DE19963550A1 - Bipolar light source with temporally and spatially uniform current supply, based on e.g. aluminum gallium arsenide-gallium arsenide structure, includes luminescent and non-luminescent columns - Google Patents

Bipolar light source with temporally and spatially uniform current supply, based on e.g. aluminum gallium arsenide-gallium arsenide structure, includes luminescent and non-luminescent columns

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Abstract

Optical plate (23) forms a mechanical bridge (21) for the uniformly-transparent semiconductor, with luminescent and non-luminescent columns (24, 34) at required mutual spacing. Luminescent column includes a layer structure (27) and luminescence active layer (26). All columns terminate below, in the same plane of a planar mounting surface (33). Columns taper conically away from the plate with its general, transparent, uniformly and highly conductive distribution layer (28), supplying the active layer (26) with charge carriers from an electrode (36). The distribution layer is connected by a metallic track (37) along the sloping surface of a non-luminescent column (34) to its contact (36) on the mounting surface (33). Each active zone on its mounting surface is provided with an electrode of opposite polarity (32) to supply charge carriers of a second kind. Adjacent mounting surfaces (33) are provided, having a similar metal coating (37). This permits simultaneous, identical introduction of a supply or control circuit.

Description

Die Erfindung betrifft eine bipolare Beleuchtungsquelle aus einem einseitig kontaktierten, selbstbündelnden Halbleiterkörper, dessen für die Lumineszenzwellen transparentes Substrat mit einer Doppel-Hetero-Struktur aus Schichten ternärer und binärer III-V-Verbindungen, vorzugsweise AlGaAs-GaAs, verbunden und für einen pseudo-vertikalen Betrieb eingerichtet ist.The invention relates to a bipolar illumination source from a one-sided, self-bundling Semiconductor body, its for the luminescence waves transparent substrate with a double hetero structure layers of ternary and binary III-V compounds, preferably AlGaAs-GaAs, connected and for one pseudo-vertical operation is established.

Die Beleuchtungsquelle soll in Service-, Schutz-, Sicherheits- und Alarmeinrichtungen wie
The lighting source is said to be used in service, protection, security and alarm devices such as

  • a) Fernbedienungsanwendungen und Lichtschranken, sowiea) remote control applications and light barriers, such as
  • b) der stationären oder mobilen, impulsartigen oder kontinuierlichen Beleuchtung eines zu überwachenden Geländes, Raumes oder Fahrzeugs zum Zweck der Zugangs-, Anwesenheits- oder Bewegungskontrolle oderb) the stationary or mobile, pulse-like or continuous lighting one too monitoring site, room or Vehicle for the purpose of access, Presence or movement control or
  • c) der Kurzstrecken-Datenübertragung undc) short-range data transmission and
  • d) der Informationsdarstellung auf einer Anzeiged) the presentation of information on a display

eingesetzt werden. be used.  

Dem Schutz- und Sicherheitsbedürfnis kommen andere Absperr- und Besitzschutzanlagen, wie Mauern, Gitter u. a. Zugangsblockaden nur mit massivem Aufwand entgegen.Others come to the need for protection and security Barrier and property protection systems, such as walls, grilles u. a. Access blocks only with massive effort opposite.

Mit Hilfe von Überwachungsanlagen und neuen Beleuchtungsquellen kann diesem Bedürfnis besser entsprochen werden. Einen besonderen Akzent setzen hier Beleuchtungsquellen, die vom Menschen nicht wahrgenommen werden können. Bis dahin wurde vorzugsweise der Einsatz von Bewegungsmeldern gepflegt, die als passive Detektoren auf Wärmequellen wie Vögel, und Haustiere genauso ansprachen, wie auf menschliche Eindringlinge (z. B. US-A 3,476,946). Durch eine Tarnung der Wärmequellen mit Hilfe einer entsprechenden Maskierung waren diese Melder jedoch zu überlisten. Lichtschranken mit einem oder mehreren Paaren aus Lumineszenzdiode und Fototransistor sind schon schwerer zu täuschen (US-A 3,875,403; US-A 4,239,961; US-A 4,514,625), sprechen aber auch bei harmlosen Unterbrechungen an.With the help of surveillance systems and new ones Illumination sources can better meet this need be met. A special accent here Illumination sources that humans do not can be perceived. Until then preferably the use of motion detectors is maintained, which act as passive detectors on heat sources like birds, and responded to pets just as they responded to humans Intruders (e.g. US-A 3,476,946). Through camouflage of the heat sources with the help of an appropriate However, masking these detectors had to be outwitted. Light barriers with one or more pairs Luminescent diode and photo transistor are already heavier to deceive (US-A 3,875,403; US-A 4,239,961; US-A 4,514,625), but also speak with harmless ones Interruptions.

Auch Schall- und Ultraschallsignale wurden in zu überwachende Räume übertragen und auf die Änderungen der reflektierten Signalen hin überprüft, z. B. gemäß US-A 4,499,564. Vom Wind bewegte Flora oder auch harmlose Tiere konnten Eindringlinge vortäuschen.Sound and ultrasound signals were also added monitoring rooms transferred and on the changes checked the reflected signals, z. B. according US-A 4,499,564. Flora moved by the wind or too harmless animals could fake intruders.

Radar- und mikrowellengestützte Überwachungen von Lufträumen und Gewässern sind seit Jahrzehnten gebräuchlich, aber für die meisten Nutzer viel zu aufwendig. Radar and microwave based surveillance by Air spaces and waters have been around for decades common, but much too for most users complex.  

Mit Hilfe einer stationären oder rotierenden Infrarot- Laserdiode ließen sich von bewegten Objekten reflektierte Strahlen auf geeigneten Empfängern schon etwas kostengünstiger feststellen (US-A 4,903,009, US-A 4,952,911 oder DE-A 41 30 619). Unabhängig von dem Aufwand bei der Bildauswertung mit IR-Fotoempfängern, behindern die relativ teuren IR-Laser die Ausweitung der Anwendung in weitere Einsatzgebiete.With the help of a stationary or rotating infrared Laser diodes were moving objects reflected rays on suitable receivers determine somewhat cheaper (US-A 4,903,009, US-A 4,952,911 or DE-A 41 30 619). Regardless of that Effort for image evaluation with IR photo receivers, The relatively expensive IR lasers hinder the expansion use in other areas of application.

Beleuchtungsquellen, deren Leistungsvermögen an Laser heranreicht, bei denen aber Herstellungs- und Einsatzkosten deutlich hinter diesen zurückbleiben, sind ebenfalls bekannt. Die Erfindung zielt für derartige Beleuchtungsquellen auf eine Verbesserung der Ausbeute sowohl bei der betriebssicheren ökologischen Fertigung, als auch eine kostengünstigere Umwandlung elektrischer in optische Energie unabhängig von der Betriebsdauer.Illumination sources, their performance at lasers reaches, but where manufacturing and Operating costs lag significantly behind these, are also known. The invention aims for such lighting sources to improve the Yield both in reliable ecological Manufacturing, as well as a cheaper conversion electrical into optical energy regardless of the Operating time.

Wie bei gleichrichtenden Dioden wurden zunächst auch bei Lumineszenzdioden auf AlGaAs-Basis die beiden gegenüberliegenden Hauptoberflächen des Halbleiterplättchens als Trägerebenen je eines Kontaktes genutzt, siehe US-A 3,677,836, DE-A 21 58 681, DE-A 197 41 609. Bei dieser Diodenkonstruktion fließt der elektrische Strom von einer Kontaktfläche vertikal durch den Halbleiter zur gegenüberliegende Kontaktfläche. Schon diese Vertikalstruktur bringt durch die Abdeckung der Lumineszenzregion unter dem Kontaktmetall und die geringe laterale Verbreitung des Ladungsträgerstromes im Halbleiterkörper Verluste bei der chipextern meßbaren Lumineszenz. Diese Verluste sind sowohl bei AlGaAs-Strukturen von Kish-F-A und Fletcher-R-M, Band 48 der Serie "Semiconductors and Semimetals", Vol. 48 (1997) S. 172ff, als auch an quarternären AlGaInP-Dioden von Lin-J-F et al., Electronics Letters 30 (1994) Nr. 21, S. 1794, an den Intensitätsprofilen der Oberflächenemission nachgewiesen worden. Der Strom fließt vom Kontaktmetall steil und ohne großes Breitsprühen in den darunter liegenden Halbleiter. Der Stromfluß ist dadurch in seiner lateralen Ausbreitung sehr beschränkt. Maßgeblich bestimmend dafür ist die relativ geringe Dotierbarkeit der Verbindungshalbleiter und die daraus resultierende Ladungsträgerkonzentration sowie die begrenzte Beweglichkeit der Ladungsträger in manchen Verbindungshalbleitern. Demzufolge ist der Lichthof um den Kontakt herum auch nur begrenzt ausgedehnt.As with rectifying diodes, initially also the two for AlGaAs-based luminescent diodes opposite main surfaces of the Semiconductors as carrier levels one each Used contact, see US-A 3,677,836, DE-A 21 58 681, DE-A 197 41 609. In this Diode construction, the electric current flows from a contact area vertically through the semiconductor opposite contact surface. Already this Vertical structure brings about by covering the Luminescent region under the contact metal and the low lateral spread of the charge carrier current in the semiconductor body losses at the chipextern measurable luminescence. These losses are both at  AlGaAs structures from Kish-F-A and Fletcher-R-M, volume 48 of the series "Semiconductors and Semimetals", Vol. 48 (1997) pp. 172ff, as well as on quaternary AlGaInP diodes Lin-J-F et al., Electronics Letters 30 (1994) No. 21, P. 1794, on the intensity profiles of the Surface emission has been demonstrated. The current flows steeply and without much from the contact metal Wide spray in the underlying semiconductor. The As a result, current flow is in its lateral spread very limited. The decisive factor for this is relatively low dopability of the compound semiconductors and the resulting charge carrier concentration as well as the limited mobility of the charge carriers in some compound semiconductors. Hence the Atrium around the contact is also limited extended.

In der Regel werden bei den verschiedenen Lumineszenzdiodentypen auf AlGaAs-Basis GaAs-Substrate eingesetzt. Sie sind preiswert und eine spezielle Orientierung der Scheibennormale bringt Wachstumsverbesserungen für die Schichten. Von der nahezu isotrop nach allen Richtungen ausgesendeten Lumineszenz verschluckt jedoch dieses GaAs-Substrat auf Grund seiner optischen Eigenschaften (hohe Absorption) die nach unten abgestrahlte Emission und führt zu Verlusten bei der optischen Ausbeute.As a rule, the different Luminescent diode types based on AlGaAs GaAs substrates used. They are inexpensive and special Orientation of the disc normal brings Growth improvements for the layers. Of the emitted almost isotropically in all directions However, luminescence swallows up this GaAs substrate Because of its optical properties (high absorption) the downward emission and leads to Optical yield losses.

Zur Abhilfe kann auf den Bragg-Effekt zurück gegriffen werden. Die von William Henry Bragg und William Lawrence Bragg gefundene Reflexionsbedingung für Röntgenstrahlen an Netzebenen von Einkristallen ist auch auf Strahlung der Wellenlänge λ zu übertragen. Bei einem Abstand a von zwei Netzebenen tritt eine Braggsche Reflexion nur unter den Glanzwinkeln δ (Winkel zwischen Strahl und Grenzfläche ≠ vom optischen Einfallswinkel) bei den Richtungen ein, für die die Wegunterschiede der reflektierten Teilwellen ein ganzzahliges Vielfaches b von λ haben (2a sinδ = b λ). Bragg-Reflektoren wirken nur in einem relativ begrenzten Wellenlängenbereich und sind demzufolge auf jeden anderen λ-Bereich neu zuzuschneiden.To remedy this, the Bragg effect can be used become. That of William Henry Bragg and William Lawrence Bragg found reflection condition for X-rays at network levels of single crystals also to be transmitted to radiation of wavelength λ. At  a distance a of two network levels occurs Bragg reflection only at the gloss angles δ (Angle between beam and interface ≠ from the optical Angle of incidence) for the directions for which the Path differences of the reflected partial waves have an integer multiple b of λ (2a sinδ = b λ). Bragg reflectors only work relatively in one limited wavelength range and are therefore on trim every other λ range.

Der mittlere Brechungsindex n kann mit dem Mischungsverhältnis von AlAs und GaAs im ternären Verbindungshalbleiter GaAlAs geändert werden. Mit einem mehrschichtigen GaAs-Ga0.7Al0.3As-Stapel, in dem niedrige und hohe Brechungsindizes wechseln und jedes Schichtpaar ein Viertel der Dicke der avisierten Wellenlänge λ der einfallenden Strahlung beträgt, kann eine Bragg-Reflektor realisiert werden. Kleine Werte von Δn erzwingen viele Schichtpaare. Die Veredelung der Substrate durch Bragg-Reflektoren läßt sich durch Molekularstrahlepitaxie (MBE) mit weniger Defekten einkristallin und mit deutlich geringerer Streuung als durch Aufdampfung durchführen. Derartige Reflektoren wurden nach US-A 5,406,095, UK-B 23 20 136 oder DE-A 197 41 609 direkt auf dem GaAs-Substrat angebracht.The average refractive index n can be compared to Mixing ratio of AlAs and GaAs in the ternary Compound semiconductor GaAlAs are changed. With a multilayer GaAs-Ga0.7Al0.3As stack in which low and high refractive indices alternate and each Layer pair a quarter of the thickness of the advised Wavelength λ of the incident radiation can a Bragg reflector can be realized. Small values of Δn force many pairs of layers. The refinement of the Bragg reflectors can be used for substrates Molecular beam epitaxy (MBE) with fewer defects single crystal and with significantly less scatter than by evaporation. Such reflectors were according to US-A 5,406,095, UK-B 23 20 136 or DE-A 197 41 609 attached directly to the GaAs substrate.

Die Anlagenkomplexität der MBE und die Grenzen der gleichzeitig bearbeitbaren Scheibenzahl oder Scheibendurchmesser engen den Flächendurchsatz pro Maschine allerdings erheblich ein.The system complexity of the MBE and the limits of simultaneously editable number of disks or Disc diameters narrow the area throughput per However, the machine considerably.

Während die genannten Vertikal-LED-Strukturen lediglich auf die Frontabstrahlung vorbei am Frontkontakt zurückgriffen, kann zur Erhöhung der äußeren Lichtausbeute bei vertikal betriebenen AlGaAs- Lumineszenzdioden auch das Substrat einbezogen werden.While the vertical LED structures just mentioned  on the front radiation past the front contact recourse can increase the external Luminous efficacy with vertically operated AlGaAs Luminescent diodes also include the substrate.

Nach Ishiguro-H et al. in Appl. Phys. Lett., Vol. 43 (1983), No. 11, S. 1034-1036, ist diese Lumineszenz nutzbar, wenn das Substrat für die Wellenlänge der Emission transparent ist. Die Emissionszone muß daher zur Frontseite wie zur Rückseite durchgängig mit Halbleiterschichten mit Fenstereigenschaften umkleidet werden. GaAlAs-Heterostrukturen wurden deshalb auf transparenten GaAlAs-Unterlagen erzeugt, die vorher auf GaAs-Scheiben abgeschieden worden waren. Die GaAs- Scheibe war deshalb nur zeitweise im Einsatz und wurde nach Fertigstellung der Gesamtstruktur wieder entfernt.According to Ishiguro-H et al. in Appl. Phys. Lett., Vol. 43 (1983), No. 11, pp. 1034-1036, is this luminescence usable if the substrate for the wavelength of the Emission is transparent. The emission zone must therefore to the front as well as to the back with Semiconductor layers covered with window properties become. GaAlAs heterostructures were therefore discovered generated transparent GaAlAs documents that previously GaAs wafers had been deposited. The GaAs Washer was therefore only used temporarily and was removed after completion of the forest.

