JP5466980 | Lighting module and lighting equipment equipped with it |
JPS58124968 | 【考案の名称】多端子モジユ-ル |
WO/2009/157689 | LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE |
BRÖLL MARKUS (DE)
WO2017005829A1 | 2017-01-12 | |||
WO2017068029A1 | 2017-04-27 |
EP2357679A2 | 2011-08-17 |
Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1), umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (120) mit einem darauf aufgewachsenen Halbleiterkörper (10), der einen ersten Bereich (101), einen zweiten Bereich (102) und einen zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeigneten aktiven Bereich (103) aufweist, wobei der erste Bereich (101) zwischen dem Aufwachssubstrat (120) und dem aktiven Bereich (103) angeordnet ist, und wobei der aktive Bereich (103) zwischen dem ersten Bereich (101) und dem zweiten Bereich (102) angeordnet ist, b) Erzeugen einer ersten Aussparung (170), die sich ausgehend vom zweiten Bereich (102) vollständig durch den aktiven Bereich (103) bis in den ersten Bereich (101) erstreckt und den ersten Bereich (101) nicht vollständig durchdringt, wobei die erste Aussparung (170) die Form eines Kegels, eines Kegelstumpfes, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes aufweist, c) Einbringen eines ersten elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials in die erste Aussparung (170), d) Befestigen des Halbleiterkörpers (10) mit der dem Aufwachssubstrat (120) abgewandten Seite des Halbleiterkörpers (10) auf einem Trägersubstrat (130), und Ablösen des Aufwachssubstrats (120) vom Halbleiterkörper (10) , e) Erzeugen einer zweiten Aussparung (180), die die Form eines Kegels, eines Kegelstumpfes, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfes aufweist, und die sich ausgehend vom ersten Bereich (101) bis zur ersten Aussparung (170) erstreckt, so dass die erste Aussparung (170) und die zweite Aussparung (180) eine Durchführung durch den Halbleiterkörper (10) bilden, f) Einbringen eines zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials in die zweite Aussparung (180) derart, dass das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur (150) durch den Halbleiterkörper (10) bilden. 2. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem in Verfahrensschritt e) die zweite Aussparung (180) bis mindestens zu einer in dem ersten Bereich (101) angeordneten Markierungsschicht (140) ausgebildet wird. 3. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen den Verfahrensschritten b) und c) eine elektrisch isolierende, vorzugsweise dielektrische Schicht (160) in die erste Aussparung (170) eingebracht wird, die zwischen den Verfahrensschritten e) und f) teilweise entfernt wird, so dass das erste Kontaktmaterial teilweise freigelegt wird. 4. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die elektrisch isolierende, vorzugsweise dielektrische Schicht (160) mittels eines Hochtemperaturprozessschrittes in die erste Aussparung (170) eingebracht wird. 5. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial dieselbe Zusammensetzung aufweisen. 6. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die erste Aussparung (170) vom zweiten Bereich (102) zum ersten Bereich (101) hin verjüngt, und/oder sich die zweite Aussparung (180) vom ersten Bereich (101) zum zweiten Bereich (102) hin verjüngt. 7. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur (150) für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1), bei dem der Halbleiterkörper (10) auf einem Gallium-Phosphid- , einem Aluminium-Phosphid- , einem Indium-Phosphid- , einem Gallium- Aluminium-Phosphid- , einem Gallium-Indium-Phosphid-, einem Indium-Aluminium-Phosphid- oder einem Gallium-Aluminium- Indium-Phosphid- Verbindungs-Halbleitermaterial oder auf einem Gallium-Arsenid- , einem Aluminium-Arsenid- , einem Indium-Arsenid- , einem Gallium-Aluminium-Arsenid- , einem Gallium-Indium-Arsenid-, einem Indium-Aluminium-Arsenid- oder einem Gallium-Aluminium-Indium-Arsenid- Verbindungs- Halbleitermaterial basiert. 