DE10331825B4

DE10331825B4 - Lichtemissionsdiode mit einer Kleberschicht und zugehöriges Herstellverfahren

Info

Publication number: DE10331825B4
Application number: DE10331825A
Authority: DE
Inventors: Min-Hsun Hsieh; Tzu-Feng Tseng; Wen-Huang Liu; Ting-Wei Yeh; Jen-Shui Wang
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2004158823A; DE10331825A1; JP4159421B2; US20040106225A1; TW544958B; US6876005B2

Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Lichtemissionsdiode (1), mit folgenden Schritten:
– Herstellen eines ersten Stapels (2) durch:
– Bereitstellen eines ersten Substrats (18),
– Herstellen einer zweiten Kontaktschicht (17) auf dem ersten Substrat (18),
– Herstellen einer zweiten Mantelschicht (16) auf der zweiten Kontaktschicht (17),
– Herstellen einer Emissionsschicht (15) auf der zweiten Mantelschicht (16),
– Herstellen einer ersten Mantelschicht (14) auf der Emissionsschicht (15),
– Herstellen einer ersten Kontaktschicht (13) auf der ersten Mantelschicht (14), und
– Herstellen einer transparenten, leitenden Schicht (21) auf der ersten Kontaktschicht (13);
– Herstellen einer zweiten Reaktionsschicht (22) auf der transparenten, leitenden Schicht (21) des ersten Stapels (2);
– Herstellen eines zweiten Stapels (3);
– Herstellen einer ersten Reaktionsschicht (11) auf dem zweiten Stapel (3); und Zusammenhalten der ersten Reaktionsschicht (11) und der zweiten Reaktionsschicht (22) mittels einer transparenten Kleberschicht (12).

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lichtemissionsdiode, genauer gesagt, eine Lichtemissionsdiode mit einer Kleberschicht zum Verstärken der Struktur derselben.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Lichtemissionsdioden werden bei optischen Displays, Laserdioden, Verkehrsampeln, Datenspeichergeräten, Kommunikationsgeräten, Beleuchtungsanlagen und medizinischen Einrichtungen in weitem Umfang verwendet. Daher ist das Verbessern des Funktionsvermögens von Lichtemissionsdioden ein wichtiger Punkt auf dem Gebiet von LEDs.
Eine einschlägige Technik gibt eine Lichtemissionsdiode und deren Herstellverfahren an, bei dem die Lichtemissionsdiode dadurch hergestellt wird, dass eine transparente, isolierende Kleberschicht an einen emittierenden Stapel ein transparentes Substrat angeklebt wird. Das Haftvermögen wird durch Van-der-Waals-Kräfte erzielt. Jedoch sind Van-der-Waals-Kräfte zu schwach, um den emittierenden Stapel und das transparente Substrat positioniert zu halten. Daher kann sich der emittierende Stapel auf einfache Weise vom transparenten Substrat lösen.
Die DE 101 18 447 A1 beschreibt eine Leuchtdiode und ein Verfahren zum Herstellen derselben. Hierbei umfasst ein erster Stapel einer Epitaxialstruktur einer Leuchtdiode ein Substrat, eine Ätzstoppschicht, eine untere Mantelschicht, eine aktive Schicht, eine obere Mantelschicht und eine ohmsche Kontakt-Epitaxialschicht vom p-Typ. Ferner umfasst ein zweiter Stapel ein transparentes Substrat und eine transparente Haftschicht aus beispielsweise SOG (sein an glass), Polyimid oder Silikon. Bei der Herstellung der Leuchtdiode wird der erste Stapel der Epitaxialschichtstruktur mit dem transparenten Substrat verbunden. Hierbei kann auf der Oberfläche der Epitaxialstruktur und der Oberfläche des transparenten Substrats eine Siliciumoxid-Schicht ausgebildet sein, um die Hafteigenschaften zwischen der Epitaxialstruktur und dem transparenten Substrat zu verbessern.
Die DE 100 45 149 A1 beschreibt eine Licht emittierende Diode und ein Verfahren zu deren Herstellung. Diese Diode verfügt über Halbleiterschichten auf GaN-Basis auf einem isolierenden Substrat. Zu den Halbleiterschichten gehören eine untere n-Schicht und eine obere p-Schicht mit einer dazwischen eingebetteten aktiven Schicht zum Erzeugen von Licht. In der Halbleiter-Laminatstruktur auf GaN-Basis ist ein ringförmiger Isolationsabschnitt wie ein Graben oder ein durch Ionenimplantation erzeugter Abschnitt mit hohem Widerstand vorhanden, um die p-Schicht in eine zentale p-Schicht und eine p-Randschicht zu unterteilen und die aktive Schicht in eine zentrale aktive Schicht und eine aktive Randschicht zu unterteilen. Auf der zentralen p-Schicht ist eine p-Elektrode so hergestellt, dass sie die p-Randschicht nicht elektrisch kontaktiert. Eine leitende Schicht ist so aufgetragen, dass sie die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats bedeckt und in ohmschem Kontakt mit der n-Schicht steht. Vorzugsweise ist zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats eine Haftschicht eingebettet, um die Hafteigenschaften zu verbessern. Bei dieser Diode kann die leitende Schicht als spiegelförmiger Reflektor oder als lichtdurchlässige Schicht ausgebildet sein.
