DE202008018199U1

DE202008018199U1 - Lichtemittierende Halbleitervorrichtung

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Publication number: DE202008018199U1
Application number: DE202008018199U
Authority: DE
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2012-02-23
Anticipated expiration: 2018-11-26
Also published as: JP2014096603A; US9472739B2; EP2201618A2; CN102751405A; KR101449005B1; US8618571B2; WO2009069929A2; EP2201618A4; CN102751405B; US8969902B2; EP2201618B1; EP2485280A2; JP2011504660A; US20150129920A1; JP5550078B2; EP2485280B1; US20100264440A1; US8253156B2; CN101874308B; CN101874308A

Abstract

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) umfassend eine lichtemittierende Struktur (110) umfassend eine erste leitfähige Halbleiterschicht (111), eine aktive Schicht (113) unter der ersten leitfähigen Halbleiterschicht und eine zweite leitfähige Halbleiterschicht (115) unter der aktiven Schicht, eine reflektive Schicht (120) umfassend einen ersten Stoff (121) mit einem ersten Brechungsindex und einem zweiten Stoff (131) mit einem zweiten Brechungsindex unter der lichtemittierenden Struktur, eine erste Elektrode (151), die auf der ersten leitfähigen Halbleiterschicht (111) ausgebildet ist, eine zweite Elektrodenschicht (140, 150) unter der reflektiven Schicht (120), wobei die reflektive Schicht (120) eine konkav-konvexe Form oder eine Form einer Vielzahl von Inseln aufweist und die zweite Elektrodenschicht in elektrischem Kontakt mit der reflektiven Schicht (120) und der lichtemittierenden Struktur (110) steht, wobei die erste leitfähige Halbleiterschicht (111) eine glatte Oberfläche aufweist, an der die erste Elektrode (151) angeordnet ist, während eine Anrauung (112) auf einem anderen Abschnitt der oberen...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung.
Stand der Technik
Nitridhalbleiter der Gruppe III-V bzw. III-V-Nitridhalbleiter sind verschiedentlich auf eine optische Vorrichtung wie etwa blaue und grüne LEDs (lichtemittierende Dioden), eine mit hoher Geschwindigkeit schaltende Vorrichtung wie etwa einen MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) und einen HEMT (Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit bzw. High Electron Mobility Transistor) bzw. HFET (Heteroübergangs- bzw. Heterojunction-Feldeffekttransistor) sowie eine Lichtquelle einer Beleuchtungsvorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung angewendet worden. Insbesondere weist eine lichtemittierende Vorrichtung unter Verwendung der Gruppe-III-Nitridhalbleiter eine Bandlücke vom Direktübergangstyp entsprechend dem Bereich sichtbarer Strahlen bis ultravioletter Strahlen auf und kann eine hoch wirksame Lichtemission durchführen.
Ein Nitridhalbleiter wird hauptsächlich für die LED oder eine LD (Laserdiode) verwendet, und Studien sind kontinuierlich durchgeführt worden, um den Herstellungsprozess oder die Lichtausbeute des Nitridhalbleiters zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die Ausführungsform stellt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereit, welche eine reflektierende Schicht aufweist, in welcher Stoffe mit unterschiedlichen Lichtbrechungsindizes abwechselnd gestapelt bzw. geschichtet sind.
Die Ausführungsform stellt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereit, welche in der Lage ist, die Dicke von Stoffen und die Anzahl von Paaren der Stoffe in einer reflektiven Schicht gemäß einer Wellenlänge emittierten Lichts einzustellen.
Die Ausführungsform stellt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereit, welche eine reflektive Schicht und eine Ohmsche Schicht gestapelt unter einer lichtemittierenden Struktur aufweist.
Technische Lösung
Eine Ausführungsform stellt eine lichtemittierende Vorrichtung bereit, welche aufweist: eine lichtemittierende Struktur, welche eine III-V-Verbindungshalbleiterschicht aufweist; eine reflektive Schicht, welche Stoffe aufweist, die sich voneinander unterscheiden und abwechselnd unter der lichtemittierenden Struktur gestapelt sind; und eine zweite Elektrodenschicht unter der reflektiven Schicht.
Eine Ausführungsform stellt eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereit, welche aufweist: eine lichtemittierende Struktur, welche eine erste leitfähige Halbleiterschicht, eine aktive Schicht unter der ersten leitfähigen Halbleiterschicht und eine zweite leitfähige Halbleiterschicht unter der aktiven Schicht aufweist; eine reflektive Schicht, welche einen ersten Stoff mit einem ersten Lichtbrechungsindex und einem zweiten Stoff mit einem zweiten Lichtbrechungsindex aufweist, unter der lichtemittierenden Struktur; und eine zweite Elektrodenschicht unter der reflektiven Schicht.
Vorteilhafte Wirkungen
Die Ausführungsform kann Reflexionseigenschaften durch Anwenden einer reflektiven Schicht mit einer DBR-(verteilter Bragg-Reflektor)-Struktur verbessern.
Die Ausführungsform kann unter Verwendung einer reflektiven Schicht unter einer aktiven Schicht eine externe Lichtausbeute verbessern.
Die Ausführungsform kann hohe Reflexionseigenschaften durch Einstellen der Dicke jedes Stoffs in einer reflektiven Schicht gemäß einer Wellenlänge emittierten Lichts aufrechterhalten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Seitenschnittansicht, welche eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht;
2 bis 10 sind Seitenschnittansichten, welche das Verfahren zum Herstellen der lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen;
11 ist eine Seitenschnittansicht, welche eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht; und
12 ist ein Graph, welcher ein Reflexionsvermögen gemäß der Anzahl von AlN-GaN-Paaren in einer reflektiven Schicht gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Nachstehend wird eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. In der Beschreibung der Ausführungsform wird der Begriff „auf” oder „unter” jeder Schicht mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, und eine Dicke jeder Schicht ist nicht auf eine in den Zeichnungen gezeigte Dicke beschränkt.
1 ist eine Seitenschnittansicht, welche eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Bezugnehmend auf 1 weist die lichtemittierende Halbleitervorrichtung 100 eine lichtemittierende Struktur 110, eine reflektive Schicht 120, eine Ohmsche Schicht 140 und ein leitfähiges Stützteil 150 auf.
