DE102018101089A1 - EPITACT CONVERSION ELEMENT, PROCESS FOR PREPARING AN EPITACTIC CONVERSION ELEMENT, RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP AND METHOD FOR PRODUCING A RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP - Google Patents

EPITACT CONVERSION ELEMENT, PROCESS FOR PREPARING AN EPITACTIC CONVERSION ELEMENT, RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP AND METHOD FOR PRODUCING A RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP Download PDF

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Abstract

Es wird ein epitaktisches Konversionselement (1) angegeben, das elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums (2) in elektromagnetische Strahlung eines Emissionsspektrums (3) umwandelt. Das epitaktische Konversionselement (1) weist eine Vielzahl an epitaktischen Konversionsschichten (4) auf, wobei - jede epitaktische Konversionsschicht (4) elektromagnetische Strahlung des Anregungsspektrums (2) in elektromagnetische Strahlung eines Einzelspektrums (5) umwandelt und sich das Emissionsspektrum (3) aus den Einzelspektren (5) zusammensetzt, und- eine FWHM-Breite des Emissionsspektrums (3) breiter ist als eine FWHM-Breite des Anregungsspektrums (2).Außerdem werden ein Verfahren zur Herstellung des epitaktischen Konversionselements, ein strahlungsemittierender Halbleiterchip und ein Verfahren zur Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips angegeben.An epitaxial conversion element (1) is specified, which converts electromagnetic radiation of an excitation spectrum (2) into electromagnetic radiation of an emission spectrum (3). The epitaxial conversion element (1) has a plurality of epitaxial conversion layers (4), wherein - each epitaxial conversion layer (4) electromagnetic radiation of the excitation spectrum (2) into electromagnetic radiation of a single spectrum (5) converts and the emission spectrum (3) from the In addition, a method for producing the epitaxial conversion element, a radiation-emitting semiconductor chip, and a method for producing the radiation-emitting Semiconductor chips specified.

Description

Es werden ein epitaktisches Konversionselement, ein Verfahren zur Herstellung des epitaktischen Konversionselements, ein strahlungsemittierender Halbleiterchip und ein Verfahren zur Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips angegeben.An epitaxial conversion element, a method for producing the epitaxial conversion element, a radiation-emitting semiconductor chip and a method for producing the radiation-emitting semiconductor chip are specified.

Epitaktische Konversionselemente und strahlungsemittierende Halbleiterchips sind beispielsweise in der Druckschrift EP 2193550 B1 beschrieben.Epitaxial conversion elements and radiation-emitting semiconductor chips are, for example, in the document EP 2193550 B1 described.

Es soll ein Konversionselement angegeben werden, das dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung mit einem vergleichsweise schmalen Anregungsspektrum in ein breiteres Emissionsspektrum umzuwandeln. Außerdem soll ein strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einem derartigen Konversionselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben werden. Schließlich soll ein Verfahren zur Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips bereitgestellt werden.It is intended to specify a conversion element which is suitable for converting electromagnetic radiation having a comparatively narrow excitation spectrum into a broader emission spectrum. In addition, a radiation-emitting semiconductor chip with such a conversion element and a method for its production will be given. Finally, a method for producing the radiation-emitting semiconductor chip is to be provided.

Diese Aufgaben werden durch ein epitaktisches Konversionselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 10, durch einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 17 gelöst.These objects are achieved by an epitaxial conversion element having the features of patent claim 1, by a method having the steps of patent claim 10, by a radiation-emitting semiconductor chip having the features of patent claim 11 and by a method having the steps of patent claim 17.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des epitaktischen Konversionselements, des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der beiden Verfahren sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and further developments of the epitaxial conversion element, the radiation-emitting semiconductor chip and the two methods are each the subject of the dependent claims.

Gemäß einer Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements wandelt das epitaktische Konversionselement elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums in elektromagnetische Strahlung eines Emissionsspektrums um.According to one embodiment of the epitaxial conversion element, the epitaxial conversion element converts electromagnetic radiation of an excitation spectrum into electromagnetic radiation of an emission spectrum.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements umfasst das epitaktische Konversionselement eine Vielzahl an epitaktischen Konversionsschichten. Die epitaktischen Konversionsschichten sind bevorzugt epitaktisch gewachsen und entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelt. Besonders bevorzugt stehen die epitaktischen Konversionsschichten jeweils in direktem Kontakt miteinander.According to a further embodiment of the epitaxial conversion element, the epitaxial conversion element comprises a multiplicity of epitaxial conversion layers. The epitaxial conversion layers are preferably epitaxially grown and stacked along a stacking direction. Particularly preferably, the epitaxial conversion layers are each in direct contact with each other.

Die epitaktischen Konversionsschichten weisen bevorzugt jeweils ein Halbleitermaterial mit einer Bandlücke zwischen einem Valenzband und einem Leitungsband auf. Die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften der epitaktischen Konversionsschichten gehen vorliegend auf die photolumineszierenden Eigenschaften des Halbleitermaterials der epitaktischen Konversionsschichten zurück. Das Halbleitermaterial der epitaktischen Konversionsschichten absorbieren elektromagnetische Strahlung eines Wellenlängenbereichs, vorliegend aus dem Anregungsspektrum, so dass Zustände im Leitungsband des Halbleitermaterials angeregt werden, die unter Abgabe von elektromagnetischer Strahlung eines weiteren Wellenlängenbereichs, vorliegend aus dem Emissionsspektrum, relaxieren. Der weitere Wellenlängenbereich umfasst hierbei bevorzugt größere Wellenlängen als der Wellenlängenbereich, der absorbiert wird.The epitaxial conversion layers preferably each comprise a semiconductor material having a bandgap between a valence band and a conduction band. In the present case, the wavelength-converting properties of the epitaxial conversion layers are based on the photoluminescent properties of the semiconductor material of the epitaxial conversion layers. The semiconductor material of the epitaxial conversion layers absorb electromagnetic radiation of a wavelength range, in this case from the excitation spectrum, so that states in the conduction band of the semiconductor material are excited, which relax with emission of electromagnetic radiation of a further wavelength range, in the present case from the emission spectrum. The further wavelength range preferably comprises larger wavelengths than the wavelength range which is absorbed.

Gemäß einer Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements wandelt jede epitaktische Konversionsschicht elektromagnetische Strahlung des Anregungsspektrums in elektromagnetische Strahlung eines Einzelspektrums um. Das Emissionsspektrum setzt sich besonders bevorzugt aus den Einzelspektren der epitaktischen Konversionsschichten zusammen. Das Einzelspektrum hängt hierbei von der Bandlücke des Halbleitermaterials der jeweiligen epitaktischen Konversionsschicht ab. Folglich hängt das Anregungsspektrum von den Bandlücken der Halbleitermaterialien der epitaktischen Konversionsschichten ab.According to one embodiment of the epitaxial conversion element, each epitaxial conversion layer converts electromagnetic radiation of the excitation spectrum into electromagnetic radiation of a single spectrum. The emission spectrum is particularly preferably composed of the individual spectra of the epitaxial conversion layers. The individual spectrum here depends on the band gap of the semiconductor material of the respective epitaxial conversion layer. Consequently, the excitation spectrum depends on the band gaps of the semiconductor materials of the epitaxial conversion layers.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements ist eine FWHM-Breite (kurz für Englisch „Full Width Half Maximum-Breite“) des Emissionsspektrums breiter als eine FWHM-Breite des Anregungsspektrums.According to another embodiment of the epitaxial conversion element, an FWHM width (short for English "Full Width Half Maximum Width") of the emission spectrum is wider than a FWHM width of the excitation spectrum.

Bei den hier beschriebenen Spektren, wie dem Emissionsspektrum, dem Anregungsspektrum und den Einzelspektren, handelt es sich in der Regel jeweils um ein Diagramm, bei dem die spektrale Intensität oder der spektrale Lichtstrom pro Wellenlängenintervall der von einem Element ausgesandten elektromagnetischen Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge λ dargestellt ist. Mit anderen Worten stellt das jeweilige Spektrum eine Kurve dar, bei der auf der x-Achse die Wellenlänge und auf der y-Achse die spektrale Intensität oder der spektrale Lichtstrom aufgetragen ist. Das Spektrum weist bevorzugt ein Maximum bei einer Peakwellenlänge auf. Der Begriff FWHM-Breite bezieht sich auf eine Kurve mit einem Maximum, wie etwa das Emissionsspektrum, das Anregungsspektrum oder die Einzelspektren, wobei die FWHM-Breite derjenige Bereich auf der x-Achse ist, der zu den beiden y-Werten korrespondiert, die der Hälfte des Maximums entsprechen.The spectra described here, such as the emission spectrum, the excitation spectrum and the individual spectra, are generally in each case a diagram in which the spectral intensity or the spectral luminous flux per wavelength interval of the electromagnetic radiation emitted by an element as a function of the wavelength λ is shown. In other words, the respective spectrum represents a curve in which the wavelength is plotted on the x-axis and the spectral intensity or the spectral luminous flux is plotted on the y-axis. The spectrum preferably has a maximum at a peak wavelength. The term FWHM width refers to a curve having a maximum, such as the emission spectrum, the excitation spectrum or the individual spectra, where the FWHM width is that region on the x-axis that corresponds to the two y-values that the Half of the maximum.

