DE10147886B4 - Luminescent diode with buried contact and manufacturing process - Google Patents

Luminescent diode with buried contact and manufacturing process Download PDF

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Abstract

Lumineszenzdiode mit einer Dünnfilmstruktur, die eine erste Schicht (2) eines Halbleiters eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Schicht (3) eines Halbleiters eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktiven Zone (4) aufweist,
wobei die der zweiten Halbleiterschicht (3) abgewandte Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (2) eine Vorderseite (12) der Dünnfilmstruktur zur Auskopplung von in der aktiven Zone (4) erzeugten Strahlung bildet, und
die der ersten Halbleiterschicht (2) abgewandten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht (3) eine Rückseite der Dünnfilmstruktur bildet, an der ein Rückseitenkontakt (11) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht (3) angeordnet ist,
wobei ein zweiter Kontakt (8) die erste Halbleiterschicht (2) elektrisch kontaktiert und der zweite Kontakt (8) von der zweiten Halbleiterschicht (3) durch eine erste Passivierungsschicht (6) elektrisch isoliert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Kontakt (8) von der Rückseite der Dünnfilmstruktur her vergraben und in die erste Halbleiterschicht (2) eingegraben...A light emitting diode having a thin film structure comprising a first layer (2) of a first conductivity type semiconductor, a second layer (3) of a second conductivity type semiconductor and an active region (4) disposed between the first and second semiconductor layers,
wherein the surface of the first semiconductor layer (2) facing away from the second semiconductor layer (3) forms a front face (12) of the thin-film structure for coupling out radiation generated in the active zone (4), and
the surface of the second semiconductor layer (3) facing away from the first semiconductor layer (2) forms a rear side of the thin-film structure, on which a rear-side contact (11) for electrically contacting the second semiconductor layer (3) is arranged,
wherein a second contact (8) electrically contacts the first semiconductor layer (2) and the second contact (8) is electrically isolated from the second semiconductor layer (3) by a first passivation layer (6),
characterized in that
the second contact (8) buried from the back of the thin film structure and buried in the first semiconductor layer (2) ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Lumineszenzdiode mit einer Dünnfilmstruktur, die eine erste Schicht eines Halbleiters eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Schicht eines Halbleiters eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktiven Zone aufweist, wobei die der zweiten Halbleiterschicht abgewandte Oberfläche der ersten Halbleiterschicht eine Vorderseite der Dünnfilmstruktur zur Auskopplung von in der aktiven Zone erzeugten Strahlung bildet, und die der ersten Halbleiterschicht abgewandten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht eine Rückseite der Dünnfilmstruktur bildet, an der ein Rückseitenkontakt zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist, wobei ein zweiter Kontakt die erste Halbleiterschicht elektrisch kontaktiert und der zweite Kontakt von der zweiten Halbleiterschicht durch eine erste Passivierungsschicht elektrisch isoliert ist.The The invention relates to a light-emitting diode having a thin-film structure, a first layer of a semiconductor of a first conductivity type, a second layer of a semiconductor of a second conductivity type and one disposed between the first and second semiconductor layers having active zone, wherein facing away from the second semiconductor layer surface the first semiconductor layer has a front side of the thin-film structure for decoupling radiation generated in the active zone, and the surface facing away from the first semiconductor layer second semiconductor layer has a back side the thin film structure forms at which a backside contact arranged for electrical contacting of the second semiconductor layer wherein a second contact electrically conducts the first semiconductor layer contacted and the second contact of the second semiconductor layer is electrically isolated by a first passivation layer.

Lumineszenzdioden mit Dünnfilmstruktur bestehen üblicherweise im wesentlichen aus einem Schichtpaket, in dem die Lichterzeugung erfolgt und einem möglichst guten Spiegel, um auch das Licht aus dem Halbleiter auskoppeln zu können, das in Richtung der Montagefläche abgestrahlt wird.emitting diodes with thin film structure usually exist essentially a layer package in which the light generation done and one as possible good mirror to also decouple the light from the semiconductor can, in the direction of the mounting surface is emitted.

Die Schichten werden dünn gehalten um eine möglichst geringe Materialabsorption zu erreichen. Dabei werden die einzelnen Schichten in der Regel nacheinander mittels MOPVE auf ein Substrat aufgewachsen. Da die Schichten nach Entfernen des Substrats nicht selbsttragend sind, werden sie in geeigneter Weise auf einen Träger aufgebracht, beispielsweise geklebt, gelötete oder gebondet. Der Träger übernimmt dabei teilweise auch die Funktion eines Spiegels. Beim Aufbringen stellen Un regelmäßigkeiten in den Oberflächen, insbesondere Aufwachsungen aus dem Reaktor auf der aktiven Schicht ein Problem dar, da die auftretenden Spannung zum Bruch des Wafers führen können.The Layers are getting thin kept to one as possible to achieve low material absorption. Here are the individual Layers are usually grown successively on a substrate using MOPVE. Since the layers are not self-supporting after removal of the substrate are suitably applied to a support, For example, glued, soldered or bonded. The carrier takes over partly also the function of a mirror. When applying make inconsistencies in the surfaces, in particular, growths from the reactor on the active layer This is a problem because the stress occurring causes the wafer to break to lead can.

