DE10340271A1 - Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung Download PDF

Info

Publication number
DE10340271A1
DE10340271A1 DE10340271A DE10340271A DE10340271A1 DE 10340271 A1 DE10340271 A1 DE 10340271A1 DE 10340271 A DE10340271 A DE 10340271A DE 10340271 A DE10340271 A DE 10340271A DE 10340271 A1 DE10340271 A1 DE 10340271A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
epitaxial layer
layer sequence
thin
radiation
electromagnetic radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10340271A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10340271B4 (de
Inventor
Johannes Dr. Baur
Volker Dr. Härle
Berthold Dr. Hahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to DE10340271.3A priority Critical patent/DE10340271B4/de
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to CNA2004800248459A priority patent/CN1846316A/zh
Priority to EP04762694A priority patent/EP1658644A2/de
Priority to PCT/DE2004/001854 priority patent/WO2005024962A2/de
Priority to KR1020067003984A priority patent/KR20060135599A/ko
Priority to JP2006524216A priority patent/JP2007504640A/ja
Priority to US10/567,935 priority patent/US20060237734A1/en
Priority to TW093125701A priority patent/TWI243491B/zh
Publication of DE10340271A1 publication Critical patent/DE10340271A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10340271B4 publication Critical patent/DE10340271B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0083Periodic patterns for optical field-shaping in or on the semiconductor body or semiconductor body package, e.g. photonic bandgap structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/40Materials therefor
    • H01L33/405Reflective materials

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

Es wird ein Dünnschicht-Leuchtdiodenchip (5) mit einer auf einem Trägerelement (3) angeordneten Epitaxieschichtenfolge (8), die eine eine elektromagnetische Strahlung erzeugende aktive Zone (10) aufweist, und einer an einer zu dem Trägerelement (3) hin gewandten Hauptfläche der Epitaxieschichtenfolge (8) angeordneten reflektierenden Schicht (4), die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge (8) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert, beansprucht, bei dem auf einer vom Trägerelement (3) abgewandten Strahlungsauskoppelfläche (9) der Epitaxieschichtenfolge (8) eine strukturierte Schicht (2) angeordnet ist, die ein Glasmaterial enthält und eine Strukturierung aufweist, die nebeneinanderliegende, sich in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche (9) weg verjüngende Vorsprünge (7) umfaßt, die ein laterales Rastermaß kleiner als eine Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge (8) emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweisen. Die strukturierte Schicht (2) wird vorteilhaft als Spin-on-Glas aufgebracht und durch Grautonlithographie strukturiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Dünnschicht-Leuchtdiodenchip mit einer auf einem Trägerelement angeordneten Epitaxieschichtenfolge, die eine eine elektromagnetische Strahlung erzeugende aktive Zone aufweist, und einer an einer zu dem Trägerelement hin gewandten Hauptfläche der Epitaxieschichtenfolge angeordneten reflektierenden Schicht, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert.
  • Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Dünnschicht-Leuchtdiodenchips.
  • Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale aus:
    • – an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
    • – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und
    • – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
  • Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 – 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Die Strahlungsauskopplung aus elektromagnetische Strahlung emittierenden Halbleiterchips ist unter anderem aufgrund von Reflexion an den Grenzflächen des Halbleiterchips zu seiner Umgebung wegen des dortigen Sprunges im Brechungsindex verlustbehaftet (Fresnelverluste).
  • An den Grenzflächen von GaN-basierten Leuchtdiodenchips (nGaN = 2,67) zu Luft (n = 1), wie es beispielsweise bei Dünnschicht-Leuchtdiodenchips, die nicht unmittelbar mit einer Kunststoffumhüllung versehen sind, der Fall ist, liegt die Reflexion an der Grenzfläche Halbleiterchip/Luft rechnerisch bei ca. 20 %.