Dieser technologische Prozeß ist nach US-A 4,864,369 (Sp. 3 Z. 39-49) viel schwieriger und kostenintensiver, da verschiedene transparente Schichten auf einem später nicht genutzten Substrat erzeugt und dieses temporäre Substrat wieder entfernt werden muß. Darüber hinaus muß diejenige transparente Schicht, die später als Substratersatz dienen soll, erst langwierig in einem kostenintensiven Wachstumsprozeß gebildet werden.This technological process is according to US-A 4,864,369 (Col. 3 lines 39-49) much more difficult and costly, because different transparent layers on one later generated unused substrate and this temporary Substrate must be removed again. In addition, must the transparent layer that later than Substitute substrate should serve, only tedious in one costly growth process.

Nach US-A 4,719,497 wird die Fertigung einer "High efficiency light-emitting diode" für die Lichtleiter- Nachrichtentechnik sofort mit einem n-AlGaAs-Substrat gestartet, auf dem dann mit konventioneller Epitaxietechnik die anderen AlGaAs-Schichten der DH- Struktur erzeugt werden. Die Schattenwirkung des p- Kontaktes bei einer Frontauskopplung (p-side up) und die entstehenden relativ hohen Verluste werden nun durch eine Zn-Diffusion unter dem Al-Kontakt vermindert. Die äußere Lichtausbeute wird um den Faktor 2-5 (S. 1, Z. 59-63; S. 2, Z. 59-61) bei unverkappten LED's erhöht.According to US-A 4,719,497, the production of a "High efficiency light-emitting diode "for the light guide Telecommunications immediately with an n-AlGaAs substrate started on which then with conventional Epitaxial technology the other AlGaAs layers of the DH Structure. The shadow effect of the p- Contact with a front coupling (p-side up) and  the resulting relatively high losses are now by a Zn diffusion under the Al contact reduced. The external light output is by the factor 2-5 (p. 1, lines 59-63; p. 2, lines 59-61) with uncapped LED's increased.

Nach EP-A 0 350 242 wird für die "p-side up double heterojunction AlGaAs LED" das gleiche Schichtfolgeschema benutzt. Es zeigt sich jedoch, daß man ohne ein gutes Substrat für das Wachstum des Schichtpaketes nicht auskommt und daß das für die "n- side up DH-Struktur" erforderliche Startsubstrat vom p- GaAs-Typ nicht so leicht mit einer geringen Versetzungsdichte zu erhalten ist, wie das entsprechende n-leitende GaAs (S. 3, Z. 61-65). Dementsprechend wird die "p-side up DH-Struktur" genutzt, das GaAs-Substrat an der LED belassen und lediglich durch eine 10-30 µm dicke AlxGa1-xAs-Schicht für eine bessere Zuverlässigkeit der Struktur und vor allem für eine größeres Fenster für den Lichtaustritt auf der Frontkontaktseite gesorgt (S. 4, Z. 59-61). Der Rückkontakt bleibt unverändert.According to EP-A 0 350 242, the "p-side up double heterojunction AlGaAs LED "the same Shift sequence scheme used. However, it turns out that one without a good substrate for the growth of the Shift package does not get along and that for the "n- side up DH structure "required starting substrate from p- GaAs type not so easy with a low one Obtaining dislocation density is like that corresponding n-type GaAs (p. 3, lines 61-65). Accordingly, the "p-side up DH structure" used, leave the GaAs substrate on the LED and only through a 10-30 µm thick AlxGa1-xAs layer for better reliability of the structure and before especially for a larger window for the light emission on the front contact side (p. 4, lines 59-61). The Back contact remains unchanged.

Dennoch ist dieser technisch-technologische Prozeß schwierig und kostenintensiv. Daß verschiedene transparente Schichten auf einem später nicht genutzten Substrat erzeugt und das Substrat wieder entfernt werden muß, ist sowohl hinsichtlich des Materials wie bezüglich der Anlagen aufwendig. Abstriche an der Qualität der substituierten Substrate sind aber unzulässig. Darüber hinaus muß diejenige transparente Schicht, die später als Träger dienen soll, erst langwierig in einem kostenintensiven Wachstumsprozeß auf hochwertigen Epitaxieanlagen gebildet werden.Nevertheless, this is a technical-technological process difficult and expensive. That different transparent layers on a later unused Substrate generated and the substrate removed must be, both in terms of material and complex with regard to the systems. Cutbacks on the Quality of the substituted substrates, however, are inadmissible. In addition, that must be transparent Layer that will later serve as a carrier tedious in a costly growth process  be formed on high quality epitaxial systems.

Als weitere Konstruktionsmöglichkeiten für Lumineszenzdioden ist die Formung und Anordnung der Kontakte auf der gleichen Oberflächenseite, die unbehinderte Lichtabstrahlung von einer freien Oberfläche und der Übergang vom Vertikal- zum Lateralbetrieb bekannt.As further construction options for Luminescent diodes is the shape and arrangement of the Contacts on the same surface side that unobstructed light emission from a free Surface and the transition from vertical to Lateral operation known.

Zur Unterdrückung von Verlusten durch strahlungslose Rekombination an der Oberfläche von einseitig kontaktierten GaAsP-GaP oder GaP-Planar- Diffusionsdioden wurde in DE-A 27 12 412 vorgeschlagen, die Ströme der Minoritätsladungsträger durch Feldplatteneffekt in tiefer liegende Bereiche zu verdrängen. Die Majoritätsträger sollten in die n- leitende lumineszenzfähige Epitaxieschicht über ein hoch dotiertes n-leitendes Anschlußgebiet in eine höher n-leitende Schicht eingeführt werden. Dieser Schichtaufbau und die Realisierung von gleichartigen Diffusionszonen gelingt bei AlGaAs-DH-Strukturen nicht in gleicher Weise.To suppress losses due to radiationless Recombination on the surface from one side contacted GaAsP-GaP or GaP-Planar- Diffusion diodes have been proposed in DE-A 27 12 412, the currents of the minority charge carriers Field plate effect in deeper areas oust. The majority bearers should conductive luminescent epitaxial layer over a highly doped n-type connection area in a higher n-type layer are introduced. This Layer structure and the realization of similar ones Diffusion zones do not succeed with AlGaAs-DH structures in the same way.

In UK-A 2,019,643 wird eine Lumineszenzdiode mit einer Schichtfolge aus Ga1-xAlxAs auf einem GaAs-Substrat vorgeschlagen, in der eine erhöhte äußere Quantenausbeute und eine reduzierte innere Absorption verwirklicht werden kann. Zu diesem Zweck wird eine aktive n-Lumineszenzschicht aus Ga0.90Al0.10As: Te (5.1017 cm3) mit einem mit Kompensationsgrad ND/NA von 10 und der Dicke von einer Absorptionslänge z. B. 3 µm von zwei Mantelschichten aus p-Ga0.70Al0.30As: Zn (5.1017 cm3) und n-Ga0.70Al0.30As: (5.1016 cm3) umhüllt. Eine p+-leitende Ringzone, dotiert mit Zn (1019 cm3) umfängt die aktive Lumineszenzschicht außen und schafft Anschluß zur tiefer liegenden p+-leitenden Mantelschicht. Der p+-leitende Ring ist mit einem p- Kontakt aus Au-Be oder Au-Zn und die n-leitende Mantelschicht mit einem n-Kontakt coplanar auf der gleichen Oberfläche versehen. Die Besonderheiten der aktiven Lumineszenzschicht (Dicke relativ zur Absorptionslänge, Kompensationsgrad und Dotierung) sorgen für ein Photonenrecycling der in die Lumineszenzzone durch Mehrfachreflexion zurück gekehrten Photonen. Die Photonen werden wieder in strahlend rekombinierbare Ladungsträgerpaare zurück verwandelt und können dann als neue Photonen den Halbleiter eventuell mit einem günstigeren Winkel zur Austrittsfläche doch verlassen.UK-A 2,019,643 proposes a luminescence diode with a layer sequence of Ga1-xAlxAs on a GaAs substrate, in which an increased external quantum efficiency and a reduced internal absorption can be achieved. For this purpose, an active n-luminescent layer made of Ga0.90Al0.10As: Te (5.1017 cm 3 ) with a degree of compensation ND / NA of 10 and the thickness of an absorption length z. B. 3 microns of two cladding layers of p-Ga0.70Al0.30As: Zn (5.1017 cm 3 ) and n-Ga0.70Al0.30As: (5.1016 cm 3 ) coated. A p + -conducting ring zone, doped with Zn (1019 cm 3 ) encompasses the active luminescent layer on the outside and creates a connection to the lower lying p + -conducting cladding layer. The p + -conducting ring is provided with a p- contact made of Au-Be or Au-Zn and the n-conductive cladding layer with an n-contact coplanar on the same surface. The peculiarities of the active luminescent layer (thickness relative to the absorption length, degree of compensation and doping) ensure photon recycling of the photons returned to the luminescent zone by multiple reflection. The photons are converted back into radiation-recombinable charge carrier pairs and can then leave the semiconductor as new photons with a more favorable angle to the exit surface.

In US-A 5,472,886 ist eine LED-Gebildestruktur für die Lichtleiter-Nachrichtentechnik angegeben worden, mit der die Emission im Nahfeldbereich eines präzise ausgerichteten Lichtemitters aus InGaAsP auf InP- Substrat genau gerichtet in eine Faser eingekoppelt werden kann. Die Struktur zielt darauf ab, Schwierigkeiten bei der Massenproduktion, besonders bei der Justierung zu überwinden und Drahtbondtechniken zu vermeiden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird wie in Fig. 2 gezeigt, ein LED-Chip 1 aus einer n-leitenden und einer p-leitenden Schicht 3 gebildet. Eine Grube 4 durchtrennt aufwärts von der Oberfläche 5 der Unterseite der p-leitenden Schicht 3 ausgehend diese p- leitende Schicht. Die Grube 4 reicht bis zur n- leitenden Schicht 2 und hat beiderseits des Bodens 4c eine erste Seitenwand 4a und eine zweite Seitenwand 4b. Sie dient als Abstandselement zwischen der dicken p- leitenden Bondinsel 13 zum p-Kontakt 7 und der dicken n-leitenden metallischen Bondinsel 14 zum n-Kontakt 6. Die Bondinseln befinden sich auf dünnen Metallflächen 12a und 12b. Der n-Kontakt 6 besteht aus Au/Sb/Au und zieht sich von der Oberfläche 5 über die erste Seitenwand 4a der Grube 4 bis zum Boden 4c der Grube 4 und kontaktiert am Boden 4c der Grube 4 die n-leitende Schicht 2. Eine Maske 8 aus dielektrischem Material wie Si3N4, SiO2 oder Photolack mit einer Dicke von 200 nm begrenzt den n-Kontakt 6. In Richtung der Projektion des p-Kontaktes 7 hinter dem pn-Übergang hinaus befindet sich zur Verbesserung der Einkopplung der Emission in eine Faser eine Linse 9. Die Linse ist in eine Aushöhlung ähnlich wie bei der Burrus-Struktur eingesetzt. Die Kontaktierung wird nun mit Lothügeln vorgenommen, wobei ein dielektrischer Film die Ausbreitung des Lotes über die metallischen Bondinseln 13 und 14 hinaus unterbindet. Die Größenverhältnisse zwischen dem p-Kontakt 7 und der pn-Übergangsfläche 11 deuten an, daß nur ein kleiner Teil der DH-Struktur in der p-leitenden Zone für die direkte Bedienung der Faser hinter der Linse 9 benötigt wird. Ähnlich wird auch bei der Burrus-Struktur vorgegangen.In US-A 5,472,886 an LED structure for fiber optic communication technology has been specified, with which the emission in the near field of a precisely aligned light emitter made of InGaAsP on InP substrate can be coupled exactly into a fiber. The structure aims to overcome difficulties in mass production, especially adjustment, and to avoid wire bonding techniques. In order to achieve this goal, as shown in FIG. 2, an LED chip 1 is formed from an n-type and a p-type layer 3 . A pit 4 separates this p-type layer starting from the surface 5 of the underside of the p-type layer 3 . The pit 4 extends to the n-conducting layer 2 and has a first side wall 4 a and a second side wall 4 b on both sides of the bottom 4 c. It serves as a spacing element between the thick p-type bonding pad 13 to the p-contact 7 and the thick n-type metallic bonding pad 14 to the n-contact 6 . The bond pads are on thin metal surfaces 12 a and 12 b. The n-contact 6 consists of Au / Sb / Au and extends from the surface 5 over the first side wall 4 a of the pit 4 to the bottom 4 c of the pit 4 and contacts the n-conductive layer on the bottom 4 c of the pit 4 2nd A mask 8 made of dielectric material such as Si 3 N 4 , SiO 2 or photoresist with a thickness of 200 nm limits the n-contact 6 . In the direction of the projection of the p-contact 7 behind the pn junction there is a lens 9 to improve the coupling of the emission into a fiber. The lens is inserted into a cavity similar to the Burrus structure. Contact is now made with solder bumps, a dielectric film preventing the solder from spreading beyond the metallic bonding pads 13 and 14 . The size relationships between the p-contact 7 and the pn-transition surface 11 indicate that only a small part of the DH structure in the p-conducting zone is required for the direct operation of the fiber behind the lens 9 . A similar procedure is followed for the Burrus structure.

Die geometrische Form des Halbleiterkörpers im vereinzelten Plättchen und die Individualisierung der lumineszenzaktiven Zone vor der Zerlegung der Scheiben hängt direkt von der Entscheidung für eine der beiden Hauptvarianten, den Kanten- oder den Flächenstrahler, ab. Während die Kantenabstrahlung überwiegend bei Laserdioden genutzt wird, greift man bei Lumineszenzdioden vorzugsweise auf Flächenstrahler zurück. Laserdioden verdanken ihre Effizienz der Anbringung von Spaltflächen an der Austrittsfläche der Emission. Bei Lumineszenzdioden wird der Chipkörper durch einen Trennprozeß mit Hilfe der Ritz- und Brechtechnik, durch einen Sägeprozeß mit Hilfe von Diamantscheiben bzw. Drähten oder einen Trennätzprozeß im Anschluß an eine selektive Maskierung einer oder beider Hauptoberflächen geformt.The geometric shape of the semiconductor body in the scattered tiles and the individualization of the luminescence active zone before disassembly of the disks depends directly on the decision for one of the two Main variants, the edge or surface emitters, from. While the edge radiation predominantly at Laser diodes are used Luminescent diodes preferably on surface emitters  back. Laser diodes owe their efficiency to Attachment of gap areas on the exit surface of the Emission. In the case of luminescent diodes, the chip body through a separation process with the help of the scratch and Crushing technology, through a sawing process with the help of Diamond discs or wires or a separation etching process following a selective masking of one or shaped on both main surfaces.

Die Quader- oder Säulenform der Chips ist dank ihrer einfachen Herstellung sehr verbreitet. Sie ist in der Regel einer zweiseitigen (DE-C 21 58 681), im Sonderfall aber auch einer Einebenen-Kontaktierung mit umgekippten Chips (US-A 5,670,797) zugänglich. Die Kantenlänge der Chips konnte solange verkleinert und die Chipzahl pro Scheibe erhöht werden, wie die Kontaktierung der Chips möglich blieb. Die Drahtbondtechnik ließ noch Kantenlängen bis zu 250 µm zu. Mit Verbindungen aus Lot oder Leitkleber konnte nach US-A 5,265,792 die Kantenlänge sogar auf 125 µm reduziert werden.The cuboid or columnar shape of the chips is thanks to them simple manufacturing very common. It is in the Rule of a two-sided (DE-C 21 58 681), in Special case but also a one-level contact with overturned chips (US-A 5,670,797) accessible. The Edge length of the chips could be reduced and the number of chips per slice can be increased like that Contacting the chips remained possible. The Wire bonding technology left edge lengths up to 250 µm to. With connections made of solder or conductive adhesive according to US-A 5,265,792, the edge length even to 125 µm be reduced.

