WO2023088763A1 - Optoelektronisches bauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauteils - Google Patents
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Definitions
- an optoelectronic component and a method for manufacturing an optoelectronic component are specified.
- the optoelectronic component is suitable for emitting electromagnetic radiation, for example in the visible to infrared spectral range.
- Various methods such as photolithography or so-called spacer technology, in which a spacer layer is structured in a self-aligning manner, are used to structure layers, for example passivation layers, in optoelectronic components.
- the spacer technology is used in particular at step-like transitions of semiconductor layer sequences of the optoelectronic components.
- spacer materials such as TEOS (tetraethylorthosilicate)
- TEOS tetraethylorthosilicate
- spacer technology with which the necessary requirements such as conformal edge coverage and a sufficient layer thickness can be met at an acceptable growth rate.
- a relatively thick spacer layer is desired during processing, a spacer produced from it takes up a relatively large amount of space in the finished component, which is lost as a contact surface for electrical connections, for example, which can lead to higher contact resistance and reduced performance of the optoelectronic components.
- One problem to be solved in the present case is, inter alia, to specify a high-performance optoelectronic component.
- a further problem to be solved in the present case consists, inter alia, of specifying an efficient method for producing such an optoelectronic component.
- the semiconductor body can have an active zone between the first and second semiconductor regions, the active zone being provided for receiving or for generating electromagnetic radiation.
- the optoelectronic component is a radiation-emitting component.
- the semiconductor body can be structured and have a structure corresponding to the structured area.
- the first and second semiconductor regions and the active zone can each be formed from one or more semiconductor layers.
- the semiconductor layers can be layers deposited epitaxially on a growth substrate. After the semiconductor layers have been grown, the growth substrate can remain in the semiconductor body or can be at least partially detached.
- materials based on arsenide, phosphide or nitride compound semiconductors can be considered for the semiconductor regions or semiconductor layers of the semiconductor body.
- This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it can have one or more dopants and additional components that have the characteristic physical properties of Al n Ga m In 1-nm As, Al n Ga m In 1-n m P or Al n Ga m In 1-nm N-Materials essentially do not change.
- the structured area can have a first main area and a second main area, which, for example, lay the structured area on top of one another limit opposite sides.
- the first semiconductor region can be arranged on a side of the second semiconductor region that faces the first main area, and the second semiconductor region can be arranged on a side of the first semiconductor region that faces the second main area.
- the structured area can have at least one structured layer which is arranged on the semiconductor body. This can be a contact layer, a reflection layer or a dielectric layer, for example.
- the at least one structured layer can be arranged on a surface of the semiconductor body that faces the first main area.
- the structured area can have at least one first boundary surface and at least one second boundary surface, wherein the at least one first boundary surface laterally bounds an indentation that extends from the first main surface into the structured area, and the at least one second boundary surface delimits the indentation on a the side facing the second main surface is limited.
- the recess can be open on one or more sides. Alternatively, the recess can be closed on all sides. In other words, the depression can be partially or completely laterally delimited by one or more first delimiting surfaces.
- a depression is to be understood, for example, as an intermediate space that is located between a raised partial area and a lower-lying partial area of the structured area.
- the second boundary surface can be formed by a surface of the second semiconductor region of the semiconductor body.
- the surface can essentially be arranged parallel to the second main surface, that is to say within the scope of usual manufacturing tolerances.
- at least part of the first boundary surface can be formed by a surface of the semiconductor body arranged transversely to the first and/or second main surface.
- the optoelectronic component can comprise an electrically weakly or non-conductive protective layer, which is arranged on the at least one first boundary surface and covers a transition between the first semiconductor region and the second semiconductor region in the depression.
- the protective layer can be provided to electrically insulate a pn junction, which is present in the active zone, for example, from the environment.
- the protective layer can serve as a spacer between the transition or the active zone and an electrical contact means of the optoelectronic component.
- the protective layer can be arranged on all of the first boundary surfaces that laterally bound the depression. Furthermore, the first main surface of the structured area can be uncovered by the protective layer.
- a starting layer used to produce the protective layer can first be applied to the first main area and then structured so that it no longer covers the first main area.
- the optoelectronic component comprises - comprising a structured area - a semiconductor body comprising a first semiconductor area and a second semiconductor area, which have different conductivity, - a first main area and a second main area, - at least one first boundary area and at least one second boundary area , wherein the at least one first delimiting surface laterally delimits a depression which extends from the first main surface into the structured area and the at least one second delimiting surface delimits the depression on a side facing the second main surface, and - an electrically weak or non-conductive protective layer , which is arranged on the at least one first boundary surface and covers a transition between the first semiconductor region and the second semiconductor region in the recess, the first main surface being uncovered by the protective layer.
- the protective layer is a layer deposited conformally on the structured area. In a conformal deposition, layer growth on vertical edges is just as high as on horizontal surfaces. A conformally deposited layer can therefore have a constant thickness.
- the thickness of the protective layer can be relatively small compared to spacer layers, for example, and can be between a few nanometers and a few hundred nanometers.
- the protective layer contains an oxide or nitride.
- the protective layer can contain at least one of the following materials: Al2O3, Ta2O5, HfO2, SiO2, SiN, AlN.
- the protective layer can be multi-layered and have a combination of the materials mentioned.
- the materials used for the protective layer can be chosen relatively freely on the basis of the method described here.
- the protective layer is pulled back from the first main area and has a vertical distance from a plane of the first main area that is greater than or equal to zero. The vertical distance is determined along a vertical direction that runs transversely to a main plane of extent of the structured area.
- the protective layer can extend from the at least one first boundary surface to or onto the second boundary surface and have a vertical spacing from the second boundary surface which is essentially zero, ie within the scope of normal manufacturing tolerances.
- regions of the first boundary surface arranged between the transition between the semiconductor regions and the second boundary surface can be at least largely covered by the protective layer.
- the protective layer can be withdrawn from the second boundary surface and to this one have vertical spacing greater than zero.
- the at least one first boundary surface can be largely uncovered by the protective layer.
- the protective layer can be limited to the transition between the semiconductor regions.
- the protective layer has an opening area on the second boundary surface, in which the second boundary surface is uncovered by the protective layer. The uncovered region of the second boundary area can form a contact area of the semiconductor body.
- the optoelectronic component has an electrical contact means, which is arranged in the opening area of the protective layer.
- the electrical contact means can extend from the first main area of the structured area through the recess to the second boundary area and form a second electrode of the optoelectronic component.
- the optoelectronic component has a further electrical contact means, which is arranged on the first main surface.
- the further electrical contact means can be arranged on a side of the semiconductor body that faces the first main surface and can form a first electrode of the optoelectronic component.
- the two electrical contact means or the first and second electrodes can be electrically insulated from one another by an insulating layer.
- the optoelectronic component has a further protective layer which is arranged on the protective layer and has a greater thickness than the protective layer arranged underneath.
- the further protective layer can contain an oxide, for example SiO2, or a nitride, for example SiNx.
- the further protective layer can be a conformally deposited layer.
- the thickness of the additional protective layer can be, for example, between 200 nm and 10 ⁇ m, in particular between 400 nm and 2 ⁇ m.
- the additional protective layer can be produced using CVD (Chemical Vapor Deposition) or PECVD (Plasma Enhanced CVD).
- the further protective layer together with the protective layer on which it is arranged, can serve as a spacer between the transition between the semiconductor regions and the electrical contact means arranged in the recess.
- the method described below is suitable for producing an optoelectronic component of the type mentioned above. Features described in connection with the optoelectronic component can therefore also be used for the method and vice versa.
- a method for producing an optoelectronic component of the type mentioned above comprises: - providing a structured area comprising - a semiconductor body comprising a first semiconductor region and a second semiconductor region, which have different conductivity, - a first main area and a second main area , - at least one first boundary surface and at least one second boundary surface, wherein the at least one first boundary surface laterally bounds a depression that extends from the first main surface into the structured area, and the at least one second boundary surface delimits the depression on a side facing the second main surface limited, - production of a first starting layer for producing an electrically weak or non-conductive protective layer on the first main surface, the first boundary surface and the second boundary surface, - production of a second starting layer on the first starting layer to produce a further protective layer, - production of a structured, second starting layer , where regions of the second starting layer which are arranged on the first main surface and regions which are arranged on the second boundary surface are removed, and - structuring
- the structured, second starting layer thus has the function of a mask layer, in particular the function of an etching mask. No photolithographic processes are therefore required for structuring the first starting layer. Furthermore, the structured, second starting layer can be completely removed and thus serve as a sacrificial layer. Due to the function of the structured, second starting layer as a mask or sacrificial layer, one is covered by the structured, second starting layer.
- the surface of the first starting layer is less attacked during structuring, so that the protective layer has less surface roughness, which has a positive effect on the reflection properties of reflection means arranged thereon and thus on the brightness of the component.
- the second starting layer is produced thicker than the first starting layer.
- the second starting layer can be structured by means of an anisotropic etching process.
- the second starting layer can be structured in a self-aligning manner by anisotropic etching back.
- “in a self-adjusting manner” means in particular that no lithographic processes are used in the structuring.
- a layer or etching removal can correspond to the thickness of the second starting layer.
- the second starting layer can be produced from SiO2 or SiNx by means of chemical vapor deposition, for example by means of CVD or PECVD. As a result, a relatively conformal layer can be produced with an acceptable deposition rate.
- the first starting layer is produced using one of the following methods: ALD (Atomic Layer Deposition), PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), sputtering. Using this method, it is possible to conformally deposit the first starting layer with a comparatively small thickness. It is possible to apply a plurality of first starting layers to the structured area in order to produce one or more protective layers.
- the materials used can be chosen relatively freely. In particular, materials based on an oxide or nitride, such as Al2O3, Ta2O5, HfO2, SiO2, SiN or AlN, come into consideration for the first starting layer.
- the first starting layer is structured by means of a dry-chemical etching method.
- the first starting layer is etched selectively with respect to the structured, second starting layer.
- the structured, first starting layer can terminate flush with the structured, second starting layer.
- the first starting layer can be removed except for a region covered by the structured, second starting layer.
- the first starting layer can be structured using a wet-chemical etching method. This requires sufficient etch selectivity between the first starting layer and the second starting layer. Wet chemical etching is a gentler method than dry chemical etching because it causes less damage to the etched material.
- the structured, second starting layer can be undercut.