8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einer Kontaktstruktur (150), aufweisend einen Halbleiterkörper (10) mit einem ersten Bereich (101), einem zweiten Bereich (102) und einem zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeigneten aktiven Bereich (103) sowie einer Haupterstreckungsebene, wobei in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene der erste Bereich (101), der aktive Bereich (103) und der zweite Bereich (102) aufeinander folgen, die Kontaktstruktur (150) in dem Halbleiterkörper (10) eine sich vom ersten Bereich (101) zum zweiten Bereich (102) erstreckende und den aktiven Bereich (103) durchdringende Durchführung aufweist, in der ein Kontaktmaterial angeordnet ist, die Durchführung einen Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene aufweist, dessen Flächeninhalt vom ersten Bereich (101) zum zweiten Bereich (102) hin variiert und ein Minimum innerhalb des Halbleiterkörpers (10) aufweist, und wobei die Durchführung seitens des ersten Bereichs (101) und/oder des zweiten Bereichs (102) einen konisch, insbesondere Kegelförmig oder Pyramidenförmig geformten Teilbereich aufweist. 9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einer Kontaktstruktur (150) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem in der Durchführung zwischen dem Kontaktmaterial und dem benachbarten Halbleiterkörper (10) eine elektrisch isolierende, vorzugsweise dielektrische Schicht (160) angeordnet ist. 10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einer Kontaktstruktur (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Durchführung auf der dem aktiven Bereich (103) abgewandten Seite des ersten Bereichs (101) einen Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene mit einem ersten Flächeninhalt und auf der dem aktiven Bereich (103) abgewandten Seite des zweiten Bereichs (102) einen Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene mit einem zweiten Flächeninhalt aufweist, wobei der erste Flächeninhalt von dem zweiten Flächeninhalt abweicht. 11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einer Kontaktstruktur (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Durchführung seitens des ersten Bereichs (101) und des zweiten Bereichs (102) jeweils einen konisch geformten Teilbereich aufweist und die konisch geformten Teilbereiche axial aufeinander ausgerichtet sind. 12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einer Kontaktstruktur (150) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (10) auf einem Gallium-Phosphid- , einem Aluminium-Phosphid- , einem Indium-Phosphid- , einem Gallium- Aluminium-Phosphid- , einem Gallium-Indium-Phosphid-, einem Indium-Aluminium-Phosphid- oder einem Gallium-Aluminium- Indium-Phosphid- Verbindungs-Halbleitermaterial oder auf einem Gallium-Arsenid- , einem Aluminium-Arsenid- , einem Indium-Arsenid- , einem Gallium-Aluminium-Arsenid- , einem Gallium-Indium-Arsenid-, einem Indium-Aluminium-Arsenid- oder einem Gallium-Aluminium-Indium-Arsenid- Verbindungs- Halbleitermaterial basiert. |
OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT EINER KONTAKTSTRUKTUR UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER KONTAKTSTRUKTUR FÜR EIN OPTOELEKTRONISCHES
HALBLEITERBAUELEMENT
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Kontaktstruktur und ein Verfahren zur Herstellung einer
Kontaktstruktur für ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement angegeben. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement kann es sich insbesondere um ein
Strahlungsemittierendes oder strahlungsdetektierendes optoelektronisches Halbleiterbauelement handeln, das in
Betrieb elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht, emittiert oder detektiert.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine vereinfachte
Herstellung ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Kontaktstruktur anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst das Verfahren zur Herstellung die nachfolgend beschriebenen Schritte a) bis f) : a) Bereitstellen eines Aufwachs Substrats mit einem darauf aufgewachsenen Halbleiterkörper, der einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeigneten aktiven Bereich aufweist, wobei der erste Bereich zwischen dem
Aufwachssubstrat und dem aktiven Bereich angeordnet ist, und wobei der aktive Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet ist.
Das Aufwachssubstrat kann beispielsweise mit einem
Galliumarsenid oder Saphir gebildet sein. Die Bereiche des Halbleiterkörpers werden vorzugsweise epitaktisch auf das Aufwachssubstrat aufgewachsen. Der aktive Bereich umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf (SQW, Single quantum well) oder,
besonders bevorzugt, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung oder -detektion. b) Erzeugen mindestens einer ersten Aussparung, die sich ausgehend vom zweiten Bereich vollständig durch den aktiven Bereich bis in den ersten Bereich erstreckt und den ersten Bereich nicht vollständig durchdringt.
