OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS

Es werden ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben .

Das optoelektronische Halbleiterbauelement ist insbesondere zur Erzeugung und/oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung, bevorzugt von für das menschliche Auge wahrnehmbarem Licht , eingerichtet .

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine verbesserte Ef fi zienz aufweist .

Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur vereinfachten Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einer verbesserten Ef fi zienz anzugeben .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einem ersten Inj ektionsbereich, in dem ein erster Schutzbereich ausgebildet ist , und einem zweiten In ektionsbereich, in dem ein zweiter Schutzbereich ausgebildet ist .

Der Halbleiterkörper umfasst insbesondere eine Mehrzahl von epitaktisch aufeinander auf gewachsenen Schichten eines Halbleitermaterials . Die Schichten sind in einer Stapelrichtung aufeinander abgeschieden . Die Stapelrichtung verläuft somit quer, insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers . Beispielsweise ist der Halbleiterkörper ein monolithisch ausgebildeter Halbleiterkristall .

Der erste Inj ektionsbereich ist ein Bereich des Halbleiterkörpers , der zur Inj ektion von Ladungsträgern eingerichtet ist . Beispielsweise erfolgt eine Inj ektion von Löchern in den Halbleiterkörper mittels des ersten Inj ektionsbereichs . Der erste Schutzbereich ist in dem ersten Inj ektionsbereich ausgebildet . Insbesondere ist der erste Inj ektionsbereich ein Bereich des Halbleiterkörpers , in den ein erstes Dotiermaterial eingebracht ist .

Der zweite Inj ektionsbereich ist ein weiterer Bereich des Halbleiterkörpers , der zur Inj ektion von Ladungsträgern eingerichtet ist . Beispielsweise erfolgt eine Inj ektion von Elektronen in den Halbleiterkörper mittels des zweiten Inj ektionsbereichs . Der zweite Schutzbereich ist in dem zweiten Inj ektionsbereich ausgebildet . Insbesondere ist der zweite Inj ektionsbereich ein weiterer Bereich des Halbleiterkörpers , in den ein zweites Dotiermaterial eingebracht ist .

Mittels des ersten Schutzbereichs und des zweiten Schutzbereichs kann im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements eine bevorzugte Verteilung einer Ladungsträgerdichte in dem Halbleiterkörper erzeugt werden .

Ferner umfasst der Halbleiterkörper einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich, der zwischen dem ersten Inj ektionsbereich und dem zweiten Inj ektionsbereich angeordnet ist . Der aktive Bereich weist beispielsweise einen pn-Übergang und eine Doppelheterostruktur zur Strahlungserzeugung oder zur Strahlungsdetektion auf . Bei dem Halbleiterbauelement handelt es sich beispielsweise um eine Lumines zenzdiode , insbesondere eine Leucht- oder eine Laserdiode . Der erste In ektionsbereich und der zweite Inj ektionsbereich sind hierbei zur Inj ektion von Ladungsträgern in den aktiven Bereich vorgesehen .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements weisen der erste Inj ektionsbereich und der erste Schutzbereich einen ersten Leit f ähigkeitstyp auf . Ein Leit f ähigkeitstyp kann durch eine Dotierung eines Halbleitermaterials mit Fremdatomen erzeugt werden . Beispielsweise ist die erste Leitfähigkeit eine p- Leitf ähigkeit , bei der die Maj oritätsladungsträger durch Löcher bereitgestellt werden . Bevorzugt unterscheiden sich der erste Inj ektionsbereich und der erste Schutzbereich in einer Konzentration der Dotierstof fe .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements weisen der zweite Inj ektionsbereich und der zweite Schutzbereich einen zweiten Leit f ähigkeitstyp auf . Beispielsweise ist die zweite Leitfähigkeit eine n- Leitf ähigkeit , bei der die Maj oritätsladungsträger durch Elektronen bereitgestellt werden . Bevorzugt unterscheiden sich der zweite Inj ektionsbereich und der zweite Schutzbereich in einer Konzentration der Dotierstof fe . Insbesondere ist der zweite Leit f ähigkeitstyp verschieden von dem ersten Leit f ähigkeitstyp . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Dotierstof fkonzentration in dem ersten Schutzbereich höher als in dem ersten Inj ektionsbereich .

