DE112022003396T5 - Optoelektronisches halbleiterbauelement, anordnung von optoelektronischen halbleiterbauelementen und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement, anordnung von optoelektronischen halbleiterbauelementen und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst einen Halbleiterschichtstapel (105), der eine aktive Zone (115) zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung umfasst, wobei der Halbleiterschichtstapel (105) unter Ausbildung einer Mesa (130) mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist, und eine Hartmaske (123), die über dem Halbleiterschichtstapel (105) angeordnet ist und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweist, wobei d > w ist, auf. Die Hartmaske (123) steht an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa (130) von der Mesa (130) hervor, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesa (130) entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. Die Hartmaske (123) umfasst eine leitfähige Schicht (125), die direkt an eine Halbleiterschicht (120) des Halbleiterschichtstapels (105) angrenzt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) umfasst ferner eine Deckschicht (135), die über Seitenwänden (132) der Mesa (130) angeordnet ist, wobei die Deckschicht (135) ein Halbleitermaterial umfasst.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst in der Regel unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten sowie eine aktive Zone. Wenn das optoelektronische Halbleiterbauelement beispielsweise als Leuchtdiode (LED) ausgeführt ist, können Elektronen und Löcher zum Beispiel innerhalb der aktiven Zone miteinander rekombinieren, wenn eine entsprechende Spannung an das optoelektronische Halbleiterbauelement angelegt wird. Wenn Elektronen und Löcher miteinander rekombinieren, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt. Mesa-Ätzen wird in der Regel bei der Herstellung von Mikro-LEDs durchgeführt, um die einzelnen Bauelemente optisch und elektrisch zu isolieren oder um die Pixel in einer Anordnung zu isolieren. Das Mesa-Ätzen wird auch bei der Herstellung von Fotodetektoren oder anderen strahlungsempfangenden Bauteilen durchgeführt, um die Kapazität zu verringern und damit die Geschwindigkeit zu erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements bereitzustellen.
  • Gemäß Ausführungsformen wird die genannte Aufgabe durch den beanspruchten Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterentwicklungen sind in den unabhängigen Ansprüchen definiert.
  • Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst einen Halbleiterschichtstapel mit einer aktiven Zone zum Erzeugen oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, wobei der Halbleiterschichtstapel unter Ausbildung einer Mesa mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist unter Ausbildung einer Mesa mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine Hartmaske, die über dem Halbleiterschichtstapel angeordnet ist und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweist, wobei d > w ist, wobei die Hartmaske an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa von der Mesa hervorsteht, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesa entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind, wobei die Hartmaske eine leitfähige Schicht umfasst, die direkt an eine Halbleiterschicht des Halbleiterschichtstapels angrenzt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst zusätzlich eine Deckschicht, die über Seitenwänden der Mesa angeordnet ist, wobei die Deckschicht ein Halbleitermaterial umfasst.
  • Im Allgemeinen kann die Mesa im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Quadrats, eines Kreises, eines Quadrats mit abgerundeten Ecken, eines Sechsecks oder eines Sechsecks mit abgerundeten Ecken haben. Beispielsweise kann die Mesa die Breite d aufweisen, gemessen in einer zweiten lateralen Richtung, die die erste laterale Richtung schneiden oder rechtwinklig zu dieser verlaufen kann.
  • Beispielsweise kann die Hartmaske gemäß allen Ausführungsformen an den gegenüberliegenden lateralen Enden der Mesa, z. B. entlang der zweiten lateralen Richtung, von der Mesa hervorstehen. Gemäß Ausführungsformen kann die Hartmaske an jeder Seite der Mesa hervorstehen.
  • Gemäß allen Ausführungsformen kann sich die leitfähige Schicht zumindest von einer Seite der Mesa zur anderen Seite der Mesa erstrecken. Zum Beispiel kann die leitfähige Schicht an gegenüberliegenden lateralen Enden der Mesa, z. B. entlang der zweiten lateralen Richtung, hervorstehen. Gemäß Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht an jeder beliebigen Seite der Mesa hervorstehen.
    Die Hartmaske kann außerdem eine dielektrische Schicht umfassen.
  • Eine Breite der Deckschicht kann zum Beispiel mindestens der Differenz zwischen d und w entsprechen, wobei die Breite in der ersten lateralen Richtung gemessen wird.
  • Eine Bandlücke eines Materials der Deckschicht kann größer sein als die Bandlücke der aktiven Zone, z. B. einer beliebigen Schicht oder Quantentopfstruktur, die die aktive Zone bildet. So kann beispielsweise die Bandlücke aller Materialien der Deckschicht größer sein als die Bandlücke einer beliebigen Schicht oder Quantentopfstruktur, die die aktive Zone bildet.
  • Gemäß Ausführungsformen umfasst der Halbleiterschichtstapel eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, und die aktive Zone ist zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet. Die zweite Halbleiterschicht grenzt direkt an die leitfähige Schicht an.
  • Beispielsweise umfasst die Deckschicht eine erste Teilschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Teilschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, wobei die erste Teilschicht direkt an die Seitenwände der Mesa angrenzt. Beispielsweise kann die Bandlücke der ersten Teilschicht und/oder der zweiten Teilschicht größer sein als die Bandlücke der aktiven Zone, z. B. einer beliebigen Schicht oder Quantentopfstruktur, die die aktive Zone bildet.
  • In einer Anordnung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen wie oben definiert können benachbarte optoelektronische Halbleiterbauelemente durch einen Trenngraben in der Deckschicht voneinander getrennt sein, wobei sich der Trenngraben zwischen den Hartmasken der benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelemente erstreckt.
