DE102010026518A1 - Leuchtdiodenchip und Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Leuchtdiodenchip angegeben, mit – einer n-leitenden Halbleiterschicht (3), – einer p-leitenden Halbleiterschicht (4), – einem aktiven Bereich (2) zwischen der n-leitenden Halbleiterschicht (3) und der p-leitenden Halbeiterschicht (4), – einer Seitenfläche (14), welche die n-leitende Halbleiterschicht (3), die p-leitende Halbleiterschicht (4), und den aktiven Bereich (2) in einer lateralen Richtung begrenzt, und – einem Dotierbereich (1), in dem ein Dotierstoff in ein Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips eingebracht ist, und/oder – einem neutralisierten Bereich (1), wobei – der Dotierbereich (1) und/oder der neutralisierte Bereich (1) an der Seitenfläche (14) zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet ist, und – der Leuchtdiodenchip im Betrieb zur Abstrahlung von inkohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.

Description

  • Es wird ein Leuchtdiodenchip angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips angegeben.
  • Es hat sich gezeigt, dass Leuchtdiodenchipvereinzelungstechnologien wie das Lasertrennen oder Sägen die Gefahr einer Schädigung der durch die Vereinzelung erzeugten Seitenflächen der Leuchtdiodenchips mit sich bringen. Speziell beim Trennen durch Laserstrahlung kann dies zu einer Kleinstromschwäche der derart hergestellten Bauteile führen. Ausgelöst wird diese Kleinstromschwäche beispielsweise durch Schlacke aus dem Trennprozess, die sich an der durch das Vereinzeln hergestellten Seitenfläche des Leuchtdiodenchips niederschlägt oder durch Reflexe des für die Trennung verwendeten Laserstrahls in die Seitenfläche des Leuchtdiodenchips. Beim Vereinzeln eines Leuchtdiodenchips führen beide Mechanismen dazu, dass sich ein elektrischer Parallelpfad zum optisch aktiven Bereich des Leuchtdiodenchips bildet. Dieser elektrische Parallelpfad führt zu einer Kleinstromschwäche. Besonders nachteilig erweist es sich dabei, dass dieses Fehlerbild oft erst in der Schlussmessung des Leuchtdiodenchips auffällt, also am Ende der Wertschöpfungskette.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Leuchtdiodenchip anzugeben, der elektrisch besonders stabil ist, also eine verringerte Kleinstromschwäche aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtdiodenchips anzugeben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips ist dieser im Betrieb zur Abstrahlung von inkohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Das heißt, es handelt sich insbesondere bei dem Leuchtdiodenchip nicht um einen Laser, der im Betrieb kohärente elektromagnetische Strahlung abstrahlt, sondern um einen Leuchtdiodenchip, der inkohärente elektromagnetische Strahlung beispielsweise in einen großen Raumwinkelbereich hinein abstrahlt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips umfasst der Leuchtdiodenchip eine n-leitende Halbleiterschicht, eine p-leitende Halbleiterschicht und einen aktiven Bereich, der zwischen der n-leitenden Halbleiterschicht und der p-leitenden Halbleiterschicht angeordnet ist. Bei den leitenden Halbleiterschichten handelt es sich beispielsweise um entsprechend dotierte Schichten aus einem Halbleitermaterial, die beispielsweise epitaktisch übereinander gewachsen sind. An der Schnittstelle der n-leitenden Halbleiterschicht und der p-leitenden Halbleiterschicht ist ein aktiver Bereich ausgebildet, der beispielsweise zumindest eine strahlungsemittierende Schicht umfasst, in der im Betrieb des Leuchtdiodenchips elektromagnetische Strahlung erzeugt wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips umfasst der Leuchtdiodenchip eine Seitenfläche, welche die n-leitende Halbleiterschicht, die p-leitende Halbleiterschicht und den aktiven Bereich in einer lateralen Richtung begrenzt. Bei der Seitenfläche handelt es sich also um eine Flanke des Leuchtdiodenchips. Der Leuchtdiodenchip kann dabei beispielsweise vier Seitenflächen umfassen, welche eine Bodenfläche des Leuchtdiodenchips