- the first starting layer can also be removed in areas covered by the structured, second starting layer.
- the structured, second starting layer is removed after the structuring of the first starting layer. This can be done, for example, by a wet-chemical etching process, in particular selectively with respect to the structured, first starting layer.
- FIGS. 2A to 2C and 3A to 3C different steps of a method for producing an optoelectronic component according to a second exemplary embodiment
- FIGS. 2A to 2C and 4A to 4C different steps of a method for producing an optoelectronic component according to a third exemplary embodiment
- FIG. 6A shows a schematic cross-sectional view of a structured region with a structured layer according to a comparative example and Figures 6B to 6E schematic cross-sectional views of structured areas each with a protective layer according to various exemplary embodiments, Figures 7 and 9 schematic cross-sectional views of optoelectronic components according to various exemplary embodiments, Figure 8 a schematic cross-sectional view of an optoelectronic component according to a comparative example.
- elements which are the same, of the same type or have the same effect can each be provided with the same reference symbols.
- FIGS. 1A to 1C A comparative example of a method for producing an optoelectronic component is explained in more detail with reference to FIGS. 1A to 1C.
- a structured area 2' with a structured semiconductor body 3' is provided.
- the structured area 2' has a recess 4', so that the structured area 2' in the schematic cross-sectional view shown in FIG. 1A has a stepped profile from a first main surface 2A' to a second boundary surface 2D'.
- a sufficiently thick starting layer 6' is produced on the structured area 2', for example from TEOS (cf. FIG. 1B).
- FIG. 6A shows a structured area 2' with a spacer 8', which can be produced using a method as described in connection with FIGS. 1A to 1C.
- the spacer 8′ takes up a large part of the depression 4′, so that a contact means arranged in the depression 4′ is laterally constricted. This results, for example, in a higher thermal resistance and contact resistance and a lower current-carrying capacity.
- a structured area 2 is provided (cf. FIG. 2A).
- the structured area 2 has a semiconductor body 3 or consists of it.
- the semiconductor body 3 comprises a first semiconductor region 9 with a first conductivity and a second semiconductor region 11 with a second conductivity.
- An active zone 10 can be arranged at a transition 18 between the first and second semiconductor regions 9, 11, it being possible for the active zone 10 to be provided for generating or receiving electromagnetic radiation.
- the first semiconductor region 9 is a p-doped region and the second semiconductor region 11 is an n-doped region.
- the first and second semiconductor regions 9, 11 and the active zone 10 can each be formed from one or more semiconductor layers.
- the semiconductor layers can be layers deposited epitaxially on a growth substrate. After the semiconductor layers have been grown, the growth substrate can remain in the semiconductor body 3 or can be at least partially detached.
- materials based on arsenide, phosphide or nitride compound semiconductors, for example, can be considered for the semiconductor regions 9, 10, 11 or semiconductor layers of the semiconductor body 3.
- the structured region 2 has a first main surface 2A and a second main surface 2B.
- the first semiconductor region 9 is arranged on a side of the second semiconductor region 11 facing the first main surface 2A and the second semiconductor region 11 is arranged on a side of the first semiconductor region 9 facing the second main surface 2B.
- the structured region 2 has a first boundary surface 2C and a second boundary surface 2D, the first boundary surface 2C laterally bounding a depression 4, which extends from the first main surface 2A into the structured region 2, and the second boundary surface 2D the depression 4 on a side facing the second main surface 2B.
- one elevated partial area 12 of the structured area 2 is delimited on a side facing the depression 4 by the first boundary surface 2C.
- a lower-lying partial area 13 of the structured area 2 is delimited on a side facing the depression 4 by the first delimiting surface 2C.
- a first starting layer 5 for producing an electrically weak or non-conductive protective layer 7 is produced on the first main surface 2A, the first boundary surface 2C and the second boundary surface 2D (cf. FIGS. 2B and 2E).
- the first starting layer 5 is advantageously deposited conformally on the structured area 2 .
- One of the following methods, for example, is suitable for producing the first starting layer 5: ALD, PECVD, sputtering.
- the conformally deposited starting layer 5 can therefore have a constant thickness d1, which is between a few nanometers and a few hundred nanometers, for example.
- the starting layer 5 can be formed from an oxide such as Al2O3, Ta2O5, HfO2 or SiO2 or a nitride such as SiN or AlN.
- the materials for the starting layer 5 can be selected relatively freely, since the starting layer 5 does not have to meet the requirements for a mask layer or sacrificial layer, but rather be fulfilled by a second starting layer 6 (cf. FIG. 2C).
- a second starting layer 6 is produced on the first starting layer 5 in order to produce a further protective layer 8 (cf. FIGS. 2C and 2E).
- the second starting layer 6 can be conformally deposited on the first starting layer 5 with a greater thickness d2 than the first starting layer 5 .
- the thickness d2 can be between 200 nm and 10 ⁇ m, in particular between 400 nm and 2 ⁇ m.
- the second starting layer 6 can be produced from SiO2 or SiNx by means of chemical vapor deposition, for example by means of CVD or PECVD.
- the second starting layer 6 is structured, regions of the second starting layer 6 which are arranged on the first main surface 2A and regions which are arranged on the second boundary surface 2D being removed (cf. FIG. 2D).
- the second starting layer 6 can be structured in a self-adjusting manner by means of anisotropic etching back without the use of photolithographic methods. A layer or etching removal can correspond to the thickness d2 of the second starting layer 6 .
- the structured, second starting layer 6 has a convexly curved surface 6A on a side facing away from the structured region 2 .
- the first starting layer 5 is then structured by means of the structured, second starting layer 6, with regions that are uncovered by the structured, second starting layer 6 being removed (cf. FIG. 2E).
- the Structured, second starting layer 6 thus serves as a mask layer, in particular as an etching mask. No photolithographic processes are therefore required for structuring the first starting layer 5 .
- the first starting layer 5 can be patterned selectively with respect to the second starting layer 6 by means of a dry chemical etching process. In this case, the structured, first starting layer 5 can terminate flush with the structured, second starting layer 6 . In other words, the first starting layer 5 can be removed except for a region covered by the structured, second starting layer 6 .
- An optoelectronic component produced using this method can have a first protective layer 7 arranged on the first and second boundary surface 2C, 2D, which has an L-shape in cross section and the transition 18 between the two semiconductor regions 9, 11 or the active zone 10 in the Cavity 4 covered, with the first major surface 2A being uncovered by the protective layer 7.
- the first protective layer 7 can be identical to the structured, first starting layer 5 .
- the component produced in this way can have a further protective layer 8 which is identical to the structured, second starting layer 6 .
- the first and second protective layer 7, 8 can form a spacer between the transition 18 or the active zone 10 and an electrical contact means (cf. FIGS. 7 and 9).
- the protective layer 8 can differ in its breakdown strength from the protective layer 7 arranged underneath.
- the breakdown strength of the additional protective layer 8 can be lower.
- the optoelectronic component is characterized by a particularly good breakdown strength and the associated comparatively high performance.
- FIGS. 2A to 2C and 3A to 3C A further exemplary embodiment of a method for producing an optoelectronic component is described with reference to FIGS. 2A to 2C and 3A to 3C. The steps illustrated in FIGS. 2A to 2C have already been explained in more detail above and are therefore not described again.
- the second starting layer 6 is structured after the deposition, so that the first starting layer 5 is only covered by the structured, second starting layer 6 in regions of the first boundary surface 2C and the second boundary surface 2D.
- the step shown in Figure 3A may be identical to the step shown in Figure 2D.
- the first starting layer 5 is structured by means of the structured, second starting layer 6, which thus serves as a mask layer, in particular as an etching mask (cf. FIG. 3B).
- the structuring can take place by means of an anisotropic etching method, for example by means of dry chemical etching.
- the first starting layer 5 can be removed except for a region covered by the structured, second starting layer 6 .
- the step illustrated in Figure 3B may be identical to the step illustrated in Figure 2E.
- the structured, second starting layer 6 is removed (cf. FIG. 3C).
- the starting layer 6 additionally serves as a sacrificial layer. Due to the function of the structured, second starting layer 6 as a mask or sacrificial layer, a surface 5A of the first starting layer 5 covered by the structured, second starting layer is advantageously attacked less during the structuring, so that the protective layer 7 has less surface roughness, which has a positive effect on the reflection properties of reflection means arranged thereon and thus on the brightness of the component (see also FIG. 9).
- An optoelectronic component produced using this method can have a first protective layer 7 arranged on the first and second boundary surface 2C, 2D, which has an L-shape in cross section and covers the transition 18 or the active zone 10 in the depression 4, the first Main surface 2A uncovered by the protective layer 7 and the protective layer 7 is withdrawn from the first main surface 2A.
- the first protective layer 7 can be essentially flush with the first main surface 2A, ie within the scope of normal manufacturing tolerances, so that a vertical distance from a plane of the first main surface 2A is zero or tends towards zero.
- the protective layer 7 can be identical to the structured, first starting layer 5 .
- the first protective layer 7 can form a spacer between the pn junction 18 or between the active zone 10 and an electrical contact means (cf. FIGS. 7 and 9).
- FIGS. 2A to 2C and 4A to 4C A further exemplary embodiment of a method for producing an optoelectronic component is described with reference to FIGS. 2A to 2C and 4A to 4C.
- the steps illustrated in FIGS. 2A to 2C have already been explained in more detail above and are therefore not described again.
- the second starting layer 6 is structured after the deposition, so that it is only arranged on the first boundary surface 2C and the second boundary surface 2D.
- the step illustrated in Figure 4A may be identical to the step illustrated in Figure 2D and Figure 3A.
- the first starting layer 5 is structured by means of the structured, second starting layer 6 (cf. FIG. 4B).
- the structuring can be done selectively with respect to the second starting layer 6 by means of a wet-chemical etching process.
- the structured, second starting layer 6 can be undercut, so that side edges of the structured, first starting layer 5 are drawn back relative to side edges of the structured, second starting layer 6 .
- the first starting layer 5 can also be removed in areas covered by the structured, second starting layer 6 .
- the lateral dimensions of the protective layer 7 are thus decoupled from the thickness of the second starting layer 6 .
- the structured, second starting layer 6 is removed (cf. FIG. 4C).
- the step shown in Figure 4C may be identical to the step shown in Figure 3C.
