DE10162421A1 - Lichtemittierendes Bauteil sowie zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Lichtemittierendes Bauteil sowie zugehöriges Herstellungsverfahren

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Kyo-Yeol Lee
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein lichtemittierendes Bauteil mit einer aktiven Schicht zur Lichtemission und zugehörigen Elektroden (50, 64) sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind eine erste und zweite Verbindungshalbleiterschicht (58, 54) zwischen der aktiven Schicht (56) und der einen Elektrode bzw. zwischen der aktiven Schicht und der anderen Elektrode gebildet. Ein hoch widerstandsfähiges Substrat (60) ist an der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht gebildet, wobei es teilweise entfernt ist, um einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Verbindungshalbleiterschicht und der zugehörigen Elektrode zu realisieren. DOLLAR A Verwendung z. B. für Halbleiter-Leuchtdioden und Halbleiter-Laserdioden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf lichtemittierendes Bauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein zugehöriges Herstellungsver­ fahren.
Lichtemittierende Dioden oder Laserdioden auf Verbindungshalbleiter­ basis, die in der Lage sind kurzwelliges, sichtbares Licht zu emittieren, sind allgemein bekannt. Besonders lichtemittierende Bauteile bzw. Leuchtdioden oder Laserdioden, die unter Verwendung eines Nitrid- Halbleiters der Elementgruppe III hergestellt werden, haben beträchtli­ che Aufmerksamkeit auf sich gezogen, da der Gruppe-III-Nitrid- Halbleiter ein Material vom Direktübergangs-Typ oder Material mit direk­ ter Bandlücke ist, das blaues Licht mit hohem Wirkungsgrad durch die Rekombination von Elektronen und Löchern emittiert.
Bezugnehmend auf Fig. 1 beinhaltet eine herkömmliche Leuchtdiode (LED) auf der Grundlage von GaN-basierten III-V-Nitriden eine n- leitende GaN-Schicht 12 auf einem Saphirsubstrat 10. Die n-leitende GaN-Schicht 12 ist in einen ersten Bereich R1 und einen zweiten Be­ reich R2 aufgeteilt. Der erste Bereich R1 ist breiter als der zweite Be­ reich R2 und wird, nachdem er gebildet ist, nicht mehr von einem Ätz­ vorgang verändert. Der zweite Bereich R2 ist hierbei dünner als der ers­ te Bereich R1, da er von einem Ätzvorgang nach seiner Entstehung ver­ ändert wird. Daraus ergibt sich eine Stufe zwischen dem ersten Bereich R1 und dem zweiten Bereich R2 der n-leitenden GaN-Schicht 12. Eine aktive Schicht 16, eine p-leitende GaN-Schicht 18 und eine lichttransmit­ tierende, p-leitende Elektrode 20 sind nacheinander auf dem ersten Be­ reich R1 in der n-leitenden GaN-Schicht 12 gebildet. Eine Kontaktstel­ lenschicht 22 zur Verwendung beim Bonden in einem Verkapselungs­ vorgang ist auf der lichttransmittierenden, p-leitenden Elektrode 20 ge­ bildet. Eine n-leitende Elektrode 14 ist im zweiten Bereich R2 auf der n- leitenden GaN-Schicht 12 gebildet.
In Fig. 2 ist eine herkömmliche GaN-basierte III-V-Nitrid-Halbleiter­ laserdiode gezeigt, in der n-leitende und p-leitende Elektroden so ange­ ordnet sind, dass sie in die gleiche Richtung zeigen, und ein Steg ist in einem Bereich gebildet, in dem die p-leitende Elektrode gebildet ist. Ins­ besondere ist, bezugnehmend auf Fig. 2, in der Halbleiterlaserdiode die n-leitende GaN-Schicht 12, die in den ersten Bereich R1 und den zwei­ ten Bereich R2 aufgeteilt ist, auf dem Saphirsubstrat 10 gebildet. Der erste Bereich R1 ist breiter und dicker als der zweite Bereich R2, so dass eine Stufe zwischen dem ersten Bereich R1 und dem zweiten Be­ reich R2 besteht. Eine n-leitende Elektrode 14 ist im zweiten Bereich auf der n-leitenden GaN-Schicht 12 gebildet. Eine n-leitende AlGaN/GaN- Schicht 24, eine n-leitende GaN-Schicht 26 und eine InGaN-Schicht 28, die als aktive Schicht fungiert, für die der Brechungsindex in Aufwärts­ richtung zunimmt, sind nacheinander auf der ersten Schicht R1 der n- leitenden GaN-Schicht 12 gebildet. Eine p-leitende GaN-Schicht 30, eine p-leitende AlGaN/GaN-Schicht 32 und eine p-leitende GaN-Schicht 36, für die der Brechungsindex in Aufwärtsrichtung abnimmt, sind nachein­ ander auf der InGaN-Schicht 28 gebildet. Die p-leitende AlGaN/GaN- Schicht 32 hat einen Steg oder eine Rippe in ihrer Mitte und die p- leitende GaN-Schicht 36 ist auf dem Steg der p-leitenden AlGaN/GaN- Schicht 32 gebildet. Die vollständige Oberfläche der p-leitenden AlGaN/GaN-Schicht 32 ist mit einer Passivierungsschicht 34 bedeckt. Hierbei erstreckt sich die Passivierungsschicht 34 zu der p-leitenden GaN-Schicht 36, so dass eine Stromschwelle reduziert wird. Das heißt, dass die Passivierungsschicht 34 beide Kanten der p-leitenden GaN- Schicht 36 bedeckt. Eine p-leitende Elektrode 38 ist auf der Passivie­ rungsschicht 34 in Kontakt mit einer Oberseite der p-leitenden GaN- Schicht 36 gebildet, die nicht von der Passivierungsschicht 34 bedeckt ist.
Für eine herkömmliche Leuchtdiode oder Laserdiode auf der Grundlage von GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleitern, in denen die n-leitenden und p-leitenden Elektroden so angeordnet sind, dass sie in die gleiche Rich­ tung zeigen, sollte ein Bondvorgang mit zwei Leitungen auf derselben Ebene bei einem Verkapselungsvorgang durchgeführt werden. Der Ver­ kapselungsvorgang ist komplex und erhöht den Zeitbedarf. Die n- leitende Elektrode ist in einem tief geätzten Bereich gebildet, so dass sich eine große Stufe zwischen der n-leitenden und der p-leitenden Elektrode ergibt, was zu einer Erhöhung von Ausfällen im Verkapselungs­ vorgang führt. Wie unter Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2 beschrieben, wird die n-leitende GaN-Schicht 12, im Hinblick auf die Struktur ihres zweiten Bereichs R2, für die Laserdiode von Fig. 1 nach der Bildung der p- leitenden GaN-Schicht 18 bzw. für die Laserdiode von Fig. 2 nach der Bildung der p-leitenden AlGaN/GaN-Schicht 32 geätzt, um den zweiten Bereich R2 zu bilden. Mit anderen Worten wird, um die n-leitende Elekt­ rode 14 des zweiten Bereichs R2 zu bilden, ein zusätzlicher photolitho­ graphischer Vorgang benötigt, was dazu führt, dass die Herstellungszeit von lichtemittierenden Bauteilen zunimmt.
Fig. 3 zeigt eine andere herkömmliche GaN-basierte III-V-Nitrid- Halbleiterlaserdiode, in der eine n-leitende Elektrode und eine p-leitende Elektrode so angeordnet sind, dass sie in unterschiedliche Richtungen zeigen, mit einer aktiven Schicht zwischen sich. Eine n-leitende GaN- Schicht 12, eine n-leitende AlGaN/GaN-Schicht 24, eine n-leitende GaN- Schicht 26, eine InGaN-Schicht 28, die als aktive Schicht fungiert, eine p-leitende GaN-Schicht 30, eine p-leitende AlGaN/GaN-Schicht 32, eine p-leitende GaN-Schicht 36, eine Passivierungsschicht 34 und eine p- leitende Elektrode 38 sind nacheinander auf einem Siliciumcarbid(SiC)- Substrat 10a oder einem Galliumnitrid(GaN)-Substrat gebildet. Eine n- leitende Elektrode 14a wird auf dem Boden des SiC-Substrats 10a ge­ bildet.
Im allgemeinen sind die Stromschwelle und die Stabilität der laserakti­ ven Mode der Laseremission in Halbleiterlaserdioden eng mit der Tem­ peratur gekoppelt und alle quantitativen Eigenschaften verschlechtern sich, wenn sich die Temperatur erhöht. Darum ist es notwendig, Wärme abzuleiten, die in einer aktiven Schicht während einer Laseremission entsteht, um einen Temperaturanstieg in der Laserdiode zu verhindern. Bei einer herkömmlichen GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleiterlaserdiode hat das Substrat eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,5 W/CmK für Saphir, so dass die Wärme hauptsächlich durch den Steg abgeleitet wird. Die Wärmeableitung durch den Steg ist jedoch begrenzt, so dass ein Temperaturanstieg in Laserdioden nicht wirksam verhindert werden kann, was bewirkt, dass sich die Eigenschaften des Bauteils verschlechtern.
Für die herkömmliche Halbleiterlaserdiode von Fig. 2 ist beabsichtigt, Wärme, die in der aktiven Schicht entsteht, durch Anwendung einer Flip- Chip-Bondtechnik wie in Fig. 4 gezeigt abzuleiten.
Bezugnehmend auf Fig. 4, zeigt besonders ein Bezugszeichen A die in Fig. 2 gezeigte, herkömmliche GaN-basierte III-V-Nitrid-Halbleiterlaser­ diode invertiert. Ein Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Unterlage, Be­ zugszeichen 42a und 42b bezeichnen Kontaktstellenschichten, Bezugs­ zeichen 44a und 44b bezeichnen eine erste und zweite wärmeleitende Schicht, die mit der n-leitenden Elektrode 14 bzw. der p-leitenden Elekt­ rode 38 der Halbleiterlaserdiode A verbunden sind. Ein Bezugszeichen M bezeichnet einen Stapel von Materialschichten, die den Material­ schichten 24 bis 34 der Fig. 2 bzw. 3 entsprechen, die zwischen der n- leitenden GaN-Schicht 12 und der p-leitenden Elektrode 38 gestapelt sind.
Wie oben beschrieben, kann die Warmeleitfähigkeit durch Bonden einer Halbleiterlaserdiode an eine separate Wärmeableitungsvorrichtung ver­ bessert werden. Das Bonden der Laserdiode an die Wärmeableitungs­ vorrichtung erhöht die Gesamtherstellungszeit. Zusätzlich erfordert ein derartiger Bondvorgang eine genaue Ausrichtung der Halbleiterlaserdio­ de und der Wärmeableitungsvorrichtung zueinander, so dass ein Ausfall wahrscheinlicher auftritt, was die Ausbeute verringert.
Angenommen die Ausbeute beträgt 70%, werden beispielsweise ca. 4000 Stück Laserdioden pro Wafer erzielt. Die Bonddauer, die benötigt wird, um alle Laserdioden mit einer Flip-Chip-Bondtechnik zu bonden, beträgt ca. 20 Stunden, d. h. 0,3 Minuten pro Stück.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung eines lichtemittierendes Bauteils der eingangs genannten Art, das sich mit ei­ nem vereinfachten photolithographischen Verfahren zur Bildung von Elektroden und einem vereinfachten Verkapselungsvorgang bei relativ geringer Fertigungsdauer und hoher Ausbeute herstellen lässt, und ei­ nes zugehöriges Herstellungsverfahren zugrunde.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines licht­ emittierendes Bauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1, 4 oder 14 und eines Herstellungsverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 27, 28 oder 30.