und eine Deckfläche des Leuchtdiodenchips miteinander verbinden. Der Leuchtdiodenchip ist durch seine zumindest eine Seitenfläche in lateraler Richtung, das heißt in einer Richtung beispielsweise senkrecht oder quer zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichten begrenzt. Mit anderen Worten endet das Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips an der Seitenfläche. Die Seitenfläche kann dann an ein umgebendes Medium, zum Beispiel eine Passivierungsschicht, einen Vergusskörper oder an Luft grenzen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips umfasst der Leuchtdiodenchip einen Dotierbereich. In dem Dotierbereich ist ein Dotierstoff in ein Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips eingebracht. Bei dem Dotierstoff handelt es sich dabei zum Beispiel um einen Dotierstoff, der verschieden ist zu den Dotierstoffen, mit denen die n-leitende Halbleiterschicht und die p-leitende Halbleiterschicht n- beziehungsweise p-dotiert sind. Der Dotierbereich ist dabei an der Seitenfläche zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet. Das heißt, an der Seitenfläche des Leuchtdiodenchips ist im Bereich des aktiven Bereichs der Dotierbereich ausgebildet. Dabei ist es möglich, dass sich der Dotierbereich auch über andere Schichten des Leuchtdiodenchips, zum Beispiel die n-leitende Halbleiterschicht und die p-leitende Halbleiterschicht entlang der Seitenfläche erstreckt. Dass der Dotierbereich an der Seitenfläche ausgebildet ist, heißt ferner, dass ein Zentralbereich des Leuchtdiodenchips, der von der Seitenfläche entfernt ist, frei oder im Wesentlichen frei von dem Dotierstoff des Dotierbereichs ist. Mit anderen Worten ist lokal an der Seitenfläche der Dotierbereich ausgebildet, dabei zumindest im Bereich des aktiven Bereichs. Der Dotierstoff wandelt zum Beispiel einen n-leitenden Bereich im Bereich der Seitenfläche zum Beispiel am und/oder um den aktiven Bereich in einen p-leitenden Bereich um. Das heißt, der Dotierstoff überkompensiert die vorhandene n-Dotierung. Umgekehrt ist eine solche Umdotierung auch von p-leitenden Bereichen zu n-leitenden Bereichen möglich. Der eigentliche strahlungserzeugende Bereich ist dadurch von den Seitenflächen in das Innere des Leuchtdiodenchips verlegt. Der Diffusionsbereich führt also dazu, dass ein pn-Übergang in ein Material mit höherer Bandlücke verschoben ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips ist ein n-leitender und/oder ein p-leitender Bereich im Bereich der Seitenfläche zum Beispiel am und/oder um den aktiven Bereich neutralisiert. Dazu wird der jeweilige Dotierstoff beispielsweise mittels Wasserstoff neutralisiert, so dass der derart behandelte n-leitende und/oder p-leitende Bereich zu einem intrinsisch leitenden Halbleiterbereich wird. Mit anderen Worten umfasst der Leuchtdiodenchip dann einen neutralisierten Bereich, der an der Seitenfläche zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips umfasst der Leuchtdiodenchip eine n-leitende Halbleiterschicht, eine p-leitende Halbleiterschicht und einen aktiven Bereich, der zwischen der n-leitenden Halbleiterschicht und der p-leitenden Halbleiterschicht angeordnet ist. Ferner umfasst der Leuchtdiodenchip eine Seitenfläche, welche die n-leitende Halbleiterschicht, die p-leitende Halbleiterschicht und den aktiven Bereich in einer lateralen Richtung begrenzt und einen Dotierbereich, in dem ein Dotierstoff in ein Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips eingebracht ist und/oder einen neutralisierten Bereich. Dabei ist der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich an der Seitenfläche zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet. Der Leuchtdiodenchip ist im Betrieb zur Abstrahlung von inkohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen, das heißt im Betrieb des Leuchtdiodenchips strahlt dieser inkohärente elektromagnetische Strahlung ab. Der Dotierbereich und/oder neutralisierte Bereich kann an allen Seitenflächen des Leuchtdiodenchips ausgebildet sein.
