DE102018101393A1

DE102018101393A1 - Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips

Info

Publication number: DE102018101393A1
Application number: DE102018101393.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Oszinda; Ban Loong Chris Ng
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2019-07-25
Also published as: US11011504B2; US20190229102A1

Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (1) angegeben mit- einem Halbleiterkörper, umfassend einen ersten Halbleiterbereich (4) und einen zweiten Halbleiterbereich (5),- einer Ausnehmung (12), die sich durch den ersten Halbleiterbereich (4) erstreckt und eine Bodenfläche aufweist, an der der zweite Halbleiterbereich (5) freiliegt, und- einem Blockierelement (16), das auf der Bodenfläche angeordnet ist, wobei- die zumindest eine Ausnehmung (12) parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers eine erste Breite (B1) und eine zweite Breite (B2) aufweist, und- die erste Breite (B1) kleiner als die zweite Breite (B2) ist.

Description

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der eine verbesserte Effizienz aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein solcher optoelektronischer Halbleiterchip herstellbar ist.
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Der optoelektronische Halbleiterchip emittiert beispielsweise im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip, kurz LED-Chip oder einen Laserdiodenchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, umfassend einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich. Bei dem Halbleiterkörper handelt es sich beispielsweise um einen epitaktisch gewachsenen Halbleiterkörper. Der Halbleiterkörper kann auf einem III-V-Verbindungsmaterial basieren. Der Halbleiterkörper kann beispielsweise einen aktiven Bereich umfassen, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung ausgebildet ist.
Der Halbleiterkörper umfasst beispielsweise den ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und den zweiten Halbleiterbereich eines zweiten, anderen Leitfähigkeitstyps. Zum Beispiel ist der erste Halbleiterbereich n-dotiert und damit n-leitend und der zweite Halbleiterbereich ist p-dotiert und damit p- leitend.
Zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich ist beispielsweise der aktive Bereich angeordnet. Beispielsweise grenzt der aktive Bereich unmittelbar an die beiden Halbleiterbereiche. Der Halbleiterkörper, insbesondere die beiden Halbleiterbereiche sowie der dazwischen liegende aktive Bereich, weist eine Haupterstreckungsebene auf. Der Halbleiterkörper weist eine Wachstumsrichtung quer oder senkrecht zu der Haupterstreckungsebene auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Ausnehmung, die sich durch den ersten Halbleiterbereich erstreckt. Zudem weist die Ausnehmung eine Bodenfläche auf, an der der zweite Halbleiterbereich freiliegt. Das heißt, die Ausnehmung durchdringt dabei den ersten Halbleiterbereich vollständig. Der erste Halbleiterbereich ist im Bereich der Ausnehmung also komplett abgetragen und ist durch die Ausnehmung durchbrochen. Die Bodenfläche ist durch einen Teil des zweiten Halbleiterbereich gebildet. Ferner durchbricht die Ausnehmung den aktiven Bereich vollständig.
Die Ausnehmung durchdringt den zweiten Halbleiterbereich beispielsweise nur teilweise. Das heißt, im Bereich der Ausnehmung ist der zweite Halbleiterbereich lediglich bis zu einer bestimmten Tiefe entfernt. Es ist beispielsweise möglich, dass die Ausnehmung den zweiten Halbleiterbereich an keiner Stelle vollständig durchdringt. Der zweite Halbleiterbereich ist dann nur teilweise abgetragen und durch die Ausnehmung nicht durchbrochen.
Ferner ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip eine Vielzahl der Ausnehmungen aufweist, die sich durch den ersten Halbleiterbereich erstreckten und jeweils eine Bodenfläche aufweist, an der der zweite Halbleiterbereich freiliegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip ein Blockierelement, das auf der Bodenfläche angeordnet ist. Das Blockierelement ist beispielsweise elektrisch isolierend ausgebildet und zur Blockierung eines Stromflusses ausgebildet. Das Blockierelement kann dabei ein isolierendes Oxid, Nitrid oder Oxinitrid enthalten oder daraus bestehen. Des Weiteren kann das Blockierelement beispielsweise in direktem und unmittelbarem Kontakt zur Bodenfläche und damit zum zweiten Halbleiterbereich stehen.
