DE202008018175U1

DE202008018175U1 - Lichtemittierende Halbleitervorrichtung

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Publication number: DE202008018175U1
Application number: DE202008018175U
Authority: DE
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2018-06-19
Also published as: US20110254041A1; WO2009002040A3; CN103151439A; JP5450399B2; EP2816614A1; CN101681959A; JP2010531058A; CN101681959B; EP2160772A4; EP2160772A2; US8994053B2; US20100065872A1; WO2009002040A2; EP2160772B1; EP2816614B1; CN103151439B; US8664682B2; US7989820B2; KR100872717B1; US20130126899A1

Abstract

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100), umfassend: eine lichtemittierende Struktur (105), umfassend eine Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps, eine Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht (103) zwischen der Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps und der Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps, und eine erste Elektrode (112) auf der Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps, wobei die lichtemittierende Struktur (105) eine äußere Nut (106) umfasst, die auf einem äußeren Bereich der lichtemittierenden Struktur (105) derart ausgebildet ist, dass die Dicke des äußeren Bereichs der lichtemittierenden Struktur (105) kleiner als die Dicke eines inneren Bereichs der lichtemittierenden Struktur (105) ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung.
Technischer Hintergrund
III–V-Gruppen-Nitridhalbleiter sind vielfältig für optische Vorrichtungen, wie zum Beispiel blaue/grüne LEDs (Leuchtdioden), Hochgeschwindigkeitsschaltelemente, wie zum Beispiel MOSFET (Metallhalbleiterfeldeffekttransistor) und HEMT (Heteroübergangsfeldeffekttransistor; Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit), eine Lichtquelle für eine Beleuchtungs- oder Anzeigevorrichtung u. d. gl. verwendet worden. Insbesondere hat eine lichtemittierende Vorrichtung, die einen Gruppe-III-Nitridhalbleiter verwendet, eine direkte Übergangsbandlücke, die dem Bereich sichtbarer Strahlung oder ultravioletter Strahlung entspricht und hocheffizient Licht emittieren kann.
Der Nitridhalbleiter wurde hauptsächlich als LED oder als LD (Laserdiode) verwendet und Forschung zum Verbessern des Herstellungsverfahrens oder der Lichteffizienz wurde durchgeführt.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Ausführungsbeispiele sehen eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung vor, bei welchen jede Schicht mit einer lichtemittierenden Struktur räumlich isolierbar ist.
Ausführungsbeispiele sehen eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung vor, umfassend eine äußere Schutzschicht am äußeren Umfang zwischen einer lichtemittierenden Struktur und einem leitenden Stützsubstrat und auch das Entfernen des äußeren Umfangs der lichtemittierenden Struktur.
Technische Lösung
Ein Ausführungsbeispiel sieht eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung vor, umfassend: Eine lichtemittierende Struktur, umfassend eine Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps, eine aktive Schicht unter der Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps und eine Halbleiterschicht eines zweiten Leitungstyps unter der aktiven Schicht, eine reflektierende Elektrodenschicht unter der lichtemittierenden Struktur, und eine äußere Schutzschicht an einem äußeren Umfang der reflektierenden Elektrodenschicht.
Ein Ausführungsbeispiel sieht eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung vor, umfassend: Eine lichtemittierende Struktur, umfassend eine Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps, eine aktive Schicht unter der Halbleiterschicht des ersten Leitungstyps, eine Halbleiterschicht eines zweiten Halbleitertyps unter der aktiven Schicht und eine äußere Nut an einem äußeren Umfang einer jeder der Schichten und eine reflektierende Elektrodenschicht unter der lichtemittierenden Struktur.
Vorteilhafte Effekte
Gemäß den Ausführungsbeispielen können, falls Material, wie zum Beispiel dielektrisches Material nicht am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur ausgebildet ist, durch Kontaktieren bzw. Aufbringen von dielektrischem Material am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur verursachte Spannungen vermindert werden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann, falls dielektrisches Material nicht am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur ausgebildet ist, das Herstellungsverfahren der lichtemittierenden Vorrichtung verbessert werden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann die Zuverlässigkeit der lichtemittierenden Vorrichtung verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 bis 11 sind Ansichten einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung während des Herstellungsverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Beste Ausführungsform zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß den Ausführungsbeispielen genau unter Bezugnahme zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung wird, wenn eine Schicht (oder ein Film) als auf/unter einer anderen Schicht bezogen wird, die Beschreibung mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen ausgeführt. Die Dicke einer jeden Schicht kann als ein Beispiel beschrieben sein und ist nicht auf die Dicke der Ausführungsbeispiele gemäß den beiliegenden Zeichnungen beschränkt.
