DE10045149A1 - Licht emittierende Diode und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Licht emittierende Diode und Verfahren zu deren Herstellung

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Abstract

Es werden eine Licht emittierende Diode, an die nur ein Draht gebondet werden muss, und ein zugehöriges Herstellverfahren offenbart. Diese Diode verfügt über Halbleiterschichten auf GaN-Basis auf einem isolierenden Substrat (401). Zu den Halbleiterschichten gehören eine untere n-Schicht (402) und eine obere p-Schicht (406) mit einer dazwischen eingebetteten aktiven Schicht (404) zum Erzeugen von Licht. In der Halbleiter-Laminatstruktur auf GaN-Basis ist ein ringförmiger Isolationsabschnitt wie ein Graben (40) oder ein durch Ionenimplantation erzeugter Abschnitt mit hohem Widerstand vorhanden, um die p-Schicht in eine zentale p-Schicht (406a) und eine p-Randschicht (406b) zu unterteilen und die aktive Schicht in eine zentrale aktive Schicht (404a) und eine aktive Randschicht (404b) zu unterteilen. Auf der zentralen p-Schicht ist eine p-Elektrode (409) so hergestellt, dass sie die p-Randschicht nicht elektrisch kontaktiert. Eine leitende Schicht (411) ist so aufgetragen, dass sie die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats bedeckt und in ohmschem Kontakt mit der n-Schicht (402) steht. Vorzugsweise ist zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats eine Haftschicht eingebettet, um die Hafteigenschaften zu verbessern. DOLLAR A Bei dieser Diode kann die leitende Schicht als spiegelförmiger Reflektor oder als lichtdurchlässige Schicht ausgebildet sein.

Description

Die Erfindung betrifft eine Licht emittierende Diode (LED) und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung eine LED aus einem Verbinungshalblei­ termaterial auf GaN-Basis, deren Seitenwände und Unterseite mit einer leitenden Beschichtung bedeckt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
In den letzten Jahren haben Verbindungshalbleiter auf GaN- Basis immer mehr Aufmerksamkeit zur Verwendung als Material zum Herstellen blauer, grüner oder blaugrüner Licht emittie­ render Bauteile, wie blauer LEDs oder blauer Laserdioden (LDs), erfahren. Eine blaue LED weist z. B. im Allgemeinen eine Struktur mit mindestens einer n-Verbindungshalbleiter­ schicht auf GaN-Basis, einer aktiven Schicht aus einem ei­ genleitenden oder dotierten Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis und mindestens einer p-Verbindungshalbleiterschicht auf GaN-Basis auf, die sequenziell auf ein Substrat auflaminiert sind.
Beim Herstellen einer herkömmlichen blauen LED wird im All­ gemeinen als Material für das Substrat derselben transparen­ ter Saphir verwendet. Abweichend von einem Halbleitersub­ strat, wie es für andere Licht emittierende Bauteile verwen­ det wird, ist Saphir ein elektrisch isolierendes Material. Demgemäß ist es unmöglich, auf diesem Substrat unmittelbar eine n-Elektrode auszubilden. Als Lösung betreffend dieses Problems wird eine n-Verbindungshalbleiterschicht auf GaN- Basis durch Ätzen der blauen LED teilweise freigelegt, um eine leitende Fläche zu schaffen, auf der eine n-Elektrode wirkungsvoll hergestellt werden kann.
Nun wird auf die beigefügte Fig. 1 Bezug genommen, um die vorstehend skizzierte herkömmliche blaue LED besser ver­ ständlich zu machen. Diese LED verfügt im Wesentlichen über ein Saphirsubstrat 101 eine n-Verbindungshalbleiterschicht 102 auf GaN-Basis, eine aktive Schicht 103 aus einem eigen­ leitenden oder dotierten Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis und eine p-Verbindungshalbleiterschicht 104 auf GaN-Basis. Wie oben angegeben, wird auf der freigelegten Fläche der n-Verbindungshalbleiterschicht 102 auf GaN-Basis eine n-Elektrode 105 hergestellt, während auf der p-Verbin­ dungshalbleiterschicht 104 auf GaN-Basis eine p-Elektrode 106 hergestellt wird.