Weiterhin ergibt sich bei Lumineszenzdioden mit Dünnfilmstruktur stets das Problem, eine homogene Stromausbreitung zu gewährleisten. In den dünnen Schichten ist die Querleitfähigkeit nicht hoch genug, so daß ein zentraler Stromanschluß in der Regel zu einer nicht ausreichend homogenen Stromverteilung in der Ebene der aktiven Schicht führt. Es müssen daher Kontaktstrukturen hergestellt werden, die ein großflächiges Anschließen der Halbleiter erlauben. In der Regel wird dies durch Kontaktgitter verschiedener Formen erreicht.Farther The problem always arises in the case of light-emitting diodes with a thin-film structure to ensure a homogeneous flow of electricity. In the thin layers is the transverse conductivity not high enough so that one central power connection in usually a not sufficiently homogeneous current distribution in the level of the active layer leads. To have to Therefore, contact structures are produced, which is a large-area connection of the Allow semiconductors. In general, this is different by contact grid Shapes achieved.

Zur Herstellung wird eine Dünnfilmstruktur epitaktisch auf einem Wachstumssubstrat aufgewachsen und ein erster Kontakt auf der Epitaxieoberfläche angebracht und strukturiert. Dann wird das Substrat mit der Dünnfilmstruktur auf einen Träger aufgebracht, das Substrat abgelöst und der zweite Kontakt auf der abstrahlenden Fläche hergestellt. Hier setzt die Erfindung an, in dem der zweite Kontakt auf besondere Weise bereitgestellt wird.to Fabrication becomes a thin film structure epitaxially grown on a growth substrate and a first contact on the epitaxial surface attached and structured. Then, the substrate becomes the thin film structure applied to a carrier, the substrate detached and the second contact is made on the radiating surface. Here sets the invention in which the second contact in a special way provided.

In der EP 0 798 784 A2 ist eine Lumineszensdiode mit einer optisch aktiven Schicht zwischen n- und p- dotierten Schichten beschrieben. Diese sind einerseits über eine großflächige, die emittierte Strahlung zurück reflektierenden Metallschicht oder andererseits über einen zweiten Kontakt elektrisch angeschlossen, der neben der Austrittsfläche der emittierten Strahlung angeordnet ist und damit nicht in die Halbleiterschicht eingegraben ist, die er kontaktiert. Der zweite Kontakt wird hier zwar derart bereit gestellt, dass dieser die Lichtemission nicht behindert. Allerdings trägt dieser Kontakt wenig zur Stabilität der Struktur bei. Auch ist eine homogene Stromausbreitung durch die abseitige Lage des Kontakts erschwert.In the EP 0 798 784 A2 a luminescent diode is described with an optically active layer between n- and p-doped layers. These are on the one hand electrically connected via a large-area, the emitted radiation back reflecting metal layer or on the other hand via a second contact, which is arranged next to the exit surface of the emitted radiation and thus is not buried in the semiconductor layer, which he contacted. The second contact is provided here in such a way that it does not hinder the light emission. However, this contact contributes little to the stability of the structure. Also, a homogeneous current propagation is made difficult by the offside position of the contact.

Die US 5 612 231 A offenbart Lumineszensdioden, die der der EP 0 798784 A2 sehr ähnlich sind und damit dieselben Nachteile aufweisen. Die Kontakte sind speziell Erfordernissen für LED-Arrays angepasst.The US 5 612 231 A discloses luminescent diodes that of the EP 0 798 784 A2 are very similar and thus have the same disadvantages. The contacts are specially adapted to requirements for LED arrays.

Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Lumineszenzdiode anzugeben, die die genannten Nachteile des Stands der Technik vermeidet, insbesondere die mit einer reduzierten Bruchgefahr hergestellt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Lumineszenzdiode nach Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung stellt weiter ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Lumineszenzdiode nach Anspruch 11 bereit. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Of the Invention as defined in the claims is characterized, the object is based, a generic light emitting diode which avoids the disadvantages of the prior art, In particular, those are produced with a reduced risk of breakage can. This object is achieved by the light-emitting diode according to claim 1 solved. The invention further provides a method for producing a Such a light emitting diode according to claim 11 ready. preferred Embodiments are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist bei einer Lumineszenzdiode der eingangs genannten Art der zweite Kontakt von der Rückseite der Dünnfilmstruktur her vergraben und in die erste Halbleiterschicht eingegraben.According to the invention is at a light-emitting diode of the type mentioned the second contact of the back the thin film structure buried and buried in the first semiconductor layer.