Besonders bevorzugt weist das Anregungsspektrum lediglich ein einziges Maximum bei der Peakwellenlänge auf. Beispielsweise ist das Anregungsspektrum symmetrisch zu dem Maximum ausgebildet.Particularly preferably, the excitation spectrum has only a single maximum at the peak wavelength. For example, the excitation spectrum is symmetrical to the maximum.

Auch das Emissionsspektrum weist besonders bevorzugt lediglich ein einziges Maximum auf. Auch das Emissionsspektrum kann symmetrisch zu dem Maximum ausgebildet sein. Also, the emission spectrum particularly preferably has only a single maximum. The emission spectrum can also be formed symmetrically to the maximum.

Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Einzelspektren der epitaktischen Konversionsschichten jeweils voneinander. Auch jedes Einzelspektrum weist besonders bevorzugt lediglich ein einziges Maximum bei der Peakwellenlänge auf. Auch die Einzelspektren können jeweils symmetrisch zu ihrem Maximum ausgebildet sein.Particularly preferably, the individual spectra of the epitaxial conversion layers each differ from one another. Also, each individual spectrum particularly preferably has only a single maximum at the peak wavelength. The individual spectra can also be formed symmetrically to their maximum.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements sind die epitaktischen Konversionsschichten jeweils verschieden voneinander ausgebildet. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Einzelspektren der epitaktischen Konversionsschichten jeweils voneinander. Sind die epitaktischen Konversionsschichten jeweils verschieden voneinander ausgebildet, so unterscheiden sich in Regel auch deren Einzelspektren voneinander.According to a further embodiment of the epitaxial conversion element, the epitaxial conversion layers are each formed differently from one another. Particularly preferably, the individual spectra of the epitaxial conversion layers each differ from one another. If the epitaxial conversion layers are each formed differently from one another, their individual spectra generally also differ from one another.

Beispielsweise basieren die epitaktischen Konversionsschichten auf demselben Materialsystem oder bestehen aus Materialien desselben Materialsystems, wobei die Materialien aber eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Materialsystem um ein III-V-Halbleitermaterialsystem, wie etwa ein Nitridverbindungshalbleitermaterialsystem, ein Arsenidverbindungshalbleitermaterialsystem, ein Phosphidverbindungshalbleitermaterialsystem oder ein Antimonidverbindungshalbleitermaterialsystem.For example, the epitaxial conversion layers are based on the same material system or consist of materials of the same material system, but the materials have a different composition. For example, the material system is a III-V semiconductor material system, such as a nitride compound semiconductor material system, an arsenide compound semiconductor material system, a phosphide compound semiconductor material system, or an antimonide compound semiconductor material system.

Das Nitridverbindungshalbleitermaterialsystem umfasst Nitridverbindungshalbleitermaterialien. Nitridverbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Stickstoff enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1.The nitride compound semiconductor material system comprises nitride compound semiconductor materials. Nitride compound semiconductor materials are compound semiconductor materials containing nitrogen, such as the materials of the system In x Al y Ga 1-xy N where 0≤x≤1, 0≤y≤1, and x + y≤1.

Ein epitaktisches Konversionselement, das auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basiert, ist beispielsweise dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums aus dem ultravioletten Spektralbereich in ein breiteres, blaues Emissionsspektrum umzuwandeln.An epitaxial conversion element based on a nitride compound semiconductor material is suitable, for example, for converting electromagnetic radiation of an excitation spectrum from the ultraviolet spectral range into a broader, blue emission spectrum.

Das Arsenidverbindungshalbleitermaterialsystem umfasst Arsenidverbindungshalbleitermaterialien. Arsenidverbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Arsen enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa1-x-yAs mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1.The arsenide compound semiconductor material system includes arsenide compound semiconductor materials. Arsenide compound semiconductor materials are compound semiconductor materials containing arsenic such as the materials of the system In x Al y Ga 1-xy As where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and x + y ≦ 1.

Ein epitaktisches Konversionselement, das auf einem Arsenidverbindungshalbleitermaterial basiert, ist beispielsweise dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums aus dem roten Spektralbereich in ein breiteres, infrarotes Emissionsspektrum umzuwandeln, das elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen bis zu 2 Mikrometer umfasst. Die epitaktischen Konversionsschichten eines solchen epitaktischen Konversionselements weisen beispielsweise InGaAs/GaAs auf.An epitaxial conversion element based on an arsenide compound semiconductor material is suitable, for example, for converting electromagnetic radiation of an excitation spectrum from the red spectral region into a broader, infrared emission spectrum comprising electromagnetic radiation with wavelengths of up to 2 micrometers. The epitaxial conversion layers of such an epitaxial conversion element include, for example, InGaAs / GaAs.

Das Phosphidverbindungshalbleitermaterialsystem umfasst Phosphidverbindungshalbleitermaterialien. Phosphidverbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Phosphor enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1.The phosphide compound semiconductor material system includes phosphide compound semiconductor materials. Phosphide compound semiconductor materials are compound semiconductor materials containing phosphorus such as the materials of the system In x Al y Ga 1-xy P where 0≤x≤1, 0≤y≤1 and x + y≤1.

Ein epitaktisches Konversionselement, das auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial basiert, ist beispielsweise dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums aus dem blauen Spektralbereich in ein breiteres, grün-rotes Emissionsspektrum umzuwandeln.An epitaxial conversion element based on a phosphide compound semiconductor material is suitable, for example, for converting electromagnetic radiation of an excitation spectrum from the blue spectral range into a broader, green-red emission spectrum.

Das Antimonverbindungshalbleitermaterialsystem umfasst Antimonidverbindungshalbleitermaterialien. Antimonidverbindungshalbleitermaterialien sind Verbindungshalbleitermaterialien, die Antimon enthalten, wie die Materialien aus dem System InxAlyGa1-x-ySb mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1.The antimony compound semiconductor material system comprises antimonide compound semiconductor materials. Antimonide compound semiconductor materials are compound semiconductor materials containing antimony, such as the materials of the system In x Al y Ga 1-xy Sb where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, and x + y ≦ 1.

Ein epitaktisches Konversionselement, das auf einem Antimonidverbindungshalbleitermaterial basiert, ist beispielsweise dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums aus dem roten Spektralbereich in ein breiteres, langwelliges infrarotes Emissionsspektrum umzuwandeln, das elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen von mindestens 2 Mikrometer aufweist.An epitaxial conversion element based on an antimonide compound semiconductor material is suitable, for example, for converting electromagnetic radiation of an excitation spectrum from the red spectral region into a broader, long-wave infrared emission spectrum comprising electromagnetic radiation having wavelengths of at least 2 micrometers.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das epitaktische Konversionselement epitaktische Konversionsschichten, die jeweils unterschiedliche Dicken aufweisen. Auch so können epitaktische Konversionsschichten mit unterschiedlichen Einzelspektren erzielt werden. Die unterschiedlichen Dicken der epitaktischen Konversionsschichten sind bevorzugt derart gewählt, dass eine gewünschte Form des Emissionsspektrums erzielt wird. Beispielsweise weist eine einzelne epitaktische Konversionsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 5 Nanometer und einschließlich 1000 Nanometer auf.According to a further embodiment, the epitaxial conversion element comprises epitaxial conversion layers, each having different thicknesses. Even so, epitaxial conversion layers with different individual spectra can be achieved. The different thicknesses of the epitaxial conversion layers are preferably chosen such that a desired shape of the emission spectrum is achieved. For example, a single epitaxial conversion layer has a thickness of between 5 nanometers and 1000 nanometers inclusive.

Die photolumineszierenden Eigenschaften der epitaktischen Konversionsschichten können mit einem vereinfachten Modell abgeschätzt werden. Die Anzahl der von einer epitaktischen Konversionsschicht ausgesandten Photonen und damit die Absorption von elektromagnetischer Strahlung hängt von der internen Quanteneffizienz IQE und dem Absorptionskoeffizienten der epitaktischen Konversionsschicht ab. Die Absorption von elektromagnetischer Strahlung einer einzelnen epitaktischen Konversionsschicht ist proportional zu exp(-αmdm), wobei αm der Absorptionskoeffizient der epitaktischen Konversionsschicht und dm die Dicke der epitaktischen Konversionsschicht ist. Weitere Randbedingungen für das Emissionsspektrums sind dessen gewünschte Form und dessen FWHM-Breite. Die FWHM-Breite des Einzelspektrums hängt von der Temperatur und der Intensität des Anregungsspektrums ab.The photoluminescent properties of the epitaxial conversion layers can be estimated with a simplified model. The number of photons emitted by an epitaxial conversion layer and thus the absorption of electromagnetic radiation depends on the internal quantum efficiency IQE and the absorption coefficient of the epitaxial conversion layer. The absorption of electromagnetic radiation of a single epitaxial Conversion layer is proportional to exp (-α m d m ), where α m the absorption coefficient of the epitaxial conversion layer and d m the thickness of the epitaxial conversion layer is. Further boundary conditions for the emission spectrum are its desired shape and its FWHM width. The FWHM width of the single spectrum depends on the temperature and the intensity of the excitation spectrum.

