DE102006017573A1 - Opto-electronic semiconductor body, has carrier unit connected with semiconductor layer series, and structured layer provided between active layer and carrier unit and structured with respect to laterally varying dielectric function - Google Patents

Opto-electronic semiconductor body, has carrier unit connected with semiconductor layer series, and structured layer provided between active layer and carrier unit and structured with respect to laterally varying dielectric function Download PDF

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Abstract

The body has a radiation-emitting front side (5) with a semiconductor layer series (1) having an active layer (2) that is suitable to produce electromagnetic radiation. A carrier unit (10) connected with the series supports the series. A structured layer (6) between the layer (2) and the unit is structured with respect to a laterally varying dielectric function. Another structured layer on the front side is structured with respect to another laterally varying dielectric function. The dimensions of variation of the functions are less than or equal to wavelength of radiation emitted by the body. An independent claim is also included for a method for manufacturing an optoelectronic semiconductor body.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Halbleiterkörper, der im Betrieb Strahlung von seiner Vorderseite aussendet, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The The invention relates to an optoelectronic semiconductor body which emits radiation from its front in operation, and a procedure for its production.

Die Druckschrift US 6,831,302 beschreibt einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper, dessen strahlungsemittierende Vorderseite so strukturiert ist, dass die Vorderseite eine dielektrische Funktion aufweist, die lateral gemäß einem periodischen Muster variiert. Dies soll zu einer gerichteten Abstrahlcharakteristik des Halbleiterkörpers führen.The publication US 6,831,302 describes a radiation-emitting semiconductor body whose radiation-emitting front side is structured such that the front side has a dielectric function that varies laterally according to a periodic pattern. This should lead to a directional radiation characteristic of the semiconductor body.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen optoelektronischen Halbleiterkörper mit gerichteter Abstrahlcharakteristik anzugeben. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für einen solchen optoelektronischen Halbleiterkörper anzugeben.A Object of the present invention is an optoelectronic Semiconductor body specify with directional radiation characteristic. Another task The present invention is to provide a manufacturing method for a specify such optoelectronic semiconductor body.

Diese Aufgaben werden durch einen optoelektronischen Halbleiterkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, des Patentspruches 2 und des Patentanspruches 3 sowie durch ein Verfahren mit den Schritten gemäß Patentanspruch 21 gelöst.These Tasks are by an optoelectronic semiconductor body with the features of claim 1, patent claim 2 and the Claim 3 and by a method with the steps according to claim 21 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des Halbleiterkörpers sowie des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 4 bis 20 bzw. 22 bis 24 angegeben.advantageous Further developments and embodiments of the semiconductor body and the method are in the dependent claims 4 to 20 and 22 to 24 specified.

Der Offenbarungsgehalt der Patentansprüche wird hiermit explizit in die Beschreibung aufgenommen.Of the The disclosure of the claims is hereby explicitly incorporated in the description was taken.

Ein optoelektronischer Halbleiterkörper mit einer strahlungsemittierenden Vorderseite umfasst gemäß der Erfindung insbesondere:

  • – eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen,
  • – ein Trägerelement, das mit der Halbleiterschichtenfolge verbunden ist und diese stützt, und
  • – eine erste strukturierte Schicht zwischen der aktiven Schicht und dem Trägerelement, die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert ist.
An optoelectronic semiconductor body with a radiation-emitting front comprises according to the invention in particular:
  • A semiconductor layer sequence with an active layer which is suitable for generating electromagnetic radiation during operation,
  • A carrier element connected to and supporting the semiconductor layer sequence, and
  • A first patterned layer between the active layer and the support member patterned according to a first laterally varying dielectric function.

Der optoelektronische Halbleiterkörper umfasst anstelle des Aufwachssubstrates, auf dem die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen wurde, ein Trägerelement, das mit der Halbleiterschichtenfolge verbunden ist und diese stützt. Das Aufwachssubstrat, das zum epitaktischen Aufwachsen der Halbleiterschichtenfolge verwendet wurde, ist entweder von dem optoelektronischen Halbleiterkörper entfernt oder zumindest gedünnt, derart, dass das Aufwachssubstrat zusammen mit den darauf epitaktisch gewachsenen Schichten nicht mehr alleine freitragend ist. Zur mechanischen Stabilisierung des optoelektronischen Halbleiterkörpers, insbesondere der Halbleiterschichtenfolge umfasst dieser das Trägerelement.Of the optoelectronic semiconductor body comprises instead of the growth substrate on which the semiconductor layer sequence was grown epitaxially, a carrier element, with the semiconductor layer sequence is connected and this supports. The growth substrate used for the epitaxial growth of the semiconductor layer sequence has been used is either removed from the optoelectronic semiconductor body or at least thinned, such that the growth substrate along with the epitaxial thereon grown layers is no longer self-supporting. To the mechanical Stabilization of the optoelectronic semiconductor body, in particular the Semiconductor layer sequence includes this the carrier element.

Bei dem Trägerelement kann es sich beispielsweise um ein separat von der Halbleiterschichtenfolge gefertigtes Trägerelement handeln – solche können in einer Mehrzahl als Wafer hergestellt werden – oder auch um eine Schicht, die auf der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge in ausreichender Dicke, beispielsweise zwischen 50 µm und 100 µm, ausgebildet ist.at the carrier element For example, it may be a separate one from the semiconductor layer sequence manufactured carrier element act - such can be done in a majority are produced as wafers - or even a layer, on the epitaxially grown semiconductor layer sequence in sufficient thickness, for example between 50 microns and 100 microns, is formed.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Formulierung „ein Trägerelement, das mit der Halbleiterschichtenfolge verbunden ist" im vorliegenden Zusammenhang nicht bedeutet, dass die Halbleiterschichtenfolge zwingend unmittelbar mit dem Trägerelement eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen muss, sondern dass durchaus auch weitere Schichten, beispielsweise eine reflektierende Schicht, zwischen dem Trägerelement und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein können.At It should be noted that the phrase "a carrier element, which is connected to the semiconductor layer sequence "in the present Connection does not mean that the semiconductor layer sequence mandatory directly with the carrier element have a common interface must, but that also other layers, for example a reflective layer, between the carrier element and the semiconductor layer sequence can be arranged.

Im Unterschied zu dem optoelektronischen Bauelement der Druckschrift US 6,831,302 befindet sich die erste strukturierte Schicht nicht auf der strahlungsemittierenden Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterkörpers, sondern innerhalb des Halbleiterkörpers. Dies bietet den Vorteil, dass die Schicht gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt ist. Mit Hilfe der ersten strukturierten Schicht im Inneren des Halbleiterkörpers kann die Abstrahlcharakteristik des Halbleiterkörpers auf eine gewünschte Art und Weise beeinflusst werden.In contrast to the optoelectronic component of the document US 6,831,302 the first structured layer is not located on the radiation-emitting front side of the optoelectronic semiconductor body, but inside the semiconductor body. This offers the advantage that the layer is protected against environmental influences. With the aid of the first structured layer in the interior of the semiconductor body, the emission characteristic of the semiconductor body can be influenced in a desired manner.

Die erste strukturierte Schicht zwischen der aktiven Halbleiterschicht und dem Trägerelement kann beispielsweise Teil der epitaktisch gewachsenen aktiven Halbleiterschichtenfolge oder gesondert auf oder über dieser angebracht sein. Insbesondere kann der gesamte Teil der Halbleiterschichtenfolge zwischen dem Trägerelement und der aktiven Schicht als erste strukturierte Schicht ausgebildet sein.The first structured layer between the active semiconductor layer and the carrier element For example, part of the epitaxially grown active semiconductor layer sequence or separately on or about this be appropriate. In particular, the entire part of the semiconductor layer sequence can be between the carrier element and the active layer may be formed as a first patterned layer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die aktive Schicht ebenfalls zumindest teilweise gemäß einer dritten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert. Besonders bevorzugt ist die dritte dielektrische Funktion gemäß derer die aktive Schicht strukturiert ist, dieselbe, wie die gemäß der die ersten strukturierten Schicht strukturiert ist oder stellt eine stetige Fortsetzung dieser Funktion dar. In diesem Fall ist die Strukturierung der ersten strukturierten Schicht in die aktive Schicht fortgesetzt. Bei dieser Ausführungsform kann die aktive Schicht nur teilweise strukturiert sein oder auch in ihrer gesamten Dicke.In a preferred embodiment, the active layer is also at least partially patterned according to a third laterally varying dielectric function. Particularly preferably, the third dielectric function according to which the active layer is structured is the same as that structured according to the first structured layer or represents a continuous continuation of this function. In this case, the structuring of the first structured layer into the active layer continued. In this embodiment, the active layer may be only partially structured or in its entirety Thickness.

Die Strukturierung der aktiven Schicht bietet den Vorteil, dass die Effizienz der strukturierten Schicht in der Regel erhöht wird. Gegebenenfalls kann auf diese Art und Weise auch die spontane Emissionscharakteristik der aktiven Schicht beeinflusst, bevorzugt erhöht werden.The Structuring the active layer offers the advantage that the Efficiency of the structured layer is usually increased. Optionally, in this way also the spontaneous emission characteristics the active layer influenced, preferably increased.

Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III/V-Verbindungshalbleitermaterial, wie einem Nitrid-, Phosphid- oder Arsenidverbindungshalbleitermaterial.The Semiconductor layer sequence is preferably based on a III / V compound semiconductor material, such as a nitride, phosphide or arsenide compound semiconductor material.

Eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basiert, umfasst im vorliegenden Zusammenhang zumindest eine Schicht, bevorzugt handelt es sich hierbei um die aktive Schicht, die ein Nitridverbindungshalbleitermaterial aufweist oder aus einem solchen besteht, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es insbesondere ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.A semiconductor layer sequence based on a nitride compound semiconductor material in the present context comprises at least one layer, preferably this is the active layer, which comprises or consists of a nitride compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1 nm N, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. However, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may in particular comprise one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.

Eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial basiert, umfasst im vorliegenden Zu sammenhang zumindest eine Schicht, bevorzugt handelt es sich hierbei um die aktive Schicht, die ein Phosphidverbindungshalbleitermaterial aufweist oder aus einem solchen besteht, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mP, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es insbesondere ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, P), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.A semiconductor layer sequence based on a phosphide compound semiconductor material comprises at least one layer in the present context, preferably this is the active layer which comprises or consists of a phosphide compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1 nm P, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. However, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may in particular comprise one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula includes only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, P), even though these may be partially replaced by small amounts of other substances.

Eine Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Arsenidverbindungshalbleitermaterial basiert, umfasst im vorliegenden Zusammenhang zumindest eine Schicht, bevorzugt handelt es sich hierbei um die aktive Schicht, die ein Arsenidverbindungshalbleitermaterial aufweist oder aus einem solchen besteht, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mAs, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es insbesondere ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, As), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.A semiconductor layer sequence based on an arsenide compound semiconductor material in the present context comprises at least one layer, preferably this is the active layer comprising or consisting of an arsenide compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1-nm As, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. However, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may in particular comprise one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, As), even though these may be partially replaced by small amounts of other substances.

Insbesondere in Verbindung mit einer Halbleiterschichtenfolge, die auf einem Nitridverbindungshalbleitermatrial basiert, bietet die Anordnung der ersten strukturierten Schicht im Innern des Halbleiterkörpers folgenden Vorteil: In der Regel ist die zu dem Trägerelement gewandte Seite der Halbleiter schichtenfolge p-dotiert und wird in der Regel nur relativ dünn ausgeführt, da der p-Dotierstoff innerhalb einer dicken Schicht schlecht zu aktivieren ist. Es wurde festgestellt, dass ein geringer Abstand zwischen aktiver Schicht und erster strukturierter Schicht die Wirksamkeit der ersten strukturierten Schicht vorteilhafterweise verbessert, so dass diese Anordnung im Vergleich zu einer Anordnung der ersten strukturierten Schicht auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers zu einer effizienteren Wirkung der strukturierten Schicht führt.Especially in conjunction with a semiconductor layer sequence on a Based on nitride compound semiconductor matrix, the arrangement provides following the first structured layer in the interior of the semiconductor body Advantage: As a rule, the side facing the carrier element is the Semiconductor layer sequence p-doped and is usually carried out only relatively thin because To activate the p-dopant poorly within a thick layer is. It was found that a small distance between active Layer and first structured layer the effectiveness of the first structured layer advantageously improved so that this Arrangement compared to an arrangement of the first structured Layer on the front of the semiconductor body to a more efficient Effect of the structured layer leads.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die strahlungsemittierende Vorderseite des Halbleiterkörpers eine zweite strukturierte Schicht auf, die gemäß einer zweiten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert ist.at a particularly preferred embodiment has the radiation-emitting front side of the semiconductor body second structured layer, which according to a second laterally varying structured dielectric function.

Die Kombination der ersten strukturierten Schicht im Innern des Halbleiterkörpers mit der zweiten strukturierten Schicht an der Vorderseite des Halbleiterkörpers, führt vorteilhafterweise zu einer Erhöhung der Effizienz der Strukturierung, d. h. die Abstrahlcharakteristik des Halbleiterkörpers kann in weiteren Bereichen auf gewünschte Art und Weise eingestellt werden als dies bei der Verwendung einer einzigen strukturierten Schicht der Fall ist. Gegebenenfalls können durch Abstimmung der beiden Strukturierungen aufeinander sogar neue Funktionalitäten realisiert werden.The Combination of the first structured layer in the interior of the semiconductor body with the second patterned layer on the front side of the semiconductor body leads advantageously to an increase the efficiency of structuring, d. H. the emission characteristic of the semiconductor body can be set in other areas in the desired manner be structured as this when using a single Layer is the case. Optionally, by voting the two Structures on each other even realized new functionalities become.

Bevorzugt ist die Dicke der ersten strukturierten Schicht und/oder ggf. der zweiten strukturierten Schicht größer oder gleich dem Verhältnis aus der Wellenlänge der von dem optoelektronischen Bauelement ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung zum Brechungsindex des Materials der ersten bzw. der zweiten strukturierten Schicht. Besonders bevorzugt ist die Dicke der ersten und/oder ggf. der zweiten strukturierten Schicht größer oder gleich 40 nm.Prefers is the thickness of the first structured layer and / or possibly the second structured layer greater than or equal to the ratio the wavelength the emitted from the optoelectronic component electromagnetic Radiation to the refractive index of the material of the first and the second structured layer. Particularly preferred is the thickness of the first and / or possibly the second structured layer greater or equal to 40 nm.

Besonders bevorzugt weist die erste strukturierte Schicht ein erstes lineares Gitter und die zweite strukturierte Schicht ein zum ersten linearen Gitter orthogonales zweites lineares Gitter auf. Hierdurch kann vorteilhafterweise eine besonders hohe Effizienz der Strahlformung und/oder der Auskopplung erzielt werden.Especially Preferably, the first structured layer has a first linear one Grid and the second structured layer to the first linear one Grid orthogonal second linear grid. This can advantageously a particularly high efficiency of beam shaping and / or the decoupling can be achieved.

Bei einer anderen Ausführungsform weist eine der strukturierten Schichten eine unregelmäßige Struktur, beispielsweise eine Aufrauung auf und die andere strukturierte Schicht ein regelmäßiges Gitter. Hierdurch lässt sich insbesondere eine erhöhte Auskoppeleffizienz des Halbleiterkörpers erreichen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Halbleiterschichtenfolge relativ viel von der in der aktiven Schicht erzeugten Strahlung absorbiert, wie dies insbesondere in der Regel bei Halbleiterschichtenfolge auf Basis von Phosphidverbindungshalbleitermaterialien der Fall ist.at another embodiment one of the structured layers has an irregular structure, for example, a roughening on and the other structured layer a regular grid. hereby let yourself especially an increased Reach coupling efficiency of the semiconductor body. This is special advantageous if the semiconductor layer sequence relatively much of absorbs the radiation generated in the active layer, as this in particular usually based on semiconductor layer sequence of phosphide compound semiconductor materials.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste und/oder ggf. die zweite strukturierte Schicht einen zweidimensionalen oder einen dreidimensionalen photonischen Kristall oder besteht jeweils aus einem solchen. Umfasst die erste die erste strukturierte Schicht einen photonischen Kristall oder besteht aus einem solchen und ist die Strukturierung in die aktive Schicht fortgesetzt, so umfasst auch die aktive Schicht in ihrem strukturierten Teil einen solchen photonischen Kristall in ein oder zwei Dimensionen oder besteht aus einem solchen.at a preferred embodiment comprises the first and / or optionally the second structured layer a two-dimensional or a three-dimensional photonic Crystal or each consists of such. Includes the first the first patterned layer is or consists of a photonic crystal from such and is the structuring into the active layer continued, so also includes the active layer in their structured Part of such a photonic crystal in one or two dimensions or consists of such.

Der photonische Kristall wird durch eine Strukturierung gemäß einer periodischen oder quasiperiodischen dielektrischen Funktion gebildet. Insbesondere kann sich eine solche variierende dielektrische Funktion aufgrund periodischer oder quasiperiodischer Strukturen aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindices ausbilden, die der Kristall umfasst oder aus denen der Kristall besteht. Die Dimension des photonischen Kristalls wird durch die Dimension der (Quasi-)Periodizität der Strukturen festgelegt. Ein dreidimensionaler photonischer Kristall umfasst Strukturen, die sich in drei Raumrichtungen periodisch oder quasiperiodisch fortsetzen oder besteht aus solchen. Ein photonischer Kristall in zwei Dimensionen umfasst äquivalent Strukturen, die in zwei Raumrichtungen periodisch bzw. quasiperiodisch ausgebildet sind oder besteht aus solchen. Neben einer wellenlängenabhängigen Reflexion von einfallender elektromagnetischer Strahlung kann ein photonischer Kristall auch eine Richtungsänderung einfallender elektromagnetischer Strahlung bewirken.Of the photonic crystal is characterized by a structuring according to a periodic or quasi-periodic dielectric function formed. In particular, such a varying dielectric function may occur due to periodic or quasiperiodic structures of at least form two materials with different refractive indices, the the crystal comprises or consists of the crystal. The dimension of the photonic crystal is determined by the dimension of the (quasi-) periodicity of the structures established. A three-dimensional photonic crystal includes Structures that continue in three spatial directions periodically or quasiperiodically or consists of such. A photonic crystal in two dimensions includes equivalent Structures that are periodic or quasiperiodic in two spatial directions are formed or consists of such. In addition to a wavelength-dependent reflection of incident electromagnetic radiation can be a photonic Crystal also a change of direction cause incident electromagnetic radiation.

Umfasst die erste und/oder ggf. die zweite strukturierte Schicht bzw. ggf. die aktive Schicht einen zweidimensionalen photonischen Kristall, so ist dieser so angeordnet, dass die (Quasi-)Periodizität der Strukturen des Kristalls innerhalb einer Ebene parallel zur strahlungsemittierenden Vorderseite des Halbleiterkörpers ausgebildet ist, so dass die erste, bzw. ggf. die zweite strukturierte Schicht oder ggf. die aktive Schicht gemäß einer ersten, zweiten oder dritten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert ist.includes the first and / or optionally the second structured layer or optionally the active layer is a two-dimensional photonic crystal, so this is arranged so that the (quasi) periodicity of the structures of the crystal within a plane parallel to the radiation-emitting Front side of the semiconductor body is formed, so that the first, or possibly the second structured Layer or optionally the active layer according to a first, second or structured third laterally varying dielectric function is.

