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Title:
SEMICONDUCTOR DEVICE FOR TRANSMITTING ELECTROMAGNETIC RADIATION AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/170226
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a semiconductor device for transmitting electromagnetic radiation and to a method for production thereof, which semiconductor device can be used as a semiconductor-based structured light source. The semiconductor device comprises a layer stack structure consisting of an n-doped layer, an active layer and a p-doped layer, and a connection structure containing conductive layers and at least one insulator layer. The conductive layers are arranged spaced apart parallel to one another in a first direction, which is parallel to the active layer of the layer stack structure, and at least one insulator is arranged between at least two conductive layers, one or more conductive layers being electrically connected to the p-doped layer of the layer stack structure.

Inventors:
FÜNDLING SÖNKE (DE)
STEIB FREDERIK (DE)
WAAG ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/055599
Publication Date:
September 12, 2019
Filing Date:
March 07, 2018
Export Citation:
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Assignee:
PHOTONIK INKUBATOR GMBH (DE)
TECHNISCHE UNIV BRAUNSCHWEIG KOERPERSCHAFT DES OEFFENTLICHEN RECHTS (DE)
International Classes:
H01L33/38; H01L25/075; H01L27/15; H01L33/62; H01L33/20
Domestic Patent References:
WO2009081325A12009-07-02
WO2007034367A12007-03-29
Foreign References:
EP0011418A11980-05-28
DE19645035C11998-04-30
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
HOFFMANN EITLE PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTMBB et al. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, umfassend: mindestens eine Schichtenstapel-Struktur (110) welche mindestens ein Halbleitermaterial aufweist, die folgendes enthält :

mindestens eine n-dotierte Schicht (111),

mindestens eine aktive Schicht (112), dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung auszusenden, und

mindestens eine p-dotierte Schicht (113), wobei

die Schichten parallel übereinanderliegend angeordnet sind und die aktive Schicht (112) zwischen n-dotierter (111) und p- dotierter Schicht liegt (113), und die Halbleiter-Vorrichtung weiterhin umfassend,

eine Anschluss-Struktur (120) enthaltend Leiterschichten (122) und mindestens eine Isolatorschicht (121), wobei

die Leiterschichten (122) entlang einer ersten Richtung (101), welche parallel zur aktiven Schicht (112) der Schichtenstapel- Struktur (110) ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet sind, und zwischen mindestens zwei Leiterschichten mindestens eine Isolatorschicht (121) angeordnet ist, wobei eine oder mehrere Leiterschichten (122) mit der p-dotierten Schicht (113) der Schichtenstapel-Struktur elektrisch verbunden sind.

2. Die Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil des Randes (123) der einen oder mehreren Leiterschichten (122) der Anschluss-Struktur (120) mit der p- dotierten Schicht (113) der Schichtenstapel-Struktur (110) elektrisch verbunden sind.

3. Die Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schichtenstapel-Struktur durch Einfügen mindestens einer Isolatorschicht (230) elektrisch unterteilt ist, so dass mindestens zwei Teilschichtenstapel (231,232) entstehen, welche entlang einer zweiten Richtung (202), welche parallel zur aktiven Schicht (112) der Schichtenstapel-Struktur (110) ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet sind.

4. Die Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die mindestens zwei Teilschichtenstapel (231,232) derart ausgeprägt sind, dass sie eine Längsachse besitzen (203) , die orthogonal zur zweiten Richtung (202) ist.

5. Die Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die mindestens zwei Teilschichtenstapel (344,345) derart ausgerichtet sind, dass

eine jeweilige Leiterschicht (342) der Anschluss-Struktur (340) mit höchstens einer p-dotierten Schicht (343) eines jeweiligen Teilschichtenstapels (344,345) elektrisch verbunden ist .

6. Die Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die mindestens zwei Teilschichtenstapel (455,456) derart ausgerichtet sind,

dass eine jeweilige Leiterschicht (451,452) der Anschluss- Struktur (420) mit der p-dotierten Schicht (453) des ersten Teilschichtenstapels (455) und mit der p-dotierten Schicht (454) des zweiten Teilschichtenstapels (456) der mindestens zwei Teilschichtenstapel (455,456) elektrisch verbunden ist.

7. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei

die Anschluss-Struktur im Wesentlichen senkrecht zur Schichtenstapel-Struktur angeordnet ist.

8. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die n-dotierte Schicht elektrisch kontaktiert ist.

9. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, wobei entweder

eine jeweilige Leiterschicht (592) und eine jeweilige n- dotierte Schicht (591) vertikal zu der n-dotierten Schicht (591) elektrisch verbunden sind (593),

oder

eine jeweilige Leiterschicht (594) und eine jeweilige n- dotierte Schicht (595) und jeweilige n-dotierte Schicht (595) parallel (596) zu der n-dotierten Schicht (595) elektrisch verbunden sind.

10. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei die Leiterschichten der Anschluss-Struktur jeweils einzeln elektrisch kontaktiert sind.

11. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, wobei

die Leiterschichten (122) und/oder die Isolatorschichten (121) der Anschluss-Struktur jeweils eine Schichtdicke (124,125) aufweisen von 10 - 5000 nm, und bevorzugt von 200 - 2000 nm.

12. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-11, wobei

ein jeweiliger Teilschichtenstapel der mindestens zwei Teilschichtenstapel (231,232) der Schichtenstapel-Struktur (210) vertikal ihrer Längsachse (203), eine Ausdehnung (233) aufweist von 50-5000 nm, und bevorzugt von 200 - 2000 nm.

13. Die Halbleiter-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, wobei

die Schichtenstapel-Struktur (110) auf dem Materialsystem der Gruppe III-Nitride oder der Gruppe III-Phosphide oder der Gruppe III-Arsenide beruht.

14. Die Halbleiter-Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei

die aktive Schicht (112) mindestens ein Halbleiter-Material umfasst aus der Gruppe (Al, In, Ga) As, (Al, In, Ga) P oder (Al, In, Ga)N.

15. Herstellungsverfahren einer Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, umfassend die Schritte :

Herstellen einer Schichtenstapel-Struktur welche mindestens ein Halbleitermaterial aufweist, durch

übereinanderliegendes anordnen einer n-dotierten Schicht (111), einer aktiven Schicht (112), dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung auszusenden, und einer p- dotierten Schicht (113), wobei die aktive Schicht (112) zwischen n-dotierter (111) und p-dotierter Schicht (113) liegt, und

Herstellen einer Anschluss-Struktur (120) enthaltend Leiterschichten (122) und mindestens eine Isolatorschicht (121) , durch

parallel beabstandetes Anordnen von Leiterschichten (122) entlang einer ersten Richtung (101), welche parallel zur aktiven Schicht (112) der Schichtenstapel-Struktur (110) ist, und Anordnen mindestens einer Isolatorschicht (122) zwischen mindestens zwei Leiterschichten, elektrisches Verbinden mindestens einer oder mehrerer Leiterschichten (122) mit der p-dotierten Schicht (113) der Schichtenstapel-Struktur .