  • Eine Anordnung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen umfasst einen Halbleiterschichtstapel mit einer aktiven Zone zum Erzeugen oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, wobei der Halbleiterschichtstapel unter Ausbildung einer Vielzahl von Mesas mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist. Die Anordnung umfasst ferner Abschnitte einer Hartmaske, die über dem Halbleiterschichtstapel angeordnet sind und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweisen, wobei d > w ist, wobei die Hartmaske von jeder der Mesas an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende jeder der Mesas hervorsteht, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesas entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. Die Anordnung umfasst zusätzlich eine Deckschicht, die über Seitenwänden jeder der Mesas angeordnet ist, wobei die Deckschicht ein Halbleitermaterial umfasst, und eine Vielzahl von Trenngräben zwischen benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen, wobei sich der Trenngraben zwischen den Abschnitten der Hartmaske benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelemente erstreckt und direkt an die Abschnitte der Hartmaske der benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelemente angrenzt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Halbleiterschichtstapels mit einer aktiven Zone zum Erzeugen oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, das Ausbilden einer Hartmaskenschicht über dem Halbleiterschichtstapel, das Strukturieren der Hartmaskenschicht unter Ausbildung einer Hartmaske mit Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, und das Strukturieren des Halbleiterschichtstapels unter Ausbildung einer Mesa mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, wobei d > w ist. Die Hartmaske steht an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa von der Mesa hervor, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesa entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden einer Deckschicht über Seitenwänden der Mesa, wobei die Deckschicht ein Halbleitermaterial umfasst, und das Ätzen des Halbleitermaterials der Deckschicht unter Verwendung der Hartmaske als Ätzmaske zur Ausbildung eines Trenngrabens.
  • Gemäß Ausführungsformen kann das Strukturieren des Halbleiterschichtstapels einen anisotropen Ätzschritt, gefolgt von einem isotropen Ätzschritt, umfassen.
  • Der Halbleiterschichtstapel kann beispielsweise eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen und die aktive Zone ist zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet, wobei die zweite Halbleiterschicht so ausgebildet ist, dass sie direkt an die Hartmaskenschicht angrenzt.
  • Gemäß Ausführungsformen umfasst das Ausbilden der Hartmaskenschicht das Ausbilden einer leitfähigen Schicht direkt angrenzend and die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterschichtstapels.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst das Ausbilden der Hartmaskenschicht das Ausbilden einer dielektrischen Schicht direkt angrenzend an die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterschichtstapels.
  • Das Verfahren kann ferner das Entfernen der dielektrischen Schicht nach dem Ausbilden des Trenngrabens umfassen.
  • Gemäß Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Ausbilden einer Passivierungsschicht nach dem Ausbilden des Trenngrabens, das Entfernen horizontaler Teile der Passivierungsschicht, wobei eine Oberfläche der Mesas freigelegt wird, und das Ausbilden eines leitfähigen Materials, wobei die Oberfläche der Mesas bedeckt wird.
  • Zum Beispiel wird durch das Ausbilden der Trenngräben eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen gewonnen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen bleibt ein Teil des Halbleiterschichtstapels bei der Ausbildung der Trenngräben erhalten. In diesem Fall können benachbarte optoelektronische Halbleiterbauelemente durch einen Teil des Halbleiterschichtstapels elektrisch verbunden sein.
  • Ein optoelektronisches Gerät gemäß Ausführungsformen umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement oder die Anordnung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen wie oben erläutert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die begleitenden Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Grundsätze. Andere Ausführungsformen der Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile werden sich leicht erschließen, da sie anhand der folgenden detaillierten Beschreibung besser zu verstehen sind. Die Elemente in den Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen einander entsprechende ähnliche Teile.
    • Die 1A bis 1K veranschaulichen Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
    • 1K zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.
    • Die 2A und 2B zeigen ein Beispiel für ein Werkstück bei der Durchführung weiterer Bearbeitungsschritte.
    • Die 3A bis 3D veranschaulichen ein weiteres Bearbeitungsverfahren gemäß Ausführungsformen.
    • 3D zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
    • Die 4A bis 4G veranschaulichen Bearbeitungsschritte eines Verfahrens gemäß weiteren Ausführungsformen.
    • 5A zeigt eine Querschnittsansicht eines Werkstücks während der Bearbeitung, gemäß einer Modifikation.
    • 5B zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen.
    • 6 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen zusammen.
    • 7 zeigt ein optoelektronisches Gerät gemäß Ausführungsformen.
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil dieses Dokuments bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht sind. In diesem Zusammenhang wird richtungsbezogene Terminologie wie „oben“, „unten“, „vorn“, „hinten“, „über“, „auf“, „oberhalb von“, „vordere“, „hintere“ usw. in Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen der Erfindung in vielen verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, dient die richtungsbezogene Terminologie der Veranschaulichung und ist in keiner Weise einschränkend. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche definierte Schutzumfang abzuweichen.
  • Die in der folgenden Beschreibung verwendeten Begriffe „Wafer“ oder „Halbleitersubstrat“ können jede Struktur auf Halbleiterbasis umfassen, die eine Halbleiteroberfläche aufweist. „Wafer“ und „Struktur“ sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, die z. B. von einem Halbleitergrundkörper getragen werden, und andere Halbleiterstrukturen einschließen. Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial aufgewachsen werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Wachstumssubstrat ein isolierendes Substrat wie z. B. ein Saphirsubstrat sein. Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für Halbleitermaterialien, die für die Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignet sind, umfassen Nitrid-Verbindungshalbleiter, durch die z. B. ultraviolettes oder blaues Licht oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN, Phosphid-Verbindungshalbleiter, durch die z. B. grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2O3, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen dieser Materialien. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können auch Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter“ auch organische Halbleitermaterialien ein.
  • Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers angeordnet ist.
  • Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie sie in dieser Beschreibung verwendet werden, sollen eine Ausrichtung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers beschreiben. Dies kann zum Beispiel die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips (Die) sein.
  • Die Begriffe „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“, wie sie in dieser Beschreibung verwendet werden, sollen nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander verbunden sein müssen - zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen können Zwischenelemente bereitgestellt sein. Der Begriff „elektrisch verbunden“ soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen beschreiben.
  • Der Begriff „elektrisch verbunden“ umfasst auch Tunnelkontakte zwischen verbundenen Elementen.
  • Die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“, „einschließlich“, „umfassend“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, sind offene Begriffe, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale anzeigen, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „einer/eine/ein“ und „der/die/das“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular einschließen, sofern der Kontext nicht eindeutig etwas anderes vorgibt.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung werden unter Bezugnahme auf eine LED erläutert. Es versteht sich von selbst, dass das optoelektronische Halbleiterbauelement gemäß allen Ausführungsformen auch als lichtempfangendes Bauelement, z. B. als Fotodetektor, ausgeführt sein kann.
  • Zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ausführungsformen wird ein Halbleiterschichtstapel 105 auf einem geeigneten Substrat 100 epitaktisch aufgewachsen. Insbesondere kann das Substrat 100 ein Wachstumssubstrat für die spezifischen Halbleiterschichten des Halbleiterschichtstapels 105 sein. Der Halbleiterschichtstapel 105 kann beispielsweise eine erste Halbleiterschicht 110 eines ersten Leitfähigkeitstyps, z. B. n-leitend, eine aktive Zone 115 und eine zweite Halbleiterschicht 120 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, z. B. p-leitend, umfassen. Die Halbleiterschichten des Halbleiterschichtstapels 105 können beispielsweise einen Phosphid-Verbindungshalbleiter umfassen. Die Materialien können beispielsweise AlnGamIn1-n-mP oder InuGa1-uAsvP1-v oder Mischungen davon umfassen, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1, 0 ≤ u ≤ 1, 0 ≤ v < 1. Selbstverständlich kann auch jedes andere Halbleitermaterial verwendet werden.
  • Im Zusammenhang mit der vorliegenden Spezifikation bezeichnet der Begriff „aktive Zone“ die Schichten des optoelektronischen Bauelements, die dafür konfiguriert sind, die von dem optoelektronischen Bauelement emittierte elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Spezifische Beispiele umfassen unter anderem einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW, single quantum well), eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) und/oder eine Quantenkaskadenstruktur sowie eine beliebige Kombination dieser Strukturen. Gemäß weiteren Ausführungsformen bezeichnet der Begriff „aktive Zone“ auch die Schichten des optoelektronischen Bauelements, die elektromagnetische Strahlung absorbieren.
  • 1A zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20. Danach kann, wie in 1B veranschaulicht, eine leitfähige Schicht 125 über dem Halbleiterschichtstapel 105 ausgebildet werden. Die leitfähige Schicht 125 kann beispielsweise eine transparente leitfähige Oxidschicht handeln, z. B. ITO (Indium-Zinn-Oxid). Die leitfähige Schicht 125 kann in direktem Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht 120 gebildet werden.
  • Dann kann, wie in 1C gezeigt, eine dielektrische Schicht 124 über der leitfähigen Schicht 125 ausgebildet werden. Die dielektrische Schicht 124 kann z. B. Siliziumoxid oder Siliziumnitrid umfassen. Das Material der dielektrischen Schicht 124 kann so gewählt werden, dass die dielektrische Schicht beim Ätzen der darunter liegenden Schichten nicht geätzt wird. Ferner kann das Material der dielektrischen Schicht 124 so gewählt werden, dass die dielektrische Schicht 124 selektiv in Bezug auf die Passivierungsschicht geätzt werden kann, die in einem nachfolgenden Schritt ausgebildet werden soll. Die dielektrische Schicht 124 kann auch mehreren Teilschichten umfassen. Die dielektrische Schicht 124 und die leitfähige Schicht 125 sind Teil einer Hartmaskenschicht 123. Gemäß Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 125 auch weggelassen werden.
  • Im nächsten Schritt wird, wie in 1D veranschaulicht, eine Fotoresistschicht 127 über der Hartmaskenschicht 123 ausgebildet. Die Fotoresistschicht 127 wird z. B. mit einem fotolithografischen Verfahren strukturiert. Die Fotoresistschicht 127 kann z. B. in Form von Quadraten strukturiert werden. Unter Verwendung des strukturierten Fotoresistmaterials 127 als Ätzmaske wird die Hartmaskenschicht 123 strukturiert. Insbesondere werden die Teile der dielektrischen Schicht 124 und der leitfähigen Schicht 125 geätzt, die nicht von dem Fotoresistmaterial bedeckt sind.
  • 1E zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20. Wie in 1E gezeigt, sind Teile der zweiten Halbleiterschicht 120 durch die Hartmaske 123 und das Fotoresistmaterial 127 abgedeckt. Weitere Teile der zweiten Halbleiterschicht 120 sind nicht von der Hartmaske 123 bedeckt und liegen somit frei.
  • In einem nächsten Schritt wird ein Ätzprozess zum Ätzen des Halbleiterschichtstapels 105 durchgeführt. Dieses Ätzen umfasst insbesondere einen anisotropen Ätzschritt, in dem eine Ätzrate in vertikaler Richtung größer ist als in horizontaler Richtung. Dieser Ätzvorgang kann beispielsweise ein Trocken- oder Plasmaätzverfahren umfassen. Dieses Ätzen wird so durchgeführt, dass die zweite Halbleiterschicht 120, die aktive Zone 115 und ein Teil der ersten Halbleiterschicht 110 vollständig geätzt werden. Außerdem wird ein isotroper Ätzprozess durchgeführt. Dieser Ätzprozess kann zum Beispiel einen Nassätzschritt umfassen. Durch diesen Ätzschritt wird ein Teil der Hartmaske 123, die dem Substrat 100 zugewandt ist, freigelegt. Wenn die Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels beispielsweise Schichten des (In)Ga(Al)P-Materialsystems umfassen, kann das Ätzmittel HCl enthalten. Dieses Ätzen kann beispielsweise die Breite w der Mesa 130 bestimmen.
  • 1F zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20. Wie dargestellt, steht die Hartmaske an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa 130 lateral aus der Mesa 130 hervor. Das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende sind an gegenüberliegenden Seiten der Mesa 130 entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet. Die Hartmaske 123 umfasst eine leitfähige Schicht, die direkt an eine Halbleiterschicht des Halbleiterschichtstapels 105 angrenzt. Die Hartmaske 123 ist über dem Halbleiterschichtstapel angeordnet und weist eine Breite d auf, gemessen in einer ersten lateralen Richtung.
  • Die Mesa 130 weist zwei gegenüberliegende Seitenwände 132 auf. Die Seitenwände 132 erstrecken sich in einer Richtung, die eine horizontale Richtung schneidet. Die Seitenwände 132 können sich beispielsweise in einer vertikalen Richtung erstrecken. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Erstreckungsrichtung der Seitenwände 132 schräg zu einer vertikalen Richtung verlaufen. Beispielsweise können die Mesas 130 eine sich verjüngende Form aufweisen, so dass ein Durchmesser der Mesa 130 auf einer dem Wachstumssubstrat 100 zugewandten Seite größer ist als auf einer von dem Wachstumssubstrat 100 abgewandten Seite.
  • Eine Differenz zwischen der Breite d der Hartmaske 123 und der Breite w der Mesa 130 kann durch den isotropen Ätzprozess bestimmt werden. Die Differenz kann zum Beispiel größer als 0,2 µm sein. Die einzustellende Differenz hängt von der Diffusionslänge der Ladungsträger und damit von dem verwendeten spezifischen Halbleitermaterial ab. Die Differenz kann in Abhängigkeit von Materialparametern und der Breite des resultierenden optoelektronischen Halbleiterbauelements (Pixel) festgelegt werden.