Die in Fig. 1 dargestellte herkömmliche blaue LED zeigt je­ doch verschiedene Nachteile, wie sie im Folgenden angegeben sind. Zunächst stellt das isolierende Saphirsubstrat 101 dieser blauen LED keine elektrische Verbindung zu einem be­ cherförmigen Leiterrahmen 107 her, wenn es auf der Oberflä­ che desselben montiert wird. Um die blaue LED elektrisch mit dem becherförmigen Leiterrahmen 107 zu verbinden, ist es erforderlich, einen Metallbonddraht 108 zu verwenden, um die n-Elektrode 105 mit der Oberfläche des becherförmigen Lei­ terrahmens 107 zu verbinden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Da die p-Elektrode 106 mit einem anderen Metallbond­ draht 109 elektrisch mit einem gesonderten Leiterrahmen 110 zu verbinden ist, muss der Drahtbondprozess zwei Mal ausge­ führt werden, um für ein vollständiges Anschließen der her­ kömmlichen blauen LED zu sorgen. Außerdem wird der Metall­ bonddraht 109 vorzugsweise mittels eines Bondkontaktflecks 111 mit der p-Elektrode 106 verbunden. Im Ergebnis dieser zwei Drahtbondvorgänge ist der Herstellprozess für eine her­ kömmliche blaue LED kompliziert, und die Chipgröße einer solchen LED ist groß, was zu hohen Herstellkosten führt.
Darüber hinaus sind die Struktur und die Anordnung der Elek­ troden 105, 105 bei der herkömmlichen blauen LED asymme­ trisch, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die eine Drauf­ sicht auf die in Fig. 1 dargestellte blaue LED ist. Im Er­ gebnis fließt der elektrische Strom innerhalb der herkömmli­ chen blauen LED nicht auf symmetrische Weise in der Richtung von oben nach unten. Daher ist es sehr schwierig, dass die herkömmliche blaue LED eine gleichmäßige Stromverteilcharak­ teristik erzielt. Da die Stromverteilcharakteristik un­ gleichmäßig ist, existieren in einer herkömmlichen blauen LED mehrere Punkte mit hoher Stromdichte, an denen während des Betriebs leicht Schäden entstehen können.
Ferner tritt im isolierenden Saphirsubstrat 101 in unver­ meidlicher Weise das gut bekannte Problem einer elektrosta­ tischen Entladung (ESD = Electrostatic Discharge) auf.
Die vorstehend angegebenen Nachteile verschlechtern das Funktionsvermögen und die Zuverlässigkeit einer herkömmli­ chen blauen LED auf erhebliche Weise.
Demgemäß ist es erwünscht, eine blaue LED zu schaffen, bei der ein einzelner Drahtbondschritt möglich ist, so dass der Herstellprozess nicht verkompliziert und die Herstellkosten nicht erhöht werden. Es ist auch wünschenswert, eine blaue LED zu schaffen, die eine gleichmäßige Stromverteilcharakte­ ristik zeigt und frei vom genannten ESD-Problem ist. Ferner ist es wünschenswert, eine blaue LED zu schaffen, die an ih­ rer Unterseite mit einem spiegelförmigen Reflektor versehen ist, um dadurch den Lichtemissions-Wirkungsgrad dieser LED zu verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Licht emittie­ rendes Verbindungshalbleiter-Bauteil zu schaffen, bei dessen Herstellung ein einzelner Drahtbondschritt erforderlich ist, um so den Herstellprozess zu vereinfachen und die Herstell­ kosten zu senken.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungs­ halbleiter-Bauteil mit gleichmäßiger Stromverteilcharakte­ ristik zu schaffen.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil zu schaffen, das frei vom Problem elektrostatischer Entladung (ESD) ist.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil mit einem an seiner Unterseite ausgebildeten spiegelförmigen Reflektor zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbindungshalbleiter-Bauteils zu schaffen.
