DE102014105799A1

DE102014105799A1 - Licht emittierendes Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102014105799A1
Application number: DE102014105799.6A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kopp; Sophia Huppmann; Sebastian Taeger; Christian Eichinger; Korbinian Perzlmaier; Heribert Zull
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-10-29
Also published as: WO2015161961A1

Abstract

Es wird ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement (10) angegeben, das eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einem aktiven Bereich (2), der dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Halbleiterbauelements (10) Licht zu erzeugen, und eine die Halbleiterschichtenfolge (1) abschließenden Halbleiterschicht (3), eine transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) auf der abschließenden Halbleiterschicht (3), eine Außenschicht (6) auf der Halbleiterschichtenfolge (1), die einen Kunststoff aufweist, und zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht (5) zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht (4) und der Außenschicht (6) aufweist, wobei die Kontaktschicht (4), die Zwischenschicht(5) und die Außenschicht (6) jeweils einen Brechungsindex aufweisen und der Brechungsindex der Zwischenschicht (5) kleiner als der Brechungsindex der Kontaktschicht (4) und größer als der Brechungsindex der Außenschicht (6) ist.

Description

Es wird ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement anzugeben, das eine effiziente Lichtauskopplung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement eine Halbleiterschichtenfolge mit einer die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht auf. Die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht ist eine Halbleiterschicht, die eine Oberseite aufweist Auf der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht ist eine transparente elektrisch leitende Kontaktschicht aufgebracht.
Die Halbleiterschichtenfolge kann insbesondere als Halbleiterchip oder als Teil eines Halbleiterchips ausgebildet sein und basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht basiert insbesondere auf einem solchen Halbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_xIn_1-x-yGa_yN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_xIn_1-x-yGa_yP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_xIn_1-x-yGa_yAs, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 gilt. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basieren die Halbleiterschichtenfolge und damit auch die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht auf AlInGaN. Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge mehrere Halbleiterschichten und zumindest den aktiven Bereich aufweisen, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Halbleiterbauelements Licht zu erzeugen. Die Halbleiterschichtenfolge weist üblicherweise mindestens eine n-dotierte Schicht und mindestens eine p-dotierte Schicht, wobei sich zwischen diesen beiden Schichten ein aktiver Bereich befindet. Der aktive Bereich kann insbesondere in Form einer Licht emittierenden Halbleiterschicht ausgebildet sein, wobei die Halbleiterschichtenfolge insbesondere einen Leuchtdiodenchip oder einen Teil dieses bilden kann. Bevorzugt ist die Halbleiterschichtenfolge zur Emission von Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen einschließlich 340 nm und 820 nm oder zwischen einschließlich 380 nm und 780 nm eingerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht ein elektrisch leitfähiges transparentes Oxid oder Oxinitrid auf oder ist daraus. Solche Oxide werden auch als „transparent conductive oxides“, kurz TCOs, bezeichnet, entsprechende Oxinitride als TCONs. Bei dem TCO oder TCON handelt es sich insbesondere um ein Metalloxid oder Metalloxinitrid, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinkoxinitrid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, Indiumzinnoxid (ITO) oder Indiumzinnoxinitrid. Neben binären Metallsauerstoffverbindungen gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Entsprechendes gilt für die transparenten leitenden Oxinitride. Weiterhin entsprechen die TCOs und TCONs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein. Besonders bevorzugt kann die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht ein Indium-haltiges Oxid oder Oxinitrid aufweisen oder daraus sein, beispielsweise Indiumzinnoxid oder Indiumzinnoxinitrid. Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht kann eine Dicke von beispielsweise größer oder gleich 20 nm oder größer oder gleich 30 nm und kleiner oder gleich 300 nm oder kleiner oder gleich 250 nm aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Halbleiterbauelement eine Außenschicht auf der Halbleiterschichtenfolge auf. Die Außenschicht kann insbesondere die Halbleiterschichtenfolge bedecken, so dass die Halbleiterschichtenfolge unter der Außenschicht angeordnet ist. Insbesondere kann die Außenschicht einen Kunststoff aufweisen oder daraus sein. Mit anderen Worten kann die Außenschicht als Kunststoff-haltige Schicht oder als Kunststoffschicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Außenschicht durch einen Kunststoff-haltigen Verguss gebildet sein, unter dem die Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Alternativ hierzu kann die Außenschicht auch aus einem anorganischen Material gebildet sein und beispielsweise in Form einer Passivierungsschicht über der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Das anorganische Material kann beispielsweise ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid sein, beispielsweise Siliziumdioxid.