Description:
HALBLEITER-VORRICHTUNG ZUM AUSSENDEN VON ELEKTROMAGNETISCHER

STRAHLUNG UND HERSTELLUNGSVERFAHREN FÜR DIESELBE

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen der Halbleiter- Vorrichtung, und insbesondere eine Halbleiter-Vorrichtung die elektromagnetische Strahlung aus kleinen Flächenelementen im Submikrometerbereich bis Mikrometerbereich aussenden kann.

Technischer Hintergrund

Herkömmlich wird im Rahmen biologischer Untersuchungen Fluoreszenzmikroskopie verwendet. Die mit dieser Technik erhaltenen Informationen sind jedoch nur dann informativ, wenn die Fluoreszenz räumlich auf bestimmte Anteile des Präparates reduziert wird. Ein weiteres Problem im Rahmen biologischer Untersuchungen ist die Phototoxizität, wobei Zellen unter Bestrahlung mit kurzwelliger elektromagnetischer Strahlung, besonders im ultravioletten Spektrum, beschädigt werden können .

Um eine gute räumliche Begrenzung der Fluoreszenz zu erreichen, werden im Rahmen mancher biologischer Untersuchungen sehr kleine Sonden zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung mit flexiblen Zuleitungen benötigt .

Andere Techniken im Rahmen biologischer und biochemischer Untersuchungen sind die 3D strukturierte Illuminationsmikroskopie (3D-SIM, structured Illumination microscopy) und die sogenannte Lokalisationsmikroskopie. Unter Verwendung der 3D-SIM wird ein Präparat mit bestimmten Streifenmustern beleuchtet. Durch Überlagerungen dieser Beleuchtungsmuster kann dann anhand des Morie-Effekts eine hohe Auflösung oberhalb der herkömmlichen Auflösungsgrenze erreicht werden. Unter Verwendung der Lokalisationsmikroskopie werden sukzessive Teile einer Probe angeregt. Durch das Rückrechnen der so erhaltenen Fluoreszenzdaten können sehr genaue Bilder erhalten werden.

Eine Möglichkeit diese strukturierte Beleuchtung zu erhalten und damit eine bestimmte Auflösung zu erreichen sind aus Licht emittierenden Dioden bestehende Matrizen, beispielsweise Micro-LED-Arrays . Dabei wird gewöhnlich innerhalb einer Matrix jede Diode einzeln angesteuert.

Diese Dioden-Matrizen besitzen herkömmlich räumliche Abmessungen im Bereich einiger Zentimeter mit Pixeln im Submillimeterbereich. Damit einhergehend stellen sie ein relativ geringes Auflösungsvermögen und inflexible Zuleitungen bereit, welches sie für viele biologischen Untersuchungen, insbesondere in vivo, ungeeignet macht.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung und ein entsprechendes Herstellungsverfahren derselben bereitzustellen. Insbesondere ist es ein Ziel eine kompakte Halbleiter-Vorrichtung als strukturierte Lichtquelle auf Halbleiterbasis bereitzustellen sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben. Diese Aufgabe wird durch die Halbleiter-Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung mindestens eine Schichtenstapel-Struktur, welche mindestens ein Halbleitermaterial aufweist. Diese Schichtenstapel-Struktur besteht aus mindestens einer n-dotierten Schicht, mindestens einer aktiven Schicht, welche dazu ausgelegt ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung auszusenden und mindestens einer p-dotierten Schicht. Die Schichten sind parallel übereinanderliegend angeordnet und die aktive Schicht liegt zwischen n-dotierter und p-dotierter Schicht. Weiterhin enthält die Halbleiter-Vorrichtung eine Anschluss-Struktur enthaltend Leiterschichten und mindestens eine Isolatorschicht. Die Leiterschichten sind dabei entlang einer ersten Richtung, welche parallel zur aktiven Schicht der Schichtenstapel-Struktur ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet. Zwischen mindestens zwei Leiterschichten ist mindestens eine Isolatorschicht angeordnet. Eine oder mehrere Leiterschichten sind mit der p-dotierten Schicht der Schichtenstapel-Struktur elektrisch verbunden.

Somit kann eine elektromagnetische Strahlung aussendende Halbleiter-Vorrichtung realisiert werden, welche strukturierte elektromagnetische Strahlung aussenden kann. Durch Verwendung der lamellenartigen Anschluss-Struktur aus mindestens zwei Leiterschichten lässt sich die Halbleiter-Vorrichtung stark verkleinern und kompakt bereitstellen . Insbesondere ist eine Verkleinerung des Querschnitts der Vorrichtung möglich, die derart gebildet werden kann, dass die Schichtenstapel-Struktur nicht wesentlich größer als die Fläche der Lichtemission ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens ein Teil des Randes der einen oder mehreren Leiterschichten der Anschluss-Struktur mit der p-dotierten Schicht der Schichtenstapel-Struktur elektrisch verbunden.

Somit kann eine geringe Strom-Aufweitung in den entsprechend kontaktierten p-dotierten Bereichen erzeugt werden. Dadurch kann eine Emission elektromagnetischer Strahlung erzeugt werden, welche im Wesentlichen auf die Ausdehnung der entsprechenden Kontaktpunkte bzw. Anschlusspunkte begrenzt ist. Hierdurch lässt sich das erreichbare Auflösungsvermögen wesentlich beeinflussen beziehungsweise erhöhen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Schichtenstapel-Struktur durch Einfügen mindestens einer Isolatorschicht elektrisch unterteilt. Dadurch entstehen mindestens zwei Teilschichtenstapel. Diese sind entlang einer zweiten Richtung, welche parallel zur aktiven Schicht der Schichtenstapel-Struktur ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet .

Somit kann die laterale Strom-Aufweitung, entlang der zweiten Richtung, auf die räumliche Ausdehnung der jeweiligen Teilschichtenstapel begrenzt werden.

Hierdurch kann eine sehr geringe Strom-Aufweitung in den entsprechend kontaktierten p-dotierten Bereichen erzeugt werden. Dadurch kann die Emission elektromagnetischer Strahlung weiter räumlich begrenzt und das erreichbare Auflösungsvermögen weiter erhöht werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die so erhaltenen mindestens zwer TeilschichtenStapel derart ausgeprägt, dass sie eine Längsachse besitzen, die orthogonal zur zweiten Richtung ist.

Somit können mindestens zwei Teilschichtenstapel erzeugt werden, welche eine Balkenform mit einer ausgezeichneten Längsachse besitzen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die mindestens zwei Teilschichtenstapel derart ausgerichtet, dass eine jeweilige Leiterschicht der Anschluss-Struktur mit höchstens einer p-dotierten Schicht eines jeweiligen Teilschichtenstapels elektrisch verbunden ist.

