DE102008039790B4 - Optoelectronic component and method for its production - Google Patents
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Abstract
Optoelektronisches Bauelement (1), umfassend:- eine epitaktisch gewachsene Schichtenfolge (10), die eine zur Lichtemission geeignete Teilschicht (13) umfasst, wobei die Schichtenfolge (10) eine erste Hauptseite, die der Hauptabstrahlrichtung emittierten Lichts zugewandt ist, und eine der Hauptabstrahlrichtung abgewandte zweite Hauptseite aufweist;- ein für das in Hauptabstrahlrichtung emittierte Licht transparentes Trägersubstrat (40) zur mechanischen Stabilisierung der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge (10), das auf der ersten Hauptseite angeordnet und mit der epitaktisch gewachsene Schichtenfolge (10) verbunden ist und die Schichtenfolge in dem Bauelement (1) trägt;- wenigstens zwei Anschlusskontakte (20, 21) zur Zuführung von Ladungsträgern an Teilschichten (11, 11a, 12, 13) der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge (10) wobei beide Anschlusskontakte (20, 21) auf der zweiten Hauptseite angeordnet sind;- eine auf der zweiten Hauptseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge (10) angeordnete Isolierschicht (14);- einen ersten Graben in der Isolierschicht (14), der einen Bereich einer darunter liegenden ersten Teilschicht (12) der Schichtenfolge (10) freilegt;- einen zweiten Graben (22) in der Isolierschicht (14), in der ersten Teilschicht (12) und in der zur Lichtemission geeigneten Teilschicht (13), der einen Bereich einer zweiten Teilschicht (11) der Schichtenfolge (10) freilegt;- ein leitfähiges Material im ersten und zweiten (22) Graben, welches jeweils einen der wenigstens zwei Anschlusskontakte (20, 21) kontaktiert, wobei- das Trägersubstrat (40) wenigstens eine Braggreflexionsschicht umfasst.Optoelectronic component (1), comprising: - an epitaxially grown layer sequence (10) which comprises a partial layer (13) suitable for light emission, the layer sequence (10) having a first main side which faces the main emission direction of emitted light and one of the main emission direction has a second main side facing away;- a carrier substrate (40), transparent to the light emitted in the main emission direction, for mechanical stabilization of the epitaxially grown layer sequence (10), which is arranged on the first main side and is connected to the epitaxially grown layer sequence (10) and the layer sequence in carries the component (1);- at least two connection contacts (20, 21) for supplying charge carriers to partial layers (11, 11a, 12, 13) of the epitaxially grown layer sequence (10), both connection contacts (20, 21) being on the second main side are arranged; - one on the second main side of the epitaxially grown layer sequence (10) arranged insulating layer (14); - a first trench in the insulating layer (14), which exposes a region of an underlying first partial layer (12) of the layer sequence (10); - a second trench (22) in the insulating layer (14 ), in the first partial layer (12) and in the partial layer (13) suitable for light emission, which exposes a region of a second partial layer (11) of the layer sequence (10);- a conductive material in the first and second (22) trench, which contacted in each case one of the at least two connection contacts (20, 21), wherein the carrier substrate (40) comprises at least one Bragg reflection layer.
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.The invention relates to an optoelectronic component and a method for producing one.
Die Druckschrift
Optoelektronische Bauelemente, oftmals und vereinfacht auch als Leuchtdioden bezeichnet, besitzen eine Vielzahl verschiedener Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Lichterzeugung. So zeichnen sich optoelektronische Bauelemente unter anderem dadurch aus, dass sie auch Licht unterschiedlicher Wellenlängen emittieren können. Durch zusätzliche Kombination optoelektronischer Bauelemente mit Farbstoffen lassen sich auf einfache Weise Mischfarben und insbesondere weißes Licht realisieren. Die vielfältigen Gestaltungs- und Manipulationsmöglichkeiten erlauben Anwendungen als Leuchtmittel im Automotivbereich sowie in industriellen und häuslichen Bereichen. Darüber hinaus können optoelektronische Bauelemente auch als Projektionslichtquellen eingesetzt werden. Ihr geringer Stromverbrauch, die lange Lebensdauer sowie eine industrielle Fertigung in großen Stückzahlen lässt die Nachfrage an derartigen Bauelementen zunehmend ansteigen.Optoelectronic components, often referred to simply as light-emitting diodes, have a large number of different possible applications in the field of light generation. For example, optoelectronic components are characterized, among other things, by the fact that they can also emit light of different wavelengths. Mixed colors and, in particular, white light can be realized in a simple manner by an additional combination of optoelectronic components with dyes. The diverse design and manipulation options allow applications as illuminants in the automotive sector as well as in industrial and domestic areas. In addition, optoelectronic components can also be used as projection light sources. Their low power consumption, long service life and industrial production in large quantities mean that the demand for such components is increasing.
Für die Herstellung hoch effizienter optoelektronischer Bauelemente ist jedoch eine aufwändige Fertigung erforderlich. So wird beispielsweise für die Herstellung ein Aufwachssubstrat verwendet, welches nach einer Herstellung des optoelektronischen Bauelementes beziehungsweise Aufbringen lichtemittierender Schichten des optoelektronischen Bauelements in nachfolgenden Prozessen mechanisch wieder abgelöst wird. Zur weiteren Verarbeitung kommen dann Hilfsträger zum Einsatz, auf die die lichtemittierenden Schichten mit dem Aufwachssubstrat aufgebracht werden, um das Aufwachssubstrat anschließend zu entfernen.However, complex production is necessary for the production of highly efficient optoelectronic components. For example, a growth substrate is used for production, which is mechanically detached again in subsequent processes after production of the optoelectronic component or application of light-emitting layers of the optoelectronic component. Auxiliary carriers are then used for further processing, to which the light-emitting layers are applied with the growth substrate in order to subsequently remove the growth substrate.