Die Erfindung beruht also auf dem Gedanken, einen der Kontakte vergraben auszuführen, so daß sich der gesamte Herstellungsprozeß bis zum Aufbringen auf den Träger auf dem Wachstumssubstrat ausführen läßt. Das Wachstumssubstrat muß erst in einem letzten Schritt nach dem Verbinden von Dünnfilmstruktur und Träger entfernt werden. Dadurch wird der Herstellungsprozeß bruchunempfindlicher. Um den vergrabenen Kontakt von der zweiten Halbleiterschicht elektrisch zu isolieren, ist eine den Kontakt und die zweite Halbleiterschicht trennende Passivierungsschicht vorgesehen.The invention is therefore based on the idea of carrying out one of the contacts buried, so that the entire manufacturing process can be carried out until it is applied to the support on the growth substrate. The growth substrate must be removed only in a final step after joining the thin film structure and carrier. This makes the manufacturing process less resistant to breakage. In order to electrically insulate the buried contact from the second semiconductor layer, one is the contact and the second semiconductor layer Passivation layer provided.

Neben der Reduzierung der Bruchgefahr wird durch diese Gestaltung als weiterer Vorteil erreicht, daß bei der erfindungsgemäßen Lumineszenzdiode die auf der Auskoppelseite (Vorderseite) angeordnete erste Halbleiterschicht durchgängig ist und keine Abschattung durch aufgebrachte Kontakte auf weist. Da die Halbleiterschicht bei der Dünnfilmstruktur als Wellenleiter mitfungiert, wird dadurch gegenüber herkömmlichen Gestalungen mit Kontakten auf der abstrahlenden Fläche eine höhere Auskoppeleffizienz erreicht.Next The reduction of the risk of breakage is characterized by this design achieved further advantage that at the luminescent diode according to the invention the first semiconductor layer arranged on the outcoupling side (front side) continuously is and no shading by applied contacts has. Since the semiconductor layer in the thin-film structure as a waveguide mitgefiert, is opposed by usual Gestalungen with contacts on the radiating surface a higher Decoupling efficiency achieved.

Zweckmäßig ist der vergrabene Kontakt von dem Rückseitenkontakt durch eine zweite Passivierungsschicht elektrisch isoliert.Is appropriate the buried contact from the backside contact electrically isolated by a second passivation layer.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der vergrabene Kontakt in Form paralleler Streifen, eines Gitters oder einer Wabenstruktur ausgebildet. Dadurch wird eine optimale Stromausbreitung in den durch diese Gestaltung entstehenden Miniaturemittern erreicht. Zugleich lassen sich durch eine solche Gestaltung der Kontakt leicht durch Anpassung der Größe der Kontaktmasken unterschiedlich große Emitterflächen erzeugen. Die Größe der so definierten Chips ist somit einfach skalierbar.In In a preferred embodiment, the buried contact is in shape formed parallel strip, a grid or a honeycomb structure. This will ensure optimal flow of electricity through this design reached emerging miniature emitters. At the same time can be through Such a design of contact easily by adjusting the size of the contact masks produce different sized emitter surfaces. The size of that defined chips is thus easily scalable.

Die zweite Halbleiterschicht ist bevorzugt punktweise, mit parallelen Streifen oder mit einer Gitter- oder Wabenstruktur an den Rückseitenkontakt elektrisch angeschlossen. Mit Vorteil wird der Rückseitenkontakt als Spiegel für die in der aktiven Zone erzeugten Strahlung ausgebildet.The second semiconductor layer is preferably pointwise, with parallel Strip or with a grid or honeycomb structure on the back side contact electrically connected. Advantageously, the back contact as a mirror for the formed in the active zone generated radiation.

Die aktive Zone ist zweckmäßig durch einen pn-Übergang, einen Quantentrog oder einen Mehrfachquantentopf gebildet.The active zone is appropriate through a pn junction, a quantum well or a multiple quantum well formed.

Bevorzugt ist die erste Halbleiterschicht der Dünnfilmstruktur aus einem n-leitenden III-V-Halbleiter und die zweite Halbleiterschicht aus einem p-leitenden III-V Halbleiter gebildet. Jedoch spielt die Reihenfolge der Schichten für die vorliegende Erfindung keine wesentliche Rolle, so daß auch eine Ausgestaltung, in der die erste Halbleiterschicht aus einem p-leitenden III-V-Halbleiter und die zweite Halbleiterschicht aus einem n-leitenden III-V Halbleiter gebildet ist, im Rahmen der Erfindung liegt.Prefers is the first semiconductor layer of the thin-film structure of an n-type III-V semiconductor and the second semiconductor layer of a p-type III-V semiconductor formed. However, the order of the layers plays for the present invention is not essential, so that a Embodiment in which the first semiconductor layer of a p-type III-V semiconductor and the second semiconductor layer of an n-type III-V semiconductor is formed, is within the scope of the invention.