Diese erste Aussparung kann beispielsweise die Form eines Zylinders, eines Kegels, eines Kegelstumpfes, eines
Pyramidenstumpfes oder einer Pyramide aufweisen. Die erste Aussparung kann beispielsweise mittels eines
Plasmaätzprozesses hergestellt sein. Die Seitenwände der ersten Aussparung können bei einem Ätzprozess einen positiven Flankenwinkel gegenüber der Ätzrichtung aufweisen, wodurch sich eine sich verjüngende, beispielsweise konisch zulaufende Form ergibt. Die Anforderungen an die Kontrolle der Ätztiefe sind vorteilhaft reduziert, da die Ätzung lediglich innerhalb des ersten Bereichs des Halbleiterkörpers, aber nicht notwendigerweise an einer seiner Grenzflächen stoppen muss. c) Einbringen eines ersten elektrisch leitfähigen Kontaktmaterials in die erste Aussparung.
Dieses erste elektrisch leitfähige Kontaktmaterial kann beispielsweise mit einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet sein und beispielsweise galvanisch abgeschieden werden . d) Befestigen des Halbleiterkörpers mit der dem
Aufwachssubstrat abgewandten Seite des Halbleiterkörpers auf einem Trägersubstrat und Ablösen des Aufwachssubstrats vom Halbleiterkörper .
Das Befestigen des Halbleiterkörpers auf einem Trägersubstrat kann beispielsweise mittels eines Lötprozesses geschehen. Das Trägersubstrat basiert beispielsweise auf Silizium. Das
Aufwachssubstrat kann mittels eines Laser-Liftoff-Prozesses abgelöst werden. Ferner ist es möglich, dass Aufwachssubstrat mittels eines Polierprozesses abzudünnen und anschließend durch einen Ätzprozess zu entfernen. e) Erzeugen mindestens einer zweiten Aussparung, die sich ausgehend vom ersten Bereich bis zur ersten Aussparung erstreckt, so dass die erste Aussparung und die zweite
Aussparung eine Durchführung durch den Halbleiterkörper bilden .
Die zweite Aussparung kann beispielsweise mittels eines
Plasmaätzverfahrens hergestellt werden. Die Seitenwände der zweiten Aussparung können bei einem Ätzprozess einen
positiven Flankenwinkel gegenüber der Ätzrichtung aufweisen, wodurch sich eine sich verjüngende, beispielsweise konisch zulaufende Form ergibt. Die Anforderungen an die Kontrolle der Ätztiefe sind vorteilhaft reduziert, da die Ätzung sich lediglich bis zur ersten Aussparung innerhalb des ersten Bereichs des Halbleiterkörpers erstrecken muss, aber nicht notwendigerweise an dieser Grenzflächen stoppen muss. So ist auch eine leichte Überätzung der Grenzfläche der ersten Aussparung tolerierbar. f) Einbringen eines zweiten elektrisch leitfähigen
Kontaktmaterials in die zweite Aussparung derart, dass das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial einen elektrisch leitfähigen Pfad durch den Halbleiterkörper bilden .
Das heißt, das erste Kontaktmaterial und das zweite
Kontaktmaterial sind elektrisch leitend miteinander
verbunden. Es ist ein Stromfluss vom ersten Kontaktmaterial in das zweite Kontaktmaterial möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, umfasst das Verfahren die Schritte: a) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats mit einem darauf aufgewachsenen Halbleiterkörper, der einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen zur Erzeugung oder
Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeigneten aktiven Bereich aufweist, wobei der erste Bereich zwischen dem Aufwachssubstrat und dem aktiven Bereich angeordnet ist, und wobei der aktive Bereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordnet ist, b) Erzeugen mindestens einer ersten Aussparung, die sich ausgehend vom zweiten Bereich vollständig durch den aktiven Bereich bis in den ersten Bereich erstreckt und den ersten Bereich nicht vollständig durchdringt, c) Einbringen eines ersten elektrisch leitfähigen
Kontaktmaterials in die erste Aussparung, d) Befestigen des Halbleiterkörpers mit der dem
Aufwachssubstrat abgewandten Seite des Halbleiterkörpers auf einem Trägersubstrat, und Ablösen des
Aufwachssubstrats vom Halbleiterkörper, e) Erzeugen mindestens einer zweiten Aussparung, die sich ausgehend vom ersten Bereich bis zur ersten Aussparung erstreckt, so dass die erste Aussparung und die zweite Aussparung eine Durchführung durch den Halbleiterkörper bilden, f) Einbringen eines zweiten elektrisch leitfähigen
Kontaktmaterials in die zweite Aussparung derart, dass das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial einen elektrisch leitfähigen Pfad durch den Halbleiterkörper bilden .