Ferner ist es möglich, dass eine Vielzahl der Blockierelemente auf der Bodenfläche der Ausnehmung angeordnet ist. Diese können dann beispielsweise entlang von Linien oder matrixartig, also angeordnet entlang von Zeilen und Spalten, in einer Ebene angeordnet sein. Das heißt, die Blockierelemente können beispielsweise an Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters angeordnet sein. Zudem können die Blockierelemente entlang von gekrümmten Kurven angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zumindest eine Ausnehmung parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers eine erste Breite und eine zweite Breite auf. Die erste Breite ist verschieden von der zweiten Breite. Die erste Breite und die zweite Breite entsprechen jeweils einer kleinsten Ausdehnung einer Querschnittsfläche der Ausnehmung parallel zur Haupterstreckungsebene auf Höhe des aktiven Bereichs. Das heißt, die erste Breite und die zweite Breite ist jeweils der Abstand zwischen beispielsweise zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der Ausnehmung, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Der Abstand ist beispielsweise auf der Höhe einer Deckfläche des aktiven Bereichs definiert.
Beispielsweise ist die erste Breite der Ausnehmung im Rahmen der Herstellungstoleranz im Wesentlichen gleich. Zudem ist beispielsweise die zweite Breite der Ausnehmung im Rahmen der Herstellungstoleranz im Wesentlichen gleich. Im Wesentlichen gleich heißt dabei, dass kleine Unebenheiten aufgrund von Herstellungstoleranzen beispielsweise zu einer Variation der Breiten führen können. Die Ausnehmung kann im Bereich der ersten Breite beispielsweise eine erste Länge aufweisen und die Ausnehmung kann im Bereich der zweiten Breite beispielsweise eine zweite Länge aufweisen. Es ist beispielsweise möglich, dass die beiden Längen gleich lang sind. Ferner ist es möglich, dass sich die Längen unterscheiden und die erste Länge kleiner als die zweite Länge ist, oder die erste Länge größer als die zweite Länge ist.
Ferner ist es möglich, dass die Ausnehmung eine Vielzahl der ersten Breiten und eine Vielzahl der zweiten Breiten aufweist. Die ersten Breiten der Ausnehmung und die zweiten Breiten der Ausnehmung können beispielsweise jeweils entlang von Linien oder matrixartig, also angeordnet entlang von Zeilen und Spalten, in einer Ebene angeordnet sein. Beispielsweise können die ersten und zweiten Breiten der Ausnehmung, beispielsweise an Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters angeordnet sein. Zudem können die Bereiche unterschiedlicher Breite entlang von gekrümmten Kurven angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Breite kleiner als die zweite Breite. Das heißt, ein Abstand der zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der Ausnehmung im Bereich der ersten Breite ist kleiner als ein Abstand der zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der Ausnehmung der zweiten Breite, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers auf Höhe des aktiven Bereichs. Die Ausnehmung im Bereich der zweiten Breite ist beispielsweise mindestens um einen Faktor 1,1 oder einen Faktor 2 größer als die Ausnehmung im Bereich der ersten Breite. Da die Ausnehmung den aktiven Bereich vollständig durchbricht ist dieser im Bereich der Ausnehmung entfernt. Das heißt, im Bereich der ersten Breite ist vorteilhafterweise weniger vom aktiven Bereich entfernt als im Bereich der zweiten Breite.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, umfassend einen ersten Halbleiterbereich und einen zweiten Halbleiterbereich, eine Ausnehmung, die sich durch den ersten Halbleiterbereich erstreckt. Die Ausnehmung weist eine Bodenfläche auf, an der der zweite Halbleiterbereich freiliegt, und ein Blockierelement, das auf der Bodenfläche angeordnet ist. Die zumindest eine Ausnehmung parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers weist eine erste Breite und eine zweite Breite auf, und die erste Breite ist kleiner als die zweite Breite.
Der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, dass im Bereich einer geringeren Breite weniger Material vom aktiven Bereich abgetragen wird. Das heißt, die resultierende vergrößerte Fläche des aktiven Bereichs wirkt sich vorteilhaft auf die Lichtauskopplung und Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips aus, da mehr aktive Fläche zur Lichterzeugung zur Verfügung steht.
Es ist beispielsweise möglich unterhalb von metallischen Anschlusskontakten Blockierelemente anzubringen, um einen direkten Stromfluss in den Halbleiterkörper zu verhindern. Diese Blockierelemente sind hierbei breiter ausgebildet als die Anschlusskontakte. Um beispielsweise eine n-dotierte Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers zu bestromen, ist es möglich, eine Ausnehmung durch den aktiven Bereich mittels einer Maske mit konstanter Breite zu erzeugen. Die Breite des entfernten aktiven Bereichs entspricht dabei der Breite des Blockierelements.