  • Eine bekannte Möglichkeit zur Verbesserung der Strahlungsauskopplung ist eine Strukturierung von Halbleiterchip-Oberflächen. Oberflächenstrukturierungen zur Transmissionserhöhung an Chip-Oberflächen sind beispielsweise aus der US 5,779,924 A bekannt. Die dort beschriebene Lumineszenzdiode umfasst einen Halbleiterchip, dessen äußerste Halbleiterschicht eine dreidimensionale Strukturierung aufweist. Dadurch wird die Lichtauskopplung aus dem Halbleiterchip selbst erleichtert, so daß im Chip erzeugtes Licht vermehrt aus dem Halbleiterchip in das Epoxidharz der Umgebung gelangen kann.
  • Ein Nachteil dieser Methode ist, daß für die Herstellung der Oberflächenstrukturierung des Halbleiterchips aufwendige Ätzverfahren verwendet werden müssen. Die gilt insbesondere für GaN-basierte Halbleiterchips.
  • Außerdem lassen sich die in der US 5,779,924 A beschriebenen Oberflächenstrukturen wenn überhaupt, dann nur schwer mit Durchmischungsstrukturen von Dünnschicht-Leuchtdiodenchips kombinieren, deren Ziel eine zumindest annähernd ergodische Verteilung der elektromagnetischen Strahlung in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dünnschicht-Leuchtdiodenchip anzugeben, der eine verbesserte Strahlungsauskopplung aufweist.
  • Eine Aufgabe ist es weiterhin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen strahlungsemittierenden Dünnschicht-Leuchtdiodenchips anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch einen Dünnschicht-Leuchtdiodenchip mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 bzw. 8 bis 13 angegeben.
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem Dünnschicht-Leuchtdiodenchip der eingangs genannten Art auf einer vom Trägerelement abgewandten Strahlungsauskoppelfläche der Epitaxieschichtenfolge eine strukturierte Schicht angeordnet, die ein Glasmaterial enthält und nebeneinanderliegende, sich in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche weg verjüngende Vorsprünge umfaßt, mit einem lateralen Rastermaß unterhalb einer Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge emittierten elektromagnetischen Strahlung. Das Vorliegen einer Rasterung bedeutet dabei nicht notwendigerweise eine regelmäßige Rasterung. Liegt zumindest in Teilen eine unregelmäßige Rasterung der Vorsprünge vor, so liegt das Rastermaß bevorzugt sowohl im Mittel als auch von seiner maximalen Größe unterhalb einer Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge emittierten elektromagnetischen Strahlung.
  • Dadurch wird für die Strahlung die Struktur der strukturierten Schicht optisch nicht aufgelöst; es liegt ein virtuell fließender Übergang des Brechungsindexes vom unstrukturierten und somit monolithischen Bereich der strukturierten Schicht zu dem Brechungsindex des am weitesten von der Strahlungsauskoppelfläche entfernten Teils der strukturierten Schicht und somit annähernd dem Brechungsindex des umgebenden Mediums vor. Die Strukturen der strukturierten Schicht bewirken somit einen sanften Übergang der Brechzahl an der Grenzfläche von umgebendem Medium und strukturierter Schicht. Im Falle von ähnlich großen Brechungsindixes von strukturierter Schicht und an dieser angrenzendem Halbleitermaterial der Epitaxieschichtenfolge ist der Brechungsindexgradient, den eine in der Epitaxieschichtenfolge erzeugte Strahlung durchlaufen muß, verglichen mit einer Epitaxieschichtenfolge ohne erfindungsgemäßer strukturierter Schicht gering. Der Anteil der am Übergang Epitaxieschichtenfolge/strukturierte Schicht/Umgebung in die Epitaxieschichtenfolge zurückreflektierten elektromagnetischen Strahlung ist gegenüber dem gleichen System ohne strukturierte Schicht deutlich verringert.
  • Die Erfindung ist insbesondere für Dünnschicht-Leuchtdiodenchips auf der Basis von InGaAlN, wie GaN-Dünnschicht-Leuchtdiodenchips, geeignet. Unter die Gruppe von strahlungsemittierenden und/oder strahlungsdetektierenden Chips auf der Basis von InGaAlN fallen vorliegend insbesondere solche Chips, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge, die in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterial-System InxAlyGal1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1 aufweist. Die Halbleiterschichtenfolge kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Strukur) aufweisen. Solche Strukturen sind dem Fachmann bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Prinzipiell eignet sich die Erfindung auch zur Anwendung bei strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf der Basis von anderen Halbleitermaterial-Systemen wie beispielsweise InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x+y ≤ 1 und andere III-V- oder II-VI-Verbindungshalbleitersysteme.