Einem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Kontaktstruktur für einen optoelektronischen Halbleiterkörper liegt dabei unter anderem die Überlegung zugrunde, dass es bei der Herstellung einer Kontaktstruktur vergleichsweise aufwendig ist, die Tiefe eines Ätzprozesses exakt zu
beherrschen. Für eine optimale Kontaktierung war es bisher nötig, den Ätzprozess in einer exakt definierten Tiefe zu stoppen . Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer
Kontaktstruktur macht nun unter anderem von der Idee
Gebrauch, die Herstellung der Kontaktstruktur auf zwei
Ätzprozesse von jeweils gegenüberliegenden Seiten eines
Halbleiterkörpers aufzuteilen. Da in einem ersten Ätzprozess damit nur der zweite Bereich sowie der aktive Bereich
durchbrochen und innerhalb des ersten Bereichs gestoppt werden muss, ist die Toleranz vorteilhaft auf die gesamte Dicke des ersten Bereichs erweitert. Die zweite Ätzung zur Erzeugung der Kontaktstruktur erfolgt von der
gegenüberliegenden Seite der ersten Ätzung und muss lediglich den Halbleiterkörper bis zur ersten Ätzung hin öffnen. Auch dieser Vorgang hat vorteilhaft keine hohen Anforderungen an eine exakte Bestimmung der Ätztiefe, da auch eine leichte Überätzung tolerierbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst das Verfahren einen
Verfahrensschritt e) , in dem die zweite Aussparung bis mindestens zu einer in dem ersten Bereich angeordneten
Markierungsschicht ausgebildet wird. Das heißt, innerhalb des ersten Bereichs des Halbleiterkörpers ist eine
Markierungsschicht angebracht, die ein bekanntes
DotierstoffVerhältnis aufweist und ein Erreichen dieser
Schicht somit beispielsweise in einem Plasmaätzverfahren anhand des Spektrums des Plasmas erkennbar ist. Diese Schicht dient somit als eine Markierung für eine bestimmte Ätztiefe. Damit ist es möglich, die Ätztiefe in einem
Plasmaätzverfahren exakt zu bestimmen, indem man das Spektrum des Plasmas der Ätzprodukte kontinuierlich beobachtet.
Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine erhöhte Kontrolle über die Ätztiefe. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement wird zwischen den Verfahrensschritten b) und c) eine elektrisch isolierende, vorzugsweise
dielektrische Schicht in die erste Aussparung eingebracht, die zwischen den Verfahrensschritten e) und f) teilweise entfernt wird, so dass das erste Kontaktmaterial teilweise freigelegt wird. Die elektrisch isolierende, vorzugsweise dielektrische Schicht kann beispielsweise aus einem
Siliziumoxid bestehen. Zur Herstellung der elektrisch
isolierenden Schicht eignet sich beispielsweise ein Plasma- enhanced Chemical Vapour Deposition ( PECVD) -Verfahren, wodurch sich vorteilhaft ein aufwendigeres
Tetraethylorthosilicat (TEOS) -Verfahren vermeiden lässt.
Durch das Einbringen der elektrisch isolierenden Schicht lässt sich vorteilhaft ein Kurzschluss zwischen dem ersten Bereich, der aktiven Schicht und dem zweiten Bereich des Halbleiterkörpers vermeiden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement wird die elektrisch isolierende,
vorzugsweise dielektrische Schicht mittels eines
Hochtemperaturprozessschrittes in die erste Aussparung eingebracht. Das heißt, die vorzugsweise dielektrische
Schicht aus beispielsweise einem Siliziumoxid kann durch einen Hochtemperaturprozessschritt auf die Oberfläche der ersten Aussparung aufgewachsen werden. Hierzu ist es von Vorteil, wenn der Wafer noch nicht auf seinem endgültigen Substrat gebondet ist und noch keine metallischen
Anschlussschichten vorhanden sind. Dadurch lässt sich vorteilhaft eine Metalldiffusion oder ein Ablösen des Wafers vom späteren Substrat vermeiden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement weisen das erste Kontaktmaterial und das zweite Kontaktmaterial dieselbe Zusammensetzung auf. Das heißt, das erste Kontaktmaterial und das zweite
Kontaktmaterial sind beispielsweise aus dem gleichen Metall oder der gleichen Metalllegierung gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement verjüngt sich die erste Aussparung vom zweiten Bereich zum ersten Bereich hin und/oder es verjüngt sich die zweite Aussparung vom ersten Bereich zum zweiten
Bereich hin. Das heißt, die erste und die zweite Aussparung verjüngen sich zur Mitte des Halbleiterkörpers hin. Mit anderen Worten, die Querschnittsfläche parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers der
Kontaktstruktur weist einen minimalen Flächeninhalt innerhalb des Halbleiterkörpers auf. Die erste und die zweite
Aussparung weisen beispielsweise die Form eines Kegels, eines Kegelstumpfes, eines Pyramidenstumpfes oder einer Pyramide auf .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement basiert der Halbleiterkörper auf einem Gallium-Phosphid- , einem Aluminium-Phosphid- , einem Indium- Phosphid-, einem Gallium-Aluminium-Phosphid- , einem Gallium- Indium-Phosphid- , einem Indium-Aluminium-Phosphid- oder einem Gallium-Aluminium- Indium-Phosphid- Verbindungs- Halbleitermaterial oder auf einem Gallium-Arsenid- , einem Aluminium-Arsenid- , einem Indium-Arsenid- , einem Gallium- Aluminium-Arsenid- , einem Gallium-Indium-Arsenid-, einem Indium-Aluminium-Arsenid- oder einem Gallium-Aluminium- Indium-Arsenid- Verbindungs-Halbleitermaterial .
