DE10152922B4 - Nitrid-basierendes Halbleiterbauelement - Google Patents
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Abstract
Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (1), der einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, und einer Kontaktmetallisierung (4), dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kontaktmetallisierung (4) eine Schutzschicht (3) angeordnet ist, die zum Schutz der Kontaktmetallisierung (4) vor mechanischer Beschädigung dient, wobei die Schutzschicht eine Mehrzahl von Ausnehmungen (5) aufweist, durch die Wasserstoff entweichen kann.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Nitrid-basierendes Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Halbleiterbauelemente der genannten Art sind beispielsweise in
US 5 210 051 A beschrieben. Hierin ist ein Halbleiterchip für eine Lichtemissionsdiode offenbart. Der Halbleiterchip umfaßt ein SiC-Substrat, auf dem eine n-leitende und nachfolgend eine p-leitende Galliumnitrid-Schicht aufgebracht ist. Zwischen der p-leitenden und der n-leitenden Schicht ist ein strahlungserzeugender pn-Übergang ausgebildet, der im Betrieb blaues oder violettes Licht emittiert. Auf der p-leitenden Schicht ist eine Kontaktmetallisierung aufgebracht. - In der Regel ist ein solcher Halbleiterchip mit einer Schutzschicht versehen. Diese Schutzschicht dient insbesondere dazu, die Kontaktmetallisierung vor Korrosion und mechanischer Beschädigung, beispielsweise Kratzern, zu schützen. Zudem werden elektrische Überschläge an der Oberfläche des Halbleiterkörpers unterdrückt. Derartige Überschläge können vor allem an den Stellen der Oberfläche auftreten, an denen der pn-Übergang freiliegt. Nitrid-basierende Halbleiterbauelemente mit einer auf der Kontaktmetallisierung aufgebrachten Schutzschicht sind beispielsweise in
EP 0 892 443 A2 undWO 01/47036 A1 DE 101 07 472 A1 ist eine Lumineszenzdiode mit Öffnungen in einer Kontaktschicht zur Verbesserung der Durchlässigkeit der Kontaktschicht angegeben. - Allerdings kann eine solche Schutzschicht die elektrischen Eigenschaften des Bauelements stark beeinträchtigen. So wurde für Galliumnitrid-basierende Lichtemissionsdioden in Flußpolung eine Erhöhung der Vorwärtsspannung um mehr als 100% gegenüber einem gleichartigen Bauelement ohne Schutzschicht festgestellt. Dies führte in der Folge zu einer wesentlichen Erhöhung der Verlustwärme bzw. der Temperatur des Bauelements mit Schutzschicht und schließlich zu dessen Totalausfall durch thermische Überlastung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauelement der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Schutzschicht zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 oder gemäß Patentanspruch 2 gelöst.
- Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, einer Kontaktmetallisierung und einer Schutzschicht, die auf der Kontaktmetallisierung aufgebracht ist, zu bilden, wobei die Schutzschicht eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, durch die Wasserstoff entweichen kann.
- Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Halbleiterbauelement einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthaltenden Halbleiterkörper mit einer Kontaktmetallisierung und einem pn-Übergang, der lateral von Seitenflächen des Halbleiterkörpers begrenzt wird, wobei eine Schutzschicht den an den Seitenflächen freiliegenden pn-Übergang zumindest teilweise bedeckt und seitens der Kontaktmetallisierung Wasserstoff entweichen kann.
- Unter einem Nitrid-Verbindungshalbleiter sind dabei insbesondere Nitridverbindungen von Elementen der dritten und/oder der fünften Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente, beispielsweise GaN, AlN, InN, AlxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1, InxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1 oder AlxInyGa1-x-yN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 0 ≤ x + y ≤ 1, zu verstehen.
- Es hat sich gezeigt, daß Wasserstoff im Bereich der Grenzfläche zwischen Halbleiterkörper und Kontaktmetallisierung zu einer nachteiligen Erhöhung der Vorwärtsspannung des Bauelements führt. Wird der Halbleiterkörper mit einer herkömmlichen geschlossenen Schutzschicht versehen, kann der im Halbleiterkörper befindliche Wasserstoff nicht entweichen, rei chert sich beispielsweise an der Grenzfläche zwischen Halbleiterkörper und Kontaktmetallisierung an und verschlechtert in der Folge den Kontaktwiderstand bzw. erhöht die Vorwärtsspannung.