Die Form des Emissionsspektrums kann durch Einstellen der Dicke und der Bandlücken der epitaktischen Konversionsschichten eingestellt werden, wobei die Bandlücken der epitaktischen Konversionsschichten insbesondere von deren Materialzusammensetzung abhängt.The shape of the emission spectrum can be adjusted by adjusting the thickness and the band gaps of the epitaxial conversion layers, wherein the band gaps of the epitaxial conversion layers depends in particular on their material composition.

Die FWHM-Breite des Emissionsspektrums wird insbesondere durch die Gesamtanzahl der epitaktischen Konversionsschichten beeinflusst. Im einfachsten Fall senden alle epitaktischen Konversionsschichten Einzelspektren der gleichen Intensität aus, so dass ein gleichförmiges Emissionsspektrum erzeugt wird. Die maximal ausgesandte spektrale Leistungsdichte des Emissionsspektrums ist begrenzt auf die spektrale Leistungsdichte des Anregungsspektrums geteilt durch die Gesamtanzahl an Konversionsschichten N. Die Dicke der m-ten epitaktischen Konversionsschicht dm im Grenzfall IQE = 1 ist gegeben durch: d m = ( 1 / α m ) * ln { ( N m + 1 ) / ( N m ) } .

Figure DE102018101089A1_0001
The FWHM width of the emission spectrum is influenced in particular by the total number of epitaxial conversion layers. In the simplest case, all epitaxial conversion layers emit single spectra of the same intensity, so that a uniform emission spectrum is generated. The maximum emitted spectral power density of the emission spectrum is limited to the spectral power density of the excitation spectrum divided by the total number of conversion layers N. The thickness of the mth epitaxial conversion layer d m in the limit IQE = 1 is given by: d m = ( 1 / α m ) * ln { ( N - m + 1 ) / ( N - m ) } ,
Figure DE102018101089A1_0001

Jedes Einzelspektrum weist ebenfalls eine FWHM-Breite δE auf, die von der Temperatur T und von der Leistungsdichte des Anregungsspektrums abhängt. Beispielsweise ist die FWHM-Breite δEm jedes Einzelspektrums proportional zur δEm = βkBT, wobei der Koeffizient β ein Maß für die Verbreiterung des Einzelspektrums und kB die Bolztmann-Konstante ist. Typischerweise liegt der Wert des Koeffizienten β zwischen 1 und 2. Die FWHM-Breite δE eines Einzelspektrums liegt beispielsweise zwischen einschließlich 20 Nanometer und einschließlich 50 Nanometer.Each individual spectrum also has a FWHM width AE on, by the temperature T and depends on the power density of the excitation spectrum. For example, the FWHM width is δE m each individual spectrum is proportional to δE m = βk B T, where the coefficient β a measure of the broadening of the individual spectrum and k B the Bolztmann constant is. Typically, the value of the coefficient is β between 1 and 2. The FWHM width AE For example, a single spectrum ranges from 20 nanometers to 50 nanometers inclusive.

Aus der FWHM-Breite δEm = βkBT für das m-te Einzelspektrum ergibt sich für eine Gesamtanzahl N epitaktischer Konversionsschichten eine absolute FWHM-Breite des Emissionsspektrums von ΔE = NβkBT.From the FWHM width δE m = βk B T for the mth individual spectrum results for a total number N epitaxial conversion layers has an absolute FWHM width of the emission spectrum of ΔE = Nβk B T.

Unter Annahme der oben genannten Näherungen ergibt sich eine minimale Dicke der epitaktischen Konversionsschicht aus der Quantisierungsbedingung, das heißt wenn die Dicke der epitaktischen Konversionsschicht unter einen gewissen Grenzwert gesenkt wird, reduziert sich der Abstand zwischen zwei direkt benachbarten Einzelspektren. Die Bedingung für die minimale Dicke dmin einer einzelnen epitaktischen Konversionsschicht ergibt sich zu: dmin ≥ {h2/meffδEm}1/2, wobei h das Planck'sche Wirkungsquantum und meff die effektive Elektronenmasse des Halbleitermaterials der epitaktischen Konversionsschicht ist. Aus dieser Bedingung ergibt sich eine Obergrenze für die Anzahl der epitaktischen Konversionsschichten in dem epitaktischen Konversionselement Nmax wie folgt: Nmax < 1/ {1-exp (-αdmin)}. Hierbei ist α der Absorptionskoeffizient der dünnsten epitaktischen Konversionsschicht des epitaktischen Konversionselements.Assuming the above-mentioned approximations, a minimum thickness of the epitaxial conversion layer results from the quantization condition, that is, when the thickness of the epitaxial conversion layer is lowered below a certain limit value, the distance between two directly adjacent individual spectra is reduced. The condition for the minimum thickness d min of a single epitaxial conversion layer results in: d min ≥ {h 2 / m eff δE m } 1/2 , where h is Planck's constant and meff is the effective electron mass of the semiconductor material of the epitaxial conversion layer. From this condition, there is an upper limit to the number of epitaxial conversion layers in the epitaxial conversion element Nmax as follows: Nmax <1 / {1-exp (-αd min )}. Here, α is the absorption coefficient of the thinnest epitaxial conversion layer of the epitaxial conversion element.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements nehmen die Dicken der epitaktischen Konversionsschichten von einer Strahlungseintrittsfläche des epitaktischen Konversionselements zu einer Strahlungsaustrittsfläche des epitaktischen Konversionselements kontinuierlich zu.According to a further embodiment of the epitaxial conversion element, the thicknesses of the epitaxial conversion layers increase continuously from a radiation entrance surface of the epitaxial conversion element to a radiation exit surface of the epitaxial conversion element.

Bevorzugt weisen die einzelnen epitaktischen Konversionsschichten leicht unterschiedliche Bandlücken auf. Gemäß einer Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements nehmen die Bandlücken der epitaktischen Konversionsschichten von der Strahlungseintrittsfläche des Konversionselements zu der Strahlungsaustrittsfläche des Konversionselements kontinuierlich zu.The individual epitaxial conversion layers preferably have slightly different band gaps. According to one embodiment of the epitaxial conversion element, the band gaps of the epitaxial conversion layers continuously increase from the radiation entrance surface of the conversion element to the radiation exit surface of the conversion element.

Besonders bevorzugt sind die Einzelspektren der epitaktischen Konversionsschichten teilweise überlappend und teilweise distinkt voneinander ausgebildet. Beispielsweise überlappen zwei direkt benachbarte Einzelspektren jeweils in einem bestimmten Bereich während sie in einem weiteren Bereich jeweils distinkt voneinander sind. Beispielsweise ergibt sich der Abstand Δλ zwischen zwei Maxima direkt benachbarter Einzelspektren mit einer FWHM-Breite δE ungefähr zu 1,24/δE.Particularly preferably, the individual spectra of the epitaxial conversion layers are partially overlapping and partially formed distinct from each other. By way of example, two directly adjacent individual spectra each overlap in a certain area while they are in each case distinct from one another in a further area. For example, the distance results Δλ between two maxima of directly adjacent single spectra with a FWHM width AE about 1.24 / δE.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements umfasst dieses eine Vielzahl an Barriereschichten. Besonders bevorzugt ist zwischen zwei epitaktischen Konversionsschichten jeweils eine Barriereschicht angeordnet. Die Barriereschichten sind besonders bevorzugt dazu vorgesehen, elektrische Ladungsträger, wie Elektronen und Löcher, innerhalb der angrenzenden epitaktischen Konversionsschicht einzuschließen.According to a further embodiment of the epitaxial conversion element, this comprises a multiplicity of barrier layers. Particularly preferably, a barrier layer is arranged in each case between two epitaxial conversion layers. The barrier layers are particularly preferably designed to enclose electrical charge carriers, such as electrons and holes, within the adjacent epitaxial conversion layer.

Besonders bevorzugt stehen die beiden Barriereschichten in direktem Kontakt mit der angrenzenden epitaktischen Konversionsschicht. Die Barriereschichten sind bevorzugt epitaktisch gewachsen. Die Barriereschichten basieren bevorzugt auf dem gleichen Materialsystem wie die epitaktischen Konversionsschichten. Beispielsweise weisen die Barriereschichten eine Dicke auf, die zwischen einschließlich 5 Nanometer und einschließlich 2 Mikrometer liegt.Particularly preferably, the two barrier layers are in direct contact with the adjacent epitaxial conversion layer. The barrier layers have preferably grown epitaxially. The barrier layers are preferably based on the same material system as the epitaxial conversion layers. For example, the barrier layers have a thickness that is between 5 nanometers inclusive and 2 micrometers inclusive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements weist dieses eine Deckschicht auf. Beispielsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche des Konversionselements durch die Deckschicht gebildet. Die Deckschicht ist besonders bevorzugt transparent für elektromagnetische Strahlung des Anregungsspektrums und/oder des Emissionsspektrums. „Transparent“ bedeutet hierbei besonders bevorzugt, dass die Deckschicht mindestens 80 %, bevorzugt mindestens 85 % und besonders bevorzugt mindestens 90 % der jeweiligen elektromagnetischen Strahlung transmittiert. According to a further embodiment of the epitaxial conversion element, this has a cover layer. For example, the radiation exit surface of the conversion element is formed by the cover layer. The cover layer is particularly preferably transparent to electromagnetic radiation of the excitation spectrum and / or of the emission spectrum. In this case, "transparent" particularly preferably means that the cover layer transmits at least 80%, preferably at least 85% and particularly preferably at least 90%, of the respective electromagnetic radiation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des epitaktischen Konversionselements weist die Deckschicht eine aufgeraute Oberfläche auf. Die Oberfläche der Deckschicht kann weiterhin auch strukturiert sein. Die Aufrauhung oder die Strukturierung der Deckschicht dient zur besseren Lichtauskopplung aus dem epitaktischen Konversionselement. Beispielsweise weist die Deckschicht eine Dicke zwischen einschließlich 500 Nanometer und einschließlich 2 Mikrometer auf.According to a further embodiment of the epitaxial conversion element, the cover layer has a roughened surface. The surface of the cover layer can also be structured. The roughening or structuring of the cover layer serves for better light extraction from the epitaxial conversion element. For example, the cover layer has a thickness between 500 nanometers inclusive and 2 micrometers inclusive.