„Auf Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder Bereiche des Halbleiterkörpers vorzugsweise Al n Ga m Ini- n - m P oder As n Ga m Ini- n - m P umfassen, wobei 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n+m < 1 ist. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI bzw. As, Ga, In, P) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
„Auf Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder Bereiche des Halbleiterkörpers vorzugsweise
Al n Ga m Ini- n - m As umfassen, wobei 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n+m < 1 ist. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI bzw. As, Ga, In), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur weist das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einem ersten Bereich, einem zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung geeigneten aktiven Bereich und einem zweiten Bereich sowie einer Haupterstreckungsebene auf, wobei in einer Richtung senkrecht zur
Haupterstreckungsebene der erste Bereich, der aktive Bereich und der zweite Bereich aufeinanderfolgen, die Kontaktstruktur in dem Halbleiterkörper mindestens eine sich vom ersten
Bereich zum zweiten Bereich erstreckende und den aktiven Bereich durchdringende Durchführung aufweist, in der ein
Kontaktmaterial angeordnet ist, und die Durchführung einen Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene aufweist, dessen Flächeninhalt vom ersten Bereich zum zweiten Bereich hin variiert und ein Minimum innerhalb des Halbleiterkörpers aufweist. Der Halbleiterkörper weist insbesondere eine
Mehrzahl von Durchführungen auf, die voneinander separiert sind. Mit anderen Worten, die Durchführungen stellen
insbesondere eine Mehrzahl von Aussparungen in dem
Halbleiterkörper dar, die sich vom ersten Bereich zum zweiten Bereich erstrecken und den aktiven Bereich durchdringen, wobei sich die Durchführungen nicht berühren.
Die Haupterstreckungsebene verläuft quer, bevorzugt senkrecht zur Stapelrichtung des Halbleiterkörpers. Die Bereiche des Halbleiterkörpers werden vorzugsweise epitaktisch auf das Aufwachssubstrat aufgewachsen. Der aktive Bereich umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf (SQW, Single quantum well) oder,
besonders bevorzugt, eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur ist in der Durchführung zwischen dem Kontaktmaterial und dem benachbarten Halbleiterkörper eine elektrisch isolierende, vorzugsweise dielektrische Schicht angeordnet. Diese Schicht kann beispielsweise mit einem Siliziumoxid gebildet sein. Diese elektrisch isolierende, vorzugsweise dielektrische Schicht dient dazu, einen direkten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktmaterial und den angrenzenden Bereichen des Halbleiterkörpers zu vermeiden. Dadurch kann vorteilhaft ein Stromfluss und damit ein Kurzschluss zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich über das Kontaktmaterial vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur weist die mindestens eine Durchführung auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Bereichs einen Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene mit einem ersten
Flächeninhalt, und auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des zweiten Bereichs einen Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene mit einem zweiten Flächeninhalt auf, wobei der erste Flächeninhalt von dem zweiten Flächeninhalt abweicht. Das heißt, die erste und die zweite Aussparung können mit unterschiedlichen Durchmessern ausgeführt sein. Das kann beispielsweise in einem Plasmaätzprozess einen
Vorteil darstellen. Durch eine ausreichend große zweite
Aussparung verstärkt sich das zur Verfügung stehende
Plasmasignal, wodurch eine Detektion der Ätztiefe erleichtert beziehungsweise verbessert wird. Gleichzeitig kann der