Durch eine höhere Dotierstof fkonzentration kann eine Ladungsträgerdichte im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterbauelements lokal beeinflusst werden . Beispielsweise vermindert eine höhere Dotierstof fkonzentration in dem ersten Schutzbereich eine Dichte der Minoritätsladungsträger in dem ersten Schutzbereich . Hiermit kann die Ladungsträgerdichte in Bereichen, in denen die Ef fi zienz des Halbleiterbauelements durch nichtstrahlende Rekombinationsvorgänge gemindert wird, gezielt verringert werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Dotierstof fkonzentration in dem zweiten Schutzbereich höher als in dem zweiten In ektionsbereich . Eine erhöhte Dotierstof fkonzentration in dem zweiten Schutzbereich kann eine Ausdehnung des ersten Schutzbereichs in der Stapelrichtung beeinflussen .

Insbesondere vermindert eine erhöhte Dotierstof fkonzentration in dem zweiten Schutzbereich eine Ausdehnung des ersten Schutzbereichs parallel zur Stapelrichtung in Richtung des zweiten Schutzbereichs .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der zweite Schutzbereich an einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des zweiten Inj ektionsbereichs angeordnet . Durch eine Anordnung auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des zweiten Inj ektionsbereichs kann eine Ausdehnung des ersten Schutzbereichs in der Stapelrichtung gezielt und vergleichsweise einfach kontrolliert werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements erstreckt sich der erste Schutzbereich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers von einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Inj ektionsbereichs bis in den zweiten In ektionsbereich und durchdringt den aktiven Bereich vollständig . Die Seitenfläche verläuft entlang der Stapelrichtung des Halbleiterkörpers , beziehungsweise quer zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers . Beispielsweise kann die Seitenfläche unter einem Winkel , insbesondere zwischen 60 ° und 70 ° , zur Haupterstreckungsrichtung angeordnet sein, so dass sich ein trapezartiger Querschnitt des Halbleiterkörpers ergibt . Weitergehend kann die Seitenfläche auch parallel zur Stapelrichtung beziehungsweise senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers angeordnet sein . Bevorzugt ist die Seitenfläche des Halbleiterkörpers , besonders bevorzugt die Seitenfläche in dem aktiven Bereich, vollständig durch den ersten Schutzbereich abgedeckt .

Hierbei wird von der Erkenntnis Gebrauch gemacht , dass die Seitenflächen eines Halbleiterkörpers eine Quelle für nichtstrahlende Rekombinationsvorgänge darstellen können . Durch die Bedeckung der Seitenflächen mit dem ersten Schutzbereich kann eine Ladungsträgerdichte an der Seitenfläche vermindert werden, und so auch eine Wahrscheinlichkeit für nichtstrahlende Rekombinationsvorgänge verringert werden . Beispielsweise umgibt der erste Schutzbereich den Halbleiterkörper zumindest teilweise in einer lateralen Richtung . Bevorzugt zumindest im Bereich des aktiven Bereichs . Insbesondere ist im ersten Schutzbereich mittels eines Quantum Well Intermixings in dem aktiven Bereich, eine Bandlücke des aktiven Bereichs lokal vergrößert . Im Betrieb wird dadurch die Minoritätsladungsträgerdichte entsprechend lokal verringert . Vorteilhafterweise kann so nichtstrahlende Rekombination an der Seitenfläche nahe des ersten Schutzbereiches reduziert werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement :

- einen Halbleiterkörper mit einem ersten Inj ektionsbereich, in dem ein erster Schutzbereich ausgebildet ist , einem zweiten In ektionsbereich, in dem ein zweiter Schutzbereich ausgebildet ist und einem zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich, der zwischen dem ersten Inj ektionsbereich und dem zweiten Inj ektionsbereich angeordnet ist , wobei

- der erste Inj ektionsbereich und der erste Schutzbereich einen ersten Leit f ähigkeitstyp aufweisen,

- der zweite Inj ektionsbereich und der zweite Schutzbereich einen zweiten Leit f ähigkeitstyp aufweisen

- eine Dotierstof fkonzentration in dem ersten Schutzbereich höher ist als in dem ersten Inj ektionsbereich,

- eine Dotierstof fkonzentration in dem zweiten Schutzbereich höher ist als in dem zweiten Inj ektionsbereich,

- der zweite Schutzbereich an einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des zweiten Inj ektionsbereichs angeordnet ist , und

- sich der erste Schutzbereich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers von einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Inj ektionsbereichs bis in den zweiten Inj ektionsbereich erstreckt und den aktiven Bereich vollständig durchdringt .

Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelement liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zu Grunde : an den Seitenflächen eines Halbleiterkörpers können unerwünschte nichtstrahlende Rekombinationsef fekte auftreten . Dieser Ef fekt ist insbesondere maßgeblich in rot emittierenden pLED' s , die auf einem Indiumgal liumaluminiumphosphid-Halbleitermat er ial basieren, da dieses Material eine hohe Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit und eine große Ladungsträgerdi f fusionslänge aufweist . Diese Eigenschaften erzeugen eine hohe nichtstrahlende Rekombinationswahrscheinlichkeit an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers . Dieser Ef fekt nimmt mit abnehmender lateraler Ausdehnung des Halbleiterkörpers zu, da bei kleineren Körpern im Verhältnis mehr Seitenflächen pro Volumen vorhanden sind .

Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, einen ersten Schutzbereich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers in einen ersten und zweiten In ektionsbereich einzubringen . Der erste Schutzbereich vermindert eine Ladungsträgerdichte an der Seitenfläche des Halbleiterkörpers . So kann eine nichtstrahlende Rekombinationswahrscheinlichkeit verringert werden . Dadurch ist die Ef fi zienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements vorteilhaft erhöht .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements basiert der Halbleiterkörper auf einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial , insbesondere InGaAlP oder einem Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial , insbesondere AlGaAs . Diese Halbleitermaterialien weisen eine besonders hohe Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit auf , weshalb Gegenmaßnahmen bezüglich einer nichtstrahlenden Rekombination besonders sinnvoll sind .

"Auf Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, vorzugsweise Al _n Ga _m Ini- _n-m P oder As _n Ga _m Ini- _n-m P umfasst , wobei 0 < n < 1 , 0 < m < 1 und n+m < 1 . Mit anderen Worten, der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer ist umfasst ( InGai- _x Al _x ) _y Pi- _y . Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen . Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen . Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel j edoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al bzw . As , Ga, In, P ) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof fe ersetzt sein können .

„Auf Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich und/oder ein Aufwachssubstratwafer, vorzugsweise Al _n Ga _m Ini- _n-m As umfasst , 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 Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen . Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel j edoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al bzw . As , Ga, In) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stof fe ersetzt sein können .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist zwischen dem ersten Schutzbereich und dem zweiten Schutzbereich ein Abschirmbereich angeordnet . Der Abschirmbereich ist beispielsweise ein epitaktisch auf gewachsener Bereich des Halbleiterkörpers . Der Abschirmbereich weist insbesondere den zweiten Leit f ähigkeitstyp auf .