  • Der hier beschriebene Leuchtdiodenchip beruht dabei unter anderem auf folgendem Prinzip: Im Bereich der Seitenfläche wird der aktive Bereich zum Beispiel durch Eindiffusion eines geeigneten Dotierstoffes in einen Halbleiter vom gleichen Leitungstyp umgewandelt. Das heißt, die ursprüngliche n- oder p-Dotierung wird durch den zusätzlichen Dotierstoff überkompensiert. Beispielsweise aus einem ursprünglich n-dotierten Bereich wird ein schwach p-dotierter Bereich. Der eigentliche aktive Bereich, der zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist, wird mittels des Dotierbereichs in das Innere des Leuchtdiodenchips, weg von der Seitenfläche verlagert.
  • Alternativ oder zusätzlich kann eine wie oben beschriebene Neutralisierung an der Seitenfläche erfolgen.
  • Insgesamt fällt an der Seitenfläche kaum oder keine Spannung mehr ab, so dass ein weiterer Kurzschlusspfad wie beispielsweise die oben angesprochene Schlacke keinen Einfluss auf das elektrische und optische Verhalten des Leuchtdiodenchips hat. Es ist daher nicht notwendig, eine zusätzliche Schicht zur elektrischen Isolation an der Seitenfläche des Leuchtdiodenchips aufzubringen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips sind der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich an der gesamten Seitenfläche des Leuchtdiodenchips ausgebildet. Das heißt, der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich erstrecken sich über das gesamte Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips an dessen Seitenflächen, vorzugsweise an allen Seitenflächen des Leuchtdiodenchips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips weisen der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich von der Seitenfläche in den Leuchtdiodenchip hinein gemessen eine Dicke von wenigstens 10 nm und höchstens 100 μm auf. Durch die Mindestdicke ist ein ausreichender Schutz der Seitenfläche sichergestellt. Die Eindringtiefe des Dotierbereichs und/oder des neutralisierten Bereichs ist vorzugsweise begrenzt, so dass im Inneren des Halbleiterchips genügend Raum zur Ausbildung des optisch aktiven Bereichs zur Verfügung steht. Die im Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips angeordnete Grenze beispielsweise des Dotierbereichs wird dort angenommen, wo eine Konzentration des Dotierstoffes, mit dem der Dotierbereich gebildet ist, auf 1/e seiner maximalen Konzentration im Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips abgefallen ist. Entsprechendes gilt beispielsweise für den Wasserstoffeintrag im neutralisierten Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips basieren der aktive Bereich und vorzugsweise auch die n-leitende und die p-leitende Schicht auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. ”Auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der aktive Bereich und gegebenenfalls die genannten Halbleiterschichten oder zumindest Teile davon ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, 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 umfasst das Material einen oder mehrere Dotierstoffe, die beispielsweise für die n- beziehungsweise p-Leitfähigkeit der genannten Schichten sorgen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips basieren der aktive Bereich und vorzugsweise auch die n-leitende und die p-leitende Schicht auf einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial. ”Auf Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der aktive Bereich und gegebenenfalls die genannten Halbleiterschichten oder zumindest ein Teil davon, AlnGamIn1-n-mP oder AsnGamIn1-n-mP umfasst, 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 ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die beispielsweise für die n- beziehungsweise p-Leitfähigkeit der genannten Schichten sorgen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips basieren der aktive Bereich und vorzugsweise auch die n-leitende und die p-leitende Schicht auf einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial. ”Auf einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial basierend” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der aktive Bereich und gegebenenfalls die genannten Halbleiterschichten oder zumindest Teile davon ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mAs aufweist oder aus diesem besteht, 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 umfasst das Material einen oder mehrere Dotierstoffe, die beispielsweise für die n- beziehungsweise p-Leitfähigkeit der genannten Schichten sorgen.