Das erfindungsgemäße Licht emittierende Verbindungshalbleiter-Bauteil ist im beigefügten Anspruch 1 angegeben, während das erfindungsgemäße Herstellverfahren für ein derartiges Bauteil im Anspruch 11 angegeben ist. Vorteilhafte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand jeweiliger abhängiger Ansprüche.
An den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Sub­ strats wird vorzugsweise eine Haftschicht hergestellt, auf der dann die leitende Überzugsschicht hergestellt wird. Die Haftschicht wird dazu verwendet, die Hafteigenschaften zwi­ schen der ersten Elektrode und der leitenden Schicht zu ver­ bessern.
Vorzugsweise ist die leitende Schicht eine lichtdurchlässige Schicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein ringförmiger Abschnitt mit hohem Widerstand durch Ionenimplantation her­ gestellt, um den bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 1 verwendeten ringförmigen Graben zu ersetzen. Auch dieser ringförmige Abschnitt mit hohem Widerstand sorgt für die bei der Erfindung erforderliche elektrische Isolierung.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfin­ dung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen blauen LED;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht der LED der Fig. 1 im auf einem becherförmigen Leiterrahmen montierten Zustand;
Fig. 3 ist eine Draufsicht der LED der Fig. 1, die die An­ ordnung der Elektroden derselben zeigt;
Fig. 4(a) bis 4(e) sind Schnittansichten, die die Schritte zum Herstellen einer blauen LED gemäß einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung zeigen;
Fig. 5 ist eine Draufsicht, die die Anordnung der Elektroden der blauen LED der Fig. 4(e) zeigen;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die die blaue LED der Fig. 4(e) in auf einem becherförmigen Leiterrahmen montierten Zu­ stand zeigt;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer blauen LED gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer blauen LED gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die auf einem be­ cherförmigen Leiterrahmen montiert ist; und
Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer blauen LED gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nun werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen be­ schrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Nun werden anhand der Fig. 4(a) bis 4(e) Schritte zum Her­ stellen einer blauen LED 400 gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel der Erfindung erläutert.
Gemäß Fig. 4(a) wird eine n-Schicht 402 mit einer Dicke von 3 bis 5 µm auf einem isolierenden Substrat 401 hergestellt, das im Allgemeinen aus Saphir besteht. Auf dieser n-Schicht 402 werden eine n-Eingrenzungsschicht 403 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 µm, eine aktive Schicht 404 mit einer Dicke von 50 bis 200 nm (500 bis 2000 Å) zum Emittieren von Licht, eine p-Eingrenzungsschicht 405 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 µm und eine p-Schicht 406 mit einer Dicke von 0,2 bis 1 µm sequenziell aus einem Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis hergestellt. Zum Beispiel kann zum Herstellen der Schichten 402 bis 406 ein quaternäres Verbindungshalbleiter­ material in Form von InxAlyGa1-x-yN mit verschiedenen Lei­ tungstypen und Konzentrationen von Dotierstoffen verwendet werden, wobei die Molenbrüche x, y den Bedingungen 0 ≦ x < 1, 0 ≦ y < 1 und x + y < 1 genügen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Struktur der erfindungsgemäßen blauen LED 400 eine beliebige sein kann, d. h., dass in der Praxis die Struktur nicht auf die bei diesem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene be­ schränkt ist.