  • Mit Vorteil liegt die Breite der Vorsprünge und der Abstand direkt benachbarter Vorsprünge untereinander unterhalb einer Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge emittierten elektromagnetischen Strahlung.
  • Bevorzugt liegt die Höhe der Vorsprünge unterhalb einer Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge emittierten elektromagnetischen Strahlung.
  • Besonders bevorzugt entspricht sie in etwa dem Rastermaß.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips liegt der Brechungsindex der Schicht zwischen dem Brechungsindex eines Materials einer an die Strahlungsauskoppelfläche angrenzenden Seite der Epitaxieschichtenfolge und dem Brechungsindex eines für eine Umgebung des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips vorgesehenen Mediums.
  • Bevorzugt weist die Strukturierung weitestgehend periodisch angeordnete Vorsprünge auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vorsprünge von außen gesehen konvex gekrümmt. Dies bewirkt einen besonders „sanften" Übergang der Brechzahl an der Grenzfläche strukturierte Schicht/Umgebung.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Glasmaterial ein Spin-on-Glas. Dieses Material ist ein verfestigtes Sol, das beispielsweise Siliciumoxid umfaßt. Die Eigenschaften und Verarbeitungsmöglichkeiten von Spin-on-Glas sind dem Fachmann beispielsweise aus Quenzer et al., „Anodic Bonding on Glass Layers Prepared by Spin-on Glass Process: Preparation Process and Experimental Results", Proceedings of Transducers '01/Eurosensors XV, June 2001 bekannt, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren der eingangs genannten Art wird die auf dem Trägerelement angeordnete Epitaxieschichtenfolge bereitgestellt, auf einer dem Trägerelement abgewandten Strahlungsauskoppelfläche der Epitaxieschichtenfolge eine Schicht aufgebracht, die ein Glasmaterial enthält, und auf mindestens einem Teil der Schicht eine Strukturierung eingebracht, die nebeneinanderliegende, sich in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche weg verjüngende Vorsprünge umfaßt mit einem lateralen Rastermaß unterhalb einer Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge emittierten elektromagnetischen Strahlung.
  • Vorteilhaft wird die Schicht dadurch hergestellt, daß ein noch flüssiges Spin-on-Glas auf der Strahlungsauskoppelfläche aufgebracht und thermisch derart behandelt wird, daß sich das Spin-on-Glas verfestigt. Diese Vorgehensweise kann vorteilhafterweise im Waferverbund durchgeführt werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Spin-on-Glas durch Aufschleudern und/oder Drucken aufgebracht. Insbesondere das Aufschleudern läßt sich vorteilhaft mit geringem technischem Aufwand im Waferverbund durchführen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Strukturierung in die Schicht durch Grauton-Lithographie (grey-scale lithography) eingebracht.
  • Die Grauton-Lithographie umfaßt gewöhnlich einen Belichtungsschritt der Schicht mit Hilfe einer Grautonmaske. Grautonmasken ermöglichen als sogenannte „analoge Masken" verschiedene Bestrahlungsstärken, sodass in einem einzigen Bestrahlungsschritt dreidimensional analoge Strukturen, wie gekrümmte Flächen, erzeugt werden können. Das Grundprinzip ist bei spielsweise in Sven Warnck, „RELIEF – Massenfertigung von Low-Cost-Produkten mit Mikrorelief-Oberflächen mittels CD-Spritzguß", Informationsreihe der VDI/VDE-Technologiezentrum Informationstechnik GmbH, Nr. 36-2002, beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Die Strukturierung der Schicht kann wiederum vorteilhafterweise im Waferverbund durchgeführt werden, sodaß sowohl das Aufbringen des Spin-on-Glases als auch seine Strukturierung mit einem relativ geringen technischen Aufwand möglich ist, was eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.
  • Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips und des Verfahrens zu dessen Herstellung ergeben sich aus dem im Folgenden in Verbindung mit den 1a) bis 1d) erläuterten Ausführungsbeispiel.