Somit lässt sich eine linienförmige Aussendung von elektromagnetischer Strahlung, welche auf den Bereich der elektrischen Anschlussstellen beschränkt ist, erreichen. Weiterhin kann die Intensität der emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die Anzahl der mit einem jeweiligen Teilschichtenstapel verbundenen Leiterschichten kontrolliert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die mindestens zwei Teilschichtenstapel derart ausgerichtet, dass eine jeweilige Leiterschicht der Anschluss-Struktur mit der p- dotierten Schicht des ersten Teilschichtenstapels und mit der p-dotierten Schicht des zweiten Teilschichtenstapels der mindestens zwei Teilschichtenstapel elektrisch verbunden ist.

Somit lässt sich eine Matrix-artig strukturierte Aussendung von elektromagnetischer Strahlung erreichen, welche jeweils auf den Bereich der elektrischen Anschlussstellen beschränkt ist. Zum Beispiel könnten mehrere sehr kleine Pixel, welche gemäß einem Muster entlang einer Linie angeordnet sind, realisiert werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Anschluss- Struktur im Wesentlichen senkrecht zur Schichtenstapel- Struktur angeordnet.

Da die Anschluss-Struktur und ihre Schichten im Wesentlichen senkrecht an der Unterseite des Schichtenstapels angebracht ist, entspricht die Licht aussendende Fläche im Wesentlichen dem Querschnitt der Halbleiter-Vorrichtung, oder, mit anderen Worten, der Draufsicht auf die Halbleiter-Vorrichtung gegen die Lichtemissionsrichtung. Somit kann die Größe des Querschnitts der Halbleiter-Vorrichtung verringert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die n-dotierte Schicht elektrisch kontaktiert.

Somit lässt sich eine Emission elektromagnetischer Strahlung durch die Halbleiter-Vorrichtung realisieren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind eine jeweilige Leiterschicht und eine jeweilige n-dotierte Schicht vertikal zu der n-dotierten Schicht elektrisch verbunden. Alternativ sind eine jeweilige Leiterschicht und eine jeweilige n- dotierte Schicht parallel zu der n-dotierten Schicht elektrisch verbunden.

Somit lässt sich die Größe der Halbleitervorrichtung weiter reduzieren. Weiterhin kann hierdurch eine vorteilhafte pixelierte Ansteuerung erreicht werden. Bei der pixelierten Ansteuerung wird dabei jeweils eine Kombination aus mindestens einer p-dotierten Schicht und mindestens einer n-dotierten Schicht so angesteuert, dass ein oder mehrere Pixel (jeweiliger Anteil einer aktiven Schicht eines jeweiligen Teilschichtenstapels) Licht aussenden. Gemäß einer Ausführungsform sind die Leiterschichten der Anschluss-Struktur jeweils einzeln elektrisch kontaktiert.

Somit lassen sich die einzelnen Leiterschichten in der Anschluss-Struktur einzeln ansteuern, zum Beispiel, ermöglicht dies die Erzeugung von verschiedenen Linienmustern bzw. Mustern aus mehreren räumlich stark beschränkten Pixeln.

Gemäß einer Ausführungsform weisen die Leiterschichten und/oder die Isolatorschichten der Anschluss-Struktur jeweils eine Schichtdicke von 10 - 5000 nm, und bevorzugt von 200 - 2000 nm, auf.

Somit lässt sich die Größe der Halbleiter-Vorrichtung, insbesondere deren Querschnitt, der im Wesentlichen der Lichtemissionsfläche entspricht, stark reduzieren, zum Beispiel auf den Millimeter-/Mikrometerbereich mit kleinen Flächenelementen zur Lichtemission im Submikrometerbereich oder Mikrometerbereich. Weiterhin ermöglicht die Verwendung der sehr dünnen Leiterschichten und Isolatorschichten durch die starke Einschränkung der Strom-Aufweitung in der p- dotierten Schicht des mit einer Leiterschicht verbundenen Schichtenstapels, bzw. Teilschichtenstapels, eine effektive räumliche Beschränkung der Emission elektromagnetischer Strahlung auf den niedrigen Mikrometerbereich bzw. Submikrometerbereich der Kontaktstellen.

Gemäß einer Ausführungsform weist ein jeweiliger Teilschichtenstapel der mindestens zwei Teilschichtenstapel der Schichtenstapel-Struktur vertikal ihrer Längsachse, eine Ausdehnung von 50-5000 nm, und bevorzugt von 200 - 2000 nm, auf . Somit lässt sich die Strom-Aufweitung innerhalb einer Richtung auf die obigen Größenordnungen der Ausdehnung eines Teilschichtenstapels reduzieren. Dadurch ist es möglich die Emission elektromagnetischer Strahlung weiter auf die obige Ausdehnungsskala der Teilschichtenstapel räumlich zu beschränken .

Gemäß einer Ausführungsform beruht die Schichtenstapel- Struktur auf dem Materialsystem der Gruppe III-Nitride oder der Gruppe III-Phosphide oder der Gruppe III-Arsenide .

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die aktive Schicht mindestens ein Halbleiter-Material aus der Gruppe von (Al, In, Ga)N, (Al, In, Ga) P, (Al, In, Ga) As. Weiterhin sind auch quarternäre Systeme möglich, wie zum Beispiel AlInGaN.

Somit lässt sich die Emission elektromagnetischer Strahlung in bestimmten Wellenlängenbereichen anregen. Beispiele hierfür sind Wellenlängenbereiche im sichtbaren Spektrum, die Farben blau, rot oder gelb und der Wellenlängenbereiche im ultravioletten und infraroten Teil des Spektrums.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Herstellungsverfahren einer Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung das Herstellen einer Schichtenstapel-Struktur welche mindestens ein Halbleitermaterial aufweist, durch übereinander liegendes Anordnen einer n-dotierten Schicht, einer aktiven Schicht, dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung auszusenden, und einer p-dotierten Schicht. Die aktive Schicht liegt dabei zwischen n-dotierter und p-dotierter Schicht. Weiterhin umfasst dieses Verfahren das Herstellen einer Anschluss-Struktur die Leiterschichten und mindestens eine Isolatorschicht enthält. Hierbei sind die Leiterschichten entlang einer ersten Richtung, welche parallel zur aktiven Schicht der Schichtenstapel-Struktur ist, parallel beabstandet angeordnet und mindestens eine Isolatorschicht wird zwischen mindestens zwei Leiterschichten angeordnet. Weiterhin werden mindestens eine oder mehrere der Leiterschichten mit der p- dotierten Schicht der Schichtenstapel-Struktur elektrisch verbunden .

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden in der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen und in den Ansprüchen offenbart.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich anhand der

beigefügten Zeichnungen beschrieben, die Folgendes zeigen.

Abbildung 1 zeigt schematisch eine Schichtenstapel-Struktur und eine elektronische Anschluss-Struktur gemäß einer

Ausführungsform.