Insbesondere sind die erste und/oder zweite Halbleiterschicht aus InGaP, InGaAlP, GaAlAs, GaN, oder anderen Gruppe III-Nitridhalbleitern gebildet.Especially are the first and / or second semiconductor layer of InGaP, InGaAlP, GaAlAs, GaN, or other group III nitride semiconductors formed.

Als Material für die Passivierungsschichten wird Si3Ni4 bervorzugt, jedoch kommt auch SiO2 und, insbesondere bei GaN-basiertem Halbleitermaterial Al2O3 in Betracht.As material for the passivation layers Si 3 Ni 4 b is preferred, but also comes SiO 2 and, in particular for GaN-based semiconductor material Al 2 O 3 into consideration.

Die Dicke der Dünnfilmstruktur beträgt bevorzugt bis zu etwa 50 μm, besonders bevorzugt bis zu etwa 30 μm.The Thickness of the thin film structure is preferably up to about 50 μm, more preferably up to about 30 microns.

Zur Herstellung einer Lumineszenzdiode mit einer Dünnfilmstruktur werden erfindungsgemäß die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:

  • – Bereitstellen eines Wachstumssubstrats;
  • – Epitaktisches Aufwachsen eines Dünnfilmstapels aus einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einer zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktiven Zone;
  • – Bilden von Gräben in der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Zone zum örtlichen Freilegen der ersten Halbleiterschicht;
  • – Aufbringen einer ersten Passivierungsschicht und Entfernen der ersten Passivierungsschicht am Boden der Gräben zum Freilegen der ersten Halbleiterschicht;
  • – Einbringen eines Kontaktmaterials zum elektrischen Kontaktieren der ersten Halbleiterschicht;
  • – Aufbringen einer zweiten Passivierungsschicht zum Abdecken des eingebrachten Kontaktmaterials;
  • – Bilden von Gräben in der zweiten und ersten Passivierungsschicht zum örtlichen Freilegen der zweiten Halbleiterschicht;
  • – Aufbringen eines Kontaktmaterial zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Halbleiterschicht; und
  • – Entfernen des Wachstumssubstrats;
To produce a light-emitting diode with a thin-film structure, the following method steps are carried out according to the invention:
  • - Providing a growth substrate;
  • Epitaxially growing a thin film stack of a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, and an active zone disposed between the first and second semiconductor layers;
  • Forming trenches in the second semiconductor layer and the active region for exposing the first semiconductor layer locally;
  • Depositing a first passivation layer and removing the first passivation layer at the bottom of the trenches to expose the first semiconductor layer;
  • - introducing a contact material for electrically contacting the first semiconductor layer;
  • - Applying a second passivation layer for covering the introduced contact material;
  • Forming trenches in the second and first passivation layers to locally expose the second semiconductor layer;
  • - Applying a contact material for electrically contacting the second semiconductor layer; and
  • - removing the growth substrate;

Zweckmäßig wird die Dünnfilmstruktur vor dem Entfernen des Wachstumssubstrats auf einen Träger aufgebracht.It is useful the thin film structure applied to a support prior to removal of the growth substrate.

Die Gräben in der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Zone werden in bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens in Form paralleler Streifen, eines Gitters oder einer Wabenstruktur gebildet.The trenches in the second semiconductor layer and the active region are in preferred embodiments of the method in the form of parallel strips, a grid or a honeycomb structure formed.

Ebenso werden die Gräben in der zweiten und ersten Passivierungsschicht mit Vorteil in Form von isolierten Punkten, parallelen Streifen, eines Gitters oder einer Wabenstruktur gebildet.As well become the trenches in the second and first passivation layer advantageously in the form of isolated points, parallel stripes, a grid or a Honeycomb structure formed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen.Further advantageous embodiments, features and details of the invention arise from the dependent ones claims, the description of the embodiments and the drawings.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt. Es zeigtfollowing the invention is based on embodiments in connection closer with the drawings explained become. Only the for the understanding the invention essential elements shown. It shows

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer LED-Dünnschichtstruktur im Querschnitt; 1 a schematic representation of an embodiment of an LED thin film structure in cross section;

2 eine Aufsicht auf eine Lumineszenzdiode nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a plan view of a light emitting diode according to an embodiment of the invention;

3 eine Aufsicht auf eine Lumineszenzdiode nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a plan view of a light emitting diode according to another embodiment of the invention;

