oder sichtbarer Laserstrahlung geeignet. Die Laserstrahlung kann an einer Seitenfläche 2C beziehungsweise Laserfacette des Bauteils 1 emittiert werden, die quer zu der ersten Hauptfläche 2A und der zweiten Hauptfläche 2B der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet ist.
Das optoelektronische Bauteil 10 kann eine laterale Ausdehnung b von etwa 10 mm und eine Höhe h von etwa 200 μm - 1200 μm aufweisen. Dabei wird die laterale Ausdehnung b parallel zu der Haupterstreckungsrichtung E-Z der Halbleiterschichtenfolge 2 bestimmt, die durch die beiden lateralen Richtungen E, Z aufgespannt wird. Die Höhe h wird parallel zu einer vertikalen Richtung V bestimmt, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene E-Z verläuft.
Das optoelektronische Bauteil 10 umfasst eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Einzeldiodenelementen 12 beziehungsweise Laserdiodenelementen, die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente 12 voneinander, beispielsweise mechanisch, getrennt sind.
Beispielsweise umfasst der Halbleiterwafer 120 Einzeldiodenelemente 12. Die Einzeldiodenelemente 12 können eine laterale Ausdehnung bl zwischen 100 μm und 2500 μm aufweisen.
Durch die zumindest teilweise Trennung der
Einzeldiodenelemente 12 werden Verspannungen reduziert, so dass das Bauteil 10 verbesserte optische Eigenschaften, beispielsweise verbesserte Polarisationseigenschaften, aufweist. Ferner stehen aufgrund der verringerten Verspannungen auch Randbereiche als lichtemittierende Bereiche zur Verfügung. Mittels eines derartigen Bauteils 10 lassen sich unter anderem in Lichtleitern hohe Leistungen erzeugen.
Die Einzeldiodenelemente 12 sind räumlich jeweils durch einen Zwischenraum 22, beispielsweise durch einen Luftspalt, voneinander getrennt. Dies kann ein elektrisches beziehungsweise optisches Übersprechen zwischen den Einzeldiodenelementen 12 reduzieren. Die Zwischenräume 22 können dabei eine laterale Ausdehnung b2 zwischen 0,05 pm und 50 pm, insbesondere zwischen 0,05 pm und 5 pm, aufweisen. Die laterale Ausdehnung b2 kann etwa von einer Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleiterschichtenfolge 2 und des Trägers 7 abhängen.
Weiterhin sind die Einzeldiodenelemente 12 vorzugsweise einzeln elektrisch ansteuerbar. Ein Strom kann dabei jeweils lokal in die Einzeldiodenelemente 12 eingeprägt werden. Dadurch können bei einem Ausfall einzelner
Einzeldiodenelemente 12 elektrische Verluste im Vergleich zu einem Bauteil mit zusammenhängenden Laserdiodenelementen merklich reduziert werden.
Zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauteilen mit nur einem Einzeldiodenelement 12 kann das Bauteil 10 weiter strukturiert werden, indem der Träger 7 den Zwischenräumen 22 folgend zerteilt wird.
Bei dem in den Figuren 3A und 3B dargestellten Vergleichsbeispiel eines Verfahrens wird ein Halbleiterwafer 1, bei dem es sich um einen monolithischen Laserbarren 1 handelt, der aufgrund interner Verspannungen eine halbmondförmige Verbiegung aufweist, auf einem Träger 7 montiert. Bei dem so erzeugten Laserbarren-Bauteil 10 besteht das Problem, dass es in der aktiven Zone 4 zu Abweichungen von einer geraden Linie kommt. Außerdem treten in den Randbereichen 1A Polarisationsänderungen bei der emittierten Strahlung auf. Diese Probleme können bei den optoelektronischen Bauteilen gemäß den Ausführungsbeispielen verhindert werden.
Bei dem in den Figuren 4A und 4B dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens werden nicht nur in dem Halbleiterwafer 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Laserbarren handelt, sondern auch in dem Träger 7 thermisch induzierte Sollbruchstellen 6 mittels Laserstrahlung, also mittels „stealth dicing" wie bereits weiter oben beschrieben, erzeugt, so dass der Träger 7 eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Trägerelementen 14 aufweist. Die Sollbruchstellen 6 können auch bei dem Träger 7 innen liegend angeordnet sein, so dass sie nicht bis an Oberflächen des Trägers 7 heranreichen .
Die Trägerelemente 14 können jeweils einem Einzeldiodenelement 12 eineindeutig zugeordnet werden, so dass die Anzahl der Trägerelemente 14 der Anzahl der Laserdiodenelemente 12 entspricht.
Die Einzeldiodenelemente 12 und die Trägerelemente 14 werden durch den Verbindungsprozess und/oder durch einen thermomechanischen Prozess an den Sollbruchstellen 6 jeweils voneinander getrennt.