Ein zweidimensionaler photonischer Kristall kann beispielsweise reguläre Gitterstrukturen, insbesondere mit quadratischer, rechteckiger oder hexagonaler Gitterstruktur aufweisen oder aus einer solchen bestehen. Solche photonischen Kristal le werden in der Regel aus Hohlräumen in Form von Löchern und stegförmigen Vorsprüngen innerhalb eines dielektrischen Materials gebildet. Bevorzugt weist das dielektrische Material einen relativ hohen Brechungsindex auf. Als dielektrisches Material kann beispielsweise eines der folgenden Materialien verwendet werden, wobei die Brechungsindices in Klammern angegeben sind: GaN (ca. 2,5), InGaAlP (ca. 3,0–3,5), AlGaAs (ca. 3,0–3,5), SiO2 (ca. 1,5), SiN (ca. 1,8) oder Al2O3 (ca. 1,7).For example, a two-dimensional photonic crystal may comprise or consist of regular lattice structures, in particular with a square, rectangular or hexagonal lattice structure. Such photonic crystals are typically formed from voids in the form of holes and ridge-shaped protrusions within a dielectric material. Preferably, the dielectric material has a relatively high refractive index. For example, one of the following materials may be used as the dielectric material, the refractive indices being given in parentheses: GaN (about 2.5), InGaAlP (about 3.0-3.5), AlGaAs (about 3.0). 3.5), SiO 2 (about 1.5), SiN (about 1.8) or Al 2 O 3 (about 1.7).

Die erste, ggf. zweite und/oder ggf. dritte lateral variierende dielektrische Funktion entspricht bevorzugt einem periodischen oder einem quasi-periodischen Muster. Sie kann aber auch stochastisch sein.The first, optionally second and / or optionally third laterally varying dielectric Function corresponds preferably to a periodic or a quasi-periodic Template. But it can also be stochastic.

Das Muster, dem die dielektrische Funktion entspricht, kann beispielsweise ein Archimedisches Gitter, ein Fibonacci-Gitter, ein Amman-Gitter, ein Robinson-Gitter oder ein Penrose-Gitter sein. Archimedische Gitter sind beispielsweise in der Druckschrift M. Rattier et al. (2003), Appl. Phys. Lett., 83, No. 7, 1283–1285 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern durch Rückbezug aufgenommen wird.The Pattern corresponding to the dielectric function may be, for example an Archimedean lattice, a Fibonacci lattice, an Amman lattice, a Robinson lattice or a Penrose grid. Archimedean lattices are for example in the publication M. Rattier et al. (2003) Appl. Phys. Lett. 83, No. 7, 1283-1285 described their disclosure content insofar as by reference is recorded.

Die Strukturierung der ersten, ggf. der zweiten strukturierten Schicht und/oder ggf. der aktiven Schicht kann weiterhin quasikristalline Strukturen aufweisen, sowie Strukturierungen, die ein periodisches Grundgitter mit kleinen Abweichungen in jeder Gitterzelle aufweisen. Ebenso können nicht-periodische Strukturen verwendet sein, die nach vorgegebenen mathematischen Gesetzmäßigkeiten ausgebildet sind – wie etwa die oben bereits exemplarisch angegeben Muster – sowie Strukturen mit statistischer Verteilung der einzelnen Elemente.The Structuring the first, possibly the second structured layer and / or optionally the active layer may further quasi-crystalline Structures have, as well as structuring, a periodic Have basic grid with small deviations in each grid cell. Likewise non-periodic Structures to be used according to predetermined mathematical laws are trained - like for example, the examples already given by way of example - and Structures with statistical distribution of the individual elements.

Zweckmäßigerweise sind die Abmessungen der lateralen Variation der ersten, ggf. der zweiten und/oder ggf. der dritten dielektrischen Funktion kleiner oder gleich der Wellenlänge der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung. Es ist jedoch auch möglich, dass insbesondere die erste strukturierte Schicht regelmäßig ausgebildete Strukturen mit Abmessungen von mehreren µm, bevorzugt zwischen 1 µm und 100 µm, besonders bevorzugt zwischen 1 und 50 µm aufweist. Solche Strukturen sind beispielsweise in der Druckschrift WO 01/132281 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern durch Rückbezug aufgenommen wird.Appropriately, are the dimensions of the lateral variation of the first, possibly the second and / or possibly the third dielectric function smaller or equal to the wavelength that of the semiconductor body emitted radiation. However, it is also possible that in particular the first structured layer regularly formed structures with dimensions of several μm, preferably between 1 μm and 100 μm, more preferably between 1 and 50 microns. Such structures are described for example in the document WO 01/132281, the disclosure of which is included by reference.

In der Regel weist die erste strukturierte Schicht an ihrer von der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite Vorsprünge auf, die durch Hohlräume voneinander getrennt sind. Diese Vorsprünge können beispielsweise durch die Stege eines photonischen Kristalls und die Hohlräume durch dessen Löcher gebildet sein.As a rule, the first structured layer at its points away from the semiconductor layer sequence turned side projections on which are separated by cavities. These projections may be formed, for example, by the webs of a photonic crystal and the cavities through the holes.

Ist die Strukturierung der ersten strukturierten Schicht in die aktive Schicht fortgesetzt, so setzten sich auch die Vorsprünge und Hohlräume bis in die aktive Schicht fort.is the structuring of the first structured layer into the active one Layer continued, so did the projections and cavities into the active layer.

Bei einer Ausführungsform sind diese Hohlräume mit einem dielektrischen Material aufgefüllt, das sich von dem Material der Vorsprünge unterscheidet. Bevorzugt weist das Material in den Hohlräumen einen deutlich anderen Brechungsindex auf, als das Material der Vorsprünge. Bei dem Material der Vorsprünge kann es sich beispielsweise um ein Halbleitermaterial mit einem Brechungsindex zwischen 2,4 und 3,6 handeln und bei dem Material in den Hohlräumen um Siliziumdioxid mit einem Brechungsindex von etwa 1,5.at an embodiment are these cavities filled with a dielectric material that differs from the material the projections different. Preferably, the material in the cavities has a significantly different refractive index than the material of the protrusions. at the material of the projections For example, it may be a semiconductor material having a Refractive index between 2.4 and 3.6 act and the material in the cavities about silica with a refractive index of about 1.5.

Besonders bevorzugt ist zwischen der ersten strukturierten Schicht und dem Trägerelement eine reflektierende Schicht angeordnet. Diese lenkt in der aktiven Schicht erzeugte Strahlung vorteilhafterweise zur strahlungsemittierenden Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterkörpers und verhindert größtenteils, dass diese Strahlung im Trägerelement absorbiert wird. Dies erhöht die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterkörpers.Especially preferred is between the first structured layer and the support element arranged a reflective layer. This distracts in the active Layer generated radiation advantageously to the radiation-emitting Front side of the optoelectronic semiconductor body and largely prevents that this radiation is in the carrier element is absorbed. This increases the efficiency of the optoelectronic semiconductor body.

Die reflektierende Schicht muss hierbei nicht aus einer einzigen Schicht bestehen, sondern umfasst bevorzugt mehrere Schichten.The reflective layer does not have to consist of a single layer but preferably comprises several layers.

Bei einer Ausführungsform umfasst die reflektierende Schicht eine hochreflektierende metallische Schicht oder besteht aus einer solchen. Hierbei weist die hochreflektierende metallische Schicht bevorzugt Silber, Aluminium oder Gold auf oder besteht aus einem dieser Materialien. Eine hoch reflektierende metallische Schicht weist eine Reflektivität auf, die größer oder gleich 50% ist.at an embodiment The reflective layer comprises a highly reflective metallic Layer or consists of such. Here, the highly reflective metallic layer preferably silver, aluminum or gold on or consists of one of these materials. A highly reflective metallic Layer has a reflectivity on that bigger or is equal to 50%.

Besonders bevorzugt ist eine solche hochreflektierende metallische Schicht direkt auf die erste strukturierte Schicht aufgebracht, da hierdurch die strukturierte Schicht besonders effizient wirken kann.Especially preferred is such a highly reflective metallic layer directly applied to the first structured layer, as a result the structured layer can be particularly efficient.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die reflektierende Schicht eine Kontaktschicht. Die Kontaktschicht umfasst beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid (transparent conductive oxide, kurz TCO) oder besteht aus einem solchen. Transparente leitende Oxide sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Kadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3, gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin müssen TCOs nicht zwingend eine stöchometrische Zusammensetzung, wie sie oben angegeben sind, aufweisen und können auch p- oder n-dotiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Kontaktschicht ein hochreflektierendes Metall, beispielsweise Silber, Aluminium oder Gold aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen.In a further preferred embodiment, the reflective layer comprises a contact layer. The contact layer comprises, for example, a transparent conductive oxide (TCO) or consists of such. Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, typically metal oxides such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO). In addition to binary metal oxygen compounds, such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 , also include ternary metal oxygen compounds, such as Zn 2 SnO 4 , CdSnO 3 , ZnSnO 3 , MgIn 2 O 4 , GaInO 3 , Zn 2 In 2 O 5 or In 4 Sn 3 O 12 or mixtures of different transparent conductive oxides to the group of TCOs. Furthermore, TCOs do not necessarily have to have a stoichiometric composition as stated above and may also be p- or n-doped. Alternatively or additionally, the contact layer may comprise a highly reflective metal, for example silver, aluminum or gold or consist of one of these materials.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die reflektierende Schicht eine dielektrische Schicht. Die dielektrische Schicht weist bevorzugt Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid Siliziumoxynitrid, Titanoxid oder Tantaloxid auf oder besteht aus einem dieser Materialien.at a further embodiment For example, the reflective layer comprises a dielectric layer. The dielectric layer preferably comprises silicon nitride, aluminum oxide, Silicon oxide silicon oxynitride, titanium oxide or tantalum oxide on or consists of one of these materials.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, insbesondere in Verbindung mit einer ersten strukturierten Schicht innerhalb des Halbeiterkörpers ohne eine zweite strukturierte Schicht auf der Vorderseite des Halbleiterköpers, ist in der vorgegebenen Abstrahlrichtung des Halbleiterkörpers nachfolgend auf die aktive Schicht ein Distributed-Bragg-Reflector-Spiegel (DBR-Spiegel) angeordnet. Der DBR-Spiegel kann hierbei Teil der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge sein, in diesem Fall umfasst bzw. besteht er in der Regel aus einem Halbleitermaterial oder er ist auf der Vorderseite des Halbleiterkörpers aufgebracht. Alternativ kann der DBR-Spiegel neben Halbleitermaterialien auch dielektrische Materialien, beispielsweise Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid Siliziumoxynitrid, Titanoxid oder Tantaloxid aufwei sen. Mit Hilfe des DBR-Spiegels kann die Richtcharakteristik und/oder die Auskoppeleffizienz des Halbleiterkörper vorteilhafterweise erhöht werden.at a further preferred embodiment, in particular in connection with a first structured layer within the semiconductor body without a second patterned layer on the front side of the semiconductor body in the predetermined emission direction of the semiconductor body below on the active layer a distributed Bragg reflector mirror (DBR mirror) arranged. The DBR mirror can be part of the epitaxially grown Semiconductor layer sequence, in this case comprises or consists He usually made of a semiconductor material or he is on the Front side of the semiconductor body applied. Alternatively, the DBR mirror may be adjacent to semiconductor materials also dielectric materials, for example silicon nitride, aluminum oxide, Silicon oxide silicon oxynitride, titanium oxide or tantalum oxide aufwei sen. With the aid of the DBR mirror, the directional characteristic and / or the Coupling efficiency of the semiconductor body can be advantageously increased.

Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischer Halbleiterkörpers umfasst insbesondere die folgenden Verfahrensschritte:

  • – epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, auf einem Aufwachssubstrat,
  • – Strukturieren der von dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge derart, dass diese Seite eine erste strukturierte Schicht aufweist, die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert ist oder Aufbringen einer ersten strukturierten Schicht, die auf einer von dem Aufwachsubstrat abgewandten Seite gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert ist, auf die Halbleiterschichtenfolge,
  • – Verbinden der von dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge oder der ersten strukturierten Schicht mit einem Trägerelement, und
  • – Entfernen oder Dünnen des Aufwachssubstrates.
A method for producing such an optoelectronic semiconductor body comprises in particular the following method steps:
  • Epitaxially growing a semiconductor layer sequence with an active layer which is suitable for generating electromagnetic radiation during operation, on a growth substrate,
  • - structuring the side facing away from the growth substrate side of the semiconductor layer sequence such that this side has a first structured layer, which is structured according to a first laterally varying dielectric function or applying a first structured layer on a side facing away from the growth substrate according to a first lateral is structured to varying dielectric function, on the semiconductor layer sequence,
  • - Connecting the abge of the growth substrate turned side of the semiconductor layer sequence or the first structured layer with a carrier element, and
  • - Removal or thinning of the growth substrate.

Die Anordnung der ersten strukturierten Schicht im Inneren des Halbleiterkörpers auf technisch sinnvolle Art und Weise wird durch das Anbringen eines Trägerelementes und Entfernen des Aufwachssubstrates erst ermöglicht, da es ansonsten außerordentlich schwierig ist, eine epitaktaktisch auf einem Aufwachssubstrat gewachsene Schicht zu strukturieren, die nicht an einer Oberfläche des Halbleiterkörper liegt.The Arrangement of the first structured layer in the interior of the semiconductor body technically meaningful way is by attaching a support element and removing the growth substrate first allows, otherwise it is extraordinary difficult to epitactically grown on a growth substrate To structure a layer that is not on a surface of the Semiconductor body lies.

Das Trägerelement wird mit der ersten strukturierten Schicht beispielsweise mittels Löten, Kleben oder Bonden verbunden.The support element is with the first structured layer, for example by means of Soldering, Bonding or bonding connected.

Die Strukturierung der ersten bzw. ggf. der zweiten strukturierten Schicht sowie der aktiven Schicht kann beispielsweise mittels optischer Lithographie, (Nano-)Imprintlithographie oder Elektronenstrahllithographie erfolgen. Diese Verfahren werden insbesondere verwendet, um nicht stochastische Strukturierungen, wie beispielsweise die bereits oben erwähnten, periodischen und quasi-periodischen Muster zu erzeugen.The Structuring of the first and possibly the second structured layer and the active layer, for example, by means of optical Lithography, (nano) imprint lithography or electron beam lithography respectively. These methods are used in particular, not to stochastic structuring, such as the periodic ones already mentioned above and generate quasi-periodic patterns.

Eine stochastische Strukturierung der strukturierten Schichten kann beispielsweise durch Aufrauen der Schicht erfolgen, etwa durch Ätzen oder Schleifen. Weiterhin ist es möglich, eine Aufrauung der Schicht durch sandstrahlartige Verfahren zu erzielen.A For example, stochastic structuring of the structured layers by roughening the layer, such as by etching or grinding. Farther Is it possible, To achieve a roughening of the layer by sandblast-like methods.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 7 erläuterten Ausführungsbeispielen.Further advantages and advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the following in connection with the 1 to 7 explained embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1A bis 1D, schematische Schnittdarstellungen eines Halbleiterkörpers bei verschiedenen Stadien eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1A to 1D 3, schematic sectional views of a semiconductor body at various stages of an embodiment of the method according to the invention,

1E, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1E FIG. 4 is a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor body according to a first exemplary embodiment, FIG.

1F bis 1H, schematische Schnittdarstellungen durch die reflektierende Schicht gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele, 1F to 1H , schematic sectional views through the reflective layer according to various embodiments,

2, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 , a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor body according to a second exemplary embodiment,

3, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, 3 FIG. 4 is a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor body according to a third exemplary embodiment, FIG.

4, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, 4 FIG. 4 is a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor body according to a fourth embodiment, FIG.

5, eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Halbleiterkörpers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, 5 FIG. 4 is a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor body according to a fifth exemplary embodiment; FIG.

6A, eine schematische Draufsicht auf eine erste oder eine zweite strukturierte Schicht gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 6A , a schematic plan view of a first or a second structured layer according to a first exemplary embodiment,

6B, eine schematische Schnittdarstellung durch die strukturierte Schicht gemäß der 6B entlang der Linie AA', 6B , A schematic sectional view through the structured layer according to the 6B along the line AA ',

6C, eine schematische Darstellung der dielektrischen Funktion der Oberfläche der strukturierten Schicht gemäß den 6A und 6B, und 6C , a schematic representation of the dielectric function of the surface of the structured layer according to FIGS 6A and 6B , and

7, eine weitere schematische Draufsicht auf eine erste oder eine zweite strukturierte Schicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 7 , Another schematic plan view of a first or a second structured layer according to a second embodiment.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht generell als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie z. B. Schichtdicken oder Strukturgrößen zum besseren Verständnis im Vergleich zu übrigen Bestandteilen übertrieben groß dargestellt sein.In the embodiments and figures are the same or equivalent components respectively provided with the same reference numerals. The illustrated elements are not generally to scale to look at, rather individual elements, such. B. layer thicknesses or structure sizes for better understanding compared to the rest Components exaggerated shown big be.

Der Halbleiterkörper gemäß der 1E weist eine Halbleiterschichtenfolge 1 mit einer aktiven Schicht 2 auf, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die aktive Schicht 2 umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf oder besonders bevorzugt eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW) zur Strahlungserzeugung. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur beinhaltet hierbei keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit u.a. Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen. Beispiele für MQW-Strukturen sind in den Druckschriften WO 01/39282, US 5,831,277 , US 6,172,382 B1 und US 5,684,309 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.The semiconductor body according to the 1E has a semiconductor layer sequence 1 with an active layer 2 on, which generates electromagnetic radiation during operation. The active layer 2 preferably comprises a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well or more preferably a multiple quantum well structure (MQW) for generating radiation. The term quantum well structure does not contain any information about the dimensionality of the quantization. It thus includes quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures. Examples of MQW structures are described in the publications WO 01/39282, US 5,831,277 . US 6,172,382 B1 and US 5,684,309 described, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Angrenzend an beide Seiten der aktiven Schicht 2 sind weitere Halbleiterschichten 3, 4, beispielsweise Confinement-Schichten oder Kontaktschichten angeordnet. Die an die aktive Schicht 2 angrenzenden Schichten 3, 4 können beispielsweise n- oder p-dotiert sein. Die Halbleiterschichtenfolge 1 basiert beispielsweise auf einem Nitridverbindungs-Halbleitermaterial, auf einem Phosphidverbindungs-Halbleitermaterial oder auf einem Arsenidverbindungs-Halbleitermaterial.Adjacent to both sides of the active layer 2 are further semiconductor layers 3 . 4 , For example, arranged confinement layers or contact layers. The to the active layer 2 adjacent layers 3 . 4 For example, or p-doped. The semiconductor layer sequence 1 is based, for example, on a nitride compound semiconductor material, on a phosphide compound semiconductor material or on an arsenide compound semiconductor material.

Vorliegend weist die Halbleiterschicht 3 p-dotiertes GaN und eine Dicke zwischen 50 nm und 100 nm auf, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Die Halbleiterschicht 4 weist n-dotiertes GaN auf uns hat eine Dicke von einigen µm beispielsweise zwischen 2 µm und 3 µm. Die aktive Schicht 2 weist vorliegend drei Quantentöpfe basierend auf InGaN auf, die durch GaN-Barriereschichten voneinander getrennt sind. Die Dicke der aktiven Schicht 2 beträgt vorliegend etwa 50 nm.In the present case, the semiconductor layer 3 p-doped GaN and a thickness between 50 nm and 100 nm, with the boundaries included. The semiconductor layer 4 has n-doped GaN on us has a thickness of a few microns, for example between 2 microns and 3 microns. The active layer 2 has three quantum wells based on InGaN separated by GaN barrier layers. The thickness of the active layer 2 in the present case is about 50 nm.