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Außenschicht einen Kunststoff auf, der auf einem oder mehreren der folgenden Materialien basiert: Siloxan, Epoxid, Acrylat, Methylmethacrylat, Imid, Carbonat, Olephin, Styrol, Urethan oder Derivate davon in Form von Monomeren, Olygomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit. Insbesondere kann der Kunststoff ein Epoxidharz, ein Silikonharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC), Polyacrylat, Polyurethan (PU) oder Mischungen daraus aufweisen oder sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Außenschicht einen Wellenlängenkonversionsstoff im Kunststoff auf. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann insbesondere dazu eingerichtet sein, zumindest einen Teil des im Betrieb des Halbleiterbauelements von der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Lichts in Licht mit einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann beispielsweise als anorganischer, etwa keramischer, Wellenlängenkonversionsstoff in Form von Partikeln, oder auch als organischer Wellenlängenkonversionsstoff im Kunststoff enthalten sein. Beispiele für geeignete Wellenlängenkonversionsstoffe für Licht emittierende Halbleiterbauelemente sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht weiter ausgeführt. Darüber hinaus kann die Außenschicht weitere Materialien aufweisen, beispielsweise Streupartikel.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht und der Außenschicht zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht angeordnet. Die Kontaktschicht, die Zwischenschicht und die Außenschicht weisen jeweils einen Brechungsindex auf, wobei der Brechungsindex der Zwischenschicht kleiner als der Brechungsindex der Kontaktschicht und größer als der Brechungsindex der Außenschicht ist. Weiterhin ist bevorzugt der Brechungsindex der Zwischenschicht kleiner als der Brechungsindex der Halbleiterschichtenfolge und insbesondere der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht. Mit anderen Worten nimmt bevorzugt der Brechungsindex ausgehend von der Halbleiterschichtenfolge oder der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht bis zur Umgebung, die beispielsweise Luft sein kann, über die transparente dielektrische Zwischenschicht und die Außenschicht schrittweise ab.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht ein anorganisches Material auf oder besteht daraus. Das anorganische Material kann insbesondere ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid aufweisen oder daraus bestehen. Insbesondere kann das anorganische Material ausgewählt sein aus einem oder mehreren der folgenden Materialien: Aluminiumoxid (Al₂O₃), Tantaloxid (Ta₂O₅), Zirkonoxid (ZrO₂), Zinkoxid (ZnO), Titandioxid (TiO₂), Hafniumdioxid (HfO₂), Siliziumnitrid (SiN_x), Siliziumdioxid (SiO₂), Aluminiumoxinitrid (AlO_xN_y), Siliziumoxinitrid (SiO_xN_y).
Der Extinktionskoeffizient der zumindest einen transparenten dielektrischen Zwischenschicht ist im Falle der vorgenannten Materialien für die Zwischenschicht im Wellenlängenbereich des von der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb emittierten Lichts sowie bevorzugt im gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich kleiner als 0,1. Die beschriebenen Materialien für die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht sind weiterhin mit Vorteil stabil unter Betriebsbedingungen und gegenüber äußeren Einflüssen wie etwa Feuchtigkeit, UV-Licht, Schadgasen, mechanischen Einflüssen und Temperaturen von zu mindestens bis zu 200°C.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht mittels eines der folgenden Verfahren abgeschieden: Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition“, ALD), Sputtern, plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung („plasma-enhanced chemical vapor deposition“, PECVD), Aufdampfen. Insbesondere können als Materialien für die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht mittels ALD oder mittels Sputtern TiO₂, HfO₂, Al₂O₃, Ta₂O₅, ZrO₂, ZnO, SiN_x und SiO₂ abgeschieden werden. Mittels PECVD lassen sich die genannten Materialien sowie auch SiO_xN_y und AlO_xN_y abscheiden. Mittels Aufdampfen können insbesondere SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Ta₂O₅, ZrO₂ und ZnO abgeschieden werden.
Dem hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement liegen die folgenden Überlegungen zugrunde. Im Vergleich zur umgebenden Luft mit einem Brechungsindex von etwa 1 weist eine Halbleiterschichtenfolge, beispielsweise eine Halbleiterschichtenfolge auf Basis von AlInGaN, einen Brechungsindex von etwa 2,45 auf, wobei die hier und im Folgenden beschriebenen Brechungsindices jeweils für eine Wellenlänge von 450 nm angegeben sind. Die weiteren zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Umgebung angeordneten Schichten weisen üblicherweise zu diesen Brechungsindices unterschiedliche Brechungsindices auf. Aufgrund von Fresnel-Reflexionen weist ein derartiges Licht emittierendes Halbleiterbauelement bei der Lichtemission an den Auskoppelflächen einen Transmissionskoeffizienten T < 1 auf, da aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindices der verwendeten Materialien an deren Grenzschichten elektromagnetische Wellen unter einem gegebenen Einfallswinkel teilweise oder totalreflektiert werden. Bei dem hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement kann durch die Zwischenschicht, deren Brechungsindex zwischen dem Brechungsindex der Kontaktschicht beziehungsweise der Halbleiterschichtenfolge und dem Brechungsindex der Außenschicht liegt, die Brechungsindexdifferenz zwischen der Kontaktschicht beziehungsweise der Halbleiterschichtenfolge und der Außenschicht verringert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass Fresnel-Reflexionen an den Grenzflächen im Vergleich zu Bauelementen ohne hier beschriebene Zwischenschicht reduziert werden. Weiter wird, wie weiter unten ausführlicher beschrieben ist, die Dicke der zumindest einen Zwischenschicht derart gewählt, dass der Effekt der Interferenz an dünnen Schichten genutzt