WO2016128158A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements Download PDF

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    • H10H29/14—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00 comprising multiple light-emitting semiconductor components

Definitions

  • Semiconductor devices which have a plurality of rod-shaped radiation generating elements whose diameter may be less than 10 ym, for example. These structures are so small that they can not be arbitrarily arranged using common methods. During her
  • Radiation generating elements of a particular, individual color is possible. On the other hand, they can not be handled by a pick-and-place process, as is the case with planar light-emitting diodes. Become such small structures on one
  • the emission wavelength is also influenced in particular by the indium content in the semiconductor layer sequence, and the ratio of the emission at the emission also plays a role
  • Aspect ratio (ratio of height to diameter) and the distance of the structures are influenced to each other; they compete here for the existing growth material and thus influence each other in the immediate vicinity. However, this only applies to a limited extent.
  • the main influencing parameters for the indium content are the temperature and the flux of the precursor materials.
  • the colors emitted by the radiation-generating elements are thus determined by the growth process of the active layer,
  • white light emitting diodes which are blue light, green light and red light emitting nanorods include epitaxially forming to emit radiation having a desired white point as a whole.
  • white point For the precise setting of the white point, it would be advantageous to separate the epitaxial growth and the arrangement of the nanorods in time.
  • An object to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor component which can be operated particularly efficiently.
  • a problem to be solved is to emit a white light
  • Specify optoelectronic component which includes particularly small radiation-emitting elements and the white point can be set desired.
  • An optoelectronic semiconductor device includes a plurality of radiation generating elements spaced apart on a surface of a support member
  • each of the radiation-generating elements in a direction perpendicular to the surface of the support member has a diameter of less than 10 ym, preferably less than 5 ym, in particular less than 2 ym, and in each case a connection point at the
  • a growth substrate is understood as meaning a substrate on which the radiation-generating elements are epitaxially grown, in particular directly and without the use of an additional between them
  • the optoelectronic semiconductor component is free of any (in particular for the growth of the
  • Radiation generating elements used) mask layer is.
  • Under a mass layer here is a layer having a plurality of recesses understood on a
  • the radiation generating elements are formed by epitaxial growth on the growth substrate.
  • the plurality of radiation generating elements are non-epitaxially connected to the carrier element, i. the radiation generating elements are not grown epitaxially on the carrier element.
  • each of the radiation-generating elements is produced by interaction of a key element arranged on a foot surface of the radiation-generating element and one in the region of
  • the radiation-generating elements can arrange self-organizing and self-adjusting at the respectively appropriate connection points of the support element, resulting in a cost effective and accurate processing
  • the key element can in the simplest case as a
  • each of the radiation-generating elements acts on the surface of the surface under the effect of a key-lock principle
  • Carrier element adheres.
  • Form tie may be, for example, biochemical structures, such as two DNA strands complementary to one another or antigen-antibody structures which are complementary to one another and which combine with one another under the action of the key-lock principle.
  • Joint is connected by material connection with the surface of the support element.
  • each of the radiation-generating elements has a Main extension direction, a core area
  • the radiation-generating elements on a first semiconductor material comprises, which is formed with a first semiconductor material, an active layer, which covers the core region at least in directions transverse to the main extension direction, and a cover layer which is formed with a second semiconductor material and the active layer at least in directions transverse to the main extension direction.
  • Semiconductor material is epitaxially deposited on the growth substrate, a growth direction of the first
  • Radiation generating elements a length in
  • Main extension direction and has a diameter in a plane perpendicular to the main extension direction, wherein the ratio of length to diameter at least three, preferably at least five.
  • Radiation generating elements are preferably rod-shaped, but they may also have other shapes, such as pyramids.
  • each of the radiation-generating elements has an electrode layer which covers the cover layer at least in directions transverse to the main direction of extent, wherein the
  • Electrode layer for electromagnetic radiation generated in operation in the active layer is permeable, the electrode layer is formed with a transparent conductive oxide and the electrode layer on at least a majority of the length of the radiation generating element extends.
  • each of the radiation-generating elements has a
  • Has passivation layer which is directly adjacent to the surface of the support member and the core region.
  • the optoelectronic semiconductor component has a first
  • Radiation generating elements of the first type are adapted to electromagnetic radiation from a first
  • Wavelength range to produce
  • the optoelectronic semiconductor component preferably also comprises a third plurality of
  • Radiation generating elements of a third type wherein the radiation generating elements of the third type thereto
  • the radiation generating elements of the first type are configured to generate red light
  • Wavelength distribution of the radiation generating elements occurs, it is advantageous to sort them by size and thus by wavelength. That way later
  • Carrier element consist of a largely planar structure, since an increase in surface area is not required.
  • the carrier element has separately controllable conductor tracks, which are each assigned to one type of radiation-generating elements.
  • the tracks are the respective
  • the tracks may be at
  • Copper interconnects act on a multilayer board.
  • the conductor tracks are used in the radiation-generating operation of the radiation generating elements whose electrical Contacting.
  • the conductor tracks are designed for the individual energization of the radiation-generating elements of different types.
  • the tracks may serve a single drive of ensembles of the different radiation generating elements.
  • the surface of the carrier element is designed to be non-planar for enlarging the surface and comprises elements projecting from the main extension plane of the carrier element,
  • Semiconductor device comprises the following process steps:
  • Radiation generating elements by epitaxial growth on a growth substrate, wherein the
  • Radiation generating elements in a direction perpendicular to the main plane of extension of the growth substrate a
  • Carrier element adheres.
  • the radiation-generating elements after
  • the epitaxial growth of the radiation-generating elements can, for example, on a growth substrate made of silicon, which is preferably pre-structured, and on the
  • the radiation generating elements can be detached from the growth substrate by mechanical methods.
  • a further use of the growth substrate is possible.
  • Radiation generating elements ie on the surface, which was previously in contact with the growth substrate
  • the solution can be a multiplicity of
  • Radiation generating elements can by light or
  • Foot surfaces a higher light and / or heat intensity than on the side surfaces, if this by a light source
  • Radiation generating elements of a certain type i.e.