Die Deckschicht weist beispielsweise ein Oxid, wie Siliziumdioxid, auf oder ist aus einem derartigen Material gebildet. Eine Deckschicht, die Siliziumdioxid aufweist, kann mit einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge beispielsweise durch Bonden mechanisch stabil verbunden sein.The cover layer comprises, for example, an oxide, such as silicon dioxide, or is formed from such a material. A cover layer comprising silicon dioxide may be mechanically stably connected to an epitaxial semiconductor layer sequence, for example by bonding.

Das epitaktische Konversionselement kann insbesondere mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Merkmale und Ausführungen, die vorliegend lediglich in Verbindung mit dem epitaktischen Konversionselement beschrieben sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.The epitaxial conversion element can be produced in particular by the method described below. Features and embodiments that are described herein only in connection with the epitaxial conversion element may also be formed in the method and vice versa.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Wachstumssubstrat bereitgestellt. Auf dem Wachstumssubstrat werden die epitaktischen Konversionsschichten des epitaktischen Konversionselements epitaktisch abgeschieden.According to one embodiment of the method, a growth substrate is provided. On the growth substrate, the epitaxial conversion layers of the epitaxial conversion element are epitaxially deposited.

Besonders bevorzugt werden sämtliche epitaktischen Konversionsschichten auf einem gemeinsamen Wachstumssubstrat epitaktisch gewachsen, bevorzugt gitterangepasst.Particularly preferably, all epitaxial conversion layers are grown epitaxially on a common growth substrate, preferably lattice-matched.

Beispielsweise kann ein epitaktisches Konversionselement basierend auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial, das elektromagnetische Strahlung eines blauen Anregungsspektrums in ein breiteres grün-rotes Emissionsspektrum umwandelt, auf einem GaAs-Substrat epitaktisch gewachsen werden.For example, an epitaxial conversion element based on a phosphide compound semiconductor material that converts electromagnetic radiation of a blue excitation spectrum to a broader green-red emission spectrum may be grown epitaxially on a GaAs substrate.

Weiterhin kann ein epitaktisches Konversionselement basierend auf einem Arsenidverbindungshalbleitermaterial, das elektromagnetische Strahlung eines roten Anregungsspektrums in ein breiteres infrarotes Emissionsspektrum mit Wellenlängen bis zu 1,1 Mikrometer umwandelt, auf einem GaAs-Substrat epitaktisch gewachsen werden. Die epitaktischen Konversionsschichten sind hierbei bevorzugt pseudomorph gewachsen und weisen beispielsweise InGaAs/GaAs auf.Furthermore, an epitaxial conversion element based on an arsenide compound semiconductor material that converts red-spectrum electromagnetic radiation into a broader infrared emission spectrum of wavelengths up to 1.1 microns can be epitaxially grown on a GaAs substrate. The epitaxial conversion layers here have preferably grown pseudomorphically and have, for example, InGaAs / GaAs.

Um ein epitaktisches Konversionselement zu erzielen, das elektromagnetische Strahlung eines roten Anregungsspektrums in ein breiteres infrarotes Emissionsspektrum mit Wellenlängen zwischen einschließlich 1 Mikrometer und einschließlich 2 Mikrometer umwandelt, können beispielsweise epitaktische Konversionsschichten, die alternierend AlInGaAs/InP aufweisen, auf einem InP-Substrat epitaktisch gewachsen werden.For example, to achieve an epitaxial conversion element that converts red-spectrum electromagnetic radiation into a broader infrared emission spectrum having wavelengths of between 1 micron and 2 microns inclusive, epitaxial conversion layers alternately comprising AlInGaAs / InP can be grown epitaxially on an InP substrate ,

Ein epitaktisches Konversionselement basierend auf einem Antimonidverbindungshalbleitermaterial, das elektromagnetische Strahlung eines roten Anregungsspektrums in ein breiteres infrarotes Emissionsspektrum mit Wellenlängen von mindestens 2 Mikrometer umwandelt, kann beispielsweise auf einem GaSb-Substrat epitaktisch gewachsen werden.For example, an epitaxial conversion element based on an antimonide compound semiconductor material that converts electromagnetic radiation of a red excitation spectrum into a broader infrared emission spectrum having wavelengths of at least 2 microns can be epitaxially grown on a GaSb substrate.

Das hier beschriebene epitaktische Konversionselement ist insbesondere dazu geeignet, in einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip verwendet zu werden. Merkmale und Ausgestaltungen, die vorliegend nur in Verbindung mit dem epitaktischen Konversionselement beschrieben sind, können auch bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip ausgebildet sein und umgekehrt.The epitaxial conversion element described here is particularly suitable for being used in a radiation-emitting semiconductor chip. Features and configurations that are described herein only in connection with the epitaxial conversion element can also be formed in the radiation-emitting semiconductor chip and vice versa.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip das hier beschriebene epitaktische Konversionselement.According to one embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip comprises the epitaxial conversion element described here.

Weiterhin umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip bevorzugt eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone. Die aktive Zone ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektrums auszusenden, das zumindest teilweise mit dem Anregungsspektrum übereinstimmt. Das epitaktische Konversionselement wandelt bevorzugt elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone zumindest teilweise in Strahlung des Emissionsspektrums um. Besonders bevorzugt wandelt das epitaktische Konversionselement elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone vollständig in Strahlung des Emissionsspektrums um.Furthermore, the radiation-emitting semiconductor chip preferably comprises an epitaxial semiconductor layer sequence with an active zone. The active zone is adapted to emit electromagnetic radiation of a first spectrum at least partially coincident with the excitation spectrum. The epitaxial conversion element preferably converts electromagnetic radiation of the active zone at least partially into radiation of the emission spectrum. Particularly preferably, the epitaxial conversion element completely converts electromagnetic radiation of the active zone into radiation of the emission spectrum.

Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und das epitaktische Konversionselement können beispielsweise gemeinsam auf einem Wachstumssubstrat epitaktisch gewachsen sein. Mit anderen Worten können die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und das epitaktische Konversionselement monolithisch miteinander ausgebildet sein. In diesem Fall ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip insbesondere frei von einer Verbindungsschicht, die die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und das epitaktische Konversionselement mechanisch stabil miteinander verbindet.For example, the epitaxial semiconductor layer sequence and the epitaxial conversion element may be grown epitaxially together on a growth substrate. In other words, the epitaxial semiconductor layer sequence and the epitaxial conversion element be formed monolithically with each other. In this case, the radiation-emitting semiconductor chip is in particular free of a connecting layer which mechanically stably interconnects the epitaxial semiconductor layer sequence and the epitaxial conversion element.

Alternativ ist es auch möglich, dass die epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und das epitaktische Konversionselement getrennt voneinander auf unterschiedlichen Wachstumssubstraten epitaktisch gewachsen sind. In diesem Fall umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip bevorzugt eine Verbindungsschicht, die die epitaktische Halbleiterschichtenfolge und das epitaktische Konversionselement mechanisch stabil miteinander verbindet. Die Verbindungsschicht ist besonders bevorzugt transparent für die elektromagnetische Strahlung der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge sowie die elektromagnetische Strahlung des epitaktischen Konversionselements ausgebildet. Beispielsweise handelt es sich bei der Verbindungsschicht um eine Klebstoffschicht.Alternatively, it is also possible that the epitaxial semiconductor layer sequence and the epitaxial conversion element are epitaxially grown separately on different growth substrates. In this case, the radiation-emitting semiconductor chip preferably comprises a connection layer which mechanically stably interconnects the epitaxial semiconductor layer sequence and the epitaxial conversion element. The connection layer is particularly preferably transparent to the electromagnetic radiation of the epitaxial semiconductor layer sequence as well as the electromagnetic radiation of the epitaxial conversion element. By way of example, the connection layer is an adhesive layer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger angeordnet. Der Träger ist insbesondere dazu vorgesehen, die epitaktische Halbleiterschichtenfolge mechanisch zu stabilisieren. Hierbei ist der Träger besonders bevorzugt verschieden von dem Wachstumssubstrat der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge. Besonders bevorzugt ist zwischen dem Träger und der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge eine spiegelnde Schicht angeordnet, die insbesondere dazu geeignet ist, Strahlung der aktiven Zone zu einer Strahlungsaustrittsfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu lenken.According to a further embodiment, the epitaxial semiconductor layer sequence is arranged on a support. The carrier is in particular intended to mechanically stabilize the epitaxial semiconductor layer sequence. In this case, the support is particularly preferably different from the growth substrate of the epitaxial semiconductor layer sequence. Particularly preferably, a reflective layer is arranged between the carrier and the epitaxial semiconductor layer sequence, which is in particular suitable for directing radiation of the active zone to a radiation exit surface of the radiation-emitting semiconductor chip.