Gemäß Fig. 4(b) wird in der blauen LED 400 durch herkömmli­ che Fotolithografie- und Ätzschritte ein ringförmiger Graben 40 hergestellt. Durch genaue Steuerung der Ätzzeit wird die Tiefe dieses ringförmigen Grabens 40 so eingestellt, dass sie dazu ausreicht, die p-Schicht 406 in eine zentrale p- Schicht 406a und eine p-Randschicht 406b zu unterteilen, um die p-Eingrenzungsschicht 405 in eine zentrale p-Eingren­ zungsschicht 405a und eine Randeingrenzungsschicht 405b auf­ zuteilen, um die aktive Schicht 404 in eine zentrale aktive Schicht 404a und eine aktive Randschicht 404b aufzuteilen, um die n-Eingrenzungsschicht 403 in eine zentrale n-Eingren­ zungsschicht 403a und eine n-Randeingrenzungsschicht 403b aufzuteilen und um die n-Schicht 402 freizulegen. Vorzugs­ weise wird die n-Schicht 402 geringfügig geätzt, damit die freigelegte Oberfläche 402a derselben unter ihrer bedeckten Oberfläche 402b, d. h. der Grenzfläche zwischen der n- Schicht 402 und der zentralen n-Eingrenzungsschicht 403a, liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der bevorzugte Ätzprozess ein Trockenätzprozess.
Gemäß Fig. 4(c) wird auf der Oberfläche der zentralen p- Schicht 406a eine p-Elektrode 409 aus irgendeinem Metall hergestellt, das mit dem p-Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis einen Ohmschen Kontakt vom p-Typ ausbilden kann. Zum Beispiel wird die p-Elektrode 409 aus Ni, Ti, Al, Au oder einer Legierung hiervon hergestellt. Bei der Herstel­ lung der p-Elektrode 409 wird vorzugsweise zwischen die zentrale p-Schicht 406a und die p-Elektrode 409 eine trans­ parente Kontaktschicht (TCL = Transparent Contact Layer) 407 mit einer Dicke von 5 bis 25 nm eingefügt, um die gesamte Oberfläche der zentralen p-Schicht 406a im Wesentlichen zu bedecken, um dadurch gleichzeitig den Lichtemissions-Wir­ kungsgrad und die Stromverteil-Gleichmäßigkeit der blauen LED 400 zu erhöhen. Die TCL 407 ist eine lichtdurchlässige Schicht für Ohmschen Kontakt aus einem leitenden Material, Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon.
Gemäß Fig. 4(d) wird dann auf der blauen LED 400 ein elasti­ sches Band 410 aus Polyvinylchlorid (PVC) so angeordnet, dass es die Oberseite derselben bedeckt. Im Ergebnis liegen nur die Seitenwände 400a und die Unterseite 400b der blauen LED 400 frei.
Gemäß Fig. 4(e) wird dann eine leitende Schicht 411 unmit­ telbar so aufgetragen, dass sie die Seitenwände 400a und die Unterseite 400b der blauen LED 400 bedeckt, um eine n-Elek­ trode zu bilden. Dabei ist die Oberseite der blauen LED 400 durch das elastische Band 410 gegen Kontakt durch die lei­ tende Schicht 411 geschützt. Als Material für die leitende Schicht 411 kann ein beliebiges Metall verwendet werden, das dazu in der Lage ist, mit der n-Schicht 402 einen Ohmschen Kontakt vom n-Typ zu bilden, zum Beispiel Au, Al, Ti, Cr oder eine Legierung hiervon. Dann wird das elastische Band 410 entfernt, um die Oberseite der blauen LED 400 nach der Herstellung der leitenden Schicht 411 freizulegen. Da die leitende Schicht 411 die n-Schicht 402 an ihren Seitenwänden 402b elektrisch kontaktiert, wird sie in wirkungsvoller Wei­ se als n-Elektrode verwendet. So wird die blaue LED 400 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erhalten.
