DE10253911A1

DE10253911A1 - Radiation-emitting semiconductor component and method for its production

Info

Publication number: DE10253911A1
Application number: DE10253911A
Authority: DE
Inventors: Berthold Dr. Hahn; Michael Dr. Fehrer; Dominik Dr. Eisert; Johannes Dr. Baur; Volker Dr. Härle
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-04-08
Also published as: JP4791731B2; JP2006501656A; DE50310838D1; JP2010187033A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit einem strahlungsdurchlässigen Substrat (1), auf dessen Unterseite eine strahlungserzeugende Schicht (2) angeordnet ist, bei dem das Substrat (1) geneigte Seitenflächen (3) aufweist, bei dem der Brechungsindex des Substrats (1) größer ist als der Brechungsindex der strahlungserzeugenden Schicht, bei dem aus dem Brechungsindexunterschied ein unbeleuchteter Substratbereich (4) resultiert, in den keine Photonen unmittelbar aus der strahlungserzeugenden Schicht eingekoppelt werden, und bei dem das Substrat (1) im unbeleuchteten Bereich im wesentlichen senkrechte Seitenflächen (5) aufweist. Das Bauelement hat den Vorteil, daß es mit einer besseren Flächenausbeute aus einem Wafer hergestellt werden kann.The invention relates to a radiation-emitting semiconductor component with a radiation-transparent substrate (1), on the underside of which a radiation-generating layer (2) is arranged, in which the substrate (1) has inclined side surfaces (3), in which the refractive index of the substrate (1) is greater is the refractive index of the radiation-generating layer, at which an unlit substrate area (4) results from the difference in refractive index, into which no photons are coupled directly from the radiation-generating layer, and at which the substrate (1) in the unlit area is essentially vertical side surfaces (5 ) having. The component has the advantage that it can be produced from a wafer with a better area yield.

Description

Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, das ein strahlungsdurchlässiges Substrat aufweist, auf dessen Unterseite eine strahlungserzeugende Schicht angeordnet ist. Das Substrat weist geneigte Seitenflächen auf. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements.The invention relates to a radiation-emitting Semiconductor component which has a radiation-transmissive substrate the underside of which is arranged a radiation-generating layer. The substrate has inclined side faces. Furthermore, the Invention a method for producing the radiation-emitting Semiconductor device.

Aus der Druckschrift US 5,087,949 ist ein Bauelement der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die strahlungserzeugende Schicht auf der Unterseite des Substrats nur eine sehr kleine laterale Ausdehnung aufweist, so daß die Strahlungsquelle für die Optimierung der Form des Substrats als Punktlichtquelle betrachtet wird. Dementsprechend ist das Substrat so geformt, daß das von der Lichtquelle von Innen auf die Grenzflächen des Substrats fallende Licht möglichst immer unter einem Winkel einfällt, der kleiner ist als der kritische Winkel für Totalreflexion. Dadurch wird erreicht, daß ein möglichst großer Teil des von der strahlungserzeugenden Schicht erzeugten Lichts durch das Substrat transmittiert wird. Die Optimierung der Formgebung des Substrats im Hinblick auf eine im wesentlichen punktförmige Lichtquelle auf dessen Unterseite führt dazu, daß ein solches Substrat nur schlecht geeignet ist für strahlungserzeugende Schichten, die eine großflächige Ausdehnung aufweisen.From the publication US 5,087,949 a component of the type mentioned is known in which the radiation-generating layer on the underside of the substrate has only a very small lateral extent, so that the radiation source is considered as a point light source for optimizing the shape of the substrate. Accordingly, the substrate is shaped in such a way that the light falling from the light source onto the boundary surfaces of the substrate from the inside always falls at an angle that is smaller than the critical angle for total reflection. It is thereby achieved that the largest possible part of the light generated by the radiation-generating layer is transmitted through the substrate. The optimization of the shape of the substrate with regard to an essentially punctiform light source on its underside means that such a substrate is only poorly suitable for radiation-generating layers which have a large area.

Aus der Druckschrift US 5,187,547 ist ein Bauelement der eingangs genannten Art bekannt, bei dem auf der Unterseite eines strahlungsdurchlässigen Substrates eine großflächig aufgebrachte strahlungserzeugende Schicht angeordnet ist, wodurch die insgesamt erzeugte Lichtmenge gegenüber einer punktförmigen Lichtquelle deutlich erhöht ist. Die Form des Substrates ist dabei so gewählt, daß zwischen der Oberseite und der Unterseite eine durchgehende schräge Kante verläuft, aus der das Licht aus dem Innern des Substrats nach außen ausgekoppelt wird. Die durchgehend von oben nach unten abgeschrägte Seitenkante des Substrats hat den Nachteil, daß die Herstellung einer Vielzahl solcher Substrate aus einem Wafer, bestehend aus einem hierfür geeigneten Material, zu einer reduzierten Flächenausbeute des Wafers führt.From the publication US 5,187,547 A component of the type mentioned at the outset is known, in which a large-area radiation-generating layer is arranged on the underside of a radiation-transmissive substrate, as a result of which the total amount of light generated is significantly increased compared to a punctiform light source. The shape of the substrate is chosen so that a continuous oblique edge runs between the top and the bottom, from which the light is coupled out from the inside of the substrate to the outside. The side edge of the substrate which is bevelled continuously from top to bottom has the disadvantage that the production of a large number of such substrates from a wafer, consisting of a material suitable for this purpose, leads to a reduced area yield of the wafer.

Die zwischen zwei Substraten befindlichen V-förmigen Einschnitte werden nämlich üblicherweise mit einer geeigneten Säge gesägt, welche beim Sägen des Substrats, zu einem nicht zu vernachlässigenden lateralen Materialabtrag führt, wodurch die nutzbare Fläche der Einzelsubstrate nachteilig sinkt. Darüber hinaus ist es ein Nachteil, mit einem V-förmigen Sägeblatt ein Substrat gänzlich zu durchsägen, da hierbei das Sägeblatt leicht beschädigt werden kann.The V-shaped incisions between two substrates are usually with a suitable saw sawn, which when sawing of the substrate, to a not insignificant lateral material removal leads, whereby the usable area the individual substrates disadvantageously decrease. Furthermore, it is a disadvantage with a V-shaped sawblade a substrate entirely to saw through there the saw blade slightly damaged can be.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement anzugeben, das mit einer hohen Flächenausbeute aus Wafern hergestellt werden kann und das für hohe Lichtleistungen geeignet ist.It is therefore the task of the present Invention to provide a radiation-emitting semiconductor device with a high area yield can be made from wafers and is suitable for high light outputs is.

Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Bauelementes anzugeben.It is also an object of the invention specify a method for producing the component.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß Patentanspruch 20. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.These tasks are solved by a radiation-emitting semiconductor device according to claim 1 and by a method for its production according to claim 20. Advantageous refinements of the invention relate to the dependent claims remove.

Es wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben, das ein strahlungsdurchlässiges Substrat aufweist. Auf der Unterseite des Substrats ist eine strahlungserzeugende Schicht angeordnet. Dabei ist das Substrat wenigstens für die in der strahlungserzeugenden Schicht erzeugte Strahlung durchlässig. Ferner weist das Substrat geneigte Seitenflächen auf. Der Brechungsindex des Substrates ist größer als der Brechungsindex der strahlungserzeugenden Schicht. Dieses Verhältnis der Brechungsindizes gilt insbesondere bei der Wellenlänge der in der strahlungserzeugenden Schicht erzeugten Strahlung.It becomes a radiation emitting Semiconductor device specified that a radiation-transmissive substrate having. On the underside of the substrate is a radiation-generating one Layer arranged. The substrate is at least for those in the radiation-generating layer transmits generated radiation. Further the substrate has inclined side surfaces. The refractive index of the substrate is larger than the refractive index of the radiation-generating layer. This ratio of Refractive indices apply particularly to the wavelength of the radiation generated in the radiation-generating layer.

Aufgrund des Unterschiedes der Brechungsindizes resultiert ein unbeleuchteter Bereich im Substrat, in den von der strahlungserzeugenden Schicht keine Photonen direkt eingekoppelt werden. Dieser so entstehende tote Winkel resultiert daher, daß aufgrund der Brechungsgesetze das Licht nicht unter beliebigen Winkeln in das Substrat eingekoppelt werden kann, sondern daß es hierfür einen kleinsten Grenzwinkel gibt, der durch den Brechungsindexunterschied bestimmt wird.Because of the difference in refractive indices results in an unlit area in the substrate, in the area of the radiation-generating layer no photons directly coupled become. This resulting blind spot therefore results from: of refraction laws the light is not at any angle the substrate can be coupled, but that it is one smallest limit angle there, which is due to the refractive index difference is determined.