Es gehört zu einer lange gepflegten Montagepraxis derartige oder ähnliche Lumineszenzdiodenchips in Gehäusereflektoren einzufügen, siehe DE-A 20 62 209, US-A 4,013,915, DD-C 138 852, DD-C 232 377 oder US-A 5,298,768, oder, wie in US-A 5,606,181 beschrieben, daneben anzuordnen.It is part of a long cultivated assembly practice such or similar LED chips in To insert housing reflectors, see DE-A 20 62 209, US-A 4,013,915, DD-C 138 852, DD-C 232 377 or US-A 5,298,768, or, as described in US-A 5,606,181, to be placed next to it.

Die Vielzahl der übrigen Geometrie-Varianten der Lumineszenzdiodenchips konnte der Ökonomie des Materialeinsatzes nicht in gleicher Weise Rechnung tragen. The multitude of the other geometry variants of the Luminescence diode chips could the economy of Material use does not account in the same way wear.  

Die für die Lichtleiter-Nachrichtentechnik entwickelte Burrus-Struktur ist durch ein DH-AlGaAs-Halbleiterchip mit einer zweiseitigen Kontaktierung und einem ausgehöhltem GaAs-Substratteil direkt unter der optisch aktiven Zone gekennzeichnet. Die Oberfläche mit der lumineszenzaktiven Schicht trägt einen 50 µm großen Stromkontakt und ist an diesem und an der benachbarten Oberfläche in Kontakt mit einem Silberstempel. In der Höhlung wird eine hybride Kopplung in eine Faser oder eine angeschliffenen Linse vorgenommen (US-A 4,010,483; EP-A 0 047 591).The developed for fiber optic communication technology Burrus structure is through a DH-AlGaAs semiconductor chip with two-sided contacting and one hollowed-out GaAs substrate part directly under the optically marked active zone. The surface with the luminescence active layer carries a 50 µm large Current contact and is on this and the neighboring Surface in contact with a silver stamp. In the Hollow becomes a hybrid coupling in a fiber or made a ground lens (US-A 4,010,483; EP-A 0 047 591).

Die Ausstattung des Halbleiterchips mit einer Aushöhlung für die Einsetzung von angeschliffenen Linsen war nur eine Ausreifung der Burrusstruktur (US-A 5,472,886).The equipment of the semiconductor chip with a Excavation for the insertion of ground Lentils were only a maturation of the burrus structure (US-A 5,472,886).

Nach DE-A 25 42 072 wurde der großflächige direkte Kontakt der BURRUS-Struktur zum Ag-Stempel aufgegeben und das Material bis unter die Ebene des aktiven Flächenbereichs unter Bildung eines Mesas mit abgeschrägten Randflächen entfernt. Die parallel zum Übergang sich ausbreitende Strahlung wird nach der Reflexion im wesentlichen senkrecht zur Übergangsebene abgestrahlt. Für eine maximale Ausgangsstrahlung ist eine um 45° geneigte Kante zu wählen, von der man im Bedarfsfall abweichen kann. Legt man dieser Struktur die von Burrus 1971 veröffentlichten Schichtdicken zugrunde, bleibt unklar, wie die 2,1-3,5 µm dünne n- Ga0,7Al0,3As-Mantelschicht, von der gemäß DE-A 25 42 072, Fig. 2, bipolare Beleuchtungsquelle aus einem einseitig kontaktierten, selbstbündelnden Halbleiterkörper auch noch weitere Teile abgeätzt werden, die hohen Sättigungsströme bewältigt und gleichmäßig auf die GaAs-Lumineszenzschicht verteilt werden können. Neben den Schwächen bei den elektronischen Eigenschaften der Schicht, die auch in US-A 4,010,483 angedeutet sind, blieben außerdem die Lichtableitung in dieser Schicht und die daraus resultierenden Verluste außer acht.According to DE-A 25 42 072, the large-area direct contact of the BURRUS structure with the Ag stamp was abandoned and the material was removed down to the level of the active surface area with the formation of a mesa with bevelled edge surfaces. The radiation propagating parallel to the transition is emitted essentially perpendicular to the transition plane after reflection. For a maximum output radiation, a 45 ° inclined edge must be selected, from which one can deviate if necessary. If this structure is based on the layer thicknesses published by Burrus in 1971, it remains unclear how the 2.1-3.5 µm thin n-Ga 0.7 Al 0.3 As cladding layer, according to DE-A 25 42 072, Fig. 2, bipolar illumination source from a side contacted, even converging semiconductor body, other parts are not etched, overcomes the high saturation currents and can be uniformly distributed to the GaAs-luminescent layer. In addition to the weaknesses in the electronic properties of the layer, which are also indicated in US Pat. No. 4,010,483, the light dissipation in this layer and the resulting losses were also disregarded.

Sphärisch polierte Chipkörper mit einer aktiven Zone im Brennpunkt eines halbleitenden Linsenformkörpers nach US-A 4,017,881 oder DE-C 28 25 387 sichern eine gute Auskopplung über die gesamte Oberfläche und begünstigen die Beleuchtung eines sehr großen Raumwinkels. Sie erfordern aber bei ihrer Herausarbeitung einen hohen individuellen Aufwand pro Chip. Derartige oder anders geartete zentralsymmetrische Ausarbeitungen waren selbst bei flächig emittierenden Laserstrukturen nicht gefordert.Spherically polished chip body with an active zone in the Focus of a semiconducting lens body after US-A 4,017,881 or DE-C 28 25 387 ensure a good one Decoupling over the entire surface and favor the lighting of a very large solid angle. she but require a high level in their elaboration individual effort per chip. Such or different Central symmetrical elaborations were themselves not with area-emitting laser structures required.

Hohlspiegelartige Anordnungen mit der aktiven Zone im Fokus des Hohlspiegels, die durch begrenzendes Ätzen der pn-Übergangsfläche auf der einen Seite und durch manuelles Abtragen des Halbleiterkörpers von der Rückseite und die Formung eines Parabolreflektors hergestellt werden, wurden ebenfalls bereits vorgeschlagen. Mit der Einfügung von Bragg-Reflektoren beiderseits der aktiven Schicht stieg die Komplexität der Erzeugnisstruktur. Darüber hinaus wurde von der Flächenstrahlerversion abgewichen und zum Kantenstrahler zurückgekehrt.Mirror-like arrangements with the active zone in the Focus of the concave mirror by limiting etching the pn junction on one side and through manual removal of the semiconductor body from the Back and the formation of a parabolic reflector have also been manufactured suggested. With the insertion of Bragg reflectors the complexity increased on both sides of the active layer the product structure. In addition, the Surface emitter version deviated and for Edge heater returned.

Nach US-A 5,498,883 wird eine Diodenstruktur gefertigt, die eine von zwei Bragg-Reflektoren umhüllte DH- Struktur besitzt und im Fokus einen Dom aufweist. Es entsteht eine Resonanzstruktur, aus der die Kantenstrahlung seitlich abgestrahlt wird. Nachdem die Strahlung den Dom verlassen hat, trifft sie auf die Wände eines Reflektors, der aus dem gleichen Halbleiter gebaut ist, wie die Emitterregion, zusätzlich aber mit einer reflektierenden Schicht überzogen wurde.According to US Pat. No. 5,498,883, a diode structure is manufactured, the one covered by two Bragg reflectors  Has structure and has a cathedral in focus. It creates a resonance structure from which the Edge radiation is emitted laterally. after the Radiation has left the cathedral, it strikes the Walls of a reflector made of the same semiconductor is built like the emitter region, but also with was coated with a reflective layer.

So ergibt sich eine hohlspiegelähnliche Gebildestruktur, bei der trotz des Aufwandes nur der Teil der Emissionskeule des Kantenstrahlers erfaßt wird, der nicht seitlich über den Reflektorrand hinaus gerät. Ferner stört bei dieser Konstruktion, daß die Strahlung Mediengrenzen z. B. Halbleiter-Luft passieren muß ehe sie erneut mit dem Halbleiter oder mit einer ihn bedeckenden Oberfläche in Berührung kommt.This results in a concave-like appearance Structure in which, despite the effort, only the Part of the emission lobe of the edge emitter is detected that is not laterally beyond the edge of the reflector device. Furthermore, it is a problem with this construction that the Radiation media limits e.g. B. pass semiconductor air must again with the semiconductor or with a comes into contact with the surface covering it.

Ein Vergleich dieser Laserstruktur mit einem herkömmlichen Kantenstrahler ergibt demzufolge, daß der Kantenstrahler hinsichtlich des Wirkungsgrades und bei der Abhängigkeit der optischen Leistung vom Flußstrom bezüglich des Schwellstroms und der Steilheit nach Jae- Hoon Kim et al. gemäß der Veröffentlichung in Applied Physics Letters 57 (1990), H. 20, S. 2048-2050, deutlich überlegen ist.A comparison of this laser structure with one conventional edge emitter consequently shows that the Edge heaters in terms of efficiency and the dependence of the optical power on the flux current regarding the threshold current and the steepness according to Jae- Hoon Kim et al. as published in Applied Physics Letters 57 (1990), H. 20, pp. 2048-2050, is clearly superior.

Konusförmige Chipkörper mit quer zum Konus liegender Emissionszone und umlenkenden Mantelflächen tragen nach Franklin-A-R et al. und der Veröffentlichung in Journal applied physics 35 (1964), S. 1153-1155 in GaAs zur Ausnutzung der Primärreflexion bei. Nach DE-A 198 07 758 kann zur Ausnutzung auch der Sekundärreflexionen die Seitenfläche in lichtemittierenden Elementen einem invertierten Pyramidenstumpf ähnlich gestaltet und mit einem einheitlichen stumpfen Winkel (β + 90°) mit β zwischen 20 und 50° versehen werden. Hierbei handelt es sich um eine von großen Flächenverlusten begleitete Chipstruktur. Um diese Materialverluste zu mindern müßten die Böschungslängen erheblich verkürzt werden ohne die Erfassung der Primär- und Sekundärstrahlen zu vermindern.Cone-shaped chip body with a transverse to the cone Emission zone and deflecting lateral surfaces add Franklin-A-R et al. and publication in Journal applied physics 35 (1964), pp. 1153-1155 in GaAs zur Exploitation of primary reflection at. To DE-A 198 07 758 can also use the Secondary reflections in the side surface  light-emitting elements an inverted Pyramid stump similarly designed and with one uniform obtuse angle (β + 90 °) with β between 20 and 50 ° can be provided. This is one accompanied by large area losses Chip structure. To reduce this loss of material the embankment lengths would have to be shortened considerably without capturing the primary and secondary beams Reduce.

Zur Absenkung der Kosten werden anstelle von chipinternen häufig auch chipexterne Linsen und weitere Abbildungselemente eingesetzt. Dabei entstehen jedoch bereits Verluste beim Austritt aus dem Chip und bei der Abbildung in äußere optische Komponenten. Erhabene, über die allgemeine Chipfläche reichende und als Mesa bezeichnete Lumineszenzzonen wurden sehr früh vorgeschlagen und nach US-A 4,7427,378, nach DE-C 35 32 821 oder nach US-A 5,349,211 zur Erleichterung der justierten Befestigung von abbildenden Perlen für die Verbesserung der Einkopplung in Fasern verwendet.To reduce costs, instead of In-chip lenses often also include non-chip lenses and others Illustration elements used. However, this creates already losses when leaving the chip and at the Illustration in outer optical components. Sublime, over the general chip area and as a mesa designated luminescence zones became very early proposed and according to US-A 4,7427,378 DE-C 35 32 821 or according to US-A 5,349,211 Facilitation of the adjusted fastening of imaging beads for improving coupling used in fibers.

Eine chipinterne Lenkung der Lumineszenz gelingt mit der Mesa-Struktur nach US-A 4,742,378, wo senkrecht auf ein Chipplättchen eine Säule aufgesetzt ist, in die hinein sich ein mantelförmig kontaktierter pn-Übergang fortsetzt. Die Lumineszenz wird in Richtung der optischen Achse der Säule geleitet und aus einem rohrförmigen pn-Übergang abgestrahlt. Die metallische Mantelelektrode verschattet die Stirnfläche der Säule nicht, so daß die Lumineszenz leicht in Lichtleitfasern übernommen werden kann. Einer einseitigen Kontaktierung und einer einfachen Herstellungstechnologie ist diese Mesastruktur der Laser- oder Lumineszenzdioden jedoch nicht zugänglich.A chip-internal control of the luminescence is also possible the mesa structure according to US-A 4,742,378, where perpendicular to a chip is placed on a column in which there is a pn junction contacted in the form of a jacket continues. The luminescence is in the direction of optical axis of the column and from one radiated tubular pn junction. The metallic The jacket electrode shades the end face of the column not so that the luminescence easily in optical fibers can be taken over. One-sided contacting  and a simple manufacturing technology is this However, mesa structure of the laser or luminescence diodes inaccessible.

Mit dem Übergang zur einseitigen Kontaktierung entsteht gegenüber der zweiseitigen das Erfordernis der ausreichenden, niederohmigen Versorgung der aktiven lumineszierenden Schicht mit Ladungsträgern beider Arten und speziell durch eine zusätzlich zu installierende Verteilerschicht. Diese Schicht hat von der gleichen, bereits einmal kontaktierten Oberfläche aus für die elektrische Versorgung mit der zweiten Ladungsträgerart zu sorgen. Unabhängig davon besteht das Problem, die zunächst isotrop emittierte Lumineszenz aus der aktiven Zone richtungsorientiert zu bündeln. Dabei ist die Gefahr der gleichzeitig erfolgenden Ableitung der Photonen aus der aktiven Zone in eine nicht für die Bündelung und Auskopplung geeignete Richtung zu beseitigen. Die Verteilerschicht, die für die Energieversorgung notwendig ist, darf demzufolge andererseits nicht lichtableitend in Erscheinung treten und die Extraktion der gewandelten optischen Energie mindern.With the transition to one-sided contacting arises towards the bilateral the requirement of adequate, low-resistance supply of the active luminescent layer with charge carriers of both Species and specifically by an addition to installing distribution layer. This layer has from the same surface that has already been contacted off for the electrical supply with the second Load carrier type. Regardless of that the problem that initially emitted isotropically Luminescence from the active zone is directional bundle up. Thereby, the danger is simultaneous deriving of the photons from the active zone into one not for bundling and decoupling appropriate direction to eliminate. The distribution layer, which is necessary for the energy supply may consequently, on the other hand, not light-dissipating in Appear appearance and extraction of the transformed reduce optical energy.

Es ist nicht mehr zulässig, daß der gewünschte Flächenstrahler in seiner Emissionsfläche allein durch die Chip-Kantenlänge definiert wird. Es muß eine Einschränkung auf einen Teil der Chipfläche vorgenommen werden. Die isotrope Emissionsverteilung muß dennoch chipintern und vollständig auf eine einzige Oberfläche hin umgelenkt werden.It is no longer permissible that the desired one Area emitters in its emission area alone the chip edge length is defined. There must be one Restricted to a part of the chip area become. The isotropic emission distribution must nevertheless on-chip and completely on a single surface be redirected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dafür eine bipolare Gebildestruktur zu schaffen, die die elektronische Versorgung der aktiven Zone zeitlich und örtlich gleichmäßig und bis zu hohen Strompegeln sichert, die Lumineszenzfläche begrenzt, die Emission voll in eine Richtung lenkt und eine einheitliche, möglichst selbstjustierende Fügetechnologie für alle Kontaktelektroden zuläßt.The invention is based on the object  to create bipolar structure that the electronic supply of the active zone in time and locally even and up to high current levels ensures that the luminescent surface limits the emission fully in one direction and a uniform, self-adjusting joining technology for everyone Allows contact electrodes.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. Appropriate configurations are the subject of the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Schaffung einer Chipstruktur, bei der die relevanten Erzeugnisfunktionen wie die Zuführung der elektrischen Energie, ihre Wandlung in optische Energie und die Auskopplung dieser Energie weitgehend von selbst und mit hohem Effekt im Chip ablaufen und kaum noch einer Unterstützung durch zusätzliche, äußere Abbildungselemente bedürfen.The invention is based on the creation of a Chip structure in which the relevant Product functions such as feeding the electrical Energy, its conversion into optical energy and the Decoupling this energy largely by itself and run with a high effect in the chip and hardly any Support from additional, external Picture elements need.

