DE10354936B4 - Radiation-emitting semiconductor component - Google Patents
Radiation-emitting semiconductor component Download PDFInfo
- Publication number
- DE10354936B4 DE10354936B4 DE10354936A DE10354936A DE10354936B4 DE 10354936 B4 DE10354936 B4 DE 10354936B4 DE 10354936 A DE10354936 A DE 10354936A DE 10354936 A DE10354936 A DE 10354936A DE 10354936 B4 DE10354936 B4 DE 10354936B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- semiconductor
- radiation
- conversion element
- layer
- wavelength
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 295
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 154
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 97
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 169
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 34
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 29
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 23
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 8
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 2
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 206010063493 Premature ageing Diseases 0.000 description 4
- 208000032038 Premature aging Diseases 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical class [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/08—Semiconductor 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 plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0756—Stacked arrangements of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/02—Semiconductor 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
- H01L33/10—Semiconductor 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 light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/44—Semiconductor 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
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor 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
- H01L33/48—Semiconductor 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 body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (1), der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone (3) umfaßt und eine Hauptfläche (4) aufweist, wobei in der aktiven Zone (3) Strahlung einer Wellenlänge λP erzeugt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
– auf der Hauptfläche (4) eine Spiegelschicht (15) angeordnet ist,
– dem Halbleiterkörper (1) ein Halbleiterkonversionselement (2) nachgeordnet ist,
– das Halbleiterkonversionselement (2) von der in der aktiven Zone (3) erzeugten Strahlung der Wellenlänge λP angeregt wird,
– das Halbleiterkonversionselement (2) Strahlung einer Wellenlänge λS1 aussendet, welche größer als die Wellenlänge λP ist,
– die Halbleiterschichtenfolge seitens der Hauptfläche (4) auf einem Träger (5) angeordnet ist,
– das Halbleiterkonversionselement (2) auf der Seite des Trägers (5) angeordnet ist, auf der die Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist,
– die Spiegelschicht (15) zwischen dem Träger (5) und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist,
– die Spiegelschicht (15) ein Metall enthält, und...A radiation-emitting semiconductor component having a semiconductor body (1) which comprises a semiconductor layer sequence with an active zone (3) and a main surface (4), wherein in the active zone (3) radiation of a wavelength λ P is generated,
characterized in that
On the main surface (4) a mirror layer (15) is arranged,
- The semiconductor body (1) is arranged downstream of a semiconductor conversion element (2),
The semiconductor conversion element (2) is excited by the radiation of wavelength λ P generated in the active zone (3),
- The semiconductor conversion element (2) emits radiation of a wavelength λ S1 , which is greater than the wavelength λ P ,
The semiconductor layer sequence is arranged on a support (5) on the part of the main surface (4),
- The semiconductor conversion element (2) on the side of the carrier (5) is arranged, on which the semiconductor layer sequence is arranged,
The mirror layer (15) is arranged between the carrier (5) and the semiconductor layer sequence,
- The mirror layer (15) contains a metal, and ...
Description
Die Erfindung betrifft ein strahlungemittierendes Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone umfaßt und eine Hauptfläche aufweist, wobei in der aktiven Zone Strahlung einer Wellenlänge λP erzeugt wird.The invention relates to a radiation-emitting semiconductor component having a semiconductor body which comprises a semiconductor layer sequence with an active zone and has a main surface, wherein radiation of a wavelength λ P is generated in the active zone.
Derartige strahlungemittierende Halbleiterbauelemente werden oftmals zur Herstellung mischfarbigen, insbesondere weißen Lichts benutzt.Such radiation-emitting semiconductor components are often used for producing mixed-color, in particular white light.
Die Strahlung der Wellenlänge λP kann dazu beispielsweise einen Leuchtstoff anregen, der in der Umhüllung des Halbleiterbauelements angeordnet ist und Strahlung einer größeren Wellenlänge reemittiert. Ein solches Bauelement ist in der Druckschrift
Auch in den Druckschriften
Die Strahlung der Wellenlänge λP muss allerdings zuerst das Substrat durchlaufen, bevor sie das Halbleitermaterial anregen kann. Dies kann zur Folge haben, dass sie teilweise vom Substrat absorbiert wird. Der absorbierte Anteil kann somit das Halbleitermaterial nicht mehr anregen. Weiterhin kann auch die relativ große Entfernung der Halbleitermaterialschicht von der aktiven Zone zu einer ineffizienten Anregung des Halbleitermaterials führen, da die Intensität der Strahlung der Wellenlänge λP mit zunehmender Entfernung von der aktiven Zone abnimmt.However, the radiation of wavelength λ P must first pass through the substrate before it can excite the semiconductor material. This can result in being partially absorbed by the substrate. The absorbed portion can thus no longer excite the semiconductor material. Furthermore, the relatively large distance of the semiconductor material layer from the active zone can lead to inefficient excitation of the semiconductor material, since the intensity of the radiation of wavelength λ P decreases with increasing distance from the active zone.
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein strahlungemittierendes Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art anzugeben, das möglichst effizient, insbesondere hinsichtlich der Absorption der Strahlung mit der Wellenlänge λP im Substrat, arbeitet. Weiterhin soll ein derartiges strahlungemittierendes Halbleiterbauelement möglichst einfach herstellbar sein.Object of the present invention is to provide a radiation-emitting semiconductor device of the type mentioned, which works as efficiently as possible, in particular with regard to the absorption of the radiation having the wavelength λ P in the substrate. Furthermore, such a radiation-emitting semiconductor component should be as easy as possible to produce.
Diese Aufgabe wird durch ein strahlungemittierendes Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 5 gelöst.This object is achieved by a radiation-emitting semiconductor component having the features of
In einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen strahlungemittierenden Halbleiterbauelements enthält dieses einen Halbleiterkörper, der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone umfaßt und eine Hauptfläche aufweist, wobei in der aktiven Zone Strahlung einer Wellenlänge λP erzeugt wird. Dem Halbleiterkörper ist dabei ein Halbleiterkonversionselement nachgeordnet, das von der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung angeregt wird und Strahlung einer Wellenlänge λS1 aussendet, die größer als die Wellenlänge λP ist. Ferner ist die Halbleiterschichtenfolge seitens der Hauptfläche auf einem Träger oder einem Aufwachssubstrat und das Halbleiterkonversionselement auf der Seite des Trägers mit der Halbleiterschichtenfolge angeordnet.In a first embodiment of a radiation-emitting semiconductor component according to the invention, the latter contains a semiconductor body which comprises a semiconductor layer sequence with an active zone and has a main surface, radiation of a wavelength λ P being generated in the active zone. In this case, the semiconductor body is followed by a semiconductor conversion element, which is excited by the radiation generated in the active zone and emits radiation of a wavelength λ S1 which is greater than the wavelength λ P. Furthermore, the semiconductor layer sequence is arranged on the side of the main surface on a carrier or a growth substrate and the semiconductor conversion element on the side of the carrier with the semiconductor layer sequence.
