VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OPTOELEKTRONISCHEN BAUTEILEN

SOWIE OPTOELEKTRONISCHE BAUTEILE

Es werden optoelektronische Bauteile angegeben, die ein oder mehrere Emitterelemente aufweisen können. Ferner werden Verfahren zu deren Herstellung angegeben. Beispielsweise handelt es sich bei den Bauteilen um kantenemittierende Halbleiterbauelemente, die Laserstrahlung emittieren.

Ferner kann es sich bei den Bauteilen um Vertikalemitter handeln, wobei die Emitterelemente beispielsweise in einem 2D-Array angeordnet sind.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102021 113 701.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bei Laserbarren-Bauteilen ist beispielsweise das Problem bekannt, dass bei einer Montage der Laserbarren auf Trägern, beispielsweise auf Wärmesenken, eine interne Verspannung der Laserbarren zu einer halbmondförmigen Verbiegung (sog. „SMILE") und damit zu Abweichungen der lichtemittierenden Bereiche der Laserbarren-Bauteile von einer geraden Linie führt. Biegt man die Laserbarren geradlinig zurecht, um die halbmondförmige Verbiegung zu vermeiden und eine(n) gleichmäßige (n) thermische(n) Kontaktfläche/Kontakt zu erzielen, führt dies in Randbereichen zu großen Verspannungen und damit zu einer Polarisationsänderung des emittierten Laserlichts. Zwar besteht die Möglichkeit, die Laserbarren als einzelne Laserdiodenchips jeweils auf Trägern zu montieren. Dies erfordert jedoch größere Träger, um beispielsweise elektrische Kontaktbereiche vorzusehen, so dass ein Füllfaktor entsprechend kleiner wird und die Justage beziehungsweise der Herstellungsaufwand für die Laserbarren- Bauteile steigt.

Zu lösende Aufgaben bestehen vorliegend unter anderem darin, optoelektronische Bauteile mit verbesserten optischen Eigenschaften anzugeben. Weitere zu lösende Aufgaben bestehen darin, effizientere Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen anzugeben.

Diese Aufgaben werden unter anderem durch optoelektronische Bauteile und Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen umfasst dieses:

- Bereitstellen zumindest eines Halbleiterwafers, der eine Halbleiterschichtenfolge und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, miteinander verbundenen, beispielsweise mechanisch miteinander verbundenen, Einzeldiodenelementen aufweist, die jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge umfassen,

- Erzeugen von thermisch induzierten Sollbruchstellen in der Halbleiterschichtenfolge zwischen den Einzeldiodenelementen mittels Laserstrahlung,

- Anordnen des Halbleiterwafers auf einem Träger,

- Verbinden des Halbleiterwafers mit dem Träger, wobei die Einzeldiodenelemente an den thermisch induzierten Sollbruchstellen zumindest teilweise voneinander getrennt werden. Beispielsweise handelt es sich bei der oben angegebenen Aufzählung um nacheinander ausgeführte Verfahrensschritte.

Bei den Einzeldiodenelementen handelt es sich um kleinste Emittereinheiten, die durch Strukturierung aus dem Halbleiterwafer hervorgehen und zur Emission von elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel von infraroter oder sichtbarer Strahlung, geeignet sind. Beispielsweise kann es sich bei dem Halbleiterwafer um einen Laserbarren und bei den Einzeldiodenelementen um Laserdiodenelemente handeln, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem kohärenten Anteil geeignet sind. Bei dem kohärenten Anteil der elektromagnetischen Strahlung handelt es sich um Laserstrahlung. Bei dem kohärenten Anteil kann es sich beispielsweise um Laserstrahlung in der Grundmode eines durch Seitenflächen beziehungsweise Laserfacetten gebildeten Resonators des Bauteils handeln.

Die zumindest teilweise Trennung der Einzeldiodenelemente führt vorteilhafterweise zu einer Reduktion von internen Verspannungen des Halbleiterwafers und ferner dazu, dass die Einzeldiodenelemente in einer zumindest annähernd geraden Linie ohne halbmondförmige Verbiegung auf dem Träger angeordnet sind. Dies kann bei den fertigen Bauteilen unter anderem eine Verbesserung der optischen Eigenschaften bewirken, beispielsweise der Polarisationseigenschaften. Ferner stehen aufgrund der verringerten Verspannungen auch die Randbereiche als lichtemittierende Bereiche zur Verfügung, so dass das Bauteil in seiner lateralen Ausdehnung verkleinert werden kann oder die nutzbare Fläche entsprechend erhöht werden kann. Das Verfahren zur Strukturierung des Halbleiterwafers mittels Laserstrahlung kann mit dem englischen Begriff „stealth dicing" bezeichnet werden. Die Laserstrahlung führt zu thermisch induziertem mechanischem Stress in gewünschten Trennbereichen beziehungsweise an gewünschten Trennlinien, was durch weitere mechanische Beanspruchung zu einem gerichteten Bruchverlauf entlang der Trennbereiche beziehungsweise Trennlinien führt. Die Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung beträgt beispielsweise zwischen 1000 und 1100 nm, insbesondere 1064 nm. Die Wellenlänge richtet sich insbesondere danach, welche Strahlung im Material ausreichend stark absorbiert wird.