Zur mechanischen Verbindung der Einzeldiodenelemente 12 mit den Trägerelementen 14 wird zwischen den Elementen 12, 14 ein
Verbindungsmittel 8 angeordnet, das beispielsweise bereits vor dem Verbindungsprozess auf den Träger 7 aufgebracht und in Verbindungsmittelbereiche 8A strukturiert wird, wobei jedem Trägerelement 14 ein Verbindungsmittelbereich 8A eineindeutig zugeordnet sein kann.
Figur 5A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 11, das mittels eines Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann und zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen ist.
Das Bauteil 11 umfasst ein Trägerelement 14 sowie genau ein Einzeldiodenelement 12, das auf dem Trägerelement 14 angeordnet ist. Das Einzeldiodenelement 12 weist einen Halbleiterschichtenstapel 13 auf, der eine erste Halbleiterschicht 3', eine zweite Halbleiterschicht 5' und eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone 4' umfasst, die zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 3', 5' angeordnet ist. Bei der ersten Halbleiterschicht 3' kann es sich um eine n-dotierte Schicht handeln. Ferner kann es sich bei der zweiten Halbleiterschicht 5' um eine p-dotierte Schicht handeln.
Der Halbleiterschichtenstapel 13 ist ein insbesondere mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil der Halbleiterschichtenfolge 2 eines Halbleiterwafers 1 und weist insofern die bereits oben erwähnten Eigenschaften der Halbleiterschichtenfolge 2 auf. Weiterhin ist das Trägerelement 14 ein beispielsweise mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Trägers 7 und weist insofern die bereits oben erwähnten Eigenschaften des Trägers 7 auf.
Das Trägerelement 14 weist ein Grundkörperelement 23 auf, das beispielsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Grundkörpers 15 des Trägers 7 ist.
Der Halbleiterschichtenstapel 13 weist eine verspiegelte Laserfacette und eine dieser gegenüber liegend angeordnete Laserfacette 13C' zur Emission von Laserstrahlung auf. Die verspiegelte Laserfacette und die Laserfacette 13C' sind quer zu Seitenflächen 13C des Halbleiterschichtenstapels 13 angeordnet, die bei der Trennung der Einzeldiodenelemente 12 mithilfe von „stealth dicing" erzeugt wurden. Diese Seitenflächen 13C weisen daher Spuren 28 einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung auf, die beispielsweise im Lichtmikroskop erkennbar sind (vgl. Figur 8B). Auf dem Grundkörperelement 23 ist auf einer dem Einzeldiodenelement 12 zugewandten Vorderseite ein zweiter elektrischer Kontaktbereich 17 angeordnet, der mit der zweiten Halbleiterschicht 5' elektrisch leitend verbunden ist. Auf einer ersten Hauptfläche 13A des Schichtenstapels 13 ist ferner ein erster elektrischer Kontaktbereich 16 vorgesehen, der mit der ersten Halbleiterschicht 3' elektrisch leitend verbunden ist und mittels eines Verbindungsmittels, beispielsweise eines Bonddrahtes, von außen elektrisch kontaktiert werden kann.
Zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Kontaktbereichs 17 weist das Trägerelement 14 auf einer dem Einzeldiodenelement 12 abgewandten Rückseite einen zweiten elektrischen Anschlussbereich 19 auf, der auf dem Grundkörperelement 23 angeordnet ist.
Darüber hinaus umfasst das Trägerelement 14 eine erste Durchkontaktierung 20 und eine zweite Durchkontaktierung 21, die sich in vertikaler Richtung V durch das Grundkörperelement 23 hindurch erstrecken und den zweiten elektrischen Kontaktbereich 17 mit dem zweiten elektrischen Anschlussbereich 19 elektrisch leitend verbinden. Eine derartige Mehrfachanordnung der Durchkontaktierungen 20, 21 ist technisch sinnvoll.
Der erste elektrische Kontaktbereich 16 ist Teil einer ersten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 3' vorgesehen ist. Weiterhin sind der zweite elektrische Kontaktbereich 17, die erste und zweite Durchkontaktierung 20, 21 und der zweite elektrische Anschlussbereich 19 Teil einer zweiten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 5' vorgesehen ist.
In Figur 5B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der erste elektrische Kontaktbereich 16 wie der zweite elektrische Kontaktbereich 17 an einer zweiten, dem Trägerelement 14 zugewandten Hauptfläche 13B des Schichtenstapels 13 angeordnet ist. Hierbei weist das Trägerelement 14 drei Durchkontaktierungen 20, 21, 25 auf. Dabei stellt die erste Durchkontaktierung 20 eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Kontaktbereich 17 und dem zweiten elektrischen Anschlussbereich 19 her. Ferner wird der erste elektrische Kontaktbereich 16 durch die weiteren Durchkontaktierungen 21, 25 elektrisch leitend mit einem ersten elektrischen Anschlussbereich 18 verbunden.