In dieser Ausführungsform ist auf der Hauptfläche eine Spiegelschicht angeordnet, wobei die Spiegelschicht zwischen dem Träger und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement ist als ein Dünnschichtbauelement ausgeführt, bei dem ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge entfernt und die Halbleiterschichtenfolge an dem Träger befestigt ist. Ferner kann das Halbleiterkonversionselement mehrstückig ausgebildet sein.In this embodiment, a mirror layer is arranged on the main surface, wherein the mirror layer is arranged between the carrier and the semiconductor layer sequence. The semiconductor component is designed as a thin-film component in which a growth substrate for the semiconductor layer sequence is removed and the semiconductor layer sequence is attached to the carrier. Furthermore, the semiconductor conversion element may be formed in several pieces.
In einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen strahlungemittierenden Halbleiterbauelements enthält dieses einen Halbleiterkörper, der eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone umfaßt und eine Hauptfläche aufweist, wobei in der aktiven Zone Strahlung einer Wellenlänge λP erzeugt wird. Dem Halbleiterkörper ist dabei ein Halbleiterkonversionselement nachgeordnet, das von der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung angeregt wird und Strahlung einer Wellenlänge λS1 aussendet, die größer als die Wellenlänge λP ist. Ferner ist das Halbleiterkonversionselement mehrstückig in der Form von Partikeln ausgebildet. Das Halbleiterkonversionselement enthält mindestens einen III-V-Halbleiter.In a further embodiment of a radiation-emitting semiconductor component according to the invention, the latter contains a semiconductor body which comprises a semiconductor layer sequence with an active zone and has a main area, radiation of a wavelength λ P being generated in the active zone. The semiconductor body is followed by a semiconductor conversion element which is excited by the radiation generated in the active zone and radiation of a wavelength λ S1 which is larger than the wavelength λ P. Further, the semiconductor conversion element is formed in a plurality of pieces in the form of particles. The semiconductor conversion element contains at least one III-V semiconductor.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist auf der Hauptfläche eine Spiegelschicht angeordnet und/oder die Halbleiterschichtenfolge seitens der Hauptfläche auf einem Träger oder einem Aufwachssubstrat angeordnet.In a development of this embodiment, a mirror layer is arranged on the main surface and / or the semiconductor layer sequence is arranged on the side of the main surface on a carrier or a growth substrate.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die in den oben genannten Ausführungsformen und in deren Weiterbildungen genannten Merkmale und deren Vorteile, sowie auf weitere Ausgestaltungen der Erfindung.The following statements relate to the features mentioned in the above-mentioned embodiments and in their developments and their advantages, as well as to further embodiments of the invention.
Die Halbleiterschichtenfolge enthält bevorzugt mindestens einen III-V-Halbleiter, besonders bevorzugt InxGayAl1-x-yN, InxGayAl1-x-yP und/oder InxGayAl1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.The semiconductor layer sequence preferably comprises at least one III-V semiconductor, more preferably In x Ga y Al 1-xy N, In x Ga y Al 1-xy P and / or In x Ga y Al 1-xy As, each with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1.
Der Träger oder das Aufwachssubstrat, auf dem die Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein kann, enthält bevorzugt ein für den jeweiligen Halbleiter geeignetes Material. Wird beispielsweise InxGayAl1-x-yN verwendet, so kann der Träger oder das Aufwachssubstrat beispielsweise Si, SiC, Saphir, eine SOI-Struktur (Silicon an Insulator) oder andere geeignete Materialien oder Strukturen aufweisen. Diese können eventuell noch zur Erhöhung ihrer Leitfähigkeit dotiert – zum Beispiel SiC mit N – oder mit einer Leiterstruktur versehen sein, falls dies zum Beispiel für die elektrische Kontaktierung des strahlungemittierenden Halbleiterbauelements vorteilhaft oder erforderlich ist.The carrier or the growth substrate on which the semiconductor layer sequence can be arranged preferably contains a material suitable for the respective semiconductor. For example, when In x Ga y Al 1-xy N is used, the support or growth substrate may include, for example, Si, SiC, sapphire, an SOI (silicone-insulator) structure, or other suitable materials or structures. These may possibly be doped to increase their conductivity - for example, SiC with N - or be provided with a conductor structure, if this is advantageous or necessary, for example, for the electrical contacting of the radiation-emitting semiconductor device.
Die Spiegelschicht ist vorzugsweise zwischen dem Träger beziehungsweise dem Aufwachssubstrat und der Halbleiterschichtenfolge angeordnet, für die auftretenden Wellenlängen reflektierend und/oder elektrisch leitend ausgebildet. Eine derartige Spiegelschicht reduziert mit Vorteil die Absorption der auftretenden Strahlungen in einem eventuell unter ihr angeordneten Aufwachssubstrat oder Träger und kann auch zur elektrischen Kontaktierung des strahlungemittierenden Halbleiterbauelements dienen. Die Spiegelschicht weist zum Beispiel einen Braggspiegel auf und/oder enthält ein Metall, bevorzugt Ag, Al, Au oder Pt.The mirror layer is preferably arranged between the carrier or the growth substrate and the semiconductor layer sequence, for the wavelengths occurring reflective and / or electrically conductive. Such a mirror layer advantageously reduces the absorption of the radiation which occurs in a growth substrate or carrier which may be arranged underneath it and may also serve for the electrical contacting of the radiation-emitting semiconductor component. The mirror layer has, for example, a Bragg mirror and / or contains a metal, preferably Ag, Al, Au or Pt.
Ferner kann eine derartige Spiegelschicht den Anteil der Strahlung der Wellenlänge λP, der das Halbleiterkonversionselement anregen kann vorteilhaft erhöhen, da durch die Reflexion an der Spiegelschicht bevorzugt ein größerer Anteil dieser Strahlung auf das Halbleiterkonversionselement trifft.Furthermore, such a mirror layer can advantageously increase the proportion of the radiation of wavelength λ P that can excite the semiconductor conversion element, since a larger portion of this radiation preferably strikes the semiconductor conversion element due to the reflection at the mirror layer.
Weiterhin kann auch auf der der Hauptfläche gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge eine derartige Spiegelschicht angeordnet sein.Furthermore, such a mirror layer can also be arranged on the side of the semiconductor layer sequence opposite the main surface.