In der Regel führt das „stealth dicing" zu keinen Veränderungen in der Oberflächenstruktur der Halbleiterschichtenfolge, so dass etwa Vertiefungen in der Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge entstünden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Sollbruchstellen innen liegend angeordnet. Dabei reichen die Sollbruchstellen in vertikaler Richtung, das heißt senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise des Halbleiterwafers, nicht bis an Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge heran.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge zumindest eine erste, beispielsweise n-leitende Halbleiterschicht, eine aktive Zone und zumindest eine zweite, beispielsweise p-leitende Halbleiterschicht auf, wobei die aktive Zone zwischen der zumindest einen ersten Halbleiterschicht und der zumindest einen zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die zumindest eine erste Halbleiterschicht, die aktive Zone und die zumindest eine zweite Halbleiterschicht sind insbesondere auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch aufgewachsene Schichten, wobei das Aufwachssubstrat im fertigen Bauteil vollständig verbleiben oder gedünnt sein kann. Bei dem oben genannten Träger kann es sich um ein von dem Aufwachssubstrat verschiedenes Element handeln.

Die aktive Zone enthält beispielsweise eine Folge von Einzelschichten, mittels welchen eine QuantentopfStruktur, insbesondere eine Einfach-QuantentopfStruktur (SQW, single quantum well) oder Mehrfach-QuantentopfStruktur (MQW, multiple quantum well), ausgebildet ist.

Für die Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge kommen beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid- Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. „Auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichten Al _n Ga _m In _1-n-m As, Al _n Ga _m In _1-n-m P, In _n Ga _1-n As _m P _1-m oder Al _n Ga _m In _1-n-m N enthalten, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1 gilt. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al _n Ga _m In _{1- n-m} As—, Al _n Ga _m In _1-n-m P-, In _n Ga _1-n As _m P _1-m — oder Al _n Ga _m In _1-n-m N— Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As bzw. P bzw. N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können. Auch ein quinternärer Halbleiter aus Al, Ga, In (Gruppe III) und P und As (Gruppe V) ist denkbar .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger einen Grundkörper, der insbesondere eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Beispielsweise enthält der Grundkörper ein Metall, Keramik- und/oder Halbleitermaterial oder besteht daraus. Dabei kommen beispielsweise folgende Materialien für den Grundkörper in Frage: Si, SiC, A1N, CuW, Ge. Der Träger kann Oberflächenmetallisierungen, etwa aus Cu, aufweisen, die auf den Grundkörper aufgebracht sind. Die Oberflächenmetallisierungen dienen beispielsweise als Anschlussbereiche oder Kontaktbereiche des Bauteils.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Einzeldiodenelemente durch den Verbindungsprozess voneinander getrennt. Beispielsweise kann es sich bei dem Verbindungsprozess um einen Lötprozess handeln. Durch die beim Löten auftretenden thermomechanischen Spannungen bricht der Halbleiterwafer an den Sollbruchstellen auseinander, so dass die Halbleiterschichtenfolge an den Sollbruchstellen in vertikaler Richtung zumindest größtenteils, vorzugsweise vollständig, durchtrennt wird und die Einzeldiodenelemente nicht mehr miteinander verbunden sind beziehungsweise voneinander getrennt, etwa vollständig getrennt, sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens können die Einzeldiodenelemente durch einen thermomechanischen Prozess voneinander getrennt werden. Der thermomechanische Prozess kann zusätzlich zum Verbindungsprozess, beispielsweise durch zusätzliche Erwärmung oder Abkühlung des Halbleiterwafers und/oder des Trägers, erfolgen, wobei der Halbleiterwafer durch die Erwärmung oder Abkühlung an den Sollbruchstellen auseinanderbricht. Der thermomechanische Prozess kann beispielsweise gleichzeitig mit dem Verbindungsprozess erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass der thermomechanische Prozess zeitlich versetzt zu dem Verbindungsprozess stattfindet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden in dem Träger thermisch induzierte Sollbruchstellen mittels Laserstrahlung, also mittels „stealth dicing" wie bereits weiter oben beschrieben, erzeugt, so dass der Träger eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Trägerelementen aufweist. Die Trägerelemente können jeweils einem Einzeldiodenelement eineindeutig zugeordnet sein. Dabei kann die Anzahl der Trägerelemente der Anzahl der Einzeldiodenelemente entsprechen. Weiterhin können die Sollbruchstellen innen liegend angeordnet sein, so dass sie in vertikaler Richtung, das heißt quer zu einer Haupterstreckungsebene des Trägers, nicht bis an Oberflächen des Trägers heranreichen.