Dabei sind der erste elektrische Kontaktbereich 16, die Durchkontaktierungen 21, 25 und der erste elektrische Anschlussbereich 18 Teil einer ersten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 3' vorgesehen ist. Weiterhin sind der zweite elektrische Kontaktbereich 17, die Durchkontaktierung 20 und der zweite elektrische Anschlussbereich 19 Teil einer zweiten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 5' vorgesehen ist.
In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens dargestellt, wobei zwischen der Mehrzahl von Einzeldiodenelementen 12 eine Opferstruktur 26 in der Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugt wird, die nach dem Verbinden des Halbleiterwafers mit dem Träger 7 entfernt wird. Die Opferstruktur 26 umfasst Bereiche 26A der Halbleiterschichtenfolge , die jeweils zwischen zwei benachbarten Einzeldiodenelementen 12 angeordnet sind. Die Bereiche 26A können eine laterale Ausdehnung b3 zwischen 50 μm und 200 μm aufweisen.
Durch das Entfernen der Opferstruktur 26 werden die zweiten elektrischen Kontaktbereiche 17 bereichsweise freigelegt. Die freigelegten Bereiche 24 dienen zur elektrischen Kontaktierung der zweiten elektrischen Kontaktbereiche 17 von außen, beispielsweise mittels eines Bonddrahtes.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens dargestellt. Hierbei wird der Verbindungsprozess bei einer Mehrzahl von Halbleiterwafern 1 und Trägern 7 gleichzeitig durchgeführt. Dabei werden eine Mehrzahl von Halbleiterwafern 1 und Trägern 7, auf denen jeweils ein Halbleiterwafer 1 angeordnet ist, übereinander angeordnet. Beispielsweise kann der Verbindungsprozess im Zusammenhang mit einer thermischen Vorbehandlung, etwa vor oder nach einer Verspiegelung von Laserfacetten der als Laserbarren ausgebildeten Halbleiterwafer 1, durchgeführt werden. Die Verspiegelung der Laserfacetten der Laserbarren 1 kann gleichzeitig erfolgen. Es ist möglich, eine Anzahl von bis zu 500 Halbleiterwafern beziehungsweise Laserbarren 1 und Trägern 7 übereinanderzustapeln und gemeinsam zu prozessieren. Zwischen zwei übereinander angeordneten Halbleiterwafer-Träger-Einheiten können dabei jeweils sogenannte „Blindbarren" 27 (engl, spacer bars) angeordnet werden.
In Figur 8B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 10 dargestellt. Das Bauteil 10 umfasst einen Träger 7 und eine Halbleiterschichtenfolge 2, die auf dem Träger 7 angeordnet ist, sowie eine Mehrzahl von in einem 2D-Array angeordneten Einzeldiodenelementen 12, die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente 12 zumindest teilweise durch Zwischenräume 22 voneinander getrennt sind. Die Emission der erzeugten, beispielsweise inkohärenten Strahlung, kann in der vertikalen Richtung V erfolgen.
Die Einzeldiodenelemente 12 weisen jeweils einen Halbleiterschichtenstapel 13 mit mehreren Seitenflächen 13C auf, wobei zumindest ein Teil der Seitenflächen 13C Spuren 28 einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist. Die Spuren 28 entstehen durch die Erzeugung von Sollbruchstellen in der Halbleiterschichtenfolge 2 des Halbleiterwafers 1 mittels „stealth dicing" und der anschließenden Trennung an den Sollbruchstellen, die bei diesem Ausführungsbeispiel zu Trennlinien 29 führen, die dem Muster eines Kreuzgitters folgen (vgl. Figur 8A).
Ferner weist der Träger 7 eine Mehrzahl von Trägerelementen 14 auf, die durch Zwischenräume 22 zumindest teilweise voneinander getrennt sind. Die Trägerelemente 14 weisen mehrere Seitenflächen 14C auf, wobei zumindest ein Teil der Seitenflächen 14C Spuren 28 einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist, die durch die Erzeugung von Sollbruchstellen im Träger 7 mittels „stealth dicing" und der anschließenden Trennung an den Sollbruchstellen entstehen.