Eine Idee des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips ist unter anderem, eine Maske zu verwenden, die zwei verschiede Breiten aufweist. Eine Breite entspricht dabei der Breite des Blockierelements, wobei die andere Breite kleiner ausgebildet ist. Das heißt, es wird weniger vom aktiven Bereich entfernt, resultierend in einer verbesserten Effizienz. Ein solch vergrößerter aktiver Bereich erhöht beispielsweise die Lichtauskopplung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Blockierelement auf der Bodenfläche dort angeordnet, wo die Ausnehmung die zweite Breite aufweist. Das Blockierelement füllt die Ausnehmung mit der zweiten Breite beispielsweise teilweise aus. Beispielsweise überragt eine Deckfläche des Blockierelements den aktiven Bereich in Wachstumsrichtung, also in Richtung vom zweiten Halbleiterbereich zum ersten Halbleiterbereich, nicht. Das Blockierelement steht beispielsweise mit den beiden sich zugewandten Innenflächen der Ausnehmung in direktem und unmittelbarem Kontakt. Die Ausnehmung im Bereich der ersten Breite weist beispielsweise kein Blockierelement auf und die Bodenfläche ist dort frei von dem Blockierelement.
Weist die Ausnehmung mehrere erste und zweite Breiten auf, sind die Blockierelemente ebenso auf der Bodenfläche angeordnet, dort wo die Ausnehmungen die zweiten Breiten aufweist.
Zur Bestromung des zweiten Halbleiterbereichs ist beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Anschlusskontakt auf der Bodenfläche dort angeordnet, wo die Ausnehmung die erste Breite aufweist. Zudem ist der Anschlusskontakt beispielsweise auf dem Blockierelement angeordnet. Der Anschlusskontakt ist hierbei zusammenhängend ausgebildet. Der Anschlusskontakt steht beispielsweise in direktem und unmittelbarem Kontakt zum zweiten Halbleiterbereich, wo die Ausnehmung die erste Breite aufweist. Der Anschlusskontakt ist beispielsweise stellenweise durch das Blockierelement unterbrochen, wo die Ausnehmung die zweite Breite aufweist. Der elektrisch leitfähige Anschlusskontakt weist beispielsweise eine geringere Breite als das Blockierelement auf. Das Blockierelement verhindert beispielsweise einen direkten Stromfluss in den zweiten Halbleiterbereich und verhindert so eine Zusammenhäufung von Ladungsträgern, insbesondere Elektronen, unterhalb des Anschlusskontakts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Bragg-Spiegelschicht stellenweise auf dem ersten Halbleiterbereich angeordnet. Die Bragg-Spiegelschicht umfasst beispielsweise abwechselnd angeordnete Schichten eines hochbrechenden und eines niedrigbrechenden Materials. Die Bragg-Spiegelschicht ist dann beispielsweise elektrisch isolierend ausgebildet. Die Bragg-Spiegelschicht weist dabei für die im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung vorzugsweise eine Reflektivität von wenigstens 90° auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Bragg-Spiegelschicht parallel zur Haupterstreckungsebene eine erste Breite und eine zweite Breite auf, und die erste Breite ist kleiner als die zweite Breite. Die erste Breite der Bragg-Spiegelschicht und die zweite Breite der Bragg-Spiegelschicht entsprechen jeweils einer kleinsten Ausdehnung einer Fläche parallel zur Haupterstreckungsebene auf einer Deckfläche des ersten Halbleiterbereichs. Das heißt, die erste Breite der Bragg-Spiegelschicht und die zweite Breite der Bragg-Spiegelschicht ist jeweils der Abstand zwischen beispielsweise zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der Bragg-Spiegelschicht, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Der Abstand ist beispielsweise auf der Deckfläche des ersten Halbleiterbereichs definiert. Die zweite Breite der Bragg-Spiegelschicht ist beispielsweise mindestens um einen Faktor 1,1 oder einen Faktor 2 größer als die erste Breite der Bragg-Spiegelschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind eine Seitenfläche und eine Deckfläche der Bragg-Spiegelschicht und eine Deckfläche des ersten Halbleiterbereichs vollständig von einer Stromaufweitungsschicht bedeckt. Die Stromaufweitungsschicht ist beispielsweise für die im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips erzeugte elektromagnetische Strahlung transparent ausgebildet. Zudem ist die Stromaufweitungsschicht aus einem transparenten, elektrisch leitenden Material gebildet. Die Stromaufweitungsschicht weist beispielsweise transparente leitfähige Oxide auf. Hierbei bedeckt die Spiegelschicht die Deckfläche des ersten Halbleiterbereichs, die nicht von der Bragg-Spiegelschicht bedeckt ist beispielsweise vollständig. Eine Seitenfläche der Stromaufweitungsschicht schließt beispielsweise bündig mit einer Seitenfläche des ersten Halbleiterbereichs ab. Die Stromaufweitungsschicht steht beispielsweise in direktem und unmittelbarem Kontakt mit dem ersten Halbleiterbereich.