  • 1G zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20 nach dem Entfernen des Fotoresistmaterials 127. Zum Beispiel kann ein Nassreinigungsschritt durchgeführt werden, um die resultierende Oberfläche zu reinigen.
  • Danach wird eine Deckschicht 135 über den Seitenwänden 132 der Mesa 130 gebildet. Die Deckschicht umfasst ein Halbleitermaterial.
  • Eine Deckschicht 135 kann epitaktisch ausgebildet werden, z. B. durch ein MOCVD-Verfahren („metal organic chemical vapour deposition“). Das Material der Deckschicht 135 kann zum Beispiel ein III-V- oder ein II-VI-Halbleitermaterial umfassen. Eine Bandlücke der Deckschicht 135 kann beispielsweise größer sein als die Bandlücke der aktiven Zone 115. Zum Beispiel kann die Bandlücke des Materials der Deckschicht 135 größer sein als die Bandlücke einer beliebigen Schicht oder Quantentopfstruktur, die die aktive Zone 115 bildet.
  • Die Deckschicht 135 kann zum Beispiel GaN, AlGaP, InAlP oder ZnSSe umfassen. Die Deckschicht 135 kann dotiert sein oder sie kann halbisolierend sein. Die Deckschicht kann beispielsweise mehrere Teilschichten mit entgegengesetzter Polarität umfassen, z. B. n-leitend, p-leitend oder halbisolierend. Die Deckschicht 135 kann den Raum zwischen benachbarten Mesas ausfüllen.
  • Beispielsweise kann die Deckschicht, wie in 1H gezeigt, eine erste Teilschicht 1361 und eine zweite Teilschicht 1362 umfassen. Die erste Teilschicht 1361 kann vom zweiten Leitfähigkeitstyp sein, im vorliegenden Beispiel z. B. p-leitend. Ferner kann die zweite Teilschicht 136 vom ersten Leitfähigkeitstyp sein, im vorliegenden Beispiel z. B. n-leitend. Infolgedessen wird ein Strom um den aktiven Teil der Mesa 130 herum blockiert. Durch die richtige Auswahl der Materialien wird ein ohmscher Kontakt von der leitfähigen Schicht 125 zum Halbleiterbauelement allein auf die zweite Halbleiterschicht 120 beschränkt. Beispielsweise kann eine Bandlücke der ersten Teilschicht 1361 und/oder der zweiten Teilschicht 1362 größer sein als die Bandlücke der Schichten der aktiven Zone 115 und auch der oberen Kontaktschicht des Schichtstapels 120. Wie auch in 1H gezeigt, kann ein Teil des Deckmaterials 135 auf der Hartmaskenschicht 123 ausgebildet sein.
  • In einem nächsten Schritt kann dieses weitere Material der Deckschicht 135 von der Hartmaske 123 entfernt werden, z. B. durch Polieren. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann dieser Teil des Deckmaterials 135 auch während nachfolgender Bearbeitungsschritte entfernt werden. 1I zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20.
  • In einem nächsten Schritt werden Trenngräben 140 ausgebildet, um benachbarte optoelektronische Halbleiterbauelemente (Pixel) 10 voneinander zu trennen. Die Trenngräben 140 werden unter Verwendung der Hartmaske 123 als Ätzmaske ausgebildet. Insbesondere wird ein Ätzschritt durchgeführt, um die Deckschicht 135 zu ätzen. Dies kann beispielsweise durch ein anisotropes Ätzverfahren, z. B. Trockenätzen, erfolgen. Die Trenngräben 140 können beispielsweise so ausgebildet werden, dass sie sich bis zum Substrat 100 erstrecken. Gemäß weiteren Beispielen können die Trenngräben 140 so ausgebildet werden, dass sie sich nicht bis zum Substrat 100 erstrecken. Beispielsweise kann durch die Ausbildung von Trenngräben 140, die die einzelnen Pixel nicht vollständig voneinander trennen, eine Pixelanordnung ausgebildet werden. In diesem Fall können benachbarte Pixel durch einen Teil der ersten Halbleiterschicht 110 verbunden werden.
  • 1J zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20, das erhalten werden kann, wenn die Trenngräben 140 so ausgebildet sind, dass sie sich bis zum Substrat 100 erstrecken. Wie gezeigt, ist eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10 über dem Substrat 100 angeordnet, wobei die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 durch die Trenngräben 140 voneinander getrennt sind. Nach dem Ausbilden der Trenngräben 140 kann eine Breite s der Deckschicht 135 mindestens einer Differenz zwischen d und w entsprechen, wobei die Breite s in einer lateralen Richtung, z. B. der ersten lateralen Richtung, gemessen wird. Gemäß Ausführungsformen kann die Breite s der Deckschicht 135 mindestens einer Differenz zwischen d und w entsprechen, wobei die Breite s in der ersten lateralen Richtung und ferner in einer zweiten lateralen Richtung, die senkrecht zu der ersten lateralen Richtung sein kann, gemessen wird.
  • Danach kann die dielektrische Schicht 124 von den einzelnen optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10 entfernt werden, z. B. durch ein Ätzverfahren. Gemäß Ausführungsformen kann ein weiterer Reinigungsschritt durchgeführt werden, um die resultierende Oberfläche zu reinigen. 1K zeigt ein Beispiel für eine resultierende Struktur.
  • 1K zeigt ein Beispiel für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß Ausführungsformen. Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 10 umfasst einen Halbleiterschichtstapel 105 mit einer aktiven Zone 115 zum Erzeugen oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung. Der Halbleiterschichtstapel 105 ist unter Ausbildung einer Mesa 130 mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, z. B. der x-Richtung, strukturiert. Die Mesa 130 kann auch eine Breite w aufweisen, die in einer zweiten lateralen Richtung gemessen wird, die senkrecht zu der ersten lateralen Richtung verlaufen kann. Zum Beispiel kann die zweite laterale Richtung die y-Richtung sein.
  • Das Halbleiterbauelement 10 umfasst ferner eine Hartmaske 123, die über dem Halbleiterschichtstapel 105 angeordnet ist und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweist, wobei d > w ist. Durch das unter Bezugnahme auf 1F beschriebene isotrope Ätzen steht die Hartmaske 123 beispielsweise an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa 130 von der Mesa 130 hervor. Das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende sind an gegenüberliegenden Seiten der Mesa entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet. Die Hartmaske 123 umfasst eine leitfähige Schicht 125, die direkt an eine Halbleiterschicht des Halbleiterschichtstapels 105 angrenzt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 umfasst ferner eine Deckschicht 135, die über Seitenwänden 132 der Mesa 130 angeordnet ist. Die Deckschicht 135 umfasst ein Halbleitermaterial.