Vorteilhafte, nachfolgend beschriebene Ausführungsformen der Erfin­ dung sowie die zu deren besseren Verständnis oben erläuterten, her­ kömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Schnittbild einer herkömmlichen Leuchtdiode (LED) auf der Grundlage eines GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleiters,
Fig. 2 ein Schnittbild einer herkömmlichen Laserdiode auf der Grund­ lage eines GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleiters mit einem Steg zur Wellenleitung, bei der n- und p-leitende Elektroden so an­ geordnet sind, dass sie in die gleiche Richtung zeigen,
Fig. 3 ein Schnittbild einer anderen, herkömmlichen Laserdiode auf der Grundlage eines GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleiters mit einem Steg zur Wellenleitung, bei der n- und p-leitende Elekt­ roden vertikal so angeordnet sind, dass sie in entgegengesetz­ te Richtungen zeigen, mit einer aktiven Schicht zwischen sich,
Fig. 4 ein Schnittbild, das zeigt, wie die Halbleiterlaserdiode von Fig. 2 an eine Wärmeleitungsvorrichtung gebondet ist,
Fig. 5 bis 8 Schnittbilder von Ausführungsformen 1 bis 4 von GaN- basierten III-V-Nitrid-Halbleiter-Leuchtdioden gemäß der Erfin­ dung,
Fig. 9 bis 22 Schnittbilder von Ausführungsformen 5 bis 18 von GaN- basierten III-V-Nitrid-Halbleiter-Leuchtdioden gemäß der Er­ findung,
Fig. 23 bis 27 Schnittbilder zur Veranschaulichung eines ersten erfin­ dungsgemäßen Verfahrensbeispiels zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils auf Grundlage von GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleitern,
Fig. 28 und 29 Schnittbilder zur Veranschaulichung eines zweiten erfin­ dungsgemäßen Verfahrensbeispiels zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils auf Grundlage von GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleitern
Fig. 30 bis 32 Schnittbilder zur Veranschaulichung eines dritten erfin­ dungsgemäßen Verfahrensbeispiels zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils auf Grundlage von GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleitern,
Fig. 33 und 34 Schnittbilder zur Veranschaulichung eines vierten erfin­ dungsgemäßen Verfahrensbeispiels zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils auf Grundlage von GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleitern,
Fig. 35 bis 40 Schnittbilder, die ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der in Fig. 17 gezeigten, GaN-basierten III-V- Nitrid-Halbleiterlaserdiode erläutern,
Fig. 41 bis 43 Schnittbilder, die ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung der in Fig. 18 gezeigten GaN-basierten III-V- Nitrid-Halbleiterlaserdiode erläutern, und
Fig. 44 ein Schnittbild, das einen gemeinsamen Schritt in der Herstel­ lung von lichtemittierenden Bauteilen auf Grundlage eines GaN-basierten III-V-Nitrid-Halbleiters gemäß der Erfindung zeigt.
In den Zeichnungen ist die Dicke der Schichten und Bereiche aus Grün­ den der Klarheit übertrieben dargestellt. Ausführungsformen 1 bis 4 betreffen Leuchtdioden (LEDs) und Ausführungsformen 5 und 6 betref­ fen Laserdioden (LDs).
In einer ersten Ausführungsform, bezugnehmend auf Fig. 5, bezeichnet das Bezugszeichen 50 eine lichttransmittierende, leitfähige Schicht. Die lichttransmittierende, leitfähige Schicht 50 wird als eine erste Elektrode benutzt. Eine Kontaktstellenschicht 52 zur Verwendung beim Bonden der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 50 ist auf der lichttransmit­ tierenden, leitfähigen Schicht 50 gebildet. Obwohl nicht in Fig. 5 gezeigt, kann eine Isolationsschicht aus Siliziumoxid (SiO2) oder Siliziumnitrid (SiN) teilweise dazwischen angeordnet werden, um die Adhäsion zwi­ schen der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 50 und der Kontakt­ stellenschicht 52 zu verbessern. Eine zweite Verbindungshalbleiter­ schicht 54 ist unterhalb der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 50 gebildet. Die zweite Verbindungshalbleiterschicht 54 ist eine GaN­ basierte III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht. Vorzugsweise ist die zweite Verbindungshalbleiterschicht 54 aus einem Material vom Direkt­ übergangs-Typ (direkte Bandlücke), das mit p-leitenden Störstellen do­ tiert ist, bevorzugter aus p-leitendem GaN gebildet.
Die zweite Verbindungshalbleiterschicht 54 kann eine nicht dotierte Ma­ terialschicht sein. Zum Beispiel kann die zweite Verbindungshalbleiter­ schicht 54 eine GaN-, eine AlGaN- oder InGaN-Schicht sein, in denen Al oder In in einem vorbestimmten Verhältnis enthalten ist.
Eine aktive Schicht 56 ist unterhalb der zweiten Verbindungshalbleiter­ schicht 54 gebildet. Die aktive Schicht 56 ist eine Materialschicht, in der Laseraktivität durch die Rekombination von Ladungsträgern, wie Löcher und Elektronen, auftritt. Vorzugsweise ist die aktive Schicht 56 eine GaN-basierte III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, mit einer Mehr­ quantenmulden-(MQW)-Struktur, bevorzugter eine InxAlyGa1-x-yN- Schicht, mit 0 ≦ x ≦ 1 und x + y ≦ 1. Eine erste Verbindungshalblei­ terschicht 58 ist unterhalb der aktiven Schicht 56 gebildet, wobei sie mit Störstellen des entgegengesetzten Typs der Störstellen der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 54 dotiert ist. Die erste Verbindungshalblei­ terschicht 58 wird aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht, bevorzugt aus einem Material vom Direkt­ übergangs-Typ gebildet. Wenn die erste Verbindungshalbleiterschicht 58 mit leitenden Störstellen dotiert ist, wird eine n-leitende GaN-Schicht bevorzugt. Wenn die erste Verbindungshalbleiterschicht 58 nicht mit lei­ tenden Störstellen dotiert ist, wird die erste Verbindungshalbleiterschicht 58 aus der gleichen Materialschicht wie die zweite Verbindungshalblei­ terschicht 54 gebildet. Ein hoch widerstandsfähiges und/oder hochohmi­ ges Substrat 60 befindet sich unterhalb der ersten Verbindungshalblei­ terschicht 58. Ein Durchgangsloch 62, durch das die Unterseite der ers­ ten Verbindungshalbleiterschicht 58 freigelegt wird, ist in dem hoch wi­ derstandsfähigen Substrat 60 gebildet. Das hoch widerstandsfähige Substrat 60 ist ein ätzresistentes Substrat, zum Beispiel ein Saphirsub­ strat. Eine leitfähige Schicht 64 ist auf der Unterseite des hoch wider­ standsfähigen Substrats 60 gebildet, wobei sie mit der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht 58 durch das Durchgangsloch 62 hindurch kon­ taktiert ist. Die leitfähige Schicht 64 ist eine lichtreflektierende Material­ schicht, die als eine zweite Elektrode fungiert. Licht, das in der aktiven Schicht 56 erzeugt wird, wird daher nach oben durch die lichttransmittie­ rende leitfähige Schicht 50 hindurch emittiert. Die leitfähige Schicht 64 kann eine ohmsche Kontaktschicht, die einen Bereich der ersten Ver­ bindungshalbleiterschicht abdeckt, der durch das Durchgangsloch 62 des hoch widerstandsfähigen Substrats freigelegt ist, und eine wärme­ leitfähige Schicht umfassen, die auf der ohmschen Kontaktschicht gebil­ det ist.
In einer zweiten Ausführungsform werden dieselben Elemente wie in Ausführungsform 1 mit denselben Bezugszeichen wie in Ausführungs­ form 1 bezeichnet und eine nochmalige Beschreibung derselben kann unterbleiben.
Insbesondere ist, bezugnehmend auf Fig. 6, eine lichtreflektierende, leit­ fähige Schicht 70, die als eine erste Elektrode fungiert, auf der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 54 gebildet. Eine lichttransmittierende, leit­ fähige Schicht 72, die als eine zweite Elektrode fungiert, ist auf der Un­ terseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 60 gebildet, wobei sie mit der ersten Verbindungshalbleiterschicht 58 durch das Durchgangs­ loch 62 hindurch kontaktiert ist. Eine Kontaktstellenschicht 74 wird in ei­ nem flachen Bereich der leitfähigen Schicht 72 gebildet, wobei sie die Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 60 bedeckt. Die Kon­ taktstellenschicht 74 wird zum Bonden der lichttransmittierenden, leitfä­ higen Schicht 72 in einem Verkapselungsvorgang verwendet.
In einer dritten Ausführungsform ist, bezugnehmend auf Fig. 7, ein hoch widerstandsfähiges Substratmuster 60a auf der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 58 vorhanden. Das hoch widerstandsfähi­ ge Substratmuster 60a befindet sich in der Mitte der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht 58, während sie den übrigen Teil der Unterseite des ersten Verbindungshalbleiterschicht 58 freilässt. Die Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substratmusters 60a ist schmaler als dessen Oberseite, die mit der ersten Verbindungshalbleiterschicht 58 in Kontakt ist. Eine Seitenwand des hoch widerstandsfähigen Substratmusters 60a weist eine gewisse Abschrägung auf, um eine hervorragende Stufenbe­ deckung einer darauf abgeschiedenen Materialschicht sicherzustellen.
Eine leitfähige Schicht 80 ist gebildet, um das hoch widerstandsfähige Substratmuster 60a und den freigelegten Teil der ersten Verbindungs­ halbleiterschicht 58 zu bedecken. Die leitfähige Schicht 80 wird als eine zweite Elektrode verwendet und schirmt Licht ab.
In einer vierten Ausführungsform ist, bezugnehmend auf Fig. 8, die leit­ fähige Schicht 70, die als erste Elektrode fungiert, auf der zweiten Ver­ bindungshalbleiterschicht 54 gebildet. Dasselbe hoch widerstandsfähi­ gen Substratmuster 60a wie in Ausführungsform 3 ist auf der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 58 gebildet. Eine lichttransmit­ tierende, leitfähige Schicht 82 ist gebildet, um das hoch widerstandsfä­ hige Substratmuster 60a und einen freigelegten Teil der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht 58 zu bedecken. Eine Kontaktstellenschicht 84 ist auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substratmusters 60a gebildet. Die Kontaktstellenschicht 84 wird zum Bonden der lichttrans­ mittierenden, leitfähigen Schicht 82 in einem Verkapselungsvorgang ver­ wendet.