Fig. 5 ist eine Draufsicht der in Fig. 4(e) dargestellten blauen LED 400 des ersten Ausführungsbeispiels. Wie es er­ kennbar ist, sind sowohl die Struktur als auch die Anordnung der p-Elektrode 409 und der leitenden Schicht 411, die als n-Elektrode dient, symmetrisch. Im Ergebnis fließt der elek­ trische Strom von der p-Elektrode 409 in der blauen LED 400 von oben nach unten zur leitenden Schicht 411, und er brei­ tet sich in der radialen Richtung gleichmäßig nach außen aus, wie es durch Pfeile in Fig. 5 dargestellt ist. Daher kann die blaue LED 400 dieses Ausführungsbeispiels auf sehr wirkungsvolle Weise eine gleichmäßige Stromverteilcharakte­ ristik erzielen. Daher existieren in ihr keine Punkte hoher Stromdichte, was die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer dieser blauen LED 400 stark erhöht. Es sei darauf hingewie­ sen, dass für die Formen der p-Elektrode 409 und der leiten­ den Schicht 411 keine Beschränkung auf die in Fig. 5 darge­ stellten speziellen Formen besteht, sondern dass sie mit be­ liebigen Formen vorliegen können.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Art zum Aufbonden der blauen LED 400 gemäß dem ersten Aus­ führungsbeispiel der Erfindung auf einen becherförmigen Lei­ terrahmen 107 und einen gesonderten Leiterrahmen 110. Da die leitende Schicht 411 elektrisch mit der n-Schicht 402 ver­ bunden ist und sie die Unterseite 400b der blauen LED 400 bedeckt, wird diese n-Schicht 402 über die leitende Schicht 411 elektrisch mit der Oberfläche des becherförmigen Leiter­ rahmens 107 verbunden, wenn die blaue LED 400 auf diesen montiert wird. Anders gesagt, ist es nicht erforderlich, die n-Schicht 402 unter Verwendung irgendwelcher Bonddrähte mit dem becherförmigen Leiterrahmen 107 zu verbinden. Im Ergeb­ nis benötigt nur die elektrische Verbindung zwischen der p- Elektrode 409 und dem gesonderten Leiterrahmen 110 einen Bonddraht 109. Demgemäß kann die blaue LED 400 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem einzelnen Drahtbondschritt hergestellt werden, so dass der Herstellprozess vereinfacht ist und die Herstellkosten gesenkt sind.
Ferner sorgt die die Seitenwände 400a und die Unterseite 400b der blauen LED 400 bedeckende leitende Schicht 411 nicht nur für einen ESD-Schutzpfad, sondern sie wirkt auch als spiegelförmiger Reflektor, der das von der zentralen ak­ tiven Schicht 404a emittierte Licht reflektiert, um dadurch den Lichtemissions-Wirkungsgrad der blauen LED 400 zu erhö­ hen.
Zweites Ausführungsbeispiel
In Fig. 7, die zum Veranschaulichen der Herstellung einer blauen LED 700 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient, sind ähnliche Elemente wie bei der in den Fig. 4(a) bis 4(e) dargestellten blauen LED 400 mit ähnli­ chen Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur der Unterschied des dritten Ausfüh­ rungsbeispiels gegenüber dem zweiten erläutert.
Während der Herstellung dieser blauen LED 700 sind fast alle Herstellschritte dieselben wie die für die in den Fig. 4(a) bis 4(e) dargestellten blauen LED 700, mit Ausnahme dessen, dass eine Haftschicht 701 aufgetragen wird, die die Seiten­ wände 400a und die Unterseite 400b der Struktur der LED 900 bedeckt und auf die die leitende Schicht 411 aufgetragen wird. Die Haftschicht 701 wird dazu verwendet, die Hafteigenschaften zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats 401 und der leitenden Schicht 411 zu verbessern. Das Material der Haftschicht 701 kann Ti, Ni, Al, Cr, Pd oder ein beliebiges anderes Metall sein, das die Hafteigenschaften zwischen den Seitenwänden und der Unter­ seite des isolierenden Substrats 401 und der leitenden Schicht 411 verbessern kann.
Drittes Ausführungsbeispiel
In der Schnittansicht der Fig. 8 einer blauen LED 800 ge­ mäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind deren Elemente, die solchen der in den Fig. 4(a) bis 4(e) dargestellten blauen LED 400 ähnlich sind, mit ähnlichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur der Unterschied des dritten Ausführungsbei­ spiels gegenüber dem zweiten erläutert.
Wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird das in der zentralen aktiven Schicht 404a erzeugte Licht bei der blauen LED 400 durch deren Oberseite, d. h. die zentrale p-Schicht 406a, emittiert. Das dritte Ausfüh­ rungsbeispiel betrifft jedoch eine blaue LED 800, die das in ihrer zentralen aktiven Schicht 404a emittierte Licht durch die Unterseite, d. h. das isolierende Substrat 401, emit­ tiert.
Um eine solche blaue LED 800 zu erhalten, wird die leitende Schicht 801 als lichtdurchlässige Schicht hergestellt, die das in der zentralen aktiven Schicht 404a erzeugte Licht durchlässt. Als lichtdurchlässige leitende Schicht 801 kann eine Indiumzinnoxid(ITO)-Schicht, eine Cadmiumzinnoxid(CTO)- Schicht, eine Zinkoxid(ZnO)-Schicht oder eine dünne Metall­ schicht mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 1 µm aus Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon verwendet werden.
Ferner wird die p-Elektrode 802 so hergestellt, dass sie im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der zentralen p-Schicht 406a bedeckt. Beim vierten Ausführungsbeispiel wird die p- Elektrode 802 als spiegelförmiger Reflektor verwendet, um das in der zentralen aktiven Schicht 404a erzeugte Licht zu reflektieren, wodurch der Lichtemiasions-Wirkungsgrad der blauen LED 800 erhöht wird.
Wenn diese blaue LED 800 des dritten Ausführungsbeispiels auf dem becherförmigen Leiterrahmen 107 montiert wird, wird sie mit der Oberseite nach unten gedreht, um die p-Elektrode 802 mit der Oberfläche des becherförmigen Leiterrahmens 107 zu verbinden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Als Nächs­ tes wird die lichtdurchlässige leitende Schicht 801 mittels eines Bonddrahts 109 elektrisch mit dem gesonderten Leiter­ rahmen 110 verbunden. Um die Bondfestigkeit zwischen der lichtdurchlässigen leitenden Schicht 801 und dem Bonddraht 109 zu verbessern, wird vorzugsweise ein Bondkontaktfleck 803 verwendet.
Ähnlich wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist bei der blauen LED 800 des dritten Ausführungsbeispiels trotz der anderen Montageausrichtung nur ein einzelner Bond­ draht 109 erforderlich. Demgemäß ist auch bei der blauen LED 800 nur ein Bondschritt für einen einzelnen Draht erforder­ lich, was die Kompliziertheit des Prozesses vereinfacht und die Herstellkosten senkt. Ferner sorgt die lichtdurchlässige leitende Schicht 801, die die Seitenwände und die Untersei­ te des isolierenden Substrats 401 der blauen LED 800 be­ deckt, für einen ESD-Schutzpfad.
Viertes Ausführungsbeispiel
In der Schnittansicht der Fig. 9 einer blauen LED 900 ge­ mäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind deren Elemente, die solchen der in Fig. 4(b) dargestellten blauen LED 400 ähnlich sind, mit ähnlichen Bezugszahlen ge­ kennzeichnet. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur der Unterschied des vierten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten erläutert.
Beim in Fig. 4(b) dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird der ringförmige Graben 40 hergestellt, um die zentrale p-Schicht 406a und die p-Randschicht 406b aufzuteilen, um die zentrale p-Eingrenzungsschicht 405a und die Randeingren­ zungsschicht 405b aufzuteilen, um die zentrale aktive Schicht 404a und die aktive Randschicht 404b aufzuteilen und um die zentrale n-Eingrenzungsschicht 403a und die n-Rand­ eingrenzungsschicht 403b aufzuteilen. Diese durch den ring­ förmigen Graben 40 geschaffene Aufteilung ist in der Praxis eine Art elektrische Isolation, da der ringförmige Graben 40 als ringförmiger Luftspalt mit sehr hohem Widerstand angese­ hen werden kann. Diesbezüglich können beliebige Elemente mit hohem Widerstand, die für die erforderliche elektrische Iso­ lation sorgen, zum Ersetzen des ringförmigen Grabens 40 ver­ wendet werden, um ebenfalls die der Erfindung zugrundelie­ gende Aufgabe zu lösen.