werden kann, da bei optisch dünnen Materialien die optische Schichtdicke n × d im Bereich der Wellenlänge λ liegt, wobei n der Brechungsindex und d die Dicke der Schicht bezeichnen. Aufgrund von Fresnel-Reflexionen an Grenzflächen kommt es zu konstruktiver und destruktiver Interferenz von Teilwellen, so dass der Transmissionskoeffizient durch die Intensität und die Phasenbeziehung der Teilwellen beeinflusst wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Licht emittierende Halbleiterbauelement zwischen der Kontaktschicht und der Außenschicht eine Mehrzahl von Zwischenschichten auf. Beispielsweise können zwischen der Kontaktschicht und der Außenschicht zumindest eine erste Zwischenschicht mit einem ersten Brechungsindex und zumindest eine zweite Zwischenschicht mit einem zweiten Brechungsindex angeordnet sein. Der erste und zweite Brechungsindex sind jeweils kleiner als der Brechungsindex der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht und größer als der Brechungsindex der Außenschicht. Weiterhin ist die erste Zwischenschicht zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht und der zweiten Zwischenschicht angeordnet, wobei der erste Brechungsindex größer als der zweite Brechungsindex ist. Es kann auch möglich sein, dass der Brechungsindex derjenigen Zwischenschicht, die an die Außenschicht angrenzt, im genannten Fall also der Brechungsindex der zweiten Zwischenschicht, gleich dem Brechungsindex der Außenschicht ist. Weiterhin können zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht und der Außenschicht auch mehr als zwei transparente dielektrische Zwischenschichten angeordnet sein, wobei auch in diesem Fall der Brechungsindex der Zwischenschichten in einer Richtung von der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht zur Außenschicht abnimmt. Hiermit wird somit statt einer einzelnen dielektrischen Zwischenschicht ein Stapel mehrerer dielektrischer Zwischenschichten mit unterschiedlichen, nach außen hin abnehmenden Brechungsindices eingesetzt. Durch die Anordnung von zwei oder mehreren Zwischenschichten können die Brechungsindexunterschiede an den Grenzflächen zwischen den auf der Halbleiterschichtenfolge aufgebrachten Schichten weiter verringert werden, so dass hierdurch auch eine Verringerung von Fresnel-Reflexionen und/oder eine Maximierung eines positiven Effekts von Interferenzen zur Maximierung des Transmissionskoeffizienten zur Auskopplung des im Betrieb in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Lichts erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht Indiumzinnoxid auf, während die Zwischenschicht Siliziumnitrid aufweist und die Außenschicht ein Silikon aufweist. Der Brechungsindex des Siliziumnitrids der Zwischenschicht liegt besonders bevorzugt im Bereich von 1,7 bis 2,75, bevorzugt zwischen 1,7 und 2,1 und besonders bevorzugt zwischen 1,7 und 1,9. Der Brechungsindex von Indiumzinnoxid hingegen liegt bei etwa 2, während der Brechungsindex von Silikonharz bei etwa 1,46 liegt. Die Außenschicht mit dem Silikon bildet die Grenzfläche zu Luft mit einem Brechungsindex von etwa 1.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht Indiumzinnoxid auf, während die zumindest eine Zwischenschicht eine erste Zwischenschicht ist, die Aluminiumoxid aufweist, zwischen der ersten Zwischenschicht und der Außenschicht eine zweite transparente dielektrische Zwischenschicht angeordnet ist, die Siliziumdioxid aufweist und die Außenschicht ein Silikon aufweist. Im Vergleich zu einem Brechungsindex von etwa 2 für Indiumzinnoxid weist das Aluminiumoxid der ersten Zwischenschicht einen Brechungsindex von etwa 1,7 auf, während die zweite Zwischenschicht mit dem Siliziumdioxid einen Brechungsindex von etwa 1,46 aufweist. Der Brechungsindex der zweiten transparenten dielektrischen Zwischenschicht, die zwischen der ersten transparenten dielektrischen Zwischenschicht mit der Außenschicht angeordnet ist, kann somit, wie weiter oben beschrieben ist, größer als der Brechungsindex der Außenschicht sein oder auch gleich dem Brechungsindex der Außenschicht.
Alternativ zu Silikon kann in den vorgenannten Ausführungsbeispielen beispielsweise auch Epoxid als Außenschichtmaterial verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht eine optische Schichtdicke von größer oder gleich einem Hundertstel einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich erzeugten Lichts auf. Die charakteristische Wellenlänge kann dabei die intensitätsstärkste Wellenlänge des Spektrums des von der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugten Lichts bezeichnen. Alternativ dazu kann die charakteristische Wellenlänge auch die mittlere Wellenlänge des Spektralbereichs des von der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb emittierten Lichts bezeichnen. Weiterhin kann die charakteristische Wellenlänge auch die über die einzelnen spektralen Intensitäten gewichtete mittlere Wellenlänge des Spektrums des von der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb emittierten Lichts bezeichnen. Die optische Schichtdicke bezeichnet das Produkt n × d aus Brechungsindex n und Dicke d der Schicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht eine optische Schichtdicke von kleiner oder gleich einem Zehnfachen einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich erzeugten Lichts auf. Weiterhin kann die zumindest eine Zwischenschicht auch eine optische Schichtdicke von kleiner oder gleich einem Zweifachen einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich erzeugten Lichts aufweisen. Darüber hinaus kann es auch besonders bevorzugt sein, wenn die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht eine optische Schichtdicke von kleiner oder gleich einem (2m – 1)/4-fachen einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich erzeugten Lichts aufweist, wobei m eine natürliche Zahl ist.