  • Beispielsweise kann die Hartmaske an gegenüberliegenden lateralen Enden der Mesa 130, z. B. entlang der zweiten lateralen Richtung, von der Mesa hervorstehen. Gemäß Ausführungsformen kann die Hartmaske 123 an jeder beliebigen Seite der Mesa 130 vorstehen.
  • Wie in 1K weiter gezeigt ist, kann sich die leitfähige Schicht 125 zumindest von einer Seite der Mesa zu der anderen Seite der Mesa 130 erstrecken. Beispielsweise kann die leitfähige Schicht 125 an gegenüberliegenden lateralen Enden der Mesa, z. B. entlang der zweiten lateralen Richtung, hervorstehen. Gemäß Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 125 an jeder Seite der Mesa 130 hervorstehen.
  • Wie in 1K ferner veranschaulicht, ist die Deckschicht 135 unter der Hartmaskenschicht 123 angeordnet. Beispielsweise sind Teile der Deckschicht 135 nicht über horizontalen Teilen der zweiten Halbleiterschicht 120 angeordnet. Außerdem kann ein Teil der Deckschicht 135 über einem horizontalen Teil der ersten Halbleiterschicht 110 angeordnet sein. Wie in 1K veranschaulicht, kann die Deckschicht 135 beispielsweise bündig mit der Hartmaskenschicht 123 abschließen. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass die Hartmaske zum Definieren der Trenngräben 140 verwendet wurde. Die Hartmaske 123 und die Deckschicht 135 können die aktive Zone 115, die zweite Halbleiterschicht 120 und einen Teil der ersten Halbleiterschicht 110 einkapseln.
  • Die Deckschicht 135 kann epitaktisch aufgewachsen sein. Beispielsweise können Atome oder Moleküle der Deckschicht an nicht abgesättigte Bindungen oder ungepaarte Bindungen an den Seitenwänden des Mesas 130 in einem Bereich der aktiven Zone 115 gebunden sein. Nach dem Ätzen der Mesa sind die Mesa-Ränder beispielsweise defekt und enthalten nicht abgesättigte Bindungen, die Rekombinationszentren sein können. Infolgedessen kann es an den Mesa-Rändern zu einer nicht-strahlenden Kombination von Ladungsträgern kommen. Aufgrund des Vorhandenseins der Deckschicht können diese nicht abgesättigten Bindungen entfernt oder an Atome oder Moleküle der Deckschicht 135 gebunden werden. Dadurch kann die nichtstrahlende Rekombination reduziert werden.
  • Da wie oben beschrieben die Hartmaske 123, die zum Ätzen der Mesa verwendet wurde, auch zum Definieren der Trenngräben 140 verwendet wird, kann die Ausrichtungsgenauigkeit der Trenngräben 140 erheblich verbessert werden. Insbesondere wird eine selbstjustierte Ausbildung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 ermöglicht.
  • Insbesondere wenn die Pixel oder optoelektronischen Halbleiterbauelemente eine geringe Breite haben, z. B. in der Größenordnung von 1 µm in lateraler Richtung, erhöht eine präzisere Ausrichtung der Trenngräben 140 die Leistung zwischen den hergestellten optoelektronischen Halbleiterbauelementen über einen Wafer und auf einer Waferzu-Wafer-Ebene. Genauer gesagt, wenn die optoelektronischen Halbleiterbauelemente eine kleine Größe aufweisen, kann der Abstand zwischen einem zentralen Teil der aktiven Zone und einem Rand der optoelektronischen Halbleiterbauelemente den Grad der nicht-strahlenden Rekombination bestimmen. Wenn dieser Abstand auf einem Wafer oder auf einer Wafer-zu-Wafer-Skala auf einen einheitlichen Wert eingestellt wird, kann daher eine gleichmäßigere Leistung erzielt werden. Außerdem können zusätzliche Bearbeitungsschritte für die fotolithografische Festlegung der Position der Trenngräben 140 entfallen.
  • Die leitfähige Schicht 125 kann beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid wie ITO umfassen. ITO wird in einem Nassätzprozess nicht angegriffen. Außerdem ist es bei hohen Temperaturen stabil, z. B. bei den Temperaturen während des Wachstums der Deckschicht 135.
  • 1K veranschaulicht auch eine Anordnung 15 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10. Die Anordnung 15 umfasst einen Halbleiterschichtstapel 105 mit einer aktiven Zone 115 zum Erzeugen oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, wobei der Halbleiterschichtstapel 105 unter Ausbildung einer Vielzahl von Mesas 130 mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist. Die Anordnung 15 umfasst ferner Abschnitte einer Hartmaske 123, die über dem Halbleiterschichtstapel 105 angeordnet ist und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweist, wobei d > w ist, wobei die Hartmaske 123 von jeder der Mesas 130 an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende jeder der Mesas 130 hervorsteht, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesas 130 entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. Die Anordnung umfasst ferner eine Deckschicht 135, die über den Seitenwänden jeder der Mesas 130 angeordnet ist, wobei die Deckschicht 135 ein Halbleitermaterial umfasst, und eine Vielzahl von Trenngräben 140 zwischen benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10, wobei sich die Trenngräben 140 zwischen den Hartmasken 123 benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelemente 10 erstrecken und direkt an die Hartmasken 123 der benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 angrenzen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die leitfähige Schicht 125 entfallen.
  • 2A zeigt ein Beispiel für ein Werkstück 20, bei dem die Hartmaske keine leitfähige Schicht 125, sondern eine dielektrische Schicht 124 umfasst. Die dielektrische Schicht 124 kann in direktem Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht 120 stehen. In diesem Fall kann nach dem Ätzen der Trenngräben 140 ein Werkstück 20 wie in 2A veranschaulicht erhalten werden. Die Mesas 130 sind mit der dielektrischen Schicht 124 bedeckt. Danach kann, wie in 2B gezeigt, die dielektrische Schicht 124 optional entfernt werden, z. B. durch Polieren oder Ätzen. Als Ergebnis kann eine Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 120 freiliegen. Gemäß weiteren Modifikationen kann die dielektrische Schicht 124 zwei oder mehr Teilschichten umfassen. In diesem Fall kann beispielsweise nur die oberste Teilschicht entfernt werden und eine Teilschicht, die mit der ersten Halbleiterschicht 120 in Kontakt steht, kann erhalten bleiben.