Die lichtemittierenden Schichten müssen zudem mit elektrischen Kontakten zur Zuführung der notwendigen Ladungsträger versehen werden. Dies erfolgt beispielsweise von der Oberseite des optoelektronischen Bauelementes oder von dessen Rückseite her. Während eine Ausbildung von elektrischen Kontakten auf der Vorderseite, das heißt auf der lichtemittierenden Seite aus besonders einfach ist, hat diese Anordnung den Nachteil, die Lichtausbeute aufgrund von Abschatteffekten zu verringern. Entsprechend werden zunehmend Kontakte auf der Rückseite des optoelektronischen Bauelementes ausgeführt, um die lichtemittierenden Schichten elektrisch zu kontaktieren.The light-emitting layers must also be provided with electrical contacts to supply the necessary charge carriers. This is done, for example, from the top of the optoelectronic component or from its rear. While it is particularly easy to form electrical contacts on the front side, that is to say on the light-emitting side, this arrangement has the disadvantage of reducing the light yield due to shadowing effects. Correspondingly, contacts are increasingly being made on the rear side of the optoelectronic component in order to make electrical contact with the light-emitting layers.
Rückwärtige Anschlüsse erfordern jedoch die Ausbildung von Durchgangskontakten in dem Hilfsträger. Dies ist ein aufwändiger und fehleranfälliger Prozess. So wird beispielsweise ein hohes Maß an Planarität benötigt, da sonst nach einer Verbindung des Hilfsträgers mit den lichtemittierenden Schichten Hohlräume verbleiben, die Ausgangspunkte einer verstärkten Chiphalterung sein können. Zudem ist in Bezug auf eine laterale Positionierung der beiden zu verbindenden Elemente eine hinreichend genaue Justage erforderlich, um beispielsweise vorhandene Durchgangskontakte in dem Hilfsträger genau auszurichten.However, rear connections require vias to be formed in the submount. This is a tedious and error-prone process. For example, a high degree of planarity is required, since otherwise cavities remain after the auxiliary carrier has been connected to the light-emitting layers, which cavities can be the starting points for a reinforced chip mount. In addition, with regard to a lateral positioning of the two elements to be connected, a sufficiently precise adjustment is required in order, for example, to precisely align existing via contacts in the auxiliary carrier.
Es besteht daher einerseits ein Bedürfnis nach einem kostengünstigen optoelektronischen Bauelement und andererseits nach einem Herstellungsverfahren, welches kostengünstig zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente geeignet ist.There is therefore a need, on the one hand, for an inexpensive optoelectronic component and, on the other hand, for a production method which is suitable for the production of optoelectronic components in a cost-effective manner.
Diesem Bedürfnis wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche Rechnung getragen, die auch die Erfindung definieren. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This need is met by the subject matter of the independent patent claims, which also define the invention. Further developments and refinements of the invention result from the dependent claims.
Im Folgenden werden Teile der Beschreibung und Zeichnungen, die sich auf Ausführungsformen beziehungsweise Ausführungsbeispiele beziehen, die nicht von den Ansprüchen abgedeckt sind, nicht als Ausführungsformen oder Ausführungsbeispiele der Erfindung präsentiert, sondern als Beispiele, die zum Verständnis der Erfindung nützlich sind.In the following, parts of the description and drawings that relate to embodiments or exemplary embodiments that are not covered by the claims are not presented as embodiments or exemplary embodiments of the invention, but as examples that are useful for understanding the invention.
Die Erfindung schlägt vor, einen mechanisch stabilisierenden und gleichzeitig transparenten Hilfsträger nicht auf der der Hauptabstrahlrichtung abgewandten Seite, sondern auf der Auskoppelseite einer zur Lichtemission geeigneten Schichtenfolge anzuordnen. Hierzu wird ein Herstellungsprozess für die Schichtenfolge durchgeführt, bei dem die Schichtenfolge auf dem Aufwachssubstrat aufgebracht, beispielsweise epitaktisch abgeschieden oder aufgewachsen wird. Vor der Ablösung des Aufwachssubstrates wird ein vorübergehender Hilfsträger auf der rückwärtigen Seite angebracht, der es gestattet, dass das Aufwachssubstrat abgelöst werden kann. Anschließend kann eine übliche Oberflächentexturierung der frei gelegten und über den ganzen Wafer zusammenhängenden Schicht zur Maximierung der Lichtauskopplung erfolgen. Auf dieser Seite wird nun das eigentliche, die Schichtenfolge mechanisch stabilisierende und transparente Trägersubstrat aufgebracht und der vorübergehende Hilfsträger wieder abgenommen. Anschließend können eine Kontaktierung auf der Rückseite und eine Vereinzelung erfolgen.The invention proposes arranging a mechanically stabilizing and at the same time transparent auxiliary carrier not on the side facing away from the main emission direction, but rather on the outcoupling side of a layer sequence suitable for light emission. For this purpose, a production process for the layer sequence is carried out, in which the layer sequence is applied to the growth substrate, for example epitaxially deposited or grown on. Before the growth substrate is detached, a temporary auxiliary carrier is attached to the rear side, which allows the growth substrate to be detached. A standard surface texturing of the uncovered layer, which is continuous over the entire wafer, can then be carried out in order to maximize the light output. The actual, transparent carrier mechanically stabilizing the layer sequence is now on this side applied to the substrate and the temporary auxiliary carrier removed again. Contacting on the back and isolation can then take place.