Bevorzugt ist die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch auf dem Aufwachssubstrat gewachsen und wird eventuell nachfolgend auf dem Träger befestigt. Falls in dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement zum Beispiel eine Spiegelschicht vorgesehen werden soll, die nicht oder nur erschwert epitaktisch gewachsen werden kann, so kann es günstig sein, das noch vorhandene Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens – beispielsweise durch mechanische Belastung, ein Laserablöseverfahren oder Ätzen – zu entfernen, und die Halbleiterschichtenfolge nach dem Aufbringen der Spiegelschicht auf einem Träger zu befestigen. Die Befestigung auf dem Träger kann hierbei vor oder nach dem Ablösen des Aufwachssubstrats geschehen. Wird das Aufwachssubstrat jedoch vor der Befestigung auf dem Träger abgelöst, so ist die Halbleiterschichtenfolge mit Vorteil mechanisch stabilisiert ausgebildet, beispielsweise durch eine entsprechend große Dicke der Halbleiterschichtenfolge, um schädliche Auswirkungen zu vermeiden. Derartige Bauelemente, die durch Ablösen des Aufwachssubstrat und Anordnung der Halbleiterschichtenfolge auf einem Träger entstehen, werden auch als Dünnschichtbauelemente bezeichnet.Preferably, the semiconductor layer sequence is grown epitaxially on the growth substrate and is possibly subsequently attached to the carrier. If, for example, a mirror layer is to be provided in the radiation-emitting semiconductor component which can not be grown epitaxially, it may be advantageous to use the still existing growth substrate of the semiconductor layer sequence using a suitable method - for example by mechanical stress, laser stripping or etching - To remove, and to secure the semiconductor layer sequence after applying the mirror layer on a support. The attachment to the carrier can be done before or after the detachment of the growth substrate. If, however, the growth substrate is removed from the support prior to attachment, the semiconductor layer sequence is advantageously mechanically stabilized, for example by a correspondingly large thickness of the semiconductor layer sequence, in order to avoid harmful effects. Such components, which are formed by detachment of the growth substrate and arrangement of the semiconductor layer sequence on a support, are also referred to as thin-film components.
Das Aufbringen der Spiegelschicht erfolgt beispielsweise durch Aufdampfen oder Sputtern und die Befestigung durch ein, vorzugsweise metallisches und/oder elektrisch leitfähiges, Lot. Insbesondere gilt dies für Bauelemente, in denen die Spiegelschicht zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Träger angeordnet ist.The application of the mirror layer is carried out, for example, by vapor deposition or sputtering and the attachment by a, preferably metallic and / or electrically conductive, solder. In particular, this applies to components in which the mirror layer is arranged between the semiconductor layer sequence and the carrier.
Das dem Halbleiterkörper nachgeordnete Halbleiterkonversionselement enthält bevorzugt einen III-V-Halbleiter, besonders bevorzugt InxGayAl1-x-yP, InxGayAl1-x-yN und/oder InxGayAl1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.The semiconductor conversion element downstream of the semiconductor body preferably contains a III-V semiconductor, particularly preferably In x Ga y Al 1-xy P, In x Ga y Al 1-xy N and / or In x Ga y Al 1-xy As, each with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1.
Beim Anlegen einer Spannung in Betriebsrichtung wird in der aktiven Zone der Halbleiterschichtenfolge Strahlung der Wellenlänge λP erzeugt. Die Strahlung der Wellenlänge λS1 wird durch die der Wellenlänge λP optisch angeregt. Die Wellenlänge λP wird vom Halbleiterkonversionselement absorbiert, und zumindest teilweise als Strahlung der Wellenlänge λS1 wieder reemittiert. Dabei ist die reemittierte Wellenlänge λS1 größer als die anregende Wellenlänge λP. Die Absorption und/oder die Reemission finden bevorzugt im III-V-Halbleiter statt. Dabei kann die reemittierte Strahlungsleistung von der absorbierten Strahlungsleistung und diese wiederum von der Dicke des absorbierenden Materials im Halbleiterkonversionselement abhängen.When a voltage is applied in the operating direction, radiation of the wavelength λ P is generated in the active zone of the semiconductor layer sequence. The radiation of the wavelength λ S1 is optically excited by the wavelength λ P. The wavelength λ P is absorbed by the semiconductor conversion element, and at least partially re-emitted as radiation of the wavelength λ S1 . In this case, the re-emitted wavelength λ S1 is greater than the exciting wavelength λ P. The absorption and / or the reemission preferably take place in the III-V semiconductor. In this case, the re-emitted radiation power may depend on the absorbed radiation power and this in turn on the thickness of the absorbent material in the semiconductor conversion element.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Halbleiterkonversionselements umfaßt dieses mindestens eine Schicht, die beispielsweise epitaktisch auf einem Substrat gewachsen wurde. Diese Schicht enthält bevorzugt einen III-V-Halbleiter, weist eine Energielücke auf, die der Wellenlänge λS1 entspricht und/oder sendet Strahlung dieser Wellenlänge aus, die von der der Wellenlänge λP angeregt wird. Da die Strahlung der Wellenlänge λP durch diese Schicht zumindest teilweise in Strahlung der Wellenlänge λS1 umgewandelt werden kann, wird diese im Halbleiterkonversionselement enthaltene Schicht im weiteren als Konversionsschicht bezeichnet. Weiterhin wird die Konversionsschicht bevorzugt so hergestellt, dass deren Energielücke sowie ihre Schichtdicke und somit die Wellenlänge λS1 sowie die absorbierte Strahlungsleistung der Wellenlänge λP geeignet bestimmt sind. Der III-V-Halbleiter InxGayAl1-x-yP ist dafür besonders geeignet, da dieses Material je nach Zusammensetzung Strahlung über einen großen Spektralbereich, wie dem grünen gelben oder roten Bereich aussenden kann. Insbesondere gilt dies, falls die aktive Zone des strahlungemittierenden Bauelements InxGayAl1-x-yN enthält und somit Strahlung einer Wellenlänge erzeugt, die kleiner als die Wellenlängen des genannten Spektralbereichs ist. In a preferred embodiment of the semiconductor conversion element, this comprises at least one layer which has been epitaxially grown on a substrate, for example. This layer preferably contains a III-V semiconductor, has an energy gap corresponding to the wavelength λ S1 and / or emits radiation of this wavelength, which is excited by the wavelength λ P. Since the radiation of the wavelength λ P can be at least partially converted by this layer into radiation of the wavelength λ S1 , this layer contained in the semiconductor conversion element is referred to below as a conversion layer. Furthermore, the conversion layer is preferably formed so that their energy gap and their layer thickness and thus the wavelength λ S1 and the absorbed radiation power of wavelength λ P are determined appropriately. The III-V semiconductor In x Ga y Al 1-xy P is particularly suitable for this because, depending on the composition, this material can emit radiation over a large spectral range, such as the green yellow or red region. In particular, this applies if the active zone of the radiation-emitting component contains In x Ga y Al 1-xy N and thus generates radiation of a wavelength which is smaller than the wavelengths of said spectral range.