Die Trägerelemente 14 sowie die Einzeldiodenelemente 12 weisen einen im Wesentlichen rechteckigen, etwa quadratischen, Grundriss auf. Die Geometrie der Trägerelemente 14 beziehungsweise Einzeldiodenelemente 12 wird beispielsweise durch die Kristallstruktur der verwendeten Halbleiterkristalle, die bei GaN zum Beispiel hexagonal ist, bestimmt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 Halbleiterwafer 1A Randbereich
2 Halbleiterschichtenfolge 2A erste Hauptfläche
2B zweite Hauptfläche 2C Seitenfläche
3, 3' erste Halbleiterschicht
4, 4' aktive Zone
5, 5' zweite Halbleiterschicht
6 Sollbruchstelle
7 Träger
8 Verbindungsmittel
8A Verbindungsmittelbereiche
9 Montierwerkzeug
10, 11 optoelektronisches Bauteil
12 Einzeldiodenelement
13 Halbleiterschichtenstapel 13A erste Hauptfläche
13B zweite Hauptfläche 13C Seitenfläche 13C' Laserfacette
14 Trägerelement 14C Seitenfläche
15 Grundkörper
16 erster elektrischer Kontaktbereich
17 zweiter elektrischer Kontaktbereich
18 erster elektrischer Anschlussbereich
19 zweiter elektrischer Anschlussbereich
20 erste Durchkontaktierung
21 zweite Durchkontaktierung 22 Zwischenraum
23 Grundkörperelement
24 freigelegter Bereich
25 dritte Durchkontaktierung 26 Opferstruktur
26A Bereich
27 Blindbarren
28 Spuren
29 Trennbereich, Trennlinie b, bl, b2, b3 laterale Ausdehnung h Höhe
E-Z Haupterstreckungsebene E, Z laterale Richtung V vertikale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen (10, 11), wobei das Verfahren umfasst:
- Bereitstellen zumindest eines Halbleiterwafers (1), der eine Halbleiterschichtenfolge (2) und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, miteinander verbundenen Einzeldiodenelementen (12) aufweist, die jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge (2) umfassen,
- Erzeugen von thermisch induzierten Sollbruchstellen (6) in der Halbleiterschichtenfolge (2) zwischen den Einzeldiodenelementen (12) mittels Laserstrahlung,
- Anordnen des Halbleiterwafers (1) auf einem Träger (7),
- Verbinden des Halbleiterwafers (1) mit dem Träger (7),wobei die Einzeldiodenelemente (12) an den thermisch induzierten Sollbruchstellen (6) zumindest teilweise voneinander getrennt werden, wobei
- in dem Träger (7) thermisch induzierte Sollbruchstellen (6) mittels Laserstrahlung erzeugt werden, so dass der Träger (7) eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Trägerelementen (14) aufweist, und
- die Trägerelemente (14) durch den Verbindungsprozess an den Sollbruchstellen (6) voneinander getrennt werden.
2. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Einzeldiodenelemente (12) durch den Verbindungsprozess voneinander getrennt werden.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Verbindungsprozess um einen Lötprozess handelt.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einzeldiodenelemente (12) durch einen thermomechanischen Prozess voneinander getrennt werden.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterwafer (1) durch ein Verbindungsmittel (8) mit dem Träger (7) verbunden wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Mehrzahl von Einzeldiodenelementen (12) eine Opferstruktur (26) in der Halbleiterschichtenfolge (2) erzeugt wird, die nach dem Verbinden des Halbleiterwafers (1) mit dem Träger (7) entfernt wird.
7. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei durch das Entfernen der Opferstruktur (26) elektrische Kontaktbereiche (16) des Trägers (7) freigelegt werden.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Halbleiterwafern (1) und Trägern (7), auf denen jeweils ein Halbleiterwafer (1) angeordnet ist, übereinander angeordnet werden, und der Verbindungsprozess von Halbleiterwafern (1) und Trägern (7) gleichzeitig durchgeführt wird.
9. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei nach dem Verbindungsprozess eine Verspiegelung von Laserfacetten der Halbleiterwafer (1), die als Laserbarren ausgebildet sind, gleichzeitig erfolgt.
10. Optoelektronisches Bauteil (10) umfassend - einen Träger (7), - eine Halbleiterschichtenfolge (2), die auf dem Träger (7) angeordnet ist und eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone (4) umfasst, und
- eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Einzeldiodenelementen (12), die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge (2) gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente (12) zumindest teilweise voneinander getrennt sind.
11. Optoelektronisches Bauteil (11) umfassend
- ein Trägerelement (14),
- ein Einzeldiodenelement (12), das auf dem Trägerelement (14) angeordnet ist und einen Halbleiterschichtenstapel (13) umfasst, der eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone (4') und zumindest eine Seitenfläche (13C) aufweist, wobei zumindest eine Seitenfläche (13C) Spuren (28) einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist.
12. Optoelektronisches Bauteil (11) gemäß dem vorhergehenden
Anspruch, wobei zumindest eine Seitenfläche (14C) des Trägerelements (14) Spuren (28) einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist.
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