Die JP 02-023301 A beschreibt eine klebkraftverstärkende Struktur von optischen Komponenten. Bei dieser Struktur sind klebkraftverstärkende Zwischenschichten zwischen den Verbindungsflächen von optischen Komponenten aus Glas und einem Klebstoff vorgesehen. Die eine klebkraftverstärkende Zwischenschicht ist eine funktionale Schicht, welche durch Dampfabscheidung von Dielektrika wie beispielsweise TiO₂, SiO₂ oder CeO₃, Metallen wie beispielsweise Gold und Silber, und Halbleitern auf der Basis von Silicium gebildet wird. Die andere klebkraftverstärkende Zwischenschicht ist eine Magnesiumfluoridschicht, deren optische Dicke so eingestellt ist, dass sie die Eigenschaften des einfallenden Lichts nicht verändert.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe der beanspruchten Erfindung, eine Lichtemissionsdiode mit stabiler Struktur zu entwickeln, um das oben genannte Problem zu lösen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch die Lichtemissionsdiode nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenansicht einer Lichtemissionsdiode gemäß der Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht eines ersten Stapels gemäß der Erfindung.
3 ist eine Seitenansicht eines zweiten Stapels gemäß der Erfindung.
4 ist eine Seitenansicht eines dritten Stapels gemäß der Erfindung.
5 ist eine Seitenansicht eines vierten Stapels gemäß der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung
Es ist auf die 1 Bezug zu nehmen. Die 1 ist eine Seitenansicht einer Lichtemissionsdiode 1 gemäß der Erfindung. Die Lichtemissionsdiode 1 verfügt über ein zweites Substrat 10, eine auf dem zweiten Substrat 10 hergestellte erste Reaktionsschicht 11, eine auf der ersten Reaktionsschicht 11 hergestellte transparente Kleberschicht, eine auf der transparenten Kleberschicht 12 hergestellte zweite Reaktionsschicht 22 und eine auf der zweiten Reaktionsschicht 22 hergestellte transparente, leitende Schicht 21. Die transparente, leitende Schicht 21 verfügt über ein erstes Flächengebiet und ein zweites Flächengebiet. Die Lichtemissionsdiode 1 verfügt ferner über eine auf dem ersten Flächengebiet der transparenten, leitenden Schicht 21 ausgebildete erste Kontaktschicht 13, eine auf der ersten Kontaktschicht 13 hergestellte erste Mantelschicht 14, eine auf der ersten Mantelschicht 14 hergestellte Emissionsschicht 15, eine auf der Emissionsschicht 15 hergestellte zweite Mantelschicht 16, eine auf der zweiten Mantelschicht 16 hergestellte zweite Kontaktschicht 17, eine auf der zweiten Kontaktschicht 17 hergestellte erste Elektrode 19 und eine auf dem zweiten Flächengebiet der transparenten, leitenden Schicht 21 hergestellte zweite Elektrode 20.
Es ist auf die 2 Bezug zu nehmen. Die 2 ist eine Seitenansicht eines ersten Stapels 2 und der zweiten Reaktionsschicht 22 gemäß der Erfindung. Der erste Stapel 2 und die zweite Reaktionsschicht 22 werden in der folgenden Abfolge hergestellt: Herstellen eines ersten Substrats 18, Herstellen der zweiten Kontaktschicht 17 auf dem ersten Substrat 18, Herstellen der zweiten Mantelschicht 16 auf der zweiten Kontaktschicht 17, Herstellen der Emissionsschicht 15 auf der zweiten Mantelschicht 16, Herstellen der ersten Mantelschicht 14 auf der Emissionsschicht 15, Herstellen der ersten Kontaktschicht 13 auf der ersten Mantelschicht 14, Herstellen der transparenten, leitenden Schicht 21 auf der ersten Kontaktschicht 13 und Herstellen der zweiten Reaktionsschicht 22 auf der transparenten, leitenden Schicht 21.