  • each of the radiation-generating elements is connected to one of them at a time by means of an electric field
  • junction is arranged on the surface of the support element.
  • a foot surface of each of the radiation-generating elements opposite to the connection point on the surface of the carrier element can be loaded.
  • the two relevant areas are aligned against each other and can be a
  • Radiation generating element have a metallization, at which the radiation generating element has a positive or negative electric charge.
  • Modification of the band structure of the semiconductor material can be generated. For example, deep impurities, in particular by targeted doping with suitable foreign atoms,
  • an electrical charge in the region of the foot surface of the radiation-generating element can be achieved by excitation with light of a suitable wavelength.
  • light of a suitable wavelength By absorption in this case electron-hole pairs are generated in the semiconductor material, while a charge separation is effected by the diffusion voltage of the pn junction.
  • Radiation generating elements are dispensed onto the carrier.
  • Radiation generating elements are wrapped by a matrix material and that subsequently the growth substrate is removed, so that the foot surfaces of the
  • Radiation generating elements spaced from each other are arranged on an edge surface of the matrix material and are accessible from the outside for further processing.
  • the matrix material may, for example, be a material which forms a passivating layer, which still encapsulates the rod-shaped radiation generating elements, for example, conforming to the growth substrate and optionally when applying a sufficient thickness to form a closed layer
  • a matrix material may be used that overmoulds the structures and is applied, for example by spin coating.
  • Matrix material may be, for example, a photoresist, a parylene or another flexible material such as a polymer. Together with the matrix material, the radiation generating elements may be detached from the growth substrate, for example peeled off, exposing the base surfaces for further processing. At this last
  • Embodiment can be dispensed with a processing within a solution.
  • the matrix material may also be a
  • Electrode layer forms.
  • electrical contact points are provided on the surface of the carrier element in the region of the connection points, which are electrically conductive
  • the electrical contact points can be metallic
  • the electrical contact points can be set to predetermined potentials to electrically charged foot surfaces of the
  • Radiation generating elements of different types used it can be achieved by targeted control of the potentials of the electrical contact point, that
  • Radiation generating elements of a certain type preferably adhere to the desired connection points.
  • a cohesive connection between the radiation-generating elements and the carrier element is achieved by the action of an elevated temperature.
  • the interlocking key and lock elements can be ashed by an annealing step and the radiation generating elements soldered into the contact metal of the electrical contact points.
  • this includes
  • Optoelectronic semiconductor component a control unit, which controls the electrical supply
  • a sensor element can be integrated, which detects the color properties of the light emitted by the optoelectronic semiconductor component and can be used as an input signal for the regulation of the color locus.
  • the optoelectronic semiconductor component described here and a method for its production will be explained in more detail in connection with exemplary embodiments and the associated figures.
  • a silicon dioxide mask layer 4 having openings 6 is first applied to a growth substrate 2 made of silicon.
  • a growth substrate 2 made of silicon As shown in Figure 1B, the following are
  • Material of the growth substrate 2 grown.
  • cylindrical or prismatic shapes are created
  • an active layer 10 is epitaxially deposited on the outer surface of the core regions 8.
  • a cover layer 12 is epitaxially deposited on the active layer 10.
  • the cover layer 12 completely covers the active layer 10.
  • Radiation generating elements 14 formed on the growth substrate, wherein the radiation generating elements in a direction perpendicular to the main plane of extension of the
  • Growth substrate have a diameter of less than 5 ym.
  • the growth substrate 2 and the mask layer 4 are removed in an etching step, wherein the now singulated radiation-generating elements 14 are introduced into the etching solution and move freely therein.
  • Radiation generating elements 14, which were previously in contact with the growth substrate 2, are now free for further processing.
  • the radiation generating elements 14 which are still in the etching solution or another solution which is different from the etching solution are located on the base surfaces 16
  • Foot surfaces 16 are positively charged in the area of the key elements 18.
  • each of the elements is positively charged.
  • a carrier element 20 is provided, on the surface 22 of which a plurality of lock elements 24 are arranged. Each lock element 24 is located in the region of a respective connection point 26. In the region of the connection points 26 electrical contact points 28 are provided, which have an electrically conductive contact material and which can be set to a predetermined electrical potential. To the positively charged foot surfaces 16 of the
  • Lock elements 18, 24 ashed by an annealing step and the radiation generating elements 14 are soldered into the contact metal of the electrical contact points 28.
  • Electrode layer 32 is formed.
  • the passivation layer 30 in this case directly adjoins the surface 22 of the carrier element 20 and the core regions 8 of the radiation-generating elements 14, while the electrode layer 32 on the
  • Passivation layer 30 is disposed and also the
  • radiation generating elements of a first, second and third type are provided.
  • the radiation generating elements of the first type 14A are configured to emit red light
  • Third generation radiation generating elements 14C configured to generate blue light. They each have differently designed key elements 18A, 18B and 18C (see FIG. 2A).
  • the surface of the support member 20 may be formed to increase the area non-planar and from the
  • Main extension plane of the support member 20 include protruding structures that may be formed, for example, as pyramids 34, of which only one is shown in Figure 2B. On the surface of the pyramid 34, there are disposed lock members of a first type 24A, a second type 24B, and a third type 24C, which are complementary to those, respectively
  • the lock elements 24A, 24B, 24C can each be set to a suitable potential. In other words, that indicates
  • Carrier element 20 separately controllable interconnects 36, each of a type 14A, 14B, 14C of
  • Radiation generating elements 14 are assigned. In the conductor tracks 36 may, for example, to
  • Copper interconnects act on a multilayer board.
  • the board is in particular a
  • interconnects 36 may also serve in particular to ensembles of the various components
  • Radiation generating elements 14A, 14B, 14C individually
  • the lock elements 24A are set to a negative potential and the
  • Lock elements 24B, 24C set to a positive potential.