- An optoelectronic component produced using this method can have a first protective layer 7 arranged on the first and second boundary surface 2C, 2D, which has an L-shape in cross section and covers the transition 18 or the active zone 10 in the depression 4, the first Main surface 2A is uncovered by the protective layer 7 and the protective layer 7 is pulled back from the first main surface 2A.
- the first protective layer 7 can have a vertical distance b1, specified parallel to a vertical direction V, from a plane 2K of the first main surface 2A, which is greater than zero.
- the plane 2K is arranged parallel to a main extension plane of the structured region 2, while the vertical direction V is arranged transversely or perpendicularly thereto.
- the protective layer 7 can be identical to the structured, first starting layer 5 .
- the first protective layer 7 can form a spacer between the transition 18 or the active zone 10 and an electrical contact means (cf. FIGS. 7 and 9).
- the optoelectronic component is characterized by an enlarged contact area and the associated comparatively high performance. Further exemplary embodiments of methods for producing optoelectronic components are described with reference to FIGS. 5A to 5D.
- a structured region 2 is provided, which comprises a structured semiconductor body 3 and at least one structured layer 14 which is arranged on the semiconductor body 3 .
- the at least one structured layer 14 can be, for example, a Act contact layer, a reflection layer or a dielectric layer.
- the at least one structured layer 14 is arranged on a surface 3A of the semiconductor body 3 facing the first main surface 2A.
- a first starting layer 5 is conformally deposited on the structured region 2 and a second starting layer 6 is applied to this, which is then structured so that it is only on the first and second boundary surface 2C, 2D arranged areas of the first starting layer 5 covered.
- the further steps are the same as the steps shown in FIGS. 4A to 4C, so that in particular all the statements and advantages made in connection with FIGS. 4A to 4C are valid.
- the first starting layer 5 is structured by means of the structured, second starting layer 6 .
- the structuring can take place, for example, by means of wet-chemical etching (cf. FIG. 4B).
- the expansion of the first starting layer 5 can be changed by the etching time, with the first starting layer 5 being pulled back by different amounts from the first main surface 2A and the second boundary surface 2D.
- the L-shape shown in FIG. 5B can be achieved by brief etching, with the structured, first starting layer 5 or protective layer 7 extending from the first boundary surface 2C to the second boundary surface 2D.
- the expansion of the first starting layer 5 can be further reduced by medium etching, so that the structured, first starting layer 5 or protective layer 7 extends only up to the second Boundary surface 2D extends (see FIG. 5C).
- the first starting layer 5 or protective layer 7 has a vertical distance from the second boundary surface 2D which is equal to zero or tends towards zero.
- Long etching can reduce the extent of the first starting layer 5 to such an extent that the structured, first starting layer 5 or protective layer 7 is pulled back from the second boundary surface 2D and has a vertical distance b2 from the second boundary surface 2D that is greater than zero. and the structured, first starting layer 5 or protective layer 7 is arranged essentially only in the area of the junction 18 or the active zone 10 (cf. FIG. 5D).
- the expansion of the structured, first starting layer 5 or the first protective layer 7 is advantageously decoupled from the thickness of the second starting layer 6 .
- the structured, first starting layer 5 or first protective layer 7 is produced in a self-aligning manner without the use of photographic technology.
- the second starting layer can be removed analogously to the step illustrated in FIG. 4C. Relationships between a structural condition and thermal or electrical properties of an optoelectronic component are explained in more detail with reference to FIGS. 6A to 6E.
- the structured area 2' has a plurality of first boundary surfaces 2C', which delimit the depression 4' laterally.
- the spacer 8' is arranged in the depression 4' and largely fills it up except for an intermediate space 15'.
- the second boundary surface 2D' is uncovered by the spacer 8' in an opening area 8A'.
- the opening area 8A ⁇ has a lateral dimension a11 parallel to a lateral direction L1.
- the lateral dimension of the intermediate space 15' in the vertical direction V which runs perpendicularly to the lateral direction L1 only changes in the area of the first main surface 2A', so that, for example, a lateral dimension a12 is at a vertical distance to the second boundary surface 2D' is hardly larger than the dimension a11.
- a lateral dimension a12 is at a vertical distance to the second boundary surface 2D' is hardly larger than the dimension a11.
- the depression 4 is only filled to a small extent by the protective layer 7 in each case.
- the lateral dimensions a22, a32, a42 and a52 of the gap 15 at a vertical distance from the second boundary surface 2D are in each case significantly larger than the lateral dimension a12 of the comparative example. This creates more space for a contact means, as a result of which a thermal resistance of the optoelectronic component is improved, for example.
- FIG. 6B cf. FIG.
- the protective layer 7 has an opening region 7A with a lateral dimension a21, which can correspond to the lateral dimension a11 of the comparative example. Due to the larger lateral dimension a22, however, in the case of an optoelectronic component this embodiment improves the thermal resistance.
- the lateral dimension a31 of the opening area 7A is greater than in the comparative example shown in FIG. 6A. As a result, a contact area of the second semiconductor region 11 can be enlarged and thus a contact resistance and a forward voltage of the optoelectronic component can be reduced.
- FIG. 6D cf. FIG.
- the opening area 7A can be so large that the protective layer 7 extends from the first boundary surfaces 2C only to the second boundary surface 2D.
- the lateral dimension a41 of the opening area 7A is further increased compared to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6C.
- a contact area of the second semiconductor region 11 can be further enlarged and thus a contact resistance and a forward voltage of the optoelectronic component can be further improved.
- the protective layer 7 is limited to the area of the junction 18 or the active zone 10, so that there is even more space for the contact means and the thermal resistance as well as the contact resistance and the forward voltage can be further improved over the embodiment of FIG.
- the optoelectronic component 1 comprises a structured area 2 which has a structured semiconductor body 3 with a first semiconductor area 9 , an active zone 10 and a second semiconductor area 11 and structured layers 14A, 14B which are arranged on the semiconductor body 3 .
- the structured layer 14A is, for example, a contact layer or a first electrical contact means, which serves as a first electrode of the component 1 .
- the structured layer 14B can be an insulating layer that forms electrical insulation between the first contact means and a second electrical contact means 16 .
- the structured region 2 has a first main area 2A and a second main area 2B, the structured layers 14A, 14B being arranged on a surface 3A of the semiconductor body 3, which is located on a side of the semiconductor body 3 facing the first main area 2A.
- the structured region 2 also has a plurality of first boundary surfaces 2C and a second boundary surface 2D, with the first boundary surfaces 2C laterally delimiting and the at least one second boundary surface 2D bounds the depression 4 on a side facing the second main surface 2B.
- the depression 4 is therefore on all sides closed.
- the second boundary surface 2D is formed by a surface 11A of the second semiconductor region 11, which is arranged on a side facing the first main surface 2A.
- the surface 11A can be arranged essentially parallel to the second main surface 2B, that is to say within the scope of usual manufacturing tolerances. Furthermore, a part of each first boundary surface 2C is formed by a surface 3C of the semiconductor body 3 arranged transversely to the first and second main surface 2A, 2B.
- the depression 4 forms an intermediate space which is located between an elevated partial area 12 and a lower partial area 13 of the structured area 2 .
- the structured layers 14A, 14B, the first semiconductor region 9, the active zone 10 and a part of the second semiconductor region 11 are located in the elevated partial region 12. Another part of the second semiconductor region 11 is located in the lower-lying partial region 13.
- the structured region 2 further comprises an electrically weak or non-conductive protective layer 7, which is arranged on the first boundary surfaces 2C and covers the active zone 10 in the recess 4, the first main surface 2A being uncovered by the protective layer 7.
- the uncovered main surface 2A can be achieved, for example, by structuring the second starting layer in a self-aligning manner and structuring the first starting layer by means of the structured, second starting layer, as described in connection with the various exemplary embodiments of a method.
- the extent of the protective layer 7 is essentially limited to the area of the active zone 10, which can be achieved during production, for example, by long undercutting of the second starting layer (cf. FIG. 5C). However, it is also possible for the protective layer 7 to have a design as described in connection with FIGS.
- the protective layer 7 is a layer deposited conformally on the structured area 2, which layer contains an oxide such as Al2O3, Ta2O5, HfO2 or SiO2 or a nitride such as SiN or AlN.
- the protective layer 7 can be multi-layered and have a combination of the materials mentioned.
- the protective layer 7 is distinguished, for example, by advantageous passivation properties.
- the protective layer 7 has an opening area 7A on the second boundary surface 2D, in which the second electrical contact means 16 is arranged.
- the second electrical contact means 16 extends from the first main surface 2A through the recess 4 to the second boundary surface 2D and forms a second electrode of the optoelectronic component 1.
- the second electrical contact means 16 has larger lateral dimensions a51 , a52 (see FIGS. 6A and 6E), resulting in a lower contact resistance, a lower forward voltage, better thermal resistance, lower component heating, a longer service life of the component 1 and a higher maximum operating current.
- a current is impressed (indicated by arrows) not only on the second boundary surface 2D, but also on the first Boundary surfaces 2C possible. Overall, this improves the performance of component 1.
- the second contact means 16 can be formed with smaller lateral dimensions, as a result of which light-absorbing surfaces are reduced.
- FIG. 9 shows an exemplary embodiment of an optoelectronic component 1 which has a reflection layer 17 which is arranged on a side of the second contact means 16 which faces the structured region 2 and which increases the brightness of the component 1.
- the invention is not limited by the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments.
- This patent application claims the priority of German patent application 102021130159.9, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
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Abstract
Es wird ein optoelektronisches Bauteil (1) angegeben umfassend einen strukturierten Bereich (2) umfassend einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B), zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, und eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht (7), welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche (20) angeordnet ist und einen Übergang (18) zwischen dem ersten Halbleiterbereich (9) und dem zweiten Halbleiterbereich (11) in der Vertiefung (4) bedeckt, wobei die erste Hauptfläche (2A) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (1) angegeben.