Zudem bedeckt die Stromaufweitungsschicht eine Außenfläche der Bragg-Spiegelschicht, die nicht von der Deckfläche des ersten Halbleiterbereichs bedeckt ist beispielsweise vollständig. Die Stromaufweitungsschicht ist beispielsweise in direktem und unmittelbarem Kontakt zu der Bragg-Spiegelschicht.
Vorteilhafterweise ist durch die verschiedenen Breiten der Bragg-Spiegelschicht eine größere Fläche des ersten Halbleiterbereichs durch die Stromaufweitungsschicht bedeckt. Das heißt, die Bragg-Spiegelschicht im Bereich der ersten Breite bedeckt weniger Fläche vom ersten Halbleiterbereich als die Bragg-Spiegelschicht im Bereich der zweiten Breite. Das heißt, eine Kontaktfläche von Stromaufweitungsschicht und dem ersten Halbleiterbereich ist vergrößert. Die vergrößerte Kontaktfläche erhöht beispielsweise die Lichtauskopplung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein weiteres Blockierelement stellenweise auf der Stromaufweitungsschicht angeordnet. Das weitere Blockierelement ist beispielsweise elektrisch isolierend ausgebildet. Das weitere Blockierelement kann dabei ein isolierendes Oxid, Nitrid oder Oxinitrid enthalten oder daraus bestehen. Des Weiteren kann das weitere Blockierelement beispielsweise in direktem und unmittelbarem Kontakt zu einer Deckfläche der Stromaufweitungsschicht stehen.
Ferner ist es möglich, dass eine Vielzahl der weiteren Blockierelemente auf der Deckfläche der Stromaufweitungsschicht angeordnet ist. Diese können dann beispielsweise entlang von Linien oder matrixartig, also angeordnet entlang von Zeilen und Spalten, in einer Ebene angeordnet sein. Das heißt, die weiteren Blockierelemente können beispielsweise an Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters angeordnet sein. Zudem können die weiteren Blockierelemente entlang von gekrümmten Kurven angeordnet sein. Die weiteren Blockierelemente verhindern beispielsweise einen direkten Stromfluss in den ersten Halbleiterbereich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das weitere Blockierelement über einem Bereich der Bragg-Spiegelschicht mit der zweiten Breite angeordnet. Eine Querschnittsfläche parallel zu der Haupterstreckungsebene des weiteren Blockierelements ist beispielsweise kleiner als die Querschnittsfläche parallel zu der Haupterstreckungsebene der Bragg-Spiegelschicht im Bereich der zweiten Breite. Die Querschnittsfläche des Blockierelements überlappt beispielsweise vollständig mit der Querschnittsfläche der Bragg-Spiegelschicht in Wachstumsrichtung. Über der Bragg-Spiegelschicht im Bereich der ersten Breite ist beispielsweise kein weiteres Blockierelement angeordnet und die Deckfläche der Stromaufweitungsschicht über der Bragg-Spiegelschicht im Bereich der ersten Breite ist frei von dem Blockierelement.