  • 2B zeigt weitere Beispiele für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 10 oder eine Anordnung 15 aus optoelektronischen Halbleiterbauelementen.
  • Ausgehend von einer der 2A oder 1J oder 1K kann die in den 3A bis 3B dargestellte Bearbeitung durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Passivierungsschicht 143 über dem Werkstück 20 aufgebracht werden. Beispielsweise kann eine Passivierungsschicht 143 so aufgebracht werden, dass sie eine Oberfläche der dielektrischen Schicht 124 oder der leitfähigen Schicht 125 bedeckt. Außerdem bedeckt die Passivierungsschicht 143 die Deckschicht 135, d. h. die Seitenwände 132 der Mesa 130. 3A zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20.
  • Danach kann ein Polierschritt durchgeführt werden, um horizontale Teile der über den Mesas 130 angeordneten Passivierungsschicht 143 zu polieren. Dadurch wird eine Oberfläche der dielektrischen Schicht 124 oder der leitfähigen Schicht 125 freigelegt.
  • Wie in 3B veranschaulicht, kann durch das Polieren eine Oberfläche der dielektrischen Schicht oder der leitfähigen Schicht 125 freigelegt werden, ohne die Passivierungsschicht 143 an den Seitenwänden anzugreifen. Die Seitenwände der Trenngräben 140 sind mit der Passivierungsschicht 143 bedeckt. Für die weitere Bearbeitung kann z. B. die dielektrische Schicht 124 von der Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 120 entfernt werden. Nach Durchführung dieses Bearbeitungsschritts liegt die Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 120 frei oder ist mit der leitfähigen Schicht 125 bedeckt. Danach kann eine Kontaktschicht 145 über der Oberfläche des Werkstücks 20 gebildet werden. Die Kontaktschicht 145 kann zum Beispiel ein Metall oder ein transparentes leitfähiges Oxid wie ITO umfassen.
  • 3C zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück 20. Die Kontaktschicht 145 ist so ausgebildet, dass sie in direktem Kontakt mit der zweiten Halbleiterschicht steht. Die Passivierungsschicht 143 trennt die Seitenwände der Mesa 130 von der Kontaktschicht 145.
  • Danach kann, wie in 3D veranschaulicht, ein Verbindungsmetall 147 über der Oberfläche des Werkstücks ausgebildet werden, gefolgt von einem Träger 149. Das Verbindungsmetall 147 kann beispielsweise ein geeignetes Metall zum Reflektieren von Licht zurück durch den Halbleiter und zum Bonden des Werkstücks 20 an den Träger 149 umfassen. 3D zeigt eine Querschnittsansicht einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen 10 oder einer Anordnung 15 von Halbleiterbauelementen 10 gemäß weiteren Ausführungsformen.
  • Danach kann z. B. das Substrat 100 vom Werkstück entfernt werden, was die Anordnung eines zweiten Kontakts an dem Bauelement ermöglicht. Dieser zweite Kontakt kann auch über die Gräben hergestellt werden, so dass beide Kontakte auf derselben Seite ausgebildet werden. Die Lichtemission kann über die von dem gebondeten Träger abgewandten Seite erfolgen. Andere Bearbeitungsschritte, wie z. B. das Herstellen der Transferdruckbarkeit der Anordnung auf einen elektronischen Treiberwafer (z. B. CMOS) oder direktes Bonden auf den Treiberwafer, sind ebenfalls möglich.
  • Ausgehend von einem Werkstück, das einem in Bezug auf 3B erläuterten Werkstück ähnelt, kann beispielsweise die in den 4A bis 4G veranschaulichte Bearbeitung durchgeführt werden. Das in 4A gezeigte Werkstück 20 enthält Trenngräben 140, die sich nicht bis zu dem Substrat 100 erstrecken. Benachbarte optoelektronische Halbleiterbauelemente 10 sind durch einen Teil der ersten Halbleiterschicht 110 elektrisch miteinander verbunden. Das Werkstück 20 ähnelt dem in 3B gezeigten Werkstück 20, einschließlich einer dielektrischen Schicht 124 über der zweiten Halbleiterschicht 120. Horizontale Teile der Passivierungsschicht 143 werden entfernt, um einen Teil der Oberfläche der ersten Halbleiterschicht freizulegen. Danach kann ein leitfähiges Material in die Trenngräben 140 gefüllt werden. Als Ergebnis werden in den Trenngräben 140 erste Kontaktelemente 111 gebildet. Ein Planarisierungsschritt kann durchgeführt werden, um das leitfähige Material von der ebenen Oberfläche des Werkstücks 120 zu entfernen (4A). Danach kann über der resultierenden Oberfläche eine Trennschicht 150 ausgebildet werden. In der Trennschicht 150 wird eine Öffnung 151 ausgebildet (4B).
  • Dann kann, wie in 4C veranschaulicht, über eine Verbindungsschicht 152 ein Zwischenträger 154 an der Trennschicht 150 angebracht werden. Die Verbindungsschicht 152 füllt die Öffnung unter Ausbildung eines Pfostens 153 aus. Danach wird das Substrat 100 von dem resultierenden Werkstück entfernt.
  • 4D zeigt ein Beispiel für ein resultierendes Werkstück. Anschließend wird die Trennschicht 150 entfernt, so dass Gruppen 103 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen über den Pfosten 153 an dem Zwischenträger 154 angebracht werden (4E). Wie in 4F gezeigt, werden die Gruppen 103 dann auf einen Zielträger 155 überführt. Der Zielträger 155 kann zum Beispiel eine laterale Abmessung S4 haben, die größer ist als die laterale Abmessung S1 des Substrats 100.
  • Danach können zweite Kontaktpads 122 derart ausgebildet werden, dass sie mit den zweiten Kontaktelementen 121 verbunden sind, wie in 4G gezeigt.
  • Danach kann beispielsweise eine Verdrahtungsstruktur über dem Zielträger 155 bereitgestellt werden, um die zweiten Kontaktelemente 121 mit den zweiten Kontaktpads 122 elektrisch zu verbinden und die ersten Kontaktelemente 111 zu adressieren. Weitere Verdrahtungsschemata können angewandt werden, um die erste und die zweite Halbleiterschicht jedes der optoelektronischen Halbleiterbauelemente elektrisch zu kontaktieren. Beispielsweise können die ersten und zweiten Kontaktelemente 111, 121 ausgehend von gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks 20 ausgebildet werden.