Insbesondere durch ein Zusammenwirken eines geeignet gewählten Brechungsindex der zumindest einen transparenten dielektrischen Zwischenschicht, die dadurch als so genanntes Index-Matching-Material wirkt, und einer geeigneten Dicke, die beispielsweise im Bereich eines m-fachen der charakteristischen Wellenlänge des von der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb emittierten Lichts liegt, kann der Transmissionskoeffizient bei der Auskopplung von Licht zwischen der Halbleiterschicht und der Umgebung erhöht werden, da bei einer geeigneten solchen Schichtdicke die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht als nicht reflektierender Auskoppelspiegel wirken kann. Die optische Schichtdicke der Zwischenschicht kann dabei von einem exakten Vielfachen eines Viertels der charakteristischen Wellenlänge abweichen, da das im aktiven Bereich der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb erzeugte Licht isotrop und damit in alle Raumrichtungen abgestrahlt werden kann, so dass sich für jede Abstrahlrichtung durch die Zwischenschicht hindurch eine andere optische Schichtdicke ergibt und je nach Abstrahlcharakteristik entsprechend über diese optischen Schichtdicken sowie auch über die Polarisation des erzeugten Lichts gemittelt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht Teil einer elektrischen Kontaktstruktur auf der Halbleiterschichtenfolge, mit der die Halbleiterschichtenfolge elektrisch kontaktiert wird. Die Kontaktstruktur kann zur externen Kontaktierung zumindest einen Metallkontakt, beispielsweise mit Aluminium oder Gold oder Schichtkombinationen mit zumindest einer Al-Schicht und zumindest einer Au-Schicht, aufweisen. Weiterhin kann der zumindest eine Metallkontakt beispielsweise auch eine Barriereschicht zwischen einer Al-Schicht und einer Au-Schicht aufweisen mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus Ti, Pt, W, Ni sowie Verbindungen mit diesen wie etwa TiW und TiWN. Der zumindest eine Metallkontakt kann beispielsweise in Form eines Bondpads und/oder in Form von Leitungsstegen zur Kontaktierung und/oder Stromaufweitung ausgebildet sein und in Teilbereichen auf der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht aufgebracht sein. Über diejenigen Bereiche der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht, die nicht vom zumindest einen Metallkontakt bedeckt sind, kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement im Betrieb Licht aus der Halbleiterschichtenfolge nach außen abstrahlen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge unmittelbar auf einem Substrat aufgebracht, das besonders bevorzugt ein Aufwachssubstrat ist, auf dem die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch aufgewachsen ist. Hierbei berühren sich die Halbleiterschichtenfolge und das Aufwachssubstrat bevorzugt ganzflächig. Die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht ist auf einer dem Aufwachssubstrat gegenüber liegenden Seite angeordnet, so dass die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht vom Substrat aus gesehen eine Oberseite der Halbleiterschichtenfolge bildet und der aktive Bereich zwischen der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht und dem Substrat angeordnet ist. Bei dem Substrat kann es sich um ein Saphirsubstrat handeln. Es ist hierbei möglich, dass das Substrat an einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite eine Strukturierung aufweist. Im Falle eines Saphirsubstrats kann das Substrat dann als sogenanntes strukturiertes Saphirsubstrat („patterned sapphire substrate“, PSS) ausgebildet sein. Weiterhin kann das Substrat beispielsweise SiC oder Si aufweisen oder daraus sein, wobei auch dieses eine vorab beschriebene Strukturierung aufweisen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht wenigstens stellenweise in direktem Kontakt mit der Halbleiterschichtenfolge. Das heißt, stellenweise berührt die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht die Halbleiterschichtenfolge und insbesondere die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht. Insbesondere beträgt ein Flächenanteil der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht, in dem die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht die Halbleiterschichtenfolge berührt, mindestens 70% oder mindestens 80% oder mindestens 90% der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht.
Besonders bevorzugt kann die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht die Halbleiterschichtenfolge bis auf einen Randbereich, in dem die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge an Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge angrenzt, vollständig bedecken. Weiterhin kann die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht die Halbleiterschichtenfolge bis auf den Randbereich und einen Bereich, in dem ein Bondpad zur externen elektrischen Kontaktierung auf der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist, vollständig bedecken. Mit anderen Wort ist in diesem Fall keine transparente elektrisch leitende Kontaktschicht zwischen dem Bondpad und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet, die in diesem Bereich eine Öffnung aufweist, in dem das Bondpad angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht stellenweise oder ganzflächig unmittelbar auf eine Hauptfläche einer p-dotierten Schicht, beispielsweise einer p-dotierten GaN-Schicht, der Halbleiterschichtenfolge aufgebracht. Die p-dotierte GaN-Schicht bildet in diesem Fall die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht, auf der die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht angeordnet ist.