Das vierte Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel zum effekti­ ven Herstellen dieser elektrischen Isolation. Gemäß Fig. 9 wird eine Ionenimplantation 90 in einem ringförmigen Bereich der blauen LED 900 ausgeführt, um einen ringförmigen Ionen­ implantationsabschnitt 91 auszubilden. Die Tiefe dieses ringförmigen Ionenimplantationsabschnitts 91 wird so einge­ stellt, dass er sich bis zur n-Schicht 402 erstreckt, was durch genaue Steuerung von Ionenenergien erfolgt. Da die in den ringförmigen Ionenimplantationsabschnitt 91 implantier­ ten Ionen dessen Kristallstruktur zerstören, was den elek­ trischen Widerstand stark erhöht, sorgt dieser Abschnitt 91 wirkungsvoll für eine Isolation mit hohem Widerstand zwi­ schen der zentralen p-Schicht 406a und der p-Randschicht 406b, der zentralen p-Eingrenzungsschicht 405a und der Rand­ eingrenzungsschicht 405b, der zentralen aktiven Schicht 404a und der aktiven Randschicht 404b sowie der zentralen n-Ein­ grenzungsschicht 403a und der n-Randeingrenzungsschicht 403b.

Claims (20)

1. Lichtdurchlässiges Verbindungshalbleiter-Bauteil mit:
einem isolierenden Substrat (401);
einer ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis, die auf der Oberseite des isolierenden Substrats ausgebildet ist;
einer aktiven Schicht (404), die auf der ersten Halblei­ terschicht auf GaN-Basis vorhanden ist, um Licht zu erzeu­ gen;
einer zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis, die auf der aktiven Schicht vorhanden ist;
wobei ein ringförmiger Isolationsabschnitt (40) vorhanden ist, um die zweite Halbleiterschicht auf GaN-Gasis in eine zentrale zweite Halbleiterschicht (406a) auf GaN-Basis und eine zweite Randhalbleiterschicht (406b) auf GaN-Basis zu unterteilen und um die aktive Schicht in eine zentrale akti­ ve Schicht (404a) und eine aktive Randschicht (404b) zu un­ terteilen;
einer auf der zentralen zweiten Halbleiterschicht auf GaN- Basis vorhandenen ersten Elektrode (409) ohne Kontakt zur zweiten Randhalbleiterschicht auf GaN-Basis; und
einer leitenden Schicht (411), die die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats bedeckt und in elek­ trischem Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht auf GaN- Basis steht.
2. Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Isolationsabschnitt ein Graben (40) ist.
3. Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Isolationsabschnitt ein durch Ionenimplantation erzeugter Widerstandsabschnitt (91) ist.
4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis für einen ersten Leitungstyp dotiert ist, während die zweite Halblei­ terschicht (406) auf GaN-Basis für einen zweiten Leitungstyp dotiert ist.
5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungstyp der n-Typ und der zweite Leitungstyp der p-Typ ist.
6. Bauteil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:
eine erste Eingrenzungsschicht (403) aus einem Halbleiter­ material auf GaN-Basis von erstem Leitungstyp, die zwischen der ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis und der ak­ tiven Schicht (404) vorhanden ist und die durch den ringför­ migen Isolationsabschnitt (40) in eine zentrale erste Ein­ grenzungsschicht (403a) und eine erste Randeingrenzungs­ schicht (403b) unterteilt ist; und
eine zweite Eingrenzungsschicht (405) aus einem Halblei­ termaterial auf GaN-Basis von zweitem Leitungstyp, die zwi­ schen der aktiven Schicht und der zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis vorhanden ist und die durch den ringför­ migen Isolationsabschnitt in eine zentrale zweite Eingren­ zungsschicht (405a) und eine zweite Randeingrenzungsschicht (405b) unterteilt ist.
7. Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Haftschicht (901) zwischen den Seitenwänden und der Unter­ seite des isolierenden Substrats (401) und der leitenden Schicht (411).
8. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) als spiegelförmiger Reflektor ausgebildet ist.
9. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) eine Indiumzinnoxidschicht, eine Cadmiumzinnoxidschicht, eine Zinkoxidschicht oder eine dünne Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 1 µm aus Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon ist.
10. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter auf GaN-Basis ein quaternärer Verbindungs­ halbleiter der Art InxAlyGa1-x-yN ist, wobei die Molenbrüche x, y den folgenden Bedingungen genügen: 0 ≦ x < 1, 0 ≦ y < 1 und x + y < 1.
11. Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Verbindungshalbleiter-Bauteils, mit den folgenden Schritten:
  • - Herstellen eines isolierenden Substrats (401);
  • - Herstellen einer ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN- Basis auf diesem isolierenden Substrat;
  • - Herstellen einer aktiven Schicht (404) oberhalb dieser ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis, um Licht zu erzeu­ gen;
  • - Herstellen einer zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN- Basis oberhalb der aktiven Schicht;
  • - Herstellen eines ringförmigen Isolationsabschnitts (40) zum Unterteilen der zweiten Halbleiterschicht auf GaN-Basis in eine zentrale zweite Halbleiterschicht (406a) auf GaN-Ba­ sis und eine zweite Randhalbleiterschicht (406b) auf GaN-Ba­ sis und zum Unterteilen der aktiven Schicht in eine zentrale aktive Schicht (404a) und eine aktive Randschicht (404b);
  • - Herstellen einer ersten Elektrode (409) auf der zentralen zweiten Halbleiterschicht auf GaN-Basis ohne elektrischen Kontakt mit der zweiten Randhalbleiterschicht auf GaN-Basis; und
  • - Auftragen einer leitenden Schicht (411) in solcher Weise, dass sie die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats bedeckt und elektrisch mit der ersten Halbleiter­ schicht auf GaN-Basis verbunden ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Herstellens des ringförmigen Isolations­ abschnitts durch Ätzen ein Graben (40) hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Herstellens des ringförmigen Isolations abschnitts durch Ionenimplantation ein Widerstandsabschnitt (91) hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis für ei­ nen ersten Leitungstyp dotiert wird und die zweite Halblei­ terschicht (406) auf GaN-Basis für einen zweiten Leitungs­ typ dotiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungstyp der n-Typ ist und der zweite Lei­ tungstyp der p-Typ ist.
16. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • - Herstellen einer ersten Eingrenzungsschicht (403) von ers­ tem Leitungstyp auf der ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis; und
  • - Herstellen einer zweiten Eingrenzungsschicht (405) von zweitem Leitungstyp auf der aktiven Schicht (404) und
  • - wobei der Schritt des Herstellens des ringförmigen Isola­ tionsabschnitts ferner zum Unterteilen der Eingrenzungs­ schicht vom ersten Leitungstyp in eine zentrale Eingren­ zungsschicht (403a) vom ersten Leitungstyp und eine Randein­ grenzungsschicht (403b) vom ersten Leitungstyp und zum Auf­ teilen der Eingrenzungsschicht vom zweiten Leitungstyp in eine zentrale Eingrenzungsschicht (405a) vom zweiten Lei­ tungstyp und eine Randeingrenzungsschicht (405b) vom zweiten Leitungstyp dient.
17. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens einer Haftschicht (901) an den Sei­ tenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats (401) vor dem Schritt des Aufbringens der leitenden Schicht (411).
18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) als spiegelförmiger Reflek­ tor hergestellt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) aus Indiumoxid, Cadmiumzinn­ oxid oder Zinkoxid oder als dünne Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 1 µm aus Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon hergestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter auf GaN-Basis ein quaternärer Verbin­ dungshalbleiter der Art InxAlyGa1-x-yN ist, wobei die Molen­ brüche x, y den folgenden Bedingungen genügen: 0 ≦ x < 1, 0 ≦ y < 1 und x + y < 1.
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