Die lichtemittierende Struktur 110 weist eine erste leitfähige Halbleiterschicht 111, eine zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 und eine zwischen der ersten und der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 111 und 115 angeordnete aktive Schicht 113 auf.
Die erste leitfähige Halbleiterschicht 111 kann in der Form wenigstens einer mit einem ersten leitfähigen Dotierstoff dotierten Halbleiterschicht vorbereitet sein. Die erste leitfähige Halbleiterschicht ist ein III-V-Verbindungshalbleiter und kann aus wenigstens einem aus der Gruppe Ausgewählten aufweisen, welche aus GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN besteht. Wenn die erste leitfähige Halbleiterschicht 111 eine Halbleiterschicht vom n-Typ ist, weist der erste leitfähige Dotierstoff einen Dotierstoff vom n-Typ auf, wie etwa Si, Ge, Sn, Se und Te.
Eine erste Elektrode 151, welche ein vorbestimmtes Muster aufweist, ist auf der oberen Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 ausgebildet. Eine Anrauung bzw. Rauigkeit 112 kann auf einem Teil der oberen Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 oder der gesamten Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 ausgebildet sein.
Die aktive Schicht 113 ist unter der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 ausgebildet. Die aktive Schicht 113 weist eine einfache Quantenmuldenstruktur oder eine mehrfache Quantenmuldenstruktur auf. Die aktive Schicht 113 ist mit der Anordnung einer Muldenschicht und einer Barriereschicht unter Verwendung von III-V-Verbindungshalbleitermaterialien ausgebildet. Die aktive Schicht 113 kann zum Beispiel mit der Anordnung einer InGaN-Muldenschicht/einer GaN-Barriereschicht oder einer AlGaN-Muldenschicht/einer GaN-Barriereschicht ausgebildet sein.
Die aktive Schicht 113 weist Materialien mit einer Bandlückenenergie gemäß einer Wellenlänge emittierten Lichts auf. Beispielsweise kann die aktive Schicht 113 in dem Fall blauen Lichts mit einer Wellenlänge von 460 nm bis 470 nm eine einfache Quantenmuldenstruktur oder eine mehrfache Quantenmuldenstruktur bei einem Zyklus einer InGaN-Muldenschicht/einer GaN-Barriereschicht aufweisen. Die aktive Schicht 113 kann ein Material aufweisen, welches chromatisches Licht wie etwa blaues Licht, rotes Licht und grünes Licht emittiert.
Auf und/oder unter der aktiven Schicht 113 kann eine leitfähige Überzugsschicht bzw. Clad-Schicht (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die leitfähige Überzugsschicht kann in der Form einer AlGaN-Schicht vorbereitet sein.
Die zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 ist unter der aktiven Schicht 113 ausgebildet. Die zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 kann in der Form wenigstens einer mit einem zweiten leitfähigen Dotierstoff dotierten Halbleiterschicht vorbereitet sein. Die zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 ist ein III-V-Verbindungshalbleiter und kann wenigstens eines aus der Gruppe Ausgewähltes aufweisen, welche aus GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN besteht. Wenn die zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 eine Halbleiterschicht vom p-Typ ist, weist der zweite leitfähige Dotierstoff einen Dotiersstoff vom p-Typ auf, wie etwa Mg, Zn, Ca, Sr und Ba.
Unter der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 kann eine dritte leitfähige Halleiterschicht (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Wenn die erste leitfähige Halbleiterschicht 111 eine Halbleiterschicht vom n-Typ ist, kann die zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 in der Form einer Halbleiterschicht vom p-Typ vorbereitet sein. Die dritte leitfähige Halbleiterschicht kann in der Form einer mit dem Dotierstoff vom n-Typ dotierten Halbleiterschicht vorbereitet sein. Die lichtemittierende Struktur 110 kann wenigstens eine einer np-Übergangsstruktur, einer pn-Übergangsstruktur, einer npn-Übergangsstruktur und einer pnp-Übergangsstruktur aufweisen.
Die reflektive Schicht 120 ist unter der lichtemittierenden Struktur 110 ausgebildet. Die reflektive Schicht 120 ist unter der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 ausgebildet und weist eine DBR-Struktur auf, in welcher unterschiedliche Stoffe 121 und 131 abwechselnd gestapelt bzw. geschichtet sind. In der DBR-Struktur sind einige Paare zweier lichtdurchlässiger Stoffe 121 und 131, welche unterschiedliche Lichtbrechungsindizes aufweisen, abwechselnd gestapelt.
In der reflektiven Schicht 120 bilden der erste Stoff 121 und der unter dem ersten Stoff 121 gestapelte zweite Stoff 131 ein Paar, und die Anzahl von Paaren des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 kann 10 bis 30 betragen.
Der erste Stoff 121 und der zweite Stoff 131 in der reflektiven Schicht 120 können zwei Materialien verwenden, die einen großen Unterschied zwischen Lichtbrechungsindizes derselben unter III-V-Verbindungshalbleitern repräsentieren. Der erste Stoff 121 kann eine AlN-Schicht aufweisen, und der zweite Stoff 131 kann eine GaN-Schicht aufweisen. In der reflektiven Schicht 120 sind AlN/GaN-Paare abwechselnd gestapelt. Zusätzlich sind in der reflektiven Schicht 120 GaN/AlN-Paare abwechselnd gestapelt. Der erste Stoff 121 oder der zweite Stoff 131 können ein aus der Gruppe Ausgewähltes aufweisen, die aus InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN besteht. Desweiteren kann zwischen dem ersten Stoff 121 und dem zweiten Stoff 131 eine andere Halbleiterschicht wie etwa InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN eingefügt sein.
In jeder in der reflektiven Schicht 120 vorgesehenen Paarstruktur kann der erste Stoff 121 eine Dicke von 35 nm bis 80 nm aufweisen und kann der zweite Stoff 131 eine Dicke von 30 nm bis 75 nm aufweisen. Desweiteren kann der erste Stoff 121 eine Dicke aufweisen, die sich von derjenigen des zweiten Stoffs 131 unterscheidet, oder können der erste Stoff 121 und der zweite Stoff 131 mit der gleichen Dicke ausgebildet sein.
Die Dicke des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 in der reflektiven Schicht 120 kann unter Verwendung einer Wellenlänge emittierten Lichts in der aktiven Schicht 113 und Lichtbrechungsindizes des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 berechnet werden, wie durch die nachstehende Gleichung 1 ausgedrückt.
[Gleichung 1]