Im unbeleuchteten Bereich weist das Substrat im wesentlichen senkrechte Seitenflächen auf. Unter senkrechten Seitenflächen sind solche Seitenflächen zu verstehen, die mit den zur Verfügung stehenden Mitteln möglichst senkrecht zur Unterseite des Substrates ausgeführt werden können. Hierbei seien beispielhaft die Mittel Sägen des Substrats mittels eines geraden Sägeblatts oder auch Brechen des Substrats aus einem größeren Substrat zum Zwecke der Vereinzelung.In the unlit area that shows Substrate essentially vertical side surfaces. Under vertical faces are such side faces to understand the most possible with the means available can be performed perpendicular to the underside of the substrate. Here are the means of sawing are exemplary the substrate by means of a straight saw blade or breaking the Substrate from a larger substrate for the purpose of isolation.

Das Bauelement hat den Vorteil, daß es aufgrund der in einem Seitenbereich des Substrats befindlichen senkrechten Seitenflächen mit wesentlich weniger Flächenbedarf herstellbar ist. Aufgrund der senkrechten Seitenflächen, die beispielsweise auf der Unterseite des Substrats einen Sockel bilden können, kann der Abschnitt des Substrats auf einen Teilbereich der Substratdicke begrenzt werden, was den lateralen Abtrag von Substratmaterial auf das benötigte Minimum reduziert. Die schrägen Seitenflächen werden nämlich zu einer optimalen Auskopplung des Lichts aus dem Inneren des Substrats benötigt. Da jedoch im Bereich des toten Winkels kein Licht aus dem Substrat ausgekoppelt werden muß, kann, ohne die Lichtaus kopplung negativ zu beeinflussen, an dieser Stelle die äußere Form des Substrats hinsichtlich einer verbesserten Herstellbarkeit optimiert werden. Eine solche vereinfachte oder verbesserte Herstellbarkeit, die insbesondere eine verbesserte Flächenausbeute bei der Herstellung von mehreren Einzelsubstraten aus einem großen Substrat durch Vereinzeln bedeuten kann, kann dadurch gewährleistet werden, daß im Bereich der senkrechten Kanten das Substrat beispielsweise durch Brechen oder auch durch gerades Sägen vereinzelt werden kann.The component has the advantage that, due to the vertical side surfaces located in a side region of the substrate, it can be produced with significantly less space requirement. Due to the vertical side surfaces, which can form a base, for example, on the underside of the substrate, the portion of the substrate can be limited to a partial area of the substrate thickness, which reduces the lateral removal of substrate material to the required minimum. The sloping side surfaces become an optimal decoupling tion of light from the inside of the substrate is required. However, since no light has to be coupled out of the substrate in the area of the blind spot, the outer shape of the substrate can be optimized at this point with regard to improved producibility without negatively influencing the light coupling-out. Such a simplified or improved producibility, which can mean, in particular, an improved area yield in the production of a plurality of individual substrates from a large substrate by singulation, can be ensured by separating the substrate in the region of the vertical edges, for example by breaking or by straight sawing can.

Beim geraden Sägen hat man einen sehr viel geringeren lateralen Materialabtrag als beim Sägen der schrägen Kanten. Wird das Vereinzeln durch Brechen des Substrats an der Stelle der geraden Seitenkanten vorgenommen, so ist der laterale Materialabtrag und damit die Flächenausbeute auf dem großen Substrat weiter optimiert.When sawing straight, you have a much smaller one lateral material removal than when sawing the oblique edges. The separation is done by breaking the substrate at the point of straight side edges, so is the lateral material removal and thus the area yield on the big substrate further optimized.

Es wird dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements angegeben, wobei V-förmige Gräben in ein Substrat mittels einer geeignet geformten Säge eingesägt werden. Dabei wird jedoch darauf geachtet, daß eine Restdicke des Substrates durchgehend stehen bleibt. In einem nachfolgenden Schritt wird das Substrat zu kleineren Einzelsubstraten vereinzelt, und zwar entlang der V-förmigen Gräben.It becomes a procedure accordingly specified for the production of the component, wherein V-shaped trenches in one The substrate can be sawn using a suitably shaped saw. However, this will made sure that a Residual thickness of the substrate remains throughout. In a subsequent one Step, the substrate is separated into smaller individual substrates, and that along the V-shaped Trenches.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß durch eine Verringerung der Tiefe der V-förmigen Gräben im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Substratformen der laterale Materialabtrag sowie der Verschleiß bei den für das Sägen V-förmiger Gräben geeigneten Sägen deutlich reduziert werden kann.This procedure has the advantage that through a Reducing the depth of the V-shaped Ditches in the Comparison to the substrate forms known from the prior art the lateral removal of material and the wear on the V-shaped ones for sawing trenches suitable saws can be significantly reduced.

Das Vereinzeln der Substrate kann beispielsweise mittels eines geraden Sägeblatts erfolgen, welches einen wesentlich geringeren Ausschuß als ein v-förmiges Sägeblatt hat.The separation of the substrates can for example by means of a straight saw blade, which a much lower scrap than a v-shaped saw blade Has.

Darüber hinaus kann das Vereinzeln der Substrate auch durch Brechen erfolgen, wodurch der Ausschuß noch weiter reduziert ist.In addition, the separation The substrates can also be made by breaking, making the committee even further is reduced.

In einer Ausführungsform des Bauelementes bilden die senkrechten Seitenflächen einen Sockel auf der Unterseite des Substrats, an dessen Oberseite die geneigten Seitenflächen angrenzen. Eine solche Formgebung des Substrats hat den Vorteil, daß durch den Sockel an der Unterseite des Substrats der gesamte unbeleuchtete Bereich des Substrats für die senkrechten Seitenflächen genutzt werden kann. Desweiteren hat eine solche Formgebung den Vorteil, daß die V-förmigen Vertiefungen zwischen zwei Einzelsubstraten von einer Seite her gesägt werden können und nachfolgend nur noch ein einziger Schritt zur Bearbeitung der Seitenfläche des Substrats notwendig ist. In einer anderen Ausführungsform des Bauelements fällt die obere Grenze des unbeleuchteten Bereichs mit der oberen Grenze des Sockels zusammen. Daraus resultiert der Vorteil, daß die gesamte Höhe des unbeleuchteten Bereichs für die Bildung des Sockels verwendet werden kann. Je höher der Sockel des Substrates ausgebildet ist, desto weniger tief muß der V-förmige Einschnitt zwischen zwei Einzelsubstraten erfolgen und desto vorteilhafter kann die Flächenausbeute auf einem großen Substrat gestaltet werden.Form in one embodiment of the component the vertical side surfaces a base on the bottom of the substrate, on the top the sloping side surfaces adjoin. Such a shaping of the substrate has the advantage that by the base on the bottom of the substrate the entire unlit Area of substrate for the vertical side surfaces can be used. Furthermore, such a shape has the Advantage that the V-shaped Wells between two single substrates from one side serrated can be and then just one more step to edit the side surface of the substrate is necessary. In another embodiment of the component falls the upper limit of the unlit area with the upper limit of the base together. This has the advantage that the entire Amount of unlit area for the formation of the base can be used. The higher the Base of the substrate is formed, the less deep the V-shaped incision has to be between two individual substrates and the more advantageous the area yield on a big one Substrate can be designed.

Der Sockel kann auch über den unbeleuchteten Bereich des Substrates hinaus noch weiter erhöht werden, was hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung weitere Vorteile bringt. Jedoch geschieht dies dann auf Kosten der Auskopplung des Lichts aus dem Substrat, für das die geneigten Seitenflächen vorteilhafter sind.The base can also over the unlit area of the substrate can be further increased, what other advantages regarding the manufacturing process brings. However, this happens at the expense of decoupling the Light from the substrate, for the more inclined side surfaces are.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Bauelements bedeckt die strahlungserzeugende Schicht die Substratunterseite bis auf einen äußeren Freirand, der eine endliche Breite aufweist. Indem die strahlungserzeugende Schicht die Unterseite fast ganz bedeckt, ist gewährleistet, daß entsprechend viel Strom in die strahlungserzeugende Schicht aufgrund der vergrößerten Fläche eingekoppelt werden kann, was die Lichtausbeute der strahlungserzeugenden Schicht erhöht.According to another embodiment of the component, the radiation-generating layer covers the underside of the substrate except for an outer free edge, which has a finite width. By creating the radiation Layer almost completely covers the underside, it is guaranteed that correspondingly a lot of electricity coupled into the radiation-generating layer due to the enlarged area can be what the luminous efficacy of the radiation generating layer elevated.