1 ist eine Querschnittsansicht einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gemäß 1 umfasst eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung 100 eine Halbleiterschicht 102 gemäß eines ersten Leitungstyps, eine aktive Schicht 103, eine Halbleiterschicht 104 gemäß eines zweiten Leitungstyps, eine äußere Schutzschicht 107, eine reflektierende Elektrodenschicht 108, ein leitendes Stützsubstrat 110 und eine erste Elektrode 112.
Die Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps kann aus einer n-Typ Halbleiterschicht realisiert sein, und die n-Typ Halbleiterschicht kann zumindest aus einer Schicht ausgebildet sein, die einen Gruppen-III–V-Verbindungshalbleiter verwendet. Die n-Typ Halbleiterschicht kann aus einem von GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN ausgebildet und mit einem n-Typ Dotierstoff dotiert sein. Die n-Typ Dotierstoffe umfassen Gruppe-IV-Elemente, wie zum Beispiel Si, Ge, Sn, Se und Te.
Die aktive Schicht 103 ist unter der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet. Die aktive Schicht 103 ist aus einer einzelnen Potentialtopfstruktur oder einer Mehrfachpotentialtopfstruktur ausgebildet. Die aktive Schicht 103 umfasst beispielsweise abwechselnd eine aus InGaN ausgebildete Potentialtopfschicht und eine aus GaN ausgebildete Potentialtopfbarriereschicht. Hier wird eine In_xGa_1-xN-Potentialtopfschicht auf 0 ≤ x ≤ 1 eingestellt. Eine Mantelschicht des p-Typs/n-Typs kann auf/unter der aktiven Schicht 103 ausgebildet sein.
Die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ist unter der aktiven Schicht 103 ausgebildet. Die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps kann aus zumindest einer Halbleiterschicht des p-Typs realisiert sein und mit einem p-Typ Dotierstoff dotiert sein. Die Halbleiterschicht des p-Typs kann aus einem der Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN ausgebildet sein. Die Dotierstoffe des p-Typs umfassen ein Gruppe-II-Element, wie zum Beispiel Mg, Zn, Ca, Sr und Ba.
Eine Struktur aus der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps, der aktiven Schicht 103 und der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps 104 kann als lichtemittierende Struktur 105 definiert werden.
Eine transparente Schicht (nicht dargestellt) kann unter der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet sein. Die transparente Elektrodenschicht kann aus einem der Materialien, wie zum Beispiel ITO, ZnO, IrOx, RuOx und NiO ausgebildet sein. Bei der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung 100 ist die Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps als n-Typ Halbleiterschicht realisiert und die Halbleiterschicht 103 des zweiten Leitungstyps als p-Typ Halbleiterschicht realisiert oder umgekehrt. Es ist auch eine n-Typ Halbleiterschicht oder eine p-Typ Halbleiterschicht unter der Halbleiterschicht 103 des zweiten Leitungstyps ausgebildet. Demgemäß kann die lichtemittierende Halbleitervorrichtung 100 mit einer n-p-Übergangsstruktur, einer p-n-Übergangsstruktur, einer n-p-n-Übergangsstruktur oder einer p-n-p-Übergangsstruktur realisiert sein.
Zusätzlich ist eine Schicht der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung 100 ein Verbindungshalbleiter mit Gruppe-III–V-Elementen und kann an einer GaN-Halbleiterreihe, einer GaAs-Halbleiterreihe, einer InGaAlP-Halbleiterreihe und einer AlGaAs-Halbleiterreihe angewandt werden.