Die von der strahlungsemittierenden Vorderseite 5 des Halbleiterkörpers abgewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 ist mit einer ersten strukturierten Schicht 6 versehen. Vorliegend ist diese erste strukturierte Schicht 6 Teil Halbleiterschichtenfolge 1, weist GaN auf und hat eine Dicke von etwa 150 nm. Die Strukturierung dieser Schicht kann beispielsweise einen zweidimensionalen oder einen dreidimensionalen photonischen Kristall ausbilden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die erste strukturierte Schicht 6 ein Fibonacci-Gitter, ein Amman-Gitter, ein Penrose-Gitter oder ein Robinson-Gitter als Strukturierung umfasst. Vorliegend ist die Strukturierung der ersten strukturierten Schicht 6 durch Löcher gebildet, so dass Vorsprünge 7 in dem Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge 1 gebildet sind, die durch Hohlräume 8 voneinander getrennt sind.The of the radiation-emitting front 5 the semiconductor body side facing away from the semiconductor layer sequence 1 is with a first structured layer 6 Mistake. This is the first structured layer 6 Part of semiconductor layer sequence 1 has GaN and has a thickness of about 150 nm. The patterning of this layer may, for example, form a two-dimensional or a three-dimensional photonic crystal. Furthermore, it is also possible that the first structured layer 6 comprises a Fibonacci lattice, an Amman lattice, a Penrose lattice or a Robinson lattice as structuring. The structuring of the first structured layer is present here 6 formed by holes so that protrusions 7 in the semiconductor material of the semiconductor layer sequence 1 are formed by cavities 8th are separated from each other.

Direkt angrenzend an die von der strahlungsemittierenden Vorderseite 5 abgewandte Seite der ersten strukturierten Schicht 6 ist eine reflektierende Schicht 9 aufgebracht. Bei der reflektierenden Schicht 9 handelt es sich beispielsweise um ei ne hochreflektive metallische Schicht, etwa aus Silber, Aluminium oder Gold oder einer Legierung aus mindestens zwei dieser Metalle (siehe 1F). Alternativ ist es auch möglich, dass es sich bei der reflektierenden Schicht um eine Kombination aus einer hochreflektiven metallischen Schicht, beispielsweise aus einem der oben genannten Materialien, und einer zwischen der hochreflektiven metallischen Schicht 91 und der strukturierten Schicht 6 angeordneten Kontaktschicht 92, die bevorzugt aus einem transparenten Material besteht, handelt (siehe 1G).Directly adjacent to the radiation-emitting front 5 opposite side of the first structured layer 6 is a reflective layer 9 applied. In the reflective layer 9 For example, it is a highly reflective metallic layer, such as silver, aluminum or gold or an alloy of at least two of these metals (see 1F ). Alternatively, it is also possible for the reflective layer to be a combination of a highly reflective metallic layer, for example of one of the abovementioned materials, and one between the highly reflective metallic layer 91 and the structured layer 6 arranged contact layer 92 , which is preferably made of a transparent material is, (see 1G ).

Diese Kontaktschicht 92 umfasst als transparentes Material beispielsweise ein TCO-Material oder besteht aus einem solchen. Weiterhin ist die Kontaktschicht 92 bei dieser Ausführungsform bevorzugt direkt auf dem Halbleitermaterial der strukturierten Schicht 6 angeordnet.This contact layer 92 comprises, for example, a TCO material as transparent material or consists of such. Furthermore, the contact layer 92 in this embodiment, preferably directly on the semiconductor material of the structured layer 6 arranged.

Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die reflektierende Schicht 9 neben der hochreflektiven metallischen Schicht 91 und einer Kontaktschicht 92 eine dielektrische Schicht 93, die beispielsweise Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid aufweist oder aus einem dieser Materialien besteht (siehe 1H). Bevorzugt ist die dielektrische Schicht 93 zwischen der Kontaktschicht 92 und der metallischen Schicht 91 angeordnet. Die dielektrische Schicht 93 verbessert das Reflexionsverhalten der reflektierenden Schicht 9 bei flachen Einfallswinkeln.In a further embodiment, the reflective layer comprises 9 next to the highly reflective metallic layer 91 and a contact layer 92 a dielectric layer 93 silicon nitride, aluminum oxide, silicon oxide or silicon oxynitride, for example, which consists of one of these materials (see 1H ). The dielectric layer is preferred 93 between the contact layer 92 and the metallic layer 91 arranged. The dielectric layer 93 improves the reflection behavior of the reflective layer 9 at shallow angles of incidence.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 1E ist angrenzend an die reflektierende Schicht 9 ein Trägerelement 10 angebracht. Das Trägerelement weist bevorzugt eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem solchen: Germanium, Silizium, Molybdän, Kupfer, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Galli umarsenid, Galliumphosphid. Denkbar sind jedoch auch andere Halbleitermaterialien bzw. Metalle sowie Glas.In the embodiment of the 1E is adjacent to the reflective layer 9 a carrier element 10 appropriate. The support element preferably comprises or consists of one of the following materials: germanium, silicon, molybdenum, copper, aluminum nitride, silicon carbide, gallium umarsenide, gallium phosphide. However, other semiconductor materials or metals as well as glass are also conceivable.

Zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers kann beispielsweise auf dessen strahlungsemittierende Vorderseite 5 eine weitere Kontaktschicht aufgebracht sein (in den Figuren nicht dargestellt).For electrical contacting of the semiconductor body can, for example, on the radiation-emitting front 5 be applied a further contact layer (not shown in the figures).

Sind alle Schichten des Halbleiterkörpers, insbesondere die reflektierende Schicht 9, elektrisch leitend ausgebildet, so kann der Halbleiterkörper rückseitig über die von der Vorderseite des Halbleiterkörpers abgewandte Rückseite 11 des Trägerelements 1 elektrisch kontaktiert werden.Are all layers of the semiconductor body, in particular the reflective layer 9 , formed electrically conductive, the semiconductor body may on the back side facing away from the front of the semiconductor body back 11 the carrier element 1 be contacted electrically.

Ist eine der Schichten des Halbleiterkörpers, insbesondere die reflektierende Schicht 9, ganzflächig elektrisch isolierend ausgebildet, beispielsweise wenn die reflektierende Schicht durch eine dielektrische Schicht 93 gebildet wird oder eine solche umfasst, können die Kontakte auch seitlich der strukturierten Schicht ausgebildet sein (ebenfalls in den Figuren nicht dargestellt). Hierzu werden in seitlichen Kontaktbereichen die aktive Schicht 2 und die angrenzende Halbleiterschichten 4 weggeätzt und innerhalb der Kontaktbereiche ein elektrisch leitendes Kontaktmaterial aufgebracht.Is one of the layers of the semiconductor body, in particular the reflective layer 9 formed over the entire surface electrically insulating, for example, when the reflective layer through a dielectric layer 93 is formed or includes such, the contacts may also be formed laterally of the structured layer (also not shown in the figures). For this purpose, the active layer in lateral contact areas 2 and the adjacent semiconductor layers 4 etched away and applied within the contact areas an electrically conductive contact material.

Ein Halbleiterkörper, wie er schematisch in der 1E dargestellt ist, kann beispielsweise gemäß der Verfahrensschritte der 1A bis 1D hergestellt werden. In einem ersten Schritt wird auf einem Aufwachssubstrat 12 eine Halbleiterschichtenfolge 1 epitaktisch aufgewachsen, die eine aktive, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeignete Schicht 2 umfasst (vergleiche 1A). Das Aufwachssubstrat 12 wird hierbei in der Regel so ausgewählt, dass dieses eine ähnliche Gitterkonstante wie das auf zuwachsende Halbleitermaterial aufweist. Bei GaN wird in der Regel SiC oder Saphir als Material für das Aufwachssubstrat verwendet.A semiconductor body, as shown schematically in the 1E can be shown, for example, according to the method steps of 1A to 1D getting produced. In a first step is on a growth substrate 12 a semiconductor layer sequence 1 grown epitaxially, which is an active, suitable for generating electromagnetic radiation layer 2 includes (compare 1A ). The growth substrate 12 This is usually chosen so that this has a similar lattice constant as the semiconductor material to be grown. For GaN, SiC or sapphire is usually used as a mate used for the growth substrate.

In einem nächsten Schritt wird die Seite der Halbleiterschichtenfolge 1, die von dem Aufwachssubstrat 12 abgewandt ist, derart strukturiert, dass diese Seite eine erste strukturierte Schicht 6 an der Oberfläche aufweist, die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion strukturiert ist (vergleiche 1B). Ist die Struktur der ersten strukturierten Schicht 6 regelmäßig, kann diese beispielsweise mittels Elektronenstrahllithographie erzeugt werden. Eine zufällig strukturierte erste Schicht 6 kann beispielsweise mittels Aufrauen der Halbleiterschichtenfolge 1 durch Schleifen oder Ätzen erzeugt werden.In a next step, the side of the semiconductor layer sequence becomes 1 that is from the growth substrate 12 is facing away, structured such that this page is a first structured layer 6 at the surface, which is structured according to a first laterally varying dielectric function (cf. 1B ). Is the structure of the first structured layer 6 regularly, this can be generated for example by means of electron beam lithography. A randomly structured first layer 6 For example, by roughening the semiconductor layer sequence 1 be generated by grinding or etching.

In einem nächsten Schritt wird eine reflektierende Schicht 9 auf die erste strukturierte Schicht 6 der Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht, die, wie oben bereits anhand der 1E beschrieben, auch mehrere metallische und/oder dielektrische Schichten 91, 92, 93 umfassen kann. Dielektrische bzw. metallische Materialien können hierbei beispielsweise aufgesputtert oder aufgedampft werden. Geeignete Materialien sind im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits angegeben.In a next step becomes a reflective layer 9 on the first structured layer 6 the semiconductor layer sequence 1 applied, which, as already above based on the 1E described, also several metallic and / or dielectric layers 91 . 92 . 93 may include. Dielectric or metallic materials can be sputtered or vapor deposited, for example. Suitable materials are already given in the general part of the description.