Description
Beschreibung OPTOELEKTRONISCHES BAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILS Es werden ein optoelektronisches Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils angegeben. Beispielsweise ist das optoelektronische Bauteil dafür geeignet, elektromagnetische Strahlung, etwa im sichtbaren bis infraroten Spektralbereich, zu emittieren. Zur Strukturierung von Schichten, beispielsweise von Passivierungsschichten, in optoelektronischen Bauteilen kommen verschiedene Verfahren wie etwa die Fotolithografie oder die sogenannte Spacertechnologie, bei welcher eine Spacerschicht in selbstjustierender Weise strukturiert wird, zum Einsatz. Die Spacertechnologie findet insbesondere an stufenartigen Übergängen von Halbleiterschichtenfolgen der optoelektronischen Bauteile Anwendung. Während die Fotolithografie relativ kostenintensiv ist, kommt für die Spacertechnologie nur eine begrenzte Auswahl an sogenannten Spacermaterialien, zum Beispiel TEOS (Tetraethylorthosilicat), in Frage, mit welchen sich die nötigen Anforderungen wie beispielsweise eine konforme Kantenabdeckung und eine ausreichende Schichtdicke bei akzeptabler Wachstumsgeschwindigkeit erfüllen lassen. Während eine relativ dicke Spacerschicht bei der Prozessierung einerseits gewünscht ist, beansprucht andererseits ein aus ihr erzeugter Spacer im fertigen Bauteil relativ viel Platz, der beispielsweise als Kontaktfläche für elektrische Anschlüsse verlorengeht, was zu einem höheren Kontaktwiderstand und einer verringerten Leistungsfähigkeit der optoelektronischen Bauteile führen kann.
Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend unter anderem darin, ein leistungsfähiges optoelektronisches Bauteil anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht vorliegend unter anderem darin, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines derartigen optoelektronischen Bauteils anzugeben. Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein optoelektronisches Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen eines optoelektronischen Bauteils sowie eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen strukturierten Bereich. Der strukturierte Bereich kann einen Halbleiterkörper aufweisen, der einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich umfasst, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich eine aktive Zone aufweisen, wobei die aktive Zone zum Empfang oder zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Insbesondere handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauteil um ein strahlungsemittierendes Bauteil. Der Halbleiterkörper kann
strukturiert sein und dabei eine dem strukturierten Bereich entsprechende Strukturierung aufweisen. Der erste und zweite Halbleiterbereich sowie die aktive Zone können jeweils aus einer oder mehreren Halbleiterschichten gebildet sein. Bei den Halbleiterschichten kann es sich um epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat abgeschiedene Schichten handeln. Das Aufwachssubstrat kann nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichten im Halbleiterkörper verbleiben oder zumindest teilweise abgelöst werden. Für die Halbleiterbereiche beziehungsweise Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 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 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- 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. Weiterhin kann der strukturierte Bereich eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweisen, die den strukturierten Bereich beispielsweise auf zwei einander
gegenüberliegenden Seiten begrenzen. Der erste Halbleiterbereich kann auf einer der ersten Hauptfläche zugewandten Seite des zweiten Halbleiterbereichs und der zweite Halbleiterbereich kann auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite des ersten Halbleiterbereichs angeordnet sein. Der strukturierte Bereich kann zumindest eine strukturierte Schicht aufweisen, die auf dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Kontaktschicht, eine Reflexionsschicht oder eine dielektrische Schicht handeln. Die zumindest eine strukturierte Schicht kann auf einer der ersten Hauptfläche zugewandten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein. Weiterhin kann der strukturierte Bereich zumindest eine erste Begrenzungsfläche und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche aufweisen, wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche eine Vertiefung, die sich von der ersten Hauptfläche in den strukturierten Bereich hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche die Vertiefung auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite begrenzt. Die Vertiefung kann an einer oder mehreren Seiten offen sein. Alternativ kann die Vertiefung an allen Seiten geschlossen sein. Mit anderen Worten kann die Vertiefung durch eine oder mehrere erste Begrenzungsflächen seitlich teilweise oder vollständig begrenzt sein. Unter einer Vertiefung ist vorliegend beispielsweise ein Zwischenraum zu verstehen, der sich zwischen einem erhöhten Teilbereich und einem tiefer gelegenen Teilbereich des strukturierten Bereichs befindet.
Beispielsweise kann die zweite Begrenzungsfläche durch eine Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs des Halbleiterkörpers gebildet sein. Die Oberfläche kann im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen, parallel zur zweiten Hauptfläche angeordnet sein. Weiterhin kann zumindest ein Teil der ersten Begrenzungsfläche durch eine quer zur ersten und/oder zweiten Hauptfläche angeordnete Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildet sein. Ferner kann das optoelektronische Bauteil eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht umfassen, welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche angeordnet ist und einen Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich in der Vertiefung bedeckt. Die Schutzschicht kann dafür vorgesehen sein, einen p-n-Übergang, der beispielsweise in der aktiven Zone vorhanden ist, gegenüber der Umgebung elektrisch zu isolieren. Beispielsweise kann die Schutzschicht als Abstandshalter zwischen dem Übergang beziehungsweise der aktiven Zone und einem elektrischen Kontaktmittel des optoelektronischen Bauteils dienen. Die Schutzschicht kann auf allen ersten Begrenzungsflächen, welche die Vertiefung seitlich begrenzen, angeordnet sein. Weiterhin kann die erste Hauptfläche des strukturierten Bereichs von der Schutzschicht unbedeckt sein. Eine zur Herstellung der Schutzschicht verwendete Ausgangsschicht kann dabei zunächst auf die erste Hauptfläche aufgebracht und anschließend strukturiert werden, so dass sie die erste Hauptfläche nicht mehr bedeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil - einen strukturierten Bereich umfassend - einen Halbleiterkörper umfassend einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche, - zumindest eine erste Begrenzungsfläche und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche, wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche eine Vertiefung, die sich von der ersten Hauptfläche in den strukturierten Bereich hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche die Vertiefung auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite begrenzt, und - eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht, welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche angeordnet ist und einen Übergang zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich in der Vertiefung bedeckt, wobei die erste Hauptfläche von der Schutzschicht unbedeckt ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung handelt es sich bei der Schutzschicht um eine auf dem strukturierten Bereich konform abgeschiedene Schicht. Bei einer konformen Abscheidung ist ein Schichtwachstum an vertikalen Kanten genauso hoch wie auf horizontalen Flächen. Eine konform abgeschiedene Schicht kann daher eine konstante Dicke aufweisen. Die Dicke der Schutzschicht kann beispielsweise im Vergleich zu Spacerschichten relativ gering sein und zwischen wenigen Nanometern und wenigen hundert Nanometern betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung enthält die Schutzschicht ein Oxid oder Nitrid. Beispielsweise kann die Schutzschicht zumindest eines der folgenden Materialien enthalten: Al2O3, Ta2O5, HfO2, SiO2, SiN, AlN. Die Schutzschicht kann mehrschichtig ausgebildet sein und dabei eine Kombination der genannten Materialien aufweisen. Derartige Materialien zeichnen sich etwa durch ihre Passivierungseigenschaften aus. Vorteilhafterweise können die für die Schutzschicht verwendeten Materialien aufgrund des vorliegend beschriebenen Verfahrens relativ frei gewählt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung ist die Schutzschicht von der ersten Hauptfläche zurückgezogen und weist zu einer Ebene der ersten Hauptfläche einen vertikalen Abstand auf, der größer oder gleich Null ist. Der vertikale Abstand wird entlang einer vertikalen Richtung bestimmt, die quer zu einer Haupterstreckungsebene des strukturierten Bereichs verläuft. Ferner kann sich die Schutzschicht von der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche bis an oder auf die zweite Begrenzungsfläche erstrecken und zu der zweiten Begrenzungsfläche einen vertikalen Abstand aufweisen, der im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Herstellungstoleranzen, gleich Null ist. Hierbei können zwischen dem Übergang zwischen den Halbleiterbereichen und der zweiten Begrenzungsfläche angeordnete Bereiche der ersten Begrenzungsfläche von der Schutzschicht zumindest größtenteils bedeckt sein. Alternativ kann die Schutzschicht von der zweiten Begrenzungsfläche zurückgezogen sein und zu dieser einen