  • Bevorzugt ist der Dotierstoff zur Bildung des Dotierbereichs dabei Zink oder Magnesium.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips ist die Seitenfläche zumindest im Bereich des aktiven Bereichs frei von einer weiteren Passivierungsschicht. Das heißt, aufgrund der Tatsache, dass der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich zu einer elektrischen Passivierung der Seitenfläche beitragen, kann zumindest im Bereich des aktiven Bereichs an der Seitenfläche auf das Aufbringen eines weiteren isolierenden Materials wie beispielsweise Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid verzichtet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips ist zusätzlich zum Dotierbereich eine weitere Passivierungsschicht aufgebracht. Damit zeichnet sich der Leuchtdiodenchip durch ein besonders gutes elektrisches Verhalten aus, da von der weiteren Passivierungsschicht überdeckte Rückstände eines Vereinzelungsprozesses aufgrund des Vorhandenseins des Dotierbereichs nicht zu einer Kleinstromschwäche des Leuchtdiodenchips führen können. Ferner kann sich eine solche weitere Passivierungsschicht auch als mechanischer und chemischer Schutz der Leuchtdiodenchips als vorteilhaft erweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Leuchtdiodenchips verläuft die Seitenfläche quer zu einer Wachstumsrichtung der n-leitenden Halbleiterschicht und der p-leitenden Halbleiterschicht. Beispielsweise verläuft die Seitenfläche in einem Winkel < 90°, bevorzugt < 50° zu einem Träger, auf dem die genannten Halbleiterschichten angeordnet sind.
  • Es wird weiter ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips angegeben. Mittels des Verfahrens kann insbesondere ein hier beschriebener Leuchtdiodenchip hergestellt werden. Das heißt, die für den Leuchtdiodenchip offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei dem Verfahren zunächst ein Aufwachssubstrat bereitgestellt. Auf das Aufwachssubstrat werden vorzugsweise in direkter Abfolge die n-leitende Halbleiterschicht, der aktive Bereich und die p-leitende Halbleiterschicht abgeschieden. Zwischen den genannten Schichten und dem Aufwachssubstrat können dabei eine oder mehrere weitere Schichten, wie beispielsweise Pufferschichten angeordnet sein.
  • In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird eine Vielzahl von Diffusionsbereichen und/oder neutralisierten Bereichen im aktiven Bereich ausgebildet. Die Diffusionsbereiche werden vorzugsweise durch lokales Einbringen des Dotierstoffes über selektive Eindiffusion des Dotierstoffes erzeugt. Der Dotierstoff kann dabei beispielsweise von einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite des aktiven Bereichs, beispielsweise von der dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der p-leitenden Halbleiterschicht aus in den aktiven Bereich eingebracht werden. Die selektive Eindiffusion kann beispielsweise durch die Definition einer Maske oder die Verwendung einer strukturierten Diffusionsquelle erfolgen. Die neutralisierten Bereiche können zum Beispiel durch Ionen-Implantation von Wasserstoffionen erzeugt werden.
  • In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird durch eine Vielzahl, vorzugweise durch alle Diffusionsbereiche und/oder neutralisierten Bereiche, vereinzelt, wobei Seitenflächen der herzustellenden Leuchtdiodenchips erzeugt werden, bei denen der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich an einer der Seitenflächen zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet sind. Mit anderen Worten werden der Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich des Leuchtdiodenchips durch Vereinzeln durch den Diffusionsbereich und/oder den neutralisierten Bereich hindurch hergestellt.
  • Bevorzugt erfolgt das Ausbilden der Diffusionsbereiche und/oder der neutralisierten Bereiche im aktiven Bereich beim hier beschriebenen Verfahren vor dem Aufbringen temperaturempfindlicher Materialien wie beispielweise Metalle. Das heißt, die Diffusion erfolgt insbesondere vor dem Ausbilden von metallischen Kontakten und/oder metallischen Spiegeln des Leuchtdiodenchips. Dadurch kann die Diffusion des Dotierbereichs in das Halbleitermaterial hinein durch eine relativ starke Temperaturerhöhung, zum Beispiel auf Temperaturen > 280°C unterstützt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erstreckt sich der Diffusionsbereich und damit der mittels des Diffusionsbereichs hergestellte Dotierbereich und/oder der neutralisierte Bereich durch die n-leitende Halbleiterschicht, den aktiver Bereich und die p-leitende Halbleiterschicht hindurch. Das heißt, an sämtlichen das Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips nach der Fertigstellung des Leuchtdiodenchips lateral begrenzenden Seitenflächen ist der Dotierbereich vollflächig ausgebildet und erstreckt sich über die gesamte Seitenfläche.