Das epitaktische Konversionselement und/oder der strahlungsemittierende Halbleiterchip können beispielsweise als Lichtquelle in einem miniaturisierten optischen Gassensor dienen.The epitaxial conversion element and / or the radiation-emitting semiconductor chip can serve, for example, as a light source in a miniaturized optical gas sensor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform beruht die epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial und das erste Spektrum umfasst rotes Licht. Das epitaktische Konversionselement beruht bei dieser Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips besonders bevorzugt auf einem Arsenidverbindungshalbleitermaterial und wandelt das rote Licht des ersten Spektrums in infrarotes Licht um, besonders bevorzugt vollständig. Ein derartiger Halbleiterchip kann insbesondere mit Vorteil als Lichtquelle in einem optischen Gassensor eingesetzt werden.According to a further embodiment, the epitaxial semiconductor layer sequence is based on a phosphide compound semiconductor material and the first spectrum comprises red light. The epitaxial conversion element in this embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip is particularly preferably based on an arsenide compound semiconductor material and converts the red light of the first spectrum into infrared light, particularly preferably completely. Such a semiconductor chip can be used in particular advantageously as a light source in an optical gas sensor.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip kann beispielsweise mit dem im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Merkmale und Ausführungen, die vorliegend lediglich in Verbindung mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip beschrieben sind, können auch bei dem Verfahren ausgebildet sein und umgekehrt.The radiation-emitting semiconductor chip can be produced, for example, by the method described below. Features and embodiments described herein only in connection with the radiation-emitting semiconductor chip may also be formed in the method and vice versa.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips wird ein Wachstumssubstrat bereitgestellt. Auf dem Wachstumssubstrat wird bevorzugt ein epitaktisches Konversionselement epitaktisch aufgewachsen.According to one embodiment of the method for producing a radiation-emitting semiconductor chip, a growth substrate is provided. On the growth substrate, an epitaxial conversion element is preferably grown epitaxially.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips wird eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf das epitaktische Konversionselement aufgebracht.According to a further embodiment of the method for producing the radiation-emitting semiconductor chip, an epitaxial semiconductor layer sequence is applied to the epitaxial conversion element.

Beispielsweise kann auch die epitaktische Halbleiterschichtenfolge epitaktisch auf dem epitaktischen Konversionselement abgeschieden werden. Hierbei wird dasselbe Wachstumssubstrat für das epitaktische Konversionselement und die epitaktische Halbleiterschichtenfolge verwendet.For example, the epitaxial semiconductor layer sequence can also be epitaxially deposited on the epitaxial conversion element. Here, the same growth substrate is used for the epitaxial conversion element and the epitaxial semiconductor layer sequence.

Alternativ ist es auch möglich, dass die epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf einem weiteren Wachstumssubstrat epitaktisch abgeschieden wird, das von dem Wachstumssubstrat des epitaktischen Konversionselements verschieden ist. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips wird die epitaktische Halbleiterschichtenfolge mit dem epitaktischen Konversionselement mechanisch stabil verbunden, bevorzugt durch eine Verbindungsschicht.Alternatively, it is also possible for the epitaxial semiconductor layer sequence to be epitaxially deposited on a further growth substrate, which is different from the growth substrate of the epitaxial conversion element. In this embodiment of the method for producing the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial semiconductor layer sequence is mechanically stably connected to the epitaxial conversion element, preferably through a connection layer.

Das vorliegende Konversionselement beruht auf der Idee, sich die photolumineszierenden Eigenschaften von epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten zur Wellenlängenkonversion zu Nutze zu machen. Insbesondere soll ein vergleichsweise schmales Anregungsspektrum, wie es etwa von einer Leuchtdiode mit einer aktiven Zone erzeugt wird, in ein breiteres Emissionsspektrum umzuwandeln. Hierzu umfasst das epitaktische Konversionselement bevorzugt eine Vielzahl übereinander gestapelter epitaktischer Konversionsschichten, die zueinander verschiedene Emissionseigenschaften und Konversionseigenschaften aufweisen. Auf diese Art und Weise kann das Emissionsspektrum des epitaktischen Konversionselements gezielt aus den Einzelspektren der verschiedenen epitaktischen Konversionsschichten zusammengesetzt werden.The present conversion element is based on the idea of making use of the photoluminescent properties of epitaxially grown semiconductor layers for wavelength conversion. In particular, a comparatively narrow excitation spectrum, such as that produced by a light-emitting diode with an active zone, is to be converted into a broader emission spectrum. For this purpose, the epitaxial conversion element preferably comprises a multiplicity of epitaxial conversion layers stacked on top of one another, which have mutually different emission properties and conversion properties. In this way, the emission spectrum of the epitaxial conversion element can be composed specifically from the individual spectra of the different epitaxial conversion layers.

Das vorgeschlagene epitaktische Konversionselement kann insbesondere vergleichsweise kostengünstig, skalierbar und zuverlässig hergestellt werden, sodass eine Lichtquelle mit einem vergleichsweise breiten Emissionsspektrum erzielt werden kann. Unterschiedliche spektrale Bereiche des Emissionsspektrums können durch die Verwendung verschiedener Halbleiterverbindungsmaterialien und jeweils daran angepasster Anregungsspektren erzielt werden. Insbesondere können durch Anpassung des Anregungsspektrums an das epitaktische Konversionselement Stokesverluste reduziert werden, sodass eine effektivere Lichtkonversion erzielt werden kann.In particular, the proposed epitaxial conversion element can be produced comparatively inexpensively, scalably and reliably, so that a light source with a comparatively broad emission spectrum can be achieved. Different spectral regions of the emission spectrum can be achieved by the use of various semiconductor compound materials and respectively adapted excitation spectra are achieved. In particular, by adjusting the excitation spectrum to the epitaxial conversion element, Stokes losses can be reduced, so that more effective light conversion can be achieved.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.

  • 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Bereich eines epitaktischen Konversionselements gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung der Bandstruktur eines epitaktischen Konversionselements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 4 und 5 wird ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips näher beschrieben.
  • Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der 6 und 7 wird ein Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Konversionselements näher beschrieben.
  • 8 zeigt simulierte Werte der FWHM-Breite eines Emissionsspektrums gemäß einem Ausführungsbeispiel auf der rechten vertikalen Achse und simulierte Dicken der epitaktischen Konversionsschichten gemäß einem Ausführungsbeispiel auf der linken vertikalen Achse in Abhängigkeit der Gesamtanzahl N an epitaktischen Konversionsschichten.
  • 9 zeigt Simulationsergebnisse eines Emissionsspektrums bei einem vorgegebenen Anregungsspektrum gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Further advantageous embodiments and developments of the invention will become apparent from the embodiments described below in conjunction with the figures.
  • 1 shows a schematic sectional view of a radiation-emitting semiconductor chip according to an embodiment.
  • 2 shows a schematic sectional view through a portion of an epitaxial conversion element according to an embodiment.
  • 3 shows a schematic representation of the band structure of an epitaxial conversion element according to another embodiment.
  • Based on the schematic sectional views of 4 and 5 a method for producing a radiation-emitting semiconductor chip is described in more detail.
  • Based on the schematic sectional views of 6 and 7 a method for producing an epitaxial conversion element will be described in more detail.
  • 8th shows simulated values of the FWHM width of an emission spectrum according to an embodiment on the right vertical axis and simulated thicknesses of the epitaxial conversion layers according to an embodiment on the left vertical axis as a function of the total number N on epitaxial conversion layers.
  • 9 shows simulation results of an emission spectrum at a given excitation spectrum according to an embodiment.

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, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.The same, similar or equivalent elements are provided in the figures with the same reference numerals. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown exaggeratedly large for better representability and / or better understanding.