  • Es zeigen:
  • 1a) – 1d) einen Ablauf eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel anhand von schematischen Schnittdarstellungen eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips in vier unterschiedlichen Verfahrensstadien.
  • Im Ausführungsbeispiel sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils gleich bezeichnet und mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Schichtdicken sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Sie sind vielmehr zum besseren Verständnis übertrieben dick und nicht mit den tatsächlichen Dickenverhältnissen zueinander dargestellt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel wird ein Dünnschicht-Leuchtdiodenchip 5 mit einer auf einem Trägerelement 3 angeordneten Epitaxieschichtenfolge 8, die eine eine elektromagnetische Strahlung erzeugende aktive Zone 10 aufweist, und einer an einer zu dem Trägerelement 3 hin gewandten Hauptfläche der Epitaxieschichtenfolge 8 angeordneten reflektierenden Schicht 4, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge 8 erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert, bereitgestellt (vgl. 1a). Es sei angemerkt, daß der Einfachheit halber vorliegend auf einen einzelnen Dünnschicht-Leuchtdiodenchip 5 Bezug genommen wird. In einer Chip-Massenfertigung werden die Dünnschicht-Leuchtdiodenchips in der Regel in noch nicht vereinzeltem Zustand, das heißt im Waferverbund mit einer Vielzahl von prinzipiell gleichartigen Dünnschicht-Leuchtdiodenchips bereitgestellt und weiterprozessiert und erst in einem späteren Stadium zu voneinander getrennten Dünnschicht-Leuchtdiodenchips vereinzelt.
  • Auf einer vom Trägerelement 3 abgewandten Strahlungsauskoppelfläche 9 der Epitaxieschichtenfolge 8 wird nachfolgend ein Spin-on-Glas beispielsweise durch Schleuderbeschichten aufgebracht (vgl. 1b).
  • Rauhigkeiten auf der Strahlungsauskoppelfläche 9 der Epitaxieschichtenfolge 8, die unerwünschterweise produktionsbedingt oder gezielt zur Homogenisierung einer aus der Epitaxieschichtenfolge auszukoppelnden Strahlung eingebracht sein können, werden durch ein Spin-on-Glas weitgehend planarisiert, das heißt durch Auffüllen von Vertiefungen geglättet.
  • Durch Grautonlithographie (grey-scale lithography) wird die Schicht 2 aus Spin-on-Glas anschließend strukturiert (vgl. 1c, d).
  • Außer Spin-on-Glas lassen sich auch weitere Glasmaterialien oder andere für eine in der Epitaxieschichtenfolge 8 erzeugte Strahlung transparente Materialien mit der Grautonlithographie strukturieren. Spin-on-Glas ist jedoch besonders gut für dieses Verfahren geeignet.
  • Es wird eine Struktur mit nebeneinanderliegenden, sich in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche 9 der Epitaxieschichtenfolge 8 weg verjüngenden Vorsprüngen 7 hergestellt, mit einem lateralen Rastermaß unterhalb einer Wellenlänge einer in der Epitaxieschichtenfolge 8 erzeugten elektromagnetischen Strahlung. Die Höhe der Vorsprünge in Richtung von der Auskoppelfläche weg ist geringer als eine Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge 8 emittierten elektromagnetischen Strahlung, bevorzugt in etwa gleich dem Rastermaß.