Abbildung 2 zeigt schematisch eine Schichtenstapel-Struktur welche durch Einfügen mindestens einer Isolatorschicht elektrisch unterteilt ist, sodass mindestens zwei Teilschichtenstapel entstehen, gemäß einer Ausführungsform.

Abbildung 3 zeigt schematisch eine Halbleitervorrichtung mit einer Ausrichtung der Teilschichtenstapel gemäß einer

Ausführungsform.

Abbildung 4 zeigt schematisch eine Halbleitervorrichtung mit einer Ausrichtung der Teilschichtenstapel gemäß einer anderen Ausführungsform. Abbildung 5 zeigt schematisch zwei Arten einer elektrischen Verbindung zwischen einer Leiterschicht der Anschluss-Struktur und einer n-dotierten Schicht der Schichtenstapel-Struktur.

Abbildung 6 zeigt ein Beispiel wie Leiterschichten

aufgefächert und kontaktiert werden können.

Abbildung 7 zeigt ein Herstellungsverfahren für die

Halbleiter-Vorrichtung .

Beschreibung der Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Dabei sind in den verschiedenen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die im Folgenden detailliert beschrieben werden, werden ausführlich mit Bezug auf eine Halbleiter-Vorrichtung zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere zum Aussenden von Licht von Strukturen mit einer Licht abstrahlenden Fläche einer räumlichen Längenskala von wenigen Mikrometern bis hin zu hundert oder mehreren hundert Nanometern, beschrieben. Jedoch wird vermerkt, dass die folgende Beschreibung nur Beispiele enthält und nicht als die Erfindung einschränkend angesehen werden sollte.

Abbildung 1 zeigt schematisch Elemente einer

Halbleitervorrichtung 100 zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung. Eine Schichtenstapel-Struktur 110 wird gezeigt, welche mindestens ein Halbleitermaterial aufweist und die drei Schichten, eine p-dotierte Schicht 113, eine aktive Schicht 112, eine n-dotierte Schicht 111, enthält.

Eine Schichtenstapel-Struktur ist dabei eine Struktur, welche aus mehreren, übereinander gestapelten Schichten beispielsweise aus dem gleichen Halbleitermaterial besteht.

Die n-dotierte Schicht, aktive Schicht und p-dotierte Schicht entsprechen dabei Schichten mit den dem Fachmann bekannten Dotierungen und Eigenschaften aus der Halbleiter-Technologie, zum Beispiel in Bezug auf Licht emittierende Dioden (LED) .

Es wird gezeigt, dass die Schichten parallel übereinanderliegend angeordnet sind und die aktive Schicht zwischen n-dotierter und p-dotierter Schicht liegt, entsprechend der Grundanordnung einer LED.

Eine Schicht kann beispielweise als ein Quader, der zwei zueinander parallele Seitenflächen aufweist, welche als Grundfläche definiert werden können, beschrieben werden. Der Flächeninhalt dieser Grundfläche beträgt dabei ein Vielfaches des Flächeninhalts der Seitenflächen des Quaders, so, dass die Grundfläche das Volumen-bestimmende Element dieses Quaders ist. Im Grenzfall sehr dünner Schichten, beziehungsweise geringer Quaderhöhe, kann eine Schicht auch als mathematische Fläche abstrahiert werden.

Weiterhin können zum Beispiel die jeweiligen Schichten als mathematische Flächen in einer Ebene (x,y), beziehungsweise durch die Grundfläche der oben diskutierten Quader beschrieben werden. Dabei ist jede Fläche/Grundfläche, beziehungsweise jeder Quader, parallel zu den anderen Flächen/Grundflächen der anderen Quader, beziehungsweise Quadern, angeordnet. Weiterhin liegt die Fläche/der Quader, welche/r eine aktive Schicht beschreibt, zwischen zwei Flächen/Quadern, welche jeweils eine p-dotierte und n-dotierte Schicht beschreiben. Die oben beschriebene parallele Anordnung der Flächen erfolgt dann entlang der z-Achse, wie z.B. in Abbildung 1 gezeigt.

Die n-dotierte Schicht 111 der Abb . 1 weist dabei bevorzugter Weise eine Schichtdicke 130 von 1000 - 5000 nm auf. Die aktive Schicht 112 weist dabei bevorzugter Weise eine Schichtdicke von 10 - 300 nm auf. Die aktive Schicht 112 weist, gemäß dem Standard einer effizienten LED, bevorzugter Weise eine Quantentopf-Struktur bestehend aus mehreren einzelnen Schichten auf. Die jeweiligen Schichten entsprechen dabei entweder Barrieren oder Quantentöpfen. Die Quantentöpfe sind dabei jeweils getrennt durch Barrieren, beziehungsweise, Quantentöpfe und Barrieren wechseln sich ab. Die Quantentopf- Schichten weisen dabei eine Dicke von 2-5 nm auf und bestehen aus aktivem Material, zum Beispiel AlAs, GaN oder AlGaAs . Die Barriere-Schichten weisen dabei eine Dicke von 8-15 nm auf und bestehen aus nicht aktivem Material, zum Beispiel Halbleiter- Materialien wie Silizium oder Siliziumnitrid. Die p-dotierte Schicht 113 weist dabei bevorzugter Weise eine Schichtdicke 132 von 50 - 300 nm auf.

Mit Rückbezug auf das oben diskutierte Konzept einer Schicht als Quader kann die hier jeweils beschriebene Schichtdicke als die Höhe eines oben beschriebenen Quaders interpretiert werden .

Beispielhaft wird durch die Wahl der dünnen Schichtdicke einer jeweiligen p-dotierten Schicht eine geringe Leitfähigkeit welche parallel zu der Erstreckungsebene der aktiven Schicht, beziehungsweise eine geringe laterale Stromaufweitung der p- dotierten Schicht, hier in x-y-Richtung, erreicht. Weiterhin wird eine Anschluss-Struktur 120 gezeigt, welche Leiterschichten aus einem elektrisch leitenden Material 122 und Isolatorschichten 121 aus einem elektrisch isolierenden Material enthält. Beispiele für passende Materialien sind Si02, Siliziumnitride und Kunststoffe, wobei auch Luft ein

Isolator sein kann.

Die Leiterschichten 122 sind entlang, und bevorzugt orthogonal zu, einer ersten Richtung 101, welche parallel zur aktiven Schicht 112 der Schichtenstapel-Struktur 110 ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet. Zwischen mindestens zwei Leiterschichten 122 ist mindestens eine Isolatorschicht 121 angeordnet .

Auch hier können die jeweiligen Schichten mit der oben diskutierten Beschreibung als Flächen bzw. Quader beschrieben werden. Die Anschluss-Struktur ähnelt dabei in der Anordnung der einzelnen Schichten der Schichtenstapel-Struktur, wie oben beschrieben, wobei diese Anordnung im Verhältnis zur Schichtenstapel-Struktur verkippt ist, zum Beispiel um 90 Grad, so dass die Schichten der Anschluss-Struktur im Wesentlichen orthogonal zu den Schichten des Schichtenstapels stehen .