Das Substrat der Konversionsschicht, welches zum Beispiel GaAs enthält, wird bei der Erfindung besonders bevorzugt entfernt, nachdem das Halbleiterkonversionselement dem Halbleiterkörper nachgeordnet wurde. Diese Entfernung kann zum Beispiel durch mechanische Belastung, selektives Ätzen oder ein Laserablöseverfahren erfolgen.The substrate of the conversion layer, which contains, for example, GaAs, is particularly preferably removed in the invention after the semiconductor conversion element has been arranged downstream of the semiconductor body. This removal can be done, for example, by mechanical stress, selective etching or a laser stripping process.
Das Substrat der Konversionsschicht kann auch entfernt werden, bevor das Halbleiterkonversionselement dem Halbleiterkörper nachgeordnet wird. Allerdings ist das Halbleiterkonversionselement dann mit Vorteil mechanisch stabilisiert ausgebildet, beispielsweise durch eine relativ große Dicke, um schädliche Auswirkungen zu vermeiden.The substrate of the conversion layer can also be removed before the semiconductor conversion element is arranged downstream of the semiconductor body. However, the semiconductor conversion element is then advantageously mechanically stabilized, for example by a relatively large thickness, in order to avoid harmful effects.
Ferner kann das Halbleiterkonversionselement, beispielsweise vor der Entfernung des Substrats, auf einer Trägerschicht angeordnet und/oder, zum Beispiel über einen vorzugsweise strahlungsdurchlässigen Klebstoff, auf dieser befestigt werden. Die Trägerschicht ist mit Vorteil für die auftretenden Strahlungen durchlässig und/oder bezüglich der elektrischen Kontaktierung der Halbleiterschichtenfolge elektrisch isolierend oder isoliert ausgebildet. Als Materialien der Trägerschicht kommen beispielsweise elektrisch isolierende Gläser und elektrisch isolierende Kristalle wie zum Beispiel ZnO-Bulkkristalle in Betracht.Furthermore, the semiconductor conversion element, for example, before the removal of the substrate, arranged on a support layer and / or, for example, via a preferably radiation-transparent adhesive, be attached thereto. The carrier layer is advantageously permeable to the occurring radiation and / or electrically insulating or insulated with respect to the electrical contacting of the semiconductor layer sequence. Suitable materials for the carrier layer include, for example, electrically insulating glasses and electrically insulating crystals such as, for example, ZnO bulk crystals.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des strahlungemittierenden Halbleiterbauelements überlagern sich die Strahlungen der Wellenlängen λP und λS1 zumindest teilweise zu mischfarbigem Licht. Unter mischfarbigem Licht ist dabei Licht zu verstehen, dessen Farbkoordinaten Punkte innerhalb der Begrenzung des CIE-Farbdiagramms kennzeichnen. Unter anderem können sich die Strahlungen zu weißem Licht überlagern. Besonders bevorzugt liegt dabei λP im blauen und λS1 im grünen bis roten Spektralbereich.In a particularly preferred embodiment of the radiation-emitting semiconductor component, the radiations of the wavelengths λ P and λ S1 are at least partially superimposed to form mixed-color light. By mixed-colored light is meant light whose color coordinates indicate points within the boundary of the CIE color diagram. Among other things, the radiation can be superimposed to white light. Particularly preferred is λ P in the blue and λ S1 in the green to red spectral range.
Es sei angemerkt, daß unter Weißlicht im Rahmen der Erfindung neben rein weißem Licht mit den Farbkoordinaten x = y = 1/3 im CIE-Farbdiagramm auch weißliches Licht, beispielsweise mit einem Farbstich, zu verstehen ist. Im Zweifel können der Weißlicht-Bereich gemäß der Definition in DIN 6163 Teil 5 (Signalgeber Straße) oder die CIE-Norm herangezogen werden.It should be noted that under white light in the context of the invention in addition to pure white light with the color coordinates x = y = 1/3 in the CIE color diagram whitish light, for example, with a color cast, to understand. In case of doubt, the white light range can be used according to the definition in DIN 6163 Part 5 (Signaling device road) or the CIE standard.
Das Halbleiterkonversionselement kann im Rahmen der Erfindung auch so ausgeführt sein, dass die Strahlung der Wellenlänge λP derart vollständig in diesem absorbiert wird, dass das strahlungemittierende Halbleiterbauelement Licht emittiert welches einen einfarbigen Eindruck erweckt. Einfarbiges Licht kann im Gegensatz zu mischfarbigem Licht auch Farbkoordinaten aufweisen, die Punkte auf dem Rand des CIE-Farbdiagramms angeben.In the context of the invention, the semiconductor conversion element may also be designed in such a way that the radiation of the wavelength λ P is absorbed completely in it in such a way that the radiation-emitting semiconductor component emits light which gives a monochrome impression. Monochrome light, unlike mixed-color light, can also have color coordinates that indicate points on the edge of the CIE color chart.
Die vollständige Absorption kann beispielsweise durch eine entsprechend dicke Halbleiterkonversionselementschicht auf der der Hauptfläche gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge, eine entsprechend hohe Anzahl von Halbleiterkonversionselementpartikeln auf dem Halbleiterkörper und/oder eine entsprechend hohe Dichte von geeigneten Halbleiterkonversionselementpartikeln in der Umhüllung erreicht werden. Die genannten Ausbildungen des Halbleiterkonversionselementes werden weiter unten genauer beschrieben. Die Farbe des einfarbigen Lichts ist hierbei durch die Wellenlänge λS1 bestimmt.The complete absorption can be achieved for example by a correspondingly thick semiconductor conversion element layer on the side of the semiconductor layer sequence opposite the main surface, a correspondingly high number of semiconductor conversion element particles on the semiconductor body and / or a correspondingly high density of suitable semiconductor conversion element particles in the enclosure. The mentioned embodiments of the semiconductor conversion element will be described in more detail below. The color of the monochromatic light is determined by the wavelength λ S1 .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Halbleiterkonversionselements umfaßt dieses neben der Konversionsschicht noch mindestens eine Schutzschicht, die mit Vorteil einen III-V-Halbleiter wie beispielsweise InxGayAl1-x-yAs, mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 enthält. Diese Schutzschicht vermindert mit Vorteil nachteilige äußere Einflüsse auf die Konversionsschicht – wie zum Beispiel Oxidation – und kann zudem die Effizienz des Halbleiterkonversionselements, beispielsweise durch Verringerung einer nachteiligen strahlungslosen Oberflächenrekombination von Elektron-Loch-Paaren in der Konversionsschicht, die von der Strahlung der Wellenlänge λP erzeugt wurden, erhöhen. Die Schutzschicht enthält besonders bevorzugt GaAs oder AlGaAs, ist strahlungsdurchlässig und/oder der Konversionsschicht nachgeordnet. Mit Vorteil grenzt eine derartige Schicht auf mindestens einer Seite direkt an die Konversionsschicht.In a further preferred refinement of the semiconductor conversion element, this further comprises, in addition to the conversion layer, at least one protective layer, which advantageously has a III-V semiconductor such as, for example, In x Ga y Al 1-xy As, where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 and x + y ≤ 1. This protective layer advantageously reduces adverse external influences on the conversion layer - such as oxidation - and may also increase the efficiency of the semiconductor conversion element, for example, by reducing detrimental nonradiative surface recombination of electron-hole pairs in the conversion layer caused by the radiation of wavelength λ P were raised. The protective layer particularly preferably contains GaAs or AlGaAs, is radiation-permeable and / or is arranged downstream of the conversion layer. With advantage borders one Such layer on at least one side directly to the conversion layer.