- Bei der Erfindung hingegen ist die Schutzschicht aufgrund der Ausnehmungen oder der nur teilweisen Bedeckung des Halbleiterkörpers für Wasserstoff durchlässig, so daß Wasserstoff aus dem Halbleiterkörper entweichen kann. Dies bewirkt mit Vorteil eine deutlich geringere Vorwärtsspannung.
- Vorzugsweise wird als Schutzschicht eine Siliziumoxid- oder eine Siliziumnitrid-Schicht verwendet. Als Kontaktmetallisierung eignen sich bei der Erfindung beispielsweise Metallschichten, die Platin oder Palladium enthalten. Weitergehend können auch gold- oder nickelhaltige Metallisierungen oder Palladium-Gold- oder Palladium-Nickel-Legierungen verwendet werden.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktmetallisierung wasserstoffdurchlässig ausgeführt. Bei einer ersten Variante hierzu weist die Kontaktmetallisierung eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen auf. Damit wird der Anteil der von der Kontaktmetallisierung bedeckten Oberfläche des Halbleiterkörpers verringert und entsprechend der Anteil der freien Halbleiteroberfläche, durch die Wasserstoff entweichen kann, erhöht. Vorteilhafterweise führt dies zu einer niedrigeren Vorwärtsspannung des Bauelements. Bei strahlungsemittierenden Bauelementen besteht ein weiterer Vorteil darin, daß aufgrund der geringeren Bedeckung der Halbleiteroberfläche mit der Kontaktmetallisierung auch die Strahlungsausbeute steigt.
- Bei einer zweiten Variante einer wasserstoffdurchlässigen Kontaktmetallisierung ist die Kontaktmetallisierung so dünn ausgeführt sind, daß Wasserstoff durch sie hindurchtreten kann.
- Hierbei zeichnen sich dünne, unstrukturierte Kontaktmetallisierungen der zweiten Variante durch einen geringeren Herstellungsaufwand auf, während dickere Kontaktschichten gemäß der ersten Variante vergleichsweise robust sind und gegebenenfalls nicht durch zusätzliche Mittel wie beispielsweise eine Schutzschicht vor mechanischer Beschädigung geschützt werden müssen. Selbstverständlich können auch beide Varianten in Form einer dünnen Kontaktmetallisierung mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen kombiniert werden.
- Als dünne, wasserstoffdurchlässige Kontaktschicht kann zum Beispiel eine Platinschicht oder eine Palladiumschicht mit einer Dicke zwischen 5 nm und 20 nm verwendet werden. Dickere, mit Ausnehmungen strukturierte Kontaktschichten hingegen können eine Dicke bis hin zu mehreren Mikrometern aufweisen.
- Die Erfindung eignet sich insbesondere für strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, beispielsweise Lumineszenzdioden. Die strukturierte Schutzschicht und die strukturierte oder dünn ausgeführte Kontaktmetallisierung bringt, wie bereits beschrieben, den zusätzlichen Vorteil einer erhöhten Strahlungsausbeute mit sich. Ferner werden beispielsweise Laserdioden mit einem vergleichsweise hohen Strom betrieben, so daß sich eine Reduktion der Vorwärtsspannung besonders vorteilhaft in Bezug auf die entstehende Verlustwärme und Temperaturbelastung auswirkt.
- Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den
1 bis7 erläutert. - Es zeigen
-
1 eine schematisch Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, -
2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, -
3 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, -
4 eine schematische Aufsicht des dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, -
5a bis5g sieben Varianten eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements, -
6 eine graphische Auftragung der Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements für verschiedene Herstellungsschritte im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik und -
7 eine graphische Darstellung der Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements für verschiedene Herstellungsschritte im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik. - Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
- Das in
1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements weist einen Halbleiterkörper1 auf, der auf eine Oberfläche7 eines Substrats2 aufgebracht ist. Auf der von dem Substrat2 abgewandten Hauptfläche9 ist der Halbleiterkörper1 mit einer Kontaktmetallisierung4 versehen. Weiterhin ist in dem Halbleiterkörper1 ein pn-Übergang6 ausgebildet, der im wesentlichen parallel zur Substratoberfläche7 angeordnet ist und sich bis zu den von der Hauptfläche9 zur Substratoberfläche7 verlaufenden Seitenflächen10 des Halbleiterkörpers1 erstreckt. - Der Halbleiterkörper
1 ist vorzugsweise mehrschichtig gebildet. Die einzelnen Schichten dabei können Nitrid-Verbindungshalbleiter wie beispielsweise GaN, AlN, InN, AlxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1, InxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1 oder AlxInyGa1-x-yN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1 enthalten. - Zur Ausbildung des pn-Übergangs ist der Halbleiterkörper bzw. die darin enthaltene Halbleiterschichtenfolge auf der dem Substrat zugewandten Seite teilweise n-dotiert und auf der dem Substrat abgewandten Seite p-dotiert. Als n-Dotierung eignet sich zum Beispiel Silizium, als p-Dotierung zum Beispiel Magnesium. Derartige Halbleiterschichten können durch epitaktische Abscheidung auf einem geeigneten Substrat, vorzugsweise einem Siliziumkarbidsubstrat oder einem Saphirsubstrat hergestellt werden.