Mit anderen Worten, sind die einzelnen Schichten der Schichtenstapelstruktur vertikal zu der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht angeordnet. Die Haupterstreckungsebene entspricht hier der Ebene, in welcher sich die aktive Schicht hauptsächlich erstreckt. Die aktive Schicht ist zwischen n- dotierter und p-dotierter Schicht angeordnet. Die Leiterschichten sind weiterhin in einer lateralen Richtung 101, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereiches ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet. Zum Beispiel können die jeweiligen Schichten der Anschluss- Struktur als mathematische Flächen in der (x, z) -Ebene abstrahiert werden, wobei jede Fläche parallel angeordnet ist, gleichen Flächeninhalt besitzt und mindestens eine Fläche, welche eine Isolatorschicht beschreibt, zwischen zwei Flächen, welche eine Leiterschicht beschreiben, angeordnet ist. Die oben beschriebene parallele Anordnung der Flächen erfolgt dann entlang der y-Achse.

Die Leiterschichten 122 und Isolatorschichten 121 weisen jeweils eine Schichtdicke 124,125 von 10-5000 nm, und bevorzugt eine Schichtdicke 124,125 von 200-2000 nm auf.

Die so entstehende Struktur kann als Lamellen-artig beschrieben werden. Mit Rückbezug auf das oben diskutierte Konzept einer Schicht als Quader kann die hier beschriebene Schichtdicke als die Höhe eines Quaders beschrieben werden, dessen Grundfläche ein Vielfaches, z.B. ein Hundertfaches, seiner Seitenflächen beträgt.

Als eine mögliche Ausführungsform kann eine jeweilige Leiterschicht auch längs ihrer Ausbreitungsrichtung, d.h. in Abb . 1 in x-Richtung, unterstrukturiert sein, um an Stelle einer Linie einzelne Pixel zu generieren. Zum Beispiel kann eine Leiterschicht aus mehreren Sub-Leiterschichten, z.B. in Streifenform mit Längsachse in z-Richtung und Querachse in x- Richtung, bestehen, welche länglich ausgeformt sind und innerhalb der Erstreckungsebene einer Leiterschicht parallel zu einander beabstandet angeordnet sind.

Beispielsweise kann eine solche Anschluss-Struktur hergestellt werden, indem auf eine Schicht aus Isolatormaterial leitende Streifen als Teilleiterschichten angeordnet werden und dann wieder eine Schicht aus Isolatormaterial usw. Das eine Ende der Streifen kann dann mit der p-dotierten Schicht und das andere Ende mit einer Stromquelle kontaktiert werden, wodurch bei Stromfluss dann in der über der p-dotierten Schicht befindlichen Schicht eine elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Ein anderes Beispiel ist, dass die Leiterschichten am Teil des die Schichtenstapel-Struktur elektrisch kontaktierenden Rands 123 durch chemisches Ätzen unterstrukturiert werden, zum Beispiel einer sukzessiven Folge von Sägezahn-Funktionen, Rechteckfunktionen oder Dreiecksfunktionen ähnlich.

Vorteilhaft kann der Bereich der Lichtemission durch die geringe Schichtdicke der Leiterbahnen aufgrund der geringen Stromaufweitung verkleinert werden.

Die oben beschriebene Anschluss-Struktur ist im Wesentlichen senkrecht zu der Schichtenstapel-Struktur angeordnet. Die Bezeichnung „im Wesentlichen senkrecht" kann hier zum Beispiel als eine Winkelausrichtung nahe 90 Grad, zum Beispiel in einem Bereich von 70 - 110 Grad, verstanden werden.

Mit anderen Worten ist die Anschluss-Struktur im Verhältnis zur Schichtenstapel-Struktur gekippt in dem Sinne, dass die Grundflächen der Schichten des Schichtenstapels eine Winkelausrichtung größer als Null im Verhältnis zu den Grundflächen der Schichten der Anschluss-Struktur aufweisen.

Weiterhin ist eine oder mehrere Leiterschichten 122 mit der p- dotierten Schicht 113 der Schichtenstapel-Struktur elektrisch verbunden .

Durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials kann die oben genannte p-dotierte 113 und die n-dotierte Schicht 111 kontaktiert werden, sodass ein Strom fließt und elektromagnetische Strahlung emittiert werden kann. Die beschriebenen Leiterschichten 122 können somit als Strom- Zuleitungen für eine Halbleiter-Struktur, zum Beispiel einer Licht emittierenden Diode, verwendet werden.

Die elektrischen Verbindungen können hierbei zum Beispiel durch Legierung oder Sinterverfahren, wie Drucksintern, Silbersintern (als Transfermethode) , Einlegierung durch Anlegen einer Spannung an zwei parallele Leiterbahnen, aufbringen einer sehr dünnen Metallschicht auf der P-Seite, welche nicht lateral leitfähig ist, hergestellt werden. Vorteilhaft kann durch das Aufbringen einer sehr dünnen Metallschicht die Kontaktierung, da ein ohmscher Widerstand vorliegt, verbessert werden.

Die Schichtenstapel-Struktur kann beispielsweise durch dem Fachmann bekannte Epitaxie-Verfahren, speziell die Metallorganische-Gasphasen-Epitaxie (MOVPE, MOCVDE) , hergestellt werden.

Die Anschluss-Struktur kann beispielsweise aus verschiedenen Trägermaterialien durch das aufeinander Aufbringen von Lagen, zum Beispiel durch Aufdampfen, hergestellt werden. Zum Beispiel können hier die dem Fachmann bekannten Verfahren der Physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) , plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) , Atomlagenabscheidung (ALD) oder Sputter-Techniken verwendet werden.

Die hier gezeigte Schichtenstapel-Struktur 110 beruht dabei bevorzugter Weise auf dem Materialsystem der Gruppe III- Nitride oder der Gruppe III-Phosphide oder der Gruppe III- Arsenide. Die aktive Schicht umfasst dabei mindestens ein Halbleitermaterial aus der Gruppe von AlGaN, GaN, InGaN (elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 300-500 nm, entsprechend ultraviolettem und blauem Licht) , GaP, InGaP, InGaAlP (elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich 600-800 nm, entsprechend rotem Licht) , GaAs und InGaAs. Im Allgemeinen können die Halbleitermaterialen jedoch auch aus den folgenden Gruppen gewählt werden: (Al, In, Ga) As, (Al, In, Ga) P oder (Al, In, Ga)N. Hier bedeutet die Darstellung der möglichen Materialkombinationen mit Klammern, dass mindestens ein Material der drei Materialen innerhalb einer Klammern mit dem jeweiligen Material außerhalb der Klammer kombiniert werden kann, zum Beispiel zwei mögliche Materialkombinationen der ersten Gruppe (Al, In, Ga) As die folgenden: GaAs oder InAs. Natürlich können auch mehrere Materiale innerhalb der Klammer kombiniert werden.