Die Einbringung der Sollbruchstellen in den Träger kann vor oder nach dem Verbindungsprozess mit dem Halbleiterwafer erfolgen .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Trägerelemente durch den Verbindungsprozess und/oder durch einen thermomechanischen Prozess an den Sollbruchstellen voneinander getrennt. Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei dem Verbindungsprozess um einen Lötprozess handeln. Weiterhin kann es sich bei dem thermomechanischen Prozess um eine zusätzliche Erwärmung oder Abkühlung des Halbleiterwafers und/oder des Trägers handeln, der zum Auseinanderbrechen des Trägers beiträgt und zusätzlich zum Verbindungsprozess durchgeführt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Halbleiterwafer durch ein Verbindungsmittel mit dem Träger verbunden. Wird der Halbleiterwafer durch einen Lötprozess mit dem Träger verbunden, so handelt es sich bei dem Verbindungsmittel um ein Lot, das aus einem metallischen Material gebildet ist und beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Sn, Zn, Ag, Au, Cu, In, Pb.

Das Verbindungsmittel kann bereits vor dem Verbindungsprozess auf den Träger aufgebracht und in geeigneter Weise strukturiert werden.

Vorteilhafterweise kann bei einer Strukturierung des Halbleiterwafers, Verbindungsmittels und Trägers bereits durch den Verbindungsprozess und/oder thermomechanischen Prozess eine Vereinzelung in optoelektronische Bauteile stattfinden. Das Verfahren ermöglicht also eine Selbstvereinzelung, so dass keine zusätzlichen Vereinzelungsschritte, beispielsweise durch Brechen, nötig sind. Damit zeichnet sich das Verfahren durch eine besondere Effizienz aus.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen der Mehrzahl von Einzeldiodenelementen eine Opferstruktur in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt, die nach dem Verbinden des Halbleiterwafers mit dem Träger entfernt wird. Die Opferstruktur kann Bereiche der Halbleiterschichtenfolge umfassen, die jeweils zwischen zwei benachbarten Einzeldiodenelementen angeordnet sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden durch das Entfernen der Opferstruktur elektrische Kontaktbereiche des Trägers freigelegt. Die elektrischen Kontaktbereiche werden hierbei bereits vor dem Verbindungsprozess auf den Grundkörper des Trägers aufgebracht. Dabei kann jedem Einzeldiodenelement zumindest ein elektrischer Kontaktbereich zugeordnet sein. Beispielsweise sind die elektrischen Kontaktbereiche jeweils für eine Kontaktierung einer der Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge der Einzeldiodenelemente vorgesehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbindungsprozess bei einer Mehrzahl von Halbleiterwafern und Trägern gleichzeitig durchgeführt. Dabei werden eine Mehrzahl von Halbleiterwafern und Trägern, auf denen jeweils ein Halbleiterwafer angeordnet ist, übereinander angeordnet. Beispielsweise kann der Verbindungsprozess im Zusammenhang mit einer thermischen Vorbehandlung, etwa vor oder nach einer Verspiegelung von Laserfacetten der als Laserbarren ausgebildeten Halbleiterwafer, durchgeführt werden. Die Verspiegelung der Laserfacetten der Laserbarren kann gleichzeitig erfolgen. Es ist möglich, eine Anzahl von bis zu 500 Halbleiterwafern beziehungsweise Laserbarren und Trägern übereinanderzustapeln und gemeinsam zu prozessieren. Zwischen zwei übereinander angeordneten Halbleiterwafer-Träger- Einheiten können dabei jeweils sogenannte „Blindbarren"

(engl, spacer bars) angeordnet werden.

Die nachfolgend beschriebenen optoelektronischen Bauteile umfassend Bauteile, die jeweils ein Einzeldiodenelement oder mehrere Einzeldiodenelemente aufweisen, können mittels des oben beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Merkmale können daher auch für die optoelektronischen Bauteile herangezogen werden und umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines optoelektronischen Bauteils umfasst dieses einen Träger, eine Halbleiterschichtenfolge, die auf dem Träger angeordnet ist und eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone umfasst, sowie eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Einzeldiodenelementen, die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente zumindest teilweise voneinander getrennt sind.

Die Einzeldiodenelemente sind räumlich durch einen Zwischenraum, beispielsweise durch einen Luftspalt, voneinander getrennt, der sich in vertikaler Richtung zumindest teilweise durch die Halbleiterschichtenfolge hindurch erstreckt. Der Zwischenraum kann ein elektrisches bzw. optisches Übersprechen zwischen den Einzeldiodenelementen reduzieren.

Weiterhin sind die Einzeldiodenelemente vorzugsweise einzeln elektrisch ansteuerbar. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass den Einzeldiodenelementen jeweils eine erste elektrische Kontaktstruktur einer ersten Polarität und eine zweite elektrische Kontaktstruktur einer zweiten Polarität eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, zugeordnet ist. Ein Strom kann dabei jeweils lokal in die einzelnen Einzeldiodenelemente eingeprägt werden. Dadurch können bei einem Ausfall einzelner Einzeldiodenelemente Energieverluste im Vergleich zu einem Bauteil mit zusammenhängenden Einzeldiodenelementen merklich reduziert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines optoelektronischen Bauteils umfasst dieses ein Trägerelement sowie ein Einzeldiodenelement, das auf dem Trägerelement angeordnet ist. Das optoelektronische Bauteil weist insbesondere ein einziges Einzeldiodenelement auf. Das Einzeldiodenelement umfasst einen Halbleiterschichtenstapel, der eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone und zumindest eine Seitenfläche aufweist, wobei zumindest eine Seitenfläche Spuren einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist.