Weist die Bragg-Spiegelschicht mehrere erste und zweite Breiten auf, sind die weiteren Blockierelemente ebenso auf der Deckfläche der Stromaufweitungsschicht angeordnet, wo die Bragg-Spiegelschicht die zweiten Breiten aufweist.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips. Das heißt, ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip ist mit dem beschriebenen Verfahren herstellbar oder wird mit dem beschriebenen Verfahren hergestellt. Sämtliche in Verbindung mit dem optoelektronischen Halbleiterchip offenbarten Merkmale sind daher auch in Verbindung mit dem Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Halbleiterwafers, umfassend eine Vielzahl der Halbleiterkörper. Bei dem Halbleiterwafer handelt es sich beispielsweise um einen epitaktisch gewachsenen Halbleiterwafer. Der Halbleiterwafer kann neben dem Halbleiterkörper, umfassend den ersten und zweiten Halbleiterbereich, auch einen Träger umfassen. Der Träger stellt beispielsweise die mechanisch tragende Komponente des Halbleiterwafers dar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer ersten strukturierten Opferschicht auf dem Halbleiterwafer mittels einer ersten Maske. Die Opferschicht wird beispielsweise durch Sputtern oder Aufdampfen an der Oberseite des Halbleiterwafers erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Maske eine Vielzahl zusammenhängender erster Blenden auf, und die ersten Blenden weisen jeweils eine erste Breite und eine zweite Breite in der Haupterstreckungsebene auf. Die Blenden verhindern beispielsweise ein Aufbringen der Opferschicht auf den Halbleiterwafer. Die erste Breite der ersten Blenden ist beispielsweise verschieden von der zweiten Breite der ersten Blenden. Die erste Breite und die zweite Breite der ersten Blenden entsprechen jeweils einer kleinsten Ausdehnung einer Fläche parallel zur Haupterstreckungsebene auf Höhe einer Deckfläche der ersten Maske. Das heißt, die erste Breite und die zweite Breite der ersten Blenden ist jeweils der Abstand zwischen beispielsweise zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der Blenden, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers.
Es ist möglich, dass die erste Breite der ersten Blenden kleiner als die zweite Breite der ersten Blenden ist. Das heißt, ein Abstand der zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der ersten Blenden im Bereich der ersten Breite ist kleiner als ein Abstand der zwei sich gegenüberliegenden Innenseiten der ersten Blenden im Bereich der zweiten Breite, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers auf Höhe der Deckfläche der ersten Maske.
Die erste und zweite Breite der ersten Blenden können beispielsweise geringfügig kleiner sein, als die erste und zweite Breite der Ausnehmung.
Beispielsweise ist die erste Breite der ersten Blenden im Rahmen der Herstellungstoleranz im Wesentlichen gleich. Zudem ist beispielsweise die zweite Breite der ersten Blenden im Rahmen der Herstellungstoleranz im Wesentlichen gleich. Im Wesentlichen gleich heißt dabei, dass kleine Unebenheiten aufgrund von Herstellungstoleranzen zum Beispiel zu einer Variation der Breiten ersten Blenden führen können. Die ersten Blenden können im Bereich der ersten Breite beispielsweise eine erste Länge der ersten Blenden aufweisen und die ersten Blenden können im Bereich der zweiten Breite beispielsweise eine zweite Länge der ersten Blenden aufweisen. Es ist beispielsweise möglich, dass die beiden Längen der ersten Blenden gleich lang sind. Ferner ist es möglich, dass sich die Längen der ersten Blenden unterscheiden und die erste Länge der ersten Blenden kleiner als die zweite Länge der ersten Blenden ist, oder die erste Länge der ersten Blenden größer als die zweite Länge der ersten Blenden ist. Ferner können beispielsweise die erste und die zweite Länge der ersten Blenden beispielsweise geringfügig kleiner sein, als die erste und zweite Länge der Ausnehmungen.
Das heißt, der Halbleiterwafer ist unterhalb der ersten Blenden nicht mit der ersten strukturierten Opferschicht bedeckt. Eine Vielzahl der ersten Aussparungen in der Opferschicht weist dann beispielsweise die beschriebene Form der Blenden auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer Vielzahl der Ausnehmungen im Halbleiterwafer unter den ersten Blenden. Der Materialabtrag der Ausnehmungen kann beispielsweise durch Ätzen erzeugt werden. Der Halbleiterwafer der beispielsweise von der ersten strukturierten Opferschicht bedeckt ist wird durch das Ätzen nicht entfernt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer weiteren strukturierten Opferschicht mittels einer weiteren ersten Maske. Die weitere Opferschicht wird beispielsweise durch Sputtern oder Aufdampfen an der Oberseite des Halbleiterwafers erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die weitere erste Maske eine Vielzahl weiterer erster Blenden auf. Die weiteren ersten Blenden können beispielsweise eine rechteckige, runde oder ovale Form aufweisen. Die weiteren ersten Blenden können dann beispielsweise entlang von Linien oder matrixartig, also angeordnet entlang von Zeilen und Spalten, in einer Ebene angeordnet sein. Das heißt, die weiteren ersten Blenden können beispielsweise an Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters angeordnet sein. Zudem können die weiteren ersten Blenden entlang von gekrümmten Kurven angeordnet sein.