Nach der Herstellung des Halbleiterkonversionselements kann dieses auf verschiedenste Weisen und in den verschiedenen Formen ausgebildet werden. Beispielhafte Ausbildungen sind Halbleiterkonversionselemente in schichtartigen und mehrstükkigen Ausbildungen, letztere insbesondere in der Form von Partikeln und mehrstückigen Schichten. Unter mehrstückigen Ausbildungen ist dabei jede Ausbildung zu verstehen, in der das Halbleiterkonversionselement nicht in einem Stück zusammenhängt, sondern durch mehrere Stücke gebildet ist. Insbesondere bezieht sich dies auch auf mehrstückige Ausbildungen, die durch Zersägen oder anderweitige Zerteilungen des Halbleiterkonversionselements entstehen. Das Halbleiterkonversionselement kann auch Mischungen dieser Ausbildungen aufweisen.After the semiconductor conversion element has been manufactured, it can be formed in various ways and in the various forms. Exemplary embodiments are semiconductor conversion elements in layered and mehrstükkigen training, the latter in particular in the form of particles and multi-part layers. Under multi-part training is any training to understand in which the semiconductor conversion element is not connected in one piece, but is formed by several pieces. In particular, this also relates to multi-part formations, which arise by sawing or otherwise dicing the semiconductor conversion element. The semiconductor conversion element can also have mixtures of these embodiments.
Halbleiterkonversionselementpartikel im obigen Sinne sind alle Formen, die beim Zerkleinern, insbesondere beim Zermahlen, des Halbleiterkonversionselements entstehen können, wie zum Beispiel regelmäßig oder unregelmäßig geformte Partikel mit gekrümmten oder ungekrümmten Oberflächen, wie zum Beispiel Plättchen-, Quader- oder Kugelformen.Semiconductor conversion element particles in the above sense are all forms that can arise during comminution, especially when grinding, the semiconductor conversion element, such as regularly or irregularly shaped particles with curved or non-curved surfaces, such as platelet, cuboid or spherical shapes.
Die Partikel sind bevorzugt so ausgeführt, dass die von ihnen reemittierte Strahlung der Wellenlänge λS1 bezüglich jeden Partikels eine annähernd gleiche Strahlungsleistung besitzt, wodurch die Strahlung der Wellenlänge λS1 und damit das ein- oder mischfarbige Licht, insbesondere bezüglich der reemittierten Strahlungsleistung, homogener wirken kann.The particles are preferably designed so that the re-emitted radiation of wavelength λ S1 with respect to each particle has an approximately equal radiant power, whereby the radiation of wavelength λ S1 and thus the single- or mixed-color light, in particular with respect to the reemitierten radiation power, acting more homogeneous can.
Die Nachordnung des Halbleiterkonversionselements bezüglich des Halbleiterkörpers kann auf verschiedene Arten vollzogen werden. Dabei sind insbesondere die Ausbildungen des Halbleiterkonversionselements in obigem Sinne möglich. Beispiele sind durch die zumindest teilweisen Anordnungen auf dem Halbleiterkörper, insbesondere dessen Oberfläche, oder dem Träger gegeben. Weiterhin kann das Halbleiterkonversionselement in einer seiner Ausbildungen dem Halbleiterkörper und/oder dem Träger zumindest teilweise nachgeordnet sein, ohne auf diesem angeordnet zu sein. Auch eine Kombination der verschiedenen Anordnungen des Halbleiterkonversionselements ist möglich.The readjustment of the semiconductor conversion element with respect to the semiconductor body can be accomplished in various ways. In particular, the embodiments of the semiconductor conversion element in the above sense are possible. Examples are given by the at least partial arrangements on the semiconductor body, in particular its surface, or the carrier. Furthermore, in one of its embodiments, the semiconductor conversion element may at least partially be arranged downstream of the semiconductor body and / or the carrier, without being arranged thereon. A combination of the different arrangements of the semiconductor conversion element is possible.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des strahlungemittierenden Halbleiterbauelements ist das Halbleiterkonversionselement zumindest teilweise auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet und ist beispielsweise in Form einer Halbleiterkonversionselementschicht, mehrstückig, oder insbesondere als Partikel ausgebildet.In a preferred embodiment of the radiation-emitting semiconductor component, the semiconductor conversion element is arranged at least partially on the surface of the semiconductor body and is embodied, for example, in the form of a semiconductor conversion element layer, in several parts, or in particular as particles.
Das Halbleiterkonversionselement in schichtartiger oder mehrstückiger Form kann beispielsweise auf einer Trägerschicht der obengenannten Art befestigt sein und/oder über einen vorzugsweise strahlungsdurchlässigen Klebstoff mit dem Halbleiterkörper verbunden sein. Besonders bevorzugt ist die Trägerschicht auf der der Hauptfläche gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge angeordnet.The semiconductor conversion element in a layered or multi-piece form may for example be fastened to a carrier layer of the abovementioned type and / or connected to the semiconductor body via a preferably radiation-transmissive adhesive. Particularly preferably, the carrier layer is arranged on the opposite side of the main surface of the semiconductor layer sequence.
Wird das Halbleiterkonversionselement in Form von Partikeln auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet, so wird das Zerkleinern mit Vorteil ohne die Trägerschicht durchgeführt.If the semiconductor conversion element is arranged in the form of particles on the surface of the semiconductor body, the comminution is advantageously carried out without the carrier layer.
Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, dass die Wellenlängenkonversion sehr effektiv in der Nähe der aktiven Zone durchgeführt werden kann, da die Intensität der zu konvertierenden Strahlung in der Nähe der aktiven Zone höher ist, als weiter von dieser entfernt. Ist der Halbleiterkörper zumindest teilweise von einer Umhüllung umgeben, so vermindert eine derartige Anordnung des Halbleiterkonversionselements mit Vorteil auch eine vorzeitige Alterung oder Degradation des Umhüllungsmaterials durch die energiereichere Strahlung der Wellenlänge λP, da diese zumindest teilweise nahe des Halbleiterkörpers in eine energieärmere der Wellenlänge λS1 konvertiert wird. Damit wird die Umhüllung der energiereicheren Strahlung nur in geringerem Maße ausgesetzt.Such an arrangement has the advantage that the wavelength conversion can be carried out very effectively in the vicinity of the active zone, since the intensity of the radiation to be converted is higher in the vicinity of the active zone than further away from it. If the semiconductor body is at least partially surrounded by a cladding, such an arrangement of the semiconductor conversion element advantageously also reduces premature aging or degradation of the cladding material by the higher-energy radiation of the wavelength λ P , since this is at least partially close to the semiconductor body in a lower energy of the wavelength λ S1 is converted. Thus, the envelope of the higher-energy radiation is exposed only to a lesser extent.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen strahlungemittierenden Halbleiterbauelements ist der Halbleiterkörper zumindest teilweise von einer Umhüllung umgeben, die beispielsweise ein Reaktionsharz, wie ein Acryl-, Silikon- oder Epoxidharz, oder sogenanntes Mould Compound enthält.In a further preferred refinement of the radiation-emitting semiconductor component according to the invention, the semiconductor body is at least partially surrounded by a cladding which contains, for example, a reaction resin such as an acrylic, silicone or epoxy resin or so-called mold compound.
Auch in dieser Ausgestaltung kann das Halbleiterkonversionselement in einer seiner Ausbildungen zumindest teilweise auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers oder des Trägers angeordnet sein.Also in this embodiment, the semiconductor conversion element can be arranged in one of its embodiments at least partially on the surface of the semiconductor body or the carrier.
Besonders bevorzugt ist das Halbleiterkonversionselement zumindest teilweise in der Form von kleinen Partikeln in der Umhüllung angeordnet. Dies kann bei der Herstellung derartiger strahlungemittierender Halbleiterbauelemente von Vorteil sein, da die Partikel in das Umhüllungsmaterial eingebracht werden können, bevor dieses um den Halbleiterkörper angeordnet wird. Damit können die Halbleiterkonversionselementpartikel gleichzeitig mit der Umhüllung um den Halbleiterkörper angeordnet werden.Particularly preferably, the semiconductor conversion element is arranged at least partially in the form of small particles in the enclosure. This can be advantageous in the production of such radiation-emitting semiconductor components, since the particles can be introduced into the cladding material before it is arranged around the semiconductor body. In this way, the semiconductor conversion element particles can be arranged simultaneously with the cladding around the semiconductor body.
Mit Vorteil sind die Halbleiterkonversionselementpartikel in der Umhüllung möglichst nahe am Halbleiterkörper beziehungsweise am Träger angeordnet, damit die Wellenlängenkonversion möglichst in der Nähe der aktiven Zone stattfinden kann. Dies hat die in der obigen Ausgestaltung genannten Vorteile und kann durch eine Sedimentierung der Partikel vor dem Aushärten des Umhüllungsmaterials erreicht werden.Advantageously, the semiconductor conversion element particles in the cladding are arranged as close as possible to the semiconductor body or to the carrier, so that the wavelength conversion can take place as close as possible to the active zone. This has the name mentioned in the above embodiment Advantages and can be achieved by sedimentation of the particles prior to curing of the wrapping material.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des strahlungemittierenden Halbleiterbauelements enthält dieses mindestens eine Antireflexionsschicht.In an advantageous development of the radiation-emitting semiconductor component, this contains at least one antireflection layer.
Diese Antireflexionsschicht ist bevorzugt so beschaffen, dass eine nachteilige Reflexion der auftretenden Strahlung, insbesondere an Grenzflächen zwischen Schichten und/oder Materialien, die einen nachteilig hohen Brechungsindexunterschied besitzen, vermindert wird.This antireflection layer is preferably such that a disadvantageous reflection of the occurring radiation, in particular at interfaces between layers and / or materials having a disadvantageously high refractive index difference, is reduced.
Dies kann beispielsweise durch eine λ/4-Schicht erreicht werden. Diese Schicht ist bevorzugt zwischen dem Halbleiterkörper und dem Halbleiterkonversionselement angeordnet und vermindert mit Vorteil die Reflexion der Wellenlänge λP an einer Grenzfläche die zwischen dem Halbleiterkonversionselement und dem Halbleiterkörper liegt. Weiter bevorzugt besitzt die Antireflexionsschicht einen Brechungsindex, der zwischen dem der aneinander grenzenden Schichten liegt. Enthält die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise InxGayAl1-x-yN und das Halbleiterkonversionselement InxGayAl1-x-yP, so kann eine geeignete Antireflexionsschicht beispielsweise SiN oder SiO2 enthalten. Idealerweise ist der Brechungsindex der Antireflexionsschicht gleich dem geometrischen Mittel der Brechungsindices der an die Antireflexionsschichten angrenzenden Materialien.This can be achieved for example by a λ / 4 layer. This layer is preferably arranged between the semiconductor body and the semiconductor conversion element and advantageously reduces the reflection of the wavelength λ P at an interface which lies between the semiconductor conversion element and the semiconductor body. More preferably, the antireflection layer has a refractive index intermediate between that of the adjacent layers. If the semiconductor layer sequence contains, for example, In x Ga y Al 1-xy N and the semiconductor conversion element In x Ga y Al 1-xy P, a suitable antireflection layer may contain, for example, SiN or SiO 2 . Ideally, the refractive index of the antireflection layer is equal to the geometric mean of the refractive indices of the materials adjacent to the antireflective layers.
Ist das Halbleiterkonversionselement in der Form von Partikeln in der Umhüllung angeordnet, können auch entsprechende Antireflexionsschichten vorgesehen sein, die beispielsweise den Brechungsindexübergang zum angrenzenden Umhüllungsmaterial optimieren.If the semiconductor conversion element is arranged in the form of particles in the cladding, it is also possible to provide corresponding antireflection layers which, for example, optimize the refractive index transition to the adjacent cladding material.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements kann das Halbleiterkonversionselement der oben genannten Art auch mehrere Konversionsschichten mit verschiedenen Energielücken enthalten. Diese Schichten sind bevorzugt auf einem gemeinsamen Aufwachssubstrat oder einer Trägerschicht übereinander angeordnet, beispielsweise durch Kleben oder epitaktisches Aufwachsen. Die Trägerschicht beziehungsweise das Aufwachssubstrat sind bevorzugt strahlungsdurchlässig. Die verschiedenen Energielücken entsprechen verschiedenen Wellenlängen. Weist das Halbleiterkonversionselement n Konversionsschichten auf, so können in den einzelnen Konversionsschichten Wellenlängen λSi (i = 1...n) angeregt werden.In an advantageous development of the radiation-emitting semiconductor component, the semiconductor conversion element of the abovementioned type can also contain a plurality of conversion layers with different energy gaps. These layers are preferably arranged one above the other on a common growth substrate or a carrier layer, for example by gluing or epitaxial growth. The carrier layer or the growth substrate are preferably radiation-transmissive. The different energy gaps correspond to different wavelengths. If the semiconductor conversion element has n conversion layers, wavelengths λ Si (i = 1... N) can be excited in the individual conversion layers.