Die Spuren entstehen dabei durch die Anwendung von „stealth dicing" bei der Herstellung des Bauteils. Die Spuren stellen ein für das „stealth dicing" typisches, markantes Muster dar, das zum Beispiel im Lichtmikroskop erkennbar ist. Der Halbleiterschichtenstapel ist vorzugsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil der

Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterwafers. Ferner ist das Trägerelement vorzugsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Trägers. Entsprechend kann zumindest eine Seitenfläche des Trägerelements Spuren einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauteil, das insbesondere ein einziges Einzeldiodenelement aufweist, eine erste elektrische Kontaktstruktur, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht vorgesehen ist. Weiterhin kann das Bauteil eine zweite elektrische Kontaktstruktur aufweisen, die zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehen ist. Das Trägerelement kann ein Grundkörperelement aufweisen, das vorzugsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Grundkörpers des Trägers ist.

Bei den optoelektronischen Bauteilen kann es sich um kantenemittierende Laser mit einer Leistung von 1 mW bis 100 W pro Einzeldiodenelement handeln, die an einer quer zur Vorder- und Rückseite des zumindest einen

Einzeldiodenelements angeordneten Laserfacette Laserstrahlung emittieren .

Die optoelektronischen Bauteile eignen sich besonders für Anwendungen in der Materialbearbeitung, für LIDAR (Light Detection And Ranging, auch Light Imaging, Detection And Ranging)-Systeme sowie zur Verwendung für Festplatten, CD-ROM und Blu-ray oder die optische Datenübertragung.

Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen .

Es zeigen:

Figuren 1A und 1B verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,

Figur 2 eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figuren 3A und 3B verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem Vergleichsbeispiel zur Herstellung von Laserbarren-Bauteilen,

Figuren 4A und 4B verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,

Figuren 5A und 5B Querschnittsansichten von optoelektronischen Bauteilen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,

Figur 6 einen Verfahrensschritt eines Verfahrens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,

Figur 7 einen Verfahrensschritt eines Verfahrens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen,

Figur 8A eine Draufsicht eines Halbleiterwafers und Figur 8B eine perspektivische Ansicht eines optoelektronischen Bauteils gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht notwendigerweise als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente zur besseren

Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung von optoelektronischen Bauteilen wird ein Halbleiterwafer 1 bereitgestellt, der in Figur 1A in einer Querschnittsansicht dargestellt ist.

Ferner wird ein Träger 7 bereitgestellt, der in Figur 1A in einer Querschnittsansicht dargestellt ist. Der Halbleiterwafer 1 kann mittels eines Montierwerkzeugs 9 auf dem Träger 7 angeordnet werden.

Der Halbleiterwafer 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2 und eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten, miteinander beispielsweise mechanisch verbundenen Einzeldiodenelementen 12, die jeweils einen Teil der Halbleiterschichtenfolge 2 umfassen (vgl. Figur 1A). Bei den Einzeldiodenelementen 12 handelt es sich um kleinste Emittereinheiten, die durch Strukturierung aus dem Halbleiterwafer 1 hervorgehen.

Die Einzeldiodenelemente 12 können eine streifenförmige Gestalt aufweisen und im fertigen Bauteil zur Emission von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sein. Beispielsweise handelt es bei dem Halbleiterwafer 1 um einen Laserbarren und bei den Einzeldiodenelementen 12 um Laserdiodenelemente, die zur Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einem kohärenten Anteil vorgesehen sind. Der Halbleiterwafer 1 kann auf einer dem Träger 7 abgewandten Vorderseite eine Mehrzahl von streifenförmigen Kontaktbereichen 16 (vgl. Figur 5A) aufweisen, die jeweils ein Einzeldiodenelement 12 definieren und im fertigen Bauteil zur elektrischen Kontaktierung dienen.

Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist zumindest eine erste, beispielsweise n-leitende Halbleiterschicht 3, eine zur Strahlungserzeugung geeignete aktive Zone 4 und zumindest eine zweite, beispielsweise p-leitende Halbleiterschicht 5 auf, wobei die zweite Halbleiterschicht 5 auf einer dem Träger 7 zugewandten Seite und die erste Halbleiterschicht 3 auf einer dem Träger abgewandten Seite der

Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet ist (vgl. Figur 1B). Es ist jedoch auch möglich, dass es sich bei der ersten Halbleiterschicht 3 um eine p-leitende Schicht und entsprechend bei der zweiten Schicht 5 um eine n-leitende Schicht handelt.

Wie bereits oben erwähnt, kommen für die Halbleiterschichtenfolge 2 beispielsweise auf Arsenid-, Phosphid- oder Nitrid-Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht.

Weiterhin kann ein Grundkörper 15 des Trägers 7 eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Beispielsweise enthält der Grundkörper 15 ein Metall,

Keramik- und/oder Halbleitermaterial oder besteht daraus. Dabei kommen beispielsweise folgende Materialien für den Grundkörper 15 in Frage: Si, SiC, A1N, CuW, Ge.

In der Halbleiterschichtenfolge 2 werden zwischen den Einzeldiodenelementen 12 mittels Laserstrahlung, deren Wellenlänge beispielsweise zwischen 1000 und 1100 nm, etwa 1064 nm, beträgt, thermisch induzierte Sollbruchstellen 6 erzeugt. Dieser Vorgang wird auch als „stealth dicing" bezeichnet. Dabei befinden sich die Sollbruchstellen 6 im Innern der Halbleiterschichtenfolge 2 und reichen nicht bis an eine erste und zweite Hauptfläche 2A, 2B der Halbleiterschichtenfolge 2 heran, welche die Halbleiterschichtenfolge 2 an einer Vorderseite und einer Rückseite begrenzen. Beispielsweise werden die Sollbruchstellen 6 entlang von Trennlinien erzeugt, die in Draufsicht auf den Halbleiterwafer 1 ein Liniengitter ergeben, das in einer Haupterstreckungsebene E-Z der Halbleiterschichtenfolge 2 beziehungsweise des Halbleiterwafers 1 angeordnet ist.

Das Erzeugen der Sollbruchstellen 6 erfolgt beispielsweise vor dem Anordnen des Halbleiterwafers 1 auf dem Träger 7.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Halbleiterwafer 1 nach dem Anordnen auf dem Träger 7 mit diesem verbunden. Dies geschieht durch einen Lötprozess, wobei als Verbindungsmittel 8 zwischen dem Halbleiterwafer 1 und dem Träger 7 ein Lot verwendet wird, das aus einem metallischen Material gebildet ist und beispielsweise zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Sn, Zn, Ag, Au, Cu, In, Pb.

Durch den Verbindungs- beziehungsweise Lötprozess und die dabei vorherrschenden Temperaturen wird der im Halbleiterwafer 1 induzierte mechanische Stress in den Ebenen der Sollbruchstellen 6 parallel zu einer V-Z-Ebene, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene E-Z angeordnet ist, weiter vergrößert. Bereits durch den Verbindungsprozess oder durch einen zusätzlichen thermomechanischen Prozess werden die Einzeldiodenelemente 12 an den thermisch induzierten Sollbruchstellen 6 voneinander getrennt (vgl. Figur 1B). Bei dem thermomechanischen Prozess kann es sich um eine Erwärmung oder Abkühlung des Halbleiterwafers 1 und/oder des Trägers 7 handeln, die zum Auseinanderbrechen des Halbleiterwafers 1 beiträgt . Die zumindest teilweise Trennung der Einzeldiodenelemente 12 führt zu einer Verringerung von internen Verspannungen des Halbleiterwafers 1 und ferner dazu, dass die emittierenden Bereiche der Einzeldiodenelemente 12 in einer zumindest annähernd geraden Linie ohne halbmondförmige Verbiegung angeordnet sind.

In Figur 2 ist ein optoelektronisches Bauteil 10 dargestellt, das mittels des Verfahrens gemäß dem ersten

Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann. Beispielsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Bauteil 10 um ein Laserbarren-Bauteil, das zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen ist.

Das optoelektronische Bauteil 10 umfasst einen Träger 7 und eine Halbleiterschichtenfolge 2, die auf dem Träger 7 angeordnet ist. Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist mittels eines Verbindungsmittels 8, etwa eines Lots, mit dem Träger 7 verbunden. Die Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone 4. Zum Beispiel ist die aktive Zone 4 zur Erzeugung von infraroter oder sichtbarer Laserstrahlung geeignet. Die Laserstrahlung kann an einer Seitenfläche 2C beziehungsweise Laserfacette des Bauteils 1 emittiert werden, die quer zu der ersten Hauptfläche 2A und der zweiten Hauptfläche 2B der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet ist.

Das optoelektronische Bauteil 10 kann eine laterale Ausdehnung b von etwa 10 mm und eine Höhe h von etwa 200 μm - 1200 μm aufweisen. Dabei wird die laterale Ausdehnung b parallel zu der Haupterstreckungsrichtung E-Z der Halbleiterschichtenfolge 2 bestimmt, die durch die beiden lateralen Richtungen E, Z aufgespannt wird. Die Höhe h wird parallel zu einer vertikalen Richtung V bestimmt, die senkrecht zur Haupterstreckungsebene E-Z verläuft.

Das optoelektronische Bauteil 10 umfasst eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Einzeldiodenelementen 12 beziehungsweise Laserdiodenelementen, die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente 12 voneinander, beispielsweise mechanisch, getrennt sind.

Beispielsweise umfasst der Halbleiterwafer 120 Einzeldiodenelemente 12. Die Einzeldiodenelemente 12 können eine laterale Ausdehnung bl zwischen 100 μm und 2500 μm aufweisen.

Durch die zumindest teilweise Trennung der

Einzeldiodenelemente 12 werden Verspannungen reduziert, so dass das Bauteil 10 verbesserte optische Eigenschaften, beispielsweise verbesserte Polarisationseigenschaften, aufweist. Ferner stehen aufgrund der verringerten Verspannungen auch Randbereiche als lichtemittierende Bereiche zur Verfügung. Mittels eines derartigen Bauteils 10 lassen sich unter anderem in Lichtleitern hohe Leistungen erzeugen.

Die Einzeldiodenelemente 12 sind räumlich jeweils durch einen Zwischenraum 22, beispielsweise durch einen Luftspalt, voneinander getrennt. Dies kann ein elektrisches beziehungsweise optisches Übersprechen zwischen den Einzeldiodenelementen 12 reduzieren. Die Zwischenräume 22 können dabei eine laterale Ausdehnung b2 zwischen 0,05 pm und 50 pm, insbesondere zwischen 0,05 pm und 5 pm, aufweisen. Die laterale Ausdehnung b2 kann etwa von einer Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Halbleiterschichtenfolge 2 und des Trägers 7 abhängen.

Weiterhin sind die Einzeldiodenelemente 12 vorzugsweise einzeln elektrisch ansteuerbar. Ein Strom kann dabei jeweils lokal in die Einzeldiodenelemente 12 eingeprägt werden. Dadurch können bei einem Ausfall einzelner

Einzeldiodenelemente 12 elektrische Verluste im Vergleich zu einem Bauteil mit zusammenhängenden Laserdiodenelementen merklich reduziert werden.

Zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauteilen mit nur einem Einzeldiodenelement 12 kann das Bauteil 10 weiter strukturiert werden, indem der Träger 7 den Zwischenräumen 22 folgend zerteilt wird.

Bei dem in den Figuren 3A und 3B dargestellten Vergleichsbeispiel eines Verfahrens wird ein Halbleiterwafer 1, bei dem es sich um einen monolithischen Laserbarren 1 handelt, der aufgrund interner Verspannungen eine halbmondförmige Verbiegung aufweist, auf einem Träger 7 montiert. Bei dem so erzeugten Laserbarren-Bauteil 10 besteht das Problem, dass es in der aktiven Zone 4 zu Abweichungen von einer geraden Linie kommt. Außerdem treten in den Randbereichen 1A Polarisationsänderungen bei der emittierten Strahlung auf. Diese Probleme können bei den optoelektronischen Bauteilen gemäß den Ausführungsbeispielen verhindert werden.

Bei dem in den Figuren 4A und 4B dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens werden nicht nur in dem Halbleiterwafer 1, bei dem es sich beispielsweise um einen Laserbarren handelt, sondern auch in dem Träger 7 thermisch induzierte Sollbruchstellen 6 mittels Laserstrahlung, also mittels „stealth dicing" wie bereits weiter oben beschrieben, erzeugt, so dass der Träger 7 eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Trägerelementen 14 aufweist. Die Sollbruchstellen 6 können auch bei dem Träger 7 innen liegend angeordnet sein, so dass sie nicht bis an Oberflächen des Trägers 7 heranreichen .

Die Trägerelemente 14 können jeweils einem Einzeldiodenelement 12 eineindeutig zugeordnet werden, so dass die Anzahl der Trägerelemente 14 der Anzahl der Laserdiodenelemente 12 entspricht.

Die Einzeldiodenelemente 12 und die Trägerelemente 14 werden durch den Verbindungsprozess und/oder durch einen thermomechanischen Prozess an den Sollbruchstellen 6 jeweils voneinander getrennt.

Zur mechanischen Verbindung der Einzeldiodenelemente 12 mit den Trägerelementen 14 wird zwischen den Elementen 12, 14 ein

Verbindungsmittel 8 angeordnet, das beispielsweise bereits vor dem Verbindungsprozess auf den Träger 7 aufgebracht und in Verbindungsmittelbereiche 8A strukturiert wird, wobei jedem Trägerelement 14 ein Verbindungsmittelbereich 8A eineindeutig zugeordnet sein kann.

Figur 5A zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 11, das mittels eines Verfahrens gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hergestellt werden kann und zur Emission von Laserstrahlung vorgesehen ist.

Das Bauteil 11 umfasst ein Trägerelement 14 sowie genau ein Einzeldiodenelement 12, das auf dem Trägerelement 14 angeordnet ist. Das Einzeldiodenelement 12 weist einen Halbleiterschichtenstapel 13 auf, der eine erste Halbleiterschicht 3', eine zweite Halbleiterschicht 5' und eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Zone 4' umfasst, die zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht 3', 5' angeordnet ist. Bei der ersten Halbleiterschicht 3' kann es sich um eine n-dotierte Schicht handeln. Ferner kann es sich bei der zweiten Halbleiterschicht 5' um eine p-dotierte Schicht handeln.

Der Halbleiterschichtenstapel 13 ist ein insbesondere mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil der Halbleiterschichtenfolge 2 eines Halbleiterwafers 1 und weist insofern die bereits oben erwähnten Eigenschaften der Halbleiterschichtenfolge 2 auf. Weiterhin ist das Trägerelement 14 ein beispielsweise mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Trägers 7 und weist insofern die bereits oben erwähnten Eigenschaften des Trägers 7 auf.

Das Trägerelement 14 weist ein Grundkörperelement 23 auf, das beispielsweise ein mithilfe von „stealth dicing" abgetrennter Teil des Grundkörpers 15 des Trägers 7 ist.

Der Halbleiterschichtenstapel 13 weist eine verspiegelte Laserfacette und eine dieser gegenüber liegend angeordnete Laserfacette 13C' zur Emission von Laserstrahlung auf. Die verspiegelte Laserfacette und die Laserfacette 13C' sind quer zu Seitenflächen 13C des Halbleiterschichtenstapels 13 angeordnet, die bei der Trennung der Einzeldiodenelemente 12 mithilfe von „stealth dicing" erzeugt wurden. Diese Seitenflächen 13C weisen daher Spuren 28 einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung auf, die beispielsweise im Lichtmikroskop erkennbar sind (vgl. Figur 8B). Auf dem Grundkörperelement 23 ist auf einer dem Einzeldiodenelement 12 zugewandten Vorderseite ein zweiter elektrischer Kontaktbereich 17 angeordnet, der mit der zweiten Halbleiterschicht 5' elektrisch leitend verbunden ist. Auf einer ersten Hauptfläche 13A des Schichtenstapels 13 ist ferner ein erster elektrischer Kontaktbereich 16 vorgesehen, der mit der ersten Halbleiterschicht 3' elektrisch leitend verbunden ist und mittels eines Verbindungsmittels, beispielsweise eines Bonddrahtes, von außen elektrisch kontaktiert werden kann.

Zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Kontaktbereichs 17 weist das Trägerelement 14 auf einer dem Einzeldiodenelement 12 abgewandten Rückseite einen zweiten elektrischen Anschlussbereich 19 auf, der auf dem Grundkörperelement 23 angeordnet ist.

Darüber hinaus umfasst das Trägerelement 14 eine erste Durchkontaktierung 20 und eine zweite Durchkontaktierung 21, die sich in vertikaler Richtung V durch das Grundkörperelement 23 hindurch erstrecken und den zweiten elektrischen Kontaktbereich 17 mit dem zweiten elektrischen Anschlussbereich 19 elektrisch leitend verbinden. Eine derartige Mehrfachanordnung der Durchkontaktierungen 20, 21 ist technisch sinnvoll.

Der erste elektrische Kontaktbereich 16 ist Teil einer ersten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 3' vorgesehen ist. Weiterhin sind der zweite elektrische Kontaktbereich 17, die erste und zweite Durchkontaktierung 20, 21 und der zweite elektrische Anschlussbereich 19 Teil einer zweiten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 5' vorgesehen ist.

In Figur 5B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der erste elektrische Kontaktbereich 16 wie der zweite elektrische Kontaktbereich 17 an einer zweiten, dem Trägerelement 14 zugewandten Hauptfläche 13B des Schichtenstapels 13 angeordnet ist. Hierbei weist das Trägerelement 14 drei Durchkontaktierungen 20, 21, 25 auf. Dabei stellt die erste Durchkontaktierung 20 eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten elektrischen Kontaktbereich 17 und dem zweiten elektrischen Anschlussbereich 19 her. Ferner wird der erste elektrische Kontaktbereich 16 durch die weiteren Durchkontaktierungen 21, 25 elektrisch leitend mit einem ersten elektrischen Anschlussbereich 18 verbunden.

Dabei sind der erste elektrische Kontaktbereich 16, die Durchkontaktierungen 21, 25 und der erste elektrische Anschlussbereich 18 Teil einer ersten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 3' vorgesehen ist. Weiterhin sind der zweite elektrische Kontaktbereich 17, die Durchkontaktierung 20 und der zweite elektrische Anschlussbereich 19 Teil einer zweiten Kontaktstruktur des Bauteils 11, die zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 5' vorgesehen ist.

In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens dargestellt, wobei zwischen der Mehrzahl von Einzeldiodenelementen 12 eine Opferstruktur 26 in der Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugt wird, die nach dem Verbinden des Halbleiterwafers mit dem Träger 7 entfernt wird. Die Opferstruktur 26 umfasst Bereiche 26A der Halbleiterschichtenfolge , die jeweils zwischen zwei benachbarten Einzeldiodenelementen 12 angeordnet sind. Die Bereiche 26A können eine laterale Ausdehnung b3 zwischen 50 μm und 200 μm aufweisen.

Durch das Entfernen der Opferstruktur 26 werden die zweiten elektrischen Kontaktbereiche 17 bereichsweise freigelegt. Die freigelegten Bereiche 24 dienen zur elektrischen Kontaktierung der zweiten elektrischen Kontaktbereiche 17 von außen, beispielsweise mittels eines Bonddrahtes.

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens dargestellt. Hierbei wird der Verbindungsprozess bei einer Mehrzahl von Halbleiterwafern 1 und Trägern 7 gleichzeitig durchgeführt. Dabei werden eine Mehrzahl von Halbleiterwafern 1 und Trägern 7, auf denen jeweils ein Halbleiterwafer 1 angeordnet ist, übereinander angeordnet. Beispielsweise kann der Verbindungsprozess im Zusammenhang mit einer thermischen Vorbehandlung, etwa vor oder nach einer Verspiegelung von Laserfacetten der als Laserbarren ausgebildeten Halbleiterwafer 1, durchgeführt werden. Die Verspiegelung der Laserfacetten der Laserbarren 1 kann gleichzeitig erfolgen. Es ist möglich, eine Anzahl von bis zu 500 Halbleiterwafern beziehungsweise Laserbarren 1 und Trägern 7 übereinanderzustapeln und gemeinsam zu prozessieren. Zwischen zwei übereinander angeordneten Halbleiterwafer-Träger-Einheiten können dabei jeweils sogenannte „Blindbarren" 27 (engl, spacer bars) angeordnet werden.

In Figur 8B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauteils 10 dargestellt. Das Bauteil 10 umfasst einen Träger 7 und eine Halbleiterschichtenfolge 2, die auf dem Träger 7 angeordnet ist, sowie eine Mehrzahl von in einem 2D-Array angeordneten Einzeldiodenelementen 12, die jeweils zumindest teilweise aus der Halbleiterschichtenfolge 2 gebildet sind, wobei die Einzeldiodenelemente 12 zumindest teilweise durch Zwischenräume 22 voneinander getrennt sind. Die Emission der erzeugten, beispielsweise inkohärenten Strahlung, kann in der vertikalen Richtung V erfolgen.

Die Einzeldiodenelemente 12 weisen jeweils einen Halbleiterschichtenstapel 13 mit mehreren Seitenflächen 13C auf, wobei zumindest ein Teil der Seitenflächen 13C Spuren 28 einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist. Die Spuren 28 entstehen durch die Erzeugung von Sollbruchstellen in der Halbleiterschichtenfolge 2 des Halbleiterwafers 1 mittels „stealth dicing" und der anschließenden Trennung an den Sollbruchstellen, die bei diesem Ausführungsbeispiel zu Trennlinien 29 führen, die dem Muster eines Kreuzgitters folgen (vgl. Figur 8A).

Ferner weist der Träger 7 eine Mehrzahl von Trägerelementen 14 auf, die durch Zwischenräume 22 zumindest teilweise voneinander getrennt sind. Die Trägerelemente 14 weisen mehrere Seitenflächen 14C auf, wobei zumindest ein Teil der Seitenflächen 14C Spuren 28 einer thermischen Vorschädigung mittels Laserstrahlung aufweist, die durch die Erzeugung von Sollbruchstellen im Träger 7 mittels „stealth dicing" und der anschließenden Trennung an den Sollbruchstellen entstehen.

Die Trägerelemente 14 sowie die Einzeldiodenelemente 12 weisen einen im Wesentlichen rechteckigen, etwa quadratischen, Grundriss auf. Die Geometrie der Trägerelemente 14 beziehungsweise Einzeldiodenelemente 12 wird beispielsweise durch die Kristallstruktur der verwendeten Halbleiterkristalle, die bei GaN zum Beispiel hexagonal ist, bestimmt.

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.

Bezugszeichenliste

1 Halbleiterwafer 1A Randbereich

2 Halbleiterschichtenfolge 2A erste Hauptfläche

2B zweite Hauptfläche 2C Seitenfläche

3, 3' erste Halbleiterschicht

4, 4' aktive Zone

5, 5' zweite Halbleiterschicht

6 Sollbruchstelle

7 Träger

8 Verbindungsmittel

8A Verbindungsmittelbereiche

9 Montierwerkzeug

10, 11 optoelektronisches Bauteil

12 Einzeldiodenelement

13 Halbleiterschichtenstapel 13A erste Hauptfläche

13B zweite Hauptfläche 13C Seitenfläche 13C' Laserfacette

14 Trägerelement 14C Seitenfläche

15 Grundkörper

16 erster elektrischer Kontaktbereich

17 zweiter elektrischer Kontaktbereich

18 erster elektrischer Anschlussbereich

19 zweiter elektrischer Anschlussbereich

20 erste Durchkontaktierung

21 zweite Durchkontaktierung 22 Zwischenraum

23 Grundkörperelement

24 freigelegter Bereich

25 dritte Durchkontaktierung 26 Opferstruktur

26A Bereich

27 Blindbarren

28 Spuren

29 Trennbereich, Trennlinie b, bl, b2, b3 laterale Ausdehnung h Höhe

E-Z Haupterstreckungsebene E, Z laterale Richtung V vertikale Richtung