  • Aufgrund des geringen Rastermaßes werden die Vorsprünge 7 für in der Epitaxieschichtenfolge 8 erzeugte elektromagnetische Strahlung optisch nicht aufgelöst; für die Strahlung existieren sozusagen keine einzelnen Hindernisse in Form der Vorsprünge 7. Vielmehr „sieht" die aus der Epitaxieschichtenfolge 8 in die strukturierte Spin-on-Glas-Schicht 2 eingekoppelte elektromagnetische Strahlung einen sanften Übergang des Brechungsindexes vom unstrukturierten Bereich der strukturierten Spin-on-Glas-Schicht 2 mit dem Brechungsindex des Spin-on-Glas-Materials an sich zu dem Brechungsindex des an die strukturierte Spin-on-Glas-Schicht 2 auf ihrer von der Epitaxieschichtenfolge 8 abgewandten Seite angrenzenden Mediums (hier Luft) hin. Das Material der strukturierten Spin-on-Glas-Schicht 2 wird nach derzeitigem Verständnis in Richtung von der Epitaxieschichtenfolge 8 weg durch das umgebende Medium immer mehr „verdünnt" und weist an den am weitesten von der Epitaxieschichtenfolge entfernten Bereichen zumindest annähernd den Brechungsindex des umgebenden Mediums auf. Der Anteil der am System Epitaxieschichtenfolge 8 strukturierten Spin-on-Glas-Schicht 2/umgebendes Medium in die Epitaxieschichtenfolge 8 zurückreflektierten elektromagnetischen Strahlung ist gegenüber dem System Epitaxieschichtenfolge 8/umgebendes Medium deutlich verringert.
  • Eine an die Strahlungsauskoppelfläche 9 angrenzende elektrische Kontaktschicht 12 wird während oder nach dem Herstellungsprozess der strukturierten Spin-on-Glas-Schicht 2 frei gelegt bzw. nicht mit Material der strukturierten Spin-on-Glas-Schicht 2 bedeckt.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die konkret beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf sämtliche Verfahren und Vorrichtungen, die die prinzipiellen Merkmale der Erfindung aufweisen. Insbesondere ist die Erfindung für Dünnschicht-Leuchtdiodenchips unterschiedlicher Geometrie, unterschiedlichen Aufbaus und unterschiedlicher Halbleitermaterialmaterialsysteme einsetzbar.
  • Selbstverständlich läßt sich eine strukturierte Spin-on-Glas-Schicht 2 gemäß der Erfindung auch bei mit Kunststoff vergossenen Leuchtdiodenchips einsetzen. Insbesondere läßt sich an Grenzflächen Halbleiter/Kunststoffverguß eine erfindungsgemäße strukturierte Glasschicht insbesondere eine strukturierte Spin-on-Glas-Schicht, auf Halbleitermaterial aufbringen.
  • Außerdem können erfindungsgemäße strukturierte Schichten zur Verringerung von Fresnelverlusten an einer Reihe von optischen Systemen wie Mikrooptiken an Grenzflächen Feststoff/Luft aufgebracht werden.

Claims (13)

  1. Dünnschicht-Leuchtdiodenchip (5) mit einer auf einem Trägerelement (3) angeordneten Epitaxieschichtenfolge (8), die eine eine elektromagnetische Strahlung erzeugende aktive Zone (10) aufweist, und einer an einer zu dem Trägerelement (3) hin gewandten Hauptfläche der Epitaxieschichtenfolge (8) angeordneten reflektierenden Schicht (4), die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge (8) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer vom Trägerelement (3) abgewandten Strahlungsauskoppelfläche (9) der Epitaxieschichtenfolge (8) eine strukturierte Schicht (2) angeordnet ist, die ein Glasmaterial enthält und eine Strukturierung aufweist, die nebeneinanderliegende, sich in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche (9) weg verjüngende Vorsprünge (7) umfaßt, die ein laterales Rastermaß kleiner als eine Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge (8) emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweisen.
  2. Dünnschicht-Leuchtdiodenchip nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der Schicht (2) zwischen dem Brechungsindex eines Materials einer an die Strahlungsauskoppelfläche (9) angrenzenden Seite der Epitaxieschichtenfolge (3) und dem Brechungsindex eines für eine Umgebung des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips (5) vorgesehenen Mediums liegt.
  3. Dünnschicht-Leuchtdiodenchip nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung weitgehend periodisch angeordnete Vorsprünge (7) aufweist.
  4. Dünnschicht-Leuchtdiodenchip nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (7) von außen gesehen konvex gekrümmt sind.