T = λ/(4n)

In Gleichung 1 bezeichnet T eine Dicke jedes Stoffs, bezeichnet λ eine Wellenlänge und bezeichnet n einen Lichtbrechungsindex jedes Stoffs.
Wenn die Wellenlänge 450 nm beträgt, kann die AlN-Schicht, falls die AlN-Schicht einen Lichtbrechungsindex von 2,12 aufweist, eine Dicke von 53,1 nm aufweisen. Falls die GaN-Schicht einen Lichtbrechungsindex von 2,44 aufweist, kann die GaN-Schicht eine Dicke von 46,1 nm aufweisen.
In der reflektiven Schicht 120 kann die Dicke des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 gemäß der Wellenlänge emittierten Lichts optimiert werden. Der unterste Stoff der reflektiven Schicht 120 kann eine Paarstruktur nicht aufweisen.
Bezugnehmend auf 12 weist in einem Fall, in welchem die Wellenlänge emittierten Lichts 450 nm beträgt, die reflektive Schicht 120 ein Reflexionsvermögen von mehr als 94% auf, falls die Anzahl von AlN-GaN-Paaren in der reflektiven Schicht 120 größer als 10 ist. Falls die Anzahl von AlN-GaN-Paaren größer als 11 ist, weist die reflektive Schicht 120 ein Reflexionsvermögen von 95% bis 99% auf. Falls die Anzahl von AlN-GaN-Paaren größer als 10 ist, weist die reflektive Schicht 120 demgemäß ein höheres Reflexionsvermögen auf.
Die Dicke der Stoffe und die Anzahl von Paaren in den Stoffen in der reflektiven Schicht 120 kann in Abhängigkeit von der Wellenlänge emittierten Lichts variieren. Die reflektive Schicht 120 kann beispielsweise Licht mit einer Wellenlänge von 300 nm bis 700 nm wirksam reflektieren.
Die reflektive Schicht 120 kann in einer Größe identisch mit einem lichtemittierenden Bereich der aktiven Schicht 113 ausgebildet sein, sodass die Reflexionseigenschaften maximiert werden können und eine externe Lichtausbeute verbessert werden kann.
Desgleichen kann die reflektive Schicht 120 mit einem hoch leitfähigen Material ausgebildet sein und als ein Teil der lichtemittierende Vorrichtung verwendet werden.
Die Ohmsche Schicht 140 ist unter der reflektiven Schicht 120 ausgebildet, und das leitfähige Stützteil 150 ist unter der Ohmschen Schicht 140 ausgebildet. Die Ohmsche Schicht 140 und das leitfähige Stützteil 150 dienen als eine zweite Elektrodenschicht.
Die Ohmsche Schicht 140 kann ein Material mit überragenden Ohmschen Eigenschaften und einer geringen Lichtdurchlässigkeit aufweisen, um Widerstandsunterschiede zwischen der reflektiven Schicht 120 und dem leitfähigen Stützteil 150 zu reduzieren. Die Ohmsche Schicht 140 kann beispielsweise wenigstens ein aus der Gruppe Ausgewähltes aufweisen, welche aus Pt, Ni, Au, Rh und Pd oder einer Mischung hiervon besteht. Die Ohmsche Schicht 140 kann an der äußeren Wand einer Vorrichtung nicht frei liegen.
Das leitfähige Stützteil 150 kann Kupfer, Gold, einen Träger-Wafer (z. B. Si, Ge, GaAs, ZnO oder SiC) oder dergleichen aufweisen. Das leitfähige Stützteil 150 kann beispielsweise unter Verwendung einer Metallüberzugs- oder Wafer-Bonding-Technologie ausgebildet sein. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist hierauf nicht beschränkt.
2 bis 10 sind seitliche Schnittansichten, welche das Verfahren zum Herstellen der lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen.
Bezugnehmend auf 2 wird auf einem Substrat 101 eine Pufferschicht 103 ausgebildet. Das Substrat 101 kann ein Material aufweisen, welches aus der aus Al₂O₃, GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP und GaAs bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Die Pufferschicht 103 kann einen III-V-Verbindungshalbleiter aufweisen. Die Pufferschicht 103 kann beispielsweise ein aus der Gruppe Ausgewähltes aufweisen, die aus GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN besteht. Die Pufferschicht 103 kann mit einem leitfähigen Dotierstoff dotiert sein oder kann nicht ausgebildet sein.