  • Alternativ zum beschriebenen Herstellungsverfahren ist es auch möglich, den Dotierstoff lokal über die Seitenflächen des Leuchtdiodenchips, das heißt nach einem Vereinzeln des Leuchtdiodenchips einzubringen. In diesem Fall muss nicht durch die Diffusionsbereiche hindurch vereinzelt werden.
  • Im Folgenden werden der hier beschriebene Leuchtdiodenchip und das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Die 1 zeigt anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtdiodenchips.
  • Die 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F zeigen anhand schematischer Schnittdarstellungen ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Die schematische Schnittdarstellung der 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtdiodenchips. Im Ausführungsbeispiel der 1 umfasst der Leuchtdiodenchip einen Träger 5. Der Träger 5 ist beispielsweise mit einem elektrisch leitenden Material gebildet. Der Träger 5 kann dabei zum Beispiel Germanium enthalten oder aus Germanium bestehen, Silizium enthalten oder aus Silizium bestehen sowie durch ein Metall gebildet und zum Beispiel galvanisch hergestellt sein.
  • An der Oberseite des Trägers 5 ist eine Lotschicht 6 angeordnet, die beispielsweise Gold enthalten kann. An der dem Träger 5 abgewandten Seite der Lotschicht 6 ist eine Spiegelschicht angeordnet, die beispielsweise Silber und/oder Aluminium enthält. Der Spiegelschicht 7 folgen an ihrer der Lotschicht 6 abgewandten Seite die Halbleiterschichten des Leuchtdiodenchips nach. Der Leuchtdiodenchip umfasst dabei eine p-leitende Halbleiterschicht 4, eine n-leitende Halbleiterschicht 3 sowie einen aktiven Bereich 2, der zwischen den beiden Halbleiterschichten angeordnet ist. Der aktive Bereich ist der strahlungserzeugende Bereich des Leuchtdiodenchips. Beispielsweise wird im Betrieb des Leuchtdiodenchips im aktiven Bereich elektromagnetische Strahlung aus dem UV-Bereich, aus dem sichtbaren Spektralbereich oder dem Infrarotbereich erzeugt.
  • In lateraler Richtung, das heißt beispielsweise parallel zur Oberseite des Trägers 5, an der die Halbleiterschichten des Leuchtdiodenchips angeordnet sind, sind die Halbleiterschichten 2, 3, 4 von Seitenflächen 14 begrenzt. Vorliegend verlaufen die Seitenflächen 14 in einem Winkel < 90° zur Trägeroberseite.
  • An den Seitenflächen 14 ist ein Dotierbereich 1 ausgebildet, in dem ein Dotierstoff in das Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips eingebracht ist. Bei dem Dotierstoff handelt es sich beispielsweise um Zink, die Halbleiterschichten 2, 3, 4 des Leuchtdiodenchips basieren beispielsweise auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.
  • Der Dotierbereich ist an der Seitenfläche im Bereich des aktiven Bereichs 2 ausgebildet und erstreckt sich vorliegend über die gesamte Seitenfläche 14, das heißt auch über die n-leitende Halbleiterschicht 3 und die p-leitende Halbleiterschicht 4. Im Dotierbereich 1 ist die Bandlücke des Halbleitermaterials der Halbleiterschichten des Leuchtdiodenchips größer als im aktiven Bereich außerhalb des Dotierbereichs 1. Die Eindringtiefe des den Dotierbereich bildenden Dotierstoffes, das heißt die Dicke des Dotierbereichs 1 von der Seitenfläche 14 aus gerechnet beträgt dabei beispielsweise maximal 100 μm.