Das den Patentansprüchen zugrunde liegende Gebildeprinzip besteht in der Unterordnung der Trassierung der Verteilerschicht und der Leiterzüge für die Zuleitung der Ladungsträger aus der kathodisch gepolten Elektrode unter die optischen Erfordernisse. Leitgedanke ist dabei die Unterbindung der Ableitung und die gerichtete Umlenkung des sich in der Schichtebene seitlich ausbreitenden Teils der isotropen Lumineszenzverteilung.The basis of the claims The principle of formation consists in the subordination of Routing of the distribution layer and the conductor tracks for the supply of charge carriers from the cathodic polarized electrode under the optical requirements. The main idea here is to prevent derivation and the directional redirection of the in the Layer plane of laterally spreading part of the isotropic Luminescence distribution.

Der gewünschte Effekt wird durch eine räumliche Begrenzung der lateralen Ausdehnung des optisch- elektronischen Schichtpaketes auf die Form von Pfeilern und eine ganz spezielle konusförmige Erweiterung des Durchmessers der Pfeiler in Richtung auf eine die Pfeiler verbindende optische Platte herbeigeführt.The desired effect is achieved through a spatial Limitation of the lateral extent of the optically  electronic layer package on the shape of pillars and a very special conical extension of the Diameter of the pillar towards one of the Optical plate connecting the pillars.

Die Höhe der Pfeiler muß der mittleren Diagonale des Pfeilers Rechnung tragen. Größere Diagonalen erfordern größere Pfeilerhöhen. Die optisch nutzbare Pfeilerhöhe kann durch eine Abstufung im Schichtprofil der Verteilerschicht erhöht werden.The height of the pillars must be the middle diagonal of the Consider the pillar. Require larger diagonals larger pillar heights. The optically usable pillar height can be graded in the layer profile of the Distribution layer can be increased.

Eine andere Variante nutzt einen vorher geschaffenen Vorsprung auf der optischen Platte, über die dann das gesamte Schichtpaket gezogen wird.Another variant uses a previously created one Protrusion on the optical disc, over which then the entire shift package is pulled.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist ferner die Aufteilung des lumineszenzaktiven Pfeilers in zwei oder mehrere Pfeiler mit kleinerem Durchmesser. Mit diesem Merkmal sind sowohl Vorteile bei den Herstellungskosten, als auch bei den optoelektronischen Eigenschaften des Enderzeugnisses verbunden.An important feature of the invention is also that Division of the luminescent pillar into two or several pillars with a smaller diameter. With this Feature are both advantages in the Manufacturing costs, as well as with the optoelectronic Properties of the finished product.

Die Anordnung einer Abbildungslinse aus Halbleitermaterial mit erhöhter Brennweite, oder von Lichtleitfasern mit adaptiertem Faserdurchmesser auf der optischen Platte in der optischen Sektion des Chips erhöhen den Bündelungseffekt im Fernordnungsbereich.The arrangement of an imaging lens Semiconductor material with increased focal length, or of Optical fibers with an adapted fiber diameter the optical disc in the optical section of the chip increase the bundling effect in the long-range order area.

Die Lumineszenzdiodenchips werden zur einfachen Kontaktierung mit ihrer Montagefläche auf einer Leiterplatte aus Silizium befestigt. Diese Leiterplatte kann sehr zweckmäßig als Montagewanne ausgebildet sein. The LED chips become simple Contact with your mounting surface on one Printed circuit board made of silicon. This circuit board can be very conveniently designed as a mounting tray.  

Für die selbsttätige Kontrolle der Lumineszenzintensität der Beleuchtungsquelle hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn einer der als Gleichrichter betreibbaren DH-Schichtstrukturen als Photodiode in Sperrichtung betrieben wird und der gemessene Fotostrom zum Bewertungsmaßstab für die Beibehaltung oder Korrektur im Regelkreises des Injektionsstromes gemacht wird.For the automatic control of the It has luminescence intensity of the illumination source proved to be very beneficial if one of the as Rectifier-operated DH layer structures as Photodiode is operated in the reverse direction and the measured photocurrent to the evaluation standard for the Maintenance or correction in the control loop of the Injection current is made.

Schließlich kann eine spezielle rahmenförmige Pfeilerform, die alle übrigen Pfeiler eines Chips zusammenhängend umschließt, zum Aufbau einer automatischen Hermetisierung der optoelektronisch aktiven Bereiche des Chips genutzt werden. Dann kann sogar eine zusätzliche Verkappung des Chip-Chipträger- Systems entfallen. Wird dabei auf eine Anpassung der Dimensionen der lumineszierenden Pfeiler an die Abmessungen von Silberpolstern in Vertiefungen der Chipträgerplatte geachtet, läßt sich der Wärmewiderstand der gesamten Beleuchtungsquelle sehr vorteilhaft senken.Finally, a special frame-shaped Pillar shape, all the remaining pillars of a chip encloses coherently, to build one automatic hermeticization of optoelectronic active areas of the chip. Then can even an additional capping of the chip-chip carrier Systems are eliminated. Is there an adjustment to the Dimensions of the luminescent pillars to the Dimensions of silver cushions in depressions of the Respected chip carrier plate, the Very high thermal resistance of the entire lighting source lower advantageously.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den nachfolgenden, anhand der Zeichnungen erklärten Ausführungsbeispielen hervor. In den Zeichnungen zeigen:Further advantages and details of the invention go from the following, explained with reference to the drawings Exemplary embodiments. In the drawings demonstrate:

Fig. 1 die Aufteilung des Schichtpaketes einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsquelle mit den zwei relevanten Funktionssektionen in der Durchsicht (a) und der Seitenansicht (b), Fig. 1 shows the division of the layer packet of a lighting source according to the invention with the two relevant functional sections in the inspection (a) and side view (b),

Fig. 2 eine Ausführungsform der Burrus-Struktur nach Dautartes (Stand der Technik), Fig. 2 shows an embodiment of Burrus structure according Dautartes (prior art)

Fig. 3 eine verbesserte Integration der Verteilerschicht in die optische Sektion, Fig. 3 is an improved integration of the manifold layer in the optical section,

Fig. 4 die Zerlegung der optischen Sektion der Beleuchtungsquelle in mehrere parallel geschaltete, p-leitende Zonen gegen eine gemeinsame Kathode, Fig. 4 shows the separation of the optical section of the illumination source into a plurality of parallel connected p-type regions to a common cathode,

Fig. 5 eine erfindungsgemäß gestaltete Beleuchtungsquelle mit (a) unvollständiger und (b) mit vollständiger Auskopplung der Lumineszenz aus der optischen Sektion in die gewünschte Richtung, Fig. 5 is a according to the invention designed lighting source with (a) incomplete and (b) with complete decoupling of the luminescence from the optical section in the desired direction,

Fig. 6 eine Variante mit einer oberflächenoptimierten Beleuchtungsquelle, Fig. 6 shows a variant with a surface-optimized illumination source,

Fig. 7 ein Schnittbild einer Beleuchtungsquelle mit chipinterner Umlenkung und Bündelung, Fig. 7 is a sectional view of an illumination source with on-chip deflection and bundling

Fig. 8 das Anfügen eines erweiterten transparenten Fensters durch Scheibenbonden, versehen mit Schlitzen zum Abbau der Dilatations- und Kontraktionsspannungen an der Grenzfläche zwischen den Teilen, Fig. 8, the attaching of an expanded transparent window by bonding disk provided with slots to reduce dilation and contraction stresses at the interface between the parts,

Fig. 9 eine Montagestruktur der Beleuchtungsquelle, Fig. 9 shows a mounting structure of the illumination source,

Fig. 10 einen Vergleich der Strahlungsleistung- Flußstrom-Charakteristik verschiedener (?) eines Chips mit einem emittierenden Pfeiler a) ohne und b) mit Selbstbündelungseffekt, Fig. 10 is a comparison of the flow stream Strahlungsleistung- characteristics of various types (?) Of a chip having a pillar emitting a) without b) with self-bunching effect,

Fig. 11 ein Ersatzschaltbild einer selbstkontrollierten Beleuchtungsquelle und Fig. 11 is an equivalent circuit diagram of a self-controlled illumination source and

Fig. 12 eine Gebildestruktur einer Beleuchtungsquelle mit automatischer Hermetisierung der optoelektronisch aktiven Zone. Fig. 12 is a fabric structure of a light source with automatic hermetic sealing of the opto-electronically active zone.

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Dem verbesserten Auskopplungstuning kann mit dem Gebildekonzept eines selbstbündelnden isotropen Strahlers am besten Rechnung getragen werden. In Fig. 1(a) ist die Durchsicht auf die chipeigenen Kontakte einer derartige bipolaren Beleuchtungsquelle 20 wiedergegeben. Eine optische Sektion 22 hängt über eine mechanische Brücke 21 mit den übrigen Chipelementen zusammen. Die optische Sektion 22 besteht aus einem lumineszenzaktiven Pfeiler 24 mit einem sich konusartig erweiternden Querschnitt 25. Der Pfeiler 24 besteht aus einer lumineszenzaktiven Schicht 26, die auf beiden Seiten von einem Heteroübergang eingehüllt wird und einen Doppelheteroübergang (DH)-Schichtaufbau 27 entstehen läßt. In direkter Nachbarschaft zum DH- Schichtaufbau 27 befindet sich eine Verteilerschicht 28 für die erste Art von elektrischen Ladungsträgern. Die Verteilerschicht 28 bedeckt die gesamte Oberfläche der mechanischen Brücke 21. Von besonderer Bedeutung für die optische Sektion 22 der Beleuchtungsquelle 20 ist, daß der Teil der mechanischen Brücke 21 über dem Pfeiler 24 als optische Platte 23 ausgebildet ist. Dadurch kann die Lumineszenz aus der lumineszenzaktiven Schicht 26 den Chip als Abstrahlung 29 verlassen. Funktionswichtig für die optische Sektion 22 ist, daß neben der Querschnittvariation des Pfeilers 24 die eng benachbarte Verteilerschicht 28 an der Übergangsstelle zwischen dem Pfeiler 24 und der optischen Platte 23 mit einer Abstufung 30 des Oberflächenprofils versehen wird. Diese Abstufung 30 ist durch Entfernung von Material aus der Verteilerschicht 28 in dem gesamten Gebiet rund um den lumineszenzaktiven Pfeiler 24 ausgebildet. Durch diese Abstufung der Verteilerschicht 28 wird die Höhe 31 des Pfeilers 24 zwischen einer Kontaktelektrode 32 und dem Beginn der optischen Platte 23 örtlich begrenzt und nur in der optischen Sektion 22 erhöht. Die Folge dieser Maßnahme ist eine Vergrößerung des Abstandes der oberen Kante der lumineszenzaktiven Schicht 26 von der Ebene der durchgängig erhaltenen Verteilerschicht 28. Der Pfeiler 24 endet mit der später anodisch gepolten Kontaktelektrode 32 auf einer ebenen Montagefläche 33.The improved decoupling tuning can best be taken into account with the design concept of a self-bundling isotropic radiator. In Fig. 1 (a), the inspection is displayed on the on-chip contacts of a bipolar Such illumination source 20. An optical section 22 is connected to the other chip elements via a mechanical bridge 21 . The optical section 22 consists of a luminescence-active pillar 24 with a conically widening cross section 25 . The pillar 24 consists of a luminescence-active layer 26 , which is encased on both sides by a heterojunction and a double heterojunction (DH) layer structure 27 is formed. A distributor layer 28 for the first type of electrical charge carriers is located in the direct vicinity of the DH layer structure 27 . The distribution layer 28 covers the entire surface of the mechanical bridge 21 . Of particular importance for the optical section 22 of the illumination source 20 is that the part of the mechanical bridge 21 above the pillar 24 is designed as an optical plate 23 . As a result, the luminescence from the luminescence-active layer 26 can leave the chip as radiation 29 . It is important for the optical section 22 that, in addition to the cross-sectional variation of the pillar 24, the closely adjacent distributor layer 28 is provided with a gradation 30 of the surface profile at the transition point between the pillar 24 and the optical plate 23 . This gradation 30 is formed by removing material from the distribution layer 28 in the entire area around the luminescence-active pillar 24 . This gradation of the distribution layer 28 limits the height 31 of the pillar 24 between a contact electrode 32 and the start of the optical plate 23 and increases it only in the optical section 22 . The consequence of this measure is an enlargement of the distance of the upper edge of the luminescence-active layer 26 from the plane of the distribution layer 28 obtained throughout. The pillar 24 ends with the later anodically poled contact electrode 32 on a flat mounting surface 33 .

In der gleichen Ebene endet auch eine später kathodisch gepolte Kontaktelektrode 36 auf dem nicht lumineszenzfähigen Pfeiler 34. Zur Kontaktsektion 35 der Beleuchtungsquelle 20 gehören beide Elektroden 32 und 36, insbesondere auch eine Metallbelegung 37, die sich als Leiterzug von der Kontaktelektrode 36 über einen Teil der Mantelfläche des Pfeilers 34 bis unter das Dach der mechanischen Brücke 21 und hinein in die Abstufung 30 der Verteilerschicht 28 erstreckt.A contact electrode 36 , which is later cathodically polarized, also ends in the same plane on the non-luminescent pillar 34 . The contact section 35 of the illumination source 20 includes both electrodes 32 and 36 , in particular also a metal coating 37 , which is a conductor path from the contact electrode 36 over part of the lateral surface of the pillar 34 to under the roof of the mechanical bridge 21 and into the gradation 30 of the Distribution layer 28 extends.

Bei der Herstellung der bipolaren Beleuchtungsquelle 20 wird auf einer (100)-orientierten, n-leitenden, mechanischen AlxGa1-xAs-Brücke 21 mit einem x-Wert von 0,27±0,12 und einer Dotierung von <3 1017 cm-3 eine n- leitende Verteilerschicht 28 mit einer deutlich höheren Dotierung von 1±0,3 1018 cm-3, einer Schichtkomposition von AlxGa1-xAs mit einem x-Wert von 0,2±0,08 und einer Schichtdicke von 30 µm abgeschieden. Daran schließt sich der AlxGa1-xAs-Schichtaufbau 27 mit einer lumineszenzaktiven GaAs-Schicht 26, die von einer n- und einer p-leitenden ternären Schicht mit einem x-Wert oberhalb 0,11 umhüllt wird. Der DH- Schichtaufbau 27 besitzt eine Gesamtdicke von 30 µm.In the production of the bipolar illumination source 20 , a (100) -oriented, n-conducting, mechanical Al x Ga 1-x As bridge 21 with an x value of 0.27 ± 0.12 and a doping of <3 10 17 cm -3 an n-conducting distribution layer 28 with a significantly higher doping of 1 ± 0.3 10 18 cm -3 , a layer composition of Al x Ga 1-x As with an x value of 0.2 ± 0, 08 and a layer thickness of 30 microns. This is followed by the Al x Ga 1-x As layer structure 27 with a luminescence-active GaAs layer 26 , which is enveloped by an n- and a p-conducting ternary layer with an x value above 0.11. The DH layer structure 27 has a total thickness of 30 microns.