4a-g schematische Darstellungen zur Erläuterung der Herstellung einer LED-Dünnschichtstruktur nach 1. 4a -g are schematic diagrams for explaining the production of an LED thin film structure according to 1 ,

1 zeigt schematisch die Dünnfilmstruktur eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Querschnitt. Die Dünnfilmstruktur enthält eine 4,5 μm dicke n-InGaAlP-Schicht und eine darüber angeordnete, ebenfalls 4,5 μm dicke p-InGaAlP-Schicht. Zwischen der n-InGaAlP-Schicht und der p-InGaAlP-Schicht ist als aktive Zone 4 ein Mehrfachquantentopf (Multiple Quantum Well, MQW) angeordnet. Das in der aktiven Zone 4 erzeugte Licht wird im Betrieb über die Vorderseite 12 der Dünnfilmstruktur ausgekoppelt. 1 schematically shows the thin film structure of an embodiment of the invention in cross section. The thin-film structure contains a 4.5 μm thick n-InGaAlP layer and a p-InGaAlP layer also arranged above it and also 4.5 μm thick. Between the n-InGaAlP layer and the p-InGaAlP layer is called the active zone 4 a multiple quantum well (MQW) arranged. That in the active zone 4 generated light is in operation over the front 12 coupled out of the thin film structure.

Zur Stromzuführung ist ein n-Kontakt 8 und eine p-Kontaktschicht 11 vorgesehen. Dabei ist die p-Kontaktschicht 11 im Ausführungsbeispiel eine Au-Schicht, die gleichzeitig als Spiegel wirkt, der das von der aktiven Zone nach hinten, also in die der Auskoppelfläche 12 entgegengesetzte Richtung emittierte Licht reflektiert und dadurch die ausgekoppelte Strahlungsleitung erhöht.For power supply is an n-contact 8th and a p-contact layer 11 intended. In this case, the p-contact layer 11 in the exemplary embodiment is an Au layer, which simultaneously acts as a mirror, that of the active zone to the rear, ie in the decoupling surface 12 reflected light emitted opposite direction and thereby increases the decoupled radiation line.

Die p-Kontaktschicht ist im Ausführungsbeispiel punktweise (Bezugszeichen 10) mit der p-InGaAlP-Schicht 3 verbunden. Dabei kann das Kontaktmaterial ebenfalls Gold sein, bevorzugt ist jedoch die Verwendung eines Materials, das einen besonders guten elektrischen Kontakt zur Halbleiterschicht ergibt, beispielsweise Au/Sn oder Au/Zn. Somit kann für den Spiegel und das Kontaktmaterial unabhängig ein geeignetes Material gewählt werden. Diese Anordnung ist auch in der Aufsicht von 2 zu erkennen.The p-contact layer is pointwise in the exemplary embodiment (reference numeral 10 ) with the p-InGaAlP layer 3 connected. In this case, the contact material may also be gold, but it is preferred to use a material which gives a particularly good electrical contact to the semiconductor layer, for example Au / Sn or Au / Zn. Thus, a suitable material can be independently selected for the mirror and the contact material. This arrangement is also in the supervision of 2 to recognize.

Der n-Kontakt 8 zur n-InGaAlP-Schicht 2 ist als vergrabener Kontakt ausgeführt, der eine Mehrzahl paralleler Streifen enthält. Die Breite der n-Streifen 8 beträgt im Ausführungsbeispiel 3 μm bei einem Abstand der Streifen von 15 μm.The n-contact 8th to the n-InGaAlP layer 2 is designed as a buried contact containing a plurality of parallel strips. The width of the n-stripes 8th is in the embodiment 3 microns at a distance of the strips of 15 microns.

Allgemein hat sich ein Verhältnis Breite : Abstand von etwa 1:5 als geeignet herausgestellt, wobei die Breiten der Kontaktstreifen einige μm betragen und ihre Abstände in der Größenordung von 10 μm bis zu einigen 10 μm liegen.Generally has a relationship Width: Distance of about 1: 5 proved to be suitable, the Widths of the contact strips are a few microns and their distances in the magnitude from 10 μm to to some 10 μm lie.

Das Kontaktmaterial 8 ist durch eine Si3N4-Passivierungsschicht 6 von der p-Halbleiterschicht 3 und durch eine weitere Si3N4-Passivierungsschicht 9 von der p-Kontaktschicht 11 elektrisch isoliert. Wie aus 2 ersichtlich, sind die einzelnen n-Streifen 8 an einer Seite des Lumineszenzdiodenchips 20 elektrisch miteinander und mit einem Bodpad 13 verbunden.The contact material 8th is through a Si 3 N 4 passivation layer 6 from the p-type semiconductor layer 3 and by another Si 3 N 4 passivation layer 9 from the p-contact layer 11 electrically isolated. How out 2 As can be seen, the individual n-stripes 8th on one side of the LED chip 20 electrically with each other and with a Bodpad 13 connected.