Es ist auf die 3 bis 5 Bezug zu nehmen. Die 3 ist eine Seitenansicht eines zweiten Stapels 3 und der ersten Reaktionsschicht 11 gemäß der Erfindung. Die 4 ist eine Seitenansicht eines dritten Stapels 4 gemäß der Erfindung. Die 5 ist eine Seitenansicht eines vierten Stapels 5 gemäß der Erfindung. Der zweite Stapel 3 und die erste Reaktionsschicht 11 werden dadurch hergestellt, dass das zweite Substrat 10 hergestellt wird und die erste Reaktionsschicht 11 auf dem zweiten Substrat 10 hergestellt wird. Der dritte Stapel 4 wird dadurch hergestellt, dass eine chemische Reaktion ausgeführt wird, um zwischen der zweiten Reaktionsschicht 22 des ersten Stapels 22 und der transparenten Kleberschicht 12 eine Wasserstoffbindung oder eine Ionenbindung zu erzeugen, und um zwischen der ersten Reaktionsschicht 11 des zweiten Stapels 3 und der transparenten Kleberschicht 12 eine Wasserstoffbindung oder eine Ionenbindung zu erzeugen. Die chemische Reaktion wird bei erhöhter Temperatur ausgeführt, und sie kann zusätzlich bei erhöhtem Druck ausgeführt werden. Der vierte Stapel 5 wird dadurch hergestellt, dass das erste Substrat 18 entfernt wird. Nachdem der vierte Stapel 5 hergestellt wurde, wird er bis zum zweiten Flächengebiet der transparenten, leitenden Schicht 21 geätzt. Dann wird die erste Elektrode 19 auf der zweiten Kontaktschicht 17 hergestellt, und die zweite Elektrode 20 wird auf dem zweiten Flächengebiet der transparenten, leitenden Schicht 21 hergestellt, um die Lichtemissionsdiode 1 herzustellen.
Das erste Substrat 18 verfügt über mindestens ein aus der aus GaP, GaAs, Ge und ähnlichen Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. Das zweite Substrat 10 verfügt über mindestens ein aus der aus SiC, Al₂O₃, Glasmaterialien, Quarz, GaP, GaAsP, AlGaAs und ähnlichen Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. Die transparente Kleberschicht 12 verfügt über mindestens ein aus der aus PI (Polyimid), BCB (Benzocyclobuten), PFCB (Perfluorcyclobuten) und ähnlichen Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. Die erste Reaktionsschicht 11 und die zweite Reaktionsschicht 22 verfügen jeweils über mindestens ein aus der aus SiN_x, Ti, Cr und ähnlichen Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. Die erste Kontaktschicht 13 und die zweite Kontaktschicht 17 verfügen jeweils über mindenstens ein aus der aus GaP, GaAs, GaAsP, InGaP, AlGaInP, AlGaAs und ähnlichen Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material. Die erste Mantelschicht 14, die Emissionsschicht 15 und die zweite Mantelschicht 16 verfügen jeweils über AlGaInP oder ähnliche Materialien. Die transparente, leitende Schicht 21 verfügt über mindestens ein aus der aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, BeAu, GeAu, Ni/Au und ähnlichen Materialien bestehenden Gruppe ausgewähltes Material.
Im Vergleich zur einschlägigen Technik wird eine chemische Reaktion ausgeführt, um zwischen der zweiten Reaktionsschicht 22 und der transparenten Kleberschicht 12 eine Wasserstoff- oder Ionenbindung zu erzeugen und um zwischen der ersten Reaktionsschicht 11 und der transparenten Kleberschicht 12 eine Wasserstoff- oder Ionenbindung zu erzeugen. Die Wasserstoff- oder Ionenbindungen können die zweite Reaktionsschicht 22 fest auf der ersten Reaktionsschicht 11 halten. Daher löst sich die zweite Reaktionsschicht 22 nicht von der ersten Reaktionsschicht 11. Die Lichtemissionsdiode 1 verfügt über eine stabile Struktur.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Lichtemissionsdiode (1), mit folgenden Schritten: – Herstellen eines ersten Stapels (2) durch: – Bereitstellen eines ersten Substrats (18), – Herstellen einer zweiten Kontaktschicht (17) auf dem ersten Substrat (18), – Herstellen einer zweiten Mantelschicht (16) auf der zweiten Kontaktschicht (17), – Herstellen einer Emissionsschicht (15) auf der zweiten Mantelschicht (16), – Herstellen einer ersten Mantelschicht (14) auf der Emissionsschicht (15), – Herstellen einer ersten Kontaktschicht (13) auf der ersten Mantelschicht (14), und – Herstellen einer transparenten, leitenden Schicht (21) auf der ersten Kontaktschicht (13); – Herstellen einer zweiten Reaktionsschicht (22) auf der transparenten, leitenden Schicht (21) des ersten Stapels (2); – Herstellen eines zweiten Stapels (3); – Herstellen einer ersten Reaktionsschicht (11) auf dem zweiten Stapel (3); und Zusammenhalten der ersten Reaktionsschicht (11) und der zweiten Reaktionsschicht (22) mittels einer transparenten Kleberschicht (12).