Der strahlungsemittierende Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist ein epitaktisches Konversionselement 1 auf. Das epitaktische Konversionselement 1 wandelt eine elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums 2 in elektromagnetische Strahlung eines Emissionsspektrums 3 um, bevorzugt vollständig. Besonders bevorzugt ist eine FWHM-Breite ΔE = N*δE des Emissionsspektrums breiter als eine FWHM-Breite δE des Anregungsspektrums 2. Hierbei bezeichnet N die Gesamtanzahl der epitaktischen Konversionsschichten 4.The radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment of FIG 1 has an epitaxial conversion element 1 on. The epitaxial conversion element 1 converts an electromagnetic radiation of an excitation spectrum 2 in electromagnetic radiation of an emission spectrum 3 um, preferably completely. More preferably, an FWHM width ΔE = N * δE of the emission spectrum is wider than a FWHM width AE of the excitation spectrum 2 , Here, N denotes the total number of epitaxial conversion layers 4 ,

Das epitaktische Konversionselement 1 umfasst eine Vielzahl epitaktischer Konversionsschichten 4. Jede epitaktische Konversionsschicht 4 wandelt elektromagnetische Strahlung des Anregungsspektrums 2 in elektromagnetische Strahlung eines Einzelspektrums 5 um. Die Einzelspektren 5 unterscheiden sich hierbei vorliegend jeweils voneinander. Das Emissionsspektrum 3 setzt sich aus den Einzelspektren 5 der epitaktischen Konversionsschichten 4 zusammen.The epitaxial conversion element 1 includes a variety of epitaxial conversion layers 4 , Every epitaxial conversion layer 4 converts electromagnetic radiation of the excitation spectrum 2 in electromagnetic radiation of a single spectrum 5 around. The single spectra 5 Here in each case differ from each other. The emission spectrum 3 consists of the individual spectra 5 the epitaxial conversion layers 4 together.

Weiterhin umfasst das epitaktische Konversionselement 1 eine Deckschicht 6, die für elektromagnetische Strahlung des Emissionsspektrums 3 und gegebenenfalls für elektromagnetische Strahlung des Anregungsspektrums 2 transparent ist. Die Deckschicht 6 weist eine Strukturierung 7 auf, die die Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere zumindest des Emissionsspektrums 3, aus dem epitaktischen Konversionselement 1 mit Vorteil verbessert. Furthermore, the epitaxial conversion element comprises 1 a cover layer 6 responsible for electromagnetic radiation of the emission spectrum 3 and optionally for electromagnetic radiation of the excitation spectrum 2 is transparent. The cover layer 6 has a structuring 7 on, the decoupling of electromagnetic radiation, in particular at least the emission spectrum 3 , from the epitaxial conversion element 1 improved with advantage.

Das epitaktische Konversionselement 1 ist mit einer Verbindungsschicht 8, etwa einer Klebstoffschicht, mit einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 9 mechanisch stabil verbunden.The epitaxial conversion element 1 is with a connection layer 8th , such as an adhesive layer, with an epitaxial semiconductor layer sequence 9 mechanically stable connected.

Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 9 umfasst eine aktive Zone 10, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektrums aussendet, das zumindest teilweise mit dem Anregungsspektrum 2 des epitaktischen Konversionselements 1 übereinstimmt. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 9 ist auf einem Träger 11 angeordnet. Zwischen dem Träger 11 und der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 9 ist eine spiegelnde Schicht 12 angeordnet, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone 10 zu einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips zu lenken.The epitaxial semiconductor layer sequence 9 includes an active zone 10 , which emits in operation electromagnetic radiation of a first spectrum, at least partially with the excitation spectrum 2 of the epitaxial conversion element 1 matches. The epitaxial semiconductor layer sequence 9 is on a carrier 11 arranged. Between the carrier 11 and the epitaxial semiconductor layer sequence 9 is a reflective layer 12 arranged, which is adapted to electromagnetic radiation of the active zone 10 to direct to a radiation exit surface of the semiconductor chip.

Ein Ausführungsbeispiel des epitaktischen Konversionselements 1 wird anhand der 2 näher erläutert, wobei 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einen Ausschnitt darstellt. Das epitaktische Konversionselement 1 weist mehrere epitaktische Konversionsschichten 4 auf, von denen vorliegend drei dargestellt sind. Die Dicken und Bandlücken der epitaktischen Konversionsschichten 4 nehmen bei dem epitaktischen Konversionselement 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 von einer Strahlungseintrittsfläche 13 des epitaktischen Konversionselements 1 zu einer Strahlungsaustrittsfläche 14 des epitaktischen Konversionselements 1 kontinuierlich zu. Daher unterscheiden sich die Einzelspektren 5 der von den epitaktischen Konversionsschichten 4 ausgesandten elektromagnetischen Strahlung jeweils voneinander.An embodiment of the epitaxial conversion element 1 is determined by the 2 explained in more detail, wherein 2 for clarity only represents a section. The epitaxial conversion element 1 has several epitaxial conversion layers 4 of which three are shown in the present case. The thicknesses and band gaps of the epitaxial conversion layers 4 take at the epitaxial conversion element 1 according to the embodiment of the 2 from a radiation entrance surface 13 of the epitaxial conversion element 1 to a Radiation exit area 14 of the epitaxial conversion element 1 continuously too. Therefore, the individual spectra differ 5 that of the epitaxial conversion layers 4 emitted electromagnetic radiation from each other.

Die epitaktischen Konversionsschichten 4 gemäß der 2 weisen weiterhin zumindest zwei Barriereschichten 15 auf, zwischen denen eine der epitaktischen Konversionsschichten 4 angeordnet ist. Die Barriereschichten 15 stehen hierbei in direktem Kontakt mit der epitaktischen Konversionsschicht 4 und konzentrieren elektrische Ladungsträger, wie Elektronen oder Löcher, innerhalb der epitaktischen Konversionsschicht 4.The epitaxial conversion layers 4 according to the 2 continue to have at least two barrier layers 15 on, between which one of the epitaxial conversion layers 4 is arranged. The barrier stories 15 are in direct contact with the epitaxial conversion layer 4 and concentrate electrical charge carriers, such as electrons or holes, within the epitaxial conversion layer 4 ,

Ein epitaktisches Konversionselement 1 kann ein Banddiagramm aufweisen, wie es schematisch in 3 dargestellt ist. Das epitaktische Konversionselement 1 weist eine Gesamtanzahl N epitaktischer Konversionsschichten 4 auf. Die epitaktischen Konversionsschichten 4 sind hierbei durchlaufen von m = 1 bis m = N laufend nummeriert.An epitaxial conversion element 1 may have a band diagram as shown schematically in FIG 3 is shown. The epitaxial conversion element 1 indicates a total number N of epitaxial conversion layers 4 on. The epitaxial conversion layers 4 are consecutively numbered from m = 1 to m = N.

Eine Emissionsenergie der Einzelspektren 5 der epitaktischen Konversionsschichten 4 nimmt hierbei von der Strahlungseintrittsfläche 13 des epitaktischen Konversionselements 1 zur Strahlungsaustrittsfläche 14 des epitaktischen Konversionselements 1 zu. Die FWHM-Breite ΔE des Emissionsspektrums 3 ist hierbei proportional zu aNkBT. Die Konstante a hängt hierbei von der Wahl der Bandlücken der epitaktischen Konversionsschichten 4 ab. Mit kB ist die Boltzmann-Konstante und mit T die Temperatur angegeben.An emission energy of the individual spectra 5 the epitaxial conversion layers 4 takes from the radiation entrance surface 13 of the epitaxial conversion element 1 to the radiation exit surface 14 of the epitaxial conversion element 1 to. The FWHM width AE the emission spectrum 3 is proportional to Ack B T , The constant a depends on the choice of band gaps of the epitaxial conversion layers 4 from. With k B is the Boltzmann constant and with T the temperature indicated.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 wird ein Wachstumssubstrat 16 für die epitaktischen Konversionsschichten 4 des epitaktischen Konversionselements 1 bereitgestellt. Auf dem Wachstumssubstrat 16 wird eine transparente Deckschicht 6 aufgebracht, auf der wiederum die epitaktischen Konversionsschichten 4 des epitaktischen Konversionselements 1 angeordnet werden.In the method for producing a radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment of the 4 and 5 becomes a growth substrate 16 for the epitaxial conversion layers 4 of the epitaxial conversion element 1 provided. On the growth substrate 16 becomes a transparent cover layer 6 applied, in turn, the epitaxial conversion layers 4 of the epitaxial conversion element 1 to be ordered.

Auf den epitaktischen Konversionsschichten 4 wird eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 9 angeordnet. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 9 umfasst eine epitaktisch gewachsene elektrische n-Kontaktschicht 17, die beispielsweise n-InGaAlP aufweist oder aus diesem Material besteht. Auf der n-Kontaktschicht 17 ist eine n-Stromaufweitungsschicht 18 angeordnet. Auf der n-Stromaufweitungsschicht 18 ist weiterhin eine aktive Zone 10 angeordnet, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektrums zu erzeugen. Das erste Spektrum weist vorliegend rotes Licht auf oder besteht aus rotem Licht. Auf der aktiven Zone 10 ist schließlich eine p-Stromaufweitungsschicht 19 aufgebracht (4).On the epitaxial conversion layers 4 becomes an epitaxial semiconductor layer sequence 9 arranged. The epitaxial semiconductor layer sequence 9 comprises an epitaxially grown electrical n-contact layer 17 , which for example comprises n-InGaAlP or consists of this material. On the n-contact layer 17 is an n-type current spreading layer 18 arranged. On the n-current spreading layer 18 is still an active zone 10 arranged, which is adapted to generate electromagnetic radiation of a first spectrum. The first spectrum has present red light or consists of red light. On the active zone 10 is finally a p-type current spreading layer 19 applied ( 4 ).

Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 9 basiert vorliegend auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial, wie beispielsweise InGaAlP.The epitaxial semiconductor layer sequence 9 is based here on a Phosphidverbindungshalbleitermaterial, such as InGaAlP.

In einem nächsten Schritt wird auf die freiliegende Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 9 ein Träger 22 aufgebracht und das Wachstumssubstrat 16 entfernt, beispielsweise durch Ätzen. Die Deckschicht 6 des epitaktischen Konversionselements 1 dient hierbei als Ätzstoppschicht und bildet bei dem fertigen strahlungsemittierenden Halbleiterchip dessen Strahlungsaustrittsfläche aus (5).In a next step, attention is paid to the exposed main area of the epitaxial semiconductor layer sequence 9 A carrier 22 applied and the growth substrate 16 removed, for example by etching. The cover layer 6 of the epitaxial conversion element 1 serves as etch stop layer and forms in the finished radiation-emitting semiconductor chip whose radiation exit surface ( 5 ).

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Konversionselements 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 wird in einem ersten Schritt ein Wachstumssubstrat 16 für die epitaktischen Konversionsschichten 4 bereitgestellt (6). Bei dem Wachstumssubstrat 16 kann es sich beispielsweise um ein GaAs-Substrat handeln.In the process for producing an epitaxial conversion element 1 according to the embodiment of the 6 and 7 becomes a growth substrate in a first step 16 for the epitaxial conversion layers 4 provided ( 6 ). In the growth substrate 16 it may be, for example, a GaAs substrate.

In einem nächsten Schritt werden, wie in 7 schematisch dargestellt, die epitaktischen Konversionsschichten 4 und die Barriereschichten 15 epitaktisch auf dem Wachstumssubstrat 16 abgeschieden. Die epitaktischen Konversionsschichten 4 des epitaktischen Konversionselements 1 können beispielsweise auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial basieren. Ein derartiges epitaktisches Konversionselement 1 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrum 2 aus dem blauen Spektralbereich zumindest teilweise in ein grün-rotes Emissionsspektrum 3 umzuwandeln.In a next step, as in 7 schematically shown, the epitaxial conversion layers 4 and the barrier stories 15 epitaxially on the growth substrate 16 deposited. The epitaxial conversion layers 4 of the epitaxial conversion element 1 For example, they can be based on a phosphide compound semiconductor material. Such an epitaxial conversion element 1 is suitable for electromagnetic radiation of an excitation spectrum 2 from the blue spectral range at least partially into a green-red emission spectrum 3 convert.

Weiterhin ist es auch möglich, dass die epitaktischen Konversionsschichten 4 AlGalnAs/GaAs umfassen. Ein derartiges epitaktisches Konversionselement 1 ist dazu geeignet, ein Emissionsspektrum 3 mit Wellenlängen bis zu 1,1 Mikrometer zu erzeugen. Das epitaktische Wachstum der epitaktischen Konversionsschichten 4 findet hierbei besonders bevorzugt pseudomorph oder gitterangepasst statt.Furthermore, it is also possible that the epitaxial conversion layers 4 AlGalnAs / GaAs include. Such an epitaxial conversion element 1 is suitable for an emission spectrum 3 with wavelengths up to 1.1 microns. The epitaxial growth of the epitaxial conversion layers 4 is particularly preferably pseudomorphic or lattice-matched.

Das Diagramm gemäß der 8 zeigt simulierte Werte der Dicke dm der m-ten epitaktischen Konversionsschicht 4 in Nanometer (linke y-Achse) in Abhängigkeit der Gesamtanzahl der epitaktischen Konversionsschichten N (x-Achse) gemäß der Formel dm= (1/αm) *ln{(N-m+1) / (N-m) } . In dieser Näherung ist ein Photonenrecyclingeffekt vernachlässigt. Würde dieser Effekt mit einbezogen, so würde sich die Dicke der epitaktischen Konversionsschichten 4 mit kleineren Bandlücken reduzieren. Dies würde in einer Verringerung der möglichen Gesamtanzahl an epitaktischen Konversionsschichten 4 gemäß Nmax < 1/ {1-exp (-αdmin)} resultieren.The diagram according to the 8th shows simulated values of thickness d m the mth epitaxial conversion layer 4 in nanometers (left y Axis) depending on the total number of epitaxial conversion layers N (x-axis) according to the formula d m = (1 / α m ) * ln {(N-m + 1) / (Nm)}. In this approximation, a photon recycling effect is neglected. If this effect were included, the thickness of the epitaxial conversion layers would increase 4 reduce with smaller band gaps. This would result in a reduction of the possible total number of epitaxial conversion layers 4 according to N max <1 / {1-exp (-αd min )}.

Außerdem zeigt das Diagramm der 8 simulierte Werte der FWHM-Breite ΔE des Emissionsspektrums 3 in Millielektronenvolt (rechte y-Achse) in Abhängigkeit der Gesamtanzahl N der epitaktischen Konversionsschichten 4 gemäß der Formel ΔE = βNkBT einmal für β = 1,5 und einmal für β = 0,5. Die Konstante β ist hierbei ein Maß für den Abstand der Maxima zweier direkt benachbarter Einzelspektren 5. Der Wert 0,5 für β sollte hierbei zu einem einheitlicheren Emissionsspektrum 3 führen. Die rechte y-Achse ist hierbei auf 500 Millielektronenvolt beschränkt, die FWHM-Breite ΔE des Emissionsspektrums 3 kann jedoch auch darüber liegen. In addition, the diagram shows the 8th simulated values of the FWHM width AE the emission spectrum 3 in milli-electron volts (right y-axis) depending on the total number N of epitaxial conversion layers 4 according to the formula ΔE = βNk B T once for β = 1.5 and once for β = 0.5. The constant β is a measure of the distance between the maxima of two directly adjacent individual spectra 5 , The value 0.5 for β should in this case lead to a more uniform emission spectrum 3 to lead. The right y- Axis is limited to 500 milli-electron volts, the FWHM width AE the emission spectrum 3 but it can also be above that.

Die minimale Dicke dmin einer epitaktischen Konversionsschicht 4 ergibt sich hierbei zu ungefähr 15 Nanometer, während der maximale Wert der Gesamtanzahl Nmax von epitaktischen Konversionsschichten 4 ungefähr 36 beträgt. Die Dicke der einzelnen epitaktischen Konversionsschichten 4 liegt beispielsweise zwischen einschließlich 10 Nanometer und einschließlich 100 Nanometer.The minimum thickness d min an epitaxial conversion layer 4 this results in about 15 nanometers, while the maximum value of the total Nmax of epitaxial conversion layers 4 is about 36. The thickness of the individual epitaxial conversion layers 4 is, for example, between 10 nanometers inclusive and 100 nanometers inclusive.

Die in 8 simulierten Werte gelten beispielsweise für ein AlGaAs-basiertes epitaktisches Konversionselement 1, dessen Anregungsspektrum 2 eine Peakwellenlänge λpeak von ungefähr 650 Nanometer aufweist und das eine Struktur aufweist, wie beispielsweise in 4 offenbart.In the 8th simulated values apply, for example, to an AlGaAs-based epitaxial conversion element 1 , whose excitation spectrum 2 a peak wavelength λ peak of about 650 nanometers and having a structure such as in 4 disclosed.

9 zeigt ein Diagramm mit einem simulierten Emissionsspektrum 3 ausgehend von einem ebenfalls dargestellten Anregungsspektrum 2. Die Gesamtanzahl N der epitaktischen Konversionsschichten 4 beträgt hierbei 10. Das Emissionsspektrum 3 setzt sich aus den Einzelspektren 5 der epitaktischen Konversionsschichten 4 zusammen. Das Emissionsspektrum 3 des epitaktischen Konversionselements 1 weist hierbei eine deutlich größere FWHM-Bereite ΔE auf als das Anregungsspektrum 2. 9 shows a diagram with a simulated emission spectrum 3 starting from a likewise illustrated excitation spectrum 2 , The total number N of epitaxial conversion layers 4 here is 10. The emission spectrum 3 consists of the individual spectra 5 the epitaxial conversion layers 4 together. The emission spectrum 3 of the epitaxial conversion element 1 has a much larger FWHM range AE on as the excitation spectrum 2 ,

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.The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Konversionselementconversion element
22
Anregungsspektrumexcitation spectrum
33
Emissionsspektrumemission spectrum
44
Konversionsschichtconversion layer
55
EinzelspektrumSingle spectrum
66
Deckschichttopcoat
77
Strukturierungstructuring
88th
Verbindungsschichtlink layer
99
epitaktische Halbleiterschichtenfolgeepitaxial semiconductor layer sequence
1010
aktive Zoneactive zone
1111
Trägercarrier
1212
spiegelnde Schichtreflective layer
1313
Strahlungseintrittsfläche des KonversionselementsRadiation entrance surface of the conversion element
1414
Strahlungsaustrittsfläche des KonversionselementsRadiation exit surface of the conversion element
1515
Barriereschichtenbarrier layers
1616
Wachstumssubstratgrowth substrate
1717
n-Kontaktschichtn-contact layer
1818
n-Stromaufweitungsschichtn-current spreading layer
1919
p-Stromaufweitungsschichtp-current-spreading layer
ΔE, δEΔE, δE
FWHM-BreiteFWHM width
λpeak λ peak
PeakwellenlängePeak wavelength