Zusätzlich ist die reflektierende Elektrodenschicht 108 unter der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps und das leitende Stützsubstrat 110 unter der reflektierenden Elektrodenschicht 108 ausgebildet. Hier dient die reflektierende Elektrodenschicht 108 als p-Typ Elektrode und die p-Typ Elektrode wird ein Ohmscher Kontakt, um stabil Strom der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps zuzuführen. Hier kann die reflektierende Elektrodenschicht 108 aus einer einzelnen Schicht oder mehrlagigen Schicht ausgebildet sein mit einem von Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf oder einer Kombination davon. Das leitende Stützsubstrat 110 kann aus Kupfer oder Gold ausgebildet sein. Materialien der reflektierenden Elektrodenschicht 108 und des leitenden Stützsubstrats 110 können variieren und sind nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt.
Die erste Elektrode 112 ist auf der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet. Weil das leitende Stützsubstrat 110 und die reflektierende Elektrodenschicht 108 als zweite Elektrode dienen, kann eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung des vertikalen Typs realisiert sein.
Zusätzlich ist die äußere Schutzschicht 107 am Außenbereich der reflektierenden Elektrodenschicht 108 ausgebildet. Die äußere Schutzschicht 107 kann mit einer Rahmenform zwischen dem Außenbereich der reflektierenden Elektrodenschicht 108 und der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet sein. Hier kann die reflektierende Elektrodenschicht 108 mit demselben Bereich zum Kontaktieren des leitenden Substrates 110 ausgebildet sein, um eine elektrische Effizienz zu erhalten.
Die äußere Schutzschicht 107 kann aus einem der Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN ausgebildet sein und kann auch aus einer Schicht ausgebildet sein, die mit dem n-Typ Dotierstoff, dem p-Typ Dotierstoff oder keinem Dotierstoff dotiert ist, d. h., eine nicht-dotierte Halbleiterschicht (wie zum Beispiel eine nicht-dotierte GaN-Schicht). Zusätzlich kann die äußere Schutzschicht 107 aus demselben Material wie die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet sein und kann Bestandteil einer Struktur der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps sein.
Die äußere Schutzschicht 107 kann von einem Metallmaterial, wie zum Beispiel dem leitenden Stützsubstanz 110 oder der reflektierenden Elektrodenschicht 108 isoliert sein, so dass die elektrische Zuverlässigkeit der lichtemittierenden Struktur 105 verbessert werden kann. Darüber hinaus kann, weil die äußere Schutzschicht 107 aus einem III–V-Verbindungshalbleiter ausgebildet ist, die durch das Kontaktieren der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps verursachte Spannung vermindert werden.
Der Außenbereich der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps, die aktive Schicht 103, die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps sind in einer Rahmenform geätzt. Das heißt, dass die lichtemittierende Struktur 105 eine äußere Nut bzw. Ausnehmung 106 aufweist, wo ein Umfangsbereich einer jeden der Schichten 102, 103 und 104 geätzt ist. Die äußere Nut 106 fungiert als ein Dämpfer, in dem die äußere Wand der lichtemittierenden Struktur 105 ein Stück nach innen versetzt ist.
Weiterhin kann, da ein zusätzliches dielektrisches Material nicht auf der äußeren Nut 106 ausgebildet sein muss, Beschränkungen durch das Isolationsmaterial gelöst werden und ein elektrischer Kurzschluss tritt an keiner der Schichten 102, 103 und 104 der lichtemittierenden Struktur 105 auf, selbst wenn sie für viele Stunden benutzt worden ist. D. h., dass es nicht notwendig sein muss, einen Zwischen-Schicht-Kurzschluss der lichtemittierenden Struktur 105 durch Ausbilden eines zusätzlichen dielektrischen Materials (z. B. SiO₂, Epoxy, etc.) am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur 105 zu verhindern. Falls ein dielektrisches Material (z. B. SiO₂, Epoxy, etc.) am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur 105 ausgebildet ist, kann das dielektrische Material für Stunden Wärme ausgesetzt sein, so dass thermische Expansion oder Spannung während einer Alterung auftritt. Daher kann das dielektrische Material schrumpfen oder reißen. Demgemäß ist es unmöglich für eine normale Funktion den Außenbereich der lichtemittierenden Struktur 105 zu schützen.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann, weil die äußere Nut 106 mit einer offenen Struktur ohne Ausbildung eines dielektrischen Materials am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur 105 ausgebildet ist, ein weiter verbesserter Effekt erzielt werden. Das bedeutet, dass die äußere Schutzschicht 107, die unter dem Außenbereich der lichtemittierenden Struktur 105 angeordnet ist, verhindert das Schwellen von metallfremden Substanzen an der reflektierenden Elektrodenschicht 108 oder dem leitenden Stützsubstrat 110 verhindert, was durch Altern oder thermische Expansion verursacht wird. Weiterhin kann, weil die Außenwand der lichtemittierenden Struktur 105 weiter nach innen als die äußere Nut 106 angeordnet ist, ein Zwischenschicht-Kurzschluss der lichtemittierenden Struktur 105 aufgrund metallfremder Substanzen vermieden werden.