Durchmesser der ersten Aussparung gering gehalten werden, um die durch die Aussparung gestörte Fläche des aktiven Bereichs vorteilhaft möglichst gering zu halten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur weist die Durchführung seitens des ersten Bereichs und/oder des zweiten Bereichs einen konisch geformten Teilbereich auf. Mit anderen Worten, die Durchführung ist beispielsweise aus zwei mit den spitzen Enden aufeinander stehenden Kegeln, Kegelstümpfen, Pyramiden oder Pyramidenstümpfen zusammengesetzt. Ein Minimum der Querschnittsfläche der Kontaktstruktur liegt somit innerhalb des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur, bei dem die Durchführung seitens des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs jeweils einen konisch geformten Teilbereich
aufweist, sind die konisch geformten Teilbereiche axial aufeinander ausgerichtet. Das bedeutet, die Teilbereiche weisen eine gemeinsame Symmetrieachse auf und haben axial keinen Versatz zueinander. Dadurch entsteht ein möglichst großer Überlappbereich der Teilbereiche und es entsteht vorteilhaft hohe Stromtragfähigkeit der Kontaktstruktur.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur basiert der Halbleiterkörper auf einem Gallium-Phosphid- , einem
Aluminium-Phosphid- , einem Indium-Phosphid- , einem Gallium- Aluminium-Phosphid- , einem Gallium-Indium-Phosphid-, einem Indium-Aluminium-Phosphid- oder einem Gallium-Aluminium- Indium-Phosphid- Verbindungs-Halbleitermaterial oder auf einem Gallium-Arsenid- , einem Aluminium-Arsenid- , einem
Indium-Arsenid- , einem Gallium-Aluminium-Arsenid- , einem Gallium-Indium-Arsenid-, einem Indium-Aluminium-Arsenid- oder einem Gallium-Aluminium-Indium-Arsenid- Verbindungs- Halbleitermaterial in dem weiter oben definierten Sinne. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer Kontaktstruktur ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen: Figuren 1A bis IG schematische Querschnitte durch ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer Kontaktstruktur bei verschiedenen Schritten eines Verfahrens seiner Herstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1A zeigt einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Bauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10 der sich aus einem ersten Bereich 101, einem zweiten Bereich 102 und einem aktiven Bereich 103 zusammensetzt. Der Halbleiterkörper 10 ist auf einem Aufwachssubstrat 120 epitaktisch aufgewachsen. Der erste Bereich 101 ist vorzugsweise n-dotiert und der zweite Bereich 102 ist vorzugsweise p-dotiert. Der aktive Bereich 103 weist einen pn-Übergang mit einer Mehrfach- Quantentopfstruktur auf und ist zur Erzeugung von
elektromagnetischer Strahlung vorgesehen.
Figur 1B zeigt einen weiteren Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Schritt ist eine erste
Aussparung 170 ausgehend vom zweiten Bereich 102 bis hinein in den ersten Bereich 101 in den Halbleiterkörper 10
eingebracht. Diese erste Aussparung 170, kann beispielsweise mittels eines Plasmaätzverfahrens hergestellt sein. Die erste Aussparung 170 weist die konische Form eines Kegelstumpfes auf, die sich ausgehend vom zweiten Bereich 102 in Richtung des ersten Bereichs 101 des Halbleiterkörpers 10 verjüngt.
Figur IC zeigt einen weiteren Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Schritt wird eine elektrisch isolierende Schicht 160 auf die dem Aufwachssubstrat 120 abgewandte Seite des zweiten Bereichs 102 und in der ersten Aussparung 170 aufgebracht. Die elektrisch isolierende
Schicht 160 ist beispielsweise mit einem Siliziumoxid
gebildet .
Figur 1D zeigt einen weiteren Schritt im Verfahren zur
Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In die erste Aussparung 170 wird eine elektrische Kontaktstruktur 150 eingebracht. Die
Kontaktstruktur 150 kann beispielsweise mit einem Metall gebildet sein und galvanisch abgeschieden werden. Nach dem Einbringen der Kontaktstruktur 150 kann der Halbleiterkörper 10 auf dem Trägersubstrat 130 montiert werden. Das kann beispielsweise mittels eines Lötprozesses geschehen.