Die Definition der lateralen Größe der lumineszenzaktiven Schicht 26 und ihre Verknüpfung mit einer simultanen Integration in Umlenkelemente in einem pyramidenstumpfartigen Pfeiler 24 unter der optischen Platte 22 erfolgt durch gezieltes Ätzen. Um einen konusförmigen Pfeiler 24 zu erhalten, kann von der Zunahme der Ätzgeschwindigkeit mit abnehmendem Al- Gehalt in AlxGa1-xAs Gebrauch gemacht werden. Demzufolge wird in dem DH-Schichtaufbau 27 in jeder Schicht ein x- Wertgradient aufgebaut. Nahe der Montagefläche 33, wo der größte laterale Ätzabtrag gewünscht wird, ist ein kleiner x-Wert einzuhalten. In Richtung auf die optische Platte 23 steigt der x-Wert linear mit dem Abstand von der Montagefläche 33 an. Der Spielraum für die Ausnutzung dieses Effektes für kristallografisches Ätzen ist jedoch im Wesentlichen auf den x-Wertebereich zwischen 0,01 und 0,12 beschränkt. Aus diesem Grund wird bei der Verwendung größerer x-Werte für die Schichten ergänzend eine zusätzliche Unterstützung der Schrägätzung eingeführt. Die optische Platte 23 wird auf der Oberflächenseite der DH-Schichtfolge mit Fotopositivlack beschichtet und zu einer ersten Ätzmaske ausgebildet. Die erste Maske ermöglicht einen Ätzabtrag nur eines schmalen Streifens rund um die Kontaktelektroden 32 und 36. Nach dem Entfernen der ersten Maske wird eine zweite Ätzmaske aufgebracht und mit deren Hilfe sowohl die geätzten, wie Teile der bisher ungeätzten Bereiche einem erneuten Ätzangriff unterworfen. Dieser schrittweise Ätzprozeß wird mit ständig kleiner werdendem Maskierbereich rund um die Elektroden 32, 36 noch ein- oder zweimal wiederholt. Die so entstandene Stufenpyramide wird durch glättendes einebnendes Ätzen in die gewünschte Pfeilerform mit zur optischen Platte 23 hin erweitertem Querschnitt 25 gebracht. Die Abstufung 30 des Oberflächenprofils der Verteilerschicht 28 in der Nachbarschaft des Pfeilers 24 wird vorzugsweise nach der Glättung des Pfeilermantels ausgeführt. Die Restdicke der Verteilerschicht 28 beträgt dann mindestens noch 13 µm. Die Pfeiler 24 über der Montagefläche 33 besitzt am Ende des Ätzprozesses eine Höhe 31 von 35 µm. Erst jetzt erfolgt die Auftragung der Metallbelegung 37 durch Aufdampfung einer Au-Ge-Legierung. Die Vereinzelung der vollständigen, fertigen Scheibe in einzelne Plättchen für die Beleuchtungsquellen 20 kann durch geeignetes Sägen mit Drähten oder Diamantscheiben bzw. durch Einritzen und Brechen von der freien Oberflächenseite der optischen Platte 23 erfolgen. Dabei sind im Bedarfsfall die beiden Oberflächenflächen durch Abdeckfolien zu schützen.The definition of the lateral size of the luminescence-active layer 26 and its combination with a simultaneous integration in deflection elements in a truncated pyramid-like pillar 24 under the optical plate 22 is carried out by targeted etching. In order to obtain a conical pillar 24 , use can be made of the increase in the etching speed with decreasing Al content in Al x Ga 1-x As. Accordingly, an x-value gradient is built up in the DH layer structure 27 in each layer. A small x value must be maintained near the mounting surface 33 , where the greatest lateral etching removal is desired. In the direction of the optical plate 23 , the x value increases linearly with the distance from the mounting surface 33 . However, the scope for using this effect for crystallographic etching is essentially limited to the x value range between 0.01 and 0.12. For this reason, additional support for the oblique etching is additionally introduced when using larger x values for the layers. The optical plate 23 is coated on the surface side of the DH layer sequence with photo-positive lacquer and formed into a first etching mask. The first mask enables etching removal of only a narrow strip around the contact electrodes 32 and 36 . After removing the first mask, a second etching mask is applied and with the aid of it both the etched and parts of the previously unetched areas are subjected to a renewed etching attack. This step-by-step etching process is repeated once or twice with the masking area around the electrodes 32 , 36 becoming ever smaller. The step pyramid thus formed is brought into the desired pillar shape with a cross-section 25 widened towards the optical plate 23 by smoothing-out, leveling etching. The gradation 30 of the surface profile of the distributor layer 28 in the vicinity of the pillar 24 is preferably carried out after smoothing the pillar jacket. The remaining thickness of the distributor layer 28 is then at least 13 μm. The pillar 24 above the mounting surface 33 has a height 31 of 35 μm at the end of the etching process. Only now is the metal coating 37 applied by vapor deposition of an Au-Ge alloy. The complete, finished disk can be separated into individual platelets for the illumination sources 20 by suitable sawing with wires or diamond disks or by scratching and breaking from the free surface side of the optical plate 23 . If necessary, the two surface areas must be protected with cover foils.

2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment

Eine zweite Möglichkeit zur Gestaltung der Pfeilerstruktur ist aus Fig. 3 ersichtlich. Auf der optischen Platte 23 aus AlxGa1-xAs wird auf einer Oberflächenseite eine kolonnenförmige Anordnung trapezartiger Vorsprünge 41 angebracht. Sie werden durch naßchemische Ätzung nach photolithographischer Maskierung gebildet und springen 30 µm von der Fläche ab. Ihr Flächenmaß beträgt etwa 220 × 170 µm2 und der Abstand voneinander liegt bei 75 µm. Über diese Anordnung werden nun zunächst eine 25 µm dicke Verteilerschicht 42 und dann alle anderen AlxGa1-xAs- Schichten der DH-Struktur gezogen. Die Schichtregion über dem Vorsprung wird mit einer Ätzmaske abgedeckt und anschließend die Schichtbestandteile der DH- Struktur um die Pfeiler herum durch Ätzung bis zur Verteilerschicht 42 wieder entfernt. Eine aufgedampfte Kontaktschicht bildet einen Kathodenkontakt 43, die Metallbelegung für eine Leitbahntrasse 44 und schafft den Anschluß der Kontaktes auf dem kathodisch gepolten Pfeiler zu einem Kragen 45 an der Verteilerschicht 42 nahe dem lumineszenzaktiven Pfeiler. Die optische Sektion 22 dieses Gebildes ist nun durch die Einbindung der ungeschmälerten Verteilerschicht 42 in die Pfeilerstruktur bezüglich der Stromversorgung und der wirkungsvollen Umlenkung der Lumineszenz deutlich verbessert. Die Höhe 31 zwischen der Unterkante der Verteilerschicht 42 und der Montagefläche des Pfeilers beträgt hier 50 µm. Ein Anodenkontakt 46 befindet sich am Fuß des Pfeilers. A second possibility for designing the pillar structure can be seen in FIG. 3. A columnar arrangement of trapezoidal projections 41 is attached to the optical plate 23 made of Al x Ga 1-x As on a surface side. They are formed by wet chemical etching after photolithographic masking and jump 30 µm from the surface. Their area dimension is about 220 × 170 µm 2 and the distance from each other is 75 µm. A 25 μm thick distributor layer 42 and then all other Al x Ga 1-x As layers of the DH structure are then drawn over this arrangement. The layer region above the protrusion is covered with an etching mask and then the layer components of the DH structure around the pillars are removed again by etching up to the distributor layer 42 . A vapor-deposited contact layer forms a cathode contact 43 , the metal covering for an interconnect route 44 and creates the connection of the contact on the cathodically polarized pillar to a collar 45 on the distributor layer 42 near the luminescence-active pillar. The optical section 22 of this structure is now significantly improved in terms of the power supply and the effective deflection of the luminescence by integrating the undiminished distributor layer 42 into the pillar structure. The height 31 between the lower edge of the distributor layer 42 and the mounting surface of the pillar is 50 μm here. An anode contact 46 is located at the foot of the pillar.

3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment

Eine neue Entwicklungsform kann geschaffen werden, wenn die Definition der Größe der lumineszenzaktiven Zone gleichzeitig mit der Integration von Umlenkeinheiten für die Lumineszenz aus dieser Zone verknüpft wird. Die Vielstufigkeit des Ätzprozesses zur Formung des konusartigen Pfeilerquerschnitts, insbesondere für große Pfeilerhöhen L, ist unerwünscht aufwendig. Im Einzelnen folgt die Pfeilerhöhe L bei festem kritischem Reflexionswinkel θkrit(n) dem Durchmesser D bzw. der größten Diagonale des Pfeilers gemäß Gleichung (1).
A new form of development can be created if the definition of the size of the luminescence-active zone is combined with the integration of deflection units for the luminescence from this zone. The multiple stages of the etching process for shaping the cone-like pillar cross section, in particular for large pillar heights L, is undesirably complex. In detail, the pillar height L follows the diameter D or the largest diagonal of the pillar according to equation (1) at a fixed critical reflection angle θ crit (n ).

L = F (θkrit(n), D) = D (tg θkrit/(1 + 2tgθkrit) (1)L = F (θ crit (n), D) = D (tg θ crit / (1 + 2tgθ crit) (1)

Eine Reduzierung der Pfeilerhöhe L gelingt nur, wenn der Durchmesser D der lumineszenzaktiven Schicht verkleinert wird. Bei den Lumineszenzdioden 50 in Fig. 4(a) hängt die emittierte optische Leistung von der Größe der Emissionsfläche ab. Abstriche an der Fläche sind deshalb kaum zulässig. Die Emissionsfläche kann jedoch gemäß Fig. 4(b) erfindungsgemäß in drei Teildioden 51 mit gleich großen Teilflächen zerlegt werden. Fig. 4(c) zeigt ein dazugehöriges Chiplayout 52 mit drei anodisch gepolten Kontakten 53, 54, 55 neben einem zuständigen kathodisch gepolten Kontakt 56. Die Anodenkontakte 53, 54, 55 liegen nebeneinander und sind durch die pyramidenstumpfförmige Mantelflächen an den Pfeilerwänden gekennzeichnet. Durch die Dreiteilung der Fläche reduziert sich die erforderliche Pfeilerhöhe L auf weniger als 60% seiner ursprünglichen Höhe. Wird die Fläche in vier gleiche Teilflächen aufgeteilt, ist nur noch die Hälfte der sonst erforderlichen Höhe nötig. Fig. 4(d) zeigt ein Layout 57 der Anordnung der Chipelemente im Scheibenverband und die gespiegelte Disposition der Elemente der benachbarten Zeilen. Diese Disposition ist für die abschließende Vereinzelung der Chips vorteilhaft, da die Trennfuge zwischen den kathodisch gepolten Kontakten zweier benachbarter Chips keinen Anforderungen nach konusartiger Ausweitung unterliegt und demzufolge platzsparend ausgeführt werden kann. Zur Erleichterung des Trennens sind die Chipzeilen parallel zu einer kristallographisch orientierten Fase 58 angeordnet.The pillar height L can only be reduced if the diameter D of the luminescence-active layer is reduced. In the case of the luminescent diodes 50 in FIG. 4 (a), the emitted optical power depends on the size of the emission area. Smears on the surface are therefore hardly permissible. According to FIG. 4 (b), however, the emission area can be broken down into three partial diodes 51 with partial areas of the same size. Fig. 4 (c) shows an associated chip layout 52 with three anodically polarized contacts 53, 54, 55 next to a competent cathodically polarized contact 56. The anode contacts 53 , 54 , 55 lie side by side and are characterized by the truncated pyramid-shaped outer surfaces on the pillar walls. By dividing the area into three, the required pillar height L is reduced to less than 60% of its original height. If the area is divided into four equal partial areas, only half of the otherwise required height is required. FIG. 4 (d) shows a layout 57 of the arrangement of the chip elements in the wafer assembly and the mirrored disposition of the elements of the adjacent rows. This disposition is advantageous for the final separation of the chips, since the parting line between the cathodically polarized contacts of two neighboring chips is not subject to any requirements for cone-like expansion and can therefore be carried out in a space-saving manner. To facilitate separation, the chip lines are arranged parallel to a crystallographically oriented chamfer 58 .

Eine Abweichung von der In-Linie-Anordnung der drei anodisch gepolten Pfeiler ist im Chiplayout 59 nach Fig. 4(e) gezeigt. So kann auch die Rückkehr zu quadratischen Chipkonturen ermöglicht werden. Außer den eckigen sind auch runde oder sichelförmige Pfeilerkonturen herstellbar.A deviation from the in-line arrangement of the three anodically polarized pillars is shown in the chip layout 59 according to FIG. 4 (e). This also enables the return to square chip contours. In addition to the square ones, round or sickle-shaped pillar contours can also be produced.

In der Fig. 5 ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäß gestalteten Beleuchtungsquelle unter Berücksichtigung der Auskopplung der Lumineszenz aus der optischen Sektion in eine gewünschte Richtung wiedergegeben. Die perspektivische Ansicht einer unvollständigen Chipstruktur 61 in Fig. 5(a) zeigt einen kathodisch gepolten Pfeiler 62 und zwei anodisch gepolte Pfeiler 63, 64. Eine lumineszenzaktive Schicht 65 liegt in sehr großer Nähe der Unterkante der optischen Platte. Demzufolge läuft ein vom Aufpunkt 67 ausgehender Strahl 69 voll gegen die konusartige Wand des Pfeilers 64 und wird von dort zur optischen Platte hin umgelenkt. Gleiches gilt noch für den Grenzfall eines Strahls 68. In einem Halbkegel 70 ist die umgelenkte Lumineszenz repräsentiert. Die nicht umgelenkte Lumineszenz ist z. T. durch einen Halbkegel 71 vertreten, in dem sich Strahlen 72a-d oder durch Lichtleiteffekt in der Verteilerschicht 66 fortgeleitete Strahlen 73 befinden. Die Strahlung in dem Halbkegel 71 ist für die Nutzung als Beleuchtungsquelle verloren und schmälert den externen optischen Wirkungsgrad.In FIG. 5, the operation of the invention designed according to the illumination source is played back in consideration of the decoupling of the luminescence from the optical section in a desired direction. The perspective view of an incomplete chip structure 61 in FIG. 5 (a) shows a cathodically polarized pillar 62 and two anodically polarized pillars 63 , 64 . A luminescence active layer 65 is very close to the lower edge of the optical disk. As a result, a beam 69 emanating from the point of intersection 67 runs fully against the cone-like wall of the pillar 64 and is deflected from there to the optical plate. The same still applies to the limit case of a beam 68 . The deflected luminescence is represented in a half-cone 70 . The undirected luminescence is e.g. T. represented by a semi-cone 71 , in which rays 72 a-d or rays 73 are transmitted through the light guide effect in the distributor layer 66 . The radiation in the semi-cone 71 is lost for use as an illumination source and reduces the external optical efficiency.

Vorteilhafter ist demgegenüber eine wie in Fig. 5(b) gezeigte Chipstruktur 81, in der die konusartige Pfeilerstruktur tiefer in die optische Platte hinein reicht. Dadurch ist gewährleistet, daß eine lumineszenzaktive Schicht 85 in anodisch gepolten Pfeilern 83 und 84 eine mittlere Ebene einnimmt und Teile einer Verteilerschicht 86 zu einem Wandelement der anodisch gepolten Pfeiler 83, 84 geworden sind. Ein vom Aufpunkt 87 ausgehende Strahlungskegel 90 mit den Randstrahlen 88 und 89 wird jetzt voll von der Konuswand der Pfeiler 83, 84 erfaßt und in die gewünschte Richtung gelenkt.In contrast, a chip structure 81 as shown in FIG. 5 (b) is more advantageous, in which the cone-like pillar structure extends deeper into the optical disk. This ensures that a luminescence-active layer 85 in anodically poled pillars 83 and 84 occupies a central level and parts of a distributor layer 86 have become a wall element of the anodically poled pillars 83 , 84 . A radiation cone 90 starting from the point 87 with the marginal rays 88 and 89 is now fully gripped by the cone wall of the pillars 83 , 84 and directed in the desired direction.