  • 5A zeigt eine Querschnittsansicht eines Werkstücks 20, das erhalten werden kann, wenn die beschriebene Bearbeitung unter Verwendung des in 3B veranschaulichten Werkstücks durchgeführt wird, bei dem die leitfähige Schicht 125 über der Oberfläche der Mesas vorhanden ist. Wie in 5A veranschaulicht, ist die Kontaktschicht 145 so ausgebildet, dass sie in direktem Kontakt mit der leitfähigen Schicht 125 steht, z. B. der ITO-Schicht, die Teil der Hartmaskenschicht 123 war. Die Passivierungsschicht 143 trennt die Seitenwände der Mesa 130 von der Kontaktschicht 145.
  • Danach kann, wie in 5B veranschaulicht, ein Verbindungsmetall 147 über der Oberfläche des in 5A veranschaulichten Werkstücks ausgebildet werden, gefolgt von einem Träger 149. Das Verbindungsmetall 147 kann beispielsweise ein geeignetes Metall zum Reflektieren von Licht zurück durch die Halbleiterschichten und zum Verbinden des Werkstücks 20 mit dem Träger 149 umfassen. 5B zeigt eine Querschnittsansicht einer Vielzahl von Halbleiterbauelementen 10 oder einer Anordnung 15 von Halbleiterbauelementen 10 gemäß weiteren Ausführungsformen.
  • Danach kann z. B. das Substrat 100 von dem Werkstück entfernt werden, was das Platzieren zweiter Kontaktelemente an dem Bauelement ermöglicht. Dieses zweite Kontaktelement kann auch durch die Gräben erhalten werden, so dass beide Kontakte auf der gleichen Seite ausgebildet sind. Das Ausbilden der ersten und zweiten Kontaktelemente kann beispielsweise in der Weise erfolgen, wie es in Bezug auf die Figuren 4A bis 4G erläutert wurde. Gemäß weiteren Ausführungsformen können das erste und das zweite Kontaktelement 111, 121 an gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks 20 ausgebildet werden. Die Lichtemission erfolgt dann über die von dem gebondeten Träger abgewandte Seite. Andere Bearbeitungsschritte, wie z. B. das Herstellen der Transferdruckbarkeit der Anordnung auf einen elektronischen Treiberwafer (z. B. CMOS) oder direktes Bonden auf den Treiberwafer, sind ebenfalls möglich.
  • Die beschriebene Kontaktierung der Halbleiterschicht 120 oder der leitfähigen Schicht 125 kann auch durch lithografische Verfahren und Ätzprozesse erreicht werden. So kann beispielsweise anstelle des Polierens der Passivierungsschicht 143 die Passivierungsschicht 143 auf dem Pixel geätzt werden, um die Halbleiterschicht 120 oder die leitfähige Schicht 125 freizulegen.
  • 6 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Wie gezeigt, umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements das Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels mit einer aktiven Zone zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, das Ausbilden (S110) einer Hartmaskenschicht über dem Halbleiterschichtstapel, das Strukturieren (S120) der Hartmaskenschicht unter Ausbildung einer Hartmaske (123) mit einer Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, und das Strukturieren (S130) des Halbleiterschichtstapels unter Ausbildung einer Mesa (130) mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, wobei d > w ist. Die Hartmaskenschicht steht an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa von der Mesa hervor, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesa entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden (S140) einer Deckschicht über Seitenwänden der Mesa, wobei die Deckschicht ein Halbleitermaterial umfasst, und das Ätzen (S150) des Halbleitermaterials der Deckschicht unter Verwendung der Hartmaske als Ätzmaske zur Ausbildung eines Trenngrabens.
  • 7 zeigt ein optoelektronisches Gerät 25 gemäß Ausführungsformen. Das optoelektronische Gerät 25 umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 oder die Anordnung 15 von optoelektronischen Halbleiterbauelementen 10 wie oben beschrieben. Das optoelektronische Gerät kann zum Beispiel ein Anzeigegerät für Augmented- oder Virtual-Reality-Anwendungen sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das optoelektronische Gerät 25 ein Hochgeschwindigkeits-Fotodetektor sein.
  • Obwohl hierin Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist es naheliegend, dass weitere Ausführungsformen realisiert werden können. Beispielsweise können weitere Ausführungsformen eine beliebige Unterkombination der in den Ansprüchen genannten Merkmale oder eine beliebige Unterkombination der Elemente, die in den oben genannten Beispielen beschrieben sind, umfassen. Dementsprechend sollten Sinn und Umfang der beigefügten Ansprüche nicht auf die Beschreibung der hierin enthaltenen Ausführungsformen beschränkt werden.
  • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 10
    optoelektronisches Halbleiterbauelement
    15
    Anordnung von optoelektronischen Halbleiterbauelementen
    20
    Werkstück
    25
    optoelektronisches Gerät
    100
    Substrat
    102
    isolierende Schicht
    103
    Gruppe von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (Pixel)
    105
    Halbleiterschichtstapel
    110
    erste Halbleiterschicht
    111
    erstes Kontaktelement
    115
    aktive Zone
    120
    zweite Halbleiterschicht
    121
    zweites Kontaktelement
    122
    zweites Kontaktpad
    123
    Hartmaske
    124
    dielektrische Schicht
    125
    leitfähige Schicht
    127
    Fotoresistmaterial
    130
    Mesa
    132
    Seitenwand der Mesa
    135
    Deckschicht
    1361
    erste Teilschicht des Deckmaterials
    1362
    zweite Teilschicht des Deckmaterials
    140
    Trenngraben
    143
    Passivierungsschicht
    145
    Kontaktschicht
    147
    Verbindungsmetall
    149
    Träger
    150
    Trennschicht
    151
    Öffnung
    152
    Verbindungsschicht
    153
    Pfosten
    154
    Zwischenträger
    155
    Zielträger

Claims (20)

  1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfassend: einen Halbleiterschichtstapel (105) mit einer aktiven Zone (115) zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung, wobei der Halbleiterschichtstapel (105) unter Ausbildung einer Mesa (130) mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist, eine Hartmaske (123), die über dem Halbleiterschichtstapel (105) angeordnet ist und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweist, wobei d > w ist, wobei die Hartmaske (123) an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa (130) von der Mesa (130) hervorsteht, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesa entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind, wobei die Hartmaske (123) eine leitfähige Schicht (125) umfasst, die direkt an eine Halbleiterschicht (120) des Halbleiterschichtstapels (105) angrenzt; und eine Deckschicht (135), die über Seitenwänden (132) der Mesa (130) angeordnet ist, wobei die Deckschicht (135) ein Halbleitermaterial umfasst.