In einem nächsten Schritt wird auf die reflektierende Schicht 9 das Trägerelement 10 aufgebracht (1D) und das Aufwachssubstrat 12 von der Halbleiterschichtenfolge 1 entfernt. Die Verbindung zwischen Trägerelement 10 und Halbleiterschichtenfolge 1 kann beispielsweise durch Kleben oder Löten sowie Bonden erfolgen. Das Aufwachssubstrat 12 wird beispielsweise durch mechanische Verfahren, wie Schleifen und Polieren oder durch ein Lasertrennverfahren von der Halblei terschichtenfolge 1 getrennt. Lasertrennverfahren sind beispielsweise in den Druckschriften US 6,559,075 und WO 03/065420 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Hierbei muss das Aufwachssubstrat 12 nicht zwingend vollständig entfernt werden, sondern es kann auch gedünnt werden, so dass eine dünne, nicht freitragende Rest-Schicht des Aufwachssubstrates 12 auf der strahlungsemittierenden Vorderseite 5 des Halbleiterkörpers verbleibt.In a next step is on the reflective layer 9 the carrier element 10 applied ( 1D ) and the growth substrate 12 from the semiconductor layer sequence 1 away. The connection between the carrier element 10 and semiconductor layer sequence 1 can be done for example by gluing or soldering and bonding. The growth substrate 12 For example, by mechanical processes, such as grinding and polishing or by a laser separation process of the semiconductor layer sequence 1 separated. Laser separation methods are for example in the documents US 6,559,075 and WO 03/065420, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference. This requires the growth substrate 12 not necessarily completely removed, but it can also be thinned, so that a thin, non-self-supporting residual layer of the growth substrate 12 on the radiation-emitting front 5 of the semiconductor body remains.

Der Aufbau des Halbleiterkörpers gemäß der 2 ist bis auf die reflektierende Schicht 9 wie der des Halbleiterkörpers gemäß der 1E. Die reflektierende Schicht 9 des Halbleiterkörpers gemäß der 2 umfasst eine ganzflächig auf die erste strukturierte Schicht 6 aufgebrachte hochreflektive metallische Schicht 91 oder eine dielektrische Schicht 93 oder eine Kombination aus diesen beiden Schichten 91, 93. Weiterhin umfasst die reflektierende Schicht 9 eine Kontaktschicht 92, die aus einem metallischen Material oder aus einem transparenten elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise einem TCO, gebildet sein kann.The structure of the semiconductor body according to 2 is down to the reflective layer 9 as that of the semiconductor body according to the 1E , The reflective layer 9 the semiconductor body according to the 2 includes an entire surface on the first structured layer 6 applied highly reflective metallic layer 91 or a dielectric layer 93 or a combination of these two layers 91 . 93 , Furthermore, the reflective layer comprises 9 a contact layer 92 which may be formed of a metallic material or of a transparent electrically conductive material, such as a TCO.

Im Unterschied zu der Kontaktschicht 92, die im Zusammenhang mit der 1E beschrieben ist, ist die Kontaktschicht 92 des Halbleiterkörpers der 2 jedoch nur auf den Vorsprüngen 7 der ersten strukturierten Schicht 6 ausgebildet. Im Übrigen grenzt die hochreflektive metallische Schicht 91 oder die dielektrische Schicht 93 oder eine Kombination beider Schichten direkt an die erste strukturierte Schicht 6.In contrast to the contact layer 92 related to the 1E is described, the contact layer 92 of the semiconductor body of 2 but only on the projections 7 the first structured layer 6 educated. Incidentally, the highly reflective metallic layer is adjacent 91 or the dielectric layer 93 or a combination of both layers directly to the first structured layer 6 ,

Bei dem Halbleiterkörper gemäß der 3 sind die Hohlräume 8 zwischen den Vorsprüngen 7 der ersten strukturierten Schicht 6 im Unterschied zu den Halbleiterkörpern gemäß derIn the semiconductor body according to the 3 are the cavities 8th between the projections 7 the first structured layer 6 in contrast to the semiconductor bodies according to the

1E und 2 mit einem Material gefüllt, das einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als das Halbleitermaterial der strukturierten Schicht 6. Das Material kann beispielsweise Siliziumdioxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxynitrid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Tantaloxid sein oder umfassen. 1E and 2 filled with a material having a lower refractive index than the semiconductor material of the structured layer 6 , The material may be or include, for example, silicon dioxide, silicon nitride, silicon oxynitride, alumina, titania or tantalum oxide.

Auf die erste strukturierte Schicht 6 mit den gefüllten Hohlräumen 8 ist eine Kontaktschicht 92 aufgebracht. Bei der Kontaktschicht 92 kann es sich entweder um eine, vorzugsweise hoch reflektierende, metallische Schicht handeln oder um eine transparente Kontaktschicht, die beispielsweise ein TCO, wie ZnO oder ITO umfasst. Ist die Kontaktschicht 92 transparent können daran weiterhin eine hochreflektive metallische Schicht 91 oder eine Kombination aus dielektrischen und metallischen Schichten angeordnet sein.On the first structured layer 6 with the filled cavities 8th is a contact layer 92 applied. At the contact layer 92 it can either be a, preferably highly reflective, metallic layer or a transparent contact layer comprising, for example, a TCO, such as ZnO or ITO. Is the contact layer 92 transparent can still be a highly reflective metallic layer 91 or a combination of dielectric and metallic layers.

Im Unterschied zu dem Halbleiterkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 weist der Halbleiterkörper gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 eine zweite strukturierte Schicht 13 an der strahlungsemittierenden Vorderseite 5 auf. Die zweite strukturierte Schicht 13 kann wie bereits oben für die erste strukturierte Schicht 6 beschrieben ausgeführt sein. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch bei allen anderen Halbleiterkörpern, die anhand der 1E, 2 und 3 beschrieben wurden, auch eine Strukturierung der Vorderseite möglich ist.In contrast to the semiconductor body according to the embodiment of the 2 has the semiconductor body according to the embodiment of 4 a second structured layer 13 at the radiation-emitting front 5 on. The second structured layer 13 can work as above for the first structured layer 6 be executed described. It should be noted at this point that even with all other semiconductor bodies, which are based on the 1E . 2 and 3 also a structuring of the front side is possible.

Die erste strukturierte Schicht 6 kann beispielsweise ein lineares Gitter aufweisen und die zweite strukturierte Schicht ein zu diesem Gitter orthogonales Gitter. Weiterhin ist es möglich, dass eine der beiden strukturierten Schichten 6, 13, bevorzugt die erste, eine zufällige Strukturierung aufweist und die andere strukturierte Schicht 6, 13 ein regelmäßiges Gitter.The first structured layer 6 For example, it may have a linear grating and the second structured layer may have a grating orthogonal to this grating. Furthermore, it is possible for one of the two structured layers 6 . 13 , Preferably, the first, having a random structuring and the other structured layer 6 . 13 a regular grid.

Die oben beschriebenen Strukturen der ersten und der zweiten strukturierten Schicht 6, 13 sowie der aktiven Schicht 2 weisen bevorzugt Abmessungen in der Größenordnung der Wellenlänge der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung auf.The structures of the first and second structured layers described above 6 . 13 such as the active layer 2 preferably have dimensions in the order of magnitude of the wavelength of the radiation emitted by the semiconductor body.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform weist die erste strukturierte Schicht 6 regelmäßige Strukturen, beispielsweise kegelstumpfartige Vorsprünge mit Abmessungen von mehreren µm auf und die zweite strukturierte Schicht 13 eine zufällige Strukturierung, die beispielsweise durch Aufrauen der strahlungsemittierenden Vorderseite 5 des Halbleiterkörpers erzeugt werden kann.In another advantageous embodiment, the first structured layer 6 regular structures, for example, frustoconical protrusions with dimensions of several microns and the second structured layer 13 a random structuring, for example, by roughening the radiation-emitting front 5 of the semiconductor body can be generated.

Der Halbleiterkörper gemäß der 5 weist im Unterschied zu dem Halbleiterkörper gemäß der 1E eine erste strukturierte Schicht 6 auf, die über ihre gesamte Dicke gemäß einer ersten dielektrischen Funktion ε(x) strukturiert ist. Die Struktur der ersten strukturierten Schicht 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel bis in die aktive Schicht 2 fortgesetzt, dass heißt, dass vorliegend die aktive Schicht 2 auf der zur ersten strukturierten Schicht 6 gewandten Seite eine Strukturierung gemäß einer dritten dielektrischen Funktion ε(x) aufweist, wobei die erste dielektrische Funktion ε(x) der dritten dielektrischen Funktion ε(x) entspricht. Durch die Strukturierung sind die Hohlräume 8 in der ersten strukturierten Schicht zu Durchbrüchen 81 ausgebildet, die sich als Hohlräume 82 in die aktive Schicht 2 fortsetzten. Die Durchbrüche 81 der ersten strukturierten Schicht 6 sind durch Vorsprünge 7 voneinander getrennt, wobei sich die Vorsprünge 7 in die ak tive Schicht 2 fortsetzten und dort entsprechend der Hohlräume 82 voneinander getrennt sind.The semiconductor body according to the 5 has in contrast to the semiconductor body according to the 1E a first structured layer 6 which is structured over its entire thickness according to a first dielectric function ε (x). The structure of the first structured layer 6 is in this embodiment into the active layer 2 continued, that is, that in this case the active layer 2 on the first structured layer 6 facing side structuring according to a third dielectric function ε (x), wherein the first dielectric function ε (x) of the third dielectric function ε (x) corresponds. Due to the structuring, the cavities 8th in the first structured layer to breakthroughs 81 formed, posing as cavities 82 into the active layer 2 continued. The breakthroughs 81 the first structured layer 6 are through protrusions 7 separated from each other, with the projections 7 into the active layer 2 continued and there according to the cavities 82 are separated from each other.