Indem die strahlungserzeugende Schicht nicht ganz bis an den Rand der Unterseite des Substrates reicht, kann erreicht werden, daß die strahlungserzeugende Schicht, welche sehr empfindlich auf mechanische Beschädigungen reagiert, da sie beispielsweise nur mit einer dünnen Siliziumnitridschicht abgedeckt ist, bei der Vereinzelung von Einzelsubstraten aus einem großen Wafer vor Beschädigung geschützt werden kann.By not the radiation generating layer can reach all the way to the edge of the underside of the substrate be achieved that the radiation-generating layer, which is very sensitive to mechanical damage reacts because it only has a thin silicon nitride layer, for example is covered when separating individual substrates from one huge Wafers from damage protected can be.

Desweiteren hat die Ausbildung eines Freirandes an der Unterseite des Substrates den Vorteil, daß sich durch die Wahl einer geeigneten Breite für diesen Freirand die geometrische Ausdehnung des unbeleuchteten Substratbereichs bestimmen läßt. Je kleiner die Ausdehnung der strahlungserzeugenden Schicht auf der Unterseite des Substrates ist, umso größer ist der unbeleuchtete Substratbereich, da dieser bestimmt wird durch den Grenzwinkel, welcher wiederum vom Brechungsindexunterschied abhängt, sowie durch den Bereich vom Rand der strahlungserzeugenden Schicht bis zum Rand des Substrats, über den der Winkel eine Aufweitung des unbeleuchteten Substratbereichs in Richtung auf den Substratrand hin bewirkt.Furthermore, the training has one Free edge on the underside of the substrate has the advantage that the choice of a suitable width for this free edge the geometric Extension of the unlit substrate area can be determined. The smaller the expansion of the radiation-generating layer on the underside of the substrate is the larger the unlit area of the substrate, since this is determined by the critical angle, which in turn depends on the refractive index difference depends, as well through the area from the edge of the radiation-generating layer to to the edge of the substrate, over the angle is a widening of the unlit substrate area in the direction of the substrate edge.

Bei einer anderen Ausführungsform des Bauelements weist die strahlungserzeugende Schicht abgeschrägte Kanten auf, die so gestaltet sind, daß lateral zum Substrat abgestrahltes, in der strahlungserzeugenden Schicht erzeugtes Licht in Richtung auf das Substrat reflektiert wird.In another embodiment of the component, the radiation-generating layer has chamfered edges on that are designed so that lateral emitted to the substrate in the radiation-generating layer generated light is reflected towards the substrate.

In der Formgestaltung der strahlungserzeugenden Schicht ist eine eigene Erfindung zu sehen, die unabhängig von der speziellen Formgestaltung des Substrates und auch unabhängig vom Brechungsindexunterschied zwischen dem Substrat und der strahlungserzeugenden Schicht vorteilhaft zur Anwendung gelangen kann, da sich durch die abgeschrägten Seitenkanten der strahlungserzeugenden Schicht eine vorteilhafte Umlenkung der erzeugten Strahlung in Richtung auf das Substrat ergibt. Dadurch kann vorteilhafterweise die Lichtausbeute des strahlungserzeugenden Bauelements erhöht werden.A separate invention can be seen in the shape of the radiation-generating layer, which is independent of the special shape of the substrate and also independent of the Bre difference between the substrate and the radiation-generating layer can advantageously be used, since the bevelled side edges of the radiation-generating layer result in an advantageous deflection of the radiation generated in the direction of the substrate. As a result, the light yield of the radiation-generating component can advantageously be increased.

Demnach ist für die Ausführung der Erfindung bezüglich der Formgebung der strahlungserzeugenden Schicht lediglich ein Substrat notwendig, auf dessen Unterseite eine strahlungserzeugende Schicht aufgebracht ist.Accordingly, for the implementation of the invention with respect to Shaping the radiation-generating layer just a substrate necessary, on the underside of a radiation-generating layer is applied.

Um für die Reflexion der Strahlung in die richtige Richtung zu sorgen, ist es vorteilhaft, wenn die abgeschrägten Seitenkanten der strahlungserzeugenden Schicht mit der Substratunterseite einen Winkel zwischen 20 und 70° einschließen. Vorzugsweise ist es vorteilhaft, einen Winkel zwischen 30 und 60° zu wählen. In dem genannten Winkelbereich ist es zudem möglich, einen geeigneten Winkel für Totalreflexion anzugeben. Dabei hängt dieser Winkel von dem Material ab, von dem die strahlungserzeugende Schicht umgeben ist. Je nach Brechungsindexunterschied zwischen der strahlungserzeugenden Schicht und deren Umgebung kann ein geeigneter Winkel für eine Totalreflexion des in der strahlungserzeugenden Schicht erzeugten Lichts an der abgeschrägten Seitenkante gewählt werden.In order for the reflection of the radiation in the right direction, it is beneficial if the bevelled Side edges of the radiation-generating layer with the substrate underside enclose an angle between 20 and 70 °. Preferably it is advantageous to choose an angle between 30 and 60 °. In the angular range mentioned, it is also possible to use a suitable angle for total reflection specify. It depends this angle depends on the material from which the radiation generating layer is surrounded. Depending on the difference in refractive index between the radiation-generating Layer and its surroundings can be a suitable angle for total reflection of the light generated in the radiation-generating layer at the bevelled Side edge selected become.

Darüber hinaus ist es auch möglich, die Totalreflexion durch ein optisch reflektierendes Material auf der abgeschrägten Seitenkante zu bewirken. Beispielsweise kann die abgeschrägte Seitenkante mit einer Schicht enthaltend Aluminium oder Silber bedeckt sein. Hierzu ist eine Passivierungsschicht zwischen dem Halbleiter und dem Metall erforderlich.In addition, it is also possible to use the Total reflection through an optically reflective material on the bevelled Side edge. For example, the beveled side edge be covered with a layer containing aluminum or silver. For this purpose there is a passivation layer between the semiconductor and the metal required.

Bei einer anderen Ausführungsform des Bauelements, wobei die genannten Ausführungsformen jede für sich alleine oder auch in Kombination miteinander besonders vorteilhaft zur Geltung kommen können, sind auf der Oberseite des Substrats Kontaktelemente angeordnet. Darüber hinaus ist das Substratmaterial so gewählt, daß die Querleitfähigkeit, also die Leitfähigkeit lateral zur Substratunterseite, zu einer kegelförmigen Erweiterung eines vom Kontaktelement in das Substrat eingekoppelten Stromes führt. Eine kegelförmige Erweiterung erhält man insbesondere aufgrund der anisotropen Leitfähigkeit des Substrats. Ein geeignetes Material für das Substrat ist beispielsweise Siliziumcarbid.In another embodiment of the component, said embodiments each individually or in combination with one another particularly advantageously can come, contact elements are arranged on the top of the substrate. About that In addition, the substrate material is selected so that the transverse conductivity, so the conductivity lateral to the underside of the substrate, to a conical extension of one of the contact element leads into the substrate coupled current. A conical extension receives one particularly due to the anisotropic conductivity of the substrate. On suitable material for the substrate is, for example, silicon carbide.

Ferner sind die Kontaktelemente so voneinander beabstandet, daß die Stromaufweitungskegel sich in einer Tiefe berühren, in der die gesamte Querschnittsfläche des Substrates bestromt ist. Dementsprechend sind die Kontaktelemente so anzuordnen, daß zum einen eine möglichst vollflächige Bestromung des Substrates bereits bei einer relativ geringen Tiefe der zu bestromenden Querschnittsfläche unterhalb der Substratoberfläche vorliegt. Zum anderen sollte diejenige Tiefe, bei der eine vollständige Bestromung der Substratsquerschnittsfläche vorliegt, genauso groß sein, wie diejenige Tiefe im Substrat, bei der die Stromaufweitungskegel einander berühren.Furthermore, the contact elements are like this spaced apart that the Current expansion cones touch at a depth in which the entire cross-sectional area of the Substrate is energized. Accordingly, the contact elements to be arranged so that a one if possible all-over Current supply to the substrate even at a relatively small depth the cross-sectional area to be energized is below the substrate surface. On the other hand, the depth at which a full current supply should be the substrate cross-sectional area is the same size, like the depth in the substrate at which the current expansion cone touch each other.