  2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1, wobei die Hartmaske (123) ferner eine dielektrische Schicht (124) umfasst.
  3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Breite s der Deckschicht (135) mindestens der Differenz zwischen d und w entspricht, wobei die Breite in der ersten lateralen Richtung gemessen ist.
  4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Bandlücke eines Materials der Deckschicht (135) größer als die Bandlücke der aktiven Zone ist.
  5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterschichtstapel (105) eine erste Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht (120) eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst und die aktive Zone (115) zwischen der ersten Halbleiterschicht (110) und der zweiten Halbleiterschicht (120) angeordnet ist, wobei die zweite Halbleiterschicht (120) direkt an die leitfähige Schicht (125) angrenzt.
  6. Optoelektronisches Halbleitervorbauelement (10) nach Anspruch 5, wobei die Deckschicht eine erste Teilschicht (1361) des zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Teilschicht (1362) des ersten Leitfähigkeitstyps umfasst, wobei die erste Teilschicht (1361) direkt an die Seitenwände (132) der Mesa (130) angrenzt.
  7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 6, wobei eine Bandlücke der ersten Teilschicht (1361) größer als die Bandlücke der aktiven Zone ist.
  8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Bandlücke der zweiten Teilschicht (1362) größer als die Bandlücke der aktiven Zone ist.
  9. Anordnung (15) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei benachbarte optoelektronische Halbleiterbauelemente (10) durch einen Trenngraben (140) in der Deckschicht (135) voneinander getrennt sind, wobei sich der Trenngraben (140) zwischen den Hartmasken (123) der benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelemente (10) erstreckt.
  10. Anordnung (15) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (10), umfassend: einen Halbleiterschichtstapel (105) mit einer aktiven Zone (115) zum Erzeugen oder Empfangen von elektromagnetischer Strahlung, wobei der Halbleiterschichtstapel (105) unter Ausbildung einer Vielzahl von Mesas (130) mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, strukturiert ist, Abschnitte einer Hartmaske (123), die über dem Halbleiterschichtstapel (105) angeordnet sind und eine Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, aufweisen, wobei d > w ist, wobei die Hartmaske (123) von jeder der Mesas (130) an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende jeder der Mesas (130) hervorsteht, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der Mesas (130) entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind, eine Deckschicht (135), die über den Seitenwänden (132) jeder der Mesas (130) angeordnet ist, wobei die Deckschicht (135) ein Halbleitermaterial umfasst; und eine Vielzahl von Trenngräben (140) zwischen benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelementen (10), wobei sich die Trenngräben (140) zwischen den Abschnitten der Hartmaske (123) benachbarter optoelektronischer Halbleiterbauelementen (10) erstrecken und direkt an die Abschnitte der Hartmaske (123) der benachbarten optoelektronischen Halbleiterbauelemente (10) angrenzen.
  11. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden (S100) eines Halbleiterschichtstapels (105) mit einer aktiven Zone (115) zum Erzeugen oder Empfangen elektromagnetischer Strahlung, Ausbilden (S110) einer Hartmaskenschicht über dem Halbleiterschichtstapel (105), Strukturieren (S120) der Hartmaskenschicht unter Ausbildung einer Hartmaske (123) mit einer Breite d, gemessen in der ersten lateralen Richtung, Strukturieren (S130) des Halbleiterschichtstapels (105) unter Ausbildung einer Mesa (130) mit einer Breite w, gemessen in einer ersten lateralen Richtung, wobei d > w ist, wobei die Hartmaske (123) von der Mesa an einem ersten lateralen Ende und an einem zweiten lateralen Ende der Mesa hervorsteht, wobei das erste laterale Ende und das zweite laterale Ende an gegenüberliegenden Seiten der (130) Mesa entlang der ersten lateralen Richtung angeordnet sind; Ausbilden (S140) einer Deckschicht (135) über Seitenwänden (132) der Mesa (130), wobei die Deckschicht (135) ein Halbleitermaterial umfasst; und Ätzen (S150) des Halbleitermaterials der Deckschicht (135) unter Verwendung der Hartmaske (123) als Ätzmaske zur Ausbildung eines Trenngrabens (140).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Strukturieren (S130) des Halbleiterschichtstapels (105) einen anisotropen Ätzschritt, gefolgt von einem isotropen Ätzschritt, umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Halbleiterschichtstapel (105) eine erste Halbleiterschicht (110) eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht (120) eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfasst und die aktive Zone (115) zwischen der ersten Halbleiterschicht (110) und der zweiten Halbleiterschicht (120) angeordnet ist, wobei die zweite Halbleiterschicht (120) so ausgebildet ist, dass sie direkt an die Hartmaskenschicht (123) angrenzt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ausbilden der Hartmaskenschicht (123) das Ausbilden einer leitfähigen Schicht (125) direkt angrenzend an die zweite Halbleiterschicht (120) des Halbleiterschichtstapels (105) umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ausbilden der Hartmaskenschicht (123) das Ausbilden einer dielektrischen Schicht (124) direkt angrenzend an die zweite Halbleiterschicht (120) des Halbleiterschichtstapels (105) umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner das Entfernen der dielektrischen Schicht (124) nach dem Ausbilden des Trenngrabens (140) umfassend.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, ferner umfassend: Ausbilden einer Passivierungsschicht (143) nach dem Ausbilden des Trenngrabens, Entfernen horizontaler Teile der Passivierungsschicht (143), wobei eine Oberfläche der Mesas (130) freigelegt wird, und Ausbilden eines leitfähigen Materials (145), wobei die Oberfläche der Mesas bedeckt wird.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei durch das Ausbilden der Trenngräben (140) eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (10) erhalten wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei ein Teil des Halbleiterschichtstapels (105) bei der Ausbildung der Trenngräben (140) erhalten bleibt.
  20. Optoelektronisches Gerät (25), umfassend das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder die Anordnung (15) von optoelektronischen Halbleiterbauelementen (10) nach Anspruch 9 oder 10.
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