4. Ausführungsbeispiel4th embodiment

Im vierten Ausführungsbeispiel ist die Optimierung der Halbleiteraußenflächen der Beleuchtungsquelle beschrieben, siehe Fig. 6. In der optischen Sektion 22 ist die optische Platte 23 auf den trapezförmigen Vorsprüngen 41 mit mindestens einem anodisch gepolten Pfeiler 98 besetzt. Eine gleichmäßig dicke, n-leitende Verteilerschicht 92 wird von einem Kathodenkontakt 93 eines Pfeilers 91 über eine Leitbahntrasse 94 mit Ladungsträgern versorgt. Eine lumineszenzaktive Schicht 95 emittiert im Betrieb bei 810 nm. Eine über der lumineszenzaktiven Schicht 95 im Pfeiler 98 liegende Mantelschicht 96 wird durch einen p-leitenden Bragg- Reflektor 97 von einem Anodenkontakt 99 getrennt. Um ein Durchlegieren des Bragg-Reflektors 97 durch das Au- Ge-Kontaktmetall des Anodenkontaktes 99 zu vermeiden, wird der Bragg-Reflektor 97 mit einer hochdotierten GaAs-Schicht vor Aufdampfung der Metallegierung überzogen. Derartige Reflektoren werden nach von der Ziel-J-P und Ilegems-M, wie 1975 in der Zeitschrift Applied Optics Vol. 14, Heft 11, S. 2627-2630, veröffentlicht, aus einem Stapel von Schichtpaaren aus GaAs-AlxGa1-xAs gebildet, wobei der x-Wert zwischen zwei festen Werten 0 und 0,38 hin und her springt. Die Anzahl der Schichtpaare und Schichtdicke der einzelnen Schichten wird der Wellenlänge der Reflexionsbande und dem angestrebten Reflexionsgrad angepaßt. Im Photonen- Energiebereich von 1,53±0,019 eV beträgt die Brechungsindexdifferenz Δn 0,25 zwischen den beiden Schichtpartnern. Die Dicke der binären Schicht d1 liegt bei 55 nm und die der ternären Schicht d2 bei 60 nm. Mit einem Schichtstapel von 25 Schichtpaaren wird ein Reflexionsgrad von über 85% bei der gewählten Lumineszenzbande erreicht.In the fourth exemplary embodiment, the optimization of the semiconductor outer surfaces of the illumination source is described, see FIG. 6. In the optical section 22 , the optical plate 23 on the trapezoidal projections 41 is equipped with at least one anodically polarized pillar 98 . A uniformly thick, n-conducting distribution layer 92 is supplied with charge carriers by a cathode contact 93 of a pillar 91 via an interconnect route 94 . A luminescence-active layer 95 emits at 810 nm in operation. A cladding layer 96 lying above the luminescence-active layer 95 in the pillar 98 is separated from an anode contact 99 by a p-type Bragg reflector 97 . In order to avoid alloying of the Bragg reflector 97 by the Au-Ge contact metal of the anode contact 99 , the Bragg reflector 97 is coated with a highly doped GaAs layer before the metal alloy is vapor-deposited. Such reflectors are formed from a stack of layer pairs of GaAs-AlxGa1-xAs by the target JP and Ilegems-M, as published in 1975 in the magazine Applied Optics Vol. 14, Issue 11, pp. 2627-2630, whereby the x value jumps back and forth between two fixed values 0 and 0.38. The number of layer pairs and layer thickness of the individual layers is adapted to the wavelength of the reflection band and the desired degree of reflection. In the photon energy range of 1.53 ± 0.019 eV, the refractive index difference Δn is 0.25 between the two layer partners. The thickness of the binary layer d1 is 55 nm and that of the ternary layer d2 is 60 nm. With a layer stack of 25 layer pairs, a degree of reflection of over 85% is achieved with the selected luminescence band.

Diese Bragg-Reflektoren 97 lassen sich durch Molekularstrahlepitaxie (MBE), durch Atomschichtepitaxie (ALE), durch Epitaxie mit phasenweisem Wechsel der Abscheidung und Unterbrechung (Phase-locked Epitaxy), aber auch durch chemische Dampfabscheidung mit Hilfe metallorganischer Verbindungen (MOCVD) herstellen.These Bragg reflectors 97 can be produced by molecular beam epitaxy (MBE), by atomic layer epitaxy (ALE), by epitaxy with phase-changing deposition and interruption (phase-locked epitaxy), but also by chemical vapor deposition with the aid of organometallic compounds (MOCVD).

Zur Erleichterung der Auskopplung der durch die Formgebung der Pfeiler 91, 98 und die Bragg-Reflektoren 97 umgelenkten Lumineszenz wird die Austrittsseite der optischen Platte 23 mit einer Antireflexionsschicht 100 überzogen. Die Antireflexionsschicht 100 besteht aus Aluminiumoxid. Wahlweise kann auch Siliziumoxid verwendet werden.To facilitate the decoupling of the luminescence deflected by the shape of the pillars 91 , 98 and the Bragg reflectors 97 , the exit side of the optical plate 23 is covered with an anti-reflection layer 100 . The anti-reflection layer 100 consists of aluminum oxide. Optionally, silicon oxide can also be used.

5. Ausführungsbeispiel5th embodiment

In Fig. 7 soll eine Beleuchtungsquelle mit verbesserter Reichweite dargestellt werden. Um ein Fernfeldchip 101 gemäß Fig. 7 zu schaffen, wird eine optische Platte 102 hinsichtlich ihrer Plattenstärke erhöht. Die Montageebene kathodischer und anodischer Kontakte 103, 104, 105 bleibt erhalten. Auch eine lumineszenzaktive Schicht 106 behält ihre Position in den anodisch gepolten Pfeilern. Infolge der vorgesehenen und ausgeführten Dickenzunahme der optischen Platte 102 erhöht sich die Distanz 111 zwischen der lumineszenzaktiven Schicht 106 und der Austrittsfläche der Strahlung aus dem Chipkörper. Zur Erhöhung der Bündelung der Strahlung wird mit der Vergrößerung der Distanz 111 auch der Krümmungsradius der Linsenform auf der Austrittsseite vergrößert. Auf diese Weise kann die Winkelverteilung der Lumineszenz schrittweise von einer breiten Keule 108 zu einer schmaleren Keule 109 bis zu einer spitzen Keule 110 fokussiert werden.In Fig. 7, an illumination source is to be displayed with improved range. In order to create a far field chip 101 according to FIG. 7, an optical disk 102 is increased in terms of its disk thickness. The assembly level of cathodic and anodic contacts 103 , 104 , 105 is retained. A luminescence-active layer 106 also maintains its position in the anodically poled pillars. As a result of the envisaged and implemented increase in thickness of the optical plate 102 , the distance 111 between the luminescence-active layer 106 and the exit surface of the radiation from the chip body increases. To increase the concentration of the radiation, the radius of curvature of the lens shape on the exit side is also increased as the distance 111 is increased. In this way, the angular distribution of the luminescence can be gradually focused from a wide lobe 108 to a narrower lobe 109 to a pointed lobe 110 .

Stützt man sich bei der Vergrößerung der Dicke der optischen Platte 102 allein auf epitaxiale Beschichtungsprozesse, wächst der Aufwand für die Herstellung der Ausgangsmaterialien für die Fernfeldchips 101 zu schnell. Es wird deshalb nach Fig. 8(a) und (b) vorgeschlagen, eine erfindungsgemäß gestaltete optische Platte 121 mit einem Pfeilerrelief 122 auf einer freien erweiterbaren Ausbauebene 123 mit einer optischen Ergänzung zu versehen. Werden dabei Halbleiter-Ergänzungsscheiben 124 mit deutlich abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten eingesetzt, dann ist eine Fügeebene 125 auf der Ergänzungsscheibe 124 außerhalb der optischen Sektion mit sacklochförmigen Aussparungen 126 zu versehen. Beim Fügeprozeß des bekannten Scheibenbondens werden so die Verspannungen und Wölbungen der Scheiben reduziert und der technologische Fertigungsprozeß nicht behindert. Auf der Ergänzungsscheibe 124 befinden sich bereits gewölbte Vorsprünge, die als Konzentratoren 127 zur Bündelung beitragen.If one relies solely on epitaxial coating processes when increasing the thickness of the optical plate 102 , the outlay for producing the starting materials for the far field chips 101 increases too quickly. It is therefore proposed according to FIGS. 8 (a) and (b) to provide an optical plate 121 designed according to the invention with a pillar relief 122 on a freely expandable expansion level 123 with an optical supplement. If semiconductor supplementary disks 124 with significantly different coefficients of thermal expansion are used, then a joining plane 125 on the supplementary disk 124 outside the optical section is to be provided with blind-hole-shaped recesses 126 . In the joining process of the known pane bonding, the tensions and curvatures of the panes are reduced and the technological manufacturing process is not hindered. On the supplementary disc 124 there are already curved projections which, as concentrators 127, contribute to the bundling.

Nach der Fig. 8(b) kann die Ergänzungsscheibe 124 auch mit bündelnden Lichtleitfasern 128 bestückt sein.According to FIG. 8 (b), the supplementary disk 124 can also be equipped with bundled optical fibers 128 .

In Fig. 9 ist eine Gehäusestruktur für die Endmontage der Beleuchtungsquelle dargestellt. Hierbei wird z. B. das in Fig. 6 dargestellte Chip mit der optischen Platte 23 nach oben und den Kathoden- und Anodenkontakten 93 und 99 nach unten in ein vorgefertigtes Siliziumgehäuse 133 eingelegt. In einer Montagewanne 134 des Siliziumgehäuses 133 stellt eine Lötverbindung 131 eine Zuleitung zum Kathodenkontakt 93 und eine Lötverbindung 132 einen Anschluß zu den Anodenkontakten 99 her. Die Lötverbindungen 131 und 132 benetzen auf der anderen Seite Leiterzüge 136 und 137. Über individuelle Durchkontaktierungen 138 bekommen die Leiterzüge 136 und 137 eine Verknüpfung mit Außenanschlüssen 139 und 140 an der Unterseite des Siliziumgehäuses 133. Die optische Platte 23 wird auf der ebenen Oberfläche mit der Antireflexionsschicht 100 mit einer für Lumineszenzlicht durchlässigen Dichtungsplatte 141 formschlüssig abgedeckt. Die Dichtungsplatte 141 ist mit der Innenwand 135 der Montagewanne 134 hermetisch verbunden. Über den anodisch gepolten Pfeilern befindet sich in der Dichtungsplatte 141 eine abbildende Wölbung 142.In Fig. 9 a housing structure is shown for the final assembly of the illumination source. Here, for. B. the chip shown in Fig. 6 with the optical plate 23 upwards and the cathode and anode contacts 93 and 99 down in a prefabricated silicon housing 133 . In a mounting trough 134 of the silicon housing 133 , a solder connection 131 establishes a feed line to the cathode contact 93 and a solder connection 132 establishes a connection to the anode contacts 99 . The solder connections 131 and 132 wet conductor tracks 136 and 137 on the other side. Via individual through-contacts 138 , the conductor tracks 136 and 137 are linked to external connections 139 and 140 on the underside of the silicon housing 133 . The optical plate 23 is covered on the flat surface with the antireflection layer 100 with a sealing plate 141 which is transparent to luminescent light. The sealing plate 141 is hermetically connected to the inner wall 135 of the mounting trough 134 . An imaging bulge 142 is located in the sealing plate 141 above the anodically poled pillars.

Die Kenndaten einer erfindungsgemäßen Beleuchtungs­ quelle mit einem einzelnen lumineszenzaktiven Pfeiler und einer lumineszensaktiven Schicht aus AlxGa1-xAs mit einem x-Wert von 0,29±0,02 und einer Emissionswellenlänge von 880 nm wurde in Abhängigkeit von extern aufgeprägten Versorgungsbedingungen untersucht. Der Durchlaßgleichstrom IF wächst nach der Überschreitung der Diffusionsspannung von ca. 1,2 V gemäß Fig. 10a kräftig an. Trotz des gegenüber Silizium oder anderen Verbindungshalbleitern relativ breitbandigen Einsatzmaterials und der lateralen Anordnung der Kontakte entsteht eine überraschend steile IF-UF-Kennlinie. Der niedrige, aus dem Anstieg ablesbare Widerstand von unter 2 Ohm ist der funktionell angepaßten, hochleitfähigen Verteilerschicht der Ladungsträger erster Art zu verdanken.The characteristics of an illumination source according to the invention with a single luminescence-active pillar and a luminescence-active layer made of Al x Ga 1-x As with an x-value of 0.29 ± 0.02 and an emission wavelength of 880 nm were examined as a function of externally applied supply conditions . The forward DC current I F increases strongly after the diffusion voltage of about 1.2 V is exceeded as shown in FIG. 10a. Despite the opposite silicon or other compound semiconductors relatively wide-band feed and the lateral arrangement of the contacts, a surprisingly steep I F F -U arises -characteristic. The low resistance of less than 2 ohms that can be read from the increase is due to the functionally adapted, highly conductive distribution layer of the charge carriers of the first type.

Die bei Raumtemperatur aufgenommene Beziehung der Strahlungsleistung Popt(IF) vom Flußstrom wurde für zwei verschieden weit fortgeschrittenen Ausformungsstufen des lumineszenzaktiven Pfeilers ermittelt und in Fig. 10b dargestellt. Bei annähernd gleichem Durchmesser des anodisch gepolten Pfeilers von D ≈ 250 µm wurde die Pfeilerhöhe L variiert. Einmal wurde L nur bis zum Beginn der Verteilerschicht ausgedehnt. Im zweiten Fall wurde die Pfeilerhöhe L noch um 250 µm vergrößert, indem die Verteilerschicht mit der oben beschriebenen Abstufung versehen wurde. Bei einem festen Durchlaßstrom von IF = 250 mA erreicht die über dem einseitig kontaktierten Chip gemessene ausgekoppelte Strahlungsleistung des Chips mit der abgestuften Verteilerschicht im Mittel einen Wert von 50 mW innerhalb der Kurve 151. Endet der lumineszenzaktive Pfeiler bereits am Beginn der Verteilerschicht, dann kommt die gemessene Strahlungsleistung innerhalb der Kurve 150 bei gleichem Flußstrom nur auf 40 mW.The relationship between the radiation power P opt (I F ) and the flux current recorded at room temperature was determined for two different stages of the luminescence-active pillar and was shown in FIG. 10b. With approximately the same diameter of the anodically poled pillar of D ≈ 250 µm, the pillar height L was varied. One time, L was only extended to the beginning of the distribution layer. In the second case, the pillar height L was increased by 250 µm by providing the distribution layer with the gradation described above. With a fixed forward current of I F = 250 mA, the outcoupled radiation power of the chip with the stepped distribution layer measured over the chip contacted on one side reaches an average value of 50 mW within curve 151 . If the luminescence-active pillar ends at the beginning of the distribution layer, then the measured radiation power within curve 150 comes to only 40 mW with the same flow current.

Die für diese Messung benutzten Chips lassen sich noch vorteilhaft für eine später im Ausführungsbeispiel 7 erläuterte Endmontage verwenden und ermöglichen so erhöhte thermische Belastungen.The chips used for this measurement can still be advantageous for a later in exemplary embodiment 7 Use the explained final assembly and thus enable increased thermal loads.