Eine fünfte Ausführungsform bezieht sich auf eine Halbleiterlaserdiode mit n- und p-leitenden Elektroden, die so angeordnet sind, dass sie in die gleiche Richtung zeigen, und einer wärmeleitenden Schicht, die so angeordnet ist, dass sie in die entgegengesetzte Richtung zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 9, ist eine erste Verbindungshalbleiterschicht 152 auf einem Substrat 150 gebildet. Das Substrat 150 ist ein hoch wi­ derstandsfähiges Substrat, wie ein Saphirsubstrat oder ein III-V- Verbindungshalbleiter, z. B. ein GaN- oder Siliziumcarbid(SiC)-Substrat. Bevorzugt ist die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 eine n-leitende oder undotierte GaN-basierte III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht und bevorzugter eine n-leitende GaN-Schicht oder eine GaN-Schicht. Alternativ kann die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 eine AlGaN- oder InGaN-Schicht sein, die Al bzw. In in einem vorbestimmten Ver­ hältnis enthält. Die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 ist in einen ersten Bereich R1 und einen zweiten Bereich R2 aufgeteilt. Der erste Bereich R1 ist breiter und dicker als der zweite Bereich R2. Es gibt eine Stufe zwischen dem ersten Bereich R1 und dem zweiten Bereich R2. Eine erste n-leitende Elektrode 154 ist im zweiten Bereich R2 gebildet. Eine erste Einsenkung h1 ist eingerückt von einer Unterseite des Sub­ strats 150 so gebildet, dass die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 nicht freigelegt wird, mit einer Lücke t zur Grenzschicht zwischen dem Substrat 150 und der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152. Die Lü­ cke t zwischen der Unterseite der ersten Einsenkung h1 und der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 kann in Abhängigkeit von dem Materi­ al variiert werden, das für das Substrat 150 verwendet wird. Zum Bei­ spiel ist die Wärmeleitfähigkeit eines Saphirsubstrats, einer Art hoch wi­ derstandsfähigen Substrats, sehr viel kleiner als die von einem GaN- oder SiC-Substrat. Folglich gilt, wenn die Lücke t für Saphirsubstrate als t1 bezeichnet wird und die Lücke t für GaN- oder SiC-Substrate als t2 bezeichnet wird, die Beziehung t2 < t1. Es ist jedoch unabhängig von der Art des Substrats vorteilhaft, dass die Lücke zwischen der Unterseite der Einsenkung h1 und der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 so di­ mensioniert wird, dass Wärme ausreichend durch die erste Verbin­ dungshalbleiterschicht 152 abgeleitet wird, um einen Wärmewider­ standswert zu verringern.
Wie durch gestrichelte Linien in Fig. 9 angedeutet, kann eine zweite Ein­ senkung h2 zusätzlich im Substrat gebildet werden, um den Wärmeab­ leitungswirkungsgrad zu verdoppeln. Weitere Einsenkungen können bei Bedarf im Substrat 150 gebildet sein.
Eine erste Wärmeleitungsschicht 156 mit ausgezeichnetem Wärmelei­ tungsvermögen ist so gebildet, dass sie die Unterseite der ersten Ein­ senkung h1 im Substrat 150 bedeckt. Die erste Wärmeleitungsschicht 156 dient als eine wärmeableitende Materialschicht, durch die Wärme aus der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 abgeleitet wird. Die ers­ te Wärmeleitungsschicht 156 dehnt sich über die Unterseite des Sub­ strats 150 aus und bedeckt die Seitenwand ebenso wie die Unterseite der ersten Einsenkung h1. Die erste Wärmeleitungsschicht 156 ist aus einem Material gebildet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Indium (In) oder einer Legierung aus diesen Materialien besteht. Jedes andere Ma­ terial außer den oben aufgeführten Materialen mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit oder eine Legierung daraus kann für die erste Wär­ meleitungsschicht 156 verwendet werden.
Wie oben beschrieben, kann Wärme, die in der aktiven Schicht während der Laseremission erzeugt wird, effektiv abgeleitet werden, da die erste Wärmeleitungsschicht 156 in Kontakt mit einem Teil des Substrats 150 gebildet ist, dessen Dicke reduziert ist, um seinen Wärmewiderstand zu verringern, so dass Wärme, die von der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 152 übertragen wird, ausreichend durch diesen Teil abgeleitet wird. Als Folge davon wird ein Anstieg der Stromschwelle durch den Temperaturanstieg aufgrund der Laseremission und eine Destabilisie­ rung der transversalen Lasermode verhindert, was zu einer Verbesse­ rung der Eigenschaften der Laserdiode führt.
Eine erste Überzugsschicht 158 und eine Resonatorschicht 160 sind nacheinander auf dem ersten Bereich R1 der ersten Verbindungshalblei­ terschicht 152 gebildet. Die erste Überzugsschicht 158 ist eine n-leitende Al/GaN/GaN-Schicht. Die Resonatorschicht 160 beinhaltet eine Wellen­ leitungsschicht 160a, eine aktive Schicht 160b und eine zweite Wellen­ leitungsschicht 160c, die nacheinander auf der ersten Überzugsschicht 158 aufgebracht sind. Die erste Verbindungshalbleiterschicht 152, die erste Überzugsschicht 158 und die erste Wellenleitungsschicht 160a bil­ den eine erste Materialschicht, die zur Induktion von Laseremission in der aktiven Schicht 160b verwendet wird. Die erste Verbindungshalblei­ terschicht 152 ist die unterste Schicht der ersten Materialschicht. Die aktive Schicht 160b ist eine Materialschicht in der Laseraktivität durch die Rekombination von Ladungsträgern, wie Löcher und Elektronen, auf­ tritt, bevorzugter eine GaN-basierte III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiter­ schicht, die eine MQW-Struktur aufweist, am bevorzugtesten eine InxA- lyGa1-x-yN-Schicht, mit 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1. Alternativ kann die aktive Schicht 160b aus einer InGaN-Schicht gebildet sein, die In in ei­ nem vorbestimmten Verhältnis enthält. Die erste und zweite Wellenlei­ tungsschicht 160a bzw. 160c weisen einen Brechungsindex auf, der kleiner als der Brechungsindex der aktiven Schicht 160b aber größer als der Brechungsindex der ersten Überzugsschicht 158 und einer zweiten, nachfolgend beschriebenen Überzugsschicht ist. Die erste und zweite Wellenleitungsschicht 160a bzw. 160c werden aus GaN-basierten III-V- Nitrid-Verbindungshalbleiterschichten gebildet und vorzugsweise aus einer n-leitenden GaN-Schicht bzw. aus einer p-leitenden GaN-Schicht. Eine zweite Überzugsschicht 162 und eine zweite Verbindungshalbleiter­ schicht 164 sind nacheinander auf der Resonatorschicht 160 gebildet. Die zweite Wellenleitungsschicht 160c, die zweite Überzugsschicht 162 und die zweite Verbindungshalbleiterschicht 164 bilden eine zweite Ma­ terialschicht, die zur Induktion von Laseremission in der aktiven Schicht 160b verwendet wird. Die zweite Verbindungshalbleiterschicht 164 ist die oberste Lage der zweiten Materialschicht.
Die erste und zweite Materialschicht werden in den folgenden Ausfüh­ rungsformen beschrieben.
Die zweite Überzugsschicht 162 beinhaltet einen Stegteil 162b, der in der Mitte der Resonatorschicht 160 gebildet ist, und einen Peripherieteil 162, der symmetrisch um den Stegteil 162b mit einer Dicke gebildet ist, die kleiner als die Dicke des Stegteils ist. Die zweite Verbindungshalbleiter­ schicht 164, die oberste Schicht der zweiten Materialschicht, ist auf der Oberseite des Stegteils 162b der zweiten Überzugsschicht 162 gebildet.
Die zweite Überzugsschicht 162 ist aus der gleichen Materialschicht wie die erste Überzugsschicht 158 gebildet, ist aber mit p-leitenden Störstel­ len dotiert. Die zweite Verbindungshalbleiterschicht 164 ist aus einem Material vom Direktübergangs-Typ gebildet, z. B. aus einer p-leitenden GaN-basierten III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, bevorzugt aus einer p-leitenden GaN-Schicht. Wie die erste Verbindungshalbleiter­ schicht 152 kann die zweite Verbindungshalbleiterschicht 164 aus einer GaN-Schicht oder aus einer AlGaN- oder InGaN-Schicht gebildet sein, in der Al bzw. In in einem vorbestimmten Verhältnis enthalten ist. Die voll­ ständige Oberfläche der zweiten Überzugsschicht 162 ist mit einer Passi­ vierungsschicht 166 bedeckt. Die Passivierungsschicht 166 erstreckt sich hierbei bis zu einem Kantenbereich der zweiten Verbindungshalblei­ terschicht 164. Eine zweite Elektrode 168 ist auf der Passivierungs­ schicht 166 im Kontakt mit einem Teil der Verbindungshalbleiterschicht 164 gebildet, der durch die Passivierungsschicht 166 freigelegt ist. Die zweite Elektrode 168 ist eine p-leitende Elektrode.
Die Halbleiterlaserdioden in den oben beschriebenen Ausführungsfor­ men der Erfindung sichern eine ausreichende Wärmeableitungskapazi­ tät ohne die bei herkömmlichen Laserdioden bestehende Notwendigkeit einer genauen Ausrichtung bei einem Verbindungsvorgang mit einer se­ paraten Wärmeableitungsvorrichtung. Folglich können Halbleiterlaserdi­ oden gemäß der Erfindung mit niedrigeren Kosten und gesteigerter Ausbeute verglichen mit der herkömmlichen Struktur hergestellt werden.
In einer sechsten Ausführungsform kann, bezugnehmend auf Fig. 10, ein erstes Durchgangsloch h3 durch Ausweitung der ersten Einsenkung h1 bis zur ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 durch das Substrat 150 hindurch gebildet sein. Obwohl nicht in Fig. 10 gezeigt, können mehrere erste Durchgangslöcher h3 gebildet sein, alternativ zusammen mit der in Fig. 9 gezeigten zweiten Einsenkung h2. Das erste Durch­ gangsloch h3 erstreckt sich hinter die Oberfläche der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht 152, um die Unterseite der ersten Verbindungs­ halbleiterschicht 152 nicht freizulegen. Die erste Wärmeleitungsschicht 156 wird nicht nur in Kontakt mit der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 gebildet, die durch das erste Durchgangsloch h3 freigelegt ist, son­ dern bedeckt auch die Seitenwände und die Unterseite des Substrats 150, die durch das erste Durchgangsloch h3 freigelegt sind.
Weil die erste Wärmeleitungsschicht 156 über das erste Durchgangs­ loch h3 in Kontakt mit der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 ge­ bildet ist, kann Wärme, die in der aktiven Schicht 160b durch Laser­ emission erzeugt wird, sehr effektiv abgeleitet werden.
In einer siebten Ausführungsform ist die in Fig. 11 gezeigte Halbleiterla­ serdiode die gleiche wie in Fig. 9, außer dass ein zweites Durchgangs­ loch h4 im Substrat 150 gebildet wird, um die Unterseite der ersten Ver­ bindungshalbleiterschicht 152 freizulegen. Das zweite Durchgangsloch h4 kann, wie in Fig. 12 gezeigt, bezüglich der n-leitenden Elektrode 154 ausgerichtet sein oder es können mehrere solche zweite Durchgangslö­ cher h4 im Substrat 150 gebildet sein. Alternativ kann das zweite Durch­ gangsloch h4 zusammen mit der ersten Einsenkung h1 und/oder dem ersten Durchgangsloch h3 gebildet sein, das sich bis zur ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht 152 erstreckt. Die erste Wärmeleitungsschicht 156 ist so gebildet, dass sie das zweite Durchgangsloch h4 oder irgend­ eine Art der oben beschriebenen Durchgangslöcher und die Unterseite des Substrats bedeckt.
In einer achten Ausführungsform ist die in Fig. 12 gezeigte Halbleiterla­ serdiode die gleiche wie in Fig. 11 gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung, außer dass das zweite Durchgangsloch h4 im Substrat 150 so gebildet ist, dass es einen Teil der zweiten Verbindungshalblei­ terschicht freilegt, der bezüglich der n-leitenden Elektrode 154 ausge­ richtet ist.