Für den Fall, daß die Stromaufweitungskegel der einzelnen Kontaktstege sich bereits in einer Tiefe überschneiden, wo noch nicht die gesamte Substratquerschnittsfläche bestromt ist, würde sich der Nachteil ergeben, daß mit einer vollständigen Bestromung des Substrats in einer relativ großen Tiefe eine hohe Vorwärtsspannung resultieren würde, was für die elektrischen Eigenschaften des Bauelements nachteilig wäre. Zwar könnte auch in diesem Fall eine großflächige Bestromung des Substrats in einer relativ geringen Tiefe unterhalb der Substratoberfläche erfolgen, dann jedoch müßte die Anzahl der Kontaktstege auf der Oberfläche des Substrats erhöht werden, was die Lichtausbeute aus der Oberfläche des Substrats nachteilig beeinflussen würde, da die Kontaktstege üblicherweise nicht vollständig transparent oder reflektierend sind.For in the event that Current expansion cones of the individual contact bridges are already in overlap a depth, where the entire substrate cross-sectional area is not yet energized, would the disadvantage that with a complete Energizing the substrate at a relatively large depth, a high forward voltage would result what kind of the electrical properties of the component would be disadvantageous. Though could In this case, too, a large-area current supply of the substrate take place at a relatively shallow depth below the substrate surface, then, however, the Number of contact webs on the surface of the substrate are increased, which adversely affects the light output from the surface of the substrate would affect because the contact bars are usually not completely are transparent or reflective.

In der Anordnung der Kontaktelemente auf der Oberfläche des Substrats ist eine eigenständige Erfindung zu sehen, die un abhängig von der Sockelbildung auf der Unterseite des Substrats oder von einer Kantenabschrägung der strahlungserzeugenden Schicht auf Bauelemente der eingangs genannten Art angewendet werden kann.In the arrangement of the contact elements on the surface of the substrate is an independent invention to see the independent from the base formation on the underside of the substrate or from an edge bevel the radiation-generating layer on components of the type mentioned can be applied.

In einer Ausführungsform des Bauelements sind die Kontaktelemente in Form von Leiterbahnen ausgeführt, die entlang von ineinanderliegenden Quadraten verlaufen. Die Quadrate weisen äquidistant zueinander und parallel zueinanderliegende Kanten auf. Diese Form der Kontaktelemente hat den Vorteil, daß eine gleichmäßige Bestromung der gesamten Substratoberfläche stattfinden kann. Darüber hinaus ist die genannte Struktur fototechnisch leicht realisierbar.In one embodiment of the component the contact elements in the form of conductor tracks that run along interlocking squares. The squares point equidistant to each other and parallel edges. This form the contact elements has the advantage that a uniform current supply the entire substrate surface can take place. Furthermore the structure mentioned is easy to implement in terms of photo technology.

In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform des Bauelements können die Leiterbahnen entsprechend der zu bestromenden Substratoberfläche voneinander verschiedene Breiten aufweisen. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Leiterbahnen der inneren Quadrate schmäler sind als die Leiterbahnen der weiter außen liegenden Quadrate. Da die Leiterbahnen der weiter außen liegenden Quadrate auch die unter der Seitenanschrägung liegende Substratfläche bestromen müssen, muß durch diese Leiterbahnen auch eine größere Substratfläche bestromt werden. Um hier eine ausreichende Kontaktfläche zwischen den Leiterbahnen und dem Substrat zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die äußeren Leiterbahnen breiter auszuführen, als die inneren. Eine Verbreiterung der innen liegenden Leiterbahnen über das wegen der elektrischen Eigenschaften erforderliche Maß hinaus ist nicht vorteilhaft, da in diesem Fall die optischen Eigenschaften des Bauelements zu leiden hätten.In a further development of this embodiment of the component can the interconnects corresponding to the substrate surface to be energized from each other have different widths. In particular, it is advantageous if the traces of the inner squares are narrower than the traces of the further out lying squares. Because the traces of the farther out Squares also energize the substrate surface lying under the side slope have to, must go through these conductor tracks are also energized over a larger substrate area. To ensure a sufficient contact area between the conductor tracks and to ensure the substrate it is beneficial to the outer traces to run wider, than the inner ones. A broadening of the internal conductor tracks over the dimension required due to the electrical properties is not advantageous because in this case the optical properties of the component would suffer.

In einer Ausführungsform des Bauelements enthält das Substrat Siliziumcarbid. Siliziumcarbid hat als Substratmaterial den Vorteil, daß es eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Es hat ferner den Vorteil, daß es das Abscheiden von Galliumnitrid als Material für Halbleitelaser oder Leuchtdioden für blaues Licht ermöglicht.In one embodiment of the component the substrate contains silicon carbide. Silicon carbide has the advantage as a substrate material that it has good electrical conductivity. It also has the advantage that it enables the deposition of gallium nitride as a material for semiconductor lasers or light-emitting diodes for blue light.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Substrat aus dem hexagonalen 6H-Siliziumcarbid Polytypen besteht. Hexagonales 6H-Siliziumcarbid hat die Eigenschaft, daß die elektrische Leitfähigkeit senkrecht zur kristallografischen c-Achse, dies ist die Achse, die senkrecht auf der Oberfläche des Substrats steht, ungefähr drei Mal so hoch wie parallel zu dieser ist. Daraus resultiert insbesondere der Vorteil, daß Stromaufweitungskegel entstehen, die eine gleichmäßige Bestromung des Substrats ermöglichen.It is also advantageous if that Substrate consists of the hexagonal 6H silicon carbide polytype. Hexagonal 6H silicon carbide has the property that the electric conductivity perpendicular to the crystallographic c-axis, this is the axis that perpendicular to the surface of the substrate, approximately three times as high as parallel to this. This results in particular the advantage of current expansion cones arise that a uniform energization enable the substrate.

Eine gleichmäßige Bestromung des Substrats ist insbesondere von Vorteil, falls die strahlungserzeugende Schicht mit hohen Strömen beaufschlagt werden soll, mit dem Ziel, eine möglichst hohe Lichtmenge zu erzeugen.An even current supply to the substrate is particularly advantageous if the radiation-generating layer with high currents should be applied with the aim of the highest possible amount of light produce.

Desweiteren ist es vorteilhaft, insbesondere in Kombination mit einem Substrat aus Siliziumcarbid, wenn die strahlungserzeugende Schicht Galliumnitrid enthält. Dabei ist das Material nicht auf Galliumnitrid beschränkt, sondern kann auch Abwandlungen von Galliumnitrid enthalten, insbesondere Halbleitermaterialien, die auf Galliumnitrid basieren. Hier kommen insbesondere in Betracht Galliumnitrid, Galliumaluminiumnitrid, Indiumgalliumnitrid sowie p- oder n-dotierte Varianten der genannten Materialien. Galliumnitrid und sowie die genannten Abwandlungen davon haben den Vorteil, daß sie die Realisierung von strahlungserzeugenden Schichten erlauben, welche in dem besonders attraktiven Wellenlängenbereich des blauen Lichtes abstrahlen.It is also advantageous, especially in Combination with a substrate made of silicon carbide if the radiation-generating Contains layer of gallium nitride. The material is not limited to gallium nitride, but rather may also contain modifications of gallium nitride, especially semiconductor materials, which are based on gallium nitride. Here come into particular consideration Gallium nitride, gallium aluminum nitride, indium gallium nitride and p- or n-doped variants of the materials mentioned. gallium nitride and as well as the mentioned modifications thereof have the advantage that they Allow realization of radiation-generating layers, which in the particularly attractive wavelength range of blue light radiate.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Halbleiterbauelemente, bei denen die Substratunterseite eine Breite B von wenigstens 300 μm aufweist.The present invention relates to in particular semiconductor components in which the underside of the substrate a width B of at least 300 μm having.

Diese großflächigen Substrate haben den Vorteil, daß relativ viel Strom für die Bestromung der strahlungserzeugenden Schicht verwendet werden kann, da ausreichende Fläche und mithin ein ausreichend geringer ohmscher Widerstand erzielt werden kann.These large-area substrates have the advantage that relative a lot of electricity for the energization of the radiation-generating layer can be used, because sufficient area and thus achieved a sufficiently low ohmic resistance can be.

Dadurch gelingt es, den Serienwiderstand und damit die Betriebsspannung bzw. die Effizienz des Bauteils zu optimieren.This enables the series resistance and thus optimizing the operating voltage and the efficiency of the component.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente, die einander gleichen oder deren Funktionsweise einander gleicht.The invention is explained below of embodiments and the related ones Figures closer explained. In the figures, the same reference symbols designate elements that are mutually different the same or their functioning is similar to each other.

1 zeigt beispielhaft ein Bauelement in einem schematischen Querschnitt. 1 shows an example of a component in a schematic cross section.