Auf der Pufferschicht 103 kann eine undotierte Halbleiterschicht (nicht dargestellt) ausgebildet sein und kann als eine Keimschicht zum Anwachsen bzw. Aufbauen eines Nitridhalbleiters dienen. Wenigstens eine der Pufferschicht 103 und der undotierten Halbleiterschicht kann ausgebildet sein oder nicht. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist hierauf nicht beschränkt.
Auf der Pufferschicht 103 wird die erste leitfähige Halbleiterschicht 111 ausgebildet, auf der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 wird die aktive Schicht 113 ausgebildet, und auf der aktiven Schicht 113 wird die zweite Halbleiterschicht 115 ausgebildet.
Die leitfähige Überzugsschicht (nicht dargestellt) kann auf und/oder unter der aktiven Schicht 113 ausgebildet werden. Die leitfähige Überzugsschicht kann eine AlGaN-Schicht aufweisen.
Eine lichtemittierende Struktur 110 weist die erste leitfähige Halbleiterschicht 111, die aktive Schicht 113 und die zweite leitfähige Halbleiterschicht 115 auf. Innerhalb des Umfangs der Ausführungsform kann hierzu eine andere Schicht hinzugefügt werden oder kann hierzwischen eingefügt werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist auf eine solche Struktur nicht beschränkt.
Auf der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 wird die reflektive Schicht 120 ausgebildet. Die reflektive Schicht 120 kann unter Verwendung eines Ablagerungsverfahrens wie etwa MOCVD (Metallorganische Gasphasenablagerung bzw. Metall Organic Chemical Vapor Deposition), MBE (Molekularstrahl-Epitaxie bzw. Molecular Beam Epitaxy) oder HVPE (Hydridgasphasenepitaxy bzw. Hydride Vapor Phase Epitaxy) ausgebildet werden.
Die reflektive Schicht 120 weist den ersten Stoff 121 und den zweiten Stoff 131 auf. Im Einzelnen wird der erste Stoff 121 auf der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 ausgebildet und wird der zweite Stoff 131 auf dem ersten Stoff 121 ausgebildet. Der erste Stoff 121 und der zweite Stoff 131, welche als ein Paar vorbereitet werden, können abwechselnd geschichtet werden, um die DBR-Struktur auszubilden. Die Anzahl der Paare kann 10 bis 30 betragen.
Der erste Stoff 121 und der zweite Stoff 131 können zwei Materialien verwenden, die einen großen Unterschied zwischen Lichtbrechungsindizes derselben repräsentieren. Der erste Stoff 121 in der reflektiven Schicht 120 kann die AlN-Schicht aufweisen, und der zweite Stoff 131 kann die GaN-Schicht aufweisen. Die reflektive Schicht 120 kann das AlN/GaN-Paar oder das GaN/AlN-Paar aufweisen. Der erste Stoff 121 oder der zweite Stoff 131 können ein aus der Gruppe Ausgewähltes aufweisen, die aus InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN besteht. Desweiteren kann zwischen dem ersten Stoff 121 und dem zweiten Stoff 131 eine andere Halbleiterschicht wie etwa InN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlInN eingefügt sein.
Der erste Stoff 121 kann eine Dicke von 35 nm bis 80 nm aufweisen, und der zweite Stoff 131 kann eine Dicke von 30 nm bis 75 nm aufweisen. Desweiteren kann der erste Stoff 121 eine Dicke aufweisen, die sich von derjenigen des zweiten Stoffs 131 unterscheidet, oder der erste Stoff 121 und der zweite Stoff 131 können mit der gleichen Dicke ausgebildet sein.
Die Dicke des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 und die Anzahl von Paaren des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 in der reflektiven Schicht 120 können in Abhängigkeit von der Wellenlänge emittierten Lichts variieren. Wenn beispielsweise die Wellenlänge 450 nm beträgt, kann die AlN-Schicht eine Dicke von 53,1 nm aufweisen, falls die AlN-Schicht einen Lichtbrechungsindex von 2,12 aufweist. Falls die GaN-Schicht einen Lichtbrechungsindex von 2,44 aufweist, kann die GaN-Schicht eine Dicke von 46,1 nm aufweisen.