  • Der Dotierbereich 1 bildet eine elektrische Passivierung an der Seitenfläche 14, die das Kleinstromverhalten des Leuchtdiodenchips gegenüber einem Leuchtdiodenchip ohne Dotierbereich 1 an den Seitenflächen 14 verbessert.
  • Zum Beispiel alternativ zum Dotierbereich 1 kann ein neutralisierter Bereich 1 wie oben beschrieben Verwendung finden.
  • Zusätzlich zur elektrischen Passivierung durch den Dotierbereich 1 sind die freiliegenden Außenflächen des Leuchtdiodenchips abgesehen von dem Bereich, der durch die n-Elektrode 9 bedeckt ist, mit einer Passivierungsschicht 8 überzogen, die beispielsweise aus Siliziumnitrid besteht. Die Passivierungsschicht 8 überdeckt und kapselt dabei auch die Spiegelschicht 7 an ihren Seitenflächen ab.
  • Aufgrund des hier beschriebenen Dotierbereichs ist es jedoch möglich, auf die Passivierungsschicht 8 zumindest im Bereich des aktiven Bereichs zu verzichten (siehe dazu auch die 2F, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Leuchtdiodenchips in der Schnittdarstellung zeigt, der frei von einer weiteren Passivierungsschicht 8 ist).
  • In Verbindung mit der den schematischen Schnittdarstellungen der 2A bis 2F ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines hier beschriebenen Leuchtdiodenchips näher erläutert. Im ersten Verfahrensschritt (2A) wird ein Aufwachssubstrat 10 bereitgestellt, das beispielsweise mit Saphir gebildet ist oder aus Saphir besteht. Alternativ kann das Aufwachssubstrat 10 zum Beispiel auch mit SiC oder GaAs gebildet sein.
  • Auf eine Aufwachsoberfläche des Aufwachssubstrats 10 werden nachfolgend die n-leitende Halbleiterschicht 3, der aktive Bereich 2 sowie die p-leitende Halbleiterschicht 4 epitaktisch abgeschieden, siehe dazu die 2B.
  • Wie in Verbindung mit der 2C beschrieben, wird nachfolgend eine Maske 12 an der dem Aufwachssubstrat 10 abgewandten Seite der p-leitenden Halbleiterschicht 4 strukturiert. In die von der Maske unbedeckten Bereiche wird ein Dotierstoff zur Ausbildung der Diffusionsbereiche 11 eindiffundiert. In diesem Verfahrensstadium umfasst die Halbleiterscheibe mit den genannten Halbleiterschichten noch kein temperaturempfindliches Material, wie beispielsweise ein Kontaktmetall oder ein Spiegelmetall. Die Halbleiterschichten können daher zur Unterstützung der Eindiffusion des Dotierstoffes stark erhitzt werden. Dabei ist es möglich, dass der Dotierstoff nicht nur in die Halbleiterschichten 2, 3, 4 eindiffundiert, sondern bis in das Aufwachssubstrat 10 gelangt.
  • In einem nachfolgenden Verfahrensschritt werden die Halbleiterschichten 2, 3, 4 an ihrer dem Aufwachssubstrat 10 abgewandten Seite mittels einer Lotschicht 6 (eine Spiegelschicht 7 kann optional vorhanden sein) auf einem Träger 5 befestigt, zum Beispiel gelötet. Anschließend wird das Aufwachssubstrat 10 nasschemisch oder mittels eines Laserabtrennverfahrens entfernt (2D).
  • Anhand der 2E ist gezeigt, dass ein Vereinzeln durch die Diffusionsbereiche 11 entlang der Trennlinien 13 beispielsweise mittels eines Lasertrennverfahrens erfolgt. Dabei eventuell sich an den Seitenflächen 14 ablagernde Schlacke führt nicht zu einer Verschlechterung des Kleinstromverhaltens des Leuchtdiodenchips, da diese auf den elektrisch isolierend wirkenden Dotierbereichen 1, die durch das Vereinzeln erzeugt werden, abgelagert wird.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt, siehe beispielsweise 2F, kann eine n-Elektrode auf der dem Träger 5 abgewandten Seite der n-leitenden Halbleiterschicht 3 aufgebracht werden. Dies kann auch vor dem Vereinzeln erfolgen.