In einer neunten Ausführungsform ist die in Fig. 13 gezeigte Halbleiter­ laserdiode die gleiche wie in Fig. 9 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung, außer dass das Substrat 150 nur auf einem Teil der Un­ terseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 verbleibt, der be­ züglich dem Stegteil 162b der zweiten Überzugsschicht 162 ausgerichtet ist, und die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152, die das Substrat 150 umschliesst, auf eine vorbestimmte Dicke geätzt ist, mit einer Stufe zwischen dem geätzten Teil der ersten Verbindungshalb­ leiterschicht 152 und dem nicht geätzten Teil, der durch das Substrat geschützt wird. Die erste Wärmeleitungsschicht 156 ist so gebildet, dass sie das Substrat 150 und die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 bedeckt.
In einer zehnten Ausführungsform ist die in Fig. 14 gezeigte Halbleiterla­ serdiode die gleiche wie in Fig. 13, außer dass keine Stufe auf der Un­ terseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 existiert, weil die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 nicht geätzt wird.
In einer elften Ausführungsform ist, anders als bei der in Fig. 13 gezeig­ ten Halbleiterlaserdiode, bei der das Substrat 150 auf der Mitte der Un­ terseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 verbleibt, in der in Fig. 15 gezeigten Halbleiterlaserdiode 152 das Substrat zu einer Seite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 hin verschoben. Weiterhin weist die in Fig. 15 gezeigte, erste Verbindungshalbleiterschicht 152 ei­ ne Stufe zwischen einem Teil, der durch das Substrat 150 geschützt wird, und einem freigelegten Teil auf. Die erste Wärmeleitungsschicht ist so gebildet, dass sie die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 152 und des Substrats bedeckt.
In einer zwölften Ausführungsform ist die in Fig. 16 gezeigte Halbleiter­ laserdiode die gleiche wie in Fig. 15 gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung, außer dass keine Stufe auf der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 existiert.
Halbleiterlaserdioden gemäß der Erfindung, in denen n- und p-leitende Elektroden vertikal, mit einer aktiven Schicht zwischen sich, angeordnet sind, werden im Folgenden in den Ausführungsformen 13 bis 18 be­ schrieben.
In einer dreizehnten Ausführungsform bezeichnet in Fig. 17 das Be­ zugszeichen 150 das hoch widerstandsfähige Substrat. Dieses ist ein ätzresistentes Saphirsubstrat. Materialschichten für Laseraktivität sind auf dem hoch widerstandsfähigen Substrat 150 gebildet und Elektro­ denmaterialschichten sind in Kontakt mit den Materialschichten für La­ seraktivität gebildet.
Insbesondere ist die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 auf dem hoch widerstandsfähigen Substrat 150 gebildet. Die erste Verbindungs­ halbleiterschicht 152 ist aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht vom Direktübergangs-Typ und vorzugs­ weise aus einer n-leitenden GaN-Schicht gebildet. Ein Teil der Untersei­ te der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 wird durch das erste Ver­ bindungsloch h3 freigelegt, das im hoch widerstandsfähigen Substrat 150 gebildet ist, und eine leitfähige Schicht 175 ist auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 150 in Kontakt mit dem freige­ legten Teil der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 gebildet. Die leit­ fähige Schicht 175 wird als eine untere Elektrode verwendet. Die erste Überzugsschicht 158, eine n-leitende AlGaN/GaN-Schicht, ist auf der ers­ ten Verbindungshalbleiterschicht gebildet. Die erste Wellenleitungs­ schicht 160a, die aktive Schicht 160b und die zweite Wellenleitungs­ schicht 160c, die die Resonatorschicht 160 bilden, sind nacheinander auf der ersten Überzugsschicht 158 gebildet. Die erste und zweite Wel­ lenleitungsschicht 160a bzw. 160c sind aus GaN-basierten III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschichten und vorzugsweise aus einer n-leitenden bzw. p-leitenden GaN-Schicht gebildet. Der Brechungsindex der ersten und zweiten Wellenleitungsschicht 160a und 160c ist größer als der Bre­ chungsindex der ersten Überzugsschicht 158. Die aktive Schicht 160b ist aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ge­ bildet, zum Beispiel einer InGaN-Schicht, die In in einem vorbestimmten Verhältnis enthält. Der Brechungsindex der aktiven Schicht 160b ist grö­ ßer als der Brechungsindex der ersten und zweiten Wellenleitungs­ schicht 160a und 160c. Da die Resonatorschicht 160 ein Brechungin­ dexprofil mit einem Spitzenwert des Brechungsindex im mittleren Be­ reich und einem Abfall außerhalb dieses Bereichs aufweist, wird wie oben beschrieben der Wirkungsgrad der Laseremission bei reduziertem optischem Verlust verbessert. Die zweite Überzugsschicht 162 ist auf der zweiten Wellenleitungsschicht 160c gebildet. Die zweite Überzugsschicht 162 ist aus dem gleichen Material wie die erste Überzugsschicht gebildet, ist aber mit p-leitenden Störstellen dotiert. Die zweite Überzugsschicht 162 beinhaltet einen Stegteil 162a in ihrer Mitte und einen Peripherieteil 162b, der den Stegteil 162a so umgibt, dass er parallel zu der aktiven Schicht 160b und dünner als der Stegteil 162a ist. Eine zweite Verbin­ dungshalbleiterschicht 164 ist auf der Oberseite des Stegteils 162b der zweiten Überzugsschicht 162 gebildet. Die zweite Verbindungshalbleiter­ schicht 164 ist aus dem gleichen Material wie die erste Verbindungs­ halbleiterschicht 152 gebildet, ist jedoch mit p-leitenden Störstellen do­ tiert. Die gesamte Oberfläche der zweiten Überzugsschicht 162 ist mit der Passivierungsschicht 166 bedeckt. Die Passivierungsschicht 166 kon­ taktiert symmetrisch beide Seiten der zweiten Verbindungshalbleiter­ schicht 164. Eine leitfähige Schicht 168 ist auf der Passivierungsschicht 166 in Kontakt mit einem Teil der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 164 gebildet, der durch die Passivierungsschicht 166 freigelegt ist. Die leitfähige Schicht 168 wird als eine obere Elektrode verwendet.
In einer vierzehnten Ausführungsform ist die in Fig. 18 gezeigte Halblei­ terlaserdiode die gleiche wie in Fig. 17 gemäß der dreizehnten Ausfüh­ rungsform der Erfindung, außer dass ein hoch widerstandsfähiges Sub­ stratmuster 150a in der Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalb­ leiterschicht 152 verbleibt, und die leitfähige Schicht 175 so gebildet ist, dass sie die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 und das hoch widerstandsfähige Substratmuster 150a bedeckt.
In einer fünfzehnten Ausführungsform sind, bezugnehmend auf Fig. 19, die erste Verbindungshalbleiterschicht 152, die erste Überzugsschicht 158, die Resonatorschicht 160, die zweite Überzugsschicht 162, die zwei­ te Verbindungshalbleiterschicht 164, die Passivierungsschicht 166 und die zweite Elektrode 168 nacheinander auf dem Substrat 150 gebildet. Das erste Durchgangsloch h3 ist durch das Substrat 150 hindurch gebil­ det, um die erste Verbindungshalbleiterschicht 152 freizulegen. Bevor­ zugt ist das erste Durchgangsloch h3 mit der zweiten Elektrode 168 ausgerichtet gebildet. Alternativ kann das erste Durchgangsloch h3 un­ ter Berücksichtigung der zweiten Elektrode 168 zu irgendeiner Seite hin verschoben sein. Wie durch gestrichelte Linien angedeutet, kann das erste Durchgangsloch h3 im Substrat 150 zusammen mit der ersten Ein­ senkung h1 gebildet sein. Aufgrund des Vorhandenseins der ersten Ein­ senkung h1 wird der Wärmeableitungswirkungsgrad weiter verbessert. Die leitfähige Schicht 175 ist gebildet, um den Bereich, der durch das erste Durchgangsloch h3 freigelegt wird, und die Unterseite des Sub­ strats 150 vollständig zu bedecken. Die leitfähige Schicht 175 beinhaltet eine ohmsche Kontaktschicht 180, die mit dem Teil, der durch das erste Durchgangsloch h3 hindurch freigelegt wird, und der Unterseite des Substrats 150 in Kontakt steht, und eine zweite Wärmeleitungsschicht 176, die auf der ohmschen Kontaktschicht 180 gebildet ist. Die zweite Wärmeleitungsschicht 176 dient nicht nur zur Ableitung von Wärme, die in der aktiven Schicht 160b erzeugt wird, sondern wird auch als erste (n- leitende) Elektrode benutzt. Die ohmsche Kontaktschicht 180 dient dazu, Potentialschwellen zwischen der zweiten Wärmeleitungsschicht 176 und der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 152 anzupassen. In dieser Ausführungsform fungieren die n-leitenden Elektroden auch als eine Wärmeleitungsschicht.
In einer sechzehnten Ausführungsform verbleibt in der in Fig. 20 gezeig­ ten Halbleiterlaserdiode das hoch widerstandsfähige Substratmuster 150a auf einem Teil der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 152, die bezüglich dem Stegteil 162b der zweiten Überzug­ schicht 162 ausgerichtet ist. Die ohmsche Kontaktschicht 180 ist gebil­ det, um die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 und das hoch widerstandsfähige Substratmuster 150a zu bedecken, und die zweite Wärmeleitungsschicht 176 ist auf der ohmschen Kontaktschicht 180 gebildet. Wie durch gestrichelte Linien angedeutet, kann ein Teil der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152, der durch das hoch wider­ standsfähige Substratmuster 150a freigelegt ist, auf eine vorbestimmte Dicke geätzt sein. In diesem Fall gibt es eine Stufe zwischen dem geätz­ ten Teil der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 und dem Teil, der durch das hoch widerstandsfähige Substratmuster 150a geschützt ist.
In einer siebzehnten Ausführungsform ist die in Fig. 21 gezeigte Halblei­ terlaserdiode die gleiche wie in Fig. 19 gemäß der fünfzehnten Ausfüh­ rungsform der Erfindung, außer dass das zweite Durchgangsloch h4 im Substrat 150 so gebildet ist, dass es einen Teil der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 freilegt. Die ohmsche Kontaktschicht 180 ist so gebildet, dass sie das Substrat 150 und den freigelegten Teil der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 bedeckt, und die zweite Wärmeleitungsschicht, die als n-leitende Elektrode benutzt wird, ist auf der ohmschen Kontaktschicht 180 gebildet. Bevorzugt ist das zweite Durchgangsloch h4 bezüglich der zweiten Elektrode 168 ausgerichtet gebildet. Das zweite Durchgangsloch kann von der bezüglich der zwei­ ten Elektrode 168 ausgerichteten Position zu einer Seite hin verschoben sein.
Mehrere zweite Durchgangslöcher h4 können im Substrat 150 gebildet sein. In diesem Fall ist nur eines dieser zweiten Durchgangslöcher h4 mit einer ohmschen Kontaktschicht so beschichtet, dass es als Strom­ pfad benutzt wird und die verbleibenden zweiten Durchgangslöcher h4 werden nur dazu benutzt, den Wärmeableitungswirkungsgrad zu verbessern.