Unter dem Begriff „Trägersubstrat“ wird im folgenden ein Träger verstanden, mit dem die in den vorangegangenen Herstellungsschritten erzeugte Schichtenfolge verbunden wird, so dass diese gegenüber weiteren mechanischen Belastungen stabilisiert wird. Das Element trägt somit die Schichtenfolge, sowohl in noch nachfolgenden Prozessschritten als auch nach der Fertigstellung. Das Trägersubstrat umfasst ein transparentes Material, da das Trägersubstrat auf der Auskoppelseite der Schichtenfolge angeordnet ist.In the following, the term “carrier substrate” is understood to mean a carrier to which the layer sequence produced in the previous production steps is connected, so that it is stabilized against further mechanical loads. The element thus carries the sequence of layers, both in subsequent process steps and after completion. The carrier substrate comprises a transparent material, since the carrier substrate is arranged on the coupling-out side of the layer sequence.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist ein optoelektronisches Bauelement eine epitaktisch gewachsene Schichtenfolge mit einer zur Lichtemission geeigneten Teilschicht auf. Die Schichtenfolge besitzt eine erste Hauptseite, die der ersten Hauptabstrahlrichtung emittierten Lichts zugewandt ist sowie eine der Hauptabstrahlrichtung abgewandte zweite Hauptseite. Die erste Hauptseite wird als Auskoppelseite bezeichnet. Das optoelektronische Bauelement umfasst weiter ein für das in Hauptabstrahlrichtung emittierte Licht transparentes Trägersubstrat ausgeführt zur mechanischen Stabilisierung der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge. Dieses ist auf der ersten Hauptseite und damit der Hauptabstrahlrichtung zugewandten Seite angeordnet und mit der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge verbunden.In one embodiment of the invention, an optoelectronic component has an epitaxially grown layer sequence with a partial layer suitable for light emission. The layer sequence has a first main side, which faces the first main emission direction of emitted light, and a second main side, which faces away from the main emission direction. The first main page is called the decoupling page. The optoelectronic component also includes a carrier substrate that is transparent to the light emitted in the main emission direction, designed to mechanically stabilize the epitaxially grown layer sequence. This is arranged on the first main side and thus the side facing the main emission direction and is connected to the epitaxially grown layer sequence.
Wenigstens zwei Anschlusskontakte zur Zuführung von Ladungsträger an Teilschichten der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge. Die wenigstens zwei Anschlusskontakte sind auf der zweiten Hauptseite und damit der Hauptabstrahlrichtung abgewandten Seite angeordnet.At least two connecting contacts for supplying charge carriers to partial layers of the epitaxially grown layer sequence. The at least two connection contacts are arranged on the second main side and thus the side facing away from the main emission direction.
Das auf der ersten Hauptseite beziehungsweise der Auskoppelseite aufgebrachte transparente Trägersubstrat bewirkt eine vollständige und ausreichende mechanische Stabilisierung der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge. Dadurch lassen sich nachfolgende Herstellungsprozessschritte auf Waferlevelebene besonders einfach durchführen. Gleichzeitig verbleibt das Trägersubstrat auch nach der Fertigstellung des Bauelementes auf der Schichtenfolge, wird also nicht wieder abgenommen.The transparent carrier substrate applied to the first main side or the coupling-out side brings about complete and sufficient mechanical stabilization of the epitaxially grown layer sequence. As a result, subsequent manufacturing process steps can be carried out particularly easily at the wafer level. At the same time, the carrier substrate remains on the layer sequence even after the component has been completed, ie it is not removed again.
Die rückseitig angeordneten Anschlusskontakte erlauben eine gute Wärmeanbindung des optoelektronischen Bauelementes an eine Platine, da nur dünne Lötpads zwischen der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge beziehungsweise den Anschlusskontakten und der Platine vorhanden sind.The connection contacts arranged on the rear allow a good thermal connection of the optoelectronic component to a circuit board, since only thin soldering pads are present between the epitaxially grown layer sequence or the connection contacts and the circuit board.
Es ist möglich, auf der der Auskoppelseite abgewandten Seite der Schichtenfolge eine Spiegelschicht anzuordnen. Auf diese Weise wird Licht, das zur Rückseite des Bauelementes abgestrahlt wird von der Spiegelschicht zur Auskoppelseite hin reflektiert. Die Spiegelschicht kann beispielsweise Silber oder ein anderes Material mit hohem Reflexionskoeffizienten enthalten. Zudem kann die Spiegelschicht auch weitere funktionelle Aufgaben übernehmen, beispielsweise als Stromaufweitungsschicht dienen.It is possible to arrange a mirror layer on that side of the layer sequence which is remote from the coupling-out side. In this way, light that is emitted toward the back of the component is reflected by the mirror layer toward the outcoupling side. The mirror layer can contain, for example, silver or another material with a high reflection coefficient. In addition, the mirror layer can also take on other functional tasks, for example serving as a current spreading layer.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die epitaktisch gewachsene Schichtenfolge auf der ersten Hauptseite zur Erhöhung der Lichtauskopplung strukturiert. In einer Ausgestaltung sind auf der ersten Hauptseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge eine oder mehrere funktionale Schichten zur Erhöhung der Lichtauskopplung aufgebracht.In one configuration of the invention, the epitaxially grown layer sequence is structured on the first main side in order to increase the outcoupling of light. In one configuration, one or more functional layers are applied on the first main side of the epitaxially grown layer sequence in order to increase the outcoupling of light.
In einer anderen Ausgestaltung kann das transparente Trägersubstrat eine Vielzahl zusätzlicher funktionaler Schichten zur Verbesserung der Lichtauskopplung der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge auf der Hauptseite aufweisen.In another configuration, the transparent carrier substrate can have a multiplicity of additional functional layers to improve the coupling out of light from the epitaxially grown layer sequence on the main side.
In einer weiteren Ausführungsform können die funktionalen Schichten zudem Konversionsschichten mit einem Lichtkonversionsmaterial beinhalten. Dieses dient dazu, in einem Betrieb des optoelektronischen Bauelementes das von der Teilschicht der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge emittierte Licht hinsichtlich seiner Wellenlänge zu wandeln. Auf diese Weise können Mischfarben einfach erzeugt werden. In einer Ausführungsform ist ein Konversionsmaterial vorgesehen, welches aus Licht mit einer Wellenlänge im blauen Bereich Licht in einer Wellenlänge im gelben Bereich erzeugt, so dass das optoelektronische Bauelement in einem Betrieb ein weißes Licht erzeugt.In a further embodiment, the functional layers can also contain conversion layers with a light conversion material. This serves to convert the wavelength of the light emitted by the partial layer of the epitaxially grown layer sequence during operation of the optoelectronic component. In this way, mixed colors can be easily generated. In one embodiment, a conversion material is provided which, from light with a wavelength in the blue range, generates light in a wavelength in the yellow range, so that the optoelectronic component generates white light during operation.