Die äußere Schutzschicht 107 kann mit einer vorbestimmten Dicke T1 (wie zum Beispiel 5000 bis 500 μm) und einer Breite W1 (zum Beispiel 20 µm bis 600 µm) ausgebildet sein. Die Dicke T1 oder die Breite W1 der äußeren Schutzschicht 107 können gemäß der Chipgröße variieren und sind nicht hierauf beschränkt.
Die Tiefe der äußeren Nut 106 der lichtemittierenden Struktur 105 ist die Tiefe D1, die die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps freisetzt, oder die Tiefe D2, die die äußere Schutzschicht 107 freisetzt.
Darüber hinaus ist die Breite W2 der äußeren Nut 106 der lichtemittierenden Struktur 105 mit einem minimierten Wert (z. B. 10 µm bis 500 µm) zum Optimieren der elektrischen Eigenschaften der lichtemittierenden Struktur 105 ausgebildet. Hier erfüllt die Breite W2 die Formel W2 < W1.
Die 2 bis 11 sind Ansichten einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung während des Herstellungsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Gemäß den 2 und 3 werden die Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps auf einem Wafersubstrat 101, eine aktive Schicht 103 auf der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps und die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps auf der aktiven Schicht 103 ausgebildet.
Hier wächst die dünne Nitridschicht auf dem Wafersubstrat 101 mittels eines Elektronenstrahlverdampfers, physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD), chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), Plasmalaserabscheidung (PLD), thermischer Verdampfer des Doppeltyps (dual-type thermal evaporator), Sputtering oder metallorganische Gasphasenepitaxie (MOCVD), wobei es nicht hierauf beschränkt ist. Nachfolgend wird ein Beispiel, bei dem die MOCVD zum Wachsen der, Dünnschicht aus Nitrid verwendet wird, zum Zwecke der Beschreibung beschrieben.
Das Wafersubstrat 101 kann zumindest einen aus Saphir (Al₂O₃), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP und Ge verwenden und kann auf einem Substrat mit leitender Eigenschaft verwendet werden. Zumindest entweder eine Pufferschicht oder eine undotierte Halbleiterschicht (nicht dargestellt) kann zwischen dem Wafersubstrat 101 und der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet sein.
Gemäß 3 kann die Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps mit einer n-Typ Halbleiterschicht realisiert sein und die n-Typ Halbleiterschicht kann zumindest aus einer Schicht unter Verwendung eines Gruppen-III–V-Verbindungshalbleiter ausgebildet sein. Die n-Typ Halbleiterschicht kann eine Verbindung aus GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN umfassen und ist mit einem n-Typ Dotierstoff dotiert. Der n-Typ Dotierstoff umfasst ein Gruppe-IV-Element, wie zum Beispiel Si, Ge, Sn, Se und Te.
Die aktive Schicht 103 ist auf der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet. Die aktive Schicht 103 ist aus einer einzelnen Potentialtopfstruktur oder einer Mehrfachpotentialtopfstruktur ausgebildet. Die aktive Schicht 103 umfasst abwechselnd eine Potentialtopfschicht aus InGaN und eine Potentialtopfbarriereschicht aus GaN. Hier wird die In_xGa_1-xN-Potentialtopfschicht mit 0 ≤ x ≤ 1 eingestellt. Eine p-Typ/n-Typ-Mantelschicht kann über/unter der aktiven Schicht 103 ausgebildet werden.