- Als Kontaktmetallisierung
4 eignet sich insbesondere eine Platin- oder Palladium-Metallschicht, die sich durch ihre vergleichsweise hohe Wasserstoffdurchlässigkeit auszeichnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktmetallisierung4 unstrukturiert auf der Hauptfläche9 des Halbleiterkörpers1 ausgebildet. Die Kontaktmetallisierung ist dabei so dünn ausgeführt, daß sie eine ausreichende Durchlässigkeit für Wasserstoff besitzt. Geeignet sind hierfür insbesondere Schichtdicken zwischen 5 nm und 20 nm. - Der Halbleiterkörper ist allseitig mit einer Schutzschicht
3 versehen, die beispielsweise aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid bestehen kann. Diese Schutzschicht3 dient als Schutz der Kontaktmetallisierung vor mechanischer Beschädigung. Dies ist insbesondere für die genannten dünnen Kontaktmetallisierungen zweckmäßig. Bei solchen dünnen Kontaktmetallisierungen besteht anderenfalls bereits bei der Herstellung die Gefahr einer Beschädigung durch nachfolgende Prozeßschritte. - Weiterhin bedeckt die Schutzschicht
3 den an den Seitenflächen10 des Halbleiterkörpers1 freiliegenden pn-Übergang6 und verhindert so, daß an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers elektrische Überschläge zwischen der n-leitenden und der p-leitenden Seite stattfinden. - In der Schutzschicht
3 sind mehrere nebeneinanderliegende Ausnehmungen5 ausgebildet. Diese Ausnehmungen5 gewährleisten, daß die Schutzschicht3 für Wasserstoff durchlässig ist und so den Austritt von Wasserstoff aus dem Halbleiterkörper1 nicht behindert. - Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für Halbleiterkörper mit Wasserstoff-Verunreinigungen. Insbesondere Nitrid-basierende Halbleiterkörper, beispielsweise auf Galliumnitrid-Basis, weisen oftmals einen gewissen Wasserstoff-Restgehalt auf.
- Zwar kann der im Halbleiterkörper verbliebende Wasserstoff-Restgehalt im Rahmen der Herstellung auch mittels geeigneter Verfahren ausgetrieben werden. Dies führt jedoch zu einem zusätzlichen Herstellungsaufwand. Weiterhin kann die Austreibung von Wasserstoff aus dem Halbleiterkörper andere Bauelement-Eigenschaften negativ beeinflussen, so daß zusätzliche technische Probleme entstehen.
- Ein besonderes durch den Wasserstoff-Gehalt bedingtes Problem besteht darin, daß der in dem Halbleiterkörper befindliche Wasserstoff bei höheren Temperaturen, wie sie zum Beispiel während der Herstellung oder auch im Betrieb des Bauelements auftreten können, mobilisiert werden kann. Reichert sich dieser mobilisierte Wasserstoff in Magnesium-dotierten Bereichen des Halbleiterkörpers an, so bindet er vorzugsweise an Magnesium-Störstellen. Dadurch wird die elektrische Aktivierung dieser Störstellen blockiert mit der Folge, daß die Magnesium-Störstellen keine p-Ladungsträger abgeben. Dies bewirkt letztendlich die oben beschriebene Erhöhung der Vorwärtsspannung des Bauelements.