In einer anderen Ausgestaltung (3) eines Lumineszenzdiodenchips 30 ist die p-Kontaktschicht 11 streifenförmig an die p-Halbleiterschicht 3 angeschlossen (Bezugszeichen 10').In another embodiment ( 3 ) of a LED chip 30 is the p-contact layer 11 strip-shaped to the p-type semiconductor layer 3 connected (reference numeral 10 ' ).

Beiden Ausführungsformen ist gemein, daß die an der Auskoppelseite angeordnete Halbleiterschicht, hier die n-InGaAlP-Schicht 2 durchgängig ist und keine Abschattung durch Kontakte aufweist. Da die Schicht 2 bei der Dünnfilmstruktur als Wellenleiter mitfungiert, wird so eine höhere Auskoppeleffizienz erreicht.Both embodiments have in common that the semiconductor layer arranged on the outcoupling side, here the n-InGaAlP layer 2 is continuous and has no shading by contacts. Because the layer 2 in the case of the thin-film structure as a waveguide, a higher coupling-out efficiency is achieved.

Der vergrabene Kontakt 8 kann insbesondere in Gitter- oder Wabenstruktur ausgebildet werden, wodurch eine gute Stromausbreitung in den durch diese Gestaltung entstehenden Miniaturemittern erreicht wird.The buried contact 8th can be formed in particular in grid or honeycomb structure, whereby a good current propagation is achieved in the miniature emitters resulting from this design.

Auch lassen sich durch eine derartige Gestaltung durch die Anpassung der Größe der Kontaktmasken leicht unterschiedlich große Emitterflächen erzeugen, so daß die Größe der dadurch entstehenden LED-Chips in einfacher Weise skalierbar ist.Also can be through such a design by the adaptation the size of the contact masks slightly different sizes Generate emitter surfaces, So that the Size of it resulting LED chips is scalable in a simple manner.

Dazu ist der Herstellungsprozeß weniger bruchanfällig, wie nachfolgend im Zusammenhang mit einem Herstellungsverfahren für eine beschriebene Lumineszenzdiode im Einzelnen dargestellt.To the manufacturing process is less prone to breakage, such as hereinafter in connection with a manufacturing method for a described Luminescence diode shown in detail.

Zur Herstellung einer Lumineszenzdiode wird auf ein n-GaAs Substrat 1 eine n-InGaAlF-Schicht 2 einer Dicke von 4,5 μm, ein Mehrfachquantentopf 4 in einer Dicke von 100 nm, und eine p-InGaAlP-Schicht 3 mit einer Dicke von 4,5 μm epitaktisch aufgewachsen (4a).To produce a light-emitting diode, an n-GaAs substrate is used 1 an n-InGaAlF layer 2 a thickness of 4.5 microns, a Mehrfachquantentopf 4 in a thickness of 100 nm, and a p-InGaAlP layer 3 epitaxially grown with a thickness of 4.5 μm ( 4a ).

Dann werden durch eine geeignete Maskierung Gräben 5 erzeugt, die durch die p-Halbleiterschicht 3 und die aktive Zone 4 hindurch bis zur n-Halbleiterschicht 2 reichen (4b).Then, by suitable masking, trenches are formed 5 generated by the p-type semiconductor layer 3 and the active zone 4 through to the n-type semiconductor layer 2 pass ( 4b ).

Die Struktur wird anschließend mit einer Si3N4-Passivierungsschicht 6 überzogen, die an den Böden 7 der Gräben 5 entfernt wird, um die n-Halbleiterschicht 2 freizulegen (4c).The structure is then treated with a Si 3 N 4 passivation layer 6 coated on the floors 7 the trenches 5 is removed to the n-type semiconductor layer 2 to expose ( 4c ).

Die Gräben werde mit einem für die untere Schicht geeignetem Kontaktmaterial 8 gefüllt (4d) und danach mit einer weiteren Si3N4-Passivierungsschicht 9 abgedeckt (4e).The trenches will have a contact material suitable for the lower layer 8th filled ( 4d ) and then with another Si 3 N 4 passivation layer 9 covered ( 4e ).

Dann werden Gräben 10 in die Passivierungsschicht 9 und die Passivierungsschicht 6 eingebracht, die mit für die p-Halbleiterschicht geeignetem Kontaktmaterial gefüllt werden. Darauf wird ein spiegelnder Rückseitenkontakt 11 aus Gold oder Aluminium aufgebracht (4f).Then ditches 10 into the passivation layer 9 and the passivation layer 6 introduced, which are filled with suitable for the p-type semiconductor layer contact material. This is followed by a reflective backside contact 11 made of gold or aluminum ( 4f ).