Eine Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ist auf der aktiven Schicht 103 ausgebildet. Die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps kann mit einer p-Typ Halbleiterschicht mit zumindest einer Schicht realisiert sein und ist mit einem p-Typ Dotierstoff dotiert. Die p-Typ Halbleiterschicht kann einen der Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN umfassen und der p-Typ Dotierstoff umfasst ein Gruppe-II-Element, wie zum Beispiel Mg, Zn, Ca, Sr und Ba.
Eine Struktur der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps, der aktiven Schicht 103 und der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps kann als lichtemittierende Struktur 105 definiert werden. Zusätzlich kann eine transparente Elektrodenschicht (nicht dargestellt) aus einem Material, wie zum Beispiel ITO, ZnO, IrOx, RuOx und NiO ausgebildet werden.
In der lichtemittierenden Halbleitervorrichtung 105 wird die Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps mit einer n-Typ Halbleiterschicht realisiert und wird die Halbleiterschicht 103 des zweiten Leitungstyps mit einer p-Typ Halbleiterschicht realisiert oder umgekehrt. Darüber hinaus kann eine transparente Elektrode, eine n-Typ Halbleiterschicht oder eine p-Typ Halbleiterschicht auf der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet werden. Demgemäß kann die lichtemittierende Halbleitervorrichtung 105 mit einer n-p-Übergangsstruktur, einer p-n-Übergangsstruktur, einer n-p-n-Übergangsstruktur oder einer p-n-p-Übergangsstruktur realisiert werden.
Gemäß der 3 und 4 wird ein Oxidschichtmuster 109 auf der Oberfläche des zentralen Bereichs Al der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet. Das Oxidschichtmuster kann aus einem von SiO₂, SiO_x, SiN_x oder SiO_xN_y ausgebildet werden.
Eine äußere Schutzschicht 107 wird auf der Oberfläche eines äußeren Bereichs A2 der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet. Die äußere Schutzschicht 107 kann aus einer einzelnen Schicht oder einer Mehrfachschicht ausgebildet werden, umfassend einen Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN. Die äußere Schutzschicht 107 kann aus einer Schicht ausgebildet werden, die mit einem n-Typ Dotierstoff, p-Typ Dotierstoff oder keinem Dotierstoff dotiert ist, d. h., einer undotierten Halbleiterschicht (z. B. einer undotierten GaN-Schicht). Darüber hinaus ist sie, falls die äußere Schutzschicht 107 mit einem p-Typ Dotierstoff dotiert ist, aus demselben Material wie die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet.
Falls die äußere Schutzschicht 107 eine undotierte GaN-Schicht ist, kann eine vorbestimmte Dicke T1 durch Zuführen von NH₃ und TMGa oder TEGa mit einer Wachstumstemperatur von 800°C bis 1000°C erreicht werden.
In einem Chip ist die Breite W1 der äußeren Schutzschicht 107 20 µm bis 600 µm und seine Dicke T1 5000 bis 500 µm. Die Breite W1 und die Dicke T1 der äußeren Schutzschicht 107 können gemäß der Chipgröße variieren.
Wenn einmal die äußere Schutzschicht 107 ausgebildet ist, wird das Oxidschichtmuster 109, das am zentralen Bereich Al der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet ist, entfernt. D. h., dass das Oxidschichtmuster 109 durch Nassätzen oder Trockenätzen entfernt werden kann.
5 ist eine Draufsicht auf das Wafersubstrat von 4.
Gemäß 5 werden die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps und die äußere Schutzschicht 107 auf dem Wafersubstrat 101 ausgebildet. Die äußere Schutzschicht 107 wird auf dem gesamten Bereich mit Ausnahme des zentralen Bereiches Al der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps eines jeden Chips 100A ausgebildet und ein äußerer Bereich der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps hat eine Rahmenform mit den Grenzen L1 und L2 eines jeden Chips 100A.
Gemäß 6 ist eine reflektierende Elektrodenschicht 108 auf der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps und der äußeren Schutzschicht 107 ausgebildet. Hier dient die reflektierende Elektrodenschicht 108 als p-Typ Elektrode und die p-Typ Elektrode wird ein Ohmscher Kontakt, um zuverlässig Strom zur Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps zuzuführen. Hier kann die reflektierende Elektrodenschicht 108 aus einer einzelnen Schicht oder Mehrfachschicht mit einer von Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf oder einer Kombination davon ausgebildet werden. Ein leitendes Stützsubstrat 110 kann aus Kupfer oder Gold ausgebildet werden. Die Materialien der reflektierenden Elektrodenschicht 108 und des leitenden Stützsubstrates 110 können variieren und sind nicht auf die oben genannten Materialien beschränkt.