- Es hat sich zudem gezeigt, daß sich Wasserstoff bevorzugt in Magnesium-dotierten Bereichen von Galliumnitrid-basierenden Halbleiterkörpern anreichert.
- Wird ein solcher Halbleiterkörper mit einer geschlossenen Schutzschicht umhüllt, so wirkt die Schutzschicht als Barriere für den im Halbleiterkörper eingeschlossenen Wasserstoff und unterstützt die nachteilige Erhöhung der Vorwärtsspannung. Bei der Erfindung hingegen ist gewährleistet, daß die Schutzschicht aufgrund der Ausnehmungen wasserstoffdurchlässig ist. Die Erhöhung der Vorwärtsspannung ist dementsprechend wesentlich geringer als bei einem Bauelement nach dem Stand der Technik. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch bei einer Temperaturbelastung die oben beschriebene Wasserstoffanreicherung vermieden oder zumindest reduziert wird. Daher kann ein erfindungsgemäßes Bauelement sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb höheren Temperaturbelastungen ausgesetzt werden als ein Bauelement nach dem Stand der Technik.
- In
2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements gezeigt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier die Kontaktmetallisierung4 dicker ausgeführt und mit einer Mehrzahl nebeneinanderliegender Ausnehmungen8 versehen. Vorteilhafterweise können bei diesem Ausführungsbeispiel auch Kontaktmetallisierungen verwendet werden, die als durchgehende Fläche nicht wasserstoffdurchlässig sind, beispielsweise Goldkontaktmetallisierungen mit einer Dicke über 1 μm. Weiterhin können Dicke und Fertigungstoleranz der Kontaktmetallisierung größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel gewählt werden, wodurch der Herstellungsaufwand für die Aufbringung der Kontaktmetallisierung4 reduziert wird. - Die Wasserstoffdurchlässigkeit der Kontaktmetallisierung ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durch die Ausnehmungen
8 in der Kontaktmetallisierung4 gewährleistet. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen5 in der Schutzschicht3 so angeordnet, daß sie in der Aufsicht mit den Ausnehmungen8 in der Kontaktmetallisierung4 deckungsgleich sind oder zumindest überlappen bzw., wie im Schnitt dargestellt, über den Ausnehmungen8 in der Kontaktmetallisierung4 angeordnet sind. - In
3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements schematisch im Schnitt dargestellt,4 zeigt die zugehörige Aufsicht. - Bei diesem Ausführungsbeispiel sind nur die vom Substrat
2 zur Hauptfläche9 des Halbleiterkörpers1 verlaufenden Seitenflächen mit der Schutzschicht3 bedeckt. Damit ist der freiliegende pn-Übergang6 an den Seitenflächen10 abgedeckt und die Gefahr eines elektrischen Überschlags in diesem Bereich verringert. - Die Kontaktmetallisierung auf der Hauptfläche
9 des Halbleiterkörpers1 ist ausreichend dick ausgeführt, so daß eine Schutzschicht als Schutz vor mechanischer Beschädigung nicht erforderlich ist. Hierfür eignen sich insbesondere Kontaktschichten mit einer Dicke von etwa 100 nm bis zu einigen Mikrometern. - Die Wasserstoffdurchlässigkeit der Kontaktmetallisierung wird durch die in der Aufsicht kreisförmigen Ausnehmungen
8 in der Kontaktmetallisierung sichergestellt. Vorzugsweise wird als Material für die Kontaktmetallisierung wiederum Platin oder Palladium verwendet. Das in3 und4 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht der oben genannten zweiten Ausführungsform der Erfindung. -
5 zeigt sieben Varianten für die Anordnung der Ausnehmungen5 in der Schutzschicht bzw. der Ausnehmungen8 in der Kontaktmetallisierung. So können die Ausnehmungen beispielsweise sechseckig,5a , quadratisch,5b , oder kreisförmig,5c , ausgeführt sein. Die Ausnehmungen sind jeweils rasterartig nebeneinander angeordnet und durch Stege9 mit einer Breite w voneinander getrennt. Hierbei haben sich Stege mit einer Breite w zwischen 1 μm und 4 μm hinsichtlich der Wasserstoffdurchlässigkeit der Kontaktmetallisierung als besonders vorteilhaft erwiesen. - Weitergehend können die Ausnehmungen auch in Form von Kreuzen,
5d , T-förmigen Öffnungen,5e , Rechtecken,5f , oder langgestreckten Schlitzen,5g , ausgebildet sein. Bei den in den5d ,5e ,5f und5g dargestellten Varianten ist jeder Ausnehmung in der Kontaktmetallisierung eine Elementarzelle18 zugeordnet. Um eine möglichst dichte Anordnung der Ausnehmungen zu erzielen, sind die Elementarzellen18 flächendeckend rasterartig nebeneinander angeordnet. - In