Alternativ kann die erste Einsenkung h1 zusätzlich im Substrat 150 zu­ sammen mit dem zweiten Durchgangsloch h4 gebildet sein.
In einer achtzehnten Ausführungsform ist das Substrat 150 der in Fig. 22 gezeigten Hableiterlaserdiode von der Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 zu einer Seite dieser Schicht hin ver­ schoben. Die ohmsche Kontaktschicht 180 ist so gebildet, dass sie die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 und das Substrat 150 bedeckt, und die erste Wärmeleitungsschicht 176 ist auf der ohm­ sche Kontaktschicht 180 gebildet. Obwohl nicht in Fig. 12 gezeigt, kann ein Teil der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152, auf dem das Substrat 150 nicht vorhanden ist, auf eine vorbestimmte Dicke geätzt sein, so dass eine Stufe auf der Unterseite der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht 152 existiert.
Basierend auf einer Vielzahl von wärmeableitenden Elementen, die in den obigen Ausführungsformen beschrieben sind, in denen die erste bzw. zweite Wärmeleitungsschicht 156 bzw. 176 so gebildet ist, dass sie direkt oder indirekt in Kontakt mit der untersten Materialschicht der ers­ ten Verbindungshalbleiterschicht 152 ist, können alternative Laserdioden konstruiert werden. Zum Beispiel kann die erste Wärmeleitungsschicht 156 in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 152 durch Entfernen des Substrats 150 gebildet sein, die die un­ terste erste Materialschicht ist, oder die zweite Wärmeleitungsschicht 176 kann auf der ohmschen Kontaktschicht 180 in Kontakt mit der Un­ terseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 152 durch Entfernen des Substrats 150 gebildet sein.
Insbesondere wird das Substrat, nachdem die p-leitende Elektrode 168 gebildet ist, in einem nachfolgenden Ätzprozess vollständig entfernt, so dass kein Substrat übrig bleibt. Nachfolgend wird die erste Wärmelei­ tungsschicht 156 in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungs­ halbleiterschicht 152 gebildet. Alternativ wird die ohmsche Kontakt­ schicht 180 in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalblei­ terschicht 152 gebildet, und dann wird die zweite Wärmeleitungsschicht 176, die als n-leitende Elektrode verwendet wird, auf der ohmschen Kontaktschicht 180 gebildet.
Ein Verfahren zur Herstellung des lichtemittierenden Bauteils gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Verfahrensbeispiele beschrieben.
In einem ersten Verfahrensbeispiel, bezugnehmend auf Fig. 23, wird ei­ ne erste Verbindungshalbleiterschicht 202 auf einem hoch widerstands­ fähigen Substrat 200 gebildet. Das hoch widerstandsfähige Substrat 200 wird aus einem ätzresistenten Substrat, bevorzugt aus einem Saphir­ substrat, gebildet. Die erste Verbindungshalbleiterschicht 202 wird aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht, bevorzugt aus einer Verbindungshalbleiterschicht vom Direktübergangs-Typ, gebil­ det. Eine Verbindungshalbleiterschicht vom Typ mit indirektem Über­ gang kann alternativ für die erste Verbindungshalbleiterschicht 202 be­ nutzt werden. Die Verbindungshalbleiterschicht vom Direktübergangs- Typ ist bevorzugt eine n-leitende GaN-Schicht. Die erste Verbindungs­ halbleiterschicht 202 kann aus einer undotierten, GaN-basierten Verbin­ dungshalbleiterschicht gebildet werden, zum Beispiel aus einer undotier­ ten GaN-, InGaN oder AlGaN-Schicht. Eine aktive Schicht 204 wird be­ vorzugt aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid-Verbindungshalb­ leiterschicht gebildet, die bevorzugter eine MQW-Struktur aufweist. Am bevorzugtesten wird die aktive Schicht 204 aus einer InxAlyGa1-x-yN- Schicht gebildet, mit 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1. Eine zweite Verbin­ dungshalbleiterschicht 206 und eine lichttransmittierende, leitfähige Schicht 208, durch die Licht durchtritt, das in der aktiven Schicht 204 erzeugt wird, werden nacheinander auf der aktiven Schicht 204 gebildet. Die zweite Verbindungshalbleiterschicht 206 wird bevorzugt aus dem gleichen Material wie die erste Verbindungshalbleiterschicht gebildet, aber dotiert mit p-leitenden Störstellen. Die zweite Verbindungshalblei­ terschicht 206 wird z. B. aus einer p-leitenden GaN-Schicht gebildet. Wie die erste Verbindungshalbleiterschicht 202 kann die zweite Verbin­ dungshalbleiterschicht 206 aus einer undotierten Materialschicht gebil­ det werden. In diesem Fall wird die zweite Verbindungshalbleiterschicht 206 aus dem gleichen Material wie die erste Verbindungshalbleiter­ schicht gebildet. Die lichttransmittierende, leitfähige Schicht 208 wird als eine obere Elektrode verwendet.
Eine nicht gezeigte, photosensitive Schicht wird auf der lichttransmittie­ renden, leitfähigen Schicht 208 abgeschieden und zu einem photosensi­ tiven Muster 212 strukturiert, durch das ein Bereich der lichttransmittie­ renden, leitfähigen Schicht 208 freigelegt wird, in der eine Kontaktstel­ lenschicht gebildet werden muss. Das photosensitive Muster 212 wird aus einem Photolackmuster gebildet. Eine leitfähige Kontaktstellen­ schicht 210 wird auf dem photosensitiven Muster 212 gebildet, um die freigelegten Bereiche der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 208 zu bedecken. Nachfolgend wird das photosensitive Muster 212 entfernt. Während der Entfernung des photosensitiven Muster 212 wird die leitfä­ hige Kontaktstellenschicht 210 auf dem photosensitiven Muster 212 ebenfalls entfernt. Chemikalien, die zum Waschen und Ablösen des pho­ tosensitiven Musters 212 verwendet werden, beeinflussen die leitfähige Kontaktstellenschicht 210 nicht, die auf der lichttransmittierenden Schicht 208 gebildet ist. Nach der Entfernung des photosensitiven Mus­ ters 212 verbleibt, wie in Fig. 24 gezeigt, nur ein leitfähiges Kontaktstel­ lenmuster 210a auf der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 208. Nachfolgend wird das leitfähige Kontaktstellenmuster 210a als eine Kon­ taktstellenschicht 201a bezeichnet. Die Kontaktstellenschicht 201a wird zum Bonden der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 208 in einem Verkapselungsvorgang verwendet.
Bezugnehmend auf Fig. 25 wird die resultierende Struktur, auf der die Kontaktstellenschicht 201a gebildet wird, invertiert, so dass die Untersei­ te des hoch widerstandsfähigen Substrats nach oben zeigt. Die vollstän­ dige Oberfläche der Unterseite wird geschliffen, geläppt und poliert. Nachfolgend wird eine nicht gezeigte Maskenschicht auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 gebildet. Die Maskenschicht kann eine weiche oder harte Maskenschicht sein. Bevorzugt wird die weiche Maske aus einer Photolackschicht und die harte Maskenschicht aus einer Siliziumoxidschicht oder aus einer Metallschicht gebildet, wie z. B. einer Nickel(Ni)-Schicht. Die Maskenschicht wird zu einem Mas­ kenmuster strukturiert, durch das ein Bereich für ein Durchgangsloch auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 freigelegt wird. Der freigelegte Bereich der Unterseite des hoch widerstandsfähi­ gen Substrats 200 wird unter Verwendung des Maskenmusters 214 als Ätzmaske geätzt, bis die erste Verbindungshalbleiterschicht 202 freige­ legt ist. In diesem Fall wird das hoch widerstandsfähige Substrat 200 trocken geätzt, wobei Cl2- oder BCl3-Gase als Reaktionsgase verwendet werden. Das Reaktionsgas, das im Trockenätzungsprozess verwendet wird, kann zusätzlich Argon(Ar)-Gas enthalten.
In den folgenden Ausführungsformen wird eine wiederholte Beschrei­ bung des Trockenätzens eines hoch widerstandsfähigen Substrats weg­ gelassen.
Bezugnehmend auf Fig. 26 wird ein Durchgangsloch 216, durch das hindurch die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 freigelegt wird, durch Ätzen des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 gebildet. Nachfolgend wird das Maskenmuster 214 entfernt.
Bezugnehmend auf Fig. 27 wird eine leitfähige Schicht 218 auf der Un­ terseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200, in dem das Durch­ gangsloch 216 gebildet wird, bevorzugt in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 gebildet, die durch das Durch­ gangsloch 216 freigelegt ist. Die leitfähige Schicht 218 wird als die unte­ re Elektrode verwendet. Weil das hoch widerstandsfähige Substrat 200 gegen Ätzen resistent ist, weist das Durchgangsloch 216, das durch Ät­ zen gebildet wird, eine leicht abgeschrägte Seitenwand so auf, dass die Stufenbedeckung in der leitfähigen Schicht 218 verbessert wird. Als Fol­ ge davon wird die leitfähige Schicht mit gleichmäßiger Dicke gebildet.
Als Ergebnis wird eine an der Oberseite emittierende Leuchtdiode erhal­ ten, in der das Durchgangsloch 216, das die Unterseite der ersten Ver­ bindungshalbleiterschicht 202 freilegt, im hoch widerstandsfähigen Sub­ strat 200 gebildet ist, auf dem die lichttransmittierende Schicht 208, die als obere Elektrode verwendet wird, die leitfähige Schicht 218, die als untere Schicht verwendet wird, die aktive Schicht 204, die erste und zweite Verbindungshalbleiterschicht 202 bzw. 206 und die Kontaktstel­ lenschicht 210a gebildet sind.
In einem zweiten Verfahrensbeispiel werden bezugnehmend auf Fig. 28 die erste Verbindungshalbleiterschicht 202, die aktive Schicht 204 und eine zweite Verbindungshalbleiterschicht 206 nacheinander auf dem hoch widerstandsfähigen Substrat 200 gebildet. Beschreibungen der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202, der aktiven Schicht 204 und der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 206 werden hier weggelassen, weil sie identisch mit denen des ersten Verfahrensbeispiels sind. Eine leitfähige Schicht 220 wird auf der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 206 gebildet. Hierbei wird die leitfähige Schicht als die obere Elektrode verwendet und weist bevorzugt eine Dicke auf, die ausreicht, um Licht abzuschirmen, das in der aktiven Schicht erzeugt wird.
Wie zum ersten Verfahrensbeispiel beschrieben, wird die resultierende Struktur invertiert, so dass die Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200, wie in Fig. 29 gezeigt, nach oben zeigt. Nachfolgend wird das Durchgangsloch 216 in dem hoch widerstandsfähigen Substrat 200 so gebildet, dass die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 durch das Durchgangsloch 216 freigelegt wird. Nachfolgend wird eine lichttransmittierende, leitfähige Schicht 222, bevorzugt vollständig, auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 in Kon­ takt mit dem freigelegten Teil der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 gebildet. Die lichttransmittierende, leitfähige Schicht 222 wird als untere Elektrode verwendet. Die nicht gezeigte leitfähige Kontaktstellen­ schicht wird auf der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 222 gebil­ det und zu einer Kontaktstellenschicht 224 strukturiert. Die Kontaktstel­ lenschicht 224 wird zum Bonden der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 222 in einem Verkapselungsvorgang verwendet.