Die Dicke des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 kann auf der Grundlage der Wellenlänge emittierten Lichts berechnet werden, und die Anzahl von Paaren des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 kann auf der Grundlage des Reflexionsvermögens der reflektiven Schicht 120 ausgewählt werden.
Wenn der erste Stoff 121 eine Dicke von 35 nm bis 80 nm aufweist, der zweite Stoff 131 eine Dicke von 30 nm bis 75 nm aufweist, und die Anzahl von Paaren 10 bis 30 beträgt, kann die reflektive Schicht 120 Licht mit einer Wellenlänge von 300 nm bis 700 nm wirksam reflektieren.
Die reflektive Schicht 120 kann mit einer Größe identisch mit einem lichtemittierenden Bereich der aktiven Schicht 113 ausgebildet sein, sodass die Reflexionseigenschaften maximiert werden können und eine externe Lichtausbeute verbessert werden kann.
Bezugnehmend auf 3 wird nach Ausbilden der reflektiven Schicht 120 auf der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 ein äußerer Randabschnitt A1 auf dem Substrat unter Verwendung eines Mesa-Ätzprozesses entfernt.
Bezugnehmend auf 4 wird auf der reflektiven Schicht 120 die Ohmsche Schicht 140 ausgebildet. Die Ohmsche Schicht 140 kann ein Material mit überragenden Ohmschen Eigenschaften und geringer Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Die Ohmsche Schicht 140 kann beispielsweise wenigstens ein aus der Gruppe Ausgewähltes aufweisen, die aus Pt, Ni, Au, Rh und Pd oder einer Mischung hiervon besteht.
Die Ohmsche Schicht 140 wird auf der oberen Oberfläche der reflektiven Schicht 120 so ausgebildet, dass die äußere Seite der Ohmschen Schicht 140 an einer Seitenwand einer Vorrichtung bzw. eines Bauteils nicht frei liegt. Alternativ kann die Ohmsche Schicht 140 auf der gesamten Oberfläche der reflektiven Schicht 120 ausgebildet werden.
Bezugnehmend auf 5 wird nach Ausbilden der Ohmschen Schicht 140 das leitfähige Stützteil 150 auf der Ohmschen Schicht 140 ausgebildet. Das leitfähige Stützteil 150 kann Kupfer, Gold, einen Träger-Wafer (z. B. Si, Ge, GaAs, ZnO oder SiC) oder dergleichen aufweisen. Das leitfähige Stützteil 150 kann beispielsweise unter Verwendung einer Metallüberzugs- oder Wafer-Bonding-Technologie ausgebildet sein. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Die Ohmsche Schicht 140 und das leitfähige Stützteil 150 dienen als die zweite Elektrodenschicht.
Bezugnehmend auf 6 und 7 dient, falls das leitfähige Stützteil 150 ausgebildet wird, das leitfähige Stützteil 150 als eine Basis, sodass das Substrat 101 entfernt werden kann. Das Substrat 101 kann unter Verwendung eines physikalischen Verfahrens und/oder eines chemischen Verfahrens entfernt werden. Gemäß dem physikalischen Verfahren wird das Substrat 101 unter Verwendung eines LLO-(Laserabhebungs- bzw. Laser Lift Off)-Schemas eines Einstrahlens eines Lasers mit einer vorbestimmten Wellenlänge auf das Substrat 101 getrennt. Gemäß dem chemischen Verfahren wird die Pufferschicht 103 durch Injizieren einer Ätzlösung in die Pufferschicht 103 entfernt, sodass das Substrat 101 getrennt werden kann.
Nach Entfernen des Substrats 101 wird ein Prozess eines Entfernens eines Ga-Oxids bezüglich der Oberfläche der Pufferschicht 103 durchgeführt. Der Prozess kann weggelassen werden.
Bezugnehmend auf 7 und 8 wird die Pufferschicht 103 entfernt. Die Pufferschicht 103 kann unter Verwendung eines Trockenätzprozesses, eines Nassätzprozesses oder eines Polierprozesses entfernt werden. Indessen kann, falls die Pufferschicht 103 mit einem leitfähigen Dotierstoff dotiert ist, die Pufferschicht 103 nicht entfernt werden.
Bezugnehmend auf 9 und 10 kann auf einem Teil A2 der oberen Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 oder auf der gesamten Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 die Anrauung 112 ausgebildet werden.
Die Anrauung 112 kann eine konkav-konvexe Gestalt unter Verwendung eines Trockenätzverfahrens aufweisen, und die konkav-konvexe (Es wird darauf hingewiesen, dass die Schriftzeichen