Die Materialien, aus welchen die Isolatorschichten der Anschlussstruktur bestehen, sind zum Beispiel Kunststoffe, Siliziumnitride oder Siliziumdioxide. Dem Fachmann sind allerdings andere Alternativen bekannt. Entsprechend kann die Nennung dieser Beispiele nicht als einschränkend verstanden werden. Vorteilhaft kann hierbei durch die Verwendung von Siliziumdioxiden, da diese auf dünnen Schichten amorph sind, eine erhöhte Flexibilität der Zuleitungen, welche durch die Anschlussstruktur bereitgestellt werden, erreicht werden.

Die Materialien aus welchen die Leiterschichten der Anschlussstruktur bestehen sind dabei zum Beispiel Silber, Kupfer oder Gold. Auch hier kann durch die Verwendung der genannten Materialien eine hohe Flexibilität der Zuleitungen, welche durch die Anschlussstruktur bereitgestellt werden, erreicht werden.

Vorzugsweise ist mindestens ein Teil des Randes 123 der einen oder mehreren Leiterschichten 122 der Anschluss-Struktur 120 mit der p-dotierten Schicht 113 der Schichten Stapel-Struktur 110 elektrisch verbunden. Das bedeutet, dass die Leiterschichten im Wesentlichen senkrecht zu der p-dotierten Schicht 113 stehen und mit dieser über die Teile ihrer Ränder 123 elektrisch verbunden sind.

Der Teil des Randes 123 einer jeweiligen Leiterschicht 122 kann dabei als ein Bruchteil, zum Beispiel ein Viertel, des Randes der Fläche, welche die jeweilige Leiterschicht beschreibt, beschrieben werden. Mit anderen Worten kann der Teil des Randes einer jeweiligen Leiterschicht als ein Teil der gesamten Seitenfläche, zum Beispiel ein Viertel der gesamten Seitenfläche, eines Quaders, dessen Grundfläche ein Vielfaches seiner gesamten Seitenfläche beträgt, beschrieben werden .

Vorteilhafterweise kann durch die Verwendung der sehr dünnen Leiterschichten innerhalb der Anschluss-Struktur in Kombination mit der elektrischen Kontaktierung zwischen p- dotierter Schicht und Teilen des Randes der Leiterschichten eine sehr geringe laterale Strom-Aufweitung im entsprechenden p-dotierten Bereich erreicht werden, vor allem unter Verwendung von Materialien aus der Gruppe der Gruppe-III- Nitride .

Die Ausdehnung dieser Anschlusspunkte, beziehungsweise Kontaktpunkte, kann in einer Richtung durch die Schichtdicke der Leiterschichten der Anschluss-Struktur begrenzt werden. Vorteilhaft kann damit durch diese Kontakte, beziehungsweise elektrischen Verbindungen, eine Emission elektromagnetischer Strahlung erzeugt werden, welche auf die Ausdehnung der entsprechenden Kontaktpunkte, beziehungsweise Anschlusspunkte, begrenzt ist. Hierdurch kann das Auflösungsvermögen erhöht werden . Abbildung 2 zeigt schematisch eine Unterteilung der Schichtenstapel-Struktur 110 in mindestens zwei voneinander elektrisch isolierte, parallel zueinander angeordnete Teilschichtenstapel 231,232 unter Verwendung einer Isolatorschicht 230 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.

Ein jeweiliger Teilschichtenstapel weist dabei alle oben beschriebenen Merkmale einer Schichtenstapel-Struktur auf. Speziell weist er eine p-dotierte Schicht 242, eine n-dotierte Schicht 240 und eine aktive Schicht 241 auf. Diese Schichten sind wie bereits beschrieben übereinander angeordnet.

Die Teilschichtenstapel sind entlang einer zweiten Richtung 202 (y) , welche parallel zur aktiven Schicht 241 der Schichtenstapelstruktur 210 ist, parallel zueinander beabstandet angeordnet.

Mit anderen Worten wird die Schichtenstapel-Struktur 210 entlang einer ersten, innerhalb der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs liegenden, Richtung 203 unterteilt. Dies geschieht so, dass parallel zueinander, entlang einer zweiten Richtung 202, welche innerhalb der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 241 liegt, beabstandet angeordnete Teil- Schichtenstapel 231,232 entstehen und zwischen zwei dieser Teilschichtenstapel 231,232 mindestens eine Isolatorschicht 230 angeordnet ist.

Durch die Unterteilung der Schichtenstapel-Struktur 210 in Teilschichtenstapel 231,232, welche elektrisch voneinander isoliert sind, zum Beispiel durch eine Isolatorschicht 230, kann eine Strom-Aufweitung in der p-dotierten Schicht eines Teilchschichtenstapels in Richtung der zweiten Richtung 202 weiter reduziert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, sind die in Abbildung 2 dargestellten Teil-Schichtenstapel 231,232 derart ausgeprägt, dass sie eine Längsachse 203 besitzen, welche im rechten Winkel zu der Anordnungsrichtung 202 der parallelen Teilschichtenstapel steht.

Mit anderen Worten sind die mindestens zwei Teilschichtenstapel 231,232 derart ausgeprägt, dass sie eine Längsachse 203 besitzen, die orthogonal zur zweiten Richtung 202 ist.

Das heißt, die Teilschichtenstapel 231,232 besitzen eine Längsachse 203, welche parallel zu der Hauptausdehnungsrichtung 203 der, die mindestens zwei Teilschichtenstapel 231,232 voneinander isolierenden, mindestens einen Isolatorschicht 230 ist.

Die Längsachse 203 zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass ein jeweiliger Teilschichten Stapel 231,232 in dieser Richtung (x) , im Vergleich zu der Ausbreitung in den anderen zwei Richtungen (y,z) um ein Vielfaches weiter ausgedehnt ist.

Mit anderen Worten entspricht die Längsachse 203 der Richtung der längsten Seitenkante (x) des jeweiligen Quaders, welcher den jeweiligen Teilschichtenstapel 231,232 beschreibt. Der Quader weist dabei zwei weitere Seitenkanten in zwei Richtungen (y, z) auf, die im Verhältnis zu einer dritten Seitenkante, in der dritten Richtung (x) , um ein Vielfaches, z.B. ein Zehnfaches, kürzer sind. Die zweite Richtung 202 (y) ist vertikal zur Längsachse 203 (x) eines Teilschichtenstapels 231,232 und parallel zu der Haupterstreckungsebene (x,y) des aktiven Bereichs 241. Bevorzugt weisen die Teilschichtenstapel der Schichtenstapel- Struktur 210 in der zweiten Richtung 202, vertikal ihrer Längsachse 203 eine Ausdehnung 233 von 50-5000 nm, und bevorzugt eine Ausdehnung von 200-2000 nm auf.