Zur Verbindung der ersten Hauptseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge, beziehungsweise funktionaler Schichten auf der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge und dem Trägersubstrat kann eine transparente Klebeschicht zwischen dem Trägersubstrat und der Schichtenfolge vorgesehen sein. Bevorzugt weist die Klebeschicht in einem ausgehärteten Zustand einen Brechungsindex auf, der im Wesentlichen einem Brechungsindex des Trägersubstrates beziehungsweise einem Brechungsindex einer mit dem Kleber verbundene Schicht entspricht. Dadurch wird das Auskoppelverhalten weiter verbessert, da zwischen den einzelnen Schichten eine Reflexion aufgrund unterschiedlicher Brechungsindices verringert wird.A transparent adhesive layer can be provided between the carrier substrate and the layer sequence to connect the first main side of the epitaxially grown layer sequence or functional layers on the epitaxially grown layer sequence and the carrier substrate. In a cured state, the adhesive layer preferably has a refractive index which essentially corresponds to a refractive index of the carrier substrate or a refractive index of a layer connected to the adhesive. This further improves the decoupling behavior, since reflection between the individual layers is reduced due to different refractive indices.
Je nach gewünschter Anwendung kann die bevorzugte Lichtabstrahlung in einem Betrieb des optoelektronischen Bauelementes unterschiedlich sein. Zu diesem Zweck ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das Trägersubstrat mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen bezüglich seiner beiden Hauptseiten auszubilden. So kann das Trägersubstrat in Form eines Polyeders mit zwei im Wesentlichen parallel angeordneten Hauptseiten ausgebildet sein, wobei eine der beiden Hauptseiten mit der Auskoppelseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge verbunden ist. Die beiden Hauptseiten des Trägersubstrats können unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Dadurch sind die Seitenflächen des Trägersubstrats geneigt, so dass sich ein Keil, ein Obelisk, ein Tetraeder, ein Pyramidenstumpf oder eine andere geometrische Form ergibt. In einer weiteren Ausbildung kann das Trägersubstrat die Form einer Linse haben, um die Lichtabstrahlung des optoelektronischen Bauelementes zu formen.Depending on the desired application, the preferred light emission can be different when the optoelectronic component is in operation. To this end, in one embodiment provided by the invention to form the carrier substrate with different geometric dimensions with respect to its two main sides. The carrier substrate can thus be designed in the form of a polyhedron with two main sides arranged essentially in parallel, one of the two main sides being connected to the output side of the epitaxially grown layer sequence. The two main sides of the carrier substrate can have different dimensions. As a result, the side surfaces of the carrier substrate are inclined, resulting in a wedge, an obelisk, a tetrahedron, a truncated pyramid or another geometric shape. In a further embodiment, the carrier substrate can be in the form of a lens in order to shape the light emission of the optoelectronic component.
Die Anschlusskontakte des optoelektronischen Bauelementes werden auf der der Hauptabstrahlrichtung abgewandten Seite angebracht. Diese wird als Rückseite des optoelektronischen Bauelementes bezeichnet.The connection contacts of the optoelectronic component are attached on the side facing away from the main emission direction. This is referred to as the back of the optoelectronic component.
In einer Ausgestaltung umfasst die Rückseite eine Isolierschicht, die auf der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge angeordnet ist und die darunter liegenden, leitenden Schichten elektrisch isoliert. Die Isolierschicht kann aus einem Material mit hohem Reflexionskoeffizienten bestehen. In der Isolierschicht sind nun erste und zweite Gräben ausgebildet, so dass Bereiche einer darunter liegenden ersten Teilschicht der Schichtenfolge durch den ersten Graben frei gelegt sind. Bereiche einer zweiten Teilschicht der Schichtenfolge sind durch den zweiten Graben frei gelegt, der durch die erste Teilschicht und die zur Lichtemission geeignete Teilschicht zur epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge hindurchgeht. Durch den zweiten mit einem elektrisch leitenden Material gefüllten Graben wird so die Teilschicht der Schichtenfolge kontaktiert, die der Auskoppelseite zugewandt ist. Zwischen der ersten und der zweiten Teilschicht liegt die zur Lichtemission geeignete Teilschicht. Diese wird meist durch einen pn-Übergang gebildet.In one configuration, the rear side comprises an insulating layer, which is arranged on the epitaxially grown layer sequence and electrically insulates the underlying, conductive layers. The insulating layer can be made of a material with a high reflection coefficient. First and second trenches are now formed in the insulating layer, so that regions of an underlying first partial layer of the layer sequence are uncovered by the first trench. Areas of a second partial layer of the layer sequence are uncovered by the second trench, which passes through the first partial layer and the partial layer suitable for light emission to form the epitaxially grown layer sequence. The partial layer of the layer sequence that faces the coupling-out side is thus contacted through the second trench filled with an electrically conductive material. The partial layer suitable for light emission lies between the first and the second partial layer. This is usually formed by a pn junction.
Das optoelektronische Bauelement nach dem vorgeschlagenen Prinzip wird hergestellt, in dem auf einem Aufwachssubstrat eine Schichtenfolge epitaktisch aufgewachsen wird, die eine zur Lichtemission geeignete Teilschicht umfasst. Hierzu ist einer Ausgestaltung vorgesehen, unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten übereinander anzuordnen, so dass sich an der Grenzfläche der beiden Halbleiterschichten ein pn-Übergang ausbildet. Dieser stellt die zur Lichtemission geeignete Teilschicht der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge dar. Die Schichtenfolge weist eine erste Hauptseite auf, die der Hauptabstrahlrichtung eines emittierten Lichts zugewandt ist. Weiterhin umfasst sie eine der Hauptabstrahlrichtung abgewandte zweite Hauptseite, die als Rückseite bezeichnet werden kann.The optoelectronic component according to the proposed principle is produced by epitaxially growing a layer sequence on a growth substrate, which includes a partial layer suitable for light emission. For this purpose, one configuration provides for arranging differently doped semiconductor layers on top of one another, so that a pn junction is formed at the interface of the two semiconductor layers. This represents the partial layer of the epitaxially grown layer sequence that is suitable for light emission. The layer sequence has a first main side, which faces the main emission direction of an emitted light. Furthermore, it includes a second main side facing away from the main emission direction, which can be referred to as the rear side.