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2193550 B1 [0002]EP 2193550 B1 [0002]

Claims (19)

Epitaktisches Konversionselement (1), das elektromagnetische Strahlung eines Anregungsspektrums (2) in elektromagnetische Strahlung eines Emissionsspektrums (3) umwandelt, mit einer Vielzahl an epitaktischen Konversionsschichten (4), wobei - jede epitaktische Konversionsschicht (4) elektromagnetische Strahlung des Anregungsspektrums (2) in elektromagnetische Strahlung eines Einzelspektrums (5) umwandelt und sich das Emissionsspektrum (3) aus den Einzelspektren (5) zusammensetzt, und - eine FWHM-Breite des Emissionsspektrums (3) breiter ist als eine FWHM-Breite des Anregungsspektrums (2).Epitaxial conversion element (1), which converts electromagnetic radiation of an excitation spectrum (2) into electromagnetic radiation of an emission spectrum (3), having a plurality of epitaxial conversion layers (4), wherein - converts each epitaxial conversion layer (4) electromagnetic radiation of the excitation spectrum (2) into electromagnetic radiation of a single spectrum (5) and the emission spectrum (3) from the individual spectra (5) composed, and - a FWHM width of the emission spectrum (3) is wider than a FWHM width of the excitation spectrum (2). Epitaktisches Konversionselement (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die epitaktischen Konversionsschichten (4) jeweils verschieden voneinander ausgebildet sind, so dass sich die Einzelspektren (5) voneinander unterscheiden.Epitaxial conversion element (1) according to the preceding claim, wherein the epitaxial conversion layers (4) are each formed differently from each other, so that the individual spectra (5) differ from each other. Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die epitaktischen Konversionsschichten (4) auf demselben Materialsystem basieren, aber jeweils unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen.Epitaxial conversion element (1) according to one of the preceding claims, in which the epitaxial conversion layers (4) are based on the same material system but each have different compositions. Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die epitaktischen Konversionsschichten (4) unterschiedliche Dicken aufweisen.Epitaxial conversion element (1) according to one of the preceding claims, in which the epitaxial conversion layers (4) have different thicknesses. Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Dicken der epitaktischen Konversionsschichten (4) von einer Strahlungseintrittsfläche (13) des epitaktischen Konversionselements (1) zu einer Strahlungsaustrittsfläche (14) des epitaktischen Konversionselements (1) kontinuierlich zunehmen.An epitaxial conversion element (1) according to any one of the preceding claims, wherein the thicknesses of the epitaxial conversion layers (4) increase continuously from a radiation entrance surface (13) of the epitaxial conversion element (1) to a radiation exit surface (14) of the epitaxial conversion element (1). Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Bandlücken der epitaktischen Konversionsschichten (4) von der Strahlungseintrittsfläche (13) des epitaktischen Konversionselements (1) zu der Strahlungsaustrittsfläche (14) des epitaktischen Konversionselements (1) kontinuierlich zunehmen.Epitaxial conversion element (1) according to one of the preceding claims, in which the band gaps of the epitaxial conversion layers (4) increase continuously from the radiation entrance surface (13) of the epitaxial conversion element (1) to the radiation exit surface (14) of the epitaxial conversion element (1). Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Einzelspektren (5) teilweise überlappend und teilweise distinkt voneinander ausgebildet sind.Epitaxial conversion element (1) according to one of the above claims, in which the individual spectra (5) are partially overlapping and partially distinct from one another. Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche mit einer Vielzahl an Barriereschichten (15), wobei zwischen zwei epitaktischen Konversionsschichten (4) jeweils eine Barriereschicht (15) angeordnet ist.Epitaxial conversion element (1) according to one of the above claims, having a multiplicity of barrier layers (15), wherein a respective barrier layer (15) is arranged between two epitaxial conversion layers (4). Epitaktisches Konversionselement (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei dem eine Strahlungsaustrittsfläche (13) des epitaktischen Konversionselements (1) durch eine aufgeraute Deckschicht (6) gebildet ist.Epitaxial conversion element (1) according to one of the preceding claims, in which a radiation exit surface (13) of the epitaxial conversion element (1) is formed by a roughened cover layer (6). Verfahren zur Herstellung eines epitaktischen Konversionselements (1) nach einem der obigen Ansprüche mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wachstumssubstrats (16), und - epitaktisches Abscheiden von epitaktischen Konversionsschichten (4) auf dem Wachstumssubstrat (16).Process for producing an epitaxial conversion element (1) according to one of the preceding claims, having the following steps: - Providing a growth substrate (16), and epitaxially depositing epitaxial conversion layers (4) on the growth substrate (16). Strahlungsemittierender Halbleiterchip mit: - einem epitaktischen Konversionselement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, und - einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (9), die eine aktive Zone (10) umfasst, wobei die aktive Zone (10) dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung eines ersten Spektrums auszusenden, das zumindest teilweise mit dem Anregungsspektrum (2) übereinstimmt, wobei das epitaktische Konversionselement (1) elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone (10) zumindest teilweise in Strahlung des Emissionsspektrums (3) umwandelt.A radiation-emitting semiconductor chip comprising: - an epitaxial conversion element (1) according to one of Claims 1 to 9 , and - an epitaxial semiconductor layer sequence (9) comprising an active region (10), the active region (10) being adapted to emit electromagnetic radiation of a first spectrum at least partially coincident with the excitation spectrum (2) epitaxial conversion element (1) at least partially converts electromagnetic radiation of the active zone (10) into radiation of the emission spectrum (3). Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das epitaktische Konversionselement (1) die elektromagnetische Strahlung der aktiven Zone (10) vollständig in Strahlung des Emissionsspektrums (3) umwandelt.A radiation-emitting semiconductor chip according to the preceding claim, in which the epitaxial conversion element (1) completely converts the electromagnetic radiation of the active zone (10) into radiation of the emission spectrum (3). Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 11 bis 12, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) und das epitaktische Konversionselement (1) monolithisch ausgebildet sind.Radiation-emitting semiconductor chip according to one of Claims 11 to 12 in which the epitaxial semiconductor layer sequence (9) and the epitaxial conversion element (1) are monolithic. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) und das epitaktische Konversionselement (1) durch eine Verbindungsschicht (8) mechanisch stabil miteinander verbunden sind.Radiation-emitting semiconductor chip according to one of Claims 11 to 13 in which the epitaxial semiconductor layer sequence (9) and the epitaxial conversion element (1) are mechanically stably interconnected by a connecting layer (8). Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) auf einem Träger (11) angeordnet ist, wobei zwischen dem Träger (11) und der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (9) eine spiegelnde Schicht (12) angeordnet ist.Radiation-emitting semiconductor chip according to one of Claims 11 to 14 , in which the epitaxial semiconductor layer sequence (9) is arranged on a carrier (11), wherein a reflective layer (12) is arranged between the carrier (11) and the epitaxial semiconductor layer sequence (9). Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem - die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) auf einem Phosphidverbindungshalbleitermaterial beruht und das erste Spektrum rotes Licht umfasst, und - das epitaktische Konversionselement (1) auf einem Arsenidverbindungshalbleitermaterial beruht und das rote Licht des ersten Spektrums in infrarotes Licht umwandelt.Radiation-emitting semiconductor chip according to one of Claims 11 to 15 in which - the epitaxial semiconductor layer sequence (9) is based on a phosphide compound semiconductor material and the first spectrum comprises red light, and - the epitaxial conversion element (1) is based on an arsenide compound semiconductor material and converts the red light of the first spectrum into infrared light. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips nach einem der Ansprüche 11 bis 16 mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wachstumssubstrats (16), - epitaktisches Aufwachsen eines epitaktischen Konversionselements (1) auf das Wachstumssubstrat (16), und - Aufbringen einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (9) auf das epitaktische Konversionselement (1).A method for producing a radiation-emitting semiconductor chip according to one of Claims 11 to 16 with the following steps: - providing a growth substrate (16), - epitaxially growing an epitaxial conversion element (1) onto the growth substrate (16), and - applying an epitaxial semiconductor layer sequence (9) to the epitaxial conversion element (1). Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) epitaktisch auf dem epitaktischen Konversionselement (1) abgeschieden wird.Method according to the preceding claim, in which the epitaxial semiconductor layer sequence (9) is deposited epitaxially on the epitaxial conversion element (1). Verfahren nach Anspruch 17, bei dem - die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) auf einem weiteren Wachstumssubstrat, das von dem Wachstumssubstrat (16) des epitaktischen Konversionselements (1) verschieden ist, epitaktisch abgeschieden wird, und - die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (9) mit dem epitaktischen Konversionselement (1) mechanisch stabil durch eine Verbindungsschicht (8) verbunden wird.Method according to Claim 17 in which - the epitaxial semiconductor layer sequence (9) is epitaxially deposited on a further growth substrate which is different from the growth substrate (16) of the epitaxial conversion element (1), and - the epitaxial semiconductor layer sequence (9) is connected to the epitaxial conversion element (1) mechanically stable by a connecting layer (8) is connected.
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