  • Component radiation generating elements 14A, 14B and 14C of three different colors which are independently controllable, whereby white light can be generated with a desired color point.
  • Passivation layer 30 and an electrode layer 32 is formed.

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement angegeben mit einer Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen (14), die beabstandet voneinander auf einer Oberfläche (22) eines Trägerelements (20) angeordnet sind, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägerelements einen Durchmesser von weniger als 10 µm aufweist und im Bereich jeweils einer Verbindungsstelle (26) an der Oberfläche des Trägerelements haftet und wobei das optoelektronische Halbleiterbauelement frei von einem Aufwachssubstrat (2) ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements angegeben. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102015101888.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Aus dem Stand der Technik sind optoelektronische
Halbleiterbauelemente bekannt, welche eine Vielzahl von stabförmigen Strahlungserzeugungselementen aufweisen, deren Durchmesser beispielsweise weniger als 10 ym betragen kann. Diese Strukturen sind so klein, dass man sie mit gängigen Verfahren nicht beliebig anordnen kann. Während ihres
Wachstums können sie zwar an einer gewünschten Stelle
platziert werden, beispielsweise indem man durch die für ihre Erzeugung verwendete Wachstumsmaske ihre Anordnung bestimmt. Dies führt jedoch zu anderen Limitationen, da zum Beispiel ein optimierter Wachstumsprozess nur für
Strahlungserzeugungselemente einer bestimmten, einzelnen Farbe möglich ist. Man kann sie dagegen nicht, wie bei planaren Leuchtdioden, durch einen Pick-and-Place-Prozess hantieren. Werden derart kleine Strukturen auf einem
Fremdsubstrat angeordnet, so sind sie vollkommen zufällig und ohne Vorzugsrichtung ausgerichtet, nachdem sie von ihrem Wachstumssubstrat abgelöst sind. Strahlungserzeugungselemente auf Nanorodbasis weisen
typischerweise einen Durchmesser von maximal 5 ym und eine Länge zwischen 1 und 100 ym auf. Eine gewisse Beeinflussung der Emissionswellenlänge der Strahlungserzeugungselemente kann über eine gezielte
Vorstrukturierung der Substratoberfläche, das heißt über eine geeignete Wahl des Durchmessers und des Abstands der
Maskenöffnungen für das selektive Wachstum erreicht werden. Die Emissionswellenlänge wird auch insbesondere durch den Indiumgehalt in der Halbleiterschichtenfolge beeinflusst, weiterhin spielen das Verhältnis der an der Emission
beteiligten Facetten sowie die Dicke der
Halbleiterschichtenfolge eine Rolle. Zwar können diese
Parameter in gewissen Maßen durch den Durchmesser, das
Aspektverhältnis (Verhältnis von Höhe zu Durchmesser) und den Abstand der Strukturen zueinander beeinflusst werden; sie konkurrieren hierbei um das vorhandene Wachstumsmaterial und beeinflussen sich somit in der näheren Umgebung. Allerdings gilt dies nur in einem begrenzten Umfang.
Die Haupteinflussparameter für den Indiumgehalt sind die Temperatur und der Fluss der Precursor-Materialien . Die von den Strahlungserzeugungselementen emittierten Farben werden also durch den Wachstumsprozess der aktiven Schicht,
insbesondere der Temperatur, vorbestimmt. Je niedriger die Temperatur hierbei ist, desto rotverschobener ist die von ihnen emittierte elektromagnetische Strahlung. Dies hat zur Folge, dass es nur begrenzt möglich ist, Nanorods
verschiedener Farben auf einem einzigen Wafer herzustellen, da dieser hierzu verschiedenen Temperaturen ausgesetzt werden muss. Insgesamt ist es somit schwierig, weiße Leuchtdioden, welche blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht emittierende Nanorods umfassen, epitaktisch so herzustellen, dass sie insgesamt Strahlung mit einem gewünschten Weißpunkt emittieren. Für das genaue Einstellen des Weißpunktes wäre es vorteilhaft, das epitaktische Wachstum und die Anordnung der Nanorods zeitlich zu trennen. Man könnte dann die Grundfarben in einem jeweils für eine Farbe optimierten Epitaxieprozess einzeln herstellen.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das besonders effizient betrieben werden kann. Insbesondere besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein weißes Licht emittierendes
optoelektronisches Bauelement anzugeben, welches besonders kleine Strahlungsemittierende Elemente umfasst und dessen Weißpunkt gewünscht eingestellt werden kann.
Die Aufgaben werden gelöst durch ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß den
unabhängigen Patentansprüchen.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst eine Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen, die beabstandet voneinander auf einer Oberfläche eines Trägerelements
angeordnet sind, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägerelements einen Durchmesser von weniger als 10 ym, bevorzugt von weniger als 5 ym, insbesondere von weniger als 2 ym, aufweist und im Bereich jeweils einer Verbindungsstelle an der
Oberfläche des Trägerelements haftet und wobei das
optoelektronische Halbleiterbauelement frei von einem
Aufwachssubstrat ist. Unter einem Aufwachssubstrat wird hierbei ein Substrat verstanden, auf welchem die Strahlungserzeugungselemente epitaktisch aufgewachsen werden, insbesondere unmittelbar und ohne Verwendung einer zusätzlichen zwischen dem
Aufwachssubstrat und den Strahlungserzeugungselementen angeordneten Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optoelektronische Halbleiterbauelement frei von einer (insbesondere für das Wachstum der
Strahlungserzeugungselemente verwendeten) Maskenschicht ist. Unter einer Massenschicht wird hierbei eine Schicht mit einer Vielzahl von Aussparungen verstanden, welche auf einem
Aufwachssubstrat angeordnet ist. Durch die Aussparungen hindurch werden die Strahlungserzeugungselemente durch epitaktisches Wachstum auf dem Aufwachssubstrat ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen nicht- epitaktisch mit dem Trägerelement verbunden sind, d.h. die Strahlungserzeugungselementen sind nicht epitaktisch auf dem Trägerelement aufgewachsen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente durch Zusammenwirken eines auf einer Fußfläche des Strahlungserzeugungselements angeordneten Schlüsselelements und eines im Bereich der
Verbindungsstelle angeordneten Schlosselements auf der
Oberfläche des Trägerelements befestigt ist.