Auf der zweiten Hauptseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge wird nun ein vorübergehender Hilfsträger aufgebracht. Dieser ist ausgestaltet, das Aufwachssubstrat anschließend ablösen zu können, und dennoch eine ausreichende mechanische Stabilität der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge zu gewährleisten. Nach dem Ablösen des Aufwachssubstrates wird die erste Hauptseite zur Erhöhung der Lichtauskopplung strukturiert. Anschließend wird ein für durch die Teilschicht emittiertes Licht transparenter Träger auf der ersten Hauptseite aufgebracht und mit der ersten Hauptseite befestigt. Dieser bildet das Trägersubstrat, mit dem eine ausreichende mechanische Stabilität des Bauelementes gewährleistet ist. Der vorübergehende Hilfsträger auf der zweiten Hauptseite kann nun ohne weiteres abgelöst werden. Schließlich werden elektrische Anschlusskontakte auf der zweiten Hauptseite ausgebildet.A temporary auxiliary carrier is now applied to the second main side of the epitaxially grown layer sequence. This is designed to be able to subsequently detach the growth substrate and still ensure adequate mechanical stability of the epitaxially grown layer sequence. After detaching the growth substrate, the first main side is structured to increase the light output. A carrier that is transparent to the light emitted by the partial layer is then applied to the first main side and attached to the first main side. This forms the carrier substrate, which ensures sufficient mechanical stability of the component. The temporary auxiliary support on the second main page can now be removed without further ado. Finally, electrical connection contacts are formed on the second main face.
Bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren lässt sich nach dem Aufbringen des transparenten Substratträgers auf der ersten Hauptseite aufgrund der großen mechanischen Stabilität die Rückseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge in weiteren Prozessschritten strukturieren und verarbeiten. Beispielsweise können nun in einfacher Weise elektrische Anschlusskontakte auf der zweiten Hauptseite ausgebildet werden. Diese erlauben eine gute thermische Anbindung an eine Platine und damit eine ausreichende Kühlung in einem Betrieb des Bauelementes.In the method proposed here, after the application of the transparent substrate carrier on the first main side, the rear side of the epitaxially grown layer sequence can be structured and processed in further process steps due to the great mechanical stability. For example, electrical connection contacts can now be formed on the second main side in a simple manner. These allow good thermal connection to a circuit board and thus adequate cooling when the component is in operation.
Alternativ ist es auch möglich, nach der Fertigung der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge die elektrischen Anschlusskontakte auf der zweiten Hauptseite auszubilden und erst anschließend den vorübergehenden Hilfsträger auf den elektrischen Anschlusskontakten aufzubringen. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass ein Teil des Materials der Anschlusskontakte eine Opferschicht bildet, um das spätere Ablösen des Hilfsträgers zu erleichtern.Alternatively, it is also possible, after the production of the epitaxially grown layer sequence, to form the electrical connection contacts on the second main side and only then to apply the temporary auxiliary carrier to the electrical connection contacts. In this context, it is conceivable that part of the material of the connection contacts forms a sacrificial layer in order to facilitate subsequent detachment of the auxiliary carrier.
Nach dem Ablösen des Aufwachssubstrates aber noch vor dem Aufbringen des transparenten Substratträgers auf der ersten Hauptseite kann diese strukturiert beziehungsweise weiter verarbeitet werden. Beispielsweise kann die Oberfläche der ersten Hauptseite beziehungsweise eine die erste Hauptseite bildende Teilschicht der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge aufgeraut werden, um die Lichtauskopplung zu verbessern. Ebenfalls möglich ist das Aufbringen verschiedener funktionaler Schichten zur Verbesserung der Lichtauskopplung oder zur Konvertierung des emittierten Lichtes in eine andere Wellenlänge.After the growth substrate has been detached but before the transparent substrate carrier is applied to the first main side, it can be structured or further processed. For example, the surface of the first main side or a partial layer of the epitaxially grown layer sequence forming the first main side can be roughened in order to improve the coupling out of light. It is also possible to apply different functional layers to improve light extraction or to convert the emitted light into a different wavelength.
In diesen Fällen wird nach der Strukturierung der zweiten Hauptseite eine Klebeschicht auf die strukturierte Hauptseite aufgebracht und anschließend der Substratträger darauf angeordnet. Sodann wird die Klebeschicht ausgehärtet, um eine innige Verbindung des Substratträgers mit der strukturierten zweiten Hauptseite und damit der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge zu erreichen. Bevorzugt weist die Klebeschicht in einem ausgehärteten Zustand einen Brechungsindex auf, der im Wesentlichen dem Brechungsindex des Trägersubstrates entspricht. Dies reduziert gegebenenfalls eine Lichtreflexion zwischen dem Trägersubstrat und der Klebeschicht.In these cases, after the structuring of the second main side, an adhesive layer is applied to the structured main side and then the substrate carrier is arranged on it. The adhesive layer is then cured in order to achieve an intimate bond between the substrate carrier and the structured second main side and thus the epitaxially grown layer sequence. In a cured state, the adhesive layer preferably has a refractive index which essentially corresponds to the refractive index of the carrier substrate. If necessary, this reduces light reflection between the carrier substrate and the adhesive layer.
Alternativ wird das Trägersubstrat mit zusätzlichen funktionalen Schichten ausgeführt, die den oben genannten entsprechen können. Beispielsweise können dielektrische Spiegelschichten, Braggspiegel aber auch Konversionsschichten Teil des Substratträgers bilden. Dies erlaubt eine getrennte Fertigung. Zudem lässt sich die Schichtenfolge hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik vermessen, um dann davon abhängig die zusätzlichen funktionalen Schichten zu variieren.Alternatively, the carrier substrate is designed with additional functional layers that can correspond to those mentioned above. For example, dielectric mirror layers, Bragg mirrors, but also conversion layers can form part of the substrate carrier. This allows separate manufacture. In addition, the sequence of layers can be measured with regard to their emission characteristics in order to then vary the additional functional layers depending on this.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail erläutert.The invention is explained in detail below using various exemplary embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Auskoppeleffizienz zum Brechungsindex des Trägersubstrates, -
3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
5 eine Darstellung zum Vergleich optoelektronischer Bauelemente mit unterschiedlich strukturierten Oberflächen, -
6 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
7 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
8 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
9A bis9K ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelementes nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
-
1 a first embodiment of the invention, -
2 a diagram showing the dependence of the decoupling efficiency on the refractive index of the carrier substrate, -
3 a second embodiment of the invention, -
4 a third embodiment of the invention, -
5 a representation for the comparison of optoelectronic components with differently structured surfaces, -
6 a fourth embodiment of the invention, -
7 a fifth embodiment of the invention, -
8th a sixth embodiment of the invention, -
9A until9K an embodiment of a method for producing a component according to the proposed principle.