Es ist auch möglich, dass sich stellenweise zwischen der transparente elektrisch leitende Kontaktschicht und der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht eine elektrisch isolierende Schicht, etwa aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, befindet. Diese als elektrische Blockierschicht ausgebildete elektrisch isolierende Schicht kann insbesondere unterhalb einem Metallkontakt zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht und der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht angeordnet sein. Die Blockierschicht ist bevorzugt vollständig von der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht überdeckt und von dieser und der Halbleiterschichtenfolge eingeschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht eine Stromaufweitungsschicht. Ein elektrischer Strom, der zum Betrieb des Halbleiterbauelements beispielsweise über einen Metallkontakt in die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht eingespeist wird, kann durch die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht großflächig in die Halbleiterschichtenfolge eingespeist werden, so dass eine flächenmäßig möglichst gleichförmige Bestromung des aktiven Bereichs der Halbleiterschichtenfolge möglich sein kann. Ein Teil der zweiten metallischen Kontaktschicht kann auch ein Bondpad bilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge Seitenflächen auf, die an eine durch die die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht gebildete Oberseite angrenzen. Die zumindest eine Zwischenschicht kann sich zumindest teilweise über die Seitenflächen, insbesondere über den aktiven Bereich, erstrecken und damit zumindest teilweise die Seitenflächen bedecken. Dadurch kann die dielektrische Zwischenschicht als Passivierungsschicht der Seitenflächen des Halbleiterchips dienen. Alternativ hierzu können die Seitenflächen auch frei von der zumindest einen Zwischenschicht sein.
Durch die hier beschriebene zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht und der Außenschicht kann bei dem hier beschriebenen Licht emittierenden Halbleiterbauelement auf vorteilhafte Weise aufgrund der Wirkung der Zwischenschicht als Index-Matching-Material sowie als nicht reflektierender Auskoppelspiegel der Transmissionskoeffizient zur Auskopplung des in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten Lichts erhöht werden. Dadurch kann der Anteil des aus der Halbleiterschichtenfolge ausgekoppelten Lichts und somit die Helligkeit und der emittierte Photonenfluss des Licht emittierenden Halbleiterbauelements gesteigert werden.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 den Transmissionskoeffizienten in Abhängigkeit vom Ausbreitungswinkel von Licht in einem Licht emittierenden Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1,
3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 den Transmissionskoeffizienten in Abhängigkeit vom Ausbreitungswinkel von Licht in einem Licht emittierenden Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 und
5 eine schematische Darstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In 1 ist ein Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 10 gezeigt. Das Licht emittierende Halbleiterbauelement 10 weist eine Halbleiterschichtenfolge 1 auf, die auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Insbesondere basiert die Halbleiterschichtenfolge 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, also auf AlInGaN. Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist einen aktiven Bereich 2 auf, der dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Halbleiterbauelements 10 Licht zu erzeugen. Der aktive Bereich 2 ist insbesondere als Licht emittierende Halbleiterschicht ausgebildet. Weiterhin weist die Halbleiterschichtenfolge 1 weitere Halbleiterschichten auf, zwischen denen der aktive Bereich 2 angeordnet ist.
Insbesondere weist die Halbleiterschichtenfolge 1 mindestens eine n-dotierte Schicht und mindestens eine p-dotierte Schicht auf, zwischen denen sich der aktive Bereich 2 befindet.
Die Halbleiterschichtenfolge 1 kann als aktiven Bereich 2 beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur aufweisen. Darüber hinaus kann die Halbleiterschichtenfolge 1 undotierte oder p- oder n-dotierte funktionelle Halbleiterschichten wie beispielsweise Confinement-, Cladding- oder Wellenleiterschichten aufweisen.
Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist insbesondere eine die Halbleiterschichtenfolge abschließende Halbleiterschicht 3 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine p-dotierte Halbleiterschicht ist. Die die Halbleiterschichtenfolge 1 abschließende Halbleiterschicht 3 bildet vom aktiven Bereich 2 aus gesehen eine Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 1. Zwischen der die Halbleiterschichtenfolge 1 abschließenden Halbleiterschicht 3 und dem aktiven Bereich 2 können noch weitere Halbleiterschichten vorhanden sein.
Auf der Halbleiterschicht 3 ist eine transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 aufgebracht. Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4, die beispielsweise durch Sputtern oder Aufdampfen aufgebracht werden kann, weist ein transparentes elektrisch leitendes Oxid oder Oxinitrid auf. Insbesondere ist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet. Indiumzinnoxid ist zum einen elektrisch leitfähig und weist zum anderen einen niedrigen elektrischen Kontaktwiderstand in Bezug auf ein p-dotiertes Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie zum Beispiel p-GaN als Material für die Halbleiterschicht 3 auf. Weiterhin ist der Extinktions- und somit der Absorptionskoeffizient im Wellenlängenbereich des in der Halbleiterschichtenfolge 1 erzeugten Lichts und insbesondere auch im gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich ausreichend gering.
Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 ist Teil einer elektrischen Kontaktstruktur, mittels derer die Halbleiterschichtenfolge 1 auf der Seite der die Halbleiterschichtenfolge abschließenden Halbleiterschicht 3 elektrisch kontaktiert wird. Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 dient hierbei einer Stromaufweitung eines Stroms, der im Betrieb in die Halbleiterschichtenfolge 1 eingespeist wird. Hierzu ist die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 vorzugsweise großflächig auf der Halbleiterschichtenfolge 1 aufgebracht. Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 1 kann eine Dicke von größer oder gleich 20 nm und kleiner oder gleich 300 nm aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist sie eine Dicke von 100 nm auf.
Auf der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht 4 ist eine transparente dielektrische Zwischenschicht 5 angeordnet. Die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel Siliziumnitrid (SiN_x) auf. Die optische Schichtdicke der Zwischenschicht 5 ist größer oder gleich einem Hundertstel einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich 2 der Halbleiterschichtenfolge im Betrieb des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 10 emittierten Lichts, beispielsweise einer Peakwellenlänge. Weiterhin ist die optische Schichtdicke der Zwischenschicht 5 kleiner oder gleich einem Zehnfachen der charakteristischen Wellenlänge, bevorzugt kleiner oder gleich einem Zweifachen der charakteristischen Wellenlänge. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die optische Schichtdicke der Zwischenschicht 5 kleiner oder gleich einem (2m – 1)/4-fachen der charakteristischen Wellenlänge mit m eine natürliche Zahl ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Schichtdicke der Zwischenschicht 5 300 nm.
Über der Zwischenschicht 5 und der Kontaktschicht 4 ist eine Außenschicht 6 aufgebracht, die im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Silikonharz aufweist und die als Kunststoff-haltiger Verguss dient, unter dem die Halbleiterschichtenfolge 1 angeordnet ist.
Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4, die transparente dielektrische Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 6 weisen jeweils einen Brechungsindex auf. Die Brechungsindices dieser Schichten sind entsprechend der vorab beschriebenen Materialien so gewählt, dass der Brechungsindex der zwischen der Außenschicht 6 und der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht 4 angeordneten Zwischenschicht 5 kleiner als der Brechungsindex der Kontaktschicht 4 und größer als der Brechungsindex der Außenschicht 6 ist. Insbesondere beträgt der Brechungsindex der durch ITO gebildeten transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht 4 etwa 2, der Brechungsindex der durch Siliziumnitrid gebildeten transparenten dielektrischen Zwischenschicht 5 etwa 1,77 und der Brechungsindex der durch Silikon gebildeten Außenschicht 6 etwa 1,46. Der Brechungsindex der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialsystem basierenden Halbleiterschichtenfolge 1 und insbesondere der die Halbleiterschichtenfolge 1 abschließenden Halbleiterschicht 3 beträgt etwa 2,45.
In 2 ist anhand des Graphen 11 der Transmissionskoeffizient T in Abhängigkeit vom Ausbreitungswinkel φ in Grad für im Licht emittierenden Halbleiterbauelement 10 erzeugtes Licht mit einer Wellenlänge von 450 nm gezeigt. Hierbei sind die entsprechenden Abhängigkeiten für TE- und TM-polarisiertes Licht gemittelt. Im Vergleich hierzu ist mit Hilfe des Graphen 12 der entsprechende Transmissionskoeffizient eines ähnlichen Schichtaufbaus gezeigt, der jedoch anstelle der Zwischenschicht 5 aus einem Material, dessen Brechungsindex zwischen den Brechungsindices der Kontaktschicht 4 und der Außenschicht 6 liegt, Siliziumdioxid mit einem Brechungsindex von etwa 1,46 und damit gleich dem Brechungsindex der im Ausführungsbeispiel verwendeten Außenschicht 6 aus Silikon aufweist. Ein solcher Aufbau mit einer Siliziumdioxidschicht zwischen einem Silikon-Verguss und einer transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht entspricht einem üblichen Aufbau im Stand der Technik, da Siliziumdioxid in Kombination mit Silikon zum Schutz der Kontaktschicht und der freiliegenden Halbleiteroberflächen üblicherweise verwendet wird. Es ist leicht zu erkennen, dass durch die im Hinblick auf ihren Brechungsindex und ihre Dicke gezielt gewählte transparente dielektrische Zwischenschicht 5 der Transmissionskoeffizient T im Vergleich zum Beispiel aus dem Stand der Technik erhöht werden kann. Der steil abfallende Verlauf der Graphen 11, 12 für Winkel in einem Bereich von mehr als etwa 35° wird durch Totalreflexion am Halbleiter-Silikonübergang hervorgerufen
In 3 ist ein Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements 10 gezeigt. Das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Modifikation des vorherigen Ausführungsbeispiels dar, so dass sich die nachfolgende Beschreibung im Wesentlichen auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel der 1 beschränkt.