6. Ausführungsbeispiel6th embodiment

In diesem Ausführungsbeispiel wird die Möglichkeit der selbsttätigen Kontrolle des Betriebes der Beleuchtungsquelle beschrieben. Zu diesem Zweck wird die Chipstruktur 160 und die elektrische Beschaltung mit definierten Betriebspotentialen erweitert. Fig. 11 zeigt, daß von drei Dioden 163, 165 und 167 die erste Diode 163 durch einen Überbrückungswiderstand 162 kurzgeschlossen und auf Massepotential 161 gelegt ist. Das Massepotential 161 gelangt dadurch an eine Verteilerschicht 164 und an alle übrigen Dioden 165 und 167. Die DH-Struktur der Diode 165 erhält über die individuelle Kontaktebene eines Kontaktes 166 eine impulsförmige oder anhaltend gleich große Versorgungsspannung in Durchlaßrichtung. Der dabei fließende Injektionsstrom ruft, wie beschrieben, die Lumineszenz in der lumineszenzaktiven Schicht der Diode 165 hervor. Die Lumineszenz wird durch die Umlenkung an der Mantelfläche und der Kontaktfläche des Pfeilers im wesentlichen in Richtung auf die Austrittsfläche geführt. Ein Teile der Lumineszenz trifft jedoch unter einem ungünstigen Winkel auf die Austrittsfläche und verbleibt infolge der Totalreflexion im Halbleiterkörper. Diese Lumineszenz erreicht auch die in der Nachbarschaft befindliche Diode 167. Wird diese Diode nicht wie die Diode 165 in Flußrichtung betrieben, sondern erhält über einen Kontakt 168 eine negative Vorspannung, bleibt die lumineszenzaktive Schicht hinsichtlich der Emission passiv. Die von der benachbarten Diode 165 stammenden Photonen werden in der DH-Struktur der Diode 167 nach ein- oder mehrmaligem Durchdringen der DH-Struktur schließlich absorbiert und in Elektronen-Loch-Paare gewandelt. Die vom Kontakt 168 ausgehende Polung in Sperrichtung erzeugt in der DH-Struktur ein elektrisches Feld, das die Ladungsträgerpaare trennt. Der dabei fließende Strom fließt als Sperrstrom durch den Kontakt 168 und hängt reproduzierbar und linear von der Intensität der chipinternen Lumineszenz ab. Selbst bei einem niedrigen Kopplungsfaktor zwischen der Lumineszenzintensität der lumineszenzaktiven Diode 165 und dem Photostrom der Diode 167 läßt sich dank des linearen Zusammenhanges zwischen Lumineszenz und Photostrom eine Führung oder Nachführung der Lumineszenzintensität realisieren. Dadurch kann die derartig gestaltete und betriebene Beleuchtungsquelle ganz einfach in einen üblichen elektrischen Regelkreis der Beleuchtungsintensität eingefügt werden.In this exemplary embodiment, the possibility of automatically checking the operation of the lighting source is described. For this purpose, the chip structure 160 and the electrical circuitry are expanded with defined operating potentials. Fig. 11 shows that is defined by three diodes 163, 165 and 167, the first diode is short-circuited by a bridging resistor 162 and 163 to ground potential 161st The ground potential 161 thereby reaches a distribution layer 164 and all other diodes 165 and 167 . The DH structure of the diode 165 receives a pulsed or continuously equal supply voltage in the forward direction via the individual contact level of a contact 166 . As described, the injection current flowing thereby causes the luminescence in the luminescence-active layer of the diode 165 . The deflection on the lateral surface and the contact surface of the pillar leads the luminescence essentially in the direction of the exit surface. However, part of the luminescence strikes the exit surface at an unfavorable angle and remains in the semiconductor body as a result of the total reflection. This luminescence also reaches the diode 167 located in the vicinity. If this diode is not operated in the flow direction like the diode 165 , but receives a negative bias voltage via a contact 168 , the luminescence-active layer remains passive with regard to the emission. The photons originating from the adjacent diode 165 are finally absorbed in the DH structure of the diode 167 after penetrating the DH structure one or more times and converted into electron-hole pairs. The reverse polarity emanating from contact 168 creates an electric field in the DH structure that separates the charge carrier pairs. The current flowing thereby flows as a reverse current through the contact 168 and depends in a reproducible and linear manner on the intensity of the on-chip luminescence. Even with a low coupling factor between the luminescence intensity of the luminescence-active diode 165 and the photocurrent of the diode 167 , the luminescence intensity can be guided or tracked thanks to the linear relationship between luminescence and photocurrent. As a result, the lighting source designed and operated in this way can be easily inserted into a conventional electrical control loop of the lighting intensity.

7. Ausführungsbeispiel7th embodiment

Im letzten Ausführungsbeispiel wird eine selbsthermetisierende Lumineszenzchipstruktur 200 auf einem wärmeableitenden Chipträger erläutert. Die Chipstruktur 200 nach Fig. 12(a) ist durch einen geschlossenen, ringförmigen Pfeiler 201 mit Außenkontakt 204 und einen quadratischen Pfeiler 202 mit einem Zentralkontakt 203 gebildet. Beide Kontakte 203 und 204 enden in einer gemeinsamen Ebene und sind mit einer lötbaren Oberfläche bedeckt. Besonders der quadratische Pfeiler 202 ist mit einer konusförmigen Mantelfläche ausgestattet und dient der Umlenkung der Lumineszenz in Richtung der kontaktfreien Oberfläche. Dieser Chip 200 wird auf eine wärmeleitende Montageunterlage 210 aus n-leitendem Silizium montiert, siehe Fig. 12(b). Weitere Einzelheiten zeigt der Schnitt entlang der Schnittlinie A-A' in Fig. 12(c). Zur Erleichterung der Montage ist die Montageunterlage 210 auf ihrer Rückseite 211 glatt und eben und auf ihrer Kontaktseite 212 mit Vertiefungen 213 nach Maßgabe der Größe des Zentralkontaktes 203 versehen. Die profilierte Kontaktseite 212 ist mit einer hochleitfähigen, p-leitenden Schicht 214 überzogen. In the last exemplary embodiment, a self-hermetic luminescence chip structure 200 on a heat-dissipating chip carrier is explained. The chip structure 200 according to FIG. 12 (a) is formed by a closed, annular pillar 201 with external contact 204 and a square pillar 202 with a central contact 203 . Both contacts 203 and 204 end in a common plane and are covered with a solderable surface. The square pillar 202 in particular is equipped with a conical surface and serves to deflect the luminescence in the direction of the non-contact surface. This chip 200 is mounted on a thermally conductive mounting pad 210 made of n-type silicon, see Fig. 12 (b). The section along the section line AA 'in FIG. 12 (c) shows further details. To facilitate assembly, the assembly base 210 is smooth and flat on its rear side 211 and has recesses 213 on its contact side 212 in accordance with the size of the central contact 203 . The profiled contact side 212 is covered with a highly conductive, p-conductive layer 214 .

Während die p-leitende Schicht 214 in den Vertiefungen 213 frei kontaktierbar zugänglich ist, bedeckt eine isolierende dielektrische Schicht 215, z. B. aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, die ebenen Regionen der profilierten Oberflächenseite. Die freie Halbleiterfläche der p-leitenden Schicht 214 in der Vertiefung 213 ist mit massiven Metallpolstern 216 aus Silber belegt. Diese Metallpolster 216 lassen sich durch galvanische Abscheidungen, z. B. nach der DE-C 16 14 982 schneller und haftfester als durch andere Verfahren herstellen. Ein dünnes Lotdepot 217 auf dem Metallpolster 216 schafft die Voraussetzungen für eine mechanische, elektrische und wärmeableitende Verbindung zwischen dem Zentralkontakt 203 und dem Metallpolster 216. Am äußeren Rand der Montageunterlage 210 ist die dielektrische Schicht 215 örtlich wieder entfernt und der Zugang zu der p-leitenden Schicht 214 freigelegt. Über die Bondinsel 218 kann die p-leitende Schicht 214 mit der Betriebsspannung der Beleuchtungsquelle verbunden werden. Der zweite Anschluß erfolgt über einen auf der Isolierschicht niedergeschlagenen Streifenleiter 219. Auch er ist mit einem dünnen Lotdepot 217 belegt und stellt die Verbindung zum ringförmigen Außenkontakt 204 des Lumineszenzchips her. Die Streifenleiter 219 für die Außenkontakte der selbsthermetisierenden Lumineszenzchips sind zeilenweise bis zum Rand der Montageunterlage 210 gezogen und bilden dort ein Anschlußfeld 220 für die zweite Anschlußklemme. Über die Anzahl der eingesetzten Lumineszenzchips auf der Montageunterlage 210 kann die erzielbare Gesamtintensität dem Bedarf in der Anwendungssituation angepaßt werden. Die Lötverbindung zwischen den Außenkontakten 204 der Einzelchips und den adäquat gestalteten ringförmigen Zonen der Streifenleiter 219 auf der Montageunterlage 210 trennt die Mikro- Atmosphäre um das Metallpolster 216 und die Mantelfläche des lumineszenzaktiven Pfeilers 202 auf Dauer hermetisch dicht von der Außenatmosphäre. Die gesamte Beleuchtungsquelle nach Fig. 12(b) kann deshalb ohne weitere zusätzliche Verkappung benutzt werden.While the p-type layer 214 in the recesses 213 is freely contactable, an insulating dielectric layer 215 , e.g. B. from silicon oxide or silicon nitride, the flat regions of the profiled surface side. The free semiconductor surface of the p-type layer 214 in the depression 213 is covered with solid metal pads 216 made of silver. These metal pads 216 can be deposited by electroplating, e.g. B. according to DE-C 16 14 982 faster and more adhesive than by other methods. A thin solder deposit 217 on the metal cushion 216 creates the conditions for a mechanical, electrical and heat-dissipating connection between the central contact 203 and the metal cushion 216 . At the outer edge of the mounting base 210 , the dielectric layer 215 is locally removed again and the access to the p-type layer 214 is exposed. The p-type layer 214 can be connected to the operating voltage of the illumination source via the bond island 218 . The second connection is made via a strip conductor 219 deposited on the insulating layer. It too is covered with a thin solder deposit 217 and establishes the connection to the ring-shaped external contact 204 of the luminescence chip. The strip conductors 219 for the external contacts of the self-hermetic luminescence chips are drawn line by line to the edge of the mounting base 210 and there form a connection field 220 for the second connection terminal. The total intensity which can be achieved can be adapted to the requirements in the application situation by means of the number of luminescence chips used on the mounting base 210 . The soldered connection between the external contacts 204 of the individual chips and the adequately designed annular zones of the strip conductors 219 on the mounting base 210 separates the micro-atmosphere around the metal cushion 216 and the outer surface of the luminescence-active pillar 202 from the outside atmosphere in the long term. The entire illumination source according to FIG. 12 (b) can therefore be used without any additional capping.

Beleuchtungsquellen, die in aggressiver Umgebung eingesetzt werden sollen, sind vorher chemisch zu imprägnieren.Illumination sources in an aggressive environment are to be used, are previously chemically closed impregnate.

Die Chips der Beleuchtungsquelle können elektrisch sowohl individuell X-Y-adressiert oder als geschlossenes Clysterfeld aktiviert werden. The chips of the lighting source can be electrical both individually X-Y addressed or as closed clyster field can be activated.  

Liste der verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used Fig. 2 Fig. 2

11

LED-Chip
LED chip

22nd

n-leitende Schicht
n-type layer

33rd

p-leitende Schicht
p-type layer

44th

Grube
pit

44th

a erste Seitenwand der Grube
a first side wall of the pit

44th

b zweite Seitenwand der Grube
b second side wall of the pit

44th

c Boden der Grube
c Bottom of the pit

55

Oberfläche (der p-Schicht)
Surface (of the p-layer)

66

n-Kontakt
n contact

77

p-Kontakt
p contact

88th

Maske (aus Dielektrikum-Material)
Mask (made of dielectric material)

99

Linse
lens

1010th

Oberfläche der n-Schicht
Surface of the n-layer

1111

pn-Übergangsfläche
pn junction area

1212th

a, a,

1212th

b dünne Metallflächen
b thin metal surfaces

1313

, ,

1414

Bondinsel
Bond island

Fig. 1 Fig. 1

2020th

Beleuchtungsquelle
Lighting source

2121

mechanische Brücke
mechanical bridge

2222

optische Sektion
optical section

2323

optische Platte
optical disc

2424th

(lumineszenzaktiver) Pfeiler
(luminescent active) pillar

2525th

konusartig erweiterter Querschnitt
conical cross section

2626

lumineszenzaktive Schicht
luminescent active layer

2727

Schichtaufbau
Layer structure

2828

Verteilerschicht
Distribution layer

2929

Abstrahlung
Radiation

3030th

Abstufung (des Profils)
Gradation (of the profile)

3131

Höhe (des Pfeilers)
Height of the pillar

3232

(anodisch gepolte) Kontaktelektrode
(anodically polarized) contact electrode

3333

Montagefläche
Mounting surface

3434

(nicht lumineszenzaktiver) Pfeiler
(not luminescent active) pillar

3535

Kontaktsektion
Contact section

3636

(kathodisch gepolte) Elektrode
(Cathodically polarized) electrode

3737

Metallbelegung
Metal coating

Fig. 3 Fig. 3

4141

trapezförmiger Vorsprung
trapezoidal projection

4242

Verteilerschicht
Distribution layer

4343

Kathodenkontakt
Cathode contact

4444

Leitbahntrasse
Leitbahntrasse

4545

Kragen
collar

4646

Anodenkontakt
Anode contact

Fig. 4 Fig. 4

5050

Lumineszenzdiode
Luminescent diode

5151

Teildioden
Partial diodes

5252

Chiplayout
Chip layout

5353

Anodischer Kontakt
Anodic contact

5454

Anodischer Kontakt
Anodic contact

5555

Anodischer Kontakt
Anodic contact

5656

Kathodischer Kontakt
Cathodic contact

5757

Layout
layout

5858

Fase
chamfer

5959

Chiplayout
Chip layout

Fig. 5(a) Fig. 5 (a)

6161

unvollständige Chipstruktur
incomplete chip structure

6262

(kathodisch gepolter) Pfeiler
(cathodically poled) pillar

6363

, ,

6464

(anodisch gepolte) Pfeiler
(anodically poled) pillars

6565

lumineszenzaktive Schicht
luminescent active layer

6666

Verteilerschicht
Distribution layer

6767

Aufpunkt
Onset

6868

, ,

6969

Strahl
beam

7070

Halbkegel
Semi-cone

7171

Halbkegel
Semi-cone

7272

a-d Strahl
ad beam

7373

(fortgeleiteter) Strahl
(forwarded) beam

Fig. 5(b) Fig. 5 (b)

8181

Chipstruktur
Chip structure

8282

(kathodisch gepolter) Pfeiler
(cathodically poled) pillar

8383

, ,

8484

(anodisch gepolte) Pfeiler
(anodically poled) pillars

8585

lumineszenzaktive Schicht
luminescent active layer

8686

Verteilerschicht
Distribution layer

8787

Aufpunkt
Onset

8888

, ,

8989

Randstrahlen
Edge rays

9090

Strahlungskegel
Radiation cone

Fig. 6 Fig. 6

9191

(kathodisch gepolter) Pfeiler
(cathodically poled) pillar

9292

(n-leitende) Verteilerschicht
(n-type) distribution layer

9393

Kathodenkontakt
Cathode contact

9494

Leitbahntrasse
Leitbahntrasse

9595

Lumineszenzaktive Schicht
Luminescence active layer

9696

p-leitende Mantelschicht
p-type cladding layer

9797

(p-leitender) Bragg-Reflektor
(p-type) Bragg reflector

9898

(anodisch gepolter) Pfeiler
(anodically poled) pillar

9999

Anodenkontakt
Anode contact

100100

Antireflexionsschicht
Anti-reflective layer

Fig. 7 Fig. 7

101101

Fernfeldchip
Far field chip

102102

optische Platte
optical disc

103103

(kathodischer) Kontakt
(cathodic) contact

104104

anodischer Kontakt
anodic contact

105105

anodischer Kontakt
anodic contact

106106

lumineszenzaktive Schicht
luminescent active layer

107107

konkaver Vorsprung
concave lead

108108

, ,

109109

, ,

110110

Keule
Club

111111

Distanz
distance

Fig. 8(a) und (b) Fig. 8 (a) and (b)

121121

optische Platte
optical disc

122122

Pfeilerrelief
Pillar relief

123123

Erweiterbare Ausbauebene
Expandable expansion level

124124

Ergänzungsscheibe
Supplementary disc

125125

Fügeebene
Joining plane

126126

Aussparung
Recess

127127

Konzentratoren
Concentrators

128128

Lichtleitfaser
Optical fiber

Fig. 9 Fig. 9

131131

, ,

132132

Lötverbindung
Solder joint

133133

Siliziumgehäuse
Silicon housing

134134

Montagewanne
Assembly tub

135135

Innenwand (der Montagewanne)
Inner wall (of the assembly tub)