Gemäß den 7 und 8 wird das Wafersubstrat 101, das unter der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps angeordnet ist, unter Verwendung einer physikalischen und/oder chemischen Entfernungs-/Ätzverfahrens entfernt. Beispielsweise kann das Entfernungsverfahren des Wafersubstrats 101 mittels eines Laserabhebens (LLO-Laser Lift Off) ausgeführt werden. D. h., wenn ein Laser mit einer vorbestimmten Wellenlänge auf das Wafersubstrat 101 projiziert wird, wird Wärmeenergie auf die Grenzfläche zwischen Wafersubstrat 101 und der Halbleiterschicht 102 des ersten Halbleitertyps konzentriert, so dass das Wafersubstrat 101 getrennt wird.
Hier wird, wenn eine Pufferschicht oder/und eine undotierte Halbleiterschicht (nicht dargestellt) zwischen dem Wafersubstrat 101 und der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet sind, ein Nassätzmittel an einer bestimmten Schicht zum Entfernen injiziert. Folglich kann das Wafersubstrat 101 getrennt werden.
Ein Polierverfahren kann mittels eines induktiv gekoppelten Plasma/Reaktiven Ionenätzen (IZP/RCE) auf der Unterseite der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgeführt werden, wo das Wafersubstrat 101 entfernt wird.
Gemäß 9 wird, wenn das leitende Stützsubstrat 110 unter der lichtemittierenden Struktur 105 angeordnet ist, die Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps auf der obersten Schicht angeordnet.
Eine äußere Nut 106 wird am äußeren Bereich der lichtemittierenden Struktur 105 ausgebildet. Die äußere Nut 106 wird vom äußeren Bereich der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps bis zu einer vorbestimmten Tiefe der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps mittels eines Mesa-Ätzverfahrens ausgebildet. Hier kann das Mesa-Ätzverfahren mittels eines Trocken- oder Nassätzverfahren ausgeführt werden.
Die äußere Nut 106 wird mit der Tiefe D1 geätzt, die die Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps freisetzt oder mit der Tiefe D2 geätzt, die die äußere Schutzschicht 107 freisetzt. Demgemäß wird die äußere Nut 106 vom äußeren Bereich der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps bis zu einer vorbestimmten Tiefe der Halbleiterschicht 104 des zweiten Leitungstyps ausgebildet. Daher wird ein elektrischer Kurzschluss an einer jeden Zwischenlage der lichtemittierenden Struktur 105 vermieden. Die Breite W2 der äußeren Nut 106 ist 10 µm bis 500 µm, welche kleiner als die Breite W1 der äußeren Schutzschicht 107 ist. Die Breite W2 der äußeren Nut 106 kann gemäß der Größe des Chips variieren.
10 ist eine Draufsicht von 9.
Gemäß 10 ist die äußere Nut 106 in einer Rahmenform am äußeren Bereich eines jeden Chips 100A ausgebildet. Weil die äußere Nut 106 mit einer vorbestimmten Tiefe D2 am äußeren Bereich und dem Grenzbereich des Chips ausgebildet ist, kann diese verwendet werden, um einen jeden Chip 100A zu trennen.
Gemäß 11 ist eine erste Elektrode 112 auf der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet. Zusätzlich können die erste Elektrode 112 und eine transparente Elektrode (nicht dargestellt) auf der Halbleiterschicht 102 des ersten Leitungstyps ausgebildet sein.
Es versteht sich, dass in der Beschreibung, wenn eine Schicht (oder Film) als auf oder unter einer anderen Schicht bezogen wird, sie direkt oder indirekt auf oder unter der anderen Schicht sein kann.
Jeder Bezug in dieser Beschreibung zu einem Ausführungsbeispiel, eine Ausführungsform, ein Ausführungsbeispiel, etc., bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, Struktur oder Eigenschaft in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, welches in zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Das Erscheinen von solchen Ausdrücken an unterschiedlichen Stellen in der Beschreibung bedeutet nicht notwendigerweise, dass sich alle auf das gleiche Ausführungsbeispiel beziehen. Weiterhin, wenn ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, wird es innerhalb des Bereichs eines Fachmannes unterstellt, dass ein solches Merkmal, Struktur oder Eigenschaft auf andere der Ausführungsbeispiele übertragen werden kann.