für das Wort ”konkav-konvex” in der koreanischen Sprache, in welcher die PCT-Anmeldung, auf welcher die europäische Stammanmeldung der vorliegend abgezweigten Gebrauchsmusters basiert, eingereicht wurde, nicht auf gerundete Formen beschränkt ist, sondern auch die Bedeutung gezackter bzw. gestufter Formen umfasst. Das stimmt mit der Darstellung in 9–11 für die Anrauung 112 überein. Dieser Zusammenhang ist bei der Interpretation des Worts ”konkav-konvex” in der vorliegenden Anmeldung zu berücksichtigen. Eine entsprechende Klarstellung in der europäischen Anmeldung ist vorgesehen.) Gestalt kann geändert werden. Die Anrauung 112 kann weggelassen werden.
Auf der oberen Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht 111 wird die erste Elektrode 151 ausgebildet, welche ein vorbestimmtes Muster aufweist.
11 ist eine seitliche Schnittansicht, welche eine lichtemittierende Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. In der zweiten Ausführungsform wird die Beschreibung über Elemente und Funktionen, die denjenigen der ersten Ausführungsform identisch sind, weggelassen werden, um eine Wiederholung zu vermeiden.
Bezugnehmend auf 11 ist bei der lichtemittierende Halbleitervorrichtung 100A die reflektive Schicht 120 mit einer Form einer Vielzahl von Inseln unter der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 ausgebildet und ist die Ohmsche Schicht 140 unter der reflektierenden Schicht 120 und der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 ausgebildet. Hierbei kann die reflektive Schicht 120 mit einer konkav-konvexen2