  • Zum Beispiel alternativ zum Dotierbereich 1 kann ein neutralisierter Bereich 1 wie oben beschrieben Verwendung finden, indem – zum Beispiel durch Implantation von Wasserstoffionen – neutralisierte Bereiche 11 erzeugt werden.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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.

Claims (11)

  1. Leuchtdiodenchip mit – einer n-leitenden Halbleiterschicht (3), – einer p-leitenden Halbleiterschicht (4), – einem aktiven Bereich (2) zwischen der n-leitenden Halbleiterschicht (3) und der p-leitenden Halbeiterschicht (4), – einer Seitenfläche (14), welche die n-leitende Halbleiterschicht (3), die p-leitende Halbleiterschicht (4), und den aktiven Bereich (2) in einer lateralen Richtung begrenzt, und – einem Dotierbereich (1), in dem ein Dotierstoff in ein Halbleitermaterial des Leuchtdiodenchips eingebracht ist, und/oder – einem neutralisierten Bereich (1), wobei – der Dotierbereich (1) und/oder der neutralisierte Bereich (1) an der Seitenfläche (14) zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet ist, und – der Leuchtdiodenchip im Betrieb zur Abstrahlung von inkohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
  2. Leuchtdiodenchip gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem der Dotierbereich (1) und/oder der neutralisierte Bereich (1) eine elektrische Passivierung an der Seitenfläche (14) bildet und/oder die elektrische Leitfähigkeit an der Seitenfläche reduziert.
  3. Leuchtdiodenchip gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Dotierbereich (1) und/oder der neutralisierte Bereich (1) an der gesamten Seitenfläche (14) ausgebildet ist.
  4. Leuchtdiodenchip gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Dotierbereich (1) und/oder der neutralisierte Bereich (1) von der Seitenfläche (14) aus eine Dicke von wenigstens 10 nm und höchstens 100 μm aufweist.
  5. Leuchtdiodenchip gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der aktive Bereich (2) auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert und der Dotierstoff Zink oder Magnesium ist.
  6. Leuchtdiodenchip gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Seitenfläche (14) zumindest im Bereich des aktiven Bereichs (2) frei von einer weiteren Passivierungsschicht (8) ist.
  7. Leuchtdiodenchip gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Seitenfläche (14) quer zu einer Wachstumsrichtung der n-leitenden Halbleiterschicht (3) und der p-leitenden Halbleiterschicht (4) verläuft.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Aufwachsubstrats (10), – Erzeugen einer n-leitenden Halbeiterschicht (3), eines aktiven Bereichs (2) und einer p-leitenden Halbeiterschicht (4) auf dem Aufwachssubstrat (10), – Ausbilden einer Vielzahl von Diffusionsbereichen (11) und/oder einer Vielzahl von neutralisierten Bereichen (11) zumindest im aktiven Bereich (2), – Vereinzeln durch eine Vielzahl der Diffusionsbereiche (11) und/oder der neutralisierte Bereich (11) hindurch zur Erzeugung von Seitenflächen (14) von Leuchtdiodenchips, bei denen ein Dotierbereich (1) und/oder ein neutralisierter Bereich (1) an jeder der Seitenflächen (14) zumindest im Bereich des aktiven Bereichs ausgebildet ist, wobei – der Leuchtdiodenchip im Betrieb zur Abstrahlung von inkohärenter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
  9. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei der Dotierstoff von einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite des aktiven Bereichs (2) in den aktiven Bereich eingebracht wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei sich der Diffusionsbereich und/oder der neutralisierte Bereich (1) durch die n-leitende Halbeiterschicht (3), den aktiven Bereich (2) und die p-leitende Halbleiterschicht (4) erstrecken.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein Leuchtdiodenchip gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt wird.
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