6 ist die Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements in Abhängigkeit verschiedener Prozeßschritte bei der Herstellung im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik dargestellt. Punkt 1 auf der Abszisse kennzeichnet ein Bauelement mit einer geschlossenen Schutzschicht, bei Punkt 2 wurde bei dem erfindungsgemäßen Bauelement die Schutzschicht geöffnet, d. h. eine Mehrzahl von Ausnehmungen in der Schutzschicht gebildet, Punkt 3 kennzeichnet eine Temperaturbehandlung bei 300°C für eine Dauer von 20 Minuten. - Linie
11 bzw. die zugehörigen Meßwerte geben die Vorwärtsspannung für ein erfindungsgemäßes Bauelement an, Linie12 und zugehörige Meßwerte die entsprechende Vorwärtsspannung für ein Bauelement nach dem Stand der Technik. Die Bauelemente weisen im wesentlichen die in2 dargestellte Struktur auf, wobei in der Kontaktmetallisierung eine Mehrzahl von kreuzförmigen Ausnehmungen gemäß5d ausgebildet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement wurde bei Punkt 2 auf der Abszisse die Struktur der Kontaktmetallisierung auf die Struktur der Schutzschicht übertragen, so daß der Bedeckungs grad der Schutzschicht im Bereich der Kontaktmetallisierung von anfänglich 100% auf 42% gesenkt wurde. Bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik wurde eine solche Öffnung der Schutzschicht nicht vorgenommen. - Wie dargestellt, steigt bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik nach der Temperaturbehandlung die Vorwärtsspannung von anfänglich etwa 4 V auf über 9 V an, was in der Folge zu einem Totalausfall des Bauelements führt. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement, Linie
11 und zugehörige Meßwerte, hingegen ist die Vorwärtsspannung im wesentlichen konstant. - In
7 ist eine ähnliche Darstellung der Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik dargestellt. Die auf der Abszisse aufgetragenen Punkte 2, 3, 4 und 5 entsprechen einer weitergehenden Temperaturbehandlung des Bauelements bei 300°C für 20 Minuten, bei 350°C für 15 Minuten, bei 350°C für 45 Minuten und bei 350°C für 120 Minuten. - Wiederum ist ein deutlicher Anstieg der Vorwärtsspannung bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik, Linie
14 und zugehörige Meßwerte, festzustellen auf etwa 9 V, der zu einem Totalausfall des Bauelements führt. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement, Linie13 und zugehörige Meßwerte, bleibt hingegen die Vorwärtsspannung im wesentlichen konstant. - Die Erläuterung der Erfindung anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung hierauf zu verstehen.
Claims (18)
- Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (
1 ), der einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, und einer Kontaktmetallisierung (4 ), dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kontaktmetallisierung (4 ) eine Schutzschicht (3 ) angeordnet ist, die zum Schutz der Kontaktmetallisierung (4 ) vor mechanischer Beschädigung dient, wobei die Schutzschicht eine Mehrzahl von Ausnehmungen (5 ) aufweist, durch die Wasserstoff entweichen kann. - Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (
1 ), der einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, einer Kontaktmetallisierung (4 ) und einem pn-Übergang (6 ), der lateral von Seitenflächen (10 ) des Halbleiterkörpers begrenzt wird, wobei eine Schutzschicht (3 ) den an den Seitenflächen freiliegenden pn-Übergang (6 ) zumindest teilweise bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß seitens der Kontaktmetallisierung Wasserstoff entweichen kann. - Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallisierung (
4 ) zumindest teilweise von der Schutzschicht (3 ) unbedeckt ist. - Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitrid-Verbindungshalbleiter eine Nitridverbindung mit Elementen der dritten und/oder fünften Hauptgruppe des Periodensystems ist.
- Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitridverbindung eine der Verbindungen GaN, AlN, InN, AlxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1, InxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1 oder AlxInyGa1-x-yN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1 ist.
- Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper (
1 ) einen p-leitenden Teilbereich aufweist und die Kontaktmetallisierung (4 ) auf einer Oberfläche des p-leitenden Teilbereichs des Halbleiterkörpers (1 ) angeordnet ist. - Halbleiterbauelement nach Anspruch 2 oder einem darauf rückbezogenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (
3 ) Siliziumoxid oder Siliziumnitrid enthält. - Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallisierung (
4 ) wasserstoffdurchlässig ist. - Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallisierung (
4 ) Palladium, Platin, Nickel oder Gold enthält. - Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallisierung (
4 ) eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (8 ) aufweist. - Halbleiterbauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (
8 ) durch Stege (9 ) voneinander getrennt sind, die eine Breite zwischen 1 μm und 5 μm aufweisen. - Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kontaktmetallisierung zwischen 1 nm und 100 nm liegt.
- Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kontaktmetallisierung zwischen 100 nm und 5 μm liegt.
- Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (
5 ) in der Schutzschicht (3 ) in der Aufsicht mit den Ausnehmungen (8 ) in der Kontaktmetallisierung (4 ) überlappen. - Halbleiterbauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (
5 ) in der Schutzschicht (3 ) und die Ausnehmungen (8 ) in der Kontaktmetallisierung (4 ) dieselbe Form aufweisen und deckungsgleich übereinander angeordnet sind. - Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es ein strahlungsemittierendes Bauelement ist.
- Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Lumineszenzdiode, insbesondere eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, ist.
- Halbleiterbauelement nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallisierung (
4 ) strahlungsdurchlässig ist.
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DE102008038750A1 (de) * | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
KR101007117B1 (ko) * | 2008-10-16 | 2011-01-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
DE102008056371A1 (de) * | 2008-11-07 | 2010-05-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip |
TW201034256A (en) | 2008-12-11 | 2010-09-16 | Illumitex Inc | Systems and methods for packaging light-emitting diode devices |
JP5311408B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-10-09 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
US8585253B2 (en) | 2009-08-20 | 2013-11-19 | Illumitex, Inc. | System and method for color mixing lens array |
US8449128B2 (en) | 2009-08-20 | 2013-05-28 | Illumitex, Inc. | System and method for a lens and phosphor layer |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210051A (en) * | 1990-03-27 | 1993-05-11 | Cree Research, Inc. | High efficiency light emitting diodes from bipolar gallium nitride |
EP0892443A2 (de) * | 1997-07-16 | 1999-01-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Elektrode für halbleitendes Nitrid vom N-Typ, Halbleiterbauelement mit einer solchen Elektrode und Herstellungsverfahren |
WO2001047036A1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-06-28 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Iii-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
DE10107472A1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauelement für die Optoelektronik und Verfahren zu dessen Herstellung |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04343484A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-11-30 | Eastman Kodak Japan Kk | 発光ダイオードアレイ |
KR100286699B1 (ko) * | 1993-01-28 | 2001-04-16 | 오가와 에이지 | 질화갈륨계 3-5족 화합물 반도체 발광디바이스 및 그 제조방법 |
US5874747A (en) * | 1996-02-05 | 1999-02-23 | Advanced Technology Materials, Inc. | High brightness electroluminescent device emitting in the green to ultraviolet spectrum and method of making the same |
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JPH10294531A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 窒化物化合物半導体発光素子 |
JPH11177134A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Sharp Corp | 半導体素子の製造方法及び半導体素子、並びに発光素子の製造方法及び発光素子 |
US6885035B2 (en) * | 1999-12-22 | 2005-04-26 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Multi-chip semiconductor LED assembly |
WO2001073858A1 (en) | 2000-03-31 | 2001-10-04 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group-iii nitride compound semiconductor device |
DE20111659U1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-12-13 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH & Co. oHG, 93049 Regensburg | Bauelement für die Optoelektronik |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210051A (en) * | 1990-03-27 | 1993-05-11 | Cree Research, Inc. | High efficiency light emitting diodes from bipolar gallium nitride |
EP0892443A2 (de) * | 1997-07-16 | 1999-01-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Elektrode für halbleitendes Nitrid vom N-Typ, Halbleiterbauelement mit einer solchen Elektrode und Herstellungsverfahren |
WO2001047036A1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-06-28 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Iii-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
DE10107472A1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauelement für die Optoelektronik und Verfahren zu dessen Herstellung |
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