Der Halbleiterwafer ist beispielsweise unterhalb der weiteren ersten Blenden nicht mit der weiteren ersten strukturierten Opferschicht bedeckt. Eine Vielzahl der weiteren ersten Aussparungen in der Opferschicht weist beispielsweise die beschriebene Form der weiteren ersten Blenden auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer Vielzahl der Blockierelemente unter den weiteren ersten Blenden. Die Blockierelemente können beispielsweise durch Sputtern oder durch Aufdampfen aufgebracht werden. Beispielsweise wird eine Blockierschicht über dem Halbleiterwafer aufgebracht. Die Blockierschicht bedeckt dabei den Halbleiterwafer und alle aufgebrachten Komponenten an einer dem Halbleiterwafer abgewandten Seite. Beispielsweise ist neben dem Halbleiterwafer auch die weitere Opferschicht von der Blockierschicht bedeckt. Die weitere Opferschicht und die Blockierschicht, die auf der weiteren Opferschicht aufgebracht ist, kann dann beispielsweise durch Ätzen entfernt werden. Die Blockierschicht unter den weiteren ersten Blenden wird durch den Ätzprozess nicht entfernt. Das heißt, die Blockierschicht verbleibt lediglich stellenweise auf dem Halbleiterwafer und bildet die Blockierelemente.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Vereinzelns zu einer Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterchips. Der Halbleiterwafer wird beispielsweise durch Schnitte parallel zur Wachstumsrichtung durch den Halbleiterwafer zu optoelektronischen Halbleiterchips vereinzelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt, vor dem Aufbringen der strukturierten Opferschicht eine zweite strukturierte Opferschicht auf den Halbleiterwafer mittels einer zweiten Maske aufzubringen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die zweite Maske eine Vielzahl zusammenhängender zweiter Blenden auf, wobei die zweiten Blenden eine erste Breite und eine zweite Breite in der Haupterstreckungsebene aufweisen, und die Bragg-Spiegelschicht unter den weiteren zweiten Blenden aufgebracht wird.
Im Folgenden werden der optoelektronische Halbleiterchip sowie das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1A und 1B schematische Schnittdarstellungen in Draufsicht einer hier beschriebenen Maske für Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Verfahrens,
2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B, 7A, 7B, 8A, 8B, 9A, 9B, 10A, 10B, 11A, 11B, 12A, 12B, 13A, 13B, 14A, 14B, 15A, 15B, 16A, 16B und 17A und 17B schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Halbleiterchips.
18A und 18B Messwerte von Ausführungsbeispielen eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In Verbindung mit den 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für eine hier verwendete Maske dargestellt.
Gemäß 1A weist die Maske eine Blende 23 auf, die eine erste Breite B1 und eine zweite Breite B2 umfasst. Dort wo die Blende 23 die zweite Breite B2 aufweist, ist ein Blockierelement 16 angeordnet. Über dem Blockierelement 16 ist ein zusammenhängender metallischer Anschlusskontakt 22 angeordnet. Ein aktiver Bereich wird jeweils nur unterhalb der Blendenform entfernt.
Gemäß 1B weist die Maske eine Blende 23 auf, die lediglich die zweite Breite B2 umfasst. Das heißt, dass bei einer solchen Maskenform der aktive Bereich durchgängig mit einer Breite B2 abgetragen wird.
In Verbindung mit den 2A und 2B bis 17A und 17B ist jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Herstellungsverfahren für hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchips 1 in einer schematischen Schnittansicht dargestellt. In Verbindung mit den 2A bis 17A ist jeweils eine Draufsicht des jeweiligen Verfahrensschritts dargestellt und mit den 2B bis 17B jeweils eine Schnittansicht.
Gemäß den 2A und 2B wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Halbleiterwafer 2 bereitgesellt, der einen ersten Halbleiterbereich 4 und einen zweiten Halbleiterbereich 5 umfasst. Hierbei ist der erste Halbleiterbereich 4 beispielsweise p-dotiert und der zweite Halbleiterbereich 5 n-dotiert. Der erste Halbleiterbereich 4 ist hier auf dem zweiten Halbleiterbereich 5 angeordnet.
Zudem können die beiden Halbleiterbereiche 4 und 5 beispielsweise auf einem Träger 3 angeordnet sein.
Gemäß den 3A und 3B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine zweite Opferschicht 6 auf den Halbleiterwafer mittels einer zweiten Maske aufgebracht. Die zweite Opferschicht 6 weist hierbei zweite Aussparungen 7 auf, die eine Breite B1 und B2 aufweisen.
Gemäß den 4A und 4B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine Bragg-Spiegelschicht 8 auf die zweite Opferschicht 6 und auf den freiliegenden ersten Halbleiterbereich 1 aufgebracht.
Gemäß den 5A und 5B wird in einem nächsten Verfahrensschritt die zweite Opferschicht 6 durch beispielsweise chemisches Ätzen entfernt.
Gemäß den 6A und 6B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine Stromaufweitungsschicht 9 über den Halbleiterwafer 2 aufgebracht.
Gemäß den 7A und 7B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine erste strukturierte Opferschicht 10 über den Halbleiterwafer 2 mittels einer ersten Maske aufgebracht. Die erste Opferschicht 10 weist dabei erste Aussparungen 11 auf, die unterschiedlichen Breiten B1 und B2 aufweisen. Die zweite Breite B2 ist größer als die erste Breite B1.
Gemäß den 8A und 8B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine Vielzahl der Ausnehmungen 12 in den Halbleiterwafer erzeugt. Die Bereiche, die unter der ersten Opferschicht 10 angeordnet sind, werden hierbei nicht entfernt. Der Materialabtrag wird beispielsweise durch chemisches Ätzen erzeugt.
Gemäß den 9A und 9B wird in einem nächsten Verfahrensschritt die erste Opferschicht 10 entfernt.
Gemäß den 10A und 10B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine weitere erste strukturierte Opferschicht 13 aufgebracht. Die weitere erste strukturierte Opferschicht 13 weist hier weitere erste Aussparungen 14 auf, die eine rechteckige Form aufweisen.
Gemäß den 11A und 11B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine Blockierschicht 15 über dem Halbleiterwafer 2 aufgebracht.
Gemäß den 12A und 12B wird in einem nächsten Verfahrensschritt die weitere erste Opferschicht 13 entfernt, und es verbleiben Blockierelemente 16.
Gemäß den 13A und 13B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine Passivierungsschicht 17 über dem Halbleiterwafer 2 aufgebracht.
Gemäß den 14A und 14B wird in einem nächsten Verfahrensschritt eine dritte strukturierte Opferschicht 18 über dem Halbleiterwafer 2 aufgebracht, die dritte Aussparungen 19 aufweist.
Gemäß den 15A und 15B wird in einem nächsten Verfahrensschritt in den dritten Aussparungen 19 weitere Ausnehmungen 20 in der Passivierungsschicht 17 erzeugt. Die weiteren Ausnehmungen 20 durchdringen dabei die Passivierungsschicht 17 vollständig.
Gemäß den 16A und 16B wird in einem nächsten Verfahrensschritt wird eine metallische Anschlussschicht 21 über dem Halbleiterwafer 2 aufgebracht.
Gemäß den 17A und 17B wird in einem nächsten Verfahrensschritt die dritte Opferschicht 18 entfernt, und es verbleiben Blockierelemente 16.
In 18A ist ein Diagramm dargestellt, das den Lichtstrom Phi_v in Lumen (Im) für verschiedene Ausführungsbeispiele von einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip 1 zeigt. V1 kennzeichnet einen optoelektronischen Halbleiterchip 1 der mittels der in der 1B beschriebenen Maskenform hergestellt ist. Das heißt, der aktive Bereich ist durchgängig mit einer Breite B2 abgetragen. V2 kennzeichnet einen optoelektronischen Halbleiterchip 1, der ebenfalls mit der in der 1B beschriebenen Maskenform hergestellt ist. Zudem sind stellenweise Blockierelemente 16 zwischen den Anschlusskontakten 22 und dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 4 und 5 aufgebracht. V3 kennzeichnet einen optoelektronischen Halbleiterchip 1 der mittels der in der 1A beschriebenen Maskenform hergestellt ist, wobei die Maske die erste Breite B1 und die zweite Breite B2 umfasst. Zudem weist der optoelektronische Halbleiterchip V3 Blockierelemente auf.