Anschließend wird die Struktur auf einen geeigneten Träger eutektisch aufgelötet und das Wachstumssubstrat 1 entfernt. 4g zeigt die Dünnfilmstruktur nach Entfernen des Substrats, jedoch ohne Träger.Subsequently, the structure is eutectically soldered to a suitable support and the growth substrate 1 away. 4g shows the thin-film structure after removal of the substrate, but without support.

Die p-Kontaktschicht 11 wird bei dem Verfahren in einer solchen Dicke aufgebracht, daß sie Unebenheiten ausgleichen kann, wodurch die Gefahr eines Bruches beim Aufbringen der Struktur auf den Träger deutlich verringert wird.The p-contact layer 11 is applied in the process in such a thickness that it can compensate for unevenness, whereby the risk of breakage in the application of the structure is significantly reduced to the support.

Dazu entfällt durch den vergrabenen Kontakt die Notwendigkeit, auf die abstahlende Fläche der Dünnfilmstruktur Kontakte aufzubringen.To deleted by the buried contact the need, on the end of the end area the thin film structure Apply contacts.

Claims (14)

Lumineszenzdiode mit einer Dünnfilmstruktur, die eine erste Schicht (2) eines Halbleiters eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Schicht (3) eines Halbleiters eines zweiten Leitfähigkeitstyps und eine zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktiven Zone (4) aufweist, wobei die der zweiten Halbleiterschicht (3) abgewandte Oberfläche der ersten Halbleiterschicht (2) eine Vorderseite (12) der Dünnfilmstruktur zur Auskopplung von in der aktiven Zone (4) erzeugten Strahlung bildet, und die der ersten Halbleiterschicht (2) abgewandten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht (3) eine Rückseite der Dünnfilmstruktur bildet, an der ein Rückseitenkontakt (11) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht (3) angeordnet ist, wobei ein zweiter Kontakt (8) die erste Halbleiterschicht (2) elektrisch kontaktiert und der zweite Kontakt (8) von der zweiten Halbleiterschicht (3) durch eine erste Passivierungsschicht (6) elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt (8) von der Rückseite der Dünnfilmstruktur her vergraben und in die erste Halbleiterschicht (2) eingegraben ist.Light-emitting diode with a thin-film structure comprising a first layer ( 2 ) of a semiconductor of a first conductivity type, a second layer ( 3 ) of a semiconductor of a second conductivity type and an active region arranged between the first and second semiconductor layers ( 4 ), wherein the second semiconductor layer ( 3 ) facing away from the first semiconductor layer ( 2 ) a front side ( 12 ) of the thin-film structure for decoupling in the active zone ( 4 ) and that of the first semiconductor layer ( 2 ) facing away from the surface of the second semiconductor layer ( 3 ) forms a rear side of the thin-film structure, at which a backside contact ( 11 ) for electrically contacting the second semiconductor layer ( 3 ), wherein a second contact ( 8th ) the first semiconductor layer ( 2 ) and the second contact ( 8th ) of the second semiconductor layer ( 3 ) by a first passivation layer ( 6 ) is electrically isolated, characterized in that the second contact ( 8th ) buried from the back of the thin film structure and into the first semiconductor layer ( 2 ) is buried. Lumineszenzdiode nach Anspruch 1, bei der der vergrabene Kontakt (8) von dem Rückseitenkontakt (11) durch eine zweite Passivierungsschicht (9) elektrisch isoliert ist.Light-emitting diode according to Claim 1, in which the buried contact ( 8th ) from the backside contact ( 11 ) by a second passivation layer ( 9 ) is electrically isolated. Lumineszenzdiode nach Anspruch 1 oder 2, bei der vergrabene Kontakt (8) in Form paralleler Streifen, eines Gitters oder einer Wabenstruktur ausgebildet ist.Light-emitting diode according to Claim 1 or 2, in which buried contact ( 8th ) is formed in the form of parallel strips, a grid or a honeycomb structure. Lumineszenzdiode nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die zweite Halbleiterschicht (3) punktweise, mit parallelen Streifen oder mit einer Gitter- oder Wabenstruktur an den Rückseitenkontakt (11) elektrisch angeschlossen ist.Luminescence diode according to one of the preceding claims, in which the second semiconductor layer ( 3 ) pointwise, with parallel strips or with a grid or honeycomb structure to the backside contact ( 11 ) is electrically connected. Lumineszenzdiode nach einem der vorigen Ansprüche, bei der der Rückseitenkontakt (11) als Spiegel für die in der aktiven Zone erzeugten Strahlung ausgebildet ist.Light-emitting diode according to one of the preceding claims, in which the back contact ( 11 ) is formed as a mirror for the radiation generated in the active zone. Lumineszenzdiode nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die aktive Zone (4) durch einen pn-Übergang, einen Quantentrog oder einen Mehrfachquantentopf gebildet ist.Light-emitting diode according to one of the preceding claims, in which the active zone ( 4 ) is formed by a pn junction, a quantum well or