136136

, ,

137137

Leiterzüge (zu Chipkontakten)
Conductor tracks (to chip contacts)

138138

Durchkontaktierung
Plated-through hole

139139

Außenanschluß (der Anode)
External connection (the anode)

140140

Außenanschluß (der Kathode)
External connection (the cathode)

141141

Dichtungsplatte
Sealing plate

142142

Abbildende Wölbung
Imaging curvature

Fig. 10 Fig. 10

150150

Popt P opt

(IF (I F

) bei Raumtemperatur ohne
) at room temperature without

151151

Popt P opt

(IF (I F

) bei Raumtemperatur mit Verbesserung
der Auskopplung
) at room temperature with improvement
the decoupling

Fig. 11 Fig. 11

160160

Chipstruktur
Chip structure

161161

Massepotential
Ground potential

162162

Überbrückungswiderstand
Bridging resistance

163163

Kurzgeschlossene DH-Struktur
Short-circuited DH structure

164164

Verteilerschicht
Distribution layer

165165

Lumineszenzaktive DH-Struktur
Luminescence-active DH structure

166166

Positiv gegen Masse vorgespannter Kontakt
Positive against ground biased contact

167167

Photoempfindliche DH-Struktur
Photosensitive DH structure

168168

Kontakt
Contact

Fig. 12(a) Fig. 12 (a)

200200

selbsthermetisierende Chipstruktur
self-hermetic chip structure

201201

(ringförmiger) Pfeiler
(circular) pillar

202202

(quadratischer) Pfeiler
(square) pillar

203203

Zentralkontakt
Central contact

204204

Außenkontakt
External contact

Fig. 12(b) und (c) Fig. 12 (b) and (c)

210210

Montageunterlage
Assembly document

211211

Rückseite
back

212212

Kontaktseite
Contact page

213213

Vertiefungen
Indentations

214214

p-leitende Schicht
p-type layer

215215

Dielektrische Schicht
Dielectric layer

216216

Metallpolster
Metal upholstery

217217

Dünnes Lotdepot
Thin solder deposit

218218

Bondinsel
Bond island

219219

Streifenleiter
Stripline

220220

Anschlußfeld
Connector panel

Claims (17)

1. Bipolare Beleuchtungsquelle aus einem einseitig kontaktierten, selbstbündelnden Halbleiterkörper, der ein für die Lumineszenzwellen transparentes Substrat mit einer Struktur aus Schichten ternärer und binärer III-V-Verbindungen, vorzugsweise AlGaAs-GaAs, verbindet und für einen pseudo-lateralen Betrieb eingerichtet ist,
mit einer mechanischen Brücke (21) aus einer optischen Platte (23) aus einem für die Lumineszenz einheitlich transparenten Halbleiterkörper, mit der mindestens ein lumineszenzfähiger und ein zugeordneter nichtlumineszenzfähiger Pfeiler (24, 34, 62-64, 82-84, 91, 98, 201) nebeneinander in einem gewünschten Abstand gehalten sind,
wobei die lumineszenzfähigen Pfeiler (34, 62, 82, 91, 202) einen Schichtaufbau (27) und eine lumineszenzaktive Schicht (26, 65, 85, 95, 106) aufweisen,
alle Pfeiler (24, 34, 62-64, 82-84, 91, 98, 201, 202) auf der Unterseite in gleicher Ebene in einer ebenen Montagefläche (33) enden,
die Pfeiler (24, 34, 62-64, 82-84, 91, 98, 201, 202) sich zur optischen Platte (23) hin bezüglich ihres Querschnitts (25) stetig konusartig erweitern und in eine durchgängige, transparente, einheitlich leitende, hoch leitfähige Verteilerschicht (28, 42, 66, 86, 92, 164) zur Versorgung der lumineszenzaktiven Schicht (26, 65, 85, 95, 106) mit Ladungsträgern einer ersten Art aus einer ersten Elektrode (36, 43, 93, 204) übergehen und diese Verteilerschicht (28, 42, 66, 86, 92, 164) über eine metallische Leitbahn (37, 94) entlang der Neigung der Mantelfläche eines nicht lumineszenzfähigen Pfeilers (34, 62, 82, 91, 201) mit dessen Kontakt (36, 43, 204) auf der Montagefläche (33) verbunden ist,
jede lumineszenzaktive Zone auf ihrer zugeordneten Montagefläche (33) mit einer entgegengesetzt gepolten Kontaktelektrode (32, 46, 53-55, 99, 203) zur Versorgung mit Ladungsträgern einer zweiten Art versehen ist,
und die benachbarten Montageflächen (33) mit gleichartiger Metallbelegung (37) für eine gleichzeitige und identische Einfügung in eine Versorgungs- oder Ansteuerschaltung (210) versehen sind.
1. Bipolar illumination source from a self-bundling semiconductor body contacted on one side, which connects a substrate transparent to the luminescence waves with a structure of layers of ternary and binary III-V compounds, preferably AlGaAs-GaAs, and is set up for pseudo-lateral operation,
with a mechanical bridge ( 21 ) made of an optical plate ( 23 ) made of a semiconductor body which is uniformly transparent for luminescence, with which at least one luminescent and one associated non-luminescent pillar ( 24 , 34 , 62-64 , 82-84 , 91 , 98 , 201 ) are kept next to each other at a desired distance,
the luminescent pillars ( 34 , 62 , 82 , 91 , 202 ) having a layer structure ( 27 ) and a luminescent active layer ( 26 , 65 , 85 , 95 , 106 ),
all pillars ( 24 , 34 , 62-64 , 82-84 , 91 , 98 , 201 , 202 ) on the underside end in the same plane in a flat mounting surface ( 33 ),
the pillars ( 24 , 34 , 62-64 , 82-84 , 91 , 98 , 201 , 202 ) widen conically towards the optical plate ( 23 ) with respect to their cross-section ( 25 ) and into a continuous, transparent, uniformly conductive, highly conductive distributor layer ( 28 , 42 , 66 , 86 , 92 , 164 ) for supplying the luminescence-active layer ( 26 , 65 , 85 , 95 , 106 ) with charge carriers of a first type from a first electrode ( 36 , 43 , 93 , 204 ) pass over and this distributor layer ( 28 , 42 , 66 , 86 , 92 , 164 ) via a metallic interconnect ( 37 , 94 ) along the inclination of the lateral surface of a non-luminescent pillar ( 34 , 62 , 82 , 91 , 201 ) with its contact ( 36 , 43 , 204 ) on the mounting surface ( 33 ),
each luminescence-active zone is provided on its associated mounting surface ( 33 ) with an oppositely polarized contact electrode ( 32 , 46 , 53-55 , 99 , 203 ) for supplying charge carriers of a second type,
and the adjacent mounting surfaces ( 33 ) are provided with a similar metal coating ( 37 ) for simultaneous and identical insertion into a supply or control circuit ( 210 ).
2. Beleuchtungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht (28, 42, 86, 92) eine Abstufung (30, 41) ihres Profils aufweist.2. Lighting source according to claim 1, characterized in that the distribution layer ( 28 , 42 , 86 , 92 ) has a gradation ( 30 , 41 ) of its profile. 3. Beleuchtungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht (28, 42, 66, 86, 92, 164) eine n-Leitfähigkeit besitzt und mit einem kathodisch gepolten Pfeiler (34, 62, 82, 91, 201) in elektrischem Kontakt steht, während jeder andere Pfeiler (32, 46, 53-55, 99, 202) anodisch gepolt ist. 3. Illumination source according to claim 1 or 2, characterized in that the distribution layer ( 28 , 42 , 66 , 86 , 92 , 164 ) has an n-conductivity and with a cathodically polarized pillar ( 34 , 62 , 82 , 91 , 201 ) is in electrical contact, while every other pillar ( 32 , 46 , 53-55 , 99 , 202 ) is anodically poled. 4. Beleuchtungsquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht eine p-Leitfähigkeit besitzt und einem anodisch gepolten Pfeiler in elektrischem Kontakt steht, während jeder andere Pfeiler kathodisch gepolt ist.4. Illumination source according to claim 1 or 2, characterized in that the distribution layer has p-conductivity and an anodically polished pillar in electrical contact is made while everyone else Pillar is poled cathodically. 5. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht (28, 42, 66, 86, 92, 164) aus einem ternären III-V-Verbindungshalbleiter, vorzugsweise aus AlxGa1-xAs, mit einem x-Wert von 0,19-0,33 besteht.5. Illumination source according to claims 1 to 4, characterized in that the distribution layer ( 28 , 42 , 66 , 86 , 92 , 164 ) made of a ternary III-V compound semiconductor, preferably made of Al x Ga 1-x As, with a x value of 0.19-0.33. 6. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerschicht (28, 42, 66, 86, 92, 164) eine Schichtdicke von 15-30 µm und eine Dotierung von 1±0,5.1018 cm-3 aufweist.6. Illumination source according to claims 1 to 5, characterized in that the distribution layer ( 28 , 42 , 66 , 86 , 92 , 164 ) has a layer thickness of 15-30 microns and a doping of 1 ± 0.5.10 18 cm -3 . 7. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verteilerschicht (28) in einem schmalen Gebiet rund um jeden lumineszenzaktiven Pfeiler (24) eine Abstufung (30) des Profils durch lokale Entfernung von 33-50% der Schichtdicke gebildet ist und die konusartige Erweiterung des Pfeilers (24) sich in diese Abstufung hinein stetig fortsetzt. 7. Lighting source according to claims 1 to 6, characterized in that in the distribution layer ( 28 ) in a narrow area around each luminescent pillar ( 24 ) a gradation ( 30 ) of the profile is formed by local removal of 33-50% of the layer thickness is and the cone-like extension of the pillar ( 24 ) continues continuously into this gradation. 8. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufung des Profils der Verteilerschicht (42, 92) durch einen trapezförmigen Vorsprung (41) von ca. 20 µm Dicke an der optischen Platte (23) hervorgerufen ist, über die sich die Verteilerschicht (42, 92) als gleichmäßig dicke Schicht ausbreitet und eine Schichtdicke von 5-25 µm, vorzugsweise 15 µm aufweist.8. Illumination source according to claims 1 to 6, characterized in that the gradation of the profile of the distribution layer ( 42 , 92 ) is caused by a trapezoidal projection ( 41 ) of about 20 microns thick on the optical plate ( 23 ), via which the distribution layer ( 42 , 92 ) spreads out as a uniformly thick layer and has a layer thickness of 5-25 μm, preferably 15 μm. 9. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte lumineszenzaktive Fläche auf einem Chip aus einer größeren Anzahl von lumineszenzaktiven Pfeilern (53, 54, 55) mit kleinerem Querschnitt gebildet und neben einem nicht lumineszenzfähigen Pfeiler pro Chip angeordnet ist.9. Illumination source according to claims 1 to 8, characterized in that the entire luminescence-active area is formed on a chip from a larger number of luminescence-active pillars ( 53 , 54 , 55 ) with a smaller cross-section and is arranged next to a non-luminescence-capable pillar per chip. 10. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Leitbahn auf der geneigten Mantelfläche des nicht lumineszenzfähigen Pfeilers (34, 62, 82, 91) mit einer Lötstoppmaske abgedeckt ist.10. Illumination source according to claims 1 to 9, characterized in that the metallic interconnect on the inclined lateral surface of the non-luminescent pillar ( 34 , 62 , 82 , 91 ) is covered with a solder mask. 11. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der Lumineszenz chipintern durch die Pfeilerdimensionierung mit einer auf die Diagonalen bezogenen Höhe und einer Formgebung mit konusförmigem Zuschnitt erfolgt und die Bündelung durch eine Anordnung eines Abbildungselementes (107, 124, 141, 142) mit erhöhter Brennweite auf der optischen Platte eintritt.11. Illumination source according to claims 1 to 10, characterized in that the deflection of the luminescence takes place inside the chip by the pillar dimensioning with a height based on the diagonals and a shape with a conical cut and the bundling by an arrangement of an imaging element ( 107 , 124 , 141 , 142 ) occurs with an increased focal length on the optical disk. 12. Beleuchtungsquelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung durch eine unlösbar angefügte Linsenplatte (124) vorgenommen ist, die auch beim Vereinzelungs- und Montageprozeß an jedem Einzelchip befestigt bleibt.12. Illumination source according to claim 12, characterized in that the bundling is carried out by an inseparably attached lens plate ( 124 ) which remains attached to each individual chip even during the separation and assembly process. 13. Beleuchtungsquelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bündelung durch eine unlösbar angefügte Lichtleitfaser-Platte (128) mit mindestens einer Faser pro Lumineszenzelement vorgenommen ist.13. Illumination source according to claim 12, characterized in that the bundling is carried out by an inseparably attached optical fiber plate ( 128 ) with at least one fiber per luminescent element. 14. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß speziell einer der lumineszenzaktiven Pfeiler zeitweise oder ununterbrochen wie eine Photodiode (168) in Sperrichtung betrieben und der an der Kontaktebene dieses Pfeilers abnehmbare Fotostrom zum Maßstab der Höhe des auf die übrigen Pfeiler (165) impulsartig oder dauernd aufzuprägenden elektrischen Injektionsstroms gemacht ist. 14. Illumination source according to claims 1 to 13, characterized in that in particular one of the luminescence-active pillars is operated temporarily or continuously like a photodiode ( 168 ) in the reverse direction and the removable photocurrent at the contact level of this pillar to measure the height of the other pillars ( 165 ) is made impulsive or permanent injection electric current. 15. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusammenhängende, ring- oder rahmenförmige Pfeilerstruktur, die den oder die lumineszenzaktiven Pfeiler (203) umgibt, eine Dichtungszone für die hermetische Verbindung zwischen dem einzelnen Chip und einer Montageunterlage (210) bildet und durch ein Lot oder einen leitenden Kleber gleichzeitig eine dauerhafte mechanische und elektrische Verbindung zwischen einem Außenkontakt (201) des Chips (200) und adäquaten Ringzonen eines Streifenleiters (219) der Montageunterlage (210) herbeigeführt ist.15. Illumination source according to claims 1 to 14, characterized in that a coherent, ring-shaped or frame-shaped pillar structure which surrounds the luminescence-active pillar ( 203 ), a sealing zone for the hermetic connection between the individual chip and an assembly base ( 210 ) forms and a permanent mechanical and electrical connection between an external contact ( 201 ) of the chip ( 200 ) and adequate ring zones of a strip conductor ( 219 ) of the mounting base ( 210 ) is brought about by a solder or a conductive adhesive. 16. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Montageunterlage (210) an den Chipaufnahmestellen Vertiefungen (213) enthält, die mit massiven Silberpolstern (216) gefüllt sind und eine thermische und elektrische Verbindung zu den lumineszenzaktiven Pfeilern (203) herstellen.16. Illumination source according to claims 1 to 15, characterized in that an assembly base ( 210 ) at the chip receiving points contains depressions ( 213 ) which are filled with solid silver cushions ( 216 ) and a thermal and electrical connection to the luminescence-active pillars ( 203 ) produce. 17. Beleuchtungsquelle nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Montageplatte (210) aus n-leitendem Silizium besteht und auf der Kontaktseite von paralell angeordneten dem Oberflächenprofil des Siliziums folgenden p-leitenden Schichten (214) bedeckt ist, die an einer Bondinsel (218) mit der Betriebsspannung verbindbar ist.17. Illumination source according to claims 15 or 16, characterized in that the mounting plate ( 210 ) consists of n-type silicon and is covered on the contact side by parallel arranged the surface profile of the silicon following p-type layers ( 214 ), which on a Bondinsel ( 218 ) can be connected to the operating voltage.
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