Obwohl Ausführungsbeispiele mit Bezug zu einer Anzahl von erläuternden Ausführungsbeispielen davon beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen, die von einem Fachmann abgeleitet werden können, in den Umfang und den Bereich der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung fallen. Insbesondere sind unterschiedliche Abwandlungen und Modifikationen der Komponententeile und/oder Anordnungen der gegenständlichen Kombinationsanordnungen innerhalb des Umfangs der Offenbarung, der Zeichnung und der beigefügten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu den Variationen und Modifikationen an den Komponententeilen und/oder Anordnungen können alternative Verwendungen für Fachleute augenscheinlich sein.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß den Ausführungsbeispielen, wenn das Material, wie zum Beispiel dielektrisches Material, nicht am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur ausgebildet wird, kann durch die Berührung mit dem dielektrischen Material am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur verursachte Spannung reduziert werden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann, falls das dielektrische Material nicht auf dem Außenbereich der lichtemittierenden Struktur ausgebildet ist, das Herstellungsverfahren der lichtemittierenden Vorrichtung verbessert werden.
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann die Zuverlässigkeit der lichtemittierenden Vorrichtung verbessert werden.

Claims

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100), umfassend: eine lichtemittierende Struktur (105), umfassend eine Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps, eine Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps und eine aktive Schicht (103) zwischen der Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps und der Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps, und eine erste Elektrode (112) auf der Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps, wobei die lichtemittierende Struktur (105) eine äußere Nut (106) umfasst, die auf einem äußeren Bereich der lichtemittierenden Struktur (105) derart ausgebildet ist, dass die Dicke des äußeren Bereichs der lichtemittierenden Struktur (105) kleiner als die Dicke eines inneren Bereichs der lichtemittierenden Struktur (105) ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Breite (W2) der äußeren Nut (106) zwischen 10 µm und 500 µm liegt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine reflektierende Elektrodenschicht (108) unter der lichtemittierenden Struktur (105) und ein leitendes Stützsubstrat (110) unter der reflektierenden Elektrodenschicht (108).
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 3, wobei die reflektierende Elektrodenschicht (108) aus einer einzelnen Schicht oder mehreren Schichten mit einem aus Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Ng, Zn, Pt, Au, Hf oder einer Kombination davon ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 3 oder 4, ferner umfassend eine äußere Schutzschicht (107), die auf einem äußeren Bereich der reflektierenden Elektrodenschicht (108) angeordnet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, wobei die äußere Schutzschicht (107) zumindest eine aus GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN umfasst und mit einem n-Typ Dotierstoff, p-Typ Dotierstoff dotiert ist oder nicht dotiert ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die äußere Schutzschicht (107) aus demselben Material wie die Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die äußere Schutzschicht (107) von dem leitenden Stützsubstrat (110) oder der reflektierenden Elektrodenschicht (108) isoliert ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die äußere Schutzschicht (107) eine Breite (W1) aufweist, die größer als die Breite (W2) der äußeren Nut (106) ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die äußere Schutzschicht (107) eine Breite (W1) im Bereich zwischen 20 µm bis 600 µm aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die äußere Nut (106) mit einer Tiefe von der Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps zu der Tiefe ausgebildet ist, bei der ein Teil der äußeren Schutzschicht (107) freigesetzt wird.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner umfassend ein zusätzliches dielektrisches Material am Außenbereich der lichtemittierenden Struktur (105).
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die aktive Schicht (103) alternierend eine Potentialtopfschicht aus InGaN und eine Potentialtopfbarriereschicht aus GaN aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner umfassend eine transparente Elektrodenschicht unter der Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 12 bis 14, wobei die äußere Nut (106) mit einer Tiefe von der Halbleiterschicht (102) des ersten Leitungstyps zu der Tiefe ausgebildet ist, bei der ein Teil der Halbleiterschicht (104) des zweiten Leitungstyps oder die äußere Schutzschicht freigesetzt werden.