vertikalen Abstand aufweisen, der größer als Null ist. Dabei kann die zumindest eine erste Begrenzungsfläche von der Schutzschicht größtenteils unbedeckt sein. Beispielsweise kann die Schutzschicht auf den Übergang zwischen den Halbleiterbereichen begrenzt sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist die Schutzschicht an der zweiten Begrenzungsfläche einen Öffnungsbereich auf, in welchem die zweite Begrenzungsfläche von der Schutzschicht unbedeckt ist. Der unbedeckte Bereich der zweiten Begrenzungsfläche kann eine Kontaktfläche des Halbleiterkörpers bilden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauteil ein elektrisches Kontaktmittel auf, das in dem Öffnungsbereich der Schutzschicht angeordnet ist. Das elektrische Kontaktmittel kann sich von der ersten Hauptfläche des strukturierten Bereichs durch die Vertiefung hindurch bis auf die zweite Begrenzungsfläche erstrecken und eine zweite Elektrode des optoelektronischen Bauteils bilden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauteil ein weiteres elektrisches Kontaktmittel auf, das an der ersten Hauptfläche angeordnet ist. Beispielsweise kann das weitere elektrische Kontaktmittel auf einer der ersten Hauptfläche zugewandten Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein und eine erste Elektrode des optoelektronischen Bauteils bilden. Die beiden elektrischen Kontaktmittel beziehungsweise die erste und zweite Elektrode können durch eine Isolierschicht elektrisch voneinander isoliert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung weist das optoelektronische Bauteil eine auf der Schutzschicht angeordnete, weitere Schutzschicht auf, die eine größere Dicke aufweist als die darunter angeordnete Schutzschicht. Die weitere Schutzschicht kann ein Oxid, beispielsweise SiO2, oder Nitrid, beispielsweise SiNx, enthalten. Weiterhin kann es sich bei der weiteren Schutzschicht um eine konform abgeschiedene Schicht handeln. Die Dicke der weiteren Schutzschicht kann beispielsweise zwischen 200 nm und 10 µm, insbesondere zwischen 400 nm und 2 µm, betragen. Die weitere Schutzschicht kann mittels CVD (Chemical Vapour Deposition) oder PECVD (Plasma Enhanced CVD) hergestellt werden. Die weitere Schutzschicht kann zusammen mit der Schutzschicht, auf der sie angeordnet ist, als Abstandshalter zwischen dem Übergang zwischen den Halbleiterbereichen und dem in der Vertiefung angeordneten elektrischen Kontaktmittel dienen. Das nachfolgend beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines optoelektronischen Bauteils der oben genannten Art geeignet. Im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Bauteil beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils der oben genannten Art umfasst dieses: - Bereitstellen eines strukturierten Bereichs umfassend - einen Halbleiterkörper umfassend einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich, die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche,
- zumindest eine erste Begrenzungsfläche und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche, wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche eine Vertiefung, die sich von der ersten Hauptfläche in den strukturierten Bereich hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche die Vertiefung auf einer der zweiten Hauptfläche zugewandten Seite begrenzt, - Erzeugen einer ersten Ausgangsschicht zur Herstellung einer elektrisch schwach oder nichtleitenden Schutzschicht auf der ersten Hauptfläche, der ersten Begrenzungsfläche und der zweiten Begrenzungsfläche, - Erzeugen einer zweiten Ausgangsschicht auf der ersten Ausgangsschicht zur Herstellung einer weiteren Schutzschicht, - Herstellen einer strukturierten, zweiten Ausgangsschicht, wobei Bereiche der zweiten Ausgangsschicht, die auf der ersten Hauptfläche angeordnet sind, und Bereiche, die auf der zweiten Begrenzungsfläche angeordnet sind, entfernt werden, und - Strukturieren der ersten Ausgangsschicht mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht, wobei Bereiche, die von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht unbedeckt sind, entfernt werden. Die strukturierte, zweite Ausgangsschicht weist also die Funktion einer Maskenschicht, insbesondere die Funktion einer Ätzmaske, auf. Zur Strukturierung der ersten Ausgangsschicht werden damit keine fotolithografischen Prozesse benötigt. Ferner kann die strukturierte, zweite Ausgangsschicht vollständig entfernt werden und somit als Opferschicht dienen. Durch die Funktion der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht als Masken- beziehungsweise Opferschicht wird eine von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht bedeckte
Oberfläche der ersten Ausgangsschicht bei der Strukturierung mit Vorteil weniger angegriffen, so dass die Schutzschicht eine geringere Oberflächenrauheit aufweist, was sich positiv auf die Reflexionseigenschaften darauf angeordneter Reflexionsmittel und damit auf die Helligkeit des Bauteils auswirkt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die zweite Ausgangsschicht dicker hergestellt als die erste Ausgangsschicht. Die zweite Ausgangsschicht kann mittels eines anisotropen Ätzverfahrens strukturiert werden. Beispielsweise kann die zweite Ausgangsschicht durch anisotrope Rückätzung in selbstjustierender Weise strukturiert werden. „In selbstjustierender Weise“ bedeutet vorliegend insbesondere, dass bei der Strukturierung keine lithografischen Prozesse zur Anwendung kommen. Ein Schicht- beziehungsweise Ätzabtrag kann der Dicke der zweiten Ausgangsschicht entsprechen. Beispielsweise kann die zweite Ausgangsschicht mittels chemischer Gasphasenabscheidung, beispielsweise mittels CVD oder PECVD, aus SiO2 oder SiNx hergestellt werden. Dadurch kann eine relativ konforme Schicht mit akzeptabler Abscheidegeschwindigkeit erzeugt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die erste Ausgangsschicht mittels eines der folgenden Verfahren hergestellt: ALD (Atomic Layer Deposition), PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), Sputtern. Mittels dieser Verfahren ist es möglich, die erste Ausgangsschicht konform mit einer vergleichsweise geringen Dicke abzuscheiden. Es ist möglich, mehrere erste Ausgangsschichten zur Herstellung einer oder mehrerer Schutzschichten auf den strukturierten Bereich aufzubringen.
Mit Vorteil können die verwendeten Materialien hierbei relativ frei gewählt werden. Insbesondere kommen für die erste Ausgangsschicht auf einem Oxid oder Nitrid basierende Materialien wie Al2O3, Ta2O5, HfO2 SiO2, SiN oder AlN in Frage. Gemäß zumindest einer Ausführungsform oder Ausgestaltung wird die erste Ausgangsschicht mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens strukturiert. Dabei wird die erste Ausgangsschicht zu der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht selektiv geätzt. Die strukturierte, erste Ausgangsschicht kann hierbei mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht bündig abschließen. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht bis auf einen durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht bedeckten Bereich entfernt werden. Alternativ kann die erste Ausgangsschicht mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens strukturiert werden. Dies setzt eine ausreichende Ätzselektivität zwischen der ersten Ausgangsschicht und der zweiten Ausgangsschicht voraus. Bei dem nasschemischen Ätzverfahren handelt es sich um eine sanftere Methode als beim trockenchemischen Ätzverfahren, da das geätzte Material weniger beschädigt wird. Dabei kann die strukturierte, zweite Ausgangsschicht unterätzt werden. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht auch in durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht bedeckten Bereichen entfernt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die strukturierte, zweite Ausgangsschicht nach der Strukturierung der ersten Ausgangsschicht entfernt. Dies kann beispielsweise durch ein
nasschemisches Ätzverfahren, insbesondere selektiv zur strukturierten, ersten Ausgangsschicht, erfolgen. Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Figuren 1A bis 1C verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Vergleichsbeispiel, Figuren 2A bis 2E verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figuren 2A bis 2C und 3A bis 3C verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figuren 2A bis 2C und 4A bis 4C verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, Figuren 5A und 5B, Figuren 5A und 5C und Figuren 5A und 5D jeweils verschiedene Schritte eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, Figur 6A eine schematische Querschnittsansicht eines strukturierten Bereichs mit einer strukturierten Schicht
gemäß einem Vergleichsbeispiel und Figuren 6B bis 6E schematische Querschnittsansichten von strukturierten Bereichen jeweils mit einer Schutzschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, Figuren 7 und 9 schematische Querschnittsansichten von optoelektronischen Bauteilen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, Figur 8 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem Vergleichsbeispiel. 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. Anhand der Figuren 1A bis 1C wird ein Vergleichsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils näher erläutert. Zunächst wird ein strukturierter Bereich 2‘ mit einem strukturierten Halbleiterkörper 3‘ bereitgestellt. Der strukturierte Bereich 2‘ weist eine Vertiefung 4‘ auf, so dass der strukturierte Bereich 2‘ in der schematischen Querschnittsansicht, die in Figur 1A dargestellt ist, von einer ersten Hauptfläche 2A‘ bis zu einer zweiten Begrenzungsfläche 2D‘ einen stufenförmigen Verlauf aufweist.
Auf dem strukturierten Bereich 2‘ wird zum Beispiel aus TEOS eine hinreichend dicke Ausgangsschicht 6‘ erzeugt (vgl. Figur 1B). Andere Materialien sind im Hinblick auf Konformität und Abscheidegeschwindigkeit weniger geeignet. Weiterhin wird durch anisotropes Rückätzen der Ausgangsschicht 6‘ ein sog. Spacer beziehungsweise Abstandshalter 8‘ erzeugt (vgl. Figur 1C). Figur 6A zeigt einen strukturierten Bereich 2‘ mit einem Spacer 8‘, der mit einem Verfahren wie in Verbindung mit den Figuren 1A bis 1C beschrieben hergestellt werden kann. Wie aus Figur 6A hervorgeht, nimmt dabei der Spacer 8‘ einen Großteil der Vertiefung 4‘ ein, so dass ein in der Vertiefung 4‘ angeordnetes Kontaktmittel lateral eingeschnürt ist. Daraus folgen beispielsweise ein höherer Wärmeleitwiderstand und Kontaktwiderstand und eine geringere Stromtragfähigkeit. Anhand der Figuren 2A bis 2E wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils beschrieben. Zunächst wird ein strukturierter Bereich 2 bereitgestellt (vgl. Figur 2A). Der strukturierte Bereich 2 weist einen Halbleiterkörper 3 auf oder besteht daraus. Der Halbleiterkörper 3 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 9 einer ersten Leitfähigkeit und einen zweiten Halbleiterbereich 11 einer zweiten Leitfähigkeit. An einem Übergang 18 zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 9, 11 kann eine aktive Zone 10 angeordnet sein, wobei die aktive Zone 10 zur Erzeugung oder zum Empfang von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sein kann.
Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Halbleiterbereich 9 um einen p-dotierten Bereich und bei dem zweiten Halbleiterbereich 11 um einen n-dotierten Bereich. Der erste und zweite Halbleiterbereich 9, 11 sowie die aktive Zone 10 können jeweils aus einer oder mehreren Halbleiterschichten gebildet sein. Bei den Halbleiterschichten kann es sich um epitaktisch auf einem Aufwachssubstrat abgeschiedene Schichten handeln. Das Aufwachssubstrat kann nach dem Aufwachsen der Halbleiterschichten im Halbleiterkörper 3 verbleiben oder zumindest teilweise abgelöst werden. Für die Halbleiterbereiche 9, 10, 11 beziehungsweise Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 3 kommen, wie bereits oben näher erläutert, beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. Ferner weist der strukturierte Bereich 2 eine erste Hauptfläche 2A und eine zweite Hauptfläche 2B auf. Der erste Halbleiterbereich 9 ist auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Seite des zweiten Halbleiterbereichs 11 und der zweite Halbleiterbereich 11 ist auf einer der zweiten Hauptfläche 2B zugewandten Seite des ersten Halbleiterbreichs 9 angeordnet. Weiterhin weist der strukturierte Bereich 2 eine erste Begrenzungsfläche 2C und eine zweite Begrenzungsfläche 2D auf, wobei die erste Begrenzungsfläche 2C eine Vertiefung 4, die sich von der ersten Hauptfläche 2A in den strukturierten Bereich 2 hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zweite Begrenzungsfläche 2D die Vertiefung 4 auf einer der zweiten Hauptfläche 2B zugewandten Seite begrenzt. Zugleich wird ein
erhöhter Teilbereich 12 des strukturierten Bereichs 2 auf einer der Vertiefung 4 zugewandten Seite durch die erste Begrenzungsfläche 2C begrenzt. Weiterhin wird ein tiefer gelegener Teilbereich 13 des strukturierten Bereichs 2 auf einer der Vertiefung 4 zugewandten Seite durch die erste Begrenzungsfläche 2C begrenzt. In einem weiteren Schritt wird eine erste Ausgangsschicht 5 zur Herstellung einer elektrisch schwach oder nichtleitenden Schutzschicht 7 auf der ersten Hauptfläche 2A, der ersten Begrenzungsfläche 2C und der zweiten Begrenzungsfläche 2D erzeugt (vgl. Figuren 2B und 2E). Mit Vorteil wird die erste Ausgangsschicht 5 auf dem strukturierten Bereich 2 konform abgeschieden. Dabei kommt für die Herstellung der ersten Ausgangsschicht 5 beispielsweise eines der folgenden Verfahren in Frage: ALD, PECVD, Sputtern. Bei der konformen Abscheidung ist ein Schichtwachstum an vertikalen Kanten, das heißt beispielsweise an der ersten Begrenzungsfläche 2C, genauso hoch wie auf horizontalen Flächen, das heißt beispielsweise auf der ersten Hauptfläche 2A und der zweiten Begrenzungsfläche 2D. Die konform abgeschiedene Ausgangsschicht 5 kann daher eine konstante Dicke d1 aufweisen, die beispielsweise zwischen wenigen Nanometern und wenigen hundert Nanometern beträgt. Die Ausgangsschicht 5 kann aus einem Oxid wie Al2O3, Ta2O5, HfO2 oder SiO2 oder einem Nitrid wie SiN oder AlN gebildet werden. Vorteilhafterweise sind die Materialien für die Ausgangsschicht 5 relativ frei wählbar, da die Ausgangsschicht 5 nicht die Anforderungen an eine Maskenschicht oder Opferschicht erfüllen muss, die vielmehr
durch eine zweite Ausgangsschicht 6 (vgl. Figur 2C) erfüllt werden. In einem weiteren Schritt wird auf der ersten Ausgangsschicht 5 eine zweite Ausgangsschicht 6 zur Herstellung einer weiteren Schutzschicht 8 erzeugt (vgl. Figuren 2C und 2E). Die zweite Ausgangsschicht 6 kann auf der ersten Ausgangsschicht 5 konform mit einer größeren Dicke d2 als die erste Ausgangsschicht 5 abgeschieden werden. Die Dicke d2 kann zwischen 200 nm und 10 µm, insbesondere zwischen 400 nm und 2 µm, betragen. Beispielsweise kann die zweite Ausgangsschicht 6 mittels chemischer Gasphasenabscheidung, beispielsweise mittels CVD oder PECVD, aus SiO2 oder SiNx hergestellt werden. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Strukturierung der zweiten Ausgangsschicht 6, wobei Bereiche der zweiten Ausgangsschicht 6, die auf der ersten Hauptfläche 2A angeordnet sind, und Bereiche, die auf der zweiten Begrenzungsfläche 2D angeordnet sind, entfernt werden (vgl. Figur 2D). Die zweite Ausgangsschicht 6 kann mittels anisotroper Rückätzung in selbstjustierender Weise ohne den Einsatz von fotolithografischen Methoden strukturiert werden. Ein Schicht- beziehungsweise Ätzabtrag kann der Dicke d2 der zweiten Ausgangsschicht 6 entsprechen. Die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 weist auf einer dem strukturierten Bereich 2 abgewandten Seite eine konvex gekrümmte Oberfläche 6A auf. Nachfolgend wird die erste Ausgangsschicht 5 mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert, wobei Bereiche, die von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 unbedeckt sind, entfernt werden (vgl. Figur 2E). Die
strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 dient also als Maskenschicht, insbesondere als Ätzmaske. Zur Strukturierung der ersten Ausgangsschicht 5 werden damit keine fotolithografischen Prozesse benötigt. Die erste Ausgangsschicht 5 kann mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens selektiv zur zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert werden. Dabei kann die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 bündig abschließen. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht 5 bis auf einen durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 bedeckten Bereich entfernt werden. Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauteil kann eine auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete erste Schutzschicht 7 aufweisen, die im Querschnitt eine L-Form aufweist und den Übergang 18 zwischen den beiden Halbleiterbereichen 9, 11 beziehungsweise die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt ist. Dabei kann die erste Schutzschicht 7 mit der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 identisch sein. Ferner kann das auf diese Weise hergestellte Bauteil eine weitere Schutzschicht 8 aufweisen, die mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 identisch ist. Die erste und zweite Schutzschicht 7, 8 können einen Abstandshalter zwischen dem Übergang 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 und einem elektrischen Kontaktmittel bilden (vgl. Figuren 7 und 9). Die Schutzschicht 8 kann sich in ihrer Durchbruchfestigkeit von der darunter angeordneten Schutzschicht 7 unterscheiden. Die Durchbruchfestigkeit kann bei der weiteren Schutzschicht 8 geringer sein. Das
optoelektronische Bauteil zeichnet sich durch eine besonders gute Durchbruchfestigkeit und damit einhergehende vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit aus. Anhand der Figuren 2A bis 2C und 3A bis 3C wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils beschrieben. Die in den Figuren 2A bis 2C dargestellten Schritte wurden bereits weiter oben näher erläutert und werden daher nicht erneut beschrieben. Wie in Figur 3A dargestellt ist, wird die zweite Ausgangsschicht 6 nach der Abscheidung strukturiert, so dass die erste Ausgangsschicht 5 nur in Bereichen der ersten Begrenzungsfläche 2C und der zweiten Begrenzungsfläche 2D von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 bedeckt ist. Der in Figur 3A dargestellte Schritt kann mit dem in Figur 2D dargestellten Schritt identisch sein. In einem weiteren Schritt wird die erste Ausgangsschicht 5 mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert, die somit als Maskenschicht, insbesondere als Ätzmaske, dient (vgl. Figur 3B). Die Strukturierung kann mittels eines anisotropen Ätzverfahrens, beispielsweise mittels trockenchemischen Ätzens, erfolgen. Dabei kann die erste Ausgangsschicht 5 bis auf einen durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 bedeckten Bereich entfernt werden. Der in Figur 3B dargestellte Schritt kann mit dem in Figur 2E dargestellten Schritt identisch sein. In einem weiteren Schritt wird die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 entfernt (vgl. Figur 3C). Dies kann beispielsweise durch ein nasschemisches Ätzverfahren, insbesondere selektiv zur strukturierten, ersten
Ausgangsschicht, erfolgen. Die Ausgangsschicht 6 dient hierbei zusätzlich als Opferschicht. Durch die Funktion der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 als Masken- beziehungsweise Opferschicht wird eine von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht bedeckte Oberfläche 5A der ersten Ausgangsschicht 5 bei der Strukturierung mit Vorteil weniger angegriffen, so dass die Schutzschicht 7 eine geringere Oberflächenrauheit aufweist, was sich positiv auf die Reflexionseigenschaften darauf angeordneter Reflexionsmittel und damit auf die Helligkeit des Bauteils auswirkt (vgl.hierzu auch Figur 9). Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauteil kann eine auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete erste Schutzschicht 7 aufweisen, die im Querschnitt eine L-Form aufweist und den Übergang 18 beziehungsweise die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt und die Schutzschicht 7 von der ersten Hauptfläche 2A zurückgezogen ist. Dabei kann die erste Schutzschicht 7 mit der ersten Hauptfläche 2A im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Herstellungstoleranzen, bündig abschließen, so dass ein vertikaler Abstand zu einer Ebene der ersten Hauptfläche 2A Null beträgt beziehungsweise gegen Null tendiert. Die Schutzschicht 7 kann mit der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 identisch sein. Die erste Schutzschicht 7 kann einen Abstandshalter zwischen dem p-n-Übergang 18 beziehungsweise zwischen der aktiven Zone 10 und einem elektrischen Kontaktmittel bilden (vgl. Figuren 7 und 9).
Anhand der Figuren 2A bis 2C und 4A bis 4C wird ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils beschrieben. Die in den Figuren 2A bis 2C dargestellten Schritte wurden bereits weiter oben näher erläutert und werden daher nicht erneut beschrieben. Wie in Figur 4A dargestellt ist, wird die zweite Ausgangsschicht 6 nach der Abscheidung strukturiert, so dass sie nur auf der ersten Begrenzungsfläche 2C und der zweiten Begrenzungsfläche 2D angeordnet ist. Der in Figur 4A dargestellte Schritt kann mit dem in Figur 2D und Figur 3A dargestellten Schritt identisch sein. In einem weiteren Schritt wird die erste Ausgangsschicht 5 mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 strukturiert (vgl. Figur 4B). Die Strukturierung kann mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens selektiv zur zweiten Ausgangsschicht 6 erfolgen. Dabei kann die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 unterätzt werden, so dass Seitenkanten der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 gegenüber Seitenkanten der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 zurückgezogen sind. Mit anderen Worten kann die erste Ausgangsschicht 5 auch in durch die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 bedeckten Bereichen entfernt werden. Damit sind laterale Ausmaße der Schutzschicht 7 von der Dicke der zweiten Ausgangsschicht 6 entkoppelt. In einem weiteren Schritt wird die strukturierte, zweite Ausgangsschicht 6 entfernt (vgl. Figur 4C). Dies kann beispielsweise durch ein nasschemisches Ätzverfahren erfolgen. Der in Figur 4C dargestellte Schritt kann mit dem in Figur 3C dargestellten Schritt identisch sein.