2 zeigt beispielhaft eine Computersimulation betreffend die Auskoppeleffizienz von Bauelementen gemäß 1. 2 shows an example of a computer simulation regarding the coupling-out efficiency of components according to 1 ,

3 zeigt die Anordnung von Kontaktelementen in einem schematischen Querschnitt. 3 shows the arrangement of contact elements in a schematic cross section.

4 zeigt die Anordnung von Leiterbahnen in einer Draufsicht auf die Oberseite des Substrats. 4 shows the arrangement of conductor tracks in a plan view of the top of the substrate.

5 zeigt beispielhaft eine weitere Ausführungsform von Leiterbahnen in Draufsicht auf ein Substrat. 5 shows an example of a further embodiment of conductor tracks in plan view of a substrate.

6 zeigt einen Ausschnitt aus 1, wobei eine abgeschrägte Seitenkante der strahlungserzeugenden Schicht gezeigt ist. 6 shows a section 1 , wherein a beveled side edge of the radiation-generating layer is shown.

7 zeigt ein Substrat während der Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung des Bauelements. 7 shows a substrate during the implementation of a method for producing the component.

1 zeigt ein Substrat 1, das auf der Unterseite von einer strahlungserzeugenden Schicht 2 bedeckt ist. Das Substrat 1 weist auf der Unterseite eine Breite B auf. Ferner weist das Substrat 1 auf der Oberseite eine verminderte Breite b auf. Ferner weist das Substrat 1 geneigte Seitenflächen 3 auf. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Breite B der Substratunterseite einen Wert zwischen 300 und 2000 μm aufweist. Für die weiteren Betrachtungen soll eine Substratbreite B von 1000 μm zugrundegelegt werden. Die geneigten Seitenflächen 3 schließen mit der Substratunterseite einen Winkel α ein; komplementär dazu ist der Winkel θ eingezeichnet, den die geneigten Substratflächen mit der Substratnormalen (gestrichelt gezeichnet) einschließen und welche in 2 aufgetragen ist, wo die Auskoppeleffizienz diskutiert wird. Auf der Unterseite der strahlungserzeugenden Schicht 2 ist eine Kontaktschicht 17 aufgebracht, welche im Falle von Galliumnitrid als Basismaterial für die strahlungserzeugende Schicht 2 ein p-Spiegelkontakt sein kann. Dies bedeutet, daß die Unterseite der strahlungserzeugenden Schicht 2 dem positiven elektrischen Kontakt zugeordnet ist. Der p-Spiegelkontakt erfüllt dabei zwei Funktionen. Zum einen sorgt er für eine großflächige, niederohmige Kontaktierung der strahlungserzeugenden Schicht 2. Zum anderen hat diese Kontaktschicht 17 auch reflektierende Eigenschaften, d.h., daß das in der strahlungserzeugenden Schicht 2 erzeugte Licht von der Kontaktschicht 17 reflektiert wird und mithin durch das Substrat 1 aus dem Bauelement ausgekoppelt werden kann. 1 shows a substrate 1 that is on the underside of a radiation-generating layer 2 is covered. The substrate 1 has a width B on the underside. Furthermore, the substrate 1 a reduced width b on the top. Furthermore, the substrate 1 inclined side surfaces 3 on. It is particularly advantageous if the width B of the underside of the substrate has a value between 300 and 2000 μm. A substrate width B of 1000 μm should be taken as a basis for the further considerations. The sloping side surfaces 3 form an angle α with the underside of the substrate; Complementary to this is the angle θ which the inclined substrate surfaces enclose with the substrate normal (shown in dashed lines) and which in 2 is plotted where the coupling-out efficiency is discussed. On the underside of the radiation-generating layer 2 is a contact layer 17 applied, which in the case of gallium nitride as the base material for the radiation-generating layer 2 can be a p mirror contact. This means that the underside of the radiation-generating layer 2 is assigned to the positive electrical contact. The p mirror contact fulfills two functions. On the one hand, it ensures large-area, low-resistance contacting of the radiation-generating layer 2 , On the other hand, this has a contact layer 17 also reflective properties, ie that in the radiation-generating layer 2 generated light from the contact layer 17 is reflected and therefore by the substrate 1 can be coupled out of the component.

Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die strahlungserzeugende Schicht 2 nicht ganzflächig auf der Unterseite des Substrats 1 aufgebracht, sondern es ist ein Freirand 7 vorhanden. Der Freirand 7 ist von der strahlungserzeugenden Schicht 2 unbedeckt. Es soll im weiteren davon ausgegangen werden, daß das Material des Substrates 1 hexagonales Siliziumcarbid ist. Es kommen aber auch andere geeignete Materialien in Betracht. Es soll ferner davon ausgegangen werden, daß das Material der strahlungserzeugenden Schicht 2 Galliumnitrid bzw. ein auf Galliumnitrid basierendes Halbleitermaterial ist, welches zur Herstellung im blauen Spektralbereich emittierenden Leuchtdioden bzw. bei Halbleiterlasern geeignet ist.Again 1 can be seen is the radiation-generating layer 2 not all over on the underside of the substrate 1 upset, but it's a free space 7 available. The free edge 7 is from the radiation generating layer 2 uncovered. It should be assumed that the material of the substrate 1 is hexagonal silicon carbide. However, other suitable materials can also be considered. It should also be assumed that the material of the radiation-generating layer 2 Gallium nitride or a semiconductor material based on gallium nitride, which is used for production in the blue spectral range emitting light emitting diodes or in semiconductor lasers.

Für die Brechungsindizes dieser Materialien gilt, daß der Brechungsindex von Siliziumcarbid n1 = 2,7 und im Vergleich dazu der Brechungsindex von Galliumnitrid n2 = 2,5 ist. Dementsprechend ist der Brechungsindex des Substrates 1 größer als der Brechungsindex der strahlungserzeugenden Schicht 2. Dieser Brechungsindexunterschied führt dazu, daß es Bereiche im Substrat 1 gibt, die nicht von Licht aus der strahlungserzeugenden Schicht 2 beleuchtet sind. Diese unbeleuchteten Substratbereiche 4 resultieren aus den strahlenoptischen Gesetzen, die bestimmen, unter welchem Winkel bei unterschiedlichem Brechungsindex Strahlung von dem einen Material in das andere Material gelangen kann. Im vorliegenden Fall ergibt sich ein sogenannter "toter Winkel", der mit δ bemaßt ist. Bei den hier beispielhaft genannten Materialien beträgt der tote Winkel δ ungefähr 22,2°.For the refractive indices of these materials, the refractive index of silicon carbide is n1 = 2.7 and in comparison the refractive index of gallium nitride is n2 = 2.5. Accordingly, the refractive index of the substrate 1 larger than the refractive index of the radiation-generating layer 2 , This difference in refractive index results in there being areas in the substrate 1 there that is not light from the radiation generating layer 2 are illuminated. These unlit substrate areas 4 result from the radiation-optical laws, which determine the angle at which radiation with different refractive index can get from one material to the other material. In the present case, a so-called "blind angle" results, which is dimensioned with δ. In the case of the materials mentioned here by way of example, the blind angle δ is approximately 22.2 °.

Ausgehend vom äußersten Rand der strahlungserzeugenden Schicht 2 ergibt sich so ein keilförmiger, unbeleuchteter Substratbereich 4, welcher durch die Substratunterseite sowie im Querschnitt durch den Winkel δ begrenzt wird. Es ist klar zu erkennen, daß der unbeleuchtete Substratbereich 4 in seiner Ausdehnung davon abhängig ist, wie groß der Freirand 7 am Rand der strahlungserzeugenden Schicht 2 ist. Darüber hinaus hängt die Ausdehnung des unbeleuchteten Substratbereichs 4 auch vom Brechungsindexunterschied zwischen dem Substrat 1 und der strahlungserzeugenden Schicht 2 ab. An der Unterseite des Substrats 1, im Bereich des unbeleuchteten Substratbereichs 4 weist das Substrat einen Sockel 6 auf, in dessen Bereich die Seitenflächen 5 des Substrats 1 im wesentlichen senkrecht auf der Unterseite des Substrates 1 stehen.Starting from the outermost edge of the radiation-generating layer 2 this results in a wedge-shaped, non-illuminated substrate area 4 , which is limited by the substrate underside and in cross section by the angle δ. It can be clearly seen that the unlit substrate area 4 its extent depends on how large the free margin 7 at the edge of the radiation-generating layer 2 is. In addition, the extent of the unlit substrate area depends 4 also the difference in refractive index between the substrate 1 and the radiation generating layer 2 from. At the bottom of the substrate 1 , in the area of the unlit substrate area 4 the substrate has a base 6 in whose area the side surfaces 5 of the substrate 1 essentially perpendicular to the underside of the substrate 1 stand.