  5. Dünnschicht-Leuchtdiodenchip nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Glasmaterial ein Spin-on-Glas ist.
  6. Dünnschicht-Leuchtdiodenchip nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Vorsprünge (7) in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche (9) weg geringer ist als eine Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge (8) emittierten elektromagnetischen Strahlung.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips (5) mit einer auf einem Trägerelement (3) angeordneten Epitaxieschichtenfolge (8), die eine eine elektromagnetische Strahlung erzeugende aktive Zone (10) aufweist, und einer an einer zu dem Trägerelement (3) hin gewandten Hauptfläche der Epitaxieschichtenfolge (8) angeordneten reflektierenden Schicht (4), die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge (8) erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Trägerelement (3) angeordnete Epitaxieschichtenfolge (8) bereitgestellt wird, auf einer dem Trägerelement (3) abgewandten Strahlungsauskoppelfläche (9) der Epitaxieschichtenfolge (8) eine Schicht (2) aufgebracht wird, die ein Glasmaterial enthält, und auf mindestens einem Teil der Schicht (2) eine Strukturierung eingebracht wird, die nebeneinanderliegende, sich in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche weg verjüngende Vorsprünge (7) umfaßt, die ein la terales Rastermaß kleiner als eine Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge (8) emittierten elektromagnetischen Strahlung aufweisen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2) dadurch hergestellt wird, daß ein noch flüssiges Spin-on-Glas auf der Strahlungsauskoppelfläche (9) aufgebracht und thermisch derart behandelt wird, daß sich das Spin-on-Glas verfestigt und verdichtet.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spin-on-Glas durch Aufschleudern und/oder Drucken aufgebracht wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung in die Schicht (2) durch Grauton-Lithographie (6) eingebracht wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung derart eingebracht wird, daß sie periodisch angeordnete Vorsprünge (7) aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der Schicht (2) zwischen dem Brechungsindex eines Materials einer der Strahlungsauskoppelfläche (9) zugewandten Seite der Epitaxieschichtenfolge (3) und dem Brechungsindex eines für eine Umgebung des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips (5) vorgesehenen Mediums liegt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung derart eingebracht wird, daß die Höhe der Vorsprünge (7) in Richtung von der Strahlungsauskoppelfläche (9) weg geringer ist als eine Wellenlänge einer aus der Epitaxieschichtenfolge (8) emittierten elektromagnetischen Strahlung.
DE10340271.3A 2003-08-29 2003-08-29 Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung Expired - Fee Related DE10340271B4 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10340271.3A DE10340271B4 (de) 2003-08-29 2003-08-29 Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung
EP04762694A EP1658644A2 (de) 2003-08-29 2004-08-19 Dünnschicht-leuchtdiodenchip und verfahren zu seiner herstellung
PCT/DE2004/001854 WO2005024962A2 (de) 2003-08-29 2004-08-19 Dünnschicht-leuchtdiodenchip und verfahren zu seiner herstellung
KR1020067003984A KR20060135599A (ko) 2003-08-29 2004-08-19 박막 발광 다이오드 칩 및 그의 제조 방법
CNA2004800248459A CN1846316A (zh) 2003-08-29 2004-08-19 薄膜发光二极管芯片及其制造方法
JP2006524216A JP2007504640A (ja) 2003-08-29 2004-08-19 薄膜発光ダイオードおよびその製造方法
US10/567,935 US20060237734A1 (en) 2003-08-29 2004-08-19 Thin-layer light-emitting diode chip and method for the production thereof
TW093125701A TWI243491B (en) 2003-08-29 2004-08-27 Thin-layer luminous diode chip and its production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10340271.3A DE10340271B4 (de) 2003-08-29 2003-08-29 Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10340271A1 true DE10340271A1 (de) 2005-04-14
DE10340271B4 DE10340271B4 (de) 2019-01-17

Family

ID=34258319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10340271.3A Expired - Fee Related DE10340271B4 (de) 2003-08-29 2003-08-29 Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20060237734A1 (de)