Bevorzugt ist der Abschirmbereich mit einem Halbleitermaterial gebildet , das eine niedrigere Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit als das Material des zweiten In ektionsbereichs aufweist . Eine niedrige Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit kann eine Wahrscheinlichkeit für eine nichtstrahlende Rekombination vorteilhaft verringern und so eine Ef fi zienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements erhöhen . Insbesondere weist die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit in dem Abschirmbereich einen Wert von l * 10 ⁴ cm/ s bis l * 10 ⁶ cm/ s auf , bevorzugt weist die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit in dem Abschirmbereich einen Wert von weniger als l * 10 ⁵ cm/ s auf .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der Abschirmbereich einen geringeren Anteil an Aluminium auf als der zweite Inj ektionsbereich . Insbesondere in Schichten, die auf einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial oder einem Arsenid- Verbindungs-Halbleitermaterial basieren, kann durch einen geringeren Aluminiumanteil eine verminderte Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit erreicht werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der Abschirmbereich eine Zusammensetzung gemäß der Formel ( InGai- _x Al _x ) o, 49Po, 5i auf , wobei 0 , 5 < x < 0 , 9 gilt , bevorzugt 0 , 6 < x < 0 , 8 gilt und besonders bevorzugt x = 0 , 6 gilt . Ein derart zusammengesetzter Abschirmbereich weist vorteilhaft eine besonders niedrige Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit auf .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der Abschirmbereich eine geringere Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit auf als der zweite Inj ektionsbereich . Mittels einer geringeren Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit ist in dem Abschirmbereich eine nichtstrahlende Rekombinationswahrscheinlichkeit vorteilhaft vermindert .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Dotierstof fkonzentration im Abschirmbereich mindestens um einen Faktor 2 höher, bevorzugt mindestens um einen Faktor 4 höher ist als die Dotierstof fkonzentration im ersten Schutzbereich . Mittels der Dotierstof fkonzentration im Abschirmbereich kann unter anderem eingestellt werden, wie weit sich der erste Schutzbereich in den zweiten In ektionsbereich hinein erstreckt . Bei einer um einen Faktor von 2 bis 4 höheren Dotierstof fkonzentration in dem Abschirmbereich endet der erste Schutzbereich vorteilhaft in dem Abschirmbereich . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements endet der erste Schutzbereich innerhalb des Abschirmbereichs . Der Abschirmbereich weist eine besonders niedrige Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit auf . Wenn der erste Schutzbereich in dem Abschirmbereich endet , ergibt sich für einen dort entstehenden pn-Übergang eine vorteilhaft verminderte nichtstrahlende Rekombinationswahrscheinlichkeit , aufgrund der niedrigen Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit des Materials des Abschirmbereichs .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der erste Schutzbereich außerhalb eines Kernbereichs angeordnet ist . Der Kernbereich erstreckt sich zentral im Halbleiterkörper und verläuft insbesondere parallel zur Stapelrichtung . Der Kernbereich ist somit bereichsweise und bevorzugt allseitig beabstandet von den Seitenflächen des Halbleiterkörpers . In dem Kernbereich ist beispielsweise eine höhere Ladungsträgerdichte vorhanden als in dem ersten Schutzbereich .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Dotierstof fkonzentration im zweiten Schutzbereich mindestens um einen Faktor 2 höher, bevorzugt mindestens um einen Faktor 4 höher als die Dotierstof fkonzentration im ersten Schutzbereich . Beispielsweise beträgt die Dotierstof fkonzentration im zweitem Schutzbereich zwischen 4 * 10 ¹⁷ cur ³ und 10* 10 ¹⁷ cnr ³ . Mittels der Dotierstof fkonzentration im zweiten Schutzbereich kann unter anderem eingestellt werden, wie weit sich der erste Schutzbereich in den zweiten Inj ektionsbereich hinein erstreckt . Bei einer um einen Faktor von 2 bis 4 höheren Dotierstof fkonzentration endet der erste Schutzbereich vorteilhaft in dem Abschirmbereich .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements basieren der erste Inj ektionsbereich und der zweite In ektionsbereich j eweils auf einem Material , das eine Zusammensetzung gemäß der Formel ( InGai- _x Al _x ) o, 49Po, 5i aufweist , wobei x = 1 gilt . Eine derartige Zusammensetzung ist vorteilhaft zur Ausbildung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements , das zur Emission von elektromagnetischer Strahlung im roten Spektralbereich eingerichtet ist .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der erste Schutzbereich mit einem der folgenden Materialien dotiert : Magnesium, Zink . Als Dotierstof f für den ersten Schutzbereich ist ein Fremdatom optimal , dass einen Dotierpegel in dem ersten Schutzbereich ändern kann und eine möglichst hohe Di f fusionsrate aufweist . Die Di f fusionsrate von Zink ist besonders hoch, weshalb Zink bevorzugt eingesetzt wird . Der zweite Schutzbereich ist beispielsweise mit einem der folgenden Materialien dotiert : Tellur, Sili zium .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der aktive Bereich als Quantum- Well-Struktur, vorzugsweise als Multi-Quantum-Well-Struktur ausgebildet . Eine Quantum-Well-Struktur ist beispielsweise eine Einfachquantentopfstruktur ( SQW, single quantum well ) oder eine Multi-Quantum-Well-Struktur (MQW) . Mittels einer Quantum-Well-Struktur kann eine besonders ef fi ziente strahlende Rekombination von Ladungsträgern erreicht werden . Zudem kann eine Bandlücke in einer Quantum-Well-Struktur besonders leicht durch Quantum-Well- Intermixing beeinflusst werden .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist der aktive Bereich zur Emission von elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 580 nm bis 1 pm, bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von 580 nm bis 660 nm eingerichtet . Für Halbleiterbauelemente mit einem Emissionsspektrum von 580 nm bis 660 nm ist ein Aluminiumanteil in diesem Material in der Regel besonders hoch . Dies führt zu einer nachteilig hohen Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit , weshalb Maßnahmen gegen nichtstrahlende Rekombinationsvorgänge besonders sinnvoll sind .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauelements beträgt eine laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers weniger als 100 pm, bevorzugt weniger als 50 pm und besonders bevorzugt weniger als 20 pm . Die laterale Ausdehnung beschreibt eine Ausdehnung des Halbleiterkörpers in einer Richtung parallel zur Haupterstreckungsrichtung und quer zur Stapelrichtung des Halbleiterkörpers . Eine geringe laterale Ausdehnung ermöglicht beispielsweise eine Verwendung des optoelektronischen Halbleiterbauelements als Bildpunkt in einer hochaufgelösten Anzeigevorrichtung .

Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben . Das optoelektronische Bauelement kann insbesondere mittels eines hier beschriebenen Verfahrens hergestellt werden . Das heißt , sämtliche im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements of fenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Halbleiterbauelement of fenbart und umgekehrt .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt in einem Schritt A) ein Bereitstellen eines Halbleiterkörpers mit einem ersten Inj ektionsbereich, einem zweiten In ektionsbereich, in dem ein zweiter Schutzbereich ausgebildet ist und einem zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich, der zwischen dem ersten Inj ektionsbereich und dem zweiten Inj ektionsbereich angeordnet ist , wobei

- der erste Inj ektionsbereich einen ersten Leit f ähigkeitstyp aufweist ,

- der zweite Inj ektionsbereich und der zweite Schutzbereich einen zweiten Leit f ähigkeitstyp aufweisen

- eine Dotierstof fkonzentration in dem zweiten Schutzbereich höher ist als in dem zweiten Inj ektionsbereich, und

- der zweite Schutzbereich an einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des zweiten Inj ektionsbereichs angeordnet ist . Bevorzugt erfolgt die Bereitstellung einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern in einem Waferverbund . Beispielsweise sind die Halbleiterkörper Teil einer zusammenhängenden

Haiblei ter schichtenfolge .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt in einem Schritt B ) ein Aufbringen eines Maskenbereichs auf einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Inj ektionsbereichs , wobei der Maskenbereich eine geringere laterale Ausdehnung als der erste Inj ektionsbereich aufweist und, gesehen in einer Draufsicht , zentral auf dem ersten Inj ektionsbereich angeordnet wird . Bevorzugt bedeckt der Maskenbereich einen Kernbereich des Halbleiterkörpers vollständig .

Insbesondere ist der Maskenbereich nur schwach oder nicht durchlässig für ein Material , das als ein Dotierstof f in den ersten Inj ektionsbereich eingebracht wird . So kann vorteilhaft das Einbringen des ersten Dotierstof fs auf einen Bereich außerhalb des Kernbereichs des Halbleiterkörpers beschränkt werden . Beispielsweise wird das Maskenmaterial ganz flächig auf den Halbleiterkörper aufgebracht . Insbesondere wird der Maskenbereich in einem photolithographischen Verfahren strukturiert . Bevorzugt wird eine Mehrzahl von Maskenbereichen parallel auf eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern in einem Waferverbund angeordnet und in einem gemeinsamen Verfahrensschritt strukturiert .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt in einem Schritt C ) ein Einbringen eines ersten Dotiermaterials in den ersten In ektionsbereich zur Ausbildung eines ersten Schutzbereichs mit dem ersten Leit f ähigkeitstyp, der sich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers von der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten Inj ektionsbereich bis in den zweiten Inj ektionsbereich erstreckt und den aktiven Bereich vollständig durchdringt , wobei eine Dotierstof fkonzentration in dem ersten Schutzbereich höher ist als in dem ersten Inj ektionsbereich . Beispielsweise wird das erste Dotiermaterial mittels Implantation in den ersten Inj ektionsbereich eingebracht .

Die Di f fusionstiefe des ersten Dotierstof fs wird maßgeblich durch die Höhe der Dotierung in dem zweiten Schutzbereich bestimmt . Durch eine geeignete Wahl des Dotierungsverlaufs in dem zweiten Schutzbereich kann die vertikale Ausdehnung des ersten Schutzbereichs kontrolliert eingestellt werden .

Das Einbringen des ersten Dotiermaterials wird durch den Maskenbereich zumindest teilweise abgeschirmt , so dass ein Eindringen des ersten Dotiermaterials in den Kernbereich vermindert oder vermieden wird . So wird der erste Schutzbereich insbesondere an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers außerhalb des Kernbereichs ausgebildet .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird Schritt C ) derart durchgeführt , dass eine Bandlücke des aktiven Bereichs im ersten Schutzbereich durch Quantum-Well- Intermixing vergrößert wird . Durch eine lokal vergrößerte Bandlücke in dem aktiven Bereich, kann im Betrieb des Halbleiterbauelements eine Verminderung der Ladungsträgerdichte an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers erreicht werden kann . So wird vorteilhaft eine nichtstrahlende Rekombination an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers vermindert oder vermieden .

Die Erzeugung von einem ausreichenden Quantum-Well- Intermixing ist beispielsweise von einer Zeitdauer des Verfahrensschrittes C ) abhängig . Beispielsweise erfolgt bei einer Zeitdauer von mehr als 4 Minuten vorteilhaft ein ausreichendes Quantum Well Intermixing in dem aktiven Bereich in dem ersten Schutzbereich . Schritt C ) erfolgt bevorzugt über eine Zeitdauer von mindestens 15 Minuten und besonders bevorzugt von mindestens 45 Minuten . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt das Einbringen des ersten Dotiermaterials in Schritt C ) mittels Di f fusion . Di f fusion ermöglicht ein besonders schonendes Einbringen von Dotiermaterial , das keine Strahlenschäden im Kristallgitter des Halbleiterkörpers erzeugt .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird in Schritt A) ein Halbleiterkörper bereitgestellt , der zusätzlich zwischen dem ersten Schutzbereich und dem zweiten Schutzbereich einen Abschirmbereich aufweist . Der Abschirmbereich ist insbesondere mit einem Halbleitermaterial gebildet , das epitaktisch aufgewachsen wird . Der Abschirmbereich weist insbesondere den zweiten Leit f ähigkeitstyp auf .

Bevorzugt ist der Abschirmbereich mit einem Halbleitermaterial gebildet , das eine niedrigere Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit als das Material des zweiten Inj ektionsbereichs aufweist . Eine niedrige Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit kann eine Wahrscheinlichkeit für eine nichtstrahlende Rekombination vorteilhaft verringern und so eine Ef fi zienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements erhöhen . Insbesondere weist die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit in dem Abschirmbereich einen Wert von l * 10 ⁴ cm/ s bis l * 10 ⁶ cm/ s auf , bevorzugt weist die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit in dem Abschirmbereich einen Wert von weniger als l * 10 ⁵ cm/ s auf . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt in Schritt C ) das Einbringen des ersten Dotiermaterials in den ersten Inj ektionsbereich zur Ausbildung eines ersten Schutzbereichs mit dem ersten Leit f ähigkeitstyp, derart , dass sich der erste Schutzbereich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers von der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des ersten In ektionsbereichs bis in den Abschirmbereich erstreckt und den aktiven Bereich vollständig durchdringt , wobei eine Dotierstof fkonzentration in dem Abschirmbereich höher ist als in dem ersten Schutzbereich .

Mittels der Dotierstof fkonzentration im Abschirmbereich kann unter anderem eingestellt werden, wie weit sich der erste Schutzbereich in den zweiten Inj ektionsbereich hinein erstreckt . Bei einer um einen Faktor von 2 bis 4 höheren Dotierstof fkonzentration in dem Abschirmbereich endet der erste Schutzbereich vorteilhaft in dem Abschirmbereich .

Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird eine endgültige Geometrie des optoelektronischen Halbleiterbauelements in einem nachfolgenden Schritt D) durch gängige Strukturierungsprozesse für die Erzeugung der Seitenflächen definiert . Beispielsweise weist eine Seitenfläche einen Winkel zwischen 60 ° und 70 ° zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers auf .

Ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement eignet sich insbesondere zum Einsatz als pLED in einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einem Display .

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterbauelements ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten, Aus führungsbeispielen .

Es zeigen :

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel ,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel ,

Figur 3 eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel , und

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Dotierstof fkonzentration sowie eines Verlaufs einer Bandlücke entlang einer Stapelrichtung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel . Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugs zeichen 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 .

Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem ersten Aus führungsbeispiel . Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10 , der entlang einer Stapelrichtung S einen zweiten Schutzbereich 201 , in dem ein zweiter Inj ektionsbereich 200 ausgebildet ist , einen aktiven Bereich 300 und einen ersten In ektionsbereich 100 , in dem ein erster Schutzbereich 101 ausgebildet ist , aufweist .

Auf einer dem aktiven Bereich 300 abgewandten Seite des ersten Inj ektionsbereich 100 ist ein elektrischer Kontakt 20 angeordnet . Ferner ist auf einer dem aktiven Bereich 300 abgewandten Seite des zweiten Schutzbereichs 201 ein elektrischer Kontakt 20 angeordnet . Die elektrischen Kontakte 20 sind mit einem Metall gebildet . Mittels der elektrischen Kontakte 20 erfolgt ein elektrischer Anschluss des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 und eine Inj ektion von Ladungsträgern in den Halbleiterkörper 10 .

Auf dem elektrischen Kontakt 20 , der dem ersten Inj ektionsbereich 100 zugewandt ist , ist ein Maskenbereich 30 angeordnet . Der Maskenbereich 30 ist insbesondere wenig oder nicht durchlässig für ein erstes Dotiermaterial , mit dem der erste Schutzbereich 101 dotiert ist . Der Maskenbereich 30 kann in einem weiteren Verfahrensschritt entfernt werden und ist dann in dem fertiggestellten, optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 nicht mehr enthalten .

Die Stapelrichtung S erstreckt sich quer, insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs 300 . Der Halbleiterkörper 10 weist eine Seitenfläche 10A auf , die sich parallel zur Stapelrichtung S erstreckt . Der erste Schutzbereich 101 erstreckt sich entlang der Seitenfläche 10A des Halbleiterkörpers 10 in dem ersten Inj ektionsbereich 100 bis in den zweiten In ektionsbereich 200 und durchdringt dabei den aktiven Bereich 300 vollständig .

Der erste Inj ektionsbereich 100 und der erste Schutzbereich 101 weisen einen ersten Leit f ähigkeitstyp auf . Der zweite Inj ektionsbereich 200 und der zweite Schutzbereich 201 weisen einen zweiten Leit f ähigkeitstyp auf . Beispielsweise ist der erste Leit f ähigkeitstyp eine p-Leitfähigkeit und der zweite Leit f ähigkeitstyp eine n-Leit f ähigkeit .

Die Höhe der Dotierstof fkonzentration in dem zweiten Schutzbereich 201 beeinflusst die Ausdehnung des ersten Schutzbereichs 101 in der Stapelrichtung S . Vorteilhaft ist die Dotierstof fkonzentration des zweiten Schutzbereichs 201 derart ausgewählt , dass der erste Schutzbereich 101 in dem zweiten Inj ektionsbereich 200 endet .

In der Mitte des Halbleiterkörpers 10 , gesehenen in einer Draufsicht parallel zur Stapelrichtung S , befindet sich ein Kernbereich 500 , der frei ist von dem ersten Schutzbereich 101 . Der Kernbereich 500 ist allseitig beabstandet von den Seitenflächen 10A des Halbleiterkörpers 10 . Der Kernbereich 500 ist zumindest teilweise von dem Abschirmbereich 30 bedeckt . Die laterale Erstreckung des ersten Schutzbereiches 101 ist mittels der lateralen Erstreckung des Abschirmbereichs 30 einstellbar .

Im ersten Schutzbereich 101 ist mittels eines Quantum Well Intermixings in dem aktiven Bereich 300 eine Bandlücke des aktiven Bereichs 300 lokal vergrößert . So wird eine laterale Di f fusion von Ladungsträgern im aktiven Bereich 300 in Richtung der Seitenflächen 10A vermindert . So wird eine geringere Ladungsträgerkonzentration an den Seitenflächen 10A in dem aktiven Bereich 300 erzeugt . Dadurch ist eine nichtstrahlende Rekombinationswahrscheinlichkeit in dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 vorteilhaft vermindert .

Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel . Das zweite Aus führungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Aus führungsbeispiel . Im Unterschied dazu umfasst der Halbleiterkörper 10 in dem in Figur 2 dargestellten zweiten Aus führungsbeispiel zusätzlich einen Abschirmbereich 400 , der zwischen dem ersten Schutzbereich 101 und dem zweiten Schutzbereich 201 angeordnet ist und den zweiten Leit f ähigkeitstyp aufweist .

Der Abschirmbereich 400 ist mit einem Material gebildet , das einen geringeren Anteil von Aluminium aufweist , als der zweite Inj ektionsbereich 200 . Aufgrund des geringeren Aluminiumanteils in dem Abschirmbereich 400 ist eine Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit in dem Abschirmbereich 400 vorteilhaft vermindert . In dem Abschirmbereich 400 ist daher eine geringere Wahrscheinlichkeit einer nichtstrahlenden Rekombination gegeben .

Die Höhe der Dotierstof fkonzentrationen in dem Abschirmbereich 400 und dem zweiten Schutzbereich 201 beeinflussen die Ausdehnung des ersten Schutzbereichs 101 in der Stapelrichtung S . Vorteilhaft ist die Dotierstof fkonzentration des Abschirmbereichs 400 derart ausgewählt , dass der erste Schutzbereich 101 in dem Abschirmbereich 400 endet . Ferner ist die Dotierstof fkonzentration im zweiten Inj ektionsbereich 200 ausreichend niedrig . Beispielsweise ist die Dotierstof fkonzentration im zweiten In ektionsbereich 200 niedriger als die Dotierstof fkonzentration im ersten Schutzbereich 101 . Die Dotierstof fkonzentration im Abschirmbereich 400 ist hingegen bevorzugt mindestens einen Faktor 2 höher, bevorzugt mindestens einen Faktor 4 höher als die Dotierstof fkonzentration im ersten Schutzbereich 101 .

Dadurch, dass der erste Schutzbereich 101 in dem Abschirmbereich 400 endet , weist ein dort ausgebildeter pn- Übergang vorteilhaft eine besonders geringe Wahrscheinlichkeit für nichtstrahlende Oberflächenrekombinationsvorgänge auf .

In Figur 3 ist eine schematische Draufsicht eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß dem ersten Aus führungsbeispiel dargestellt . In der Draufsicht ist eine laterale Ausdehnung L des Halbleiterkörpers 10 ersichtlich . Die laterale Ausdehnung L erstreckt sich von einer Seitenfläche 10A des Halbleiterkörpers 10 bis zu einer gegenüberliegenden Seitenfläche 10A des Halbleiterkörpers 10 . Der Halbleiterkörper 10 muss nicht zwingend eine quadratische oder rechteckige Form aufweisen . Die laterale Ausdehnung L ist beispielsweise auch als ein Durchmesser eines runden Halbleiterkörpers 10 anzusehen .

In der Draufsicht des Halbleiterkörpers 10 ist der Inj ektionsbereich 100 und der erste Schutzbereich 101 sichtbar . In der Mitte des Halbleiterkörpers 10 ist der Kernbereich 500 dargestellt , der frei ist von dem ersten Schutzbereich 101 . Der Kernbereich 500 ist vollständig von dem ersten Schutzbereich 101 in einer lateralen Richtung umgeben und allseitig von den Seitenflächen 10A des Halbleiterkörpers 10 beabstandet . Somit sind sämtliche Seitenflächen 10A des Halbleiterkörpers 10 von dem ersten Schutzbereich 101 bedeckt . Dadurch ist die nichtstrahlende Rekombinationswahrscheinlichkeit an den Seitenflächen 10A vorteilhaft vermindert .

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer n- Dotierstof f konzentration N, einer p-Dotierstof f konzentration P sowie eines Verlaufs einer Bandlücke E entlang einer Stapelrichtung S eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß dem zweiten Aus führungsbeispiel .

Entlang der Stapelrichtung S ist der Verlauf der Bandlücke E über den zweiten Schutzbereich 201 , den Abschirmbereich 400 , den zweiten In ektionsbereich 200 , den aktiven Bereich 300 und den ersten Inj ektionsbereich 100 dargestellt . In dem aktiven Bereich 300 ist eine Mehrzahl von Schichten mit unterschiedlichen Bandlücken E vorhanden . Die n-Dotierstof f konzentration N nimmt innerhalb des zweiten Schutzbereichs 201 einen Maximalwert an, der im Verlauf des Abschirmbereichs 400 entlang der Stapelrichtung S stetig abnimmt . Die p-Dotierstof f konzentration P nimmt innerhalb des ersten Inj ektionsbereichs 100 einen Maximalwert an und nimmt im Verlauf entgegen der Stapelrichtung S in Richtung des aktiven Bereichs 300 stetig ab . Innerhalb des ersten Schutzbereichs 101 weist die p-Dotierstof f konzentration P einen höheren Wert auf , als im ersten In ektionsbereich 100 und erstreckt sich somit entgegen der Stapelrichtung S durch den aktiven Bereich 300 und teilweise durch den zweiten Inj ektionsbereich 200 hindurch bis in den Abschirmbereich 400 .

Der Maximalwert der n-Dotierstof f konzentration N in dem zweiten Schutzbereich 201 ist um mindestens einen Faktor 2 , bevorzugt um mindestens einen Faktor 4 höher, als der Wert der p-Dotierstof f konzentration P in dem ersten Schutzbereich 101 . So kann sichergestellt werden, dass die Ausdehnung des ersten Schutzbereichs 101 entgegen der Stapelrichtung S innerhalb des Abschirmbereichs 400 endet .

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021100534 . 5 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird . Bezugs zeichenliste

1 optoelektronisches Halbleiterbauelement

10 Halbleiterkörper

20 Kontakt

30 Maskenbereich

100 erster Inj ektionsbereich

101 erster Schutzbereich

200 zweiter In ektionsbereich

201 zweiter Schutzbereich

300 aktiver Bereich

400 Abschirmbereich

500 Kernbereich

10A Seitenfläche

L laterale Ausdehnung

S Stapelrichtung

E Energie der Bandlücke

P p-Dotierstof f konzentration

N n-Dotierstof f konzentration