Bezüglich der Ausbildung und der Anordnung des Halbleiterkonversionselements sowie zur Erzeugung mischfarbigen oder einfarbigen Lichts können die obigen Ausführungen herangezogen werden. Auch Träger- und/oder Schutzschichten können an das Halbleiterkonversionselement angrenzen, beziehungsweise in diesem enthalten sein.With respect to the design and the arrangement of the semiconductor conversion element as well as for producing mixed-color or monochromatic light, the above statements can be used. Carrier and / or protective layers can also be adjacent to the semiconductor conversion element or contained in it.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein derartiges Halbleiterkonversionselement, das die Konversionsschichten umfaßt, als Halbleiterkonversionselementschicht oder mehrstückiges Halbleiterkonversionselement auf dem Halbleiterkörper derart angeordnet, dass die Energielücken der Konversionsschichten mit zunehmender Entfernung vom Halbleiterkörper abnehmen, und eine Konversionsschicht j Strahlung der Wellenlänge λSj aussendet, die von der Strahlung mindestens einer der Wellenlängen λP oder λS1 bis λS(j-1) angeregt werden kann. Dabei soll von diesen Konversionsschichten die Schicht 1 dem Halbleiterkörper am nächsten liegen. Idealerweise kann so eine Konversionsschicht von allen Strahlungen angeregt werden, die aus der Richtung des Halbleiterkörpers ausgesandt werden und auf diese Schicht treffen.In a preferred embodiment, such a semiconductor conversion element, which comprises the conversion layers, as semiconductor conversion element layer or multi-part semiconductor conversion element on the semiconductor body arranged such that the energy gaps of the conversion layers decrease with increasing distance from the semiconductor body, and a conversion layer j radiation of wavelength λ Sj emits from the radiation of at least one of the wavelengths λ P or λ S1 to λ S (j-1) can be excited. In this case, the
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist ein derartiges Halbleiterkonversionselement, das die Konversionsschichten umfaßt, als Halbleiterkonversionselementschicht oder mehrstückiges Halbleiterkonversionselement auf dem Halbleiterkörper derart angeordnet, dass ihre Energielücken mit wachsender Entfernung vom Halbleiterkörper zunehmen. Besonders bevorzugt ist die Strahlung der Wellenlänge λP die kurzwelligste Strahlung und kann mehrere Konversionsschichten anregen, die dann Strahlungen mit größeren Wellenlängen aussenden. Mit Vorteil sind die Energielücken der Konversionsschichten deshalb kleiner als die der Wellenlänge λP. Ferner ist eine Konversionsschicht für die Strahlungen die von Konversionsschichten ausgesandt werden, die näher am Halbleiterkörper angeordnet sind, durchlässig, da die Energielücken der Konversionsschichten mit wachsender Entfernung vom Halbleiterkörper zunehmen.In a further preferred refinement, such a semiconductor conversion element comprising the conversion layers is arranged as a semiconductor conversion element layer or multi-part semiconductor conversion element on the semiconductor body such that their energy gaps increase with increasing distance from the semiconductor body. Particularly preferably, the radiation of wavelength λ P is the shortest wavelength radiation and can excite a plurality of conversion layers, which then emit radiation having longer wavelengths. Advantageously, the energy gaps of the conversion layers are therefore smaller than those of the wavelength λ P. Furthermore, a conversion layer for the radiation emitted by conversion layers, which are arranged closer to the semiconductor body, permeable, since the energy gaps of the conversion layers increase with increasing distance from the semiconductor body.
Überlagern sich die Strahlungen in der Folge zu mischfarbigem, insbesondere weißem, Licht, so kann wegen der höheren Zahl der beteiligten Wellenlängen eine höhere Farbwiedergabe durch das mischfarbige Licht erreicht werden.If the radiations overlap in the sequence to mixed-colored, in particular white, light, a higher color rendering can be achieved by the mixed-color light because of the higher number of wavelengths involved.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Beschreibungen der folgenden Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den folgenden Figuren.Further features, advantages and expediencies of the invention will become apparent from the descriptions of the following embodiments in conjunction with the following figures.
Es zeigenShow it
Gleichartige und gleich wirkende Elemente besitzen in den Figuren gleiche Bezugszeichen.Similar and similar elements have the same reference numerals in the figures.
In beiden Figuren ist einem Halbleiterkörper
In der
Der Träger
Die Kontaktierung des Halbleiterbauelements kann aber auch durch eine Anordnung beider Elektroden auf der Seite des Trägers
Im Betrieb des Bauelements wird in der aktiven Zone
Die Strahlung der Wellenlänge λP kann dabei in Richtung des Halbleiterkonversionselements
Der Anteil
Die Konversionsschicht
Die Konversionsschicht
Alternativ kann das Halbleiterkonversionselement
Die unter dem Halbleiterkonversionselement angeordnete Trägerschicht
Die Strahlungsanteile
Die Strahlungsanteile der reemittierten
Ist die Konversionsschicht
Eine derartige Erzeugung einfarbigen Lichts kann verschiedene Vorteile gegenüber der elektrooptischen Erzeugung einfarbigen Lichts in einer aktiven Zone mit einer entsprechenden Energielücke haben.Such a production of monochromatic light can have various advantages over the electro-optical generation of monochromatic light in an active zone with a corresponding energy gap.
Zum Einen kann dies Vorteile in der Herstellung mit sich bringen, da nur eine aktive Zone mit einer vorgegebenen Energielücke und entsprechender Wellenlänge vorgesehen werden müßte, die dann über Halbleiterkonversionselemente
Zum Anderen kann die elektrooptische Strahlungserzeugung in eine Struktur verlagert werden, die verglichen mit dem Material, in dem die gewünschte Strahlung elektrooptische erzeugt würde, effizienter ist. Die effizient erzeugte Strahlung wird dann vom Halbleiterkonversionselement
Das strahlungemittierende Halbleiterbauelement kann auch Antireflexionsschichten umfassen, die mit Vorteil eine Reflexion der auftretenden Strahlung an Grenzflächen vermindern. Diese sind in der
Die Anordnung des Halbleiterkonversionselementschicht auf der dem Träger
Des Weiteren sind zwischen dem Halbleiterkonversionselement
Daraus resultiert insgesamt eine effiziente Wellenlängenkonversion, die nahe am Halbleiterkörper
Die elektrische Kontaktierung des Bauelements kann anders als dargestellt auch durch eine Aussparung im Halbleiterkonversionselement
Weiterhin können auf der Oberfläche der dargestellten Struktur noch Halbleiterkonversionselementpartikel oder mehrstückig ausgebildete Halbleiterkonversionselemente oder -elementschichten angeordnet sein. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn die Halbleiterschichtenfolge als Kantenemitter ausgebildet ist und/oder der Strahlungsanteil
Die Halbleiterkonversionselementpartikel können auch in einer Umhüllung der dargestellten Struktur angeordnet sein.The semiconductor conversion element particles can also be arranged in an envelope of the illustrated structure.
Das in der
Diese Spiegelschicht
Die Spiegelschicht
Davon abweichend kann die Spiegelschicht
Die
Der Halbleiterkörper
Der Träger
Diese Struktur ist von einer Umhüllung
Die Partikel
Die von der aktiven Zone
Die Strahlungen
Ist die Dichte der Halbleiterkonversionselementpartikel
Bevorzugt sind die Halbleiterkonversionselementpartikel
Zusätzlich können auch Halbleiterkonversionselementschichten oder mehrstückig ausgebildete Halbleiterkonversionselemente oder -elementschichten auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers
Weiterhin kann auch eine Spiegelschicht
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10354936A DE10354936B4 (en) | 2003-09-30 | 2003-11-25 | Radiation-emitting semiconductor component |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10345429.2 | 2003-09-30 | ||
DE10345429 | 2003-09-30 | ||
DE10354936A DE10354936B4 (en) | 2003-09-30 | 2003-11-25 | Radiation-emitting semiconductor component |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10354936A1 DE10354936A1 (en) | 2005-04-28 |
DE10354936B4 true DE10354936B4 (en) | 2012-02-16 |
Family
ID=34399082
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10354936A Expired - Lifetime DE10354936B4 (en) | 2003-09-30 | 2003-11-25 | Radiation-emitting semiconductor component |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10354936B4 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008006988A1 (en) | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component |
DE102009020127A1 (en) * | 2009-03-25 | 2010-09-30 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | led |
WO2010129409A1 (en) | 2009-05-05 | 2010-11-11 | 3M Innovative Properties Company | Semiconductor devices grown on indium-containing substrates utilizing indium depletion mechanisms |
JP2012526394A (en) * | 2009-05-05 | 2012-10-25 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | Re-emitting semiconductor carrier element for use with LED and method of manufacture |
US8304976B2 (en) | 2009-06-30 | 2012-11-06 | 3M Innovative Properties Company | Electroluminescent devices with color adjustment based on current crowding |
CN102473817A (en) | 2009-06-30 | 2012-05-23 | 3M创新有限公司 | Cadmium-free re-emitting semiconductor construction |
JP2012532453A (en) | 2009-06-30 | 2012-12-13 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | White light electroluminescent device with adjustable color temperature |
DE102011122778B3 (en) * | 2011-11-24 | 2013-03-28 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for producing a luminescence conversion LED |
DE102012110552A1 (en) * | 2012-11-05 | 2014-05-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Converter element for optoelectronic semiconductor component, has layer stack that is provided with first type phosphorus layer and second type phosphorus layer |
DE102013206139A1 (en) * | 2013-04-08 | 2014-10-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic component |
DE102014107472A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Semiconductor device and lighting device |
JP6397298B2 (en) * | 2014-10-06 | 2018-09-26 | 日本放送協会 | Light emitting element |
DE102017124559B4 (en) * | 2017-10-20 | 2024-05-08 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Epitaxial wavelength conversion element, light-emitting semiconductor component and method for producing the epitaxial wavelength conversion element and the light-emitting semiconductor component |
DE102018101089A1 (en) * | 2018-01-18 | 2019-07-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | EPITACT CONVERSION ELEMENT, PROCESS FOR PREPARING AN EPITACTIC CONVERSION ELEMENT, RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP AND METHOD FOR PRODUCING A RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999050916A1 (en) * | 1998-04-01 | 1999-10-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Quantum dot white and colored light emitting diodes |
EP1132977A2 (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
US20020139984A1 (en) * | 2001-01-26 | 2002-10-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
WO2002097902A1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-05 | Epivalley Co., Ltd. | Semiconductor led device |
EP1347517A1 (en) * | 2000-12-28 | 2003-09-24 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting device |
-
2003
- 2003-11-25 DE DE10354936A patent/DE10354936B4/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999050916A1 (en) * | 1998-04-01 | 1999-10-07 | Massachusetts Institute Of Technology | Quantum dot white and colored light emitting diodes |
EP1132977A2 (en) * | 2000-03-10 | 2001-09-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device and method for manufacturing same |
EP1347517A1 (en) * | 2000-12-28 | 2003-09-24 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light emitting device |
US20020139984A1 (en) * | 2001-01-26 | 2002-10-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
WO2002097902A1 (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-05 | Epivalley Co., Ltd. | Semiconductor led device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10354936A1 (en) | 2005-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112015002479B4 (en) | Semiconductor component and lighting device | |
DE112009002311B4 (en) | Light source device and optoelectronic component | |
DE10112542B4 (en) | Radiation-emitting optical component | |
DE10354936B4 (en) | Radiation-emitting semiconductor component | |
EP2193550B1 (en) | Radiation-emitting semiconductor body | |
DE102007057710B4 (en) | Radiation-emitting component with conversion element | |
DE102005041095A1 (en) | Light emitting device and light emitting element | |
EP1284026A1 (en) | Light-emitting-diode chip comprising a sequence of gan-based epitaxial layers which emit radiation, and a method for producing the same | |
WO2005101531A2 (en) | Light-emitting diode chip | |
DE102005025416A1 (en) | Luminescence diode chip with a contact structure | |
DE202011110910U1 (en) | Light emitting diode chip | |
EP2191520B1 (en) | Light emitting thin-film diode having a mirror layer and method for the production thereof | |
DE102008009769A1 (en) | Double-flip semiconductor device and manufacturing method | |
DE102008025923A1 (en) | Radiation-emitting device | |
DE10153321B4 (en) | Light emitting diode with Bragg reflector and method for producing the same | |
EP1528603A2 (en) | Light emitting diode | |
DE112018000553B4 (en) | Optoelectronic semiconductor chip | |
DE102009043621A1 (en) | Light emitting element and light emitting device | |
DE112014000439B4 (en) | Optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip | |
DE102011010503A1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip | |
DE102011015726B9 (en) | Semiconductor chip, display with a plurality of semiconductor chips and method for their production | |
DE102017117164A1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip, high-voltage semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip | |
DE10203809A1 (en) | Radiation-emitting semiconductor component | |
DE102008021659A1 (en) | LED element with a thin film semiconductor device based on gallium nitride | |
DE112018007310T5 (en) | OPTOELECTRONIC DEVICE HAVING A LUMINOUS PLATE AND METHOD OF MANUFACTURING THE OPTOELECTRONIC DEVICE |
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 | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120517 |
|
R071 | Expiry of right |