EP (1) EP1658644A2 (de)
JP (1) JP2007504640A (de)
KR (1) KR20060135599A (de)
CN (1) CN1846316A (de)
DE (1) DE10340271B4 (de)
TW (1) TWI243491B (de)
WO (1) WO2005024962A2 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048408A1 (de) * 2005-06-10 2006-12-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnfilm-Halbleiterkörper
DE102008050538A1 (de) * 2008-06-06 2010-02-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008062932A1 (de) * 2008-12-23 2010-06-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102018107615A1 (de) * 2017-09-06 2019-03-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI433343B (zh) * 2004-06-22 2014-04-01 Verticle Inc 具有改良光輸出的垂直構造半導體裝置
DE112006001835T5 (de) * 2005-07-11 2008-05-15 GELcore, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Valley View Laserabgehobene LED mit verbesserter Lichtausbeute
WO2007031929A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for manufacturing led wafer with light extracting layer
EP1962350A1 (de) * 2007-02-22 2008-08-27 LEXEDIS Lighting GmbH Emittierende Oberfläche von Leuchtdioden-Paketen
KR100886359B1 (ko) * 2007-03-19 2009-03-03 전남대학교산학협력단 마이크로 렌즈가 구비된 발광 다이오드
DE102007018837A1 (de) * 2007-03-26 2008-10-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Lumineszenzdiodenchips und Lumineszenzdiodenchip
KR100921466B1 (ko) * 2007-08-30 2009-10-13 엘지전자 주식회사 질화물계 발광 소자 및 그 제조방법
US20100132404A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-03 Progressive Cooling Solutions, Inc. Bonds and method for forming bonds for a two-phase cooling apparatus
CN101562224B (zh) * 2009-05-05 2011-10-05 深圳华映显示科技有限公司 一种光源装置及其制造方法
KR101101858B1 (ko) * 2010-05-27 2012-01-05 고려대학교 산학협력단 반도체 발광소자 및 그 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310623A (en) * 1992-11-27 1994-05-10 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Method for fabricating microlenses
US5779924A (en) * 1996-03-22 1998-07-14 Hewlett-Packard Company Ordered interface texturing for a light emitting device
EP1329961A2 (de) * 2002-01-18 2003-07-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5324550A (en) * 1992-08-12 1994-06-28 Hitachi, Ltd. Pattern forming method
JP3316062B2 (ja) * 1993-12-09 2002-08-19 株式会社東芝 半導体発光素子
JPH10116861A (ja) * 1996-10-09 1998-05-06 Texas Instr Japan Ltd キャリアテープ、及びキャリアテープ製造方法
JP3448441B2 (ja) * 1996-11-29 2003-09-22 三洋電機株式会社 発光装置
JP3469484B2 (ja) * 1998-12-24 2003-11-25 株式会社東芝 半導体発光素子およびその製造方法
JP2001044491A (ja) * 1999-07-13 2001-02-16 Korai Kagi Kofun Yugenkoshi Led及びその製造方法
AU4139101A (en) 1999-12-03 2001-06-12 Cree Lighting Company Enhanced light extraction in leds through the use of internal and external optical elements
WO2002037146A1 (en) * 2000-11-03 2002-05-10 Mems Optical Inc. Anti-reflective structures
JP2002217450A (ja) * 2001-01-22 2002-08-02 Sanken Electric Co Ltd 半導体発光素子及びその製造方法
TW564584B (en) * 2001-06-25 2003-12-01 Toshiba Corp Semiconductor light emitting device
JP4098568B2 (ja) * 2001-06-25 2008-06-11 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
JP2005508269A (ja) * 2001-11-02 2005-03-31 エムイーエムエス・オプティカル・インコーポレイテッド グレースケールエッチングされたマスタモールドからマイクロ光学要素を製造する方法
TW576864B (en) * 2001-12-28 2004-02-21 Toshiba Corp Method for manufacturing a light-emitting device
US6610452B2 (en) 2002-01-16 2003-08-26 Xerox Corporation Toner compositions with surface additives

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310623A (en) * 1992-11-27 1994-05-10 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Method for fabricating microlenses
US5779924A (en) * 1996-03-22 1998-07-14 Hewlett-Packard Company Ordered interface texturing for a light emitting device
EP1329961A2 (de) * 2002-01-18 2003-07-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I.Schnitzer et al.: 30% external quantum efficien- cy from surface textured, thin-film ligth-emitting diodes. In: Appl. Phys. Lett. 63 (16), 1993, S. 2174-2176
I.Schnitzer et al.: 30% external quantum efficien-cy from surface textured, thin-film ligth-emitting diodes. In: Appl. Phys. Lett. 63 (16), 1993, S. 2174-2176 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005048408A1 (de) * 2005-06-10 2006-12-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnfilm-Halbleiterkörper