Hierdurch können sich die Strahlungserzeugungselemente selbstorganisiert und selbstjustierend an den jeweils passenden Verbindungsstellen des Trägerelements anordnen, wodurch eine kostengünstige und exakte Prozessierung
ermöglicht wird. Insbesondere ersetzt ein solches Vorgehen eine konventionelle Pick-and-Place-Technik, welche im Falle von Nano- und Mikrostrukturen wirtschaftlich nicht umsetzbar ist .
Das Schlüsselelement kann im einfachsten Fall als ein
geladenes Molekül oder Atom ausgeführt sein. Dies ermöglicht auch eine Auftrennung der Strahlungserzeugungselemente nach Größe und damit nach Wellenlänge zum Beispiel durch
Elektrophorese .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente unter Wirkung eines Schlüssel-Schloss-Prinzips auf der Oberfläche des
Trägerelements haftet.
Unter einem Schlüssel-Schloss-Prinzip wird hierbei das
Zusammenwirken von zwei komplementären Strukturen verstanden, die räumlich zueinander passen und bevorzugt einen
Stoffschluss eingehen. Hier kann es sich beispielsweise um biochemische Strukturen, wie zwei zueinander komplementäre DNA-Stränge oder zueinander komplementäre Antigen-Antikörper- Strukturen handeln, die sich miteinander unter Wirkung des Schlüssel-Schloss-Prinzips Stoffschlüssig verbinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente im Bereich der
Verbindungsstelle durch Stoffschluss mit der Oberfläche des Trägerelements verbunden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, einen Kernbereich
aufweist, der mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist, eine aktive Schicht aufweist, die den Kernbereich zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung bedeckt, und eine Deckschicht aufweist, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist und die aktive Schicht zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung bedeckt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Strahlungserzeugungselemente auf einem
Nitridverbindungshalbleitermaterial basieren, das erste
Halbleitermaterial epitaktisch auf das Aufwachssubstrat abgeschieden ist, eine Wachstumsrichtung des ersten
Halbleitermaterials im Wesentlichen parallel zur
Haupterstreckungsrichtung ist, und jedes der
Strahlungserzeugungselemente eine Länge in
Haupterstreckungsrichtung und einen Durchmesser in einer Ebene senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung aufweist, wobei das Verhältnis von Länge zu Durchmesser wenigstens drei, bevorzugt wenigstens fünf ist. Die
Strahlungserzeugungselemente sind bevorzugt stabförmig ausgebildet, sie können jedoch auch andere Formen, wie beispielsweise Pyramiden, aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente eine Elektrodenschicht aufweist, die die Deckschicht zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung bedeckt, wobei die
Elektrodenschicht für im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, die Elektrodenschicht mit einem transparenten leitfähigen Oxid gebildet ist und sich die Elektrodenschicht über zumindest einen Großteil der Länge des Strahlungserzeugungselements erstreckt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente eine
Passivierungsschicht aufweist, die direkt an die Oberfläche des Trägerelements und den Kernbereich grenzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das optoelektronische Halbleiterbauelement eine erste
Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen eines ersten Typs und eine zweite Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen eines zweiten Typs umfasst, wobei die
Strahlungserzeugungselemente des ersten Typs dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus einem ersten
Wellenlängenbereich zu erzeugen, und wobei die
Strahlungserzeugungselemente des zweiten Typs dazu
ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten, vom ersten Wellenlängenbereich verschiedenen
Wellenlängenbereich zu erzeugen.
Bevorzugt umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement außerdem eine dritte Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen eines dritten Typs, wobei die Strahlungserzeugungselemente des dritten Typs dazu
ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus einem dritten, vom ersten und zweiten Wellenlängenbereich
verschiedenen Wellenlängenbereich zu erzeugen. Bevorzugt sind die Strahlungserzeugungselemente des ersten Typs dazu ausgebildet, rotes Licht zu erzeugen, die
Strahlungserzeugungselemente des zweiten Typs dazu
ausgebildet, grünes Licht zu erzeugen, und die Strahlungserzeugungselemente des dritten Typs dazu ausgebildet, blaues Licht zu erzeugen. Durch die oben
beschriebenen Lösungen, insbesondere die Verwendung des
Schlüssel-Schloss-Prinzips , muss man hierbei nicht
Wachstumsbedingungen wählen, die für alle drei Farben
gleichzeitig optimal sind, sodass eine höhere Ausbeute und bessere elektrische und optische Kenndaten erreicht werden können. Da auch eine gewisse Größen- und somit
Wellenlängenverteilung der Strahlungserzeugungselemente auftritt, ist es vorteilhaft, diese nach Größe und somit nach Wellenlänge zu sortieren. Auf diese Weise kann später
entweder eine schmale Wellenlängenverteilung für Projektionsund Displayanwendungen oder eine gezielte Mischung von Größen für eine weiße Leuchtdiode mit möglichst breitem Spektrum für einen hohen Farbwiedergabeindex erzielt werden. Durch die individuelle Bestromung von Strahlungserzeugungselementen verschiedener Typen ist auch die Herstellung eines aktiven mikrodimensionalen Displays möglich. Hierbei kann das
Trägerelement aus einer weitestgehend planaren Struktur bestehen, da eine Oberflächenvergrößerung nicht erforderlich ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Trägerelement separat ansteuerbare Leiterbahnen aufweist, die jeweils einem Typ der Strahlungserzeugungselemente zugeordnet sind. Die Leiterbahnen sind den jeweiligen
Strahlungserzeugungselementen insbesondere eindeutig,
beispielsweise eineindeutig zugeordnet. Bei den Leiterbahnen kann es sich beispielsweise um
Kupferleiterbahnen auf einer Mehrschichtplatine handeln. Die Leiterbahnen dienen im Strahlungserzeugenden Betrieb der Strahlungserzeugungselemente deren elektrischer Kontaktierung . Insbesondere sind die Leiterbahnen zu der individuellen Bestromung der Strahlungserzeugungselemente verschiedener Typen ausgebildet. In anderen Worten können die Leiterbahnen einer einzelnen Ansteuerung von Ensembles der verschiedenen Strahlungserzeugungselemente dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Trägerelements zur Vergrößerung der Fläche non-planar ausgebildet ist und aus der Haupterstreckungsebene des Trägerelements hervorstehende Elemente umfasst,
beispielsweise in Form von Pyramiden oder Halbkugeln.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements umfasst folgende Verfahrensschritte:
Ausbilden einer Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen durch epitaktisches Wachstum auf einem Aufwachssubstrat , wobei die
Strahlungserzeugungselemente in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Aufwachssubstrats einen
Durchmesser von weniger als 10 ym, bevorzugt von weniger als 5 ym, beispielsweise von weniger als 2 ym aufweisen,
Entfernen des Aufwachssubstrats , so dass Fußflächen der Strahlungserzeugungselemente freiliegen,
- Anordnen der Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen auf einer Oberfläche eines Trägerelements, so dass die
Fußfläche jedes der Strahlungserzeugungselemente im Bereich jeweils einer Verbindungsstelle an der Oberfläche des
Trägerelements haftet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Strahlungserzeugungselemente nach
Entfernen des Aufwachssubstrats in eine Lösung gebracht werden und die Oberfläche des Trägerelements nachfolgend in die Lösung eingetaucht wird.
Das epitaktische Wachstum der Strahlungserzeugungselemente kann beispielsweise auf einem Aufwachssubstrat aus Silizium, welches bevorzugt vorstrukturiert ist, und auf dem
beispielsweise eine Maskenschicht aus Siliziumdioxid
angeordnet ist, erfolgen. Im Anschluss werden das
Aufwachssubstrat und die Maskenschicht durch einen Ätzschritt entfernt und die vom Aufwachssubstrat losgelösten
Strahlungserzeugungselemente in die Ätzlösung gebracht.
Alternativ können die Strahlungserzeugungselemente durch mechanische Verfahren vom Aufwachssubstrat abgelöst werden. Hierbei ist eine Weiterverwendung des Aufwachssubstrats möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass sich die Strahlungserzeugungselemente selbstorganisiert auf der Oberfläche des Trägerelements anordnen.
Dies kann dadurch geschehen, dass der Lösung, in welcher die Strahlungserzeugungselemente beigebracht sind, Materialien zugegeben werden, welche an den Fußflächen der
Strahlungserzeugungselemente, also an der Fläche, welche zuvor mit dem Aufwachssubstrat in Kontakt stand,
Schlüsselelemente ausbilden, welche sich im Bereich der
Verbindungsstelle mit einem passenden, komplementären
Schlosselement auf der Oberfläche des Trägerelements
verbinden. Werden Strahlungserzeugungselemente verschiedener Typen verwendet, so kann der Lösung eine Vielzahl von
Materialien zugegeben werden, welche jeweils verschiedene Schlüsselelemente an den Fußflächen der verschiedenen
Strahlungserzeugungselemente ausbilden .
Beispielsweise kann die Bindung der Schlüsselelemente
sensitiv auf die Kristallpolarität der Fußfläche sein. Das Anordnen der Schlüsselelemente auf den Fußflächen der
Strahlungserzeugungselemente kann durch licht- oder
wärmeinduzierte Reaktionen erleichtert werden. Aufgrund von Wellenleitungseigenschaften der typischerweise stabförmig ausgebildeten Strahlungserzeugungselemente entsteht an den
Fußflächen eine höhere Licht- und/oder Wärmeintensität als an den Seitenflächen, wenn diese durch eine Lichtquelle
bestrahlt werden. Hierdurch kann ein Anbringen der
Schlüsselelemente an den Fußflächen und/oder die nachfolgende Verbindung mit den Schlosselementen erleichtert werden. Bei einer lichtinduzierten Reaktion kann durch Nutzung von
Resonanzeffekten (beispielsweise bei der Einstrahlung von Licht mit einer Energie knapp oberhalb der Bandkante der betreffenden Struktur) die Reaktion für
Strahlungserzeugungselemente eines bestimmten Typs (d.h.
einer bestimmten Farbe) gezielt unterstützt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass jedes der Strahlungserzeugungselemente unter Wirkung eines elektrischen Feldes an jeweils einer
Verbindungsstelle auf der Oberfläche des Trägerelements angeordnet wird. Hierbei kann beispielsweise eine Fußfläche jedes der Strahlungserzeugungselemente entgegengesetzt zur Verbindungsstelle an der Oberfläche des Trägerelements geladen sein. Hierdurch werden die beiden relevanten Bereiche passend gegeneinander ausgerichtet und können eine
mechanische Verbindung eingehen. Beispielsweise kann die Fußfläche eines
Strahlungserzeugungselements eine Metallisierung aufweisen, an welcher das Strahlungserzeugungselement eine positive oder negative elektrische Ladung aufweist. Alternativ oder
zusätzlich können beim Wachstum der
Strahlungserzeugungselemente Ladungen durch gezielte
Modifikation der Bandstruktur des Halbleitermaterials erzeugt werden. Beispielsweise können tiefe Störstellen, insbesondere durch gezielte Dotierung mit passenden Fremdatomen,
vorgesehen werden, welche eine elektrische Aufladung im
Bereich der Fußfläche des Strahlungserzeugungselements verursachen. Alternativ kann eine elektrische Aufladung im Bereich der Fußfläche des Strahlungserzeugungselements durch Anregung mit Licht einer geeigneten Wellenlänge erzielt werden. Durch Absorption werden hierbei Elektronen-Loch-Paare im Halbleitermaterial erzeugt, während eine Ladungstrennung durch die Diffusionsspannung des pn-Übergangs erfolgt. Bei diesem Ansatz kann auch auf die Verwendung eines Schlüssel- Schloss-Prinzips zur Aufbringung der
Strahlungserzeugungselemente auf den Träger verzichtet werden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen von einem Matrixmaterial umhüllt werden und dass nachfolgend das Aufwachssubstrat entfernt wird, so dass die Fußflächen der
Strahlungserzeugungselemente voneinander beabstandet an einer Randfläche des Matrixmaterials angeordnet sind und von außen zur weiteren Bearbeitung zugänglich sind.
Bei dem Matrixmaterial kann es sich beispielsweise um ein Material handeln, welches eine passivierende Schicht bildet, welche die beispielsweise stabförmig ausgebildeten Strahlungserzeugungselemente noch auf dem Aufwachssubstrat konform kapselt und gegebenenfalls beim Aufbringen einer ausreichenden Dicke zu einer geschlossenen Schicht
zusammenwächst. Alternativ kann ein Matrixmaterial verwendet werden, das die Strukturen überformt und beispielsweise durch Rotationsbeschichtung aufgebracht wird. Bei dem
Matrixmaterial kann es sich zum Beispiel um einen Fotolack, ein Parylen oder einen weiteren flexiblen Werkstoff wie ein Polymer handeln. Zusammen mit dem Matrixmaterial können die Strahlungserzeugungselemente vom Aufwachssubstrat abgelöst, beispielsweise abgeschält, werden, wodurch die Fußflächen für eine weitere Bearbeitung freiliegen. Bei dieser letzten
Ausführungsform kann auf eine Bearbeitung innerhalb einer Lösung verzichtet werden.
Bei dem Matrixmaterial kann es sich ebenfalls um ein
transparentes leitfähiges Oxid handeln, welches im fertigen optoelektronischen Halbleiterbauelement eine
Elektrodenschicht bildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass auf der Oberfläche des Trägerelements im Bereich der Verbindungsstellen elektrische Kontaktstellen vorgesehen sind, welche ein elektrisch leitfähiges
Kontaktmaterial aufweisen. Bevorzugt sind auf den
elektrischen Kontaktstellen oder in deren Bereichen die passenden Schlosselemente angeordnet, welche sich mit den Schüsselelementen der Strahlungserzeugungselemente verbinden. Die elektrischen Kontaktstellen können durch metallische
Schichten oder dreidimensionale metallische Strukturen, aber auch durch Kohlenstoffnanoröhren oder andere leitfähige
Materialien ausgebildet sein. Während der Ausführung des Verfahrens können die elektrischen Kontaktstellen auf vorgegebene Potentiale gelegt werden, um elektrisch geladene Fußflächen der
Strahlungserzeugungselemente passend auszurichten und die Strahlungserzeugungselemente in der Lösung zu den
elektrischen Kontaktstellen hin zu bewegen. Werden
Strahlungserzeugungselemente verschiedener Typen verwendet, so kann durch gezielte Ansteuerung der Potentiale der elektrischen Kontaktstelle erreicht werden, dass
Strahlungserzeugungselemente eines bestimmten Typs bevorzugt an den gewünschten Verbindungsstellen haften bleiben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Stoffschlüssige Verbindung zwischen den Strahlungserzeugungselementen und dem Trägerelement durch Einwirkung einer erhöhten Temperatur erreicht wird.
Beispielsweise können die ineinandergreifenden Schlüssel- und Schlosselemente durch einen Temperschritt verascht und die Strahlungserzeugungselemente in das Kontaktmetall der elektrischen Kontaktstellen eingelötet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Halbleiterbauelement eine Steuereinheit, welche die elektrische Versorgung der
Strahlungserzeugungselemente der verschiedenen Typen
ansteuert und hierdurch den Weißpunkt oder auch einen
Farbpunkt, welcher nicht auf der Planckkurve liegt,
einstellt. Optional kann ein Sensorelement integriert sein, welches die Farbeigenschaften des von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement emittierten Lichts detektiert und als Eingangssignal für die Regelung des Farborts genutzt werden kann . Im Folgenden werden das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement und ein Verfahren zu seiner Herstellung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
In Verbindung mit den Figuren 1A bis II sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen
Verfahrensschritte zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements näher erläutert .
In Verbindung mit den Figuren 2A bis 2C sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen
Verfahrensschritte zur Herstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements näher erläutert . 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 Figuren 1A bis II sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen Verfahrensschritte zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauelements näher erläutert. Gemäß der Figur 1A wird zunächst auf ein Aufwachssubstrat 2 aus Silizium eine aus Siliziumdioxid bestehende Maskenschicht 4 mit Öffnungen 6 aufgebracht. Wie in Figur 1B dargestellt, werden nachfolgend die
Kernbereiche 8, die mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet sind, auf die Maskenschicht 4 epitaktisch
abgeschieden und nur im Bereich der Öffnungen 6 an das
Material des Aufwachssubstrats 2 angewachsen. Es entstehen beispielsweise zylinderförmige oder prismenförmige
Kernbereiche 8.
Auf die Außenfläche der Kernbereiche 8 wird jeweils eine aktive Schicht 10 epitaktisch abgeschieden.
Im nächsten, in Figur 1D dargestellten Verfahrensschritt wird eine Deckschicht 12 auf die aktive Schicht 10 epitaktisch abgeschieden. Die Deckschicht 12 bedeckt die aktive Schicht 10 vollständig. Hierdurch wird eine Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen 14 auf dem Aufwachssubstrat ausgebildet, wobei die Strahlungserzeugungselemente in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des
Aufwachssubstrats einen Durchmesser von weniger als 5 ym aufweisen .
Im nächsten, in Figur IE dargestellten Verfahrensschritt werden das Aufwachssubstrat 2 und die Maskenschicht 4 in einem Ätzschritt entfernt, wobei die nunmehr vereinzelten Strahlungserzeugungselemente 14 in die Ätzlösung eingebracht werden und sich darin frei bewegen. Die Fußflächen 16 der
Strahlungserzeugungselemente 14, welche zuvor in Kontakt mit dem Aufwachssubstrat 2 standen, liegen nunmehr für eine weitere Bearbeitung frei. Im nächsten, in Figur 1F dargestellten Verfahrensschritt werden auf den Fußflächen 16 der noch in der Ätzlösung oder einer weiteren, von der Ätzlösung verschiedenen Lösung befindlichen Strahlungserzeugungselemente 14
Schlüsselelemente 18 angeordnet. Dies geschieht durch
Hinzugabe geeigneter Materialien zu der Lösung. Die
Fußflächen 16 werden im Bereich der Schlüsselelemente 18 positiv geladen. Beispielsweise kann jedes der
Schlüsselelemente 18 für sich allein positiv geladen sein.
Im nächsten, in Figur IG dargestellten Verfahrensschritt wird ein Trägerelement 20 bereitgestellt, auf dessen Oberfläche 22 eine Vielzahl von Schlosselementen 24 angeordnet sind. Jedes Schlosselement 24 befindet sich im Bereich jeweils einer Verbindungsstelle 26. Im Bereich der Verbindungsstellen 26 sind elektrische Kontaktstellen 28 vorgesehen, welche ein elektrisch leitfähiges Kontaktmaterial aufweisen und welche auf ein vorgegebenes elektrisches Potenzial gesetzt werden können. Um die positiv geladenen Fußflächen 16 der
Strahlungserzeugungselemente 14 anzuziehen, werden die
Kontaktstellen 28 auf ein negatives Potenzial gesetzt. Wird die Oberfläche 22 des Trägerelements 20 in die Ätzlösung eingetaucht, so werden die Strahlungserzeugungselemente 14 in Richtung der Oberfläche 22 bewegt und unter Wirkung des elektrischen Feldes an jeweils einer Verbindungsstelle auf der Oberfläche 22 des Trägerelements 20 angeordnet, wo sie unter Wirkung eines Schlüssel-Schloss-Prinzips haften (Figur 1H) . Im nächsten, in Figur II dargestellten Verfahrensschritt werden die ineinandergreifenden Schlüssel- und
Schlosselemente 18, 24 durch einen Temperschritt verascht und die Strahlungserzeugungselemente 14 in das Kontaktmetall der elektrischen Kontaktstellen 28 eingelötet.
Außerdem werden eine Passivierungsschicht 30 und eine
Elektrodenschicht 32 ausgebildet. Die Passivierungsschicht 30 grenzt hierbei direkt an die Oberfläche 22 des Trägerelements 20 und die Kernbereiche 8 der Strahlungserzeugungselemente 14, während die Elektrodenschicht 32 auf der
Passivierungsschicht 30 angeordnet ist und außerdem die
Deckschicht 12 bedeckt.
In Verbindung mit den Figuren 2A bis 2C sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen Verfahrensschritte zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels erläutert.
Im Unterschied zum vorangehenden Ausführungsbeispiel sind Strahlungserzeugungselemente eines ersten, zweiten und dritten Typs vorgesehen. Die Strahlungserzeugungselemente des ersten Typs 14A sind dazu ausgebildet, rotes Licht zu
erzeugen, die Strahlungserzeugungselemente des zweiten Typs 14B dazu ausgebildet, grünes Licht zu erzeugen, und die
Strahlungserzeugungselemente des dritten Typs 14C dazu ausgebildet, blaues Licht zu erzeugen. Sie weisen jeweils verschieden ausgebildete Schlüsselelemente 18A, 18B und 18C auf (siehe Figur 2A) .
Die Oberfläche des Trägerelements 20 kann zur Vergrößerung der Fläche non-planar ausgebildet sein und aus der
Haupterstreckungsebene des Trägerelements 20 hervorstehende Strukturen umfassen, die z.B. als Pyramiden 34 ausgebildet sein können, von denen in Figur 2B lediglich eine dargestellt ist . Auf der Oberfläche der Pyramide 34 sind Schlosselemente eines ersten Typs 24A, eines zweiten Typs 24B und eines dritten Typs 24C angeordnet, welche jeweils komplementär zu den
Schlüsselelementen 18A, 18B und 18C ausgebildet sind.
Durch geeignete Ansteuerung von Leiterbahnen 36 können die Schlosselemente 24A, 24B, 24C jeweils auf ein geeignetes Potenzial gesetzt werden. In anderen Worten weist das
Trägerelement 20 separat ansteuerbare Leiterbahnen 36 auf, die jeweils einem Typ 14A, 14B, 14C der
Strahlungserzeugungselemente 14 zugeordnet sind. Bei den Leiterbahnen 36 kann es sich beispielsweise um
Kupferleiterbahnen auf einer Mehrschichtplatine handeln. Bei der Platine handelt es sich insbesondere um eine
Metallkernplatine, um eine Wärmeabfuhr der Platine
gewährleisten zu können. Auch eine Ausführung als Keramik ist denkbar. Die Leiterbahnen 36 können ferner insbesondere dazu dienen, Ensembles der verschiedenen
Strahlungserzeugungselemente 14A, 14B, 14C einzeln
anzusteuern.
In dem in Figur 2B dargestellten Verfahrensschritt werden die Schlosselemente 24A auf ein negatives Potenzial und die
Schlosselemente 24B, 24C auf ein positives Potenzial gesetzt. Wird das Trägerelement 20 in eine Lösung eingetaucht, welche lediglich die Strahlungserzeugungselemente des ersten Typs 14A aufweist, so haften sie analog zu dem in Verbindung mit den Figuren 1F bis II beschriebenen Mechanismus an der
Oberfläche der Pyramide 34 unter Wirkung des Schlüssel- Schloss-Prinzips zwischen dem Schlüsselelement 18A und dem komplementär dazu ausgebildeten Schlosselement 24A. In dem in Figur 2C dargestellten Verfahrensschritt wird der gleiche Schritt für die beiden weiteren Paare von
komplementären Strukturen 18B, 24B bzw. 18C, 24C wiederholt, so dass das hierdurch entstehende optoelektronische
Bauelement Strahlungserzeugungselemente 14A, 14B und 14C dreier verschiedener Farben aufweist, welche unabhängig voneinander ansteuerbar sind, wodurch weißes Licht mit einem gewünschten Farbpunkt erzeugt werden kann. Wie im
vorangehenden Ausführungsbeispiel werden außerdem eine
Passivierungsschicht 30 und eine Elektrodenschicht 32 ausgebildet .