Das Halbleiterbauelement 10 des Ausführungsbeispiels der 3 weist im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 mehrere Zwischenschichten 5, 5´ auf. Zusätzlich zur Zwischenschicht 5, die als erste Zwischenschicht ausgebildet ist, ist eine weitere zweite Zwischenschicht 5´ zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht 4 und der Außenschicht 6 angeordnet, wobei die erste Zwischenschicht 5 zwischen der elektrisch leitenden Kontaktschicht 4 und der zweiten Zwischenschicht 5´ angeordnet ist. Die Brechungsindices der Schichten sind derart gewählt, dass die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 einen größeren Brechungsindex als die erste transparente dielektrische Zwischenschicht 5 aufweist, die wiederum einen größeren Brechungsindex als die transparente dielektrische zweite Zwischenschicht 5´ aufweist. Der Brechungsindex der zweiten transparenten dielektrischen Zwischenschicht 5´ kann größer oder gleich dem Brechungsindex der Außenschicht 6 sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die erste transparente dielektrische Zwischenschicht durch Aluminiumoxid (Al₂O₃) mit einem Brechungsindex von etwa 1,7 gebildet, während die zweite transparente dielektrische Zwischenschicht 5´ durch Siliziumdioxid (SiO₂) mit einem Brechungsindex von etwa 1,46 und damit einem gleichen Brechungsindex wie die durch Silikon gebildete Außenschicht 6 gebildet wird. Die erste Zwischenschicht 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Dicke von 66 nm auf, während die zweite Zwischenschicht 5´ eine Dicke von 300 nm aufweist.
In 4 ist wiederum ein Vergleich der winkelabhängigen Transmissionskoeffizienten T des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels zu dem in Verbindung mit 1 beschriebenen Vergleichsbeispiel mit einer Siliziumdioxidschicht zwischen einer ITO-Schicht und einer 300 nm dicken Silikonschicht gezeigt. Der Graph 11 zeigt den winkelabhängigen Transmissionskoeffizienten des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels, während der Graph 12 den winkelabhängigen Transmissionskoeffizienten des Vergleichsbeispiels zeigt. Durch die gezielt gewählten Dicken und Materialien der Zwischenschichten 5, 5´ kann im Vergleich zum im Stand der Technik üblichen Aufbau wiederum eine Erhöhung des Transmissionskoeffizienten erreicht werden.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement 10 gezeigt, das rein beispielhaft eine Zwischenschicht 5 wie das Ausführungsbeispiel der 1 aufweist. Alternativ hierzu kann das Licht emittierende Halbleiterbauelement 10 des Ausführungsbeispiels der 5 auch zumindest zwei Zwischenschichten, wie in 3 gezeigt ist, oder noch mehr Zwischenschichten aufweisen.
Das Licht emittierende Halbleiterbauelement 10 weist ein Substrat 7 auf, insbesondere ein Aufwachssubstrat, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 1 epitaktisch aufgewachsen ist. Die die Halbleiterschichtenfolge 1 abschließende Halbleiterschicht 3 ist auf einer dem Aufwachssubstrat 7 gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 angeordnet und bildet somit eine Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 1.
Die Halbleiterschichtenfolge 1 mit dem Substrat 7 ist als Halbleiterchip ausgebildet, der in einem Gehäuse angeordnet sein kann. Hierzu ist ein Gehäuseteil 8 angedeutet, der als Reflektorvertiefung des Gehäuses ausgebildet ist und der mit dem Material der Außenschicht 6 als Kunststoff-haltigem Verguss über der Halbleiterschichtenfolge 1 gefüllt ist.
Das Substrat 7 kann beispielsweise Saphir aufweisen oder aus Saphir sein. Anders als dargestellt kann es auch möglich sein, dass eine der Halbleiterschichtenfolge 1 zugewandte Oberseite des Substrats 7 mit Strukturierungen versehen ist. In diesem Fall kann es sich bei dem Substrat 7 um ein so genanntes „patterned sapphire substrate“ (PSS) handeln. Alternativ kann das Substrat 7 beispielsweise auch SiC aufweisen oder daraus sein.
Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 ist, wie in 5 erkennbar ist, großflächig auf der Halbleiterschichtenfolge 1 angeordnet und bedeckt einen großen Teil der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 1, so etwa mindestens 70% oder mindestens 80% oder mindestens 90%. Insbesondere kann die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 beispielsweise bis auf einen freiliegenden Randbereich der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 1 im Wesentlichen die gesamte Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 1 bedecken und somit elektrisch kontaktieren. Die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht 4 ist Teil einer elektrischen Kontaktstruktur, die weiterhin zumindest einen Metallkontakt 9 aufweist, der beispielsweise ein- oder mehrschichtig mit Aluminium und/oder Gold ausgebildet ist. Insbesondere kann der Metallkontakt 9 als Bondpad und/oder als Leitungsstege zur Kontaktierung und/oder Stromaufweitung ausgebildet sein. Ein Bonddraht zur elektrischen Kontaktierung des Metallkontakts 9 ist der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt. Weiterhin ist der Übersichtlichkeit halber auch kein elektrischer Kontakt der dem Substrat 7 zugewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 gezeigt.