Im Bereich des Sockels 6 weist das Substrat 1 im wesentlichen senkrechte Seitenflächen 5 auf, welche die Herstellung des Substrats 1 vereinfachen und die Ausbeute an Substratfläche verbessern. In dem in 1 gezeigten Beispiel weist der Sockel 6 eine Höhe h von etwa 20 μm auf. Die Breite des Frei randes bF beträgt ca. 25 μm. Dieses ist ein geeignetes Maß, um einerseits die strahlungserzeugende Schicht 2 beim Vereinzeln des Substrats 1 aus einem Wafer heraus zu schützen. Andererseits ist dieses Maß klein genug, um eine möglichst großflächige Belegung der Unterseite des Substrats 1 mit strahlungserzeugender Schicht 2 und damit günstige elektrische Eigenschaften des Bauelementes zu gewährleisten. Darüber hinaus sei noch auf die Dicke D des Substrats hingewiesen, welche 250 μm beträgt.In the area of the base 6 points the substrate 1 essentially vertical side surfaces 5 on which the manufacture of the substrate 1 simplify and improve the yield of substrate area. In the in 1 example shown has the base 6 a height h of about 20 μm. The width of the free edge bF is approx. 25 μm. This is a suitable measure of the radiation-generating layer 2 when separating the substrate 1 to protect out of a wafer. On the other hand, this dimension is small enough to cover the underside of the substrate as far as possible 1 with radiation-generating layer 2 and thus to ensure favorable electrical properties of the component. In addition, reference should also be made to the thickness D of the substrate, which is 250 μm.

Die in 1 gezeigte Anordnung ist besonders für eine gute Auskopplung von Licht aus der strahlungserzeugenden Schicht 2 geeignet, da Photonen, die von der strahlungserzeugenden Schicht 2 nach unten abgestrahlt werden, durch die Kontaktschicht 17 reflektiert und über das Substrat 1 ausgekoppelt werden können. Darüber hinaus werden diejenigen Photonen, die von der strahlungserzeugenden Schicht 2 nach oben hin emittiert werden, direkt in das Substrat 1 und von dort nach außen ausgekoppelt.In the 1 The arrangement shown is particularly good for coupling out light from the radiation-generating layer 2 suitable because photons from the radiation-generating layer 2 be emitted downwards through the contact layer 17 reflected and over the substrate 1 can be coupled out. In addition, those are photons emitted by the radiation-generating layer 2 emitted upwards, directly into the substrate 1 and coupled out from there.

2 zeigt die Ergebnisse einer "Ray-Tracer"-Simulation, wobei die Auskoppeleffizienz A, gemessen in der Einheit über dem Winkel θ, gemessen in °, aufgetragen ist. Dabei gibt es drei verschiedene Meßkurven, wobei die erste Meßkurve durch Rauten, die zweite Meßkurve durch Quadrate und die dritte Meßkurve durch Kreise repräsentiert sind. Die erste Meßkurve mit den Rauten gehört zu einer Breite B von 900 μm. Die zweite Kurve mit den Quadraten gehört zu einer Breite B von 1000 μm. Die dritte Kurve mit den Kreisen gehört zu einer Breite B von 1200 μm. Gemäß 2 wird eine optimale Auskopplung des Lichts für einen Winkel θ von 50° erreicht. Allerdings kann bei der Wahl eines solchen Winkels je nachdem, wie groß das Substrat 1 ist, die verbleibende Oberfläche b sehr gering werden, was zu einem ungünstigen Serienwiderstand führen würde. Aus einem erhöhten Serienwiderstand würden zusätzliche Leistungsverluste den Effizienzgewinn aufgrund der Auskopplung überkompensieren. Dementsprechend sollen die hier vorliegenden Beschreibung eines Halbleiterbauelements ein Winkel θ angegeben werden, der bei einer Breite B von 1000 μm und einer Substratdicke von 250 μm im Bereich zwischen 30° und 45° liegt. Indem berücksichtigt wird, daß gilt: α + θ = 90°können die beiden Winkel α und θ, die hier nebeneinander benutzt werden, jederzeit ineinander umgerechnet werden. 2 shows the results of a "ray tracer" simulation, the coupling-out efficiency A, measured in units over the angle θ, measured in °, is plotted. There are three different measurement curves, the first measurement curve being represented by diamonds, the second measurement curve by squares and the third measurement curve by circles. The first measurement curve with the diamonds belongs to a width B of 900 μm. The second curve with the squares belongs to a width B of 1000 μm. The third curve with the circles belongs to a width B of 1200 μm. According to 2 optimal coupling of the light is achieved for an angle θ of 50 °. However, when choosing such an angle, depending on how large the substrate 1 is, the remaining surface b become very small, which would lead to an unfavorable series resistance. From an increased series resistance, additional power losses would more than compensate for the efficiency gain due to the decoupling. Accordingly, the present description of a semiconductor component is to be given an angle θ which is in the range between 30 ° and 45 ° with a width B of 1000 μm and a substrate thickness of 250 μm. By taking into account that: α + θ = 90 ° the two angles α and θ, which are used here side by side, can be converted into each other at any time.

Ein weiterer Vorteil der in 1 gezeigten "Up-Side-Down"-Montage, d.h. der Montage der strahlungserzeugenden Schicht über Kopf, liegt in der im Vergleich zu der standardmäßig verwendeten "Up-Side-Up"-Montage in der nach vorne gerichteten Emissionscharakteristik, die eine günstigere Lichtauskopplung aus einem den das Substrat 1 umgebenden Gehäuse erlaubt.Another advantage of in 1 The "up-side-down" assembly shown, ie the assembly of the radiation-generating layer overhead, lies in the forward-facing emission characteristic in comparison with the "up-side-up" assembly used as standard, which means that light is decoupled more cheaply one the substrate 1 surrounding housing allowed.

Hierzu wird noch auf 6 verwiesen, aus der hervorgeht, daß das Substrat 1 mit der Unterseite bzw. mit der Kontaktschicht 17 auf einem Leiterrahmen 18 montiert sein kann, und woraus auch hervorgeht, daß im wesentlichen die Oberseite des Substrats 1 zur Lichtauskopplung verwendet wird.This is still going on 6 referenced, which shows that the substrate 1 with the bottom or with the contact layer 17 on a lead frame 18 can be mounted, and which also shows that essentially the top of the substrate 1 is used for coupling out light.

3 zeigt das Prinzip für die Anordnung von Leiterbahnen 10, die zu einer wesentlichen Reduktion des Serienwiderstands des Bauelementes und zu einer hohen Lichttransmission durch die Substratoberfläche hindurch beitragen kann. Eine geeignete Kontaktierung besteht darin, daß beispielsweise Leiterbahnen 10 auf der Oberseite des Substrats 1 angeordnet sind. Aufgrund der senkrecht zur kristallografischen c-Achse (angedeutet durch den senkrechten Pfeil nach unten) vorhandenen Leitfähigkeit und parallel zu dieser besseren, kommt es zu einer nicht isotropen Leitfähigkeit des Substrates 1. Daraus resultiert eine Aufweitung des durch die Leiterbahn 10 in das Substrat 1 eingekoppelten elektrischen Stromes, so daß sog. Stromaufweitungskegel 13 resultieren, die in 3 darge stellt sind, und die aufzeigen, wie die Aufweitung des Stromes aufgrund der lateralen Leitfähigkeit dese Substrates 1 vonstatten geht. Für das hier betrachtete Beispiel von einem Substrat 1 aus hexagonalem Siliziumcarbid ergibt sich Öffnungswinkel γ des Stromaufweitungskegels 13 von 140°. Der Abstand aL der Leiterbahnen 10 voneinander wird nun Idealerweise so gewählt, daß in einer Tiefe T des Substrates 1 gleichzeitig folgende Bedingungen eintreten:

1. Die gesamte Querschnittsfläche des Substrates 1 ist bestromt, d.h., daß jeder Flächenabschnitt der Querschnittsfläche in der Tiefe T des Substrates 1 wenigstens in einem Stromaufweitungskegel 13 liegt.
2. In der Tiefe T überlappen benachbarte Stromaufweitungskegel 13 erstmals miteinander.