In den Ausführungsformen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht zu betrachten. Zur Verdeutlichung und zum besseren Verständnis sowie zur Darstellbarkeit können einzelne Elemente, etwa Schichten übertrieben groß beziehungsweise dick dargestellt sein. Einzelne Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen lassen sich untereinander ohne weiteres kombinieren und im Rahmen der verwendeten Technologie austauschen.In the embodiments and figures, components that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols. The figures and the proportions of the elements shown in the figures are not to be regarded as true to scale. Individual elements, such as layers, can be shown in an exaggerated size or thickness for the purpose of clarification and better understanding as well as for ease of representation. Individual aspects of the various embodiments can easily be combined with one another and exchanged within the framework of the technology used.
Des Weiteren wird im Folgenden oftmals darauf Bezug genommen, dass eine Schicht „auf“ oder „über“ einer zweiten Schicht angeordnet ist. Dies beinhaltet sowohl eine direkt benachbarte Anordnung der beiden Schichten, umfasst aber auch zusätzliche Zwischenschichten, die zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet sind. Zusätzlich dienen die Begriffe „über“ oder „unter“ lediglich der Darstellung in Bezug auf die entsprechende Figur, stehen jedoch nicht für eine konkrete Richtungsangabe. In den Ausführungsbeispielen wird zudem Bezug auf einzelne Verbindungen beziehungsweise Materialsysteme genommen. Dies stellt keine Einschränkung dar, vielmehr kann abhängig von der verwendeten Technologie unter anderen äußeren Rahmenbedingungen andere Materialsysteme und Materialien verwendet werden.Furthermore, in the following it is often referred to that a layer is arranged “on” or “above” a second layer. This includes both a directly adjacent arrangement of the two layers, but also includes additional intermediate layers arranged between the first and second layers. In addition, the terms "above" or "below" are for representation only in relation to the corresponding figure, but do not stand for a specific indication of direction. In the exemplary embodiments, reference is also made to individual connections or material systems. This does not represent a restriction, rather other material systems and materials can be used depending on the technology used under other external conditions.
Die epitaktisch gewachsene Schichtenfolge 10 enthält eine erste Teilschicht 12, dotiert mit einem ersten Ladungsträgertyp sowie eine darauf angeordnete zweite Teilschicht 11 dotiert mit einem zweiten Ladungsträgertyp. An der Grenzfläche der beiden Teilschichten bildet sich ein pn-Übergang 13 aus. Über der zweiten Teilschicht 11 ist eine zusätzliche Teilschicht 11a aus dem gleichen Material angeordnet, die eine Strukturier- beziehungsweise Opferschicht bildet. Diese kann wie weiter unten erläutert im gleichen Herstellungsprozess wie die Teilschicht gefertigt werden und das gleiche Material umfassen. Oftmals weist die Teilschicht 11a eine bezüglich der Teilschicht 11 geringere Dotierkonzentration auf.The epitaxially grown
In dieser Ausführungsform ist das optoelektronische Bauelement in Dünnfilmtechnologie ausgeführt. Ein derartiger „Dünnfilm-Leuchtdiodenchip“ zeichnet sich durch mindestens eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
- - an einer der gewünschten Abstrahlseite der strahlungserzeugenden Halbleiterschichtenfolge, bei der es sich insbesondere um eine strahlungserzeugende Epitaxie-Schichtenfolge handeln kann, ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
- - der Dünnfilm-Leuchtdiodenchip weist ein Trägerelement auf, bei dem es sich nicht um das Wachstumssubstrat handelt, auf dem die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen wurde, sondern um ein separates Trägerelement, das nachträglich an der Halbleiterschichtenfolge befestigt wurde;
- - die Halbleiterschichtenfolge weist eine Dicke
im Bereich von 20 µm oder weniger, insbesondereim Bereich von 10 µm oder weniger auf; - - die Halbleiterschichtenfolge ist frei von einem Aufwachssubstrat. Vorliegend bedeutet „frei von einem Aufwachssubstrat, dass ein gegebenenfalls zum Aufwachsen benutztes Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt oder zumindest stark gedünnt ist. Insbesondere ist es derart gedünnt, dass es für sich oder zusammen mit der Epitaxie-Schichtenfolge alleine nicht freitragend ist. Der verbleibende Rest des stark gedünnten Aufwachssubstrats ist insbesondere als solches für die Funktion eines Aufwachssubstrates ungeeignet; und
- - die Halbleiterschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der Halbleiterschichtenfolge führt, das heißt, sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
- - A reflective layer is applied or formed on one of the desired emission side of the radiation-generating semiconductor layer sequence, which can in particular be a radiation-generating epitaxial layer sequence, which reflects at least part of the electromagnetic radiation generated in the semiconductor layer sequence back into the latter;
- the thin-film light-emitting diode chip has a carrier element which is not the growth substrate on which the semiconductor layer sequence was epitaxially grown, but a separate carrier element which was subsequently attached to the semiconductor layer sequence;
- - the semiconductor layer sequence has a thickness in the range of 20 μm or less, in particular in the range of 10 μm or less;
- - The semiconductor layer sequence is free of a growth substrate. In the present case, “free of a growth substrate” means that a growth substrate that may be used for growth is removed from the semiconductor layer sequence or is at least greatly thinned. In particular, it is thinned in such a way that it is not self-supporting alone or together with the epitaxial layer sequence. The remainder of the greatly thinned growth substrate is particularly unsuitable as such for the function of a growth substrate; and
- the semiconductor layer sequence contains at least one semiconductor layer with at least one surface which has an intermixing structure which ideally leads to an approximately ergodic distribution of the light in the semiconductor layer sequence, ie it has as ergodic and stochastic a scattering behavior as possible.