Vorteilhaft kann hierdurch die Stromaufweitung entlang der zweiten Richtung 202 jeweils auf die Ausdehnungsweite 233 beschränkt werden. Hierdurch kann das Auflösungsvermögen der Halbleiter-Vorrichtung erhöht werden.

Abbildung 3 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung 300 der Teilschichten-Stapel 344, 345 einer Schichtenstapel- Struktur 349 und einer Anschluss-Struktur 340 aus Isolatorschichten 341 und Leiterschichten 342 einer Halbleiter-Vorrichtung 300. Hier sind die mindestens zwei Teilschichtenstapel 344,345 voneinander durch eine Isolatorschicht 346 getrennten, derart ausgerichtet, dass eine jeweilige Leiterschicht 342 der Anschlussstruktur mit höchstens einer p-dotierten Schicht 343 eines jeweiligen Teilschichtenstapels 345 elektrisch verbunden ist.

Mit anderen Worten ist jeder Teilschichtenstapel 344, 345 so ausgerichtet, dass er nur mit Leiterschichten 342 der Anschluss-Struktur 340 verbunden ist, welche nur mit dem jeweiligen Teilschichtenstapel elektrisch verbunden sind. Das bedeutet, dass die Anschluss-Struktur 340 so ausgerichtet wird, dass keine der Leiterschichten 342 der Anschlussstruktur 340 mit einer Vielzahl, also mindestens zwei, Teilschichtenstapeln 344, 345 elektrisch verbunden ist. Somit ist jede der Leiterschichten 342 der Anschlussstruktur 340 so ausgerichtet, dass ihre Haupterstreckungsebene nur die Grundfläche des Quaders, welche die p-dotierte Schicht 343 eines Teilschichtenstapels 345 beschreibt, schneidet. Zum Beispiel können die Anschluss-Struktur 340 und die Teilschichtenstapel 344, 345 so zueinander ausgerichtet sein, dass die Leiterschichten 342 im Wesentlichen parallel, zum Beispiel in einem Winkelbereich von -10 bis +10 Grad, zu der Hauptausbreitungsrichtung 348 der entsprechenden Teilschichtenstapel 344,345 angeordnet sind, unter Einbezug der Ausdehnung 347 vertikal zu der Längsachse 348 der jeweiligen Teilschichtenstapel 344,345.

Auf diese Art und Weise kann eine Anordnung mehrerer, einzeln ansteuerbarer, aufgrund ihrer geringen Ausdehnung 347 vertikal zu ihrer Längsachse, sehr feiner, Linien erzeugt werden. Vorteilhaft kann so das Auflösungsvermögen der Halbleiter- Vorrichtung erhöht werden.

Weiterhin können die Leiterschichten der Anschlussstruktur eine geringere Schichtdicke (10-5000 nm, bevorzugt 200-2000 nm) als die Ausdehnung der Teilschichtenstapel (50-5000 nm, bevorzugt 200-2000 nm) aufweisen.

Beispielweise könnten 10 Leiterschichten mit einer Schichtdicke von 10 nm und den zugehörigen Isolatorschichten mit einer Schichtdicke von 10 nm mit einem Teilschichtenstapel mit einer Ausdehnung von 200 nm verbunden werden.

Die Intensität der emittierten elektromagnetischen Wellen der so entstandenen Linien kann dann über die Anzahl der Leiterschichten 342, welche die p-dotierte Schicht 343 eines jeweiligen Teilschichtenstapels elektrisch kontaktieren, gezielt eingestellt werden. Das heißt, je mehr Leiterschichten stromführend geschaltet werden, desto höher kann der Strom durch die p-dotierte Schicht gewählt werden. Abbildung 4 zeigt schematisch eine beispielhafte Anordnung 400 der Schichtenstapel-Struktur 410 und der Anschluss-Struktur 420 gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Halbleiter-Vorrichtung. Hierbei sind die mindestens zwei Teilschichtenstapel 455,456 derart ausgerichtet, dass eine jeweilige Leiterschicht 451,452 der Anschlussstruktur 420 mit der p-dotierten Schicht der mindestens zwei Teilschichtenstapel 455,456 jeweils einmal elektrisch verbunden ist.

Mit anderen Worten ist die Anschlussstruktur 420 so ausgerichtet, dass die jeweiligen Leiterschichten 451,452 mit jeweils der p-dotierten Schicht von mindestens zwei unterschiedlichen Teilschichtenstapeln 455,456 verbunden sind.

Zum Beispiel können die Anschluss-Struktur 420 und die Teilschichtenstapel 455,456 so zueinander ausgerichtet sein, dass die Leiterschichten 451,452 im Wesentlichen senkrecht, zum Beispiel in einem Winkelbereich von 80 - 100 Grad, zu der Hauptausbreitungsebene der mindestens einen Isolatorschicht 450, welche die mindestens zwei Teil-Schichtenstapel 455,456 elektrisch voneinander isoliert, angeordnet sind.

Vorteilhaft kann auf diese Art und Weise eine Anordnung mehrerer ansteuerbarer, elektromagnetische Wellen emittierender Bereiche, beziehungsweise Pixel oder Flächenelemente, erreicht werden. Diese können in mindestens einer Richtung parallel zur aktiven Schicht, aufgrund der geringen Strom-Aufweitung innerhalb der p-dotierten Schicht eines jeweiligen Teilschichtenstapels, eine Ausdehnung im Submikrometerbereich aufweisen.

Zum Beispiel mit Bezug auf das in Abb .4 dargestellte Ausführungsbeispiel und das dargestellte Koordinatensystem (x,y,z), ist der Ausstrahlungsbereich eines Flächenelements in x-Richtung durch die Schichtdicke der Leiterschichten 451,452 bestimmt und in y-Richtung durch die Breite des Teilschichtenstapels 455,456 bestimmt.

Wie in allen gezeigten Ausführungsformen wird die elektromagnetische Strahlung aus der aktiven Schicht im Wesentlichen in z-Richtung ausgestrahlt. Dadurch erfolgt eine Auskopplung von strukturiertem Licht auf der n-dotierten Seite. Die Größe des elektrisch angeregten Volumenelements und insbesondere dessen Querschnitt in der x-y Ebene bestimmt die zu erreichende optische Auflösung.

Insbesondere ist durch die Anordnung 400 der Anschluss- Struktur unter der Schichtenstapel-Struktur eine Verkleinerung des Querschnitts der Vorrichtung möglich, die derart gebildet werden kann, dass die Schichtenstapel-Struktur nicht wesentlich größer als die Fläche der Lichtemission ist. Somit kann eine Licht abstrahlende Fläche möglichst kompakte Abmessungen aufweisen und in eine schmale Röhre eingeführt werden, um dort strukturierte Beleuchtung zu generieren.

Die durch die elektromagnetische Strahlung erzeugte Fluoreszenz lässt sich hierdurch auf einen sehr kleinen räumlichen Bereich einschränken, was unter Verwendung der oben beschriebenen biologischen Analysemethoden eine sehr hohe Auflösung erlaubt.