3 shows the principle for the arrangement of conductor tracks 10 , which can contribute to a substantial reduction in the series resistance of the component and to a high light transmission through the substrate surface. A suitable contact is that, for example, conductor tracks 10 on top of the substrate 1 are arranged. Due to the existing conductivity perpendicular to the crystallographic c-axis (indicated by the vertical arrow pointing downwards) and parallel to this better, there is a non-isotropic conductivity of the substrate 1 , This results in an expansion of the through the conductor track 10 into the substrate 1 coupled electrical current, so that so-called current expansion cone 13 result in the 3 are Darge, and show how the expansion of the current due to the lateral conductivity of its substrate 1 takes place. For the example of a substrate considered here 1 Hexagonal silicon carbide gives an opening angle γ of the current expansion cone 13 of 140 °. The distance aL of the conductor tracks 10 from each other is now ideally chosen so that at a depth T of the substrate 1 the following conditions occur simultaneously:

1. The total cross-sectional area of the substrate 1 is energized, that is to say that each surface section of the cross-sectional surface lies in the depth T of the substrate 1 at least in a current expansion cone 13 lies.
2. In the depth T, adjacent current expansion cones overlap 13 together for the first time.

Die hier genannten Bedingungen ergeben ein Optimum für die Positionierung der Leiterbahnen 10, da einerseits eine optimale Bestromung des Substrates 1 und andererseits eine minimale Bedeckung der Fläche des Substrates 1 und mithin gute optische Eigenschaften des Bauelementes resultieren. In dem in 1 gezeigten Beispiel kann der Abstand der beiden Leiterbahnen aL 50 μm betragen. Die Dicke dL der Leiterbahnen 10 kann typischerweise 1 bis 1,5 μm betragen, wobei hier Maße angegeben werden, die üblicherweise bei der hier verwendeten Strukturierungsmethode standardmäßig vorkommen. Die Leiterbahnen 10 können auch jedes andere geeignete Dickenmaß aufweisen. Die Leiterbahnen 10 können aus jedem geeigneten elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus Aluminium oder Silber bestehen.The conditions mentioned here result in an optimum for the positioning of the conductor tracks 10 , because on the one hand optimal energization of the substrate 1 and, on the other hand, minimal coverage of the area of the substrate 1 and consequently good optical properties of the component result. In the in 1 Example shown, the distance between the two conductor tracks aL 50 microns. The thickness dL of the conductor tracks 10 can typically be 1 to 1.5 μm, with dimensions being given here which normally occur as standard with the structuring method used here. The conductor tracks 10 can also have any other suitable thickness. The conductor tracks 10 can consist of any suitable electrically conductive material, for example aluminum or silver.

4 zeigt in Draufsicht eine Anordnung von Leiterbahnen 10, wie sie für die Kontaktierung der Oberseite des Substrates 1, welche in dem genannten Beispiel der n-Kontakt wäre, ausgeführt werden kann. Die Leiterbahnen 10 sind in der Form von Quadraten 11 angeordnet. Die Quadrate 11 weisen Seiten kanten 12 auf, wobei entsprechende Seitenkanten 12 der Quadrate 11 zueinander parallel sind. Es ergibt sich daraus eine Anordnung der Quadrate 11 ineinander, die analog zu konzentrischen Kreisen betrachtet werden kann. In der Mitte der Quadrate 11 ist eine Lötfläche 16 angeordnet, die dafür geeignet ist, mit einem Bonddraht elektrisch kontaktiert zu werden. Desweiteren sind kreuzförmig angeordnete Verbindungs-Leiterbahnen 10a vorgesehen, die für die elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen 10 mit der Lötfläche 16 sorgen. Somit kann durch Kontaktieren der Lötfläche 16 jede der Leiterbahnen 10 elektrisch kontaktiert werden. Mithin kann auch die Oberseite des Substrates 1 großflächig kontaktiert werden. 4 shows a top view of an arrangement of conductor tracks 10 how to contact the top of the substrate 1 , which would be the n-contact in the example mentioned, can be executed. The conductor tracks 10 are in the form of squares 11 arranged. The squares 11 have white edges 12 on, with corresponding side edges 12 of the squares 11 are parallel to each other. This results in an arrangement of the squares 11 into each other, which can be viewed analogously to concentric circles. In the middle of the squares 11 is a solder pad 16 arranged, which is suitable to be contacted electrically with a bonding wire. Furthermore there are cross-shaped connecting conductor tracks 10a provided for the electrical contacting of the conductor tracks 10 with the solder pad 16 to care. Thus, by contacting the soldering surface 16 each of the traces 10 be contacted electrically. Hence the top of the substrate 1 be contacted over a large area.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform für eine Kontaktierungsstruktur für die Oberseite des Substrates 1. Gemäß 5 sind die Leiterbahnen 10 entlang von drei Quadraten 11 angeordnet. Jedes dieser Quadrate 11 hat eine unterschiedliche Breite, wobei die Seitenkanten 12 der Quadrate 11 zueinander äquidistant angeordnet sein können. Dies wäre beispielsweise realisierbar, indem für die Breiten bQ1, bQ2, bQ3 der Quadrate 11 folgende Bemaßung gilt:
bQ1 = 220 μm
bQ2 = 440 μm
bQ3 = 660 μm. 5 shows a further embodiment for a contacting structure for the top of the substrate 1 , According to 5 are the conductor tracks 10 along three squares 11 arranged. Each of these squares 11 has a different width, with the side edges 12 of the squares 11 can be arranged equidistant to each other. This would be possible, for example, by using the squares for the widths bQ1, bQ2, bQ3 11 the following dimension applies:
bQ1 = 220 μm
bQ2 = 440 μm
bQ3 = 660 μm.

Durch die äquidistante Anordnung der Quadrate 11 kann eine homogene Bestromung der Oberseite des Substrates 1 erreicht werden.Due to the equidistant arrangement of the squares 11 can apply a homogeneous current to the top of the substrate 1 can be achieved.

In 5 ist als weiterer Aspekt noch gezeigt, daß die Breite der Leiterbahnen 10 mit zunehmender Quadratfläche ansteigt. Dementsprechend beträgt die Breite der innersten Leiterbahn bLl 16 μm, die Breite bL2 der mittleren Leiterbahn 10 20 μm und die Breite bL3 der äußeren Leiterbahn 10 27 μm. Die Maße der Breiten bLl, bL2, bL3 der Leiterbahnen 10 sind so gewählt, daß sie in etwa proportional zu der von der entsprechenden Leiterbahn 10 zu bestromenden Fläche ansteigen.In 5 is shown as a further aspect that the width of the conductor tracks 10 increases with increasing square area. Accordingly, the width of the innermost conductor track bLl is 16 μm, the width bL2 of the middle conductor track 10 20 μm and the width bL3 of the outer conductor track 10 27 μm. The dimensions of the widths bLl, bL2, bL3 of the conductor tracks 10 are chosen so that they are approximately proportional to that of the corresponding conductor 10 surface to be energized.

Die Dicke der in 3 gezeigten Leiterbahnen 10 wird im wesentlichen bestimmt durch die Schichtdicke der in der Mitte der Quadrate 11 angeordneten Lötfläche 16, welche eine bestimmte Mindestdicke aufweisen muß, um eine zuverlässige Lötung zu gewährleisten. Da es vorteilhaft ist, die Leiterbahnen 10, die Verbindungs-Leiterbahnen 10a und die Lötfläche 16 in einem einzigen Prozeß- bzw. Maskenschritt auf die Oberseite des Substrates 1 aufzubringen, ist es ebenso vorteilhaft, die Leiterbahnen 10, die Verbindungs-Leiterbahnen 10a sowie die Lötfläche 16 in der gleichen Schichtdicke herzustellen. In einem anderen möglichen Prozeß könnte es auch vorteilhaft sein, die Lötfläche 16 dicker auszuführen als die Leiterbahnen 10 bzw. die Verbindungsleiterbahnen 10a, da auf den Leiterbahnen 10, 10a nicht gebondet wird und diese mithin auch dünner ausgeführt werden können, um beispielsweise Material einzusparen.The thickness of the in 3 shown conductor tracks 10 is essentially determined by the layer thickness in the middle of the squares 11 arranged soldering surface 16 , which must have a certain minimum thickness to ensure reliable soldering. Since it is advantageous to use the conductor tracks 10 , the connecting traces 10a and the solder pad 16 in a single process or mask step on the top of the substrate 1 it is also advantageous to apply the conductor tracks 10 , the connecting traces 10a as well as the soldering area 16 to produce in the same layer thickness. In another possible process, the soldering area could also be advantageous 16 to be thicker than the conductor tracks 10 or the connecting conductor tracks 10a , because on the conductor tracks 10 . 10a is not bonded and can therefore also be made thinner, for example to save material.