Als Folge davon wird eine Leuchtdiode erhalten, in der das Durchgangs­ loch 216, das die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 freilegt, wie in dem ersten Verfahrensbeispiel im hoch widerstandsfähi­ gen Substrat 200 gebildet wird. Anders als die Leuchtdiode im ersten Verfahrensbeispiel ist die Leuchtdiode im zweiten Verfahrensbeispiel vom Unterseitenabstrahlungs-Typ, bei der die untere Elektrode, die auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 gebildet ist, transparent ist, und die Kontaktstellenschicht 224 auf der Unterseite der unteren Elektrode gebildet ist.
Ein drittes Verfahrensbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren zu Herstel­ lung einer Leuchtdiode vom Oberseitenabstrahlungs-Typ wie im ersten Verfahrensbeispiel. Die Vorgänge jedoch, die auf das Ätzen des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 folgen, unterscheiden sich vom ersten Verfahrensbeispiel. Die Vorgänge bis zum Schleifen, Läppen und Polie­ ren der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 werden gemäß dem ersten Verfahrensbeispiel durchgeführt.
Nachfolgend wird, wie in Fig. 30 gezeigt, ein Maskenmuster 226, das nur einen vorbestimmten Bereich des hoch widerstandsfähigen Sub­ strats 200 abdeckt und den verbleibenden Teil freilegt, auf der Untersei­ te des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 gebildet. Bevorzugt wird das Maskenmuster 226 in der Mitte der Unterseite des hoch wider­ standsfähigen Substrats 200 gebildet. Der vollständige, freigelegte Be­ reich des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 wird geätzt, wobei das Maskenmuster 226 als eine Ätzmaske verwendet wird, bis die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 freigelegt ist.
Bezugnehmend auf Fig. 31 verbleibt als eine Folge des Ätzens der Un­ terseite, nicht jedoch des Mittelbereichs, des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 ein hoch widerstandsfähiges Substratmuster 200a auf der Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202, so dass die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 außer eines Bereichs, der durch das hoch widerstandsfähige Substratmuster 200a geschützt wird, freigelegt wird. Der freigelegte Bereich der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 wird auf eine vorbestimmte Dicke wäh­ rend des Ätzvorgangs abgetragen. Aufgrund des Ätzwiderstands des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 weist die Seitenwand des hoch widerstandsfähigen Substratmusters 200a eine positive Steigung auf. In anderen Worten ist eine Fläche eines Bereichs des hoch widerstandsfä­ higen Substratmusters 200a, der von dem Maskenmuster 226 bedeckt wird, kleiner als eine Fläche eines Bereichs des hoch widerstandsfähi­ gen Substratmusters 200a, der in Kontakt mit der ersten Verbindungs­ halbleiterschicht 202 ist.
Nach der Entfernung des Maskenmusters 226 wird eine leitfähige Schicht 118 auf der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 220 gebildet, die durch Ätzen freigelegt wird, um das hoch widerstands­ fähige Substratmuster 200a wie in Fig. 32 gezeigt abzudecken. Die leit­ fähige Schicht 228 wird als die untere Elektrode verwendet.
Als Folge davon wird eine an der Oberseite emittierende Leuchtdiode erhalten, in der das hoch widerstandsfähige Substratmuster 200a in Kontakt mit der Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 202 ist und die lichtreflektierende untere Elektrode 228 in Kon­ takt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 so gebildet ist, dass sie das hoch widerstandsfähige Substratmuster 200a umgibt.
Ein viertes Verfahrensbeispiel ist eine Kombination der Merkmale des zweiten und dritten Verfahrensbeispiels zur Herstellung von Leuchtdio­ den.
Besonders die Verfahrensschritte bis zum Polieren der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 werden gemäß dem zweiten Verfahrensbeispiel durchgeführt. Nachfolgend wird, wie in Fig. 33 ge­ zeigt, ein Maskenmuster 230, das zur Bildung des in Fig. 34 gezeigten hoch widerstandsfähigen Substratmusters 200a verwendet wird, auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 gebildet. Die Un­ terseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 200 wird, soweit sie durch das Maskenmuster 230 freigelegt wird, unter Verwendung des Maskenmusters 230 als Ätzmaske geätzt und das Maskenmuster 230 wird entfernt. Als Folge davon verbleibt das hoch widerstandsfähige Substratmuster 220a wie im dritten Verfahrensbeispiel in der Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202. Eine lichttrans­ mittierende, leitfähige Schicht 232, die in Bezug auf Licht transparent ist, das von der aktiven Schicht 204 emittiert wird, wird auf der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 gebildet, um das hoch wi­ derstandsfähige Substratmuster 220a abzudecken. Die lichttransmittie­ rende, leitfähige Schicht 232 wird als die untere Elektrode verwendet. Die nicht gezeigte leitfähige Kontaktstellenschicht wird über der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 232 gebildet und zu einer Kon­ taktstellenschicht 234 strukturiert. Die Kontaktstellenschicht 234 kann in jedem Bereich der lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht 232 gebil­ det werden, bevorzugt jedoch in einem Bereich der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substratmusters 200a, um das Bonden zu erleich­ tern.
Als Folge davon wird eine Leuchtdiode vom Unterseitenabstrahlungs- Typ erhalten, bei der das hoch widerstandsfähige Substratmuster 200a in Kontakt mit der Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 202 ist und die lichttransmittierende untere Elektrode 232 in Kon­ takt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 202 so gebildet ist, dass sie das hoch widerstandsfähige Substratmuster 200a umgibt.
Die fünfte Ausführungsform des Herstellungsverfahrens, bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren der Halbleiterlaserdiode von Ausführungsform 13. Fig. 35 erläutert ein Verfahren, bei dem nacheinander Material­ schichten für Laseraktivität im hoch widerstandsfähigen Substrat gebil­ det werden.
Bevorzugt werden, bezugnehmend auf Fig. 35, eine erste Verbindungs­ halbleiterschicht 302, eine erste Überzugsschicht 304, eine erste Wellen­ leitungsschicht 306, eine aktive Schicht 308, eine zweite Wellenleitungs­ schicht 310, eine zweite Überzugsschicht 312 und eine zweite Verbin­ dungshalbleiterschicht 314 nacheinander auf einem hoch widerstands­ fähigen Substrat 300 gebildet. Die aktive Schicht 308 und die erste und zweite Wellenleitungsschicht 306 bzw. 310 bilden eine Resonatorschicht für Laseraktivität. Bevorzugt ist das hoch widerstandsfähige Substrat 300 ein ätzresistentes Saphirsubstrat. Sowohl die erste Verbindungs­ halbleiterschicht 302 als auch die zweite Verbindungshalbleiterschicht 314 werden aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid-Verbindungs­ halbleiterschicht, bevorzugt aus einer Verbindungshalbleiterschicht vom Direktübergangs-Typ und am bevorzugtesten aus einer n-leitenden bzw. p-leitenden GaN-Schicht gebildet. Eine GaN-basierte III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht vom Indirektübergangs-Typ kann für die erste und zweite Verbindungshalbleiterschicht 302 bzw. 314 ohne eine Beschränkung des Übergangstyps verwendet werden. Alternativ können die erste und zweite Verbindungshalbleiterschicht 302 bzw. 314 aus ei­ ner undotierten GaN-, InGaN- oder AlGaN-Schicht gebildet werden, in der Al bzw. In in einem vorbestimmten Verhältnis enthalten ist. Die Ma­ terialien der ersten und zweiten Verbindungshalbleiterschicht 302 bzw. 314 sind nicht auf GaN-basierte Materialien und Nitride beschränkt.
Die aktive Schicht 308 wird bevorzugt aus einer GaN-basierten III-V- Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht gebildet, die bevorzugter eine MQW- Struktur aufweist. Am bevorzugtesten wird die aktive Schicht 308 aus einer InxAlyGa1-x-yN-Schicht gebildet, mit 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1. Die erste und zweite Überzugsschicht 304 bzw. 308 weisen Brechungsindi­ zes auf, die kleiner als die der ersten und zweiten Wellenleitungsschicht 306 bzw. 310 und auch kleiner als der der aktiven Schicht 308 sind. Be­ vorzugt wird die erste Überzugsschicht 304 aus einer n-leitenden AlGaN/GaN-Schicht und die zweite Überzugsschicht 312 aus einer p- leitenden AlGaN/GaN-Schicht gebildet. Die erste und zweite Wellenlei­ tungsschicht 306 bzw. 310 werden aus Materialschichten, deren Bre­ chungsindizes größer als die der ersten und zweiten Überzugsschicht 304 bzw. 312 sind, und bevorzugt aus GaN-basierten III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschichten gebildet. Bevorzugter werden die erste und zweite Wellenleitungsschicht 306 bzw. 310 aus einer n-leitenden bzw. p-leitenden GaN-Schicht gebildet. Die erste und zweite Wellenlei­ tungsschicht 306 bzw. 310 reflektieren vollständig nur Licht, das von der aktiven Schicht 308 in eine Richtung senkrecht zu einer Achse zwischen der Resonatorschicht und der aktiven Schicht 308 zusammen mit der ersten bzw. zweiten Überzugsschicht 304 bzw. 312 emittiert wird, um das Licht auf die aktive Schicht 308 zu beschränken. Bevorzugt wird schließ­ lich die aktive Schicht 308 aus einem Material gebildet, dessen Bre­ chungsindex größer als der der ersten bzw. zweiten Wellenleitungs­ schicht 306 bzw. 310 ist. Die aktive Schicht ist eine Materialschicht, in der maßgeblich Laseraktivität stattfindet. Die aktive Schicht 308 wird be­ vorzugt aus einer GaN-basierten III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht und bevorzugter aus einer InGaN-Schicht gebildet, in der In in einem vorbestimmten Verhältnis enthalten ist. Die aktive Schicht kann aus jeder anderen III-V- Verbindungshalbleitermaterialschicht außer den GaN-basierten Materi­ alschichten gebildet werden. In diesem Fall werden die erste und zweite Materialschicht 306 bzw. 310, die erste und zweite Überzugsschicht 304 bzw. 312 und die erste und zweite Verbindungshalbleiterschicht 302 bzw. 314 aus anderen Materialien gebildet, die Eigenschaften aufwei­ sen, die gut zu den Eigenschaften der aktiven Schicht 308 passen.
Nachfolgend wird eine nicht gezeigte lichtempfindliche Schicht auf der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 314 abgeschieden und zu einem lichtempfindlichen Muster 316 strukturiert, das einen vorbestimmten Be­ reich der zweiten Verbindungshalbleiterschicht 314 bedeckt. Das licht­ empfindliche Muster 316 ist ein Maskenmuster, das zu einer Musterer­ zeugung der zweiten Kontaktstellenschicht 312 in eine Stegform ver­ wendet wird.
Bezugnehmend auf Fig. 36 wird, wenn das lichtempfindliche Muster 316 als Ätzmaske verwendet wird, ein freigelegter Bereich der zweiten Ver­ bindungshalbleiterschicht 314 geätzt und dann wird ein freigelegter Be­ reich der zweiten Überzugsschicht auf eine vorbestimmte Dicke geätzt. Als Folge davon entsteht in der zweiten Überzugsschicht eine Steg- oder eine Rippenstruktur, in der die Mitte der zweiten Überzugsschicht 312, über der das lichtempfindliche Muster 316 gebildet wird, relativ dick ist und ein peripherer Bereich, außerhalb der Mitte der zweiten Überzug­ schicht 312, relativ dünn ist. Ein zweites Verbindungshalbleitermuster 314a verbleibt auf dem Steg der zweiten Überzugsschicht 312.