DE102005048408B4 (de) * 2005-06-10 2015-03-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Dünnfilm-Halbleiterkörper
DE102008050538A1 (de) * 2008-06-06 2010-02-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US10128405B2 (en) 2008-06-06 2018-11-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for the production thereof
US11222992B2 (en) 2008-06-06 2022-01-11 Osram Oled Gmbh Optoelectronic component and method for the production thereof
DE102008050538B4 (de) 2008-06-06 2022-10-06 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102008062932A1 (de) * 2008-12-23 2010-06-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
US8816353B2 (en) 2008-12-23 2014-08-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip
DE102018107615A1 (de) * 2017-09-06 2019-03-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
US11476389B2 (en) 2017-09-06 2022-10-18 Osram Oled Gmbh Method for producing an optoelectronic semiconductor chip having structures at the radiation passage surface, and optoelectronic semiconductor chip having structures at the radiation passage surface
DE102018107615B4 (de) 2017-09-06 2024-08-22 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip

Also Published As

Publication number Publication date
US20060237734A1 (en) 2006-10-26
TWI243491B (en) 2005-11-11
WO2005024962A2 (de) 2005-03-17
KR20060135599A (ko) 2006-12-29
JP2007504640A (ja) 2007-03-01
WO2005024962A3 (de) 2005-06-16
DE10340271B4 (de) 2019-01-17
TW200511616A (en) 2005-03-16
EP1658644A2 (de) 2006-05-24
CN1846316A (zh) 2006-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10017757B4 (de) LED auf AlGaInN-Basis mit dicker Epitaxieschicht für eine verbesserte Lichtextraktion und Verfahren zum Herstellen des Bauelements
EP2638575B1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zu dessen herstellung
DE112014000592B4 (de) Verfahren zum Herstellen von lichtemittierenden Nanostrukturhalbleitervorrichtungen
EP2132791B1 (de) Dünnfilm-leuchtdioden-chip und verfahren zur herstellung eines dünnfilm-leuchtdioden-chips
DE112014005954B4 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
EP2270875B1 (de) Strahlungsmittierendes Halbleiterbauelement und dessen Herstellungsverfahren
DE10330843B4 (de) Nitridhalbleiter-Leuchtdiode
DE102005041095A1 (de) Lichtemissionsvorrichtung und Lichtemissionselement
DE10340271B4 (de) Dünnschicht-Leuchtdiodenchip und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1845564A2 (de) Strahlungsemittierender Körper und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Körpers
DE102010027875A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements
DE102005029268B4 (de) Licht emittierendes Bauteil
DE102005052358A1 (de) Verfahren zum lateralen Zertrennen eines Halbleiterwafers und optoelektronisches Bauelement
DE10322705B4 (de) Herstellverfahren für eine LED mit dicker Epitaxieschicht auf III-V-Halbleiterbasis und derartige LED
DE10153321B4 (de) Leuchtdiode mit Bragg-Reflektor und Verfahren zur Herstellung derselben
EP1299909B1 (de) LUMINESZENZDIODENCHIP AUF DER BASIS VON InGaN UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG
DE112014000439B4 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE10229231B9 (de) Verfahren zum Herstellen eines Strahlung emittierenden und/oder empfangenden Halbleiterchips mit einer Strahlungsein- und/oder -auskoppel-Mikrostruktur
EP1739758B1 (de) Strahlungsemittierender optoelektronischer Halbleiterchip mit einer Diffusionsbarriere
DE102007060202A1 (de) Polarisierte Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement
WO2019020424A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip, hochvolthalbleiterchip und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips
DE102012106984A1 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
DE102014114194B4 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung
DE112019002362B4 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer ersten und einer zweiten Stromverteilungsstruktur
WO2021052825A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0033000000

Ipc: H01L0033440000

R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee