DE112006002083T5

DE112006002083T5 - Halbleiter-Leuchtvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE112006002083T5
Application number: DE112006002083T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kato; Michihiro Sano; Naochika Horio
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2008-06-12
Also published as: JP4970265B2; JPWO2007015330A1; KR101232881B1; WO2007015330A1; US20110027922A1; US8043879B2; KR20080030035A; US7834371B2; US20080164467A1

Abstract

Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte:
(a) Präparieren eines ersten Substrats eines ZnO-Substrats vom n-Typ;
(b) Ausbilden einer optischen Emissionsschichtstruktur umfassend eine optische Emissionsschicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter an dem ersten Substrat;
(c) Ausbilden einer p-seitigen Elektrode an der optischen Emissionsschichtstruktur;
(d) Ausbilden einer ersten eutektischen Materialschicht aus eutektischem Material an der p-seitigen Elektrode;
(e) Ausbilden einer zweiten eutektischen Materialschicht aus eutektischem Material an einem zweiten Substrat mit einer elektrischen Leitfähigkeit;
(f) Eutektischmachen der ersten und der zweiten eutektischen Materialschicht, um das erste und das zweite Substrat zu verbinden;
(g) Verarbeiten des ersten Substrats; und
(h) Ausbilden einer n-seitigen Elektrode an einer Teiloberfläche des ersten Substrats.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf und beansprucht die Priorität der PCT-Anmeldung PCT/JP2006/310245 , eingereicht am 23. Mai 2006, deren gesamter Inhalt durch Bezug hierin vollinhaltlich eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
A) GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine ZnO-(Zinkoxid-)basierte Verbindungshalbleiter-Leuchtvorrichtung und ihr Herstellungsverfahren.
B) BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDS DER TECHNIK
Eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit einer aktiven Schicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter ist als in JP-A-2002-111059 und JP-A-2004-342732 offenbart bekannt. Ein ZnO-basierter Verbindungshalbleiter umfasst nicht nur ZnO, sondern auch einen Mischkristall, wie beispielsweise MgZno (Magnesiumzinkoxid) und CdZnO (Cadmiumzinkoxid) mit ZnO als Wirtskristall.
Die 5A und 5B sind schematische Querschnittsansichten von Halbleiter-Leuchtvorrichtungen mit einer aktiven Schicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter.
Bezüglich 5A wird ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit einer aktiven Schicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter beschrieben.
Eine ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 mit einer Dicke von 10 bis 1000 nm wird an einem ZnO-Substrat vom n-Typ 51 bei einer Temperatur von 300 bis 500°C ausgebildet. Als nächstes wird eine Ga-dotierte ZnO-Schicht vom n-Typ 53 mit einer Dicke von 1 μm oder mehr an der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 ausgebildet. Die Dicke von 1 μm oder mehr dämpft den Einfluss von Defekten, die von einer Grenzfläche zwischen dem ZnO-Substrat vom n-Typ 51 und der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 eindringen, und bewahrt die Funktionen von oberen Schichten ausreichend, und zwar bezüglich der ZnO-Schicht vom n-Typ 53.
Eine Ga-dotierte MgZnO-Schicht 54 wird an der ZnO-Schicht vom n-Typ 53 ausgebildet. Die MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 weist eine Funktion als eine Ladungsträgerinjektionsschicht vom n-Typ und eine Ladungsträgerbegrenzungsschicht auf.
Als nächstes wird eine aktive Schicht 55 an der MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 ausgebildet. Die aktive Schicht 55 weist beispielsweise eine Doppelhetero-(DH-)struktur oder eine Quantentopf-("quantum well"; QW-)struktur auf.
Im Fall der DH-Struktur besteht die aktive Schicht 55 aus einer undotierten ZnO-Schicht, CdZnO-Schicht, ZnOS-Schicht, ZnOSe-Schicht oder ZnOTe-Schicht. Im Fall der QW-Struktur weist die aktive Schicht 55 eine Schichtstruktur aus z. B. einer MgZnO/ZnO (oder CdZnO, oder ZnOS, oder ZnOS oder ZnOTe)/MgZnO-Dünnschicht auf.
Eine n-dotierte MgZnO-Schicht vom p-Typ56 wird an der aktiven Schicht 55 ausgebildet. Die MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 weist eine Funktion als eine Ladungsträgerinjektionsschicht vom p-Typ auf. Die MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 weist eine niedrige Ladungsträgerkonzentration und -mobilität und einen hohen Widerstand auf. Deshalb wird, um eine ohmsche Elektrode zu bilden, eine n-dotierte ZnO-Schicht vom p-Typ 57 an der MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 ausgebildet.
Nachdem die ZnO-Schicht vom p-Typ 57 ausgebildet wurde, wird eine p-seitige ohmsche Elektrode 58 ausgebildet. Die p-seitige ohmsche Elektrode 58 ist eine Elektrode, die an einem Teiloberflächenbereich einer ZnO-Schicht vom p-Typ 57 ausgebildet ist.
Eine n-seitige ohmsche Elektrode 50 wird an der Oberfläche des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 gegenüber der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 ausgebildet. Beispielsweise besteht die n-seitige ohmsche Elektrode 50 aus Al mit einer Dicke von 100 nm.
In der in 5A gezeigten Halbleiter-Leuchtvorrichtung wird Licht von der Seite vom p-Typ mit einem hohen Widerstand (niedrige Ladungsträgermobilität) ausgegeben. Die p-seitige ohmsche Elektrode 58 wird deshalb in einer teilweise kreisförmigen Form ausgebildet.
Da die ZnO-Schicht vom p-Typ 57 eine hohe effektive Löchermasse aufweist, ist eine Mobilität beispielsweise bis zu einigen cm²/Vs klein und weist einen hohen Widerstand auf. Jede Schicht der in 5A gezeigten Halbleiter-Leuchtvorrichtung weist eine sehr kleine Größe in einer Dickenrichtung im Vergleich zu derjenigen in einer Ebenenrichtung auf. Deshalb fließt Strom, wenn ein Strom dazu gebracht wird, in der Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit der in 5A gezeigten Struktur zu fließen, hauptsächlich in der Dickenrichtung, so dass der Strom vermutlich nur in dem Bereich gerade unter der p-seitigen ohmschen Elektrode 58 an dem teilweise kreisförmigen Oberflächenbereich injiziert wird und nur schwer in der Ebenen-Richtung jeder Schicht verteilt werden kann. Deshalb tritt eine Emission der aktiven Schicht 55 nur in dem Bereich gerade unter der p-seitigen ohmschen Elektrode 58 auf. Das Meiste des abgestrahlten Lichts mag durch die Elektrode abgeschirmt werden und wird in manchen Fällen nicht nach außen abgegeben werden.
5B zeigt eine Modifikation der in 5A gezeigten Halbleiter-Leuchtvorrichtung. Ein unterschiedlicher Punkt bezüglich der in der in 5A gezeigten Halbleiter-Leuchtvorrichtung besteht darin, dass eine transparente Elektrode 59 mit einer Dicke von 15 nm und z. B. aus Ni hergestellt an einer ZnO-Schicht vom p-Typ 57 ausgebildet ist, und eine p-seitige Bonding- bzw. Verbindungselektrode 60 mit einer Dicke von 100 nm und z. B. aus Au hergestellt an der transparenten Elektrode 59 ausgebildet ist.
Diese transparente Elektrode 59 kann das Problem lösen, dass das Meiste des abgestrahlten Licht durch die Elektrode abgeschirmt werden mag und nicht nach außen abgegeben wird. Jedoch ist in der Herstellung einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung ein Ablauf zum Bilden der transparenten Elektrode 59 erforderlich. Ein weiteres Problem besteht darin, dass abgestrahltes Licht in der transparenten Elektrode absorbiert wird, was die Ausgabelichtmenge verringert.
Es kann in Betracht gezogen werden, ein ZnO-Substrat vom p-Typ und eine ZnO-Schicht vom p-Typ zu präparieren und andere Schichten von der Seite vom p-Typ aus zu bilden, um eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit einer Lichtausgabeebene an der Seite der ZnO-Schicht vom n-Typ herzustellen. In diesem Fall ist es schwierig, eine Vorrichtung mit guter Kristallinität zu bilden. Beim Bilden der ZnO-Schicht vom p-Typ ist es notwendig, eine Störstellendotierungsmenge höher anzusetzen, als wenn die ZnO-Schicht vom n-Typ gebildet wird, und die Kristallinität wird vermindert, wenn Dotierungsmenge erhöht wird. Dies liegt daran, dass eine hohe Menge von Störstellen, die in der ZnO-Schicht vom p-Typ dotiert sind, jede Schicht, die danach gebildet wird, nachteilig beeinflusst.
Es ist auch schwierig, ein ZnO-Substrat vom p-Typ selbst zu bilden. Eine hohe Menge an Störstellen ist erforderlich, um ein ZnO-Substrat vom p-Typ zu bilden. Jedoch ist es erforderlich, dass das Substrat unter einem Ungleichgewichtszustand gebildet wird, da eine Löslichkeit von Störstellen in einem Gleichgewichtszustand klein ist. Jedoch wird durch einen Aufwuchs im Gleichgewichtszustand ein großes, dickes Substrat industriell hergestellt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung hoher Qualität bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung hoher Qualität herzustellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereitgestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: (a) Präparieren eines ersten Substrats eines ZnO-Substrats vom n-Typ; (b) Ausbilden einer optischen Emissionsschichtstruktur umfassend eine optische Emissionsschicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter am ersten Substrat; (c) Ausbilden einer p-seitigen Elektrode an der optischen Emissionsschichtstruktur; (d) Ausbilden einer ersten eutektischen Materialschicht aus eutektischem Material an der p-seitigen Elektrode; (e) Ausbilden einer zweiten eutektischen Materialschicht aus eutektischem Material an einem zweiten Substrat mit einer elektrischen Leitfähigkeit; (f) Eutektischmachen der ersten und der zweiten eutektischen Materialschicht, um das erste und das zweite Substrat zu bonden bzw. zu verbinden; (g) Verarbeiten des ersten Substrats; und (h) Ausbilden einer n-seitigen Elektrode an einer Teiloberfläche des ersten Substrats.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereitgestellt, welche aufweist: ein leitfähiges Substrat; eine aus eutektischem Material hergestellte und an dem leitfähigen Substrat angeordnete eutektische Materialschicht; eine an der eutektischen Materialschicht ausgebildete p-seitige Elektrode; eine optische Emissionsschichtstruktur, umfassend eine aus einem ZnO-basierten leitfähigen Halbleiter hergestellte und an der p-seitigen Elektrode angeordnete optische Emissionsschicht; eine aus ZnO vom n-Typ hergestellte und an der optischen Emis sionsschichtstruktur angeordnete Stromdiffusionsschicht; und eine an einer Teiloberfläche der Stromdiffusionsschicht ausgebildete n-seitige Elektrode.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A bis 1H sind schematische Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigen.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Modifikation der Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Dicke und einem Lichtabsorptionsfaktor von ZnO-Substraten zeigt.
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Einfallslichtwellenlänge und einem Reflexionsgrad für Metall mit hohem Reflexionsgrad und für eine Schichtstruktur zeigt, welche Metall mit hohem Reflexionsgrad verwendet.
5A und 5B sind schematische Querschnittsansichten einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit einer aktiven Schicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter.
6A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit einer Energielücke von einer Cd-Zusammensetzung (x) und einer Wellenlänge von Cd_xZn_1-xO zeigt, und 6B ist eine Tabelle, die Werte der Cd-Zusammensetzungen bzw. Cd-Anteile (x) und Energielücken zeigt, wenn Licht mit Wellenlängen von 390 nm, 395 nm, 400 nm und 455 nm emittiert wird.
7A ist ein Graph, der eine Bondlängenabhängigkeit einer Energielücke verschiedener Arten von Verbindungen zeigt, 7B ist ein Graph, der die Details einer Kurve c zeigt, die sich in dem Bereich befindet, der von einem in 7A gezeigten Kreis aus einer gestrichelten Linie umgeben ist, sowie einer Kurve d, welche die Bondlängenabhängigkeit von einer Wellenlänge von ZnOSe(ZnO_1-ySe_y) in dem Bereich darstellt, 7C ist eine Tabelle, die Werte von Bondlängen, Energielücken und Wellenlängen relativ zu diskreten Werten einer Se-Zusammensetzung (y) im Bereich von 0 bis 0,1316 zeigt, und 7D ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Bondlängen und Energielücken/Wellenlängen verschiedener Kristalle zeigt.
8A ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer S-Zusammensetzung (z) und einer Energielücke von ZnOS(ZnO_1-zS_z) zeigt, 8B ist ein Graph, der die Details einer Kurve e zeigt, die sich in dem Bereich befindet, der von einem in 8A gezeigten Kreis aus einer gestrichelten Linie umgeben ist, sowie eine Kurve f, welche die Abhängigkeit der S-Zusammensetzung (z) bezüglich einer Wellenlänge von ZnOS(ZnO_1-zS_z) in dem Bereich darstellt, und 8C ist eine Tabelle, die Werte von Energielücken und Wellenlängen relativ zu diskreten Werten der S-Zusammensetzung (z) im Bereich von 0,009 bis 0,400 zeigt.
9 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das ein Beispiel der Struktur einer aktiven Schicht 55 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A bis 1H sind schematische Querschnittsansichten, die ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigen.
Es wird auf 1A Bezug genommen. Eine ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 mit einer Dicke von 10 bis 1000 nm wird bei einer Temperatur von 300 bis 500°C an einem ZnO-Substrat vom n-Typ 51 mit einer Dicke von 300 bis 500 μm ausgebildet. Wie später beschrieben wird, dient das ZnO-Substrat vom n-Typ 51, obwohl es nach Fertigstellung der Vorrichtung als eine Stromdiffusionsschicht dient, während der Herstellung vorübergehend als ein Aufwuchs substrat. Deshalb weist das Substrat vorzugsweise eine Dicke von 300 bis 500 μm auf, um Flachheit und mechanische Stärke aufrechtzuerhalten.
Eine ZnO-Schicht vom n-Typ 53 mit einer Dicke von 1 μm oder mehr wird an der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 bei einer höheren Temperatur als der Aufwuchstemperatur der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52, z. B. bei 300 bis 1000°C, ausgebildet. Die Dicke wird auf 1 μm oder mehr festgelegt, um den Einfluss von Defekten, die von einer Grenzfläche zwischen dem ZnO-Substrat vom n-Typ 51 und der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52 eindringen, zu dämpfen und die Oberflächenkristallinität zu verbessern.
An der ZnO-Schicht vom n-Typ 53 wird eine MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 bis zu einer Dicke von 200 nm ausgebildet, die als eine Ladungsträgerbegren zungsschicht (Mantelschicht) dient.
Eine aktive Schicht 55 wird an der MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 ausgebildet. Die aktive Schicht 55 ist beispielsweise eine Schicht mit einer DH-Struktur oder einer QW-Struktur und einer Dicke von 30 bis 100 nm.
Im Fall der DH-Struktur wird eine undotierte ZnO-Schicht, CdZnO-Schicht, ZnOS-Schicht, ZnOSe-Schicht oder ZnOTe-Schicht als die aktive Schicht 55 verwendet.
Im Fall der QW-Struktur weist die aktive Schicht 55 eine Schichtstruktur aus z. B. einer MgZnO/ZnO (oder CdZnO, oder ZnOS, oder ZnOSe oder ZnO-Te)/MgZnO-Dünnschicht auf. In diesem Fall stellt die ZnO-Schicht oder dergleichen einen Topf dar, und die MgZnO-Schicht stellt eine Sperre dar.
Falls das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 verwendet wird, wird CdZnO, ZnOS, ZnOSe oder ZnOTe bevorzugter als ZnO als das Material der aktiven Schicht 55 verwendet, wie später beschrieben wird. Dies liegt daran, dass eine optische Emission von der aktiven ZnO-Schicht durch Selbstabsorption mittels des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 beeinflusst wird.
An der aktiven Schicht 55 wird eine MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 mit einer Dicke von z. B. 200 nm ausgebildet. Die MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 dient als eine Ladungsträgerinjektionsschicht vom p-Typ.
An der MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 wird eine ZnO-Schicht vom p-Typ 57 mit einer Dicke von 100 bis 200 nm ausgebildet.
Die Schichtstruktur von der ZnO-Pufferschicht vom n-Typ 52, die an der ZnO-Schicht vom n-Typ 51 ausgebildet ist, zur ZnO-Schicht vom p-Typ 57 wird als eine optische Emissionsschichtstruktur 61 bezeichnet.
Die optische Emissionsschichtstruktur 61 wird beispielsweise mittels Molekularstrahlepitaxie ("molecular beam epitaxy"; MBE) ausgebildet. Beim Ausbilden der optischen Emissionsschichtstruktur 61 wird beispielsweise Ga als ein Dotierungsmittel vom n-Typ verwendet, um in die ZnO-Schicht vom n-Typ 53 und der MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 dotiert zu werden. Al, In oder dergleichen mögen ebenfalls verwendet werden. Als ein Dotierungsmittel vom p-Typ zur Dotierung in der MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 und der ZnO-Schicht vom p-Typ 57 wird beispielsweise N verwendet. As, P oder dergleichen mögen ebenfalls verwendet werden.
Eine Hinzufügung von Dotierungsmitteln sowohl vom n- als auch vom p-Typ wird bei einer Ladungsträgerkonzentration von 5 × 10¹⁷ bis 1 × 10¹⁹ cm^-3 durchgeführt. Jedoch gab es einen Fall, in welchem eine optische Emission der Vorrichtung bei einer Ladungsträgerkonzentration 2 × 10¹⁶ cm^-3 bestätigt wurde.
Es wird nun auf 1B Bezug genommen. Eine p-seitige ohmsche Reflexionselektrode 62 wird an der ZnO-Schicht vom p-Typ 57 ausgebildet. Eine p-seitige ohmsche Reflexionselektrode 62 wird als die Totalreflexionselektrode an der ZnO-Schicht vom p-Typ 57 verwendet.
Beispielsweise besteht die p-seitige ohmsche Reflexionselektrode 62 aus zwei Schichten einer ohmschen Materialschicht und einer Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad. Die ohmsche Materialschicht ist aus Ti, Ni oder dergleichen hergestellt und an der optischen Emissionsschichtstruktur 61 (ZnO-Schicht vom p-Typ 57) ausgebildet, was einen ohmschen Kontakt mit der optischen Emissionsschichtstruktur 61 bereitstellt. Die Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad ist aus einem Material mit hohem Reflexionsgrad, wie beispielsweise Al, Ag, Rh und Pd, hergestellt und an der ohmschen Materialschicht ausgebildet. Die Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad kann effektiv eine Lichteingabe von der Seite der optischen Emissionsschichtstruktur 61 in Richtung der Seite der optischen Ausgabeebene (Seite des ZnO-Substrats vom n-Typ 51) reflektieren. Ein Beispiel der Struktur der p-seitigen ohmschen Reflexionselektrode 62 mag eine Schichtstruktur einer Ni-Schicht (ohmschen Materialschicht) mit einer Dicke von 1 nm und einer Ag-Schicht (Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad) mit einer Dicke von 2000 nm annehmen. In diesem Fall wird die p-seitige ohmsche Reflexionselektrode 62 mittels eines Elektronenstrahls, einer thermischen Dampfabscheidung (EB-Verfahren) oder eines Sputterverfahrens ausgebildet. Materialien der p-seitigen ohmschen Reflexionselektrode 62 werden später untersucht.
Es wird nun auf 1C Bezug genommen. An der p-seitigen ohmschen Reflexionselektrode 62 wird eine Au-Schicht 63 mit der Dicke von z. B. 200 nm mittels Sputterns ausgebildet. Die Au-Schicht 63 wird für eutektisches Bonden bei einem späteren Prozess verwendet.
Es wird auf 1D Bezug genommen. Ein mit Störstellen vom n- oder p-Typ in hoher Konzentration dotiertes Siliziumsubstrat 64 wird präpariert. Au-Schichten 65 und 66 werden auf beiden Oberflächen des Siliziumsubstrats 64 aufgedampft und bei 400°C in einer Stickstoffatmosphäre legiert, und zwar unter einem anderen Ablauf als dem mit Bezug auf die 1A bis 1C beschriebenen. Eine Dicke jeder der Au-Schichten 65 und 66 beträgt z. B. 150 bis 600 nm. Beim Legieren werden das Siliziumsubstrat 64 und die Au-Schichten 65 und 66 eutektisch und werden integriert, um ohmsche Kontakte zu bilden. Die Au-Schichten 65 und 66 werden nicht vom Siliziumladungsträger 64 abgelöst.
Es wird auf 1E Bezug genommen. An der Au-Schicht 65 wird eine AuSn-Schicht 67 mittels des EB-Verfahrens, eines Sputterverfahrens oder dergleichen bis zu einer Dicke von 600 bis 1200 nm aufgedampft. Die Zusammensetzung der AuSn-Schicht 67 beträgt Au:Sn = ca. 20:80 in einem Gewichtsverhältnis.
Es wird auf 1F Bezug genommen. Die in den 1C und 1E gezeigten Strukturkörper werden auf Trägergestellen 68a und 68b gehalten, wobei sich die Au-Schicht 63 und die AuSn-Schicht 67 gegenüberliegen, und die Strukturkörper sind mittels eines Eutektikums miteinander gebondet. Ein eutektisches Bonden bzw. Verbinden wird beispielsweise mittels Thermokompressionsbondens (Metallbondens) durchgeführt. Das Thermokompressionsbonden ist ein Bondingverfahren, bei dem die Temperatur auf einen Schmelzpunkt eines eutektischen Materials erhöht wird und ein Druck aufgegeben wird. Ein Bonden bzw. Verbinden der AuSn-Schicht 67 und der Au-Schicht 63 wird mittels Zusammenpressens der Schichten bei einem Druck von ungefähr 1 MPa für 10 Minuten bei einer Temperatur von 300°C in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt.
Es wird auf 1G Bezug genommen. Ein eutektisches Au-Sn-Bond-Pad 69 wird mittels eutektischen Bondens zwischen der Au-Schicht 63 und der AuSn-Schicht 67 gebildet. Die zwei in den 1C und 1E gezeigten Strukturkörper sind folglich zusammengebondet.
Als nächstes wird das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 mit der Dicke von 300 bis 500 μm bis auf eine gewünschte Dicke poliert. Beispielsweise werden Al₂O₃-Pulver, die einen Korndurchmesser von 5 bis 10 μm aufweisen, zum Polieren verwendet. Bis auf welches Dickenmaß das ZnO-Substrats vom n-Typ 51 poliert wird, wird später ausgeführt. Das polierte ZnO-Substrat vom n-Typ 51 dient in der fertig gestellten Vorrichtung als eine Stromdiffusionsschicht.
Die polierte Ebene wird trocken- oder nassgeätzt, um eine konkave/konvexe Struktur (Texturstruktur) auszubilden. Die konkave/konvexe Struktur (Texturstruktur) kann einen optischen Ausgabewirkungsgrad der Halbleiter-Leuchtvorrichtung verbessern. Ein Trocken- oder Nassätzen kann Polierschäden entfernen.
Es wird auf 1H Bezug genommen. Eine n-seitige ohmsche Elektrode 70 als eine Teilelektrode wird an einem Teiloberflächenbereich des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 ausgebildet, poliert und mit der konkaven/konvexen Struktur (Texturstruktur) ausgebildet. Beispielsweise ist die n-seitige ohmsche Elektrode 70 aus Al hergestellt und weist eine Dicke von 100 nm auf.
Die n-seitige ohmsche Elektrode 70 wird beispielsweise mittels eines Abhebeverfahrens ausgebildet. Beim Abhebeverfahren wird ein Fotolack auf das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 aufgeschichtet und unter Verwendung einer Fotomaske belichtet, um eine Öffnung einer gewünschten Elektrodenform auszubilden, und ein Elektrodenmaterial wird aufgedampft, und danach werden der Fotolack und die Metallschicht auf dem Fotolack entfernt. Das EB-Verfahren, Sputterverfahren und dergleichen können als das Elektrodenmaterialaufdampfungsverfahren verwendet werden.
Mit den oben beschriebenen Abläufen kann die Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform hergestellt werden.
In der Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform werden die Au-Schicht 63 und die AuSn-Schicht 67 als eutektische Materialschichten ausgebildet. Die Au-Schicht 63 und die AuSn-Schicht 67 mögen vorzugsweise aus anderen eutektischen Materialien (Lötmaterialien) hergestellt sein, die im Wesentlichen aus Au bestehen, wie beispielsweise AuGe und AuSi, jedoch nicht auf Au und AuSn beschränkt.
Jedoch können Materialien, die eine höhere eutektische Temperatur als eine Aufwuchstemperatur jeder Schicht aufweisen, die optische Emissionsschichtstruktur 61 beschädigen und sind nicht für die eutektische Materialschicht geeignet. Wenn die mittels des mit Bezug auf die 1A bis 1H beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellte Leuchtvorrichtung unter Verwendung von Löten in einem späteren Ablauf an einem Package-Substrat angebracht wird, wird es nicht bevorzugt, ein allgemeines Lötmaterial als Bondschichtmaterial zu verwenden.
Beim Herstellungsverfahren für die Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform wird der Schichtstrukturkörper mit der optischen Emissionsschichtstruktur 61 an den Trägerstrukturkörper (den Strukturkörper einer in 1E gezeigten Schichtstruktur aus der Au-Schicht 66, dem Siliziumsubstrat 64, der Au-Schicht 65 und der AuSn-Schicht 67) gebondet. Es ist deshalb möglich, eine mechanische Stärke zu bewahren, während das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 poliert wird, und einen Handhabungswirkungsgrad zu verbessern. Es ist möglich, während der Verwendung der hergestellten Halbleiter-Leuchtvorrichtung erzeugte Wärme über das Siliziumsubstrat 64 effizient abzuleiten.
Die Struktur des Trägerstrukturkörpers kann gemäß der Struktur, Eigenschaften oder Verwendung einer herzustellenden Halbleiter-Leuchtvorrichtung passend ausgewählt werden. Obwohl das Siliziumsubstrat als der Trägerstrukturkörper verwendet wird, können in der Ausführungsform beispielsweise andere Substrate vorzugsweise verwendet werden, umfassend beispielsweise ein Cu-Substrat, welches eine elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, und ein Substrat, das aus Material besteht, welches in der Lage ist, mit Au legiert zu werden.
Abhängig von Größe und Material des Trägerstrukturkörpers wird es möglich, eine nicht nur in der mechanischen Stärke sondern auch in der elektrischen Leitfähigkeit und Wärmeableitung hervorragende Halbleiter-Leuchtvorrichtung herzustellen.
In der Halbleiter-Leuchtvorrichtung der in 1H gezeigten Ausführungsform wird Licht in der aktiven Schicht 55 abgestrahlt und von der optischen Ausgabeebene (der Ebene des ZnO-Substrats vom n-Typ 51, die mit der konkaven/konvexen Struktur (Texturstruktur) ausgebildet ist) an der Seite der n-seitigen ohmschen Elektrode 70 aufgenommen. Da Licht nicht von der Seite vom p-Typ ausgegeben wird, kann die p-seitige ohmsche Reflexionselektrode 62 als eine Ganzebenenelektrode verwendet werden. Das n-seitige ZnO-Substrat 51 weist die Stromdiffusionsfunktion auf. Deshalb kann Strom in der ganzen Fläche in der Ebenenrichtung jeder Schicht und der aktiven Schicht 55 Licht in die breite Fläche in der Ebenenrichtung abstrahlen. Es ist deshalb möglich, mehr Licht nach außen auszugeben, als in dem Fall, in welchem ein Strahlungsbereich auf den Bereich, wo die Elektrode ausgebildet ist, und auf die nahe Umgebung lokal begrenzt ist.
Ebenfalls in der Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform wird von dem Licht, das in der aktiven Schicht 55 abgestrahlt wird, Licht, das sich in Richtung der Seite der p-seitigen ohmschen Reflexionselektrode 62 ausbreitet, mittels der Elektrode 62 in Richtung der Seite der optischen Ausgabeebene reflektiert. Ferner ist die Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit der konkaven/konvexen Struktur (Texturstruktur) an der optischen Ausgabeebene versehen. Deshalb weist die Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform einen hohen optischen Ausgabenwirkungsgrad auf.
Gemäß dem Herstellungsverfahren für die unter Bezug auf die 1A bis 1H beschriebene Halbleiter-Leuchtvorrichtung wird das ZnO-Substrat vom n-Typ 51, das vorübergehend als das Aufwuchssubstrat verwendet wird, poliert, um es als die Stromdiffusionsschicht zu verwenden. Es ist deshalb möglich, einen Ablauf zum neuen Bilden einer Stromdiffusionsschicht auszulassen. Da der Stromdiffusionsschichtbildungsablauf, der lange braucht, um die Schicht neu zu bilden, ausgelassen werden kann, ist es möglich es zu verhindern, dass die Herstellungszeit für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung ausgedehnt wird.
Ferner kann, da die Dicke der Stromdiffusionsschicht (ZnO-Substrat vom n-Typ 51) mittels Polierens gesteuert werden kann, eine zum leichten Aufnehmen geeignete Stromdiffusionsschicht leicht realisiert werden.
Wie oben beschrieben, kann die Halbleiter-Leuchtvorrichtung mittels des Herstellungsverfahrens der Ausführungsform für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung leicht hergestellt werden.
2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Modifikation der Halbleiter-Leuchtvorrichtung der Ausführungsform zeigt. Die Halbleiter-Leuchtvorrichtung unterscheidet sich von der Halbleiter-Leuchtvorrichtung der in 1H gezeigten Ausführungsform dahingehend, dass eine Fläche eines Siliziumsubstrats 64 größer als diejenige des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 ist und dass die Au-Schichten 65 und 66 nicht ausgebildet werden.
Eine Ableitung von während der Verwendung der Halbleiter-Leuchtvorrichtung erzeugter Wärme kann verbessert werden, indem die Fläche des Siliziumsubstrats 64 größer gemacht wird als diejenige des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 (z. B. mittels Vergrößerns um das Zweifache oder mehr).
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Dicke und einem optischen Absorptionsfaktor von ZnO-Substraten zeigt.
Die Abszisse des Graphen stellt die Dicke von ZnO-Substraten in der Einheit "μm" und in einem logarithmischen Maßstab dar. Die Ordinate des Graphen stellt einen optischen Absorptionsfaktor in einem linearen Maßstab dar. Die Graphen a, b und c stellen die Beziehung zwischen einer Dicke und einem optischen Absorptionsfaktor von ZnO-Substraten relativ zu Licht mit Wellenlängen von 390 nm, 395 nm bzw. 400 nm dar.
Die Mittenwellenlänge einer Emission von ZnO beträgt 378 nm. Ein Absorptionsfaktor von Licht mit einer Wellenlänge von nahe 378 nm ist deshalb hoch. Und zwar wird der Absorptionsfaktor in der Größenordnung von 390 nm (Graph a), 395 nm (Graph b) und 400 nm (Graph c) höher. Es ist auch ersichtlich, dass Licht mit einer Wellenlänge von ca. 390 nm oder weniger leicht absorbiert wird und dass der Absorptionsfaktor von Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm fast 0 ist, und zwar ungeachtet seiner Dicke.
Das Material, das in der Lage ist, als das Material der oben beschriebenen aktiven Schicht verwendet zu werden, CdZnO, ZnOS, ZnOSe oder ZnOTe, ist das Material, das eine längere Mittenwellenlänge einer Emission auf der Wellenlängenseite als die Mittenwellenlänge von ZnO aufweist. Deshalb wird, falls ZnO vom n-Typ als das Substratmaterial verwendet wird, die aktive Schicht vorzugsweise unter Verwendung von CdZnO, ZnOS, ZnOSe oder ZnOTe gebildet.
In diesem Fall ist es möglich, die in dem Substrat absorbierte Lichtmenge zu verringern und den optischen Ausgabewirkungsgrad zu verbessern.
Unter Bezug auf 4 wird das Material der p-seitigen ohmschen Reflexionselektrode untersucht. 4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer Wellenlänge und einem Reflexionsgrad von einfallendem Licht für Metall mit hohem Reflexionsgrad und für eine Schichtstruktur zeigt, die Metall mit hohem Reflexionsgrad verwendet.
Die Abszisse des Graphen stellt eine Wellenlänge von einfallendem Licht in der Einheit "nm" dar. Die Ordinate des Graphen stellt einen optischen Reflexionsgrad bei Metall mit hohem Reflexionsgrad und bei einer Schichtstruktur dar, die Metall mit hohem Reflexionsgrad verwendet, und zwar in der Einheit "%". Die Graphen a, b, c und d stellen die Beziehung zwischen einer Wellenlänge und einem optischen Reflexionsgrad von Ag, Al, Pd bzw. Rh dar. Die Graphen e, f, g und h stellen die Beziehung dazwischen eines Schichtstrukturkörpers dar, der Ag-, Al,- Pd- bzw. Rh-Schichten bildet, und zwar am Schichtstrukturkörper von "ZnO-Schicht/1 nm Ta-Schicht". Die Graphen i, j, k und l stellen die Beziehung dazwischen eines Schichtstrukturkörpers, der Ag-, Al,- Pd- bzw. Rh-Schichten bildet, an einer ZnO-Schicht dar.
Es wird auf die Graphen a, e und i Bezug genommen. Diese Graphen entsprechen dem Metall mit hohem Reflexionsgrad Ag. Im Wellenlängenbereich von 378 nm (Mittenwellenlänge einer Emission von ZnO) oder mehr steigt ein Reflexionsgrad in der Größenordnung des Graphen a (Ag), des Graphen i (ZnO/Ag) und des Graphen e (ZnO/Ti/Ag).
Es wird auf die Graphen b, f und j Bezug genommen. Diese Graphen entsprechen dem Metall mit hohem Reflexionsgrad Al. Im Wellenlängenbereich von 378 nm oder mehr steigt ein Reflexionsgrad in der Größenordnung des Graphen b (Al), des Graphen j (ZnO/Al) und des Graphen f (ZnO/Ti/Al).
Es wird auf die Graphen c, g und k Bezug genommen. Diese Graphen entsprechen dem Metall mit hohem Reflexionsgrad Pd. Im Wellenlängenbereich von 378 nm oder mehr steigt ein Reflexionsgrad in der Größenordnung des Graphen c (Pd), des Graphen k (ZnO/Pd) und des Graphen g (ZnO/Ti/Pd).
Es wird auf die Graphen d, h und l Bezug genommen. Diese Graphen entsprechen dem Metall mit hohem Reflexionsgrad Rh. Im Wellenlängenbereich von 378 nm oder mehr steigt ein Reflexionsgrad in der Größenordnung des Graphen d (Rh), des Graphen l (ZnO/Rh) und des Graphen h (ZnO/Ti/Rh).
Im Vergleich zum Schichtstrukturkörper aus "Metall mit hohem Reflexionsgrad" und "ZnO/Metall mit hohem Reflexionsgrad" weist der Schichtstrukturkörper aus "ZnO/Ti/Metall mit hohem Reflexionsgrad" einen niedrigeren Reflexionsgrad im Wellenlängenbereich von 378 nm oder mehr auf.
Jedoch weisen im Wellenlängenbereich von 378 nm oder höher "ZnO/Ti/Al" (Graph f) und "ZnO/Ti/Ag" (Graph e) im Vergleich zu "ZnO/Ti/Rh" (Graph h) und "ZnO/Ti/Pd" (Graph g) einen höheren Reflexionsgrad auf.
Im Wellenlängenbereich von 378 nm oder höher weist "ZnO/Ti/Al" (Graph f) einen Reflexionsgrad von über 80 % auf, und "ZnO/Ti/Ag" (Graph e) weist e benfalls einen Reflexionsgrad von über 75 % auf. Im Wellenlängenbereich von 450 nm oder mehr ist ein Reflexionsgrad von "ZnO/Ti/Ag" (Graph e) höher als der von "ZnO/Ti/Al" (Graph f).
Es kann daher festgestellt werden, dass die Schicht aus Metall mit hohem Reflexionsgrad der p-seitigen ohmschen Reflexionselektrode vorzugsweise aus Ag, Al, Rh, Pd oder Ähnlichem, und bevorzugter aus Ag, Al oder dergleichen besteht.
Als nächstes wird eine Beschreibung über eine Dicke des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 nach einem Polieren gegeben.
Wie zuvor beschrieben, stellt das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 eine hergestellte Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit der Stromdiffusionsfunktion bereit und trägt zu einem Anstieg der Lichtemissionsmenge der Halbleiter-Leuchtvorrichtung bei. Allgemein weist eine ZnO-Dünnschicht vom n-Typ eine um zwei Stellen größere Ladungsträgermobilität und einen um zwei Stellen niedrigeren Widerstand auf als eine ZnO-Dünnschicht vom p-Typ. Deshalb kann das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 der Ausführungsform eine stärkere Stromdiffusionsfunktion bei einer dünneren Dicke aufweisen als diejenige der ZnO-Schicht vom p-Typ einer in der 5A oder 5B gezeigten Halbleiter-Leuchtvorrichtung. Jedoch wird es, falls das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 zu dünn ist, schwierig, Strom entlang einer Ebenenrichtung zu verteilen, da ein Unterschied zwischen einem Abstand in der Dickenrichtung und einem Abstand in der Ebenenrichtung groß wird.
Deshalb wird es bevorzugt, das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 auf eine Dicke zu polieren, die zum Widerstand des ZnO-Substrats vom n-Typ und der Größe der Halbleiter-Leuchtvorrichtung passt. Wenn man beispielsweise annimmt, dass die Größe der in 1H gezeigten Halbleiter-Leuchtvorrichtung 350 μm × 350 μm in der Ebenenrichtung beträgt, dass die n-seitige ohmsche Elektrode 70 in der Mitte ausgebildet ist und dass der Widerstand des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 0,1 Ωcm, was ein Standardwiderstand ist, beträgt, wird vom Standpunkt der Stromdiffusion aus eine Dicke des ZnO-Substrats vom n-Typ von 51 von 5 bis 10 μm benötigt.
Als nächstes wird eine Dicke des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 vom Standpunkt der Absorption von Licht aus untersucht, das von der aktiven Schicht emittiert wird.
Es wird wieder auf 3 Bezug genommen. Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm wird nicht im ZnO-Substrat absorbiert, während Licht mit Wellenlängen von 390 nm und 395 nm einen optischen Absorptionsfaktor aufweist, der steigt, wenn die Dicke des ZnO-Substrats dicker wird.
Da die Beziehung zwischen einer Dicke und einem optischen Absorptionsfaktor eines Substrats mit der Wellenlänge schwankt, kann eine Dicke des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 passend bestimmt werden, und zwar gemäß der Wellenlänge von von der aktiven Schicht emittiertem Licht und der Wellenlänge von nach außen auszugebendem Licht.
Falls die aktive Schicht beispielsweise aus ZnOSe mit einer Emissionsmittenwellenlänge von 405 nm besteht und Licht mit einer Halbwertsbreite von 17 nm emittiert, wird eine Dicke des ZnO-Substrats vom n-Typ 51 vorzugsweise auf 90 μm oder weniger festgelegt, um eine Absorption von Licht mit einer Wellenlänge von 395 nm oder weniger bis auf 0,1 oder weniger zu unterdrücken.
Die vorliegenden Erfinder haben ausführlich nach Materialien gesucht, die für die aktive Schicht 55 geeignet sind, und zwar beruhend auf der Lichtabsorption im ZnO-Substrat vom n-Typ 51.
Ein ZnO-Substrat wird mittels eines Hyperthermalsyntheseverfahrens, eines chemischen Transportreaktions-("chemical vapor transport"; CVT)verfahrens, eines Flussverfahrens oder dergleichen synthetisiert. ZnO ist ein Kristall mit Wurtzitstruktur (hexagonales System) und weist eine Energielücke von ca. 3,4 eV (3,361 eV) auf. Eine Wellenlänge, die dieser Energielücke entspricht, beträgt 365 nm, und eine Absorptionskante einer optischen Absorption liegt bei einer Wellenlänge von etwas weniger als 365 nm.
Jedoch absorbiert ein ZnO-Substrat Licht (längerwelliges Licht) bis zu Licht mit einer Wellenlänge, die einer Energielücke entspricht, die um ein gewisses Maß kleiner als die tatsächliche Energielücke ist, und zwar aufgrund des Effekts der Kristallinität des Substrats und dergleichen.
Deshalb wird, wie beispielsweise im Graph von 3 gezeigt, Licht mit einer Wellenlänge von 390 nm ca. 50 % in einem ZnO-Substrat von 40 μm Dicke absorbiert, und ca. 80 bis 90 % in einem ZnO-Substrat von 100 μm Dicke.
Jedoch weist Licht mit einer Wellenlänge von 395 nm einen optischen Absorptionsfaktor von 3 bis 4 % in einem ZnO-Substrat mit einer Dicke von 40 μm oder weniger auf. Licht mit einer Wellenlänge von 400 nm weist einen optischen Absorptionsfaktor von fast 0 in einem ZnO-Substrat mit einer Dicke von 500 μm auf.
Der optische Emissionswirkungsgrad einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung kann daher mittels Ausbildens einer aktiven Schicht verbessert werden, die aus einem Material besteht, das Licht mit einer Wellenlänge von 395 nm (im Vakuum) oder mehr und vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 400 nm (im Vakuum) oder mehr emittiert.
Wie zuvor beschrieben, kann eine aktive Schicht vorzugsweise unter Verwendung von CdZnO, ZnOSe, ZnOS oder dergleichen gebildet werden. CdZnO, ZnOSe und ZnOS sind allgemeine Namen von Verbindungen, die für gewöhnlich durch Cd_xZn_1-xO, ZnO_1-ySe_y and ZnO_1-zS_z ausgedrückt werden.
Zuerst wird ein gewünschter Bereich einer Cd-Zusammensetzung bzw. einem Cd-Anteil (x) unter Verwendung von CdZnO(Cd_xZn_1-xO) untersucht. Energielücken von CdO und ZnO betragen ungefähr 2,2 eV bzw. ca. 3,361 eV. Es ist deshalb möglich, eine aktive Schicht zu bilden, die Licht mit einer Wellenlänge von 395 nm oder mehr abstrahlt, und zwar unter Verwendung eines Kristalls, der durch Cd_xZn_1-xO ausgedrückt wird.
6A ist ein Graph, der eine Abhängigkeit von einer Cd-Zusammensetzung (x) einer Energielücke und einer Wellenlänge von Cd_xZn_1-xO zeigt.
Die Abszisse des Graphen stellt einen Wert einer Cd-Zusammensetzung (x) bzw. eines Cd-Anteils dar, und die Ordinate stellt eine Energielücke und eine Wellenlänge in den Einheiten "eV" bzw. "nm" dar.
Eine Kurve a gibt die Beziehung zwischen der Cd-Zusammensetzung (x) und der Energielücke an, und eine Kurve b gibt die Beziehung zwischen der Cd-Zusammensetzung (x) und der Wellenlänge an.
Wenn sich die Cd-Zusammensetzung bzw. der Cd-Anteil (x) erhöht, wird die Energielücke kleiner und die Wellenlänge länger.
6B ist eine Tabelle, die Werte von Cd-Zusammensetzungen (x) und Energielücken zeigt, wenn Licht mit Wellenlängen von 390 nm, 395 nm, 400 nm und 455 nm emittiert wird.
Bei einer Cd-Zusammensetzung bzw. einem Cd-Anteil (x) von 0,19 wird Licht bei einer Wellenlänge von 395 nm abgestrahlt, und bei einer Cd-Zusammensetzung (x) von 0,23 wird Licht bei einer Wellenlänge von 400 nm abgestrahlt.
Es ist aus den 6A und 6B ersichtlich, dass die Cd-Zusammensetzung (x), wenn eine aktive Schicht unter Verwendung von Cd_xZn_1-xO ausgebildet wird, vorzugsweise 0,19 oder mehr und bevorzugter 0,23 oder mehr beträgt.
Als nächstes wird ein gewünschter Bereich einer Se-Verbindung bzw. eines Se-Anteils (y) unter Verwendung von ZnOSe(ZnO_1-ySe_y) untersucht.
7A ist ein Graph, der eine Bondlängenabhängigkeit einer Energielücke verschiedener Arten von Verbindungen zeigt. Eine Kurve c gibt die Bondlängenabhängigkeit von ZnOSe(ZnO_1-ySe_y) an.
Die Abszisse des Graphen stellt Bondlänge in der Einheit "Ångström" dar, und die Ordinate stellt eine Energielücke in der Einheit "eV" dar.
Es wird auf die Kurve c Bezug genommen. Ein Änderungsmaß in einer Energielücke ist relativ zu einem Änderungsmaß in einer Bondlänge groß. Eine Energielücke eines ZnOSe(ZnO_1-ySe_y)-Kristalls beugt sich stark relativ zu einer Dotierungsmenge von Se. Diese Eigenschaft bewirkt, dass der ZnO-Se(ZnO_1-ySe_y)-Kristall eine längere optische Emissionswellenlänge durch eine niedrige Dotierungsmenge von Se aufweist.
7B ist ein Graph, der die Details der Kurve c in dem Bereich zeigt, der in 7A von einem Kreis aus einer gestrichelten Linie umgeben ist, sowie einer Kurve d, welche die Bondlängenabhängigkeit einer Wellenlänge von ZnO-Se(ZnO_1-ySe_y) in diesem Bereich angibt.
Die Abszisse des Graphen stellt Bondlänge in der Einheit "Ångström" dar, und die Ordinate stellt eine Energielücke und eine Wellenlänge in den Einheiten "eV" bzw. "nm" dar.
In dem im Graph gezeigten Bereich wird, wenn die Bondlänge länger wird, die Energielücke schmaler (Kurve c) und die Wellenlänge größer (Kurve d).
7C ist eine Tabelle, die Werte von Bondlängen, Energielücken und Wellenlängen bei diskreten Werten einer Se-Zusammensetzung (y) im Bereich von 0 bis 0,1316 zeigt.
Bei einer Se-Zusammensetzung bzw. einem Se-Anteil (y) von 0,0210 wird Licht bei einer Wellenlänge von 395 nm abgestrahlt, und bei einer Se- Zusammensetzung (y) von 0,0240 wird Licht (fast ultraviolettes Licht) bei einer Wellenlänge von 400 nm abgestrahlt. Wenn eine Se-Zusammensetzung (y) im Bereich von 0,0240 oder mehr erhöht wird, kann Licht, dass durch das Substrat kaum absorbiert wird, bei Wellenlängen von 460 nm (blau), 550 nm (grün), 580 nm (gelb) und 630 nm (rot) bei Se-Zusammensetzungen (y) von 0,0565, 0,0955, 0,1064 bzw. 0,1227 abgestrahlt werden. Wenn die Se-Zusammensetzung (y) weiter erhöht wird, kann infrarotes Licht abgestrahlt werden. Bei einer längeren Wellenlänge mag eine Grenze existieren, da ZnOSe unvermischbar werden mag.
Wie oben beschrieben, beträgt die Se-Zusammensetzung bzw. der Se-Anteil (y), wenn eine aktive Schicht unter Verwendung von ZnO_1-ySe_y ausgebildet wird, vorzugsweise 0,0210 oder mehr und bevorzugter 0,0240 oder mehr. Da ein ZnOSe-Kristall einen hohen Beugungsparameter aufweist, ist es möglich, eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung zu bilden, die in der Lage ist, Licht von fast ultraviolettem bis zu grünem Licht abzustrahlen, und zwar unter Verwendung eines ZnOSe-Mischkristalls als dem Material der aktiven Schicht (Topfschicht oder Sperrschicht).
7D zeigt die Beziehung zwischen einer Bondlänge und einer Energielücke/Wellenlänge von verschiedenen Kristallen.
Wie in diesem Diagramm zu sehen ist, beträgt eine Bondlänge von ZnO 1,99 Ångström, und eine Bondlänge von ZnSe beträgt 2,45 Ångström, was einen relativ großen Unterschied darstellt. Jedoch weist ZnO_1-ySe_y die Beugungseigenschaft auf, und ein kleiner Unterschied zwischen Se-Zusammensetzungen (y) bewirkt einen beträchtlichen Unterschied zwischen Wellenlängen. Deshalb ist es, wenn die aktive Schicht unter Verwendung von ZnO_1-ySe_y ausgebildet wird, möglich, eine Erhöhung des Maßes der Bondlänge, die durch eine längere Wellenlänge aufgrund einer Se-Dotierung verursacht wird, zu unterdrücken.
Als nächstes wird ein gewünschter Bereich einer S-Verbindung bzw. eines S-Anteils (z) unter Verwendung von ZnOS(ZnO_1-zS_z) untersucht.
8A ist ein Graph, der die Beziehung zwischen einer S-Zusammensetzung (z) und einer Energielücke zeigt. Die Beziehung dazwischen wird durch eine Kurve e angegeben.
Die Abszisse des Graphen stellt eine S-Zusammensetzung dar, und die Ordinate stellt eine Energielücke in der Einheit "eV" dar.
Wie durch die Kurve e angegeben, beugt sich eine Energielücke eines ZnOS(ZnO_1-zS_z)-Kristalls, ähnlich wie bei ZnOSe(ZnO_1-ySe_y), relativ zu einer Dotierungsmenge von S stark. Diese Eigenschaft bewirkt, dass der ZnOS(ZnO_1-zS_z)-Kristall eine längere optische Emissionswellenlänge mittels einer niedrigen Dotierungsmenge von S aufweist.
8B ist ein Graph, der die Details der Kurve e in dem Bereich zeigt, der in 8A von einem Kreis aus einer gestrichelten Linie umgeben ist, sowie einer Kurve d, welche die Abhängigkeit von der S-Zusammensetzung (z) einer Wellenlänge von ZnOS(ZnO_1-zS_z) in dem Bereich angibt.
Die Abszisse des Graphen stellt einen Wert einer S-Zusammensetzung (z) dar, und die Ordinate stellt eine Energielücke und eine Wellenlänge in den Einheiten "eV" bzw. "nm" dar.
In dem im Graph gezeigten Bereich wird, wenn die S-Zusammensetzung bzw. der S-Anteil (z) zunimmt, die Energielücke schmäler (Kurve e) und die Wellenlänge länger (Kurve f).
8C ist eine Tabelle, die Werte von Energielücken und Wellenlängen bei diskreten Werten einer S-Zusammensetzung (z) im Bereich von 0,009 bis 0,400 zeigt.
Bei einer S-Zusammensetzung bzw. einem S-Anteil (z) von 0,025 wird Licht bei einer Wellenlänge von 395 nm abgestrahlt, und bei einer S-Zusammensetzung (z) von 0,040 wird Licht (fast ultraviolettes Licht) bei einer Wellenlänge von 400 nm abgestrahlt. Bei einer S-Zusammensetzung (z) von 0,295 wird Licht bei einer Wellenlänge von 460 nm (blaues Licht) abgestrahlt. Wenn die S-Zusammensetzung (z) erhöht wird, kann Licht von grünem Licht bis zu infrarotem Licht abgestrahlt werden.
Wie oben beschrieben, beträgt die S-Zusammensetzung bzw. der Se-Anteil (z), wenn eine aktive Schicht unter Verwendung von ZnO_1-zS_z ausgebildet wird, vorzugsweise 0,025 oder mehr und bevorzugter 0,040 oder mehr. Da ein ZnOS-Kristall einen hohen Beugungsparameter aufweist, ist es möglich, eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung zu bilden, die in der Lage ist, Licht von fast ultraviolettem bis zu infrarotem Licht abzustrahlen, und zwar unter Verwendung eines ZnOS-Mischkristalls als dem Material der aktiven Schicht (Topfschicht oder Sperrschicht).
Ferner ist es, wenn die aktive Schicht unter Verwendung von ZnO_1-zS_z ausgebildet wird, möglich, eine Erhöhung des Maßes der Bondlänge, die durch eine längere Wellenlänge aufgrund einer S-Dotierung verursacht wird, zu unterdrücken.
Reflexionsgrade von ZnO, ZnSe und ZnS betragen 2,0, 2,6 bzw. 2,49. Die Reflexionsgrade von ZnSe und ZnS sind größer als derjenige von ZnO. Wenn Se oder S mit einem ZnO-Kristall gemischt wird, tritt eine Bandbeugung auf und eine Bandlücke verschmälert sich. Deshalb wird der Reflexionsgrad, selbst falls ein Zusammensetzungsverhältnis von Se oder S hoch wird, nicht hoch, aber es ist zu erwarten, dass der Reflexionsgrad vielmehr klein wird. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass der Emissionswirkungsgrad einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung nur schwer durch eine Veränderung im Reflexionsgrad aufgrund einer Hinzufügung von Se oder S verringert werden kann.
Die aktive Schicht kann aus jeglichem Material, dem Störstellen vom n-Typ zugesetzt sind, Material, dem Störstellen vom p-Typ zugesetzt sind, und undotiertem Material bestehen. Elemente der Gruppe III, wie beispielsweise Al, Ga und In, die durch eine Zn-Stelle ersetzt werden sollen, können als hinzuzufügende Störstellen vom n-Typ verwendet werden. Cl, Br, I und dergleichen können verwendet werden, um durch eine Sauerstoff-(O)stelle ersetzt zu werden. Elemente der Gruppe I, wie beispielsweise Li, Na und K, die durch eine Zn-Stelle ersetzt werden sollen, können als hinzuzufügende Störstellen vom p-Typ verwendet werden, und N, P, As und dergleichen können dazu verwendet werden, durch eine Sauerstoff-(O)stelle ersetzt zu werden.
Mittels Einstellens der Wellenlänge von von der aktiven Schicht emittiertem Licht auf eine größere Wellenlänge als die Absorptionswellenlänge des ZnO-Substrats wird es möglich, eine optische Absorption des ZnO-Substrats zu unterdrücken und den Emissionswirkungsgrad der Halbleiter-Leuchtvorrichtung zu verbessern. Eine Dicke des ZnO-Substrats kann auf ca. 70 bis 200 μm eingestellt werden, was eine Fertigstellung der Vorrichtung ermöglicht.
Die vorliegenden Erfinder haben als nächstes die MgZnO-Schicht (MgZnO vom n-Typ 54 und MgZnO-Schicht vom p-Typ 56) eingehend untersucht. MgZnO ist ein allgemeiner Name einer Verbindung, die für gewöhnlich durch Mg_wZn_1-wO ausgedrückt wird.
Wenn ein MgZnO-Kristall mittels Hinzufügens von Mg zu einem ZnO-Kristall gebildet wird, wird die Bandlücke entsprechend der Mg-Zusammensetzung bzw. dem Mg-Anteil (w) breit. Jedoch ist ZnO, wie zuvor beschrieben, ein Kristall, der die Wurtzitstruktur (hexagonales System) aufweist, wohingegen ein MgO-Kristall eine andere Kristallstruktur besitzt: die Natriumchlorid- bzw. Kochsalz-Struktur.
Falls eine Mg-Zusammensetzung (w) gering ist, weist MgZnO (Mg_wZn_1-wO) die Wurtzitstruktur (hexagonales System) auf, wohingegen der Kristall, falls eine Mg-Zusammensetzung bzw. ein Mg-Anteil (w) hoch ist, die Kochsalz-Struktur aufweist. Falls ein MgZnO(Mg_wZn_1-wO)-Kristall die Kochsalz-Struktur aufweist, ist es schwierig, eine Schichtstruktur (Schichtung durch epitaktisches Wachstum) mit einem ZnO-Kristall mit der Wurtzitstruktur (hexagonales System) zu bilden.
Beispielsweise ist es im Bereich der Mg-Zusammensetzung (w) von 0,46 oder weniger möglich, eine MgZnO(Mg_wZn_1-wO)-Schicht mittels Hinzufügens von Mg zu bilden, während MgZnO(Mg_wZn_1-wO) mit der Wurtzitstruktur erhalten wird.
In einer Halbleiter-Leuchtvorrichtung mit der aktiven Schicht 55, die aus CdZnO mit einer hohen Cd-Zusammensetzung besteht, weisen ZnOSe, ZnOS, ZnOTe oder dergleichen, die MgZnO(Mg_wZn_1-wO)-Schicht vom n-Typ 54 und die MgZnO(Mg_wZn_1-wO)-Schicht vom p-Typ 56 bei einer Mg-Zusammensetzung (w) von 0 (d. h., einer ZnO-Schicht) in einigen Fällen eine ausreichende Sperrhöhe auf.
Wegen dieser Gründe beträgt die Mg-Zusammensetzung (w) der MgZnO(Mg_wZn_1-wO)-Schichten vom n- oder p-Typ 54 und 56 vorzugsweise 0 oder mehr und 0,46 oder weniger.
Sowohl die MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 als auch die MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 müssen nicht unbedingt ausgebildet werden, aber eine der Schichten kann ausgebildet werden. Störstellen, die in der Lage sind, in der zuvor beschriebenen aktiven Schicht dotiert zu werden, können als zu dotierende Störstellen vom n- oder p-Typ verwendet werden.
Um einen Aktivierungsfaktor von Störstellen zu erhöhen, kann eine Deltadotierung durchgeführt werden. Eine Übergitterstruktur von [MgZnO(Mg_wZn_1-wO)/(mit Störstellen dotiertem ZnO]_n kann angenommen werden.
9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Struktur einer aktiven Schicht 55 zeigt. Bezüglich 9 wird die aktive Schicht 55 genauer beschrieben.
Die aktive Schicht 55 besteht aus einer MQW-("multiple quantum well"; Mehrfach-Quantentopf-)Schicht 55e zur optischen Emission auf eine Leistungszufuhr hin, und aus Übergangsschichten 55c und 55d, zwischen denen die MQW-Schicht 55e an beiden Seiten davon in einer Dickenrichtung eingefügt ist. Beispielsweise wird die Übergangsschicht 55d an der MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 ausgebildet, und die MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 wird an der Übergangsschicht 55c ausgebildet.
Die MQW-Schicht 55e besteht aus einer Schichtstruktur von Topfschichten 55a und Sperrschichten 55b. Die Schichtungsart beider Schichten 55a und 55b umfasst: (i) eine Art, bei welcher eine Sperrschicht 55b und eine Topfschicht 55a in dieser Reihenfolge von der ZnO-Substratseite (von unten in 9) aus geschichtet sind und es zwei oder mehr Schichtstrukturkörper der Schichten 55a und 55b gibt (in 9 gezeigte Schichtungsart); (ii) eine Art, bei welcher eine Topfschicht 55a und eine Sperrschicht 55b in dieser Reihenfolge von der ZnO-Substratseite (von unten in 9) aus geschichtet sind und es zwei oder mehr Schichtstrukturkörper der Schichten 55a und 55b gibt; (iii) eine Art, bei welcher eine Topfschicht 55a zwischen zwei Sperrschichten 55b eingefügt ist; (iv) eine Art, bei der eine Sperrschicht 55b zwischen zwei Topfschichten 55a eingefügt ist; und andere Arten. Es wird eine Art ausgewählt, welche einen hohen optischen Emissionswirkungsgrad aufweist.
Die Topfschicht 55a mag aus CdZnO, ZnOS, ZnOSe oder ZnOTe hergestellt sein oder aus einer Vielzahl von Kristallen hergestellt sein.
Die Sperrschicht 55b mag aus MgZnO, ZnO, CdZnO, ZnOS, ZnOSe oder ZnOTe bestehen oder aus einer Vielzahl von Kristallen bestehen, die eine größere Energielücke als die der Topfschicht 55a aufweisen.
Eine optische Emissionswellenlänge ändert sich mit einer Kristallzusammensetzung der Topfschicht 55a, einer Kristallzusammensetzung der Sperrschicht 55b, Dicken der Schichten 55a und 55b und dergleichen. Da sich die QW-("quantum well"; Quantentopf-)Struktur an einer effektiven Bandlücke verbreitert, falls die aktive Schicht (z. B. die Topfschicht) aus Cd_xZn_1-xO besteht, ist es möglich, vorzugsweise einen Bereich einer Cd-Zusammensetzung bzw. eines Cd-Anteils (x) zu verwenden, der etwas breiter ist als der oben beschriebene bevorzugte Bereich einer Cd-Zusammensetzung (x) von 0,19 oder mehr, bevorzugter 0,23 oder mehr.
Ebenso ist es, falls die aktive Schicht (z. B. die Topfschicht) aus ZnO_1-ySe_y, ZnO_1-zS_z oder Mg_wZn_1-wO besteht, möglich, vorzugsweise einen Zusammensetzungsbereich bzw. Anteilsbereich zu verwenden, der etwas breiter ist als der oben beschriebene bevorzugte Zusammensetzungsbereich.
Eine Dicke der Topfschicht 55a beträgt beispielsweise 1 bis 5 nm, und eine Dicke der Sperrschicht 55b beträgt beispielsweise 2 bis 15 nm.
Die aktive Schicht 55 mag nicht nur die MQW-Struktur sondern auch eine SQW-("single quantum well"; Einzelquantentopf-)Struktur oder eine DH-Struktur umfassen.
Es werden die Übergangsschichten 55c und 55d beschrieben. Jede der Übergangsschichten 55c und 55d ist eine Zusammensetzungs- bzw. Anteilsänderungsschicht zum Verringern einer Übergangssperre (Spike) zwischen der MgZnO-Schicht vom p-Typ 56 und der MgZnO-Schicht vom n-Typ 54 und der MQW-Schicht 55e. Beispielsweise ist die Übergangsschicht aus Mg_vZn_1-vO (v1 ≤ v ≤ v2) hergestellt und weist die Struktur auf, dass die Mg-Zusammensetzung sich kontinuierlich ändert (von v2 zu v1), und zwar in der Dickenrichtung in Richtung der MQW-Schicht 55e. Die Mg-Zusammensetzung (v) mag schrittweise geändert werden. Eine Ladungsträgerinjektion in die MQW-Schicht 55e kann erhöht werden.
Die Übergangsschichten 55c und 55d mögen eine Ladungsträgerkonzentrationseinstellschicht sein, d. h., eine Übergangspositionseinstellschicht, um einen Übergangsbereich in der MQW-Schicht 55e auf eine Leistungszufuhr bzw. Stromquelle hin zu bilden.
Die Übergangsschichten 55c und 55d mögen ferner Schichten sein, die eine Übergitterstruktur aufweisen, um Dehnungen in der MQW-Schicht 55e abzubauen. In diesem Fall kann eine Kristallinität der aktiven Schicht 55 verbessert werden.
Wenn die Übergangsschichten 55c und 55d gebildet werden, kann beispielsweise ein optischer Emissionswirkungsgrad der QW-Schicht erhöht werden.
In 9 mag die Übergangsschicht, obwohl die Übergangsschichten an beiden Seiten der MQW-Schicht 55e ausgebildet sind, an nur einer Seite gebildet werden.
Zuletzt wird zusätzlich der Trägerstrukturkörper einschließlich des Siliziumsubstrats 64 beschrieben.
Falls eine optische Emissionswellenlänge der Halbleiter-Leuchtvorrichtung eine Wellenlänge ist, die wahrscheinlich durch das ZnO-Substrat absorbiert wird, z. B. kürzer als 395 nm, ist es wirkungsvoll, wenn der Schichtstrukturkörper, der die optische Emissionsschichtstruktur aufweist, an den Trägerstrukturkörper gebondet wird und danach das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 poliert wird, wie in dem bezüglich der 1A bis 1H beschriebenen Herstellungsverfahren.
Falls jedoch eine optische Emissionswellenlänge der Halbleiter-Leuchtvorrichtung 400 nm oder länger beträgt, ist es vom Standpunkt einer optischen Absorption aus nicht nötig, das ZnO-Substrat vom n-Typ 51 herunterzudünnen. Deshalb ist es beispielsweise nicht nötig, den Herstellungsab lauf für den Trägerstrukturkörper und den Bondingablauf für den Schichtstrukturkörper durchzuführen.
Deshalb wird, nachdem die Struktur, welche die optische Emissionsschichtstruktur 61 umfasst, das ZnO-Substrat vom n-Typ 51, die p-seitige ohmsche Reflexionselektrode 62 und die n-seitige ohmsche Elektrode 70 gebildet wurden, ein permanentes Substrat, das für die Verwendung geeignet ist, anstelle des Trägerstrukturkörpers ausgewählt, und das permanente Substrat wird an die Struktur gebondet. Da ein Bonding an der gesamten Fläche der Struktur in der Ebenenrichtung durchgeführt werden kann, wird das Bonden bzw. Verbinden einfach.
Das permanente Substrat mag ein Si-Wafer, ein Si-Submount, ein hornartiges Silizium und ferner eine Keramik sein, die eine Zuleitungsverdrahtung zum permanenten Substrat aufweisen, wie beispielsweise Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid. Beispiele für metallisierte Keramik mögen Au/Aluminiumoxid, Ag/Aluminiumoxid, Al/Aluminiumoxid, Au/Aluminiumnitrid, Ag/Aluminiumnitrid und Al/Aluminiumnitrid sein.
Intermetallische Verbindungen mit hoher Wärmeableitung, wie beispielsweise CuW, mögen ebenfalls verwendet werden. Es mag auch möglich sein, metallisches Material zu verwenden, wie beispielsweise Au, Al, Ag/Cu, Al/Cu und Invar (Metall mit ultraniedriger Wärmeausdehnung), das einem Haftoberflächenablauf für die Struktur unterworfen wird.
Beispielsweise liegt eine Wärmeleitfähigkeit von ZnO bei ca. 30 (W/mK), wohingegen die Wärmeleitfähigkeiten von Cu, Aluminiumnitrid (Keramik) und CuW bei ca. 200, ca. 200 oder 250 bis 270 bzw. ca. 200 (W/mK) liegen.
Falls die aktive Schicht dazu ausgebildet ist, Licht mit einer Wellenlänge von 395 nm oder mehr und bevorzugter mit einer Wellenlänge von 400 nm oder mehr zu emittieren, ist es möglich, permanente Substrate verschiedener Ma terialien zu verwenden und eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung zu bilden, die z. B. in einer Wärmeableitung hervorragend ist.
Die ZnO-basierte Verbindungshalbleiter-Leuchtvorrichtung ist für eine Verwendung mit einem Display, einem Anzeiger, einer Beleuchtungslichtquelle, einem Rücklicht und dergleichen geeignet.
Die vorliegende Erfindung ist in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen der beschrieben worden. Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Es wird dem Fachmann klar sein, dass andere verschiedene Modifikationen, Verbesserungen, Kombinationen und dergleichen vorgenommen werden können.
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
Es wird ein Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung bereitgestellt, welches eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung hoher Qualität herstellen kann. Es wird ein erstes Substrat eines ZnO-Substrats vom n-Typ präpariert. Eine optische Emissionsschichtstruktur umfassend eine optische Emissionsschicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter wird an dem ersten Substrat ausgebildet. Eine p-seitige Elektrode wird an der optischen Emissionsschichtstruktur ausgebildet. Eine erste eutektisch Materialschicht aus eutektischem Material wird an der p-seitigen Elektrode ausgebildet. Eine zweite eutektische Materialschicht aus eutektischem Material wird an einem zweiten Substrat mit einer elektrischen Leitfähigkeit ausgebildet. Die erste und die zweite eutektische Materialschicht werden eutektisch gemacht, um das erste und das zweite Substrat zu verbinden. Das erste Substrat wird verarbeitet. Eine n-seitige Elektrode wird an einer Teiloberfläche des ersten Substrats ausgebildet.

Claims

Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung, aufweisend die folgenden Schritte: (a) Präparieren eines ersten Substrats eines ZnO-Substrats vom n-Typ; (b) Ausbilden einer optischen Emissionsschichtstruktur umfassend eine optische Emissionsschicht aus einem ZnO-basierten Verbindungshalbleiter an dem ersten Substrat; (c) Ausbilden einer p-seitigen Elektrode an der optischen Emissionsschichtstruktur; (d) Ausbilden einer ersten eutektischen Materialschicht aus eutektischem Material an der p-seitigen Elektrode; (e) Ausbilden einer zweiten eutektischen Materialschicht aus eutektischem Material an einem zweiten Substrat mit einer elektrischen Leitfähigkeit; (f) Eutektischmachen der ersten und der zweiten eutektischen Materialschicht, um das erste und das zweite Substrat zu verbinden; (g) Verarbeiten des ersten Substrats; und (h) Ausbilden einer n-seitigen Elektrode an einer Teiloberfläche des ersten Substrats.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem Schritt (g) einen Schritt eines Herunterdünnens des ersten Substrats umfasst.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem Schritt (g) einen Schritt eines Ausbildens einer konkaven/konvexen Struktur einer Oberfläche des ersten Substrats umfasst, nachdem das erste Substrat heruntergedünnt wurde.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem Schritt (g) das erste Substrat mittels Polierens herunterdünnt.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3, bei dem Schritt (g) die konkave/konvexe Struktur an der Oberfläche des ersten Substrats mittels Trockenätzung oder Nassätzung ausbildet.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, bei dem Schritt (g) das erste Substrat bis auf eine Restdicke von 5 μm oder mehr herunterdünnt.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem Schritt (c) die p-seitige Elektrode an der optischen Emissionsschichtstruktur ausbildet, wobei die p-seitige Elektrode eine Schichtstruktur einer ohmschen Materialschicht aufweist, die in der Lage ist, einen ohmschen Kontakt mit der optischen Emissionsschichtstruktur und eine Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad aus Ag, Al, Pd oder Rh aufzuweisen.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem eine Fläche des zweiten Substrats größer als eine Fläche des ersten Substrats ist.
Herstellungsverfahren für eine Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, bei dem das zweite Substrat ein mit Störstellen vom n- oder p-Typ dotiertes Siliziumsubstrat ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung, aufweisend: ein leitfähiges Substrat; eine aus eutektischem Material hergestellte und an dem leitfähigen Substrat angeordnete eutektische Materialschicht; eine an der eutektischen Materialschicht ausgebildete p-seitige Elektrode; eine optische Emissionsschichtstruktur, umfassend eine aus einem ZnO-basierten leitfähigen Halbleiter hergestellte und an der p-seitigen Elektrode angeordnete optischen Emissionsschicht; eine aus ZnO vom n-Typ hergestellte und an der optischen Emissionsschichtstruktur angeordnete Stromdiffusionsschicht; und eine an einer Teiloberfläche der Stromdiffusionsschicht ausgebildete n-seitige Elektrode.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Stromdiffusionsschicht eine an einer Oberfläche davon ausgebildete konkave/konvexe Struktur aufweist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die p-seitige Elektrode eine Schichtstruktur einer Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad aufweist, die aus Ag, Al, Pd oder Rh hergestellt ist und an der eutektischen Materialschicht ausgebildet ist, sowie eine ohmsche Materialschicht, die in der Lage ist, einen ohmschen Kontakt mit der optischen Emissionsschichtstruktur aufzuweisen, und an der Materialschicht mit hohem Reflexionsgrad ausgebildet ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der eine Fläche des leitfähigen Substrats größer als eine Fläche der Stromdiffusionsschicht ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das leitfähige Substrat ein mit Störstellen vom n- oder p-Typ dotiertes Siliziumsubstrat ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die optische Emissionsschichtstruktur eine an einer oder beiden Seiten der optischen Emissionsschicht ausgebildete Mg_wZn_1-wO-Schicht umfasst, wobei w = 0 oder mehr und = 0,46 oder weniger beträgt.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die optische Emissionsschicht aus einem oder einer Vielzahl von aus Cd_xZn_1-xO, ZnO_1-ySe_y, ZnO_1-zS_z und ZnOTe ausgewählten Kristallen besteht.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 16, bei der, falls die optische Emissionsschicht einen Cd_xZn_1-xO-Kristall enthält, x = 0,19 oder mehr beträgt, falls die optische Emissionsschicht einen ZnO_1-ySe_y-Kristall enthält, y = 0,021 oder mehr beträgt, und falls die optische Emissionsschicht einen ZnO_1-zS_z-Kristall enthält, z = 0,025 oder mehr beträgt.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die optische Emissionsschicht eine Quantentopfstruktur mit Topfschichten und Sperrschichten aufweist, wobei die Topfschicht aus einem oder einer Vielzahl von aus Cd_x1Zn_1-x1O, ZnO_1-y1Se_y1, ZnO_1-z1S_z1 und ZnOTe ausgewählten Kristallen besteht, und wobei die Sperrschicht aus einem oder einer Vielzahl von aus MgZnO, CdZnO, ZnOSe, ZnOS und ZnOTe ausgewählten Kristallen besteht, und zwar mit einer Energielücke, die größer als die Energielücke der Topfschicht ist.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 18, bei der, falls die Topfschicht einen Cd_x1Zn_1-x1O-Kristall enthält, x1 = 0,19 oder mehr beträgt, falls die Topfschicht einen ZnO_1-y1Se_y1-Kristall enthält, y1 = 0,021 oder mehr beträgt, und falls die Topfschicht einen ZnO_1-z1S_z1-Kristall enthält, z1 = 0,025 oder mehr beträgt.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die optische Emissionsschicht auf eine Stromzufuhr hin Licht mit einer Wellenlänge von 395 nm oder größer emittiert.
Halbleiter-Leuchtvorrichtung nach Anspruch 10, bei der das leitfähige Substrat ein keramisches Substrat mit Zuleitungsdrähten ist oder aus einem Metall oder einer leitfähigen intermetallischen Verbindung hergestellt ist.