In 18B ist eine Tabelle dargestellt, die den Lichtstrom Phi_v in Lumen (Im) für die verschiedenen Ausführungsbeispiele von einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip 1 gemäß 18A zeigt. Zudem sind die absoluten Abweichungen ΔV1 (Im) und die relativen Abweichungen ΔV1 (%) des Lichtstrom Phi_v des optoelektronischen Halbleiterchip V1 zu den Ausführungsbeispielen der optoelektronischen Halbleiterchips V2 und V3 dargestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip V3 zeigt einen erhöhten Lichtstrom Phi_v.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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: optoelektronischer Halbleiterchip
2: Halbleiterwafer
3: Träger
4: erster Halbleiterbereich
5: zweiter Halbleiterbereich
6: zweite Opferschicht
7: zweite Aussparungen
8: Bragg-Spiegelschicht
9: Stromaufweitungsschicht
10: erste Opferschicht
11: erste Aussparungen
12: Ausnehmungen
13: weitere erste Opferschicht
14: weitere erste Aussparungen
15: Blockierschicht
16: Blockierelemente
17: Passivierungsschicht
18: dritte Opferschicht
19: dritte Aussparungen
20: weitere Ausnehmungen
21: metallische Anschlussschicht
22: metallischer Anschlusskontakt
23: Blende
B1: erste Breite
B2: zweite Breite

Claims

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit - einem Halbleiterkörper, umfassend einen ersten Halbleiterbereich (4) und einen zweiten Halbleiterbereich (5), - einer Ausnehmung (12), die sich durch den ersten Halbleiterbereich (4) erstreckt und eine Bodenfläche aufweist, an der der zweite Halbleiterbereich (5) freiliegt, und - einem Blockierelement (16), das auf der Bodenfläche angeordnet ist, wobei - die zumindest eine Ausnehmung (12) parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers eine erste Breite (B1) und eine zweite Breite (B2) aufweist, und - die erste Breite (B1) kleiner als die zweite Breite (B2) ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Blockierelement (16) auf der Bodenfläche dort angeordnet ist, wo die Ausnehmung (12) die zweite Breite (B2) aufweist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Bragg-Spiegelschicht (8) stellenweise auf dem ersten Halbleiterbereich (4) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bragg-Spiegelschicht (8) parallel zur Haupterstreckungsebene eine erste Breite (B1) und eine zweite Breite (B2) aufweist, und die erste Breite (B1) kleiner als die zweite Breite (B2) ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Seitenfläche und eine Deckfläche der Bragg-Spiegelschicht (8) und eine Deckfläche des ersten Halbleiterbereichs (4) vollständig von einer Stromaufweitungsschicht (9) bedeckt sind.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein weiteres Blockierelement (16) stellenweise auf der Stromaufweitungsschicht (9) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das weitere Blockierelement (16) über einem Bereich der Bragg-Spiegelschicht (8) mit der zweiten Breite angeordnet (B2) ist.
Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Halbleiterwafers umfassend eine Vielzahl der Halbleiterkörper, - Aufbringen einer ersten strukturierten Opferschicht (10) auf den Halbleiterwafer (2) mittels einer ersten Maske, wobei die erste Maske eine Vielzahl zusammenhängender erster Blenden aufweist, und die ersten Blenden jeweils eine erste Breite (B1) und eine zweite Breite (B2) in der Haupterstreckungsebene aufweisen, - Erzeugen einer Vielzahl der Ausnehmungen (12) im Halbleiterwafer (2) unter den ersten Blenden, - Aufbringen einer weiteren strukturierten Opferschicht (13) mittels einer weiteren ersten Maske, wobei die weitere erste Maske eine Vielzahl weiterer erster Blenden aufweist, - Aufbringen einer Vielzahl der Blockierelemente (16) unter den weiteren ersten Blenden, und - Vereinzeln zu einer Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterchips (1).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei, vor dem Aufbringen der strukturierten Opferschicht (10) eine zweite strukturierten Opferschicht (6) auf den Halbleiterwafer (2) mittels einer zweiten Maske aufgebracht wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei - die zweite Maske eine Vielzahl zusammenhängender zweiter Blenden aufweist, - die zweiten Blenden eine erste Breite (B1) und eine zweite Breite (B2) in der Haupterstreckungsebene aufweisen, und - die Bragg-Spiegelschicht (8) unter den weiteren zweiten Blenden aufgebracht wird.