Ein mit diesem Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauteil kann eine auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete erste Schutzschicht 7 aufweisen, die im Querschnitt eine L-Form aufweist und den Übergang 18 beziehungsweise die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt ist und die Schutzschicht 7 von der ersten Hauptfläche 2A zurückgezogen ist. Dabei kann die erste Schutzschicht 7 einen parallel zu einer vertikalen Richtung V angegebenen vertikalen Abstand b1 zu einer Ebene 2K der ersten Hauptfläche 2A aufweisen, der größer ist als Null. Die Ebene 2K ist dabei parallel zu einer Haupterstreckungsebene des strukturierten Bereichs 2 angeordnet, während die vertikale Richtung V quer beziehungsweise senkrecht zu dieser angeordnet ist. Die Schutzschicht 7 kann mit der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 identisch sein. Die erste Schutzschicht 7 kann einen Abstandshalter zwischen dem Übergang 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 und einem elektrischen Kontaktmittel bilden (vgl. Figuren 7 und 9). Das optoelektronische Bauteil zeichnet sich durch eine vergrößerte Kontaktfläche und damit einhergehende vergleichsweise hohe Leistungsfähigkeit aus. Anhand der Figuren 5A bis 5D werden weitere Ausführungsbeispiele von Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen beschrieben. Hierbei wird ein strukturierter Bereich 2 bereitgestellt, der einen strukturierten Halbleiterkörper 3 und zumindest eine strukturierte Schicht 14 umfasst, die auf dem Halbleiterkörper 3 angeordnet ist. Bei der zumindest einen strukturierten Schicht 14 kann es sich beispielsweise um eine
Kontaktschicht, eine Reflexionsschicht oder eine dielektrische Schicht handeln. Die zumindest eine strukturierte Schicht 14 ist auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Oberfläche 3A des Halbleiterkörpers 3 angeordnet. Analog zu den in den Figuren 2A bis 2D dargestellten Schritten wird auf dem strukturierten Bereich 2 eine erste Ausgangsschicht 5 konform abgeschieden und auf dieser eine zweite Ausgangsschicht 6 aufgebracht, die dann strukturiert wird, so dass sie nur noch auf der ersten und zweiten Begrenzungsfläche 2C, 2D angeordnete Bereiche der ersten Ausgangsschicht 5 bedeckt. Die weiteren Schritte gleichen den in den Figuren 4A bis 4C dargestellten Schritten, so dass insbesondere sämtliche im Zusammenhang mit den Figuren 4A bis 4C gemachten Ausführungen und Vorteile Gültigkeit haben. Mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht 6 findet eine Strukturierung der ersten Ausgangsschicht 5 statt. Die Strukturierung kann beispielsweise mittels nasschemischen Ätzens erfolgen (vgl. hierzu Figur 4B). Dabei kann durch die Ätzdauer die Ausdehnung der ersten Ausgangsschicht 5 verändert werden, wobei die erste Ausgangsschicht 5 von der ersten Hauptfläche 2A und der zweiten Begrenzungsfläche 2D unterschiedlich weit zurückgezogen wird. Beispielsweise kann durch kurzes Ätzen die in Figur 5B dargestellte L-Form erzielt werden, wobei sich die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 von der ersten Begrenzungsfläche 2C bis auf die zweite Begrenzungsfläche 2D erstreckt. Durch mittleres Ätzen kann die Ausdehnung der ersten Ausgangsschicht 5 weiter reduziert werden, so dass sich die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 nur bis an die zweite
Begrenzungsfläche 2D erstreckt (vgl. Figur 5C). In beiden Fällen weist die erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 zu der zweiten Begrenzungsfläche 2D einen vertikalen Abstand auf, der gleich Null ist beziehungsweise gegen Null tendiert. Durch langes Ätzen kann die Ausdehnung der ersten Ausgangsschicht 5 so weit reduziert werden, dass die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 von der zweiten Begrenzungsfläche 2D zurückgezogen ist und einen vertikalen Abstand b2 zu der zweiten Begrenzungsfläche 2D aufweist, der größer als Null ist, und die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise Schutzschicht 7 im Wesentlichen nur im Bereich des Übergangs 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 angeordnet ist (vgl. Figur 5D). Die Ausdehnung der strukturierten, ersten Ausgangsschicht 5 beziehungsweise der ersten Schutzschicht 7 ist vorteilhafterweise von der Dicke der zweiten Ausgangsschicht 6 entkoppelt. Die strukturierte, erste Ausgangsschicht 5 beziehungsweise erste Schutzschicht 7 wird selbstjustierend ohne Einsatz von Fototechnik erzeugt. Nach der Strukturierung der ersten Ausgangsschicht 5 kann die zweite Ausgangsschicht analog zu dem in Figur 4C dargestellten Schritt entfernt werden. Anhand der Figuren 6A bis 6E werden Zusammenhänge zwischen einer strukturellen Beschaffenheit und thermischen beziehungsweise elektrischen Eigenschaften eines optoelektronischen Bauteils näher erläutert. Bei dem in Figur 6A dargestellten Vergleichsbeispiel weist der strukturierte Bereich 2‘ mehrere erste Begrenzungsflächen
2C‘ auf, welche die Vertiefung 4‘ seitlich begrenzen. Der Spacer 8‘ ist in der Vertiefung 4‘ angeordnet und füllt diese bis auf einen Zwischenraum 15‘ größtenteils aus. Die zweite Begrenzungsfläche 2D‘ ist in einem Öffnungsbereich 8A` des Spacers 8‘ von diesem unbedeckt. Der Öffnungsbereich 8A` weist parallel zu einer lateralen Richtung L1 eine laterale Abmessung a11 auf. Ausgehend von dem Öffnungsbereich 8A` ändert sich die laterale Abmessung des Zwischenraums 15‘ in der vertikalen Richtung V, die senkrecht zu der lateralen Richtung L1 verläuft, erst im Bereich der ersten Hauptfläche 2A‘, so dass beispielsweise eine laterale Abmessung a12 in einem vertikalen Abstand zu der zweiten Begrenzungsfläche 2D‘ kaum größer ist als die Abmessung a11. Bei den in den Figuren 6B bis 6E dargestellten Ausführungsbeispielen, die durch ein wie in Verbindung mit den Figuren 3 bis 5 erläutertes Verfahren hergestellt werden können, ist die Vertiefung 4 durch die Schutzschicht 7 jeweils nur zu einem geringen Teil gefüllt. Die lateralen Abmessungen a22, a32, a42 und a52 des Zwischenraums 15 in einem vertikalen Abstand zur zweiten Begrenzungsfläche 2D sind dabei jeweils wesentlich größer als die laterale Abmessung a12 des Vergleichsbeispiels. Dadurch entsteht mehr Platz für ein Kontaktmittel, wodurch beispielsweise ein thermischer Widerstand des optoelektronischen Bauteils verbessert wird. Bei dem in Figur 6B dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu Figur 3C) weist die Schutzschicht 7 einen Öffnungsbereich 7A mit einer lateralen Abmessung a21 auf, die der lateralen Abmessung a11 des Vergleichsbeispiels entsprechen kann. Aufgrund der größeren lateralen Abmessung a22 ist aber bei einem optoelektronischen Bauteil gemäß
diesem Ausführungsbeispiel der thermische Widerstand verbessert. Bei dem in Figur 6C dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu Figuren 4C und 5B) ist die laterale Abmessung a31 des Öffnungsbereichs 7A größer als bei dem in Figur 6A dargestellten Vergleichsbeispiel. Dadurch kann eine Kontaktfläche des zweiten Halbleiterbereichs 11 vergrößert und damit ein Kontaktwiderstand und eine Vorwärtsspannung des optoelektronischen Bauteils verringert werden. Bei dem in Figur 6D dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu Figur 5C) kann der Öffnungsbereich 7A so groß sein, dass sich die Schutzschicht 7 von den ersten Begrenzungsflächen 2C nur bis an die zweite Begrenzungsfläche 2D erstreckt. Die laterale Abmessung a41 des Öffnungsbereichs 7A ist dabei gegenüber dem in Figur 6C dargestellten Ausführungsbeispiel weiter vergrößert. Dadurch kann eine Kontaktfläche des zweiten Halbleiterbereichs 11 weiter vergrößert und damit ein Kontaktwiderstand und eine Vorwärtsspannung des optoelektronischen Bauteils weiter verbessert werden. Bei dem in Figur 6E dargestellten Ausführungsbeispiel (vgl. hierzu Figur 5D) ist die Schutzschicht 7 auf den Bereich des Übergangs 18 beziehungsweise der aktiven Zone 10 begrenzt, so dass noch mehr Platz für das Kontaktmittel entsteht und der thermische Widerstand sowie der Kontaktwiderstand und die Vorwärtsspannung gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figur 6D weiter verbessert werden können. Anhand der Figur 7 wird ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1 beschrieben, das beispielsweise
mittels eines wie in Verbindung mit den Figuren 5A und 5D beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann. Das optoelektronische Bauteil 1 umfasst einen strukturierten Bereich 2, der einen strukturierten Halbleiterkörper 3 mit einem ersten Halbleiterbereich 9, einer aktiven Zone 10 und einem zweiten Halbleiterbereich 11 sowie strukturierte Schichten 14A, 14B aufweist, die auf dem Halbleiterkörper 3 angeordnet sind. Bei der strukturierten Schicht 14A handelt es sich beispielsweise um eine Kontaktschicht beziehungsweise ein erstes elektrisches Kontaktmittel, das als eine erste Elektrode des Bauelements 1 dient. Weiterhin kann es sich bei der strukturierten Schicht 14B um eine Isolierschicht handeln, die eine elektrische Isolierung zwischen dem ersten Kontaktmittel und einem zweiten elektrischen Kontaktmittel 16 bildet. Der strukturierte Bereich 2 weist eine erste Hauptfläche 2A und eine zweite Hauptfläche 2B auf, wobei die strukturierten Schichten 14A, 14B auf einer Oberfläche 3A des Halbleiterkörpers 3 angeordnet sind, die sich auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Seite des Hableiterkörpers 3 befindet. Weiterhin weist der strukturierte Bereich 2 mehrere erste Begrenzungsflächen 2C und eine zweite Begrenzungsfläche 2D auf, wobei die ersten Begrenzungsflächen 2C eine Vertiefung 4, die sich von der ersten Hauptfläche 2A in den strukturierten Bereich 2 beziehungsweise in den zweiten Halbleiterbereich 11 hinein erstreckt, seitlich begrenzen und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche 2D die Vertiefung 4 auf einer der zweiten Hauptfläche 2B zugewandten Seite begrenzt. Die Vertiefung 4 ist also an allen Seiten