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.

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer
Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen (14), die beabstandet voneinander auf einer Oberfläche (22) eines Trägerelements (20) angeordnet sind, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägerelements einen Durchmesser von weniger als 10 ym aufweist und im Bereich jeweils einer Verbindungsstelle (26) an der Oberfläche des
Trägerelements haftet und wobei das optoelektronische Halbleiterbauelement frei von einem Aufwachssubstrat (2) ist, wobei
- das optoelektronische Halbleiterbauelement eine erste Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen eines ersten Typs (14A) und eine zweite Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen eines zweiten Typs (14B) umfasst, wobei die Strahlungserzeugungselemente des ersten Typs dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus einem ersten Wellenlängenbereich zu erzeugen, und wobei die Strahlungserzeugungselemente des zweiten Typs dazu ausgebildet sind, elektromagnetische Strahlung aus einem zweiten, vom ersten
Wellenlängenbereich verschiedenen Wellenlängenbereich zu erzeugen, und
- das Trägerelement separat ansteuerbare Leiterbahnen aufweist, die jeweils einem Typ der
Strahlungserzeugungselemente zugeordnet sind.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente (14) durch Zusammenwirken eines auf einer Fußfläche (16) des
Strahlungserzeugungselements (14) angeordneten Schlüsselelements (18) und eines im Bereich der
Verbindungsstelle (26) angeordneten Schlosselements (24) auf der Oberfläche (22) des Trägerelements (20)
befestigt ist.
Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente (14) unter Wirkung eines Schlüssel-Schloss-Prinzips auf der Oberfläche (22) des Trägerelements (20) haftet.
Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente
(14) im Bereich der Verbindungsstelle (26) durch
Stoffschluss mit der Oberfläche (22) des Trägerelements
(20) verbunden ist.
Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente
(14) eine Haupterstreckungsrichtung aufweist, einen Kernbereich (8) aufweist, der mit einem ersten
Halbleitermaterial gebildet ist, eine aktive Schicht
(10) aufweist, die den Kernbereich (8) zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung bedeckt, und eine Deckschicht (12) aufweist, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist und die aktive Schicht (10) zumindest in Richtungen quer zur
Haupterstreckungsrichtung bedeckt .
Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Strahlungserzeugungselemente (14) auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basieren, das erste Halbleitermaterial epitaktisch auf das
Aufwachssubstrat (2) abgeschieden ist, eine Wachstumsrichtung des ersten Halbleitermaterials im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung ist, und jedes der Strahlungserzeugungselemente eine Länge in Haupterstreckungsrichtung und einen Durchmesser in einer Ebene senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung aufweist, wobei das Verhältnis von Länge zu Durchmesser wenigstens drei, bevorzugt wenigstens fünf ist.
Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden
Ansprüche, wobei die Oberfläche (22) des Trägerelements (20) zur Vergrößerung der Fläche non-planar ausgebildet ist und aus der Haupterstreckungsebene des
Trägerelements (20) hervorstehende Elemente (34)
umfasst .
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements umfassend folgende
Verfahrensschritte :
- Ausbilden einer Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen (14) durch epitaktisches Wachstum auf einem Aufwachssubstrat (2), wobei die
Strahlungserzeugungselemente (14) in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des
Aufwachssubstrats einen Durchmesser von weniger als 10 ym aufweisen,
- Entfernen des Aufwachssubstrats (2), so dass
Fußflächen (16) der Strahlungserzeugungselemente
freiliegen,
- Anordnen der Vielzahl von
Strahlungserzeugungselementen (14) auf einer Oberfläche (22) eines Trägerelements (20), so dass die Fußfläche jedes der Strahlungserzeugungselemente im Bereich jeweils einer Verbindungsstelle (26) an der Oberfläche (22) des Trägerelements (20) haftet, wobei
- jedes der Strahlungserzeugungselemente (14) unter Wirkung eines elektrischen Feldes an jeweils einer
Verbindungsstelle (26) auf der Oberfläche (22) des
Trägerelements (20) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die
Strahlungserzeugungselemente (14) nach Entfernen des Aufwachssubstrats (2) in eine Lösung gebracht werden und die Oberfläche (22) des Trägerelements (20) nachfolgend in die Lösung eingetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei sich die
Strahlungserzeugungselemente (14) selbstorganisiert auf der Oberfläche (22) des Trägerelements (20) anordnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei elektrische Ladungen im Bereich der Fußflächen durch Absorption von Licht innerhalb der
Strahlungserzeugungselemente erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei jedes der Strahlungserzeugungselemente (14) durch
Zusammenwirken eines auf einer Fußfläche (16) des
Strahlungserzeugungselements (14) angeordneten
Schlüsselelements (18) und eines im Bereich der
Verbindungsstelle (26) angeordneten Schlosselements (24) auf der Oberfläche (22) des Trägerelements (20)
befestigt wird..
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Ausbildung des
Schlüsselelements (18) auf der Fußfläche (16) des Strahlungserzeugungselements (14) durch eingestrahltes Licht unterstützt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Vielzahl von Strahlungserzeugungselementen (14) von einem Matrixmaterial umhüllt werden und dass nachfolgend das Aufwachssubstrat (2) entfernt wird, so dass die Fußflächen (16) der Strahlungserzeugungselemente (14) voneinander beabstandet an einer Randfläche des
Matrixmaterials angeordnet sind und von außen zur weiteren Bearbeitung zugänglich sind.
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