Folgend wird eine elektrische Kontaktierungsart zwischen Anschluss-Struktur und Schichtenstapel-Struktur beschrieben, welche allgemein, angewandt bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen, verwendet werden kann. Abbildung 5.A, 5.B zeigt schematisch zwei beispielhafte elektrische Kontaktierungen 593, 596 zwischen einer Leiterschicht 592,594 und einer n-dotierten Schicht 591,595.

Abbildung 5.A zeigt schematisch wie eine jeweilige Leiterschicht 592 und eine jeweilige n-dotierten Schicht 591 vertikal zueinander elektrisch verbunden 593 sind. Hierbei ragt die n-dotierte Schicht 591 der Schichtenstapel-Struktur 580 über die aktive Schicht 581 und die p-dotierte Schicht 582 hinaus. Weiterhin isoliert eine zusätzliche Isolatorschicht 590, welche parallel zu der Leiterschicht 592 verläuft, die Leiterschicht 592 elektrisch von der aktiven Schicht 581 und der p-dotierten Schicht 582 der Schichtenstapel-Struktur 580.

Abbildung 5.B zeigt schematisch den Fall einer jeweiligen Leiterschicht 594 und einer jeweilige n-dotierten Schicht 595 einer Schichtenstapel-Struktur 580 parallel zueinander elektrisch verbunden 596 sind. Weiterhin isoliert eine zusätzliche Isolatorschicht 590, welche parallel zu der Leiterschicht 594 verläuft, die Leiterschicht 594 elektrisch von der aktiven Schicht 581 und der p-dotierten Schicht 582 der Schichtenstapel-Struktur 580. Weiterhin umgibt eine zusätzliche Isolatorschicht 590 die Leiterschicht 594.

Auf die oben beschriebenen zwei Arten können die n-dotierten Bereiche 591,595 der Schichtenstapel-Struktur 580 der beschriebenen Halbleiter-Struktur einfach elektrisch kontaktiert werden. Speziell kann jede n-dotierte Schicht eines Teilschichten-Stapels individuell angesteuert werden, indem sie wie, in Abb.5.A oder Abb . 5.B dargestellt, elektrisch kontaktiert wird.

Abbildung 5.C zeigt ein Beispiel wie jede n-dotierte Schicht individuell angesteuert wird, indem sie wie, in Abb .5. A dargestellt, elektrisch kontaktiert wird. Speziell werden hier zwei Teilschichten-Stapel 580 und 583 jeweils von einer jeweiligen Leiterschicht elektrisch kontaktiert 593, 599. Dabei sind sie durch eine Isolatorschicht 597 voneinander elektrisch isoliert, so dass jeder Teilschichten-Stapel 580, 583 jeweils einzeln durch Ansteuern der zu der jeweiligen Kontaktierung 593, 599 jeweilig gehörenden Leiterschicht 592 598 angesteuert werden kann.

Abbildung 6 zeigt ein Beispiel wie die Leiterschichten 622 aufgefächert und an Stromquellen und/oder Steuereinheiten 631,632 angeschlossen bzw. kontaktiert werden können. Die nach oben, in z-Richtung des eingezeichneten x,y,z Koordinatensystems, mit der Schichtenstapel-Struktur 620 verbundenen Leiterschichten 622 sind hier L-förmig, an einem Punkt der Leiterschicht 625 im rechten Winkel, abgeknickt dargestellt. Der Grad des Knickens an einem Punkt bzw. einer Stelle 625 der jeweiligen Leiterschichten 622 kann dabei auch nicht rechtwinklig sein, zum Beispiel könnte die Biegung verschiedene Gradzahlen im Bereich zwischen 0 und 90 Grad annehmen. Weiterhin kann die Leiterschicht auch gebogen statt geknickt werden. Diese Biegung entspricht dann einer Krümmung der Leiterschicht, wobei die Leiterschicht nicht an einer speziellen Stelle 625 geknickt, sondern kontinuierlich gebogen ist, zum Beispiel zu einem Kreisbogen eines bestimmten Bruchteils eines Kreises oder speziell eines Viertelkreises 626. Jede Leiterschicht 622 hat dabei einen jeweils zu einer nächsten Leiterschicht versetzten Endpunkt 623,624, welcher mit einer Stromquelle und/oder Steuereinheit 631,632 verbunden ist. Die so entstehende Auffächerung kann vorteilhaft dazu verwendet werden, jede einzelne Leiterschicht auf einfache und platzsparende Art und Weise zu kontaktieren, z.B. unter Verwendung von Lötpunkten einer Größe von 5-21 Mikrometern. Abbildung 7 zeigt Schritte eines Herstellungsverfahrens. Zuerst wird durch Anordnen 710 einer aktiven Schicht zwischen einer n-dotierten und einer p-dotierten eine Schichtenstapel- Struktur hergestellt, welche die dem Fachmann bekannten Eigenschaften einer Licht emittierenden Diode, bzw. LED, besitzt. Weiterhin wird eine Anschluss-Struktur durch schichtweises Anordnen von Leiterschichten hergestellt. Hierbei wird zum Beispiel sukzessive eine Leiterschicht auf eine Isolatorschicht und eine weitere Isolatorschicht auf die aufgebrachte Leiterschicht aufgebracht. Die Leiterschichten und Isolatorschichten bestehen dabei aus den oben genannten Materialien. Die so entstehende Anschluss-Struktur 630 kann zum Beispiel durch stückweises, bzw. schichtweises, Aufbringen der besagten Schichten auf einem flexiblen Trägermaterial erstellt werden. Wobei das Trägermaterial später auch entfernt werden kann. Der letztgenannte Herstellungsverfahrens-Schritt zur Herstellung einer Anschluss-Struktur kann auch vor der Herstellung der Schichtenstapel-Struktur vorgenommen werden. Anschließend wird die Schichtenstapel-Struktur 620 an den passenden Stellen, wie oben beschrieben, mit der Anschluss- Struktur 630 elektrisch verbunden. Hierzu sei zum Beispiel auf die weiter oben unter Bezug auf Abbildung 5.a und 5.b beschriebenen Arten einer elektrischen Verbindung bzw. elektrischen Kontaktierung verwiesen. Somit wird eine Halbleiter-Vorrichtung als matrixartiges LED-Array erhalten.

Aus der vorhergehenden Beschreibung entnimmt der Fachmann auch, dass verschiedene Modifikation und Variationen der dargestellten Vorrichtungen und des Verfahrens der Erfindung durchgeführt werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen .

Ferner wurde die Erfindung mit Bezug auf bestimmte Beispiele beschrieben, die jedoch nur zum verbesserten Verständnis der Erfindung dienen sollen, und diese nicht einschränken sollen. Der Fachmann erkennt auch sofort, dass viele verschiedene Kombinationen der Elemente zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Deshalb wird der wahre Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche gekennzeichnet .