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste (11) und die zweite (22) Reaktionsschicht jeweils über mindestens ein aus der aus SiNx, Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ferner mit den folgenden Schritten: – Entfernen des ersten Substrats (18); – Ätzen der zweiten Kontaktschicht (17), der zweiten Mantelschicht (16), der Emissionsschicht (15), der ersten Mantelschicht (14) und der ersten Kontaktschicht (13); und – Herstellen einer ersten Elektrode (19) auf der zweiten Kontaktschicht (17) und einer zweiten Elektrode (20) auf der transparenten, leitenden Schicht (21).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das erste Substrat (18) über mindestens ein aus der GaP, GaAs und Ge bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Kontaktschicht (13) und die zweite Kontaktschicht (17) jeweils über mindestens ein aus der aus GaP, GaAs, GaAsP, InGaP, AlGaInP und AlGaAs bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Mantelschicht (14), die Emissionsschicht (15) und die zweite Mantelschicht (16) jeweils aus AlGaInP bestehen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die transparente, leitende Schicht (21) über mindestens ein aus der aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, BeAu, GeAu und Ni/Au bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die transparente Kleberschicht (12) über mindestens ein aus der aus PI: (Polyimid), BCB: (Benzocyclobuten) und PFCB: (Perfluorcyclobuten) bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem es zum Herstellen eines zweiten Stapels (3) gehört, ein zweites Substrat (10) herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das zweite Substrat (10) über mindestens ein aus der aus SiC, Al₂O₃, Glasmaterialien, Quarz, GaP, GaAsP und AlGaAs bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Reaktionsschicht (11) und die zweite Reaktionsschicht (22) durch chemische Bindungen mit der transparenten Kleberschicht (12) zusammengehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die chemischen Bindungen Wasserstoff- oder Ionenbindungen sind.
Lichtemissionsdiode (1) mit: – einem ersten Stapel (2), der folgendes aufweist: – eine auf einer zweiten Reaktionsschicht (22) hergestellte transparente, leitende Schicht (21) mit einem ersten Flächengebiet und einem zweiten Flächengebiet, – eine auf dem ersten Flächengebiet der transparenten, leitenden Schicht (21) hergestellte erste Kontaktschicht (13), – eine auf der ersten Kontaktschicht (13) hergestellte erste Mantelschicht (14), – eine auf der ersten Mantelschicht (14) hergestellte Emissionsschicht (15), – eine auf der Emissionsschicht (15) hergestellte zweite Mantelschicht (16), – eine auf der zweiten Mantelschicht (16) hergestellte zweite Kontaktschicht (17), – eine auf der zweiten Kontaktschicht (17) hergestellte erste Elektrode (19), und – eine auf dem zweiten Flächengebiet der transparenten, leitenden Schicht (21) hergestellte zweite Elektrode (20); – einem zweiten Stapel (3); – einer auf dem zweiten Stapel (3) hergestellten ersten Reaktionsschicht (11); und – einer zwischen der ersten und der zweiten Reaktionsschicht (11, 22) hergestellten transparenten Kleberschicht (12).
Lichtemissionsdiode nach Anspruch 13, bei dem die erste (11) und die zweite (22) Reaktionsschicht jeweils über mindestens ein aus der aus SiNx, Ti und Cr bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügen.
Lichtemissionsdiode (1) nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die erste Kontaktschicht (13) und die zweite Kontaktschicht (17) jeweils über mindestens ein aus der aus GaP, GaAs, GaAsP, InGaP, AlGaInP und AlGaAs bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügen.
Lichtemissionsdiode (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die erste Mantelschicht (14), die Emissionsschicht (15) und die zweite Mantelschicht (16) jeweils aus AlGaInP bestehen.
Lichtemissionsdiode (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem die transparente, leitende Schicht (21) über mindestens ein aus der aus Indiumzinnoxid, Cadmiumzinnoxid, Antimonzinnoxid, Zinkoxid, Zinkzinnoxid, BeAu, GeAu und Ni/Au bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.
Lichtemissionsdiode (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem die transparente Kleberschicht (12) über mindestens ein aus der aus PI: (Polyimid), BCB: (Benzocyclobuten) und PFCB: (Perfluorcyclobuten) bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.
Lichtemissionsdiode (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei der der zweite Stapel (3) über ein zweites Substrat (10) verfügt und wobei die erste Reaktionsschicht (11) auf diesem zweiten Substrat (10) hergestellt ist.
Lichtemissionsdiode (1) nach Anspruch 19, bei dem das zweite Substrat (10) über mindestens ein aus der aus SiC, Al₂O₃, Glasmaterialien, Quarz, GaP, GaAsP und AlGaAs bestehenden Gruppe ausgewähltes Material verfügt.