Weiterhin weist der Halbleiterkörper gemäß der 5 zwischen der aktiven Schicht 2 und der strahlungsemittierenden Vorderseite 5 einen DBR-Spiegel 17 innerhalb der Halbleiterschicht 3 auf. Vorliegend ist der DBR-Spiegel 17 also Teil der Halbleiterschichtenfolge 1 und wird wie diese bevorzugt epitaktisch gewachsen. Basiert der Halbleiterkörper auf Galliumnitrid, so kann ein DBR-Spiegel 17 beispielsweise aus periodischen GaN und AlGaN-Schichten aufgebaut sein (in der Figur nicht dargestellt). Weitere mögliche Halbleitermaterialien, insbesondere für Phosphid-basierte Halbleiterkörper geeignet, ist eine periodische Schichtabfolge aus AlGaAs-Schichten, wobei der Al-Gehalt variiert.Furthermore, the semiconductor body according to the 5 between the active layer 2 and the radiation-emitting front 5 a DBR mirror 17 within the semiconductor layer 3 on. Present is the DBR mirror 17 ie part of the semiconductor layer sequence 1 and, like these, is preferably grown epitaxially. If the semiconductor body is based on gallium nitride, then a DBR mirror may be used 17 For example, be composed of periodic GaN and AlGaN layers (not shown in the figure). Further possible semiconductor materials, in particular suitable for phosphide-based semiconductor bodies, are a periodic layer sequence of AlGaAs layers, wherein the Al content varies.

Alternativ ist es auch möglich, dass der DBR-Spiegel 17 auf der Vorderseite 5 des Halbleiterkörpers aufgebracht ist. Weiterhin kann der DBR-Spiegel 17 auch aus dielektrischen Materialien aufgebaut sein, insbesondere, wenn er sich auf der Vorderseite 5 des Halbeiterkörpers befindet.Alternatively, it is also possible that the DBR mirror 17 on the front side 5 of the semiconductor body is applied. Furthermore, the DBR mirror 17 also be constructed of dielectric materials, especially if it is on the front 5 of the semiconductor body.

Die 6A und 7 zeigen schematische Draufsichten auf zweckmäßige Strukturen, wie sie in der ersten, der zweiten strukturierten Schicht 6, 13 sowie der aktiven Schicht 2 ausgebildet sein können.The 6A and 7 show schematic plan views of appropriate structures, as in the first, the second structured layer 6 . 13 and the active layer 2 can be trained.

Die Struktur gemäß der 6A weist Löcher 14 auf, die in dem Material Hohlräume 8 ausbilden. Diese Hohlräume 8 sind durch Vorsprünge 7 in dem Material voneinander getrennt. Die Löcher 14 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 6A auf den Gitterpunkten 15 eines hexagonalen Gitters 16 angeordnet. Die Vorsprünge 7 und die Hohlräume 8 sind in der Schnittdarstellung der 6B entlang der Linie AA' dargestellt. Vorliegend sind die Vorsprünge 7 aus einem Material mit einem relativ hohen Brechungsindex, beispielsweise einem Halbleitermaterial gebildet, und die Hohlräume 8 mit Luft gefüllt. Die Hohlräume 8 können aber auch, wie bereits oben in Verbindung der 3 beschrieben, mit einem dielektrischen Material mit niedrigerem Brechungsindex, beispielsweise Siliziumdioxid, gefüllt sein. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sich die Löcher 14 beispielsweise auch konisch innerhalb der strukturierten Schicht 6, 13 verjüngen können oder mit sich anderweitig änderndem innerem Durchmesser ausgestaltet sein können.The structure according to the 6A has holes 14 on that in the material cavities 8th form. These cavities 8th are through protrusions 7 separated in the material. The holes 14 are in the embodiment according to the 6A on the grid points 15 a hexagonal grid 16 arranged. The projections 7 and the cavities 8th are in the sectional view of the 6B along the line AA 'shown. In the present case, the projections 7 made of a material having a relatively high refractive index, for example a semiconductor material, and the cavities 8th filled with air. The cavities 8th But also, as mentioned above in connection with the 3 may be filled with a lower refractive index dielectric material, for example, silicon dioxide. It should be noted at this point that the holes 14 for example, also conically within the structured layer 6 . 13 can taper or can be configured with otherwise varying inner diameter.

Die Strukturierung der ersten, der zweiten strukturierten Schicht 6, 13 bzw. der aktiven Schicht mit Hohlräumen 8 führt vorliegend zu einer Variation der ersten, ggf. zweiten und/oder ggf. dritten dielektrischen Funktion ε(x) der Oberfläche aufgrund des Brechungsindexsprungs zwischen den Vorsprüngen 7 und den Hohlräumen 8. Vorliegend ist der Realteil der dielektrische Funktion als dielektrische Funktion dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, dass die dielektrische Funktion ε(x) komplexe Anteile aufweist, etwa wenn die strukturierte Schicht 6, 13 metallische Materialien aufweist. Diese können beispielsweise in den Hohlräumen enthalten sein. Weiterhin kann ein imaginärer Anteil der dielektrischen Funktion ε(x) ihren Ursprung auch in einem Absorptionskoeffizienten für die von dem optoelektronischen Bauelement ausgesendete elektromagnetische Strahlung haben. Ein solcher Absorptionskoeffizient ist jedoch bevorzugt sehr gering.The structuring of the first, the second structured layer 6 . 13 or the active layer with cavities 8th leads in the present case to a variation of the first, possibly second and / or possibly third dielectric function ε (x) of the surface due to the refractive index jump between the projections 7 and the cavities 8th , In the present case, the real part of the dielectric function is shown as a dielectric function. However, it is also possible for the dielectric function ε (x) to have complex components, for example when the structured layer 6 . 13 comprising metallic materials. These may be contained in the cavities, for example. Furthermore, an imaginary part of the dielectric function ε (x) can also have its origin in an absorption coefficient for the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic component. However, such an absorption coefficient is preferably very low.

Die resultierende erste, zweite bzw. dritte dielektrische Funktion ε(x) entlang der Linie BB' oder auch entlang der Linie AA' ist schematisch in der 6C dargestellt. Die die lektrische Funktion ε(x) weist im Bereich der Vorsprünge 7 einen konstanten Wert, in der Regel zwischen 6 und 11, auf, der deutlich höher liegt als der Wert im Bereich der Hohlräume 8, der bei 1 liegt. Im Bereich der Hohlräume 8 weist die dielektrische Funktion ε(x) ebenfalls einen im wesentlichen konstanten Wert auf.The resulting first, second and third dielectric function ε (x) along the line BB 'or along the line AA' is shown schematically in FIG 6C shown. The lektrische function ε (x) points in the region of the projections 7 a constant value, usually between 6 and 11, which is significantly higher than the value in the area of the cavities 8th which lies at 1. In the area of cavities 8th The dielectric function ε (x) also has a substantially constant value.

Die 7 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere mögliche Strukturierung der ersten, ggf. der zweiten strukturierten Schicht 6, 13 und/oder ggf. der aktiven Schicht 2. Im Unterschied zu der Strukturierung gemäß 6A zeigt die 7 Löcher 14, die auf den Gitterpunkten 15 eines quadratischen Gitters 16 angeordnet sind.The 7 shows a plan view of a further possible structuring of the first, possibly the second structured layer 6 . 13 and / or optionally the active layer 2 , In contrast to the structuring according to 6A show the 7 holes 14 , the on the grid points 15 a square grid 16 are arranged.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited. Much more For example, the invention includes every novel feature as well as every combination of features, in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments is.

Claims (26)