Nach der Entfernung des lichtempfindlichen Musters 316, wird wie in Fig. 37 gezeigt eine Passivierungsschicht 318 über der Überzugsschicht 312 gebildet, die die Stegstruktur aufweist und so gemustert wird, dass sie einen Bereich, vorzugsweise die Mitte des Verbindungshalbleiter­ musters 314a, freilegt. Als Folge davon wird die Passivierungsschicht 318 auf der zweiten Überzugsschicht 312 symmetrisch um das zweite Verbindungshalbleitermuster 314a herum mit demselben gebildet. Eine leitfähige Schicht 320 wird auf der Passivierungsschicht 318 in Kontakt mit dem freigelegten Bereich des zweiten Verbindungshalbleitermusters 314a gebildet. Die leitfähige Schicht 320 wird als die obere Elektrode verwendet.
Bezugnehmend auf Fig. 38, wird die resultierende Struktur nach der Bil­ dung der leitfähigen Schicht 320 invertiert, so dass die Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 nach oben zeigt. Nachfolgend wird die Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 geschlif­ fen, geläppt und poliert, um die Dicke des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 bis auf ein Maß zu reduzieren, bei der das Bauteil noch betrieben werden kann. Eine nicht gezeigte Maskenschicht wird auf der polierten Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 gebil­ det. Die Maskenschicht wird aus einer Photolackschicht, einer Silizium­ oxidschicht oder einer Metallschicht, wie einer Nickelschicht, gebildet. Die Maskenschicht wird zu einem Maskenmuster 332 strukturiert, durch das ein Bereich für ein Durchgangsloch auf der Unterseite des hoch wi­ derstandsfähigen Substrats 300 freigelegt wird. Der freigelegte Bereich des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 wird unter Verwendung des Maskenmusters 322 als Ätzmaske geätzt, bis die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 302 freigelegt ist.
Als Ergebnis wird ein Durchgangsloch 324 im hoch widerstandsfähigen Substrat 300 gebildet, das einen Bereich der Unterseite der ersten Ver­ bindungshalbleiterschicht 302 wie in Fig. 39 gezeigt freilegt. Nach der Entfernung des Maskenmusters 322 wird, wie in Fig. 40 gezeigt, eine leitfähige Schicht 326 auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 gebildet, und bevorzugt der vollständige Bereich des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 durch das Durchgangsloch 324 frei­ gelegt, wobei die leitfähige Schicht 326 in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 302 ist, die durch das Durchgangs­ loch 324 freigelegt wird. Die Entfernung des Maskenmusters ist nicht notwendig, wenn das Maskenmuster 322 ein hartes Maskenmuster, wie ein Siliziumoxid- oder Metallmuster, ist. Obwohl nicht in Fig. 40 gezeigt, kann die leitfähige Schicht 326 aus mehreren Schichten bestehen. Zum Beispiel kann eine ohmsche Kontaktschicht (mit einem Bezugszeichen 80 in Fig. 19 bzw. 21 bezeichnet) auf der Unterseite des hoch wider­ standsfähigen Substrats 300 in Kontakt mit der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 302, die durch das Durchgangsloch 324 hindurch freigelegt ist, gebildet werden und dann kann eine Wärmelei­ tungsschicht (mit einem Bezugszeichen 76 in Fig. 19 bzw. 21 bezeich­ net) auf der ohmschen Kontaktschicht gebildet werden. Die leitfähige Schicht 326 wird als die untere Elektrode verwendet. Wenn keine Not­ wendigkeit besteht, Wärme in Betracht zu ziehen, die während einer La­ seraktivität entsteht, kann die leitfähige Schicht 326 so gebildet werden, dass sie das Durchgangsloch 324 füllt.
Als Ergebnis wird eine Laserdiode erhalten, in der die Materialschichten für die Laseraktivität zwischen Elektroden gebildet sind, die sich gegen­ überliegen und die untere Elektrode in Kontakt mit der Materialschicht für die Laseraktivität durch das Durchgangsloch gebildet ist, das im hoch widerstandsfähigen Substrat gebildet ist.
Ein sechstes Verfahrensbeispiel bezieht sich auf ein Herstellungsverfah­ ren der Halbleiterlaserdiode gemäß der Ausführungsform vierzehn. In diesem Verfahrensbeispiel werden die Vorgänge bis zum Schleifen, Läppen und Polieren der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Sub­ strats 300 gemäß dem fünften Verfahrensbeispiel durchgeführt.
Bezugnehmend auf Fig. 41 wird ein Maskenmuster 328 auf der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 300 so gebildet, dass es einen vorbestimmten Bereich, bevorzugt die Mitte der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats 300, bedeckt und einen verbleiben­ den Bereich freilegt. Der freigelegte Bereich des hoch widerstandsfähi­ gen Substrats 300 wird unter Verwendung des Maskenmusters 318 als Ätzmaske geätzt, bis die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 302 freigelegt ist. Als Ergebnis bildet sich ein hoch widerstands­ fähiges Substratmuster 300a, das einen vorbestimmten Bereich, bevor­ zugt die Mitte der Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht 302, bedeckt, und die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht 302 ist außerhalb des hoch widerstandsfähigen Substratmusters 300a wie in Fig. 42 gezeigt freigelegt.
Nach der Entfernung der Maskenschicht 328 wird eine leitfähige Schicht 330 auf dem freigelegten Bereich des ersten Verbindungshalbleiters 302 so gebildet, dass sie das hoch widerstandsfähige Substratmuster 300a wie in Fig. 43 gezeigt vollständig bedeckt. Die leitfähige Schicht 330 wird als die obere Elektrode verwendet. Weil die Seitenwand des hoch wi­ derstandsfähigen Substratmusters 300a eine positive Steigung aufweist, kann die leitfähige Schicht 330 mit gleichmäßiger Dicke gebildet werden. Die leitfähige Schicht 330 kann aus mehreren Schichten gebildet wer­ den, gemäß dem Verfahrensbeispiel fünf.
Als Ergebnis wird eine Laserdiode erhalten, in der die Materialschichten für die Laseraktivität zwischen Elektroden gebildet sind, die sich gegen­ überliegen, und die untere Elektrode in Kontakt mit den Materialschich­ ten für die Laseraktivität so gebildet ist, dass sie das hoch widerstands­ fähige Substratmuster bedeckt.
Alternativ kann beim Bilden des Durchgangslochs 332 im hoch wider­ standsfähigen Substrat, um die Unterseite der ersten Verbindungshalb­ leiterschicht 302 freizulegen, auch eine Trennung des lichtemittierenden Bauteils erreicht werden. Dieser Ätzvorgang kann in den Verfahrensbei­ spielen zur Herstellung von lichtemittierenden Bauteilen angewendet werden, bei denen ein Durchgangsloch im hoch widerstandsfähigen Substrat gebildet wird.
Insbesondere kann, wie in Fig. 44 gezeigt, durch Bildung des Durch­ gangslochs 332 im hoch widerstandsfähigen Substrat 300, zur gleichen Zeit eine Graben 334 im Randbereich zwischen lichtemittierenden Bau­ teilen zur Bauteilisolation gebildet werden. Durch diese Vorgehenswei­ se wird ein zweiter Diamantschneidevorgang zur Bauelementisolation überflüssig und die lichtemittierenden Bauteile können durch Drücken zu der Seite, wo der Graben 334 gebildet ist, getrennt werden. In Fig. 44 bezeichnet das Bezugszeichen A einen Bereich, in dem die Leuchtdiode gebildet ist.
Außer den oben beschriebenen sind weitere erfindungsgemäße Ausfüh­ rungsformen bzw. Verfahrensbeispiele möglich. Zum Beispiel kann eine Schutzschicht für die Struktur, die auf dem hoch widerstandsfähigen Substrat gebildet ist, vor dem Polieren der Unterseite des hoch wider­ standsfähigen Substrat gebildet sein. Außerdem kann die Struktur einer lichtemittierenden Materialschicht oder von Materialschichten für die La­ seraktivität variiert werden. Für eine Laserdiode kann die Struktur zwi­ schen der aktiven Schicht und der oberen Elektrode eine andere Form als die Stegform aufweisen. Die Erfindung umfasst auch brechungsin­ dexangepasste, wellenleitende Laserdioden sowie verstärkungsange­ passte, wellenleitende Laserdioden.
Wie oben beschrieben sind die beiden Elektroden in einem lichtemittie­ renden Bauteil gemäß der Erfindung um den lichtemittierenden Bereich herum gegenüberliegend angeordnet. Zum Beispiel sind die beiden Elektroden vertikal, mit dem lichtemittierenden Bereich dazwischen, zu­ einander einander ausgerichtet. Deshalb ist in einem Verkapselungsvor­ gang das Bonden nur mit Draht ausreichend, was dazu führt, dass der Vorgang vereinfacht wird und die Herstellungsdauer sinkt. Zusätzlich ist die eine Elektrode nicht wie herkömmlich in einem tief geätzten Bereich gebildet, so dass Fehler aufgrund des Bondens reduziert werden und die Ausbeute zunimmt. Anders als bei der herkömmlichen Vorgehens­ weise, bei der die Bildung eines Elektrodenmusters von tiefem Ätzen gefolgt ist, um eine n-leitende GaN-Schicht freizulegen, wird die eine Elektrode auf der Unterseite des Substrats gebildet, was die Photolitho­ graphie und den Gesamtherstellungsvorgang vereinfacht. Die Laserdio­ de gemäß der Erfindung beinhaltet auf der Unterseite des Substrats eine Materialschicht mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit, die in Kontakt mit der n-leitenden Materialschicht ist, so dass Wärme, die in der aktiven Schicht während der Laseremission entsteht, effektiv abgeleitet werden kann, ohne den herkömmlichen Flip-Chip-Bondvorgang auszuführen. Deshalb können gemäß der Erfindung Verschlechterungen in den Bau­ teileigenschaften bei verringerten Herstellungszeiten (1/4 Reduktion im Verhältnis zum herkömmlichen Verfahren) und erhöhter Ausbeute ver­ hindert werden.

Claims (40)

1. Lichtemittierendes Bauteil mit
einer aktiven Schicht (56) zur Lichtemission und
einer ersten und einer zweiten Elektrode (50, 64) auf gegen­ überliegenden Seiten der aktiven Schicht,
gekennzeichnet durch folgende Schichtaufbaumerkmale:
eine erste Verbindungshalbleiterschicht (58) ist zwischen der aktiven Schicht (56) und der zweiten Elektrode (64) ge­ bildet,
eine zweite Verbindungshalbleiterschicht (54) ist gegen­ überliegend zur ersten Verbindungshalbleiterschicht zwi­ schen der aktiven Schicht und der ersten Elektrode (50) ge­ bildet, und
ein hoch widerstandsfähiges Substrat (60) ist an der Unter­ seite der ersten Verbindungshalbleiterschicht gebildet, wo­ bei ein Teil des Substrats entfernt ist, um einen elektrischen Kontakt zwischen der ersten Verbindungshalbleiterschicht und der zweiten Elektrode (64) zu realisieren.
2. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 1, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, dass die erste Elektrode aus einem lichttransmittie­ renden Material oder einem lichtreflektierenden Material und/oder die zweite Elektrode aus einem lichttransmittierenden Material oder einem lichtreflektierenden Material gebildet sind.
3. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, weiter ge­ kennzeichnet durch eine Kontaktstellenschicht (74), welche die erste Elektrode (72) ganz oder teilweise bedeckt.