Ein Grundprinzip eines Dünnfilm-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16) 18. Oktober 1993, Seiten 2174 - 2176 beschrieben. Beispiele für Dünnfilm-Leuchtdiodenchips sind in den Druckschriften
Als Materialsystem wird vorliegend ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial, nämlich Galliumnitrid verwendet, wobei die erste Teilschicht 12 p-dotiert und die dem transparenten Trägersubstrat 40 zugewandten Teilschichten 11, 11a n-dotiert sind. Daneben können auch weitere Materialsysteme verwendet werden.In the present case, a III/V compound semiconductor material, namely gallium nitride, is used as the material system, with the first
Ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff „III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial“ die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.A III/V compound semiconductor material has at least one element from the third main group, such as B, Al, Ga, In, and one element from the fifth main group, such as N, P, As. In particular, the term “III/V compound semiconductor material” includes the group of binary, ternary or quaternary compounds that contain at least one element from the third main group and at least one element from the fifth main group, for example nitride and phosphide compound semiconductors. Such a binary, ternary or quaternary compound can also have, for example, one or more dopants and additional components.
Entsprechend weist ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, auf. Insbesondere umfasst ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.Correspondingly, a II/VI compound semiconductor material has at least one element from the second main group, such as, for example, Be, Mg, Ca, Sr, and one element from the sixth main group, such as, for example, O, S, Se. In particular, a II/VI compound semiconductor material comprises a binary, ternary or quaternary compound which comprises at least one element from the second main group and at least one element from the sixth main group. Such a binary, ternary or quaternary compound can also have, for example, one or more dopants and additional components. For example, II/VI compound semiconductor materials include: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
Das optoelektronische Bauelement 1 gemäß
Ein zweiter Kontakt 21 ist auf der isolierenden Teilschicht 14 aufgebracht. Zudem sind Gräben 22 vorgesehen, die durch die Isolierschicht 14, die Teilschicht 12, den pn-Übergang 13 in die Teilschicht 11 reichen. Die Gräben 22 sind mit einer Isolierschicht 23 und mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt. Durch die Isolierschicht 23 wird ein Kurzschluss des Anschlusskontaktes 21 mit der p-dotierten Teilschicht 12 vermieden. Über die beiden rückseitigen Anschlusskontakte 20 und 21 werden in einem Betrieb des optoelektronischen Bauelementes Ladungsträger injiziert, die unter Lichtemission in dem pn-Übergang 13 miteinander rekombinieren. Die direkte Kontaktierung der Anschlusskontakte 20 und 21 mit hoch leitenden Materialien bewirkt eine gute Wärmeabfuhr in einem Betrieb des optoelektronischen Bauelementes zur Rückseite hin.A
Die Klebeschicht 30 auf der strukturierten Oberfläche 11b der Teilschicht 11a ist ebenfalls wie das Trägersubstrat 40 transparent und weist einen Brechungsindex auf, der im Wesentlichen dem Brechungsindex des Trägersubstrates entspricht. Die Strukturierung der Oberfläche 11b der Teilschicht 11a verbessert die Lichtauskopplung in die Klebeschicht 30 und das Trägersubstrat 40.The
Als transparentes Trägersubstrat eignet sich insbesondere ein Glas mit einem Brechungsindex in einem Bereich von 1,4. Glass with a refractive index in the range of 1.4 is particularly suitable as the transparent carrier substrate.
Insbesondere im Zusammenhang mit zusätzlichen hier nicht gezeigten Konverterschichten zwischen der Oberfläche 11b der Teilschicht 11a und dem Trägersubstrat 41, ist diese Art der „Winkelfilterung“ gut geeignet, eine gerichtete Abstrahlcharakteristik zu erzeugen.In particular in connection with additional converter layers (not shown here) between the
Eine ähnliche Ausgestaltungsform zeigt
Eine alternative Ausgestaltungsform zeigt
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden die funktionalen Schichten 51 bis 53 und die Trägersubstratschicht 43 sowie die zusätzliche Auskoppelschicht 44 gemeinsam das Trägersubstrat. Das Trägersubstrat wird in separaten Prozessschritten hergestellt. Dadurch lassen sich die funktionalen Schichten 50 mit den einzelnen Teilschichten 51 bis 53 auf der Trägersubstratschicht 43 in verschiedenen Depositionsprozessen bei Temperaturen von oberhalb 300 Grad abscheiden. Eine Konversionsschicht 52 mit einem Konversionsmaterial dient zur Umwandlung des von der Schichtenfolge 10 emittierten Lichts in eine davon unterschiedliche Wellenlänge. Durch die getrennte Fertigung des Trägersubstrats mit den funktionalen Schichten 50 kann die Konverterschicht 52 in ihrer Dicke deutlich reduziert werden.In the present exemplary embodiment, the
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, in die Klebeschicht 30 Konverterpartikel einzubringen. Konversionspartikel oder -Schichten können auch auf der Oberseite der Trägersubstratschicht angeordnet werden.