2: Das in Fußnote 1 Gesagte ist auch auf die reflektive Schicht 120 in diesem Ausführungsbeispiel anzuwenden.

Die reflektive Schicht 120 ist unter der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 der lichtemittierende Struktur 110 ausgebildet, und ein konvexer3

3: Analog dem in Fußnote 1 zu ”konkav-konvex” Gesagten umfasst auch das Schriftzeichen für ”konvex” allein in der koreanischen Sprache auch gezahnt erhabene bzw. stufig erhabene Formen, wie es der Darstellung der Erhebungen 145 zwischen den reflektiven Schichtabschnitten 120 in Fig. 11 entspricht. Eine entsprechende Klarstellung in der europäischen Anmeldung ist vorgesehen.

145

140

120

Die reflektive Schicht 120 und der konvexe Abschnitt 145 der Ohmschen Schicht 140 können auf der unteren Oberfläche der zweiten leitfähigen Halbleiterschicht 115 ausgebildet sein.
Wie vorstehend beschrieben, werden in den Ausführungsformen die Dicke des ersten Stoffs 121 oder des zweiten Stoffs 131 und die Anzahl von Paaren des ersten Stoffs 121 und des zweiten Stoffs 131 gemäß der Wellenlänge eines von der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts eingestellt, sodass ein hohes Reflexionsvermögen bereitgestellt werden kann. Die reflektive Schicht 120 weist hohe Reflexionseigenschaften in einem Wellenlängenbereich von 300 nm bis 700 nm auf.
Bei der Beschreibung der Ausführungsformen wird verstanden werden, dass dann, wenn eine Schicht (oder ein Film), ein Bereich, ein Muster oder eine Struktur als „auf” oder „unter” einem anderen Substrat, einer anderen Schicht (oder Film), einem anderen Gebiet, einem anderen Fleck, oder einem anderen Muster befindlich angesprochen wird, dies „direkt” oder „indirekt” auf dem anderen Substrat, Schicht (oder Film), Gebiet, Fleck oder Muster sein kann oder auch eine oder mehrere dazwischen liegende Schichten vorhanden sein können. Eine Bezugnahme auf den Begriff „auf” oder „unter” jeder Schicht wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
Obschon Ausführungsformen unter Bezugnahme auf eine Anzahl von veranschaulichenden Ausführungsformen hiervon beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass eine Vielzahl anderer Abwandlungen und Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und Umfangs der Grundsätze dieser Offenbarung fallen werden, durch den Fachmann erdacht werden können. Genauer ausgedrückt sind in den Einzelteilen und/oder Anordnungen der betroffenen kombinierten Anordnung vielfältige Abwandlungen und Modifizierungen innerhalb des Umfangs der Beschreibung, der Zeichnungen und der beigefügten Ansprüche möglich. Zusätzlich zu Abwandlungen und Modifizierungen in den Bestandteilen und/oder Anordnungen werden dem Fachmann ebenso alternative Verwendungen ersichtlich sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Ausführungsform kann eine vertikale lichtemittierende Halbleitervorrichtung bereitstellen.
Die Ausführungsform kann eine externe Lichtausbeute verbessern.
Die Ausführungsform kann die Zuverlässigkeit einer lichtemittierenden Halbleitervorrichtung verbessern.