4. Lichtemittierendes Bauteil mit
einem hoch widerstandsfähigen Substrat (150),
einer ersten und zweiten Elektrode, die sich auf gegenüber­ liegenden Seiten des hoch widerstandsfähigen Substrats befinden, und
einer laseraktiven Materialschicht zwischen dem hoch wi­ derstandsfähigen Substrat und der ersten Elektrode,
dadurch gekennzeichnet, dass
das hoch widerstandsfähige Substrat in einem Teilbereich entfernt ist, durch den hindurch die zweite Elektrode die la­ seraktive Materialschicht kontaktiert.
5. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 4, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, dass die laseraktive Materialschicht folgenden Mehrschichtaufbau besitzt:
  • - eine Resonatorschicht (160),
  • - eine erste und eine zweite Überzugsschicht (158, 162) auf gegenüberliegenden Seiten der Resonatorschicht,
  • - eine erste und eine zweite Verbindungshalbleiterschicht (152, 164) auf den voneinander abgewandten Seiten der ersten bzw. zweiten Überzugsschicht und
  • - eine Passivierungsschicht (166), die zwischen der zweiten Überzugsschicht und der zweiten Elektrode (168) in Kontakt mit einem Bereich der zweiten Verbindungshalbleiterschicht in einer symmetrischen Weise gebildet ist,
  • - wobei die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiter­ schicht die erste Elektrode durch den entfernten Bereich des hoch widerstandsfähigen Substrats hindurch kontaktiert.
6. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 5, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Resonatorschicht folgenden Mehrschicht­ aufbau besitzt:
  • - eine laseraktive Schicht (160b),
  • - eine erste Wellenleitungsschicht (160a) zwischen der laser­ aktiven Schicht und der ersten Überzugsschicht und
  • - eine zweite Wellenleitungsschicht (160c) zwischen der la­ seraktiven Schicht und der zweiten Überzugsschicht.
7. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wei­ ter gekennzeichnet durch ein Durchgangsloch, das in dem hoch widerstandsfähigen Substrat gebildet ist und die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht freilegt, wobei die erste Elekt­ rode die erste Verbindungshalbleiterschicht durch das Durch­ gangsloch hindurch kontaktiert.
8. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wei­ ter dadurch gekennzeichnet, dass das hoch widerstandsfähige Substrat lediglich einen Teilbereich der Unterseite der ersten Ver­ bindungshalbleiterschicht bedeckt und die erste Elektrode die ers­ te Verbindungshalbleiterschicht ganzflächig oder in einem Teilbe­ reich kontaktiert.
9. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wei­ ter dadurch gekennzeichnet, dass das hoch widerstandsfähige Substrat ein Saphirsubstrat ist.
10. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbin­ dungshalbleiterschicht eine n-leitende oder undotierte, GaN- basierte III-V-Nitrid-Verbindungshalbleiterschicht ist.
11. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbin­ dungshalbleiterschicht eine p-leitende, GaN-basierte III-V-Nitrid- Verbindungshalbleiterschicht ist.
12. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6 bis 11, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die aktive Schicht eine InxAlyGa1-x-yN-Schicht mit oder ohne Mehrfachquantenmulden (MQW)-Struktur ist, wobei 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1.
13. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 12, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode eine ohmsche Kontaktschicht beinhaltet, die einen Bereich der ersten Verbindungshalbleiterschicht bedeckt, der durch den ent­ fernten Bereich des hoch widerstandsfähigen Substrats freigelegt ist, und dass auf der ohmschen Kontaktschicht eine Wärmelei­ tungsschicht gebildet ist.
14. Lichtemittierendes Bauteil mit
einer aktiven Schicht zur Lichtemission und
einer ersten und einer zweiten Materialschicht auf gegenü­ berliegenden Seiten der aktiven Schicht zur Induktion von Laseremission in der aktiven Schicht,
gekennzeichnet durch folgende Schichtaufbaumerkmale:
eine erste Elektrode ist in Kontakt mit der untersten Lage der ersten Materialschicht gebildet,
eine zweite Elektrode ist in Kontakt mit der obersten Lage der zweiten Materialschicht in einer beschränkten Weise gebildet, und
ein Wärmeableitungselement ist in Kontakt mit der untersten Lage der ersten Materialschicht zur effektiven Wärmeabfüh­ rung angeordnet.
15. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 14, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Wärmeableitungselement eine Wärmelei­ tungsschicht ist, welche einen Bereich der untersten Lage der ers­ ten Materialschicht kontaktiert, während im übrigen Bereich der untersten Lage der ersten Materialschicht ein Substrat vorhanden ist.
16. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 15, weiter dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Wärmeleitungsschicht den Bereich der un­ tersten Lage der ersten Materialschicht durch ein im Substrat ge­ bildetes Durchgangsloch hindurch kontaktiert.
17. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 16, weiter gekennzeich­ net durch eine Einsenkung, die sich in die unterste Lage der ers­ ten Materialschicht hinein erstreckt und zusammen mit dem Durchgangsloch im Substrat gebildet ist.
18. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 16 oder 17, weiter da­ durch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch in einem zur ersten Elektrode ausgerichteten Bereich des Substrats gebildet ist.
19. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 16 bis 18, weiter dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Durchgangslöcher im Substrat gebildet sind.
20. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 16 bis 19, weiter dadurch gekennzeichnet, dass sich das Durchgangsloch über die unterste Lage der ersten Materialschicht hinaus erstreckt.
21. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 14 bis 20, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der untersten Lage der ersten Materialschicht in einer vorgebbaren Dicke geätzt ist, so dass eine Stufe zwischen dem Bereich der untersten Lage der ersten Materialschicht, in welchem das Substrat vorhanden ist, und dem geätzten Bereich der untersten Lage vorliegt, in welchem das Substrat nicht vorhanden ist.
22. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 17 bis 21, weiter dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Wärmeleitungs­ schicht indirekt die unterste Lage der ersten Materialschicht durch die Einsenkung kontaktiert.
23. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 17 bis 22, weiter dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einsenkungen im Substrat gebildet sind.
24. Lichtemittierendes Bauteil nach Anspruch 22 oder 23, weiter da­ durch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Durchgangsloch im Substrat gebildet ist, das sich über die unterste Materialschicht hinaus erstreckt.
25. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 24, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitungsschicht wenigstens eines der Materialien Gold (Au), Silber (Ag), Kupfer (Cu), Nickel (Ni) und Indium (In) beinhaltet.
26. Lichtemittierendes Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 25, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein hoch wi­ derstandsfähiges Substrat, ein Siliciumcarbid(SiC)-Substrat oder ein III-V-Verbindungshalbleitersubstrat ist.
27. Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) sequentielles Bilden einer ersten Verbindunghalblei­ terschicht, einer aktiven Schicht und einer zweiten Verbindungshalbleiterschicht zur Induktion einer Lichtemission auf einem hoch widerstandsfähigen Substrat,
  • b) Bilden einer lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht auf der zweiten Verbindungshalbleiterschicht,
  • c) Ätzen eines Bereichs des hoch widerstandsfähigen Substrats zur Freilegung der ersten Verbindungshalb­ leiterschicht und
  • d) Bilden einer hoch abschirmenden, leitfähigen Schicht, welche den freigelegten Bereich der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht bedeckt.
28. Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) sequentielles Bilden einer ersten Verbindunghalblei­ terschicht, einer aktiven Schicht und einer zweiten Verbindungshalbleiterschicht zur Induktion einer Lichtemission auf einem hoch widerstandsfähigen Substrat,
  • b) Bilden einer lichtreflektierenden, leitfähigen Schicht auf der zweiten Verbindungshalbleiterschicht,
  • c) Ätzen eines Bereichs des hoch widerstandsfähigen Substrats zur Freilegung der ersten Verbindungshalb­ leiterschicht und
  • d) Bilden einer lichttransmittierenden, leitfähigen Schicht, welche den freigelegten Bereich der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht bedeckt.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, weiter gekennzeichnet durch die Bildung einer Kontaktstellenschicht auf der lichttransmit­ tierenden, leitfähigen Schicht.
30. Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauteils, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Bilden einer Materialschicht für Laseraktivität auf ei­ nem hoch widerstandsfähigen Substrat,
  • b) Bilden einer ersten Elektrode auf der Materialschicht,
  • c) Ätzen eines Bereichs des hoch widerstandsfähigen Substrats zur Freilegung eines Bereichs der Material­ schicht und
  • d) Bilden einer zweiten Elektrode an der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats, welche den frei­ gelegten Bereich der Materialschicht ganz oder teil­ weise bedeckt.
31. Verfahren nach Anspruch 30, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a folgende Teilschritte umfasst:
  • - sequentielles Aufbringen einer ersten Verbindungshalblei­ terschicht, einer ersten Überzugsschicht, einer Resonator­ schicht, einer zweiten Überzugsschicht und einer zweiten Verbindungshalbleiterschicht auf das hoch widerstandsfähi­ ge Substrat,
  • - Erzeugen einer Maskenstruktur auf der zweiten Verbin­ dungshalbleiterschicht, welche diese in einem vorgebbaren Bereich bedeckt,
  • - sequentielles Strukturieren der zweiten Verbindungshalblei­ terschicht und der zweiten Überzugsschicht unter Verwen­ dung der Maskenstruktur als Ätzmaske, wobei die zweite Überzugsschicht eine fixierte Form annimmt,
  • - Entfernen der Maskenstruktur und
  • - Bilden einer Passivierungsschicht auf der in die fixierte Form strukturierten, zweiten Überzugsschicht in Kontakt mit einem Bereich der strukturierten zweiten Verbindungshalb­ leiterschicht.
32. Verfahren nach Anspruch 31, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatorschicht durch sequentielles Bilden einer ersten Wellenleitungsschicht, einer aktiven Schicht und einer zweiten Wellenleitungsschicht auf der ersten Überzugsschicht gebildet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 32, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt d folgende Teilschritte umfasst:
  • - Bilden einer ohmschen Kontaktschicht an der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrates, welche den freige­ legten Bereich der Materialschicht ganz oder teilweise be­ deckt, und
  • - Bilden einer Wärmeleitungsschicht auf der ohmschen Kon­ taktschicht.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt c ein Polieren der Unterseite des hoch widerstandsfähigen Substrats und ein Freilegen der Unter­ seite der ersten Verbindungshalbleiterschicht durch Ätzen des ent­ sprechenden Bereichs des hoch widerstandsfähigen Substrats umfasst.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, weiter dadurch gekennzeichnet, dass als hoch widerstandsfähiges Substrat ein Saphirsubstrat verwendet wird.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, weiter dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Unterseite des hoch widerstandsfähigen Sub­ strats durch Schleifen oder Läppen poliert wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das hoch widerstandsfähige Substrat unter Verwendung eines Reaktionsgases trocken geätzt wird, das we­ nigstens Cl2 oder BCl3 enthält.
38. Verfahren nach Anspruch 37, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgas des weiteren Ar-Gas enthält.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 38, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das hoch widerstandsfähige Substrat unter Bildung eines Durchgangslochs geätzt wird, durch welches die Unterseite der ersten Verbindungshalbleiterschicht freigelegt wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 39, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das hoch widerstandsfähige Substrat so geätzt wird, dass der restliche Bereich außerhalb des Bereiches des hochleitfähigen Substrates zur Freilegung der ersten Verbin­ dungshalbleiterschicht entfernt wird.
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