Nachfolgend kann das Aufwachssubstrat 120 von dem
Halbleiterkörper 10 abgelöst werden. Das Ablösen des
Aufwachssubstrats 120 kann beispielsweise mittels eines
Laser-Liftoff-Prozesses oder durch Polieren und nachfolgendes Ätzen des Aufwachssubstrats 120 erfolgen.
Figur IE zeigt einen weiteren Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Schritt wird eine zweite
Aussparung 180 von der der ersten Aussparung 170
gegenüberliegenden Seite in den Halbleiterkörper 10
eingebracht. Diese zweite Aussparung 180 befindet sich vollständig innerhalb des ersten Bereichs 101. Die zweite Aussparung 180 weist die Form eines Kegelstumpfes auf, der sich ausgehend vom ersten Bereich 101 zum zweiten Bereich 102 hin verjüngt. Die zweite Aussparung 180 erstreckt sich innerhalb des ersten Bereichs 101 bis zur Kontaktstruktur 150 und grenzt an die Kontaktstruktur 150 an. In Richtung des Normalenvektors der Haupterstreckungsebene des
Halbleiterkörpers 10 ist die zweite Aussparung 180 auf die erste Aussparung 170 ausgerichtet. Die Querschnittsfläche der zweiten Aussparung 180 in einem Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene an der dem aktiven Bereich 103
abgewandten Seite des ersten Bereichs 101 entspricht der Querschnittsfläche der ersten Aussparung 170 in einem Querschnitt parallel zur Haupterstreckungsebene an der dem aktiven Bereich 103 abgewandten Seite des zweiten Bereichs 102. Figur 1F zeigt einen weiteren Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Schritt wird die elektrisch isolierende Schicht 160 innerhalb der zweiten Aussparung 180 geöffnet. Das kann beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens geschehen. Damit wird die Kontaktstruktur 150 in der zweiten Aussparung 180 freigelegt.
Figur IG zeigt einen weiteren Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Schritt wird innerhalb der zweiten Aussparung 180 ein zweiter Teil der elektrischen Kontaktstruktur 150 aufgebracht. Der zweite Teil der
elektrischen Kontaktstruktur 150 grenzt direkt an den ersten Teil der elektrischen Kontaktstruktur 150 an. Das heißt, der erste Teil und der zweite Teil der Kontaktstruktur 150 sind elektrisch leitend miteinander verbunden und es ist ein
Stromfluss vom ersten Teil der Kontaktstruktur 150 in den zweiten Teil der Kontaktstruktur 150 möglich. Die dem aktiven Bereich 103 abgewandte Fläche des ersten Bereichs 101 ist als Strahlungsaustrittsfläche 10A eingerichtet, durch die
zumindest ein Teil der im aktiven Bereich 103 im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 erzeugten
elektromagnetischen Strahlung den Halbleiterkörper 10 verlässt . Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktstruktur 150 für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bis auf eine zusätzlich vorhandene
Markierungsschicht 140 entspricht das zweite
Ausführungsbeispiel dem in Figur IE gezeigten Schritt des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Markierungsschicht 140 ist innerhalb des ersten Bereichs 101 angeordnet und ist aus einer bekannten,
charakteristischen Dotierstoffkombination zusammengesetzt. Beispielsweise weist die Markierungsschicht 140 eine
Zusammensetzung von In50% (GalO%A190%) 50%P oder
In50% (Ga5%A145%) P auf. Dadurch ist in einem
Plasmaätzverfahren durch eine kontinuierliche Beobachtung des Spektrums des Ätzplasmas eine exakte Detektion dieser
Markierungsschicht 140 und somit eine Bestimmung der Ätztiefe möglich. Die zweite Aussparung 180 erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel nur bis zur Markierungsschicht 140 und stoppt innerhalb der Markierungsschicht 140.
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 102017117650.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird Bezugs zeichenliste
1 optoelektronisches Halbleiterbauelement
10 Halbleiterkörper
10A Strahlungsaustrittsfläche
101 erster Bereich
102 zweiter Bereich
103 aktiver Bereich
120 AufwachsSubstrat
130 Trägersubstrat
140 MarkierungsSchicht
150 Kontaktstruktur
160 elektrisch isolierende Schicht
170 erste Aussparung
180 zweite Aussparung
Next Patent: VALVE ASSEMBLY