Die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht 5 ist, wie in 5 erkennbar ist, bis auf den Metallkontakt großflächig auf der Oberseite der Halbleiterschichtenfolge und somit auch auf der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht 4 aufgebracht. Weiterhin erstreckt sich die Zwischenschicht 5 auch über Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 1, die an die Oberseite der Halbleiterschichtenfolge 1 angrenzen. Dadurch kann zum einen die Auskoppeleffizienz von im aktiven Bereich 2 erzeugtem Licht erhöht werden. Zum anderen kann die Zwischenschicht 5 auch als Passivierungsschicht insbesondere der Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 1 und hierbei insbesondere des aktiven Bereichs 2 dienen. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass die Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge 1 frei von der Zwischenschicht 5 und damit nicht bedeckt von dieser sind.
Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele weitere oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen. Insbesondere können die Licht emittierenden Halbleiterbauelemente 10 im Hinblick auf die elektrisch leitende Kontaktschicht 4, die zumindest eine transparente dielektrische Zwischenschicht 5 und die Außenschicht 6 andere, im allgemeinen Teil beschriebene Materialien aufweisen.
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

Licht emittierendes Halbleiterbauelement (10) mit – einer Halbleiterschichtenfolge (1) mit einem aktiven Bereich (2), der dazu eingerichtet ist, im Betrieb des Halbleiterbauelements (10) Licht zu erzeugen, und einer die Halbleiterschichtenfolge (1) abschließenden Halbleiterschicht (3), – einer transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht (4) auf der abschließenden Halbleiterschicht (3), – einer Außenschicht (6) auf der Halbleiterschichtenfolge (1), die einen Kunststoff aufweist, und – zumindest einer transparenten dielektrischen Zwischenschicht (5) zwischen der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht (4) und der Außenschicht (6), wobei die Kontaktschicht (4), die Zwischenschicht(5) und die Außenschicht (6) jeweils einen Brechungsindex aufweisen und der Brechungsindex der Zwischenschicht (5) kleiner als der Brechungsindex der Kontaktschicht (4) und größer als der Brechungsindex der Außenschicht (6) ist.
Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1, wobei die Zwischenschicht (5) ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (5) eines oder mehrere Materialien ausgewählt aus Aluminiumoxid, Tantaloxid, Zirkonoxid, Titandioxid, Hafniumdioxid, Zinkoxid, Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxinitrid und Siliziumoxinitrid aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen der Kontaktschicht (4) und der Außenschicht (6) zumindest eine erste Zwischenschicht (5) mit einem ersten Brechungsindex und eine zweite Zwischenschicht (5´) mit einem zweiten Brechungsindex angeordnet ist, die erste Zwischenschicht (5) zwischen der Kontaktschicht (4) und der zweiten Zwischenschicht (5´) angeordnet ist und der erste Brechungsindex größer als der zweite Brechungsindex ist.
Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 4, wobei der zweite Brechungsindex größer oder gleich dem Brechungsindex der Außenschicht ist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Zwischenschicht (5) eine optische Schichtdicke von größer oder gleich 1/100 und kleiner oder gleich einem 10fachen einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich (2) erzeugten Lichts aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Zwischenschicht (5) eine optische Schichtdicke von größer oder gleich 1/100 und kleiner oder gleich einem 2fachen einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich (2) erzeugten Lichts aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zumindest eine Zwischenschicht (5) eine optische Schichtdicke von größer oder gleich 1/100 und kleiner oder gleich einem (2m – 1)/4-fachen einer charakteristischen Wellenlänge des im aktiven Bereich (2) erzeugten Lichts aufweist und m eine natürliche Zahl ist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Zwischenschicht (5) zumindest teilweise die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) sowie zumindest teilweise Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge (1) bedeckt.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) ein transparentes elektrisch leitendes Oxid oder Oxinitrid aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) ein Indium-haltiges Oxid oder Oxinitrid aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) Teil einer Kontaktstruktur auf der Halbleiterschichtenfolge (1) ist und die Kontaktstruktur einen Metallkontakt (9) auf der transparenten elektrisch leitenden Kontaktschicht (4) aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die die Halbleiterschichtenfolge (1) auf einem Aufwachssubstrat (7) angeordnet ist und die die Halbleiterschichtenfolge (1) abschließende Halbleiterschicht (3) auf einer dem Aufwachssubstrat (7) gegenüber liegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge (1) angeordnet ist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Aufwachssubstrat (7) Saphir, SiC oder Si aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (1) auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialsystem basiert.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenschicht (6) eine Kunststoff-haltige Schicht ist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Kunststoff ein Silikon und/oder ein Epoxid aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Außenschicht (6) ein Kunststoff-haltiger Verguss ist, unter dem die Halbleiterschichtenfolge (1) angeordnet ist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) Indiumzinnoxid aufweist, die Zwischenschicht (5) Siliziumnitrid aufweist und die Außenschicht (6) ein Silikon aufweist.
Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die transparente elektrisch leitende Kontaktschicht (4) Indiumzinnoxid aufweist, die zumindest eine Zwischenschicht (5) eine erste Zwischenschicht ist, die Aluminiumoxid aufweist, die Außenschicht (6) ein Silikon aufweist und zwischen der ersten Zwischenschicht (5) und der Außenschicht (6) eine zweite transparente dielektrische Zwischenschicht (5´) angeordnet ist, die Siliziumdioxid aufweist.