geschlossen. Die zweite Begrenzungsfläche 2D wird durch eine Oberfläche 11A des zweiten Halbleiterbereichs 11 gebildet, die auf einer der ersten Hauptfläche 2A zugewandten Seite angeordnet ist. Die Oberfläche 11A kann im Wesentlichen, das heißt im Rahmen üblicher Fertigungstoleranzen, parallel zur zweiten Hauptfläche 2B angeordnet sein. Weiterhin ist jeweils ein Teil jeder ersten Begrenzungsfläche 2C durch eine quer zur ersten und zweiten Hauptfläche 2A, 2B angeordnete Oberfläche 3C des Halbleiterkörpers 3 gebildet. Die Vertiefung 4 bildet einen Zwischenraum, der sich zwischen einem erhöhten Teilbereich 12 und einem tiefer gelegenen Teilbereich 13 des strukturierten Bereichs 2 befindet. Die strukturierten Schichten 14A, 14B, der erste Halbleiterbereich 9, die aktive Zone 10 und ein Teil des zweiten Halbleiterbereichs 11 befinden sich im erhöhten Teilbereich 12. In dem tiefer gelegenen Teilbereich 13 befindet sich ein weiterer Teil des zweiten Halbleiterbereichs 11. Der strukturierte Bereich 2 umfasst ferner eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht 7, welche auf den ersten Begrenzungsflächen 2C angeordnet ist und die aktive Zone 10 in der Vertiefung 4 bedeckt, wobei die erste Hauptfläche 2A von der Schutzschicht 7 unbedeckt ist. Die unbedeckte Hauptfläche 2A kann beispielsweise durch Strukturierung der zweiten Ausgangsschicht in selbstjustierender Weise und Strukturierung der ersten Ausgangsschicht mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht, wie im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen eines Verfahrens beschrieben, erzielt werden. Die Schutzschicht 7 ist in ihrer Ausdehnung im Wesentlichen auf den Bereich der aktiven Zone 10 beschränkt,
was während der Herstellung beispielsweise durch langes Unterätzen der zweiten Ausgangsschicht erzielt werden kann (vgl. Figur 5C). Es ist jedoch auch möglich, dass die Schutzschicht 7 ein wie in Verbindung mit den Figuren 5B und 5C beschriebenes Design aufweist. Bei der Schutzschicht 7 handelt es sich um eine auf dem strukturierten Bereich 2 konform abgeschiedene Schicht, die ein Oxid wie Al2O3, Ta2O5, HfO2 oder SiO2 oder ein Nitrid wie SiN oder AlN enthält. Die Schutzschicht 7 kann mehrschichtig ausgebildet sein und dabei eine Kombination der genannten Materialien aufweisen. Die Schutzschicht 7 zeichnet sich beispielsweise durch vorteilhafte Passivierungseigenschaften aus. Die Schutzschicht 7 weist an der zweiten Begrenzungsfläche 2D einen Öffnungsbereich 7A auf, in welchem das zweite elektrische Kontaktmittel 16 angeordnet ist. Das zweite elektrische Kontaktmittel 16 erstreckt sich von der ersten Hauptfläche 2A durch die Vertiefung 4 hindurch bis auf die zweite Begrenzungsfläche 2D und bildet eine zweite Elektrode des optoelektronischen Bauteils 1. Gegenüber dem in Figur 8 dargestellten Vergleichsbeispiel weist das zweite elektrische Kontaktmittel 16 größere laterale Abmessungen a51, a52 auf (vgl. Figuren 6A und 6E), woraus sich ein kleinerer Kontaktwiderstand, eine kleinere Vorwärtsspannung, ein besserer Wärmeleitwiderstand, eine geringere Bauteilerwärmung, eine längere Lebensdauer des Bauteils 1 und ein höherer maximaler Betriebsstrom ergeben. Eine Stromeinprägung (angedeutet durch Pfeile) ist hierbei im Gegensatz zum Vergleichsbeispiel nicht nur an der zweiten Begrenzungsfläche 2D, sondern auch an den ersten
Begrenzungsflächen 2C möglich. Insgesamt verbessert sich dadurch die Leistungsfähigkeit des Bauteils 1. Diese verbesserten optoelektronischen Eigenschaften eröffnen Spielraum im Bauteil-Design. Beispielsweise kann das zweite Kontaktmittel 16 mit kleinerer lateraler Abmessung ausgebildet werden, wodurch lichtabsorbierende Flächen reduziert werden. Dafür kann das Bauteil zusätzliche Reflexionsschichten aufweisen, wodurch das Bauteil insgesamt heller wird. Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 1, das eine Reflexionsschicht 17 aufweist, die auf einer dem strukturierten Bereich 2 zugewandten Seite des zweiten Kontaktmittels 16 angeordnet ist und die Helligkeit des Bauteils 1 steigert. 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. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021130159.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste 1 optoelektronisches Bauteil 2, 2‘ strukturierter Bereich 2A, 2A‘ erste Hauptfläche 2B zweite Hauptfläche 2C, 2C‘ erste Begrenzungsfläche 2D, 2D‘ zweite Begrenzungsfläche 2K Ebene 3, 3‘ Halbleiterkörper 3A, 3C Oberfläche 4, 4‘ Vertiefung 5 erste Ausgangsschicht 5A Oberfläche 6 zweite Ausgangsschicht 6A Oberfläche 6‘ Ausgangsschicht 7 erste Schutzschicht 7A Öffnungsbereich 8 zweite Schutzschicht 8‘ Spacer 8A‘ Öffnungsbereich 9 erster Halbleiterbereich 10 aktive Zone 11 zweiter Halbleiterbereich 11A Oberfläche 12 erhöhter Teilbereich 13 tiefer gelegener Teilbereich des strukturierten Bereichs 14, 14A, 14B strukturierte Schicht 15, 15‘ Zwischenraum 16 elektrisches Kontaktmittel 17 Reflexionsschicht 18 Übergang
a11, a12, a21, a22, a31, a32, a41, a42, a51, a52 laterale Abmessung b1, b2 vertikaler Abstand d1, d2 Dicke L1 laterale Richtung V vertikale Richtung
Claims
Patentansprüche 1. Optoelektronisches Bauteil (1) umfassend - einen strukturierten Bereich (2) umfassend - einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B), - zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, und - eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht (7), welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche (2C) angeordnet ist und einen Übergang (18) zwischen dem ersten Halbleiterbereich (9) und dem zweiten Halbleiterbereich (11) in der Vertiefung (4) bedeckt, wobei die erste Hauptfläche (2A) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist, und wobei - die Schutzschicht (7) von der zweiten Begrenzungsfläche (2D) zurückgezogen ist und zu dieser einen vertikalen Abstand (b2) aufweist, der größer als Null ist, oder - die Schutzschicht (7) im Querschnitt eine L-Form aufweist.
2. Optoelektronisches Bauteil (1) umfassend - einen strukturierten Bereich (2) umfassend
- einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B), - zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, und - eine elektrisch schwach oder nichtleitende Schutzschicht (7), welche auf der zumindest einen ersten Begrenzungsfläche (2C) angeordnet ist und einen Übergang (18) zwischen dem ersten Halbleiterbereich (9) und dem zweiten Halbleiterbereich (11) in der Vertiefung (4) bedeckt, wobei die erste Hauptfläche (2A) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist, und - eine auf der Schutzschicht (7) angeordnete, weitere Schutzschicht (8), die eine größere Dicke (d2) aufweist als die darunter angeordnete Schutzschicht (7).
3. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) eine auf dem strukturierten Bereich (2) konform abgeschiedene Schicht ist.
4. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) ein Oxid oder Nitrid enthält.
5. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) von der ersten Hauptfläche (2A) zurückgezogen ist und zu einer Ebene (2K) der ersten Hauptfläche (2A) einen vertikalen Abstand (b1) aufweist, der größer oder gleich Null ist.
6. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Schutzschicht (7) von der ersten Begrenzungsfläche (2C) bis an oder auf die zweite Begrenzungsfläche (2D) erstreckt und zu dieser einen vertikalen Abstand (b2) aufweist, der gleich Null ist.
7. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Schutzschicht (7) von der zweiten Begrenzungsfläche (2D) zurückgezogen ist und zu dieser einen vertikalen Abstand (b2) aufweist, der größer als Null ist.
8. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schutzschicht (7) an der zweiten Begrenzungsfläche (2D) einen Öffnungsbereich (7A) aufweist, in welchem die zweite Begrenzungsfläche (2D) von der Schutzschicht (7) unbedeckt ist.
9. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das ein elektrisches Kontaktmittel (16) aufweist, das in dem Öffnungsbereich (7A) der Schutzschicht (7) angeordnet ist.
10. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das ein weiteres elektrisches Kontaktmittel (14A) aufweist, das an der ersten Hauptfläche (2A) angeordnet ist.
11. Optoelektronisches Bauteil (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Begrenzungsfläche (2D) durch eine Oberfläche (11A) des zweiten Halbleiterbereichs (11) gebildet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend - Bereitstellen eines strukturierten Bereichs (2) umfassend - einen Halbleiterkörper (3) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (9) und einen zweiten Halbleiterbereich (11), die eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen, - eine erste Hauptfläche (2A) und eine zweite Hauptfläche (2B), - zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) und zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D), wobei die zumindest eine erste Begrenzungsfläche (2C) eine Vertiefung (4), die sich von der ersten Hauptfläche (2A) in den strukturierten Bereich (2) hinein erstreckt, seitlich begrenzt und die zumindest eine zweite Begrenzungsfläche (2D) die Vertiefung (4) auf einer der zweiten Hauptfläche (2B) zugewandten Seite begrenzt, - Erzeugen einer ersten Ausgangsschicht (5) zur Herstellung einer elektrisch schwach oder nichtleitenden Schutzschicht (7) auf der ersten Hauptfläche (2A), der ersten Begrenzungsfläche (2C) und der zweiten Begrenzungsfläche (2D), - Erzeugen einer zweiten Ausgangsschicht (6) auf der ersten Ausgangsschicht (5) zur Herstellung einer weiteren Schutzschicht (8),
- Herstellen einer strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6), wobei Bereiche der zweiten Ausgangsschicht (6), die auf der ersten Hauptfläche (2A) angeordnet sind, und Bereiche, die auf der zweiten Begrenzungsfläche (2D) angeordnet sind, entfernt werden, und - Strukturieren der ersten Ausgangsschicht (5) mittels der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6), wobei Bereiche, die von der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6) unbedeckt sind, entfernt werden.
13. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Ausgangsschicht (6) dicker hergestellt wird als die erste Ausgangsschicht (5).
14. Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ausgangsschicht (5) mittels eines der folgenden Verfahren hergestellt wird: ALD, PECVD, Sputtern.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die zweite Ausgangsschicht (6) mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus SiO2 oder SiNx hergestellt wird.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die zweite Ausgangsschicht (6) mittels eines anisotropen Ätzverfahrens strukturiert wird.
17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die erste Ausgangsschicht (5) mittels eines trockenchemischen Ätzverfahrens strukturiert wird, und die strukturierte, erste Ausgangsschicht (5) mit der strukturierten, zweiten Ausgangsschicht (6) bündig abschließt.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die erste Ausgangsschicht (5) mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens strukturiert wird, und die strukturierte, zweite Ausgangsschicht (6) unterätzt wird.
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