EP1741144A1 - Method for production a radiation-emitting semi-conductor chip - Google Patents

Method for production a radiation-emitting semi-conductor chip

Info

Publication number
EP1741144A1
EP1741144A1 EP04730193A EP04730193A EP1741144A1 EP 1741144 A1 EP1741144 A1 EP 1741144A1 EP 04730193 A EP04730193 A EP 04730193A EP 04730193 A EP04730193 A EP 04730193A EP 1741144 A1 EP1741144 A1 EP 1741144A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor layer
layer sequence
semiconductor
sequence
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04730193A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Berthold Hahn
Stephan Kaiser
Volker HÄRLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP1741144A1 publication Critical patent/EP1741144A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer

Definitions

  • the invention lies in the field of microstructuring of radiation-emitting semiconductor chips. It relates to the roughening of a radiation-emitting surface of a radiation-generating semiconductor layer sequence, in particular a radiation decoupling surface of a radiation-emitting semiconductor layer sequence of a thin-film LED chip.
  • a thin-film light-emitting diode chip is characterized in particular by the following characteristic features: on a first main surface of its radiation-generating epitaxial layer sequence facing a carrier element, a reflective layer is applied or formed which reflects at least some of the electromagnetic radiation generated in the epitaxial layer sequence back into it; the epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m; and on a second main surface of the radiation-generating epitaxial layer sequence facing away from the reflecting layer, the latter has a mixing structure which ideally leads to an approximately ergodic distribution of the light in the epitaxial epitaxial layer sequence, i.e. it exhibits a stochastic scattering behavior that is as ergodic as possible.
  • a basic principle of a thin-film LED chip is described, for example, in I. Schnitzer et al. , Appl. Phys. Lett. 63 (16), October 18, 1993, 2174 - 2176, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
  • the emitting zone of a thin-film light-emitting diode chip is essentially limited to the front-side structured coupling-out area of the extremely thin epitaxial layer sequence, as a result of which the conditions of a Lambertian surface emitter are set.
  • the present invention is based on the object of an improved method for producing a
  • a thin-film LED chip produced by the method is the subject of claim 32.
  • a method according to the technical teaching on which the present invention is based is particularly preferably suitable for thin-film light-emitting diode chips with an epitaxial layer sequence based on nitride compound semiconductor material, in particular based on semiconductor material made of the nitride compound semiconductor material system I x Al y G x- x - y N with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 and x + y ⁇ 1.
  • the group of semiconductor layer sequences based on nitride compound semiconductor material in particular includes those semiconductor layer sequences in which the epitaxially produced semiconductor layer, which generally has a layer sequence of different individual layers, contains at least one individual layer which is made of a material the nitride compound semiconductor material system In x Al y Ga ⁇ _. x . y N with O ⁇ x ⁇ l, O ⁇ y ⁇ l and x + y ⁇ 1.
  • Such a semiconductor layer sequence can have, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure).
  • SQW structure single quantum well structure
  • MQW structure multiple quantum well structure
  • a method for microstructuring a radiation-emitting surface of a semiconductor layer sequence for a thin-film light-emitting diode chip according to the invention is based on the basic idea that after the epitaxial growth of the semiconductor layer sequence on a growth substrate that is largely optimized with regard to the growth conditions and the formation or application of the mirror layer onto the semiconductor layer to separate the semiconductor layer sequence from the growth substrates. This separation takes place in a separation zone of the semiconductor layer sequence, which is at least partially decomposed, such that anisotropic residues of a component of the separation zone, in particular a metallic component of the separation layer, remain on the separation surface of the semiconductor layer sequence from which the substrate is separated.
  • the separating surface of the semiconductor layer sequence, on which the residues are located, is etched in a pre-etching step using the residues as an etching mask by means of a dry etching process, by means of a gaseous etching agent or by means of a wet-chemical etching agent.
  • the residues are preferably at least to a large extent at the same time removed, that is, the anisotropic residues only act temporarily as an etching mask.
  • the residues usually remain on the separation surface as a continuous layer of varying thickness or already have island-like or network-like zones with spaces in which the surface of the semiconductor layer sequence is already exposed.
  • the semiconductor layer sequence is then etched to different extents depending on the layer thickness of the residues, so that the separation surface of the semiconductor layer sequence is roughened.
  • the wet chemical etchant particularly preferably contains KOH.
  • a corrosive gas such as H or Cl is suitable as the gaseous etchant.
  • H is preferably used as the etching gas at an elevated temperature, in particular greater than or equal to 800 ° C.
  • the semiconductor layer sequence on the separating surface has a higher defect density compared to a part of the semiconductor layer sequence downstream of the separating surface from the point of view of the substrate.
  • the separation zone is preferably located in a buffer layer between the growth substrate and the radiation-generating region of the semiconductor layer sequence.
  • a buffer layer is a semiconductor layer of the semiconductor layer sequence facing the substrate, which essentially serves to produce an optimal growth surface for the subsequent growth of the functional layers of the semiconductor layer sequence (for example a multi-quantum well structure).
  • Such a buffer layer compensates for example differences between the lattice constant of the substrate and the lattice constant of the semiconductor layer sequence as well as crystal defects of the substrate.
  • Tension states for the growth of the semiconductor layer sequence can also be set in a targeted manner by means of the buffer layer.
  • the separation zone particularly preferably has essentially GaN and anisotropic residues of metallic Ga preferably remain on the separation surface of the semiconductor layer sequence.
  • the region of the semiconductor layer sequence in which the separation zone is located is preferably provided with a dopant concentration of between 1 * 10 18 cm “3 and 1 * 10 19 cm “ 3 .
  • the semiconductor layer sequence advantageously has a dopant concentration between 1 * 10 18 cm “3 and 1 * 10 20 cm “ 3 at its interface. This simplifies the formation of an ohmic contact on the semiconductor layer sequence. If the region is essentially based on GaN, Si is preferably used as the dopant.
  • the separation zone contains AlGaN, the Al content of which is selected such that it is decomposed from the growth substrate when the semiconductor layer sequence is separated, and Al is sintered into the semiconductor layer sequence.
  • the Al content is preferably between about 1% and about 10%, in particular between about 1% and about 7%.
  • Al is preferably melted during the separation process and sintered into the semiconductor layer sequence.
  • a laser liftoff method is particularly preferably used for this purpose, in which the laser has a wavelength in a range less than 360 nm, preferably a wavelength between 350 nm and 355 nm inclusive.
  • the separation zone has a GaN layer, which is followed by an AlGaN layer when viewed from the substrate.
  • the entire GaN layer and part of the AlGaN layer are decomposed.
  • a GaN layer can first be grown which is thinner than the separation zone which is decomposed during the separation process.
  • the GaN layer and a Part of the overlying AlGaN layer decomposes, which, if desired, is associated with the advantages described in the previous paragraph.
  • the AlGaN layer here in turn preferably has an Al content which is