Neben der Konverterschicht 52 weist das Trägersubstrat eine zusätzliche funktionale Schicht 51 in Form eines Bragg-Spiegels auf. Diese umfasst eine Vielzahl übereinander angeordneter lateral strukturierter Teilschichten zur Verbesserung der Lichtauskopplung und Verringerung der Reflexion von Licht, das von der epitaktischen Schichtenfolge in die Auskoppelrichtung emittiert wird.Alternatively or additionally, it is also possible to introduce converter particles into the
In addition to the
Das getrennte Aufbringen des Trägersubstrats mit den Konverterschichten auf die bereits gefertigte Schichtenfolge 10 erlaubt eine Vorcharakterisierung der epitaktischen Schichtenfolge, um davon abhängig die Dicke der Konverterschicht 52 für das Trägersubstrat einzustellen. Auf diese Weise lassen sich individuell für epitaktische Schichtenfolgen 10 Konversionsschichten 52 auf der Trägersubstratschicht 43 abscheiden, um eine gewünschte Mischfarbe zu erzeugen.The separate application of the carrier substrate with the converter layers to the
Schließlich zeigt
Die
Gemäß
Die beiden hier teilweise dargestellten Teilschichten 110 und 12 können zusätzliche Teilschichten wie beispielsweise Ladungsträgerinjektionsschichten oder Ladungsträgertransportschichten umfassen. Ihre Dotierkonzentration kann in einzelnen Teilschichten variieren. In einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen zwischen dem Aufwachssubstrat 90 und der ersten Teilschicht 110 zusätzlich eine leicht dotierte Teilschicht gleichen Ladungsträgertyps anzuordnen. Diese kann als Opferschicht für das spätere Ablösen des Aufwachssubstrates 90 dienen. Zugleich eignet sie sich auch dafür, die Oberfläche des Aufwachssubstrates 90 zu planarisieren. Alternativ kann auch die Teilschicht 110 mit einem Dotiergradienten versehen sein, so dass sich die Dotierkonzentration über die dicke der Schicht hinweg ändert.The two
Auf der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge wird gemäß
Nach
Der vorübergehend aufgebrachte Hilfsträger 92 stabilisiert die epitaktisch gewachsene Schichtenfolge, so dass das Aufwachssubstrat 90 wie in
Gemäß
Gemäß
According to
Der vorübergehende Hilfsträger 92 wird nun wie dargestellt in
Zur Verhinderung von Kurzschlüssen werden nun insbesondere die Gräben 80 an ihren Seitenwänden mit einer Isolationsschicht 23 versehen. Der Boden der Gräben 80 bleibt indes weiterhin frei, so dass darin ein leitendes Material die Teilschicht 110 elektrisch leitend kontaktiert.In order to prevent short circuits, the
Anschließend werden die Gräben 80' und 80 gemäß
Neben dem hier dargestellten Verfahren, bei dem die rückwärtigen Anschlusskontakte und insbesondere die Gräben nach dem Aufbringen des Trägersubstrates 46 hergestellt werden, ist es auch möglich, Gräben 80' und 80 in vorgehenden Verfahrensschritten auszubilden. Beispielsweise können die Gräben in die einzelnen Teilschichten geätzt und mit elektrisch leitendem Material aufgefüllt werden, bevor der vorübergehende Hilfsträger aufgebracht und das Aufwachssubstrat 90 abgelöst wird. In dieser Ausführung würde der vorübergehende Hilfsträger auf der bereits strukturierten und mit Gräben versehenen Rückseite aufgebracht und befestigt.In addition to the method shown here, in which the rear connection contacts and in particular the trenches are produced after the
Ebenso ist es möglich, nach dem Ausbilden und Auffüllen der Gräben 80' und 80 die Rückseite vollständig mit einer dünnen Metallschicht zu versehen und darauf den vorübergehenden Hilfsträger anzuordnen. Nach der späteren Strukturierung der Auskoppelseite und dem Aufbringen des Trägersubstrates wird der vorübergehende Hilfsträger wieder abgelöst und anschließend die auf der isolierenden Schicht aufgebrachte metallische Schicht strukturiert, um die rückseitigen Anschlusskontakte zu bilden.It is also possible, after the
Die vorliegende Erfindung erlaubt es einen Dünnfilm-LED-Chip mit beiden elektrischen Anschlüssen auf der von der Emissionsfläche abgewandten Seite zu realisieren, ohne Einbußen bei der mechanischen Stabilität des Chips in Kaufnehmen zu müssen. Zudem lässt sich der Herstellungsprozess nach dem vorgeschlagenen Prinzip auf Waferebene realisieren einschließlich der Ausbildung der Anschlusskontakte. Dies wird erreicht, in dem das zur mechanischen Stabilisierung der epitaktischen Schichtenfolge dienende Trägersubstrat transparent mit der Auskoppelseite der epitaktisch gewachsenen Schichtenfolge verbunden wird. Dadurch kann die Rückseite der epitaktischen Schichtenfolge vollständig einschließlich der Anschlusskontakte ausgebildet werden ohne zusätzliche Durchkontaktierungen durch das Trägersubstrat bilden zu müssen. Der Chip kann so als Single-die-Chip ohne Bedarf an Bonddrähte verarbeitet werden und es ist zudem kein zusätzliches Package nötig. Sofern ein Verguss dennoch gewünscht ist, kann dieser durch eine Anpassung seines Brechungsindex an den Brechungsindex des Substratträgers zu einer Optimierung der Lichtauskopplung beitragen.The present invention makes it possible to implement a thin-film LED chip with both electrical connections on the side facing away from the emission surface, without having to accept losses in the mechanical stability of the chip. In addition, the manufacturing process can be implemented according to the proposed principle at the wafer level, including the formation of the connection contacts. This is achieved in that the carrier substrate used for mechanical stabilization of the epitaxial layer sequence is transparently connected to the decoupling side of the epitaxially grown layer sequence. As a result, the back of the epitaxial layer sequence can be formed completely, including the connection contacts, without having to form additional vias through the carrier substrate. The chip can thus be processed as a single-die-chip without the need for bonding wires, and it is also no additional package necessary. If encapsulation is nevertheless desired, this can contribute to optimizing light extraction by adapting its refractive index to the refractive index of the substrate carrier.
Die getrennte Fertigung des Trägersubstrats mit funktionellen Schicht und das spätere Aufbringen derselben auf der Auskoppelseite der epitaktischen Schichtenfolge erlaubt es in einem Zwischenschritt noch während der Prozessherstellung die epitaktischen Schichtenfolge hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik zu charakterisieren und davon abhängig Parameter für die Herstellung der funktionalen Schichten einzustellen.The separate production of the carrier substrate with the functional layer and the subsequent application of the same to the decoupling side of the epitaxial layer sequence allows the epitaxial layer sequence to be characterized in terms of its emission characteristics in an intermediate step during the production process and parameters for the production of the functional layers to be set depending on this.
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