a multiple quantum well. Lumineszenzdiode nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die erste Halbleiterschicht (2) aus einem n-leitenden III-V-Halbleiter und die zweite Halbleiterschicht (3) aus einem p-leitenden III-V Halbleiter gebildet ist.Luminescence diode according to one of the preceding claims, in which the first semiconductor layer ( 2 ) of an n-type III-V semiconductor and the second semiconductor layer ( 3 ) is formed of a p-type III-V semiconductor. Lumineszenzdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die erste Halbleiterschicht (2) aus einem p-leitenden III-V-Halbleiter und die zweite Halbleiterschicht (3) aus einem n-leitenden III-V Halbleiter gebildet ist.Luminescence diode according to one of Claims 1 to 6, in which the first semiconductor layer ( 2 ) of a p-type III-V semiconductor and the second semiconductor layer ( 3 ) is formed of an n-type III-V semiconductor. Lumineszenzdiode nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die erste und/oder zweite Halbleiterschicht (2, 3) aus InGaP, InGaAlP, GaAlAs oder GaN gebildet ist.Luminescence diode according to one of the preceding claims, wherein the first and / or second semiconductor layer ( 2 . 3 ) is formed of InGaP, InGaAlP, GaAlAs or GaN. Lumineszenzdiode nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die Dünnfilmstruktur (2, 3, 4) eine Dicke von bis zu etwa 50 μm, bevorzugt von bis zu etwa 30 μm aufweist.Light-emitting diode according to one of the preceding claims, in which the thin-film structure ( 2 . 3 . 4 ) has a thickness of up to about 50 μm, preferably up to about 30 μm. Verfahren zum Herstellen einer Lumineszenzdiode mit einer Dünnfilmstruktur, mit den Verfahrensschritten: – Bereitstellen eines Wachstumssubstrats; – Epitaktisches Aufwachsen eines Dünnfilmstapels aus einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps und einer zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktiven Zone; – Bilden von Gräben in der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Zone zum örtlichen Freilegen der ersten Halbleiterschicht; – Aufbringen einer ersten Passivierungsschicht und Entfernen der ersten Passivierungsschicht am Boden der Gräben zum Freilegen der ersten Halbleiterschicht; – Einbringen eines Kontaktmaterials zum elektrischen Kontaktieren der ersten Halbleiterschicht; – Aufbringen einer zweiten Passivierungsschicht zum Abdecken des eingebrachten Kontaktmaterials; – Bilden von Gräben in der zweiten und ersten Passivierungsschicht zum örtlichen Freilegen der zweiten Halbleiterschicht; – Aufbringen eines Kontaktmaterial zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Halbleiterschicht; und – Entfernen des Wachstumssubstrats;A method of manufacturing a light emitting diode having a thin film structure, comprising the steps of: providing a growth substrate; Epitaxially growing a thin film stack of a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, and an active zone disposed between the first and second semiconductor layers; Forming trenches in the second semiconductor layer and the active region for exposing the first semiconductor layer locally; Depositing a first passivation layer and removing the first passivation layer at the bottom of the trenches to expose the first semiconductor layer; - introducing a contact material for electrically contacting the first semiconductor layer; - Applying a second passivation layer for covering the introduced contact material; - Forming trenches in the second and first passi vierungsschicht for local exposure of the second semiconductor layer; - Applying a contact material for electrically contacting the second semiconductor layer; and - removing the growth substrate; Verfahren zum Herstellen einer Lumineszenzdiode nach Anspruch 11, bei dem die Dünnfilmstruktur vor dem Entfernen des Wachstumssubstrats auf einen Träger aufgebracht wird.Method for producing a light-emitting diode according to claim 11, wherein the thin film structure applied to a support prior to removal of the growth substrate becomes. Verfahren zum Herstellen einer Lumineszenzdiode nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Gräben in der zweiten Halbleiterschicht und der aktiven Zone in Form paralleler Streifen, eines Gitters oder einer Wabenstruktur gebildet werden.Method for producing a light-emitting diode according to claim 11 or 12, wherein the trenches in the second semiconductor layer and the active zone in the form of parallel stripes, a grid or a honeycomb structure are formed. Verfahren zum Herstellen einer Lumineszenzdiode nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Gräben in der zweiten und ersten Passivierungsschicht in Form von isolierten Punkten, parallelen Streifen, eines Gitters oder einer Wabenstruktur gebildet werden.Method for producing a light-emitting diode according to one of the claims 11 to 13, where the trenches in the second and first passivation layer in the form of isolated Points, parallel strips, a grid or a honeycomb structure formed become.
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