Claims

Lichtemittierende Halbleitervorrichtung (100) umfassend eine lichtemittierende Struktur (110) umfassend eine erste leitfähige Halbleiterschicht (111), eine aktive Schicht (113) unter der ersten leitfähigen Halbleiterschicht und eine zweite leitfähige Halbleiterschicht (115) unter der aktiven Schicht, eine reflektive Schicht (120) umfassend einen ersten Stoff (121) mit einem ersten Brechungsindex und einem zweiten Stoff (131) mit einem zweiten Brechungsindex unter der lichtemittierenden Struktur, eine erste Elektrode (151), die auf der ersten leitfähigen Halbleiterschicht (111) ausgebildet ist, eine zweite Elektrodenschicht (140, 150) unter der reflektiven Schicht (120), wobei die reflektive Schicht (120) eine konkav-konvexe Form oder eine Form einer Vielzahl von Inseln aufweist und die zweite Elektrodenschicht in elektrischem Kontakt mit der reflektiven Schicht (120) und der lichtemittierenden Struktur (110) steht, wobei die erste leitfähige Halbleiterschicht (111) eine glatte Oberfläche aufweist, an der die erste Elektrode (151) angeordnet ist, während eine Anrauung (112) auf einem anderen Abschnitt der oberen Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht (111) ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrodenschicht (140, 150) eine Ohmsche Schicht (140) umfasst.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Elektrodenschicht (140, 150) weiterhin ein leitfähiges Stützteil (150) aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Stoff (121) und der zweite Stoff (131) der reflektierenden Schicht aus einem leitfähigen Material ausgebildet sind.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Stoff (121) eine Dicke von 35 nm bis 80 nm, der zweite Stoff (131) eine Dicke 30 nm bis 75 nm hat und sich die Dicke des ersten Stoffes von der Dicke des zweiten Stoffes unterscheidet.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stoffe der reflektierenden Schicht (120) jeweils AlN- und GaN-Schichten umfassen.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die AlN-Schicht eine Dicke von 35 nm bis 80 nm und die Dicke der GaN-Schicht 30 nm bis 75 nm beträgt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die lichtemittierende Struktur (110) eine III-V-Verbindungshalbleiterschicht aufweist, wobei die aktive Schicht blaues Licht emittiert.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die reflektive Schicht (120) ein Paar des ersten Stoffes (121) und des zweiten Stoffes (131), der unter dem ersten Stoff angeordnet ist, aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der Paare wenigstens 10 beträgt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die reflektive Schicht (120) Paare des ersten Stoffes (121) mit einer ersten Dicke und des zweiten Stoffes (131) mit einer zweiten Dicke unter dem ersten Stoff aufweist und die Anzahl der Paare wenigstens 10 beträgt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die reflektive Schicht ein AlN-GaN-Paar oder ein GaN-AlN-Paar aufweist und die Zahl der Paare 10 bis 30 beträgt.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die reflektive Schicht (120) durch Stapeln von 30 Paaren oder weniger aus zwei Materialien, die einen sich unterscheidenden Brechungsindex aufweisen, und die ausgewählt sind, aus der Gruppe bestehend aus GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN und AlIN.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, ferner umfassend ein leitfähiges Stützteil (150) unter der Ohmschen Schicht (140), wobei das leitfähige Stützteil zumindest ein Element aus der Gruppe von Kupfer und Gold umfasst.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, wobei die Ohmsche Schicht (140) ein Element aus der Gruppe bestehend aus Pt, Ni, Au, Rh und Pd aufweist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend eine Halbleiterschicht zwischen dem ersten Stoff (121) und dem zweiten Stoff (131), wobei sie aus einem der Materialien aus InN, InGaN, AlGaN und AlInN ausgebildet ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die erste leitfähige Halbleiterschicht (111) eine Halbleiterschicht des n-Types ist und die zweite leitfähige Halbleiterschicht (115) eine Halbleiterschicht des p-Types ist.
Lichtemittierende Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Oberfläche der ersten leitfähigen Halbleiterschicht (11) ebenflächig ausgebildet ist.