6 zeigt ein Substrat 1, auf dessen Unterseite eine strahlungserzeugende Schicht 2 aufgebracht ist. Auf der Unterseite der strahlungserzeugenden Schicht 2 ist darüber hinaus eine elektrische Kontaktschicht 17 aufgebracht. Die strahlungserzeugende Schicht 2 weist eine abgeschrägte Seitenkante 8 auf, die dazu geeignet ist, Licht, welches in der strahlungserzeugenden Schicht 2 erzeugt wird, in das Substrat 1 und von dort nach oben in die gewünschte Richtung zu reflektieren und somit die Lichtausbeute des Bauelementes weiter in vorteilhafter Weise zu erhöhen. Für die Reflexion an der abgeschrägten Seitenkante 8 kann es vorteilhaft sein, je nachdem, wie der Brechungsindexunterschied zwischen der strahlungserzeugenden Schicht 2 und dem umgebenden Medium ist, eine Totalreflexion an dieser Seitenkante auszunutzen. Es ist aber auch möglich, unabhängig von der Totalreflexion ein reflektierendes Material 9 auf die abgeschrägte Seitenkante 8 zu bringen, und dadurch die Reflexion der Strahlung in die gewünschte Richtung zu bewirken. Um einen elektrischen Kurzschluß zwischen dem Substrat 1 und der Kontaktschicht 17 zu verhindern, ist es gegebenenfalls noch sehr zweckmäßig, zwischen dem reflektierenden Material 9, welches vorteilhafterweise Silber oder Aluminium ist, eine elektrische Isolierschicht aufzubringen. Diese Isolierschicht kann beispielsweise Siliziumnitrid sein. 6 shows a substrate 1 , on the underside of which a radiation-generating layer 2 is applied. On the underside of the radiation-generating layer 2 is also an electrical contact layer 17 applied. The radiation generating layer 2 has a bevelled side edge 8th which is suitable for light which is in the radiation-generating layer 2 is generated in the substrate 1 and from there to reflect upwards in the desired direction and thus further increase the light yield of the component in an advantageous manner. For reflection on the bevelled side edge 8th it can be advantageous, depending on how the refractive index difference between the radiation-generating layer 2 and the surrounding medium is to take advantage of total reflection on this side edge. But it is also possible, regardless of the total reflection, a reflective material 9 on the bevelled side edge 8th to bring, and thereby cause the reflection of the radiation in the desired direction. An electrical short circuit between the substrate 1 and the contact layer 17 To prevent it, it may still be very useful between the reflective material 9 , which is advantageously silver or aluminum, to apply an electrical insulating layer. This insulating layer can be silicon nitride, for example.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, den Winkel β, den die abgeschrägte Seitenkante 8 mit der Unterseite des Substrats 1 einschließt zwischen 30 und 60° zu wählen.In the embodiment shown here, it is advantageous to determine the angle β that the beveled side edge 8th with the bottom of the substrate 1 includes to choose between 30 and 60 °.

7 zeigt ein Substrat 1 während der Herstellung einer Vielzahl von Einzelsubstraten 15, welche wiederum die Grundlage für ein Substrat 1 gemäß 1 bilden. Es werden in das große Substrat 1 V-förmige Gräben 14 geschnitten, wobei vorteilhafterweise ein V-förmiges Sägeblatt zum Einsatz kommt. Jedoch wird das große Substrat 1 nicht ganz durchsägt, sondern es bleibt vielmehr eine Restdicke dr des Substrates stehen. Diese Restdicke dr kann dem Beispiel von 1 folgend beispielsweise 20 μm betragen. Anschließend können die Einzelsubstrate 15 durch Brechen oder durch gerades Sägen vereinzelt werden. 7 shows a substrate 1 during the manufacture of a large number of individual substrates 15 which in turn forms the basis for a substrate 1 according to 1 form. It will be in the big substrate 1 V-shaped trenches 14 cut, advantageously using a V-shaped saw blade. However, the large substrate 1 not completely sawn through, but rather a residual thickness dr of the substrate remains. This residual thickness dr can be taken from the example of 1 subsequently, for example, be 20 μm. Then the individual substrates 15 can be separated by breaking or straight sawing.

Die gemäß der Figuren beschriebenen Ausführungsformen des Bauelementes beschränken nicht die hier dargestellte Erfindung, vielmehr kann die Erfindung mit allen geeigneten Materialien, die die genannten Bedingungen erfüllen, ausgeführt werden.The described according to the figures embodiments of the component does not limit the invention shown here, rather the invention can with all suitable materials that meet the specified conditions.

Claims

Radiation-emitting semiconductor component - with a radiation-transmissive substrate ( 1 ), on the underside of which a radiation-generating layer ( 2 ) is arranged - in which the substrate ( 1 ) inclined side surfaces ( 3 ), - in which the refractive index of the substrate (n1) is greater than the refractive index (n2) of the radiation-generating layer ( 2 ), - in which an unlit substrate area from the difference in refractive index ( 4 ) results in which no photons directly from the radiation-generating layer ( 2 ) are coupled in - and in which the substrate ( 1 ) in the unlit area ( 4 ) essentially vertical side surfaces ( 5 ) having.

Component according to Claim 1, in which the vertical side faces ( 5 ) a base ( 6 ) on the underside of the substrate, on the top of which the inclined side surfaces ( 3 ) border.

Component according to Claim 2, in which the upper limit of the non-illuminated area ( 4 ) with the upper limit of the base ( 6 ) coincides.

Component according to one of Claims 2 or 3, in which the height (h) of the base ( 6 ) is between 15 and 30 μm.

Component according to one of Claims 1 to 4, in which the inclined side surfaces ( 3 ) form an angle (α) between 15 and 40 ° with the underside of the substrate.

Component according to one of Claims 1 to 5, in which the substrate ( 1 ) has a width (B) between 300 and 2000 μm on the underside.

Component according to one of Claims 1 to 6, in which the substrate ( 1 ) has a thickness (D) which is between 200 and 300 μm.

Component according to one of Claims 1 to 7, in which the radiation-generating layer ( 2 ) the underside of the substrate except for an outer free edge ( 7 ) covered with a width (bF) between 10 and 50 μm.

Component according to one of Claims 1 to 8, in which the radiation-generating layer ( 2 ) bevelled side edges ( 8th ) that is lateral to the substrate ( 1 ) emitted light towards the substrate ( 1 ) reflect.

Component according to Claim 9, in which the bevelled side edges ( 8th ) form an angle (β) between 20 and 70 ° with the underside of the substrate.

Component according to one of Claims 9 or 10, in which the beveled edges ( 8th ) the radiation-generating layer ( 2 ) with the substrate ( 1 ) enclose an angle (β) which is necessary for total reflection of the radiation at the side edges ( 12 ) suitable is.

Component according to one of Claims 9 to 11, in which the side edges ( 12 ) the radiation-generating layer ( 2 ) with an optically reflective material ( 9 ) are covered.

Component according to Claim 12, in which the optically reflective material ( 9 ) Is aluminum or silver.

Component according to one of claims 1 to 13, - in which on the top of the substrate ( 1 ) Contact elements ( 10 . 10a ) are arranged, - in which the transverse conductivity of the substrate ( 1 ) to a conical extension of one of the contact element ( 10 ) into the substrate ( 1 ) coupled Stro mes leads - where the contact elements ( 10 ) are spaced from each other in such a way that the current expansion cones ( 13 ) touch at a depth (T) in which the entire cross-sectional area of the substrate ( 1 ) is energized.

Component according to Claim 14, in which the contact elements have conductor tracks ( 10 ) that are along interlocking squares ( 11 ) with the squares ( 11 ) equidistant, parallel side edges ( 12 ) exhibit.

Component according to Claim 15, in which the conductor tracks ( 10 ) according to the surface of the substrate to be energized ( 1 ) have different widths (bLl, bL2, bL3).

Component according to one of Claims 1 to 16, in which the substrate ( 1 ) Contains silicon carbide.

Component according to one of Claims 1 to 17, in which the substrate ( 1 ) contains hexagonal 6H silicon carbide.

Component according to one of Claims 1 to 18, in which the radiation-generating layer ( 2 ) Contains gallium nitride.

Component according to one of claims 1 to 19, in which the substrate underside has a width (B) of at least 300 μm.

Method for producing a radiation-emitting semiconductor component according to one of the preceding claims, comprising the following steps: a) sawing in V-shaped trenches ( 14 ) in a radiation-permeable substrate ( 1 ) by means of a suitably shaped saw, with a residual thickness (dr) of the substrate ( 1 ) Stays continuously b) Separating the substrate ( 1 ) in a large number of individual substrates ( 15 ) along the trenches ( 14 ).

22. The method of claim 21, wherein the singulating through a saw with a straight saw blade he follows.

22. The method of claim 21, wherein the singulating done by breaking.