Optoelektronischer Halbleiterkörper mit einer strahlungsemittierenden Vorderseite (5) umfassend: – eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (2), die geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, – ein Trägerelement (10), das mit der Halbleiterschichtenfolge (1) verbunden ist und diese stützt, – eine erste strukturierte Schicht (6) zwischen der aktiven Schicht (2) und dem Trägerelement (10), die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist, – eine zweite strukturierte Schicht (13) auf der Vorderseite (5), die gemäß einer zweiten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist, wobei die Abmessungen der lateralen Variation der ersten und der zweiten dielektrischen Funktion (ε(x)) kleiner oder gleich der Wellenlänge der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung sind.Optoelectronic semiconductor body with a radiation-emitting front side ( 5 ) comprising: a semiconductor layer sequence ( 1 ) with an active layer ( 2 ) capable of producing electromagnetic radiation during operation, - a carrier element ( 10 ), which with the semiconductor layer sequence ( 1 ) and supports it, - a first structured layer ( 6 ) between the active layer ( 2 ) and the carrier element ( 10 ) structured according to a first laterally varying dielectric function (ε (x)), - a second structured layer ( 13 ) on the front side ( 5 ) structured according to a second laterally varying dielectric function (ε (x)), the dimensions of the lateral variation of the first and second dielectric functions (ε (x)) being less than or equal to the wavelength of the radiation emitted by the semiconductor body , Optoelektronischer Halbleiterkörper mit einer strahlungsemittierenden Vorderseite (5) umfassend: – eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (2), die geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, – ein Trägerelement (10), das mit der Halbleiterschichtenfolge (1) verbunden ist und diese stützt, – eine erste strukturierte Schicht (6) zwischen der aktiven Schicht (2) und dem Trägerelement (10), die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist, deren Abmessungen der lateralen Variation der ersten dielektrischen Funktion (ε(x)) mehrere µm aufweist. – eine zweite strukturierte Schicht (13) auf der Vorderseite (5) des Halbleiterkörpers, die gemäß einer zweiten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist, deren Abmessungen der lateralen Variation kleiner oder gleich der Wellenlänge der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung sind.Optoelectronic semiconductor body with a radiation-emitting front side ( 5 ) comprising: a semiconductor layer sequence ( 1 ) with an active layer ( 2 ) capable of producing electromagnetic radiation during operation, - a carrier element ( 10 ), which with the semiconductor layer sequence ( 1 ) and supports it, - a first structured layer ( 6 ) between the active layer ( 2 ) and the carrier element ( 10 ) structured according to a first laterally varying dielectric function (ε (x)) whose dimensions of the lateral variation of the first dielectric function (ε (x)) have several μm. A second structured layer ( 13 ) on the front side ( 5 ) of the semiconductor body, which is structured in accordance with a second laterally varying dielectric function (ε (x)) whose dimensions of the lateral variation are less than or equal to the wavelength of the radiation emitted by the semiconductor body. Optoelektronischer Halbleiterkörper mit einer strahlungsemittierenden Vorderseite (5) umfassend: – eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (2), die geeignet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, – ein Trägerelement (10), das mit der Halbleiterschichtenfolge (1) verbunden ist und diese stützt, und – eine erste strukturierte Schicht (6) zwischen der aktiven Schicht (2) und dem Trägerelement, die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist.Optoelectronic semiconductor body with a radiation-emitting front side ( 5 ) comprising: a semiconductor layer sequence ( 1 ) with an active layer ( 2 ) capable of producing electromagnetic radiation during operation, - a carrier element ( 10 ), which with the semiconductor layer sequence ( 1 ) and supports it, and - a first structured layer ( 6 ) between the active layer ( 2 ) and the support member structured according to a first laterally varying dielectric function (ε (x)). Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 3, bei dem die strahlungsemittierende Vorderseite (5) des Halbleiterkörpers eine zweite strukturierte Schicht (13) aufweist, die gemäß einer zweiten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist.An optoelectronic semiconductor body according to claim 3, wherein the radiation-emitting front side ( 5 ) of the semiconductor body, a second structured layer ( 13 ) structured according to a second laterally varying dielectric function (ε (x)). Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (2) zumindest teilweise gemäß einer dritten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist.Optoelectronic semiconductor body according to one of the preceding claims, in which the active layer ( 2 ) is structured at least partially according to a third laterally varying dielectric function (ε (x)). Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5 unter Rückbezug auf eine der Ansprüche 1, 2 oder 4, bei dem die erste und/oder ggf. die zweite strukturierte Schicht (6, 13) einen zweidimensionalen oder dreidimensionalen photonischen Kristall aufweist.Optoelectronic semiconductor body according to one of claims 1, 2, 4 or 5 with reference to one of claims 1, 2 or 4, wherein the first and / or optionally the second structured layer ( 6 . 13 ) has a two-dimensional or three-dimensional photonic crystal. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste, die ggf. die zweite und/oder ggf. die dritte lateral variierende dielektrische Funktion (ε(x)) einem periodischen oder quasiperiodischen Muster entspricht.Optoelectronic semiconductor body according to one of the above Claims, in which the first, possibly the second and / or possibly the third laterally varying dielectric function (ε (x)) a periodic or corresponds to quasiperiodic pattern. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 7, bei dem das Muster ein Archimedisches Gitter, ein Fibonacci-Gitter, ein Amman-Gitter, ein Robinson-Gitter oder ein Penrose Gitter ist.An optoelectronic semiconductor body according to claim 7, wherein the pattern is an Archimedean lattice, a Fibonacci lattice, an Amman lattice, is a Robinson grid or a Penrose grid. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste, ggf. zweite und/oder ggf. dritte dielektrische Funktion (ε(x)) stochastisch ist.Optoelectronic semiconductor body according to one of the above Claims, in which the first, possibly second and / or optionally third dielectric Function (ε (x)) is stochastic. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5 bis 9 unter Rückbezug auf einen der Ansprüche 2 oder 3, bei dem die Abmessungen der lateralen Variation der ersten, ggf. zweiten und/oder ggf. dritten dielektrischen Funktion (ε(x)) kleiner oder gleich der Wellenlänge der von dem Halbleiterkörper emittierten Strahlung sind.Optoelectronic semiconductor body according to one of claims 2, 4 and 5 to 9 with reference to one of the claims 2 or 3, in which the dimensions of the lateral variation of the first, possibly second and / or optionally third dielectric function (ε (x)) smaller or equal to the wavelength that of the semiconductor body emitted radiation. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste strukturierte Schicht (6) an ihrer von der strahlungsemittierenden Vorderseite (5) abgewandten Seite Vorsprünge (7) aufweist, die durch Hohlräume (8) voneinander getrennt sind.Optoelectronic semiconductor body according to one of the above claims, in which the first structured layer ( 6 ) at its from the radiation-emitting front side ( 5 ) opposite side projections ( 7 ), which pass through cavities ( 8th ) are separated from each other. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 11, bei dem die Hohlräume (8) mit einem dielektrischen Material gefüllt sind.Optoelectronic semiconductor body according to claim 11, in which the cavities ( 8th ) are filled with a dielectric material. Halbleiterkörper nach einem der obigen Ansprüche, bei dem zwischen der ersten strukturierten Schicht (6) und dem Trägerelement (10) eine reflektierende Schicht (9) angeordnet ist.Semiconductor body according to one of the preceding claims, in which between the first structured layer ( 6 ) and the carrier element ( 10 ) a reflective layer ( 9 ) is arranged. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 13, bei dem die reflektierende Schicht (9) eine hochreflektierende metallische Schicht (91) umfasst.Optoelectronic semiconductor body according to Claim 13, in which the reflective layer ( 9 ) a highly reflective metallic layer ( 91 ). Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 14, bei dem die hochreflektierende metallische Schicht (91) Silber, Aluminium oder Gold aufweist.An optoelectronic semiconductor body according to claim 14, wherein the highly reflective metallic layer ( 91 ) Has silver, aluminum or gold. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die reflektierende Schicht (9) eine Kontaktschicht (92) umfasst.Optoelectronic semiconductor body according to one of Claims 13 to 15, in which the reflective layer ( 9 ) a contact layer ( 92 ). Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 16, bei dem die Kontaktschicht (92) ein transparentes, leitendes Oxid (TCO), Silber, Aluminium oder Gold aufweist.Optoelectronic semiconductor body according to Claim 16, in which the contact layer ( 92 ) has a transparent, conductive oxide (TCO), silver, aluminum or gold. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 16 bis 17, bei dem die Kontaktschicht (92) nur auf den Vorsprüngen (7) der ersten strukturierten Schicht (6) ausgebildet ist.Optoelectronic semiconductor body according to one of Claims 16 to 17, in which the contact layer ( 92 ) only on the projections ( 7 ) of the first structured layer ( 6 ) is trained. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem die reflektierende Schicht (9) eine dielektrische Schicht (93) umfasst.Optoelectronic semiconductor body according to one of Claims 13 to 18, in which the reflective layer ( 9 ) a dielectric layer ( 93 ). Optoelektronischer Halbleiterkörper nach Anspruch 19, bei dem die dielektrische Schicht (93) Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Siliziumoxynitrid aufweist.Optoelectronic semiconductor body according to Claim 19, in which the dielectric layer ( 93 ) Comprises silicon nitride, alumina, silica or silicon oxynitride. Optoelektronischer Halbleiterkörper nach einem der obigen Ansprüche, bei dem in der vorgegebenen Abstrahlrichtung des Halbleiterkörpers nachfolgend auf die aktive Schicht (2) ein Distributed-Bragg-Reflector-Spiegel (17) angeordnet ist.Optoelectronic semiconductor body according to one of the preceding claims, in which in the predetermined emission direction of the semiconductor body following the active layer ( 2 ) a distributed Bragg reflector mirror ( 17 ) is arranged. Verfahren zur Herstellung eines optelektronischen Halbleiterkörpers mit den Schritten: – epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (2), die geeignet ist im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, auf einem Aufwachssubstrat (12), – Strukturieren der von dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (1) derart, dass diese Seite eine erste strukturierte Schicht (6) aufweist, die gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist oder Aufbringen einer ersten strukturierten Schicht (6), deren von dem Aufwachsubstrat (12) abgewandeten Seite gemäß einer ersten lateral variierenden dielektrischen Funktion (ε(x)) strukturiert ist, auf die Halbleiterschichtenfolge (1), – Verbinden der von dem Aufwachssubstrat (12) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (1) oder der ersten strukturierten Schicht (6) mit einem Trägerelement (10), und – Entfernen oder Dünnen des Aufwachssubstrates (12).Method for producing an optoelectronic semiconductor body with the following steps: epitaxial growth of a semiconductor layer sequence ( 1 ) with an active layer ( 2 ), which is suitable for generating electromagnetic radiation during operation, on a growth substrate ( 12 ), - structuring of the side facing away from the growth substrate side of the semiconductor layer sequence ( 1 ) such that this page is a first structured layer ( 6 ) structured according to a first laterally varying dielectric function (ε (x)) or applying a first structured layer ( 6 ) of which the growth substrate ( 12 ) is structured according to a first laterally varying dielectric function (ε (x)) on the semiconductor layer sequence ( 1 ), - connecting the from the growth substrate ( 12 ) facing away from the semiconductor layer sequence ( 1 ) or the first structured layer ( 6 ) with a carrier element ( 10 ), and - removing or thinning the growth substrate ( 12 ). Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Trägerelement mit der ersten strukturierten Schicht (6) mittels Kleben, Löten oder Bonden verbunden wird.The method of claim 22, wherein the support member is provided with the first structured layer (16). 6 ) is connected by gluing, soldering or bonding. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 23, bei dem zwischen dem Trägerelement (10) und der ersten strukturierten Schicht (6) eine reflektierende Schicht (9) angeordnet wird.Method according to one of claims 22 to 23, in which between the carrier element ( 10 ) and the first structured layer ( 6 ) a reflective layer ( 9 ) is arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 24, bei dem die Vorderseite (5) des Halbleiterkörpers mit einer zweiten strukturierten Schicht (13) versehen wird.Method according to one of Claims 22 to 24, in which the front side ( 5 ) of the semiconductor body with a second structured layer ( 13 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 25, bei dem die erste und/oder ggf. zweite strukturierte Schicht (6, 13) mittels optischer Lithographie, (Nano-)Imprintlithographie oder Elektronenstrahllithographie hergestellt wird.Method according to one of claims 22 to 25, wherein the first and / or optionally second structured layer ( 6 . 13 ) is produced by means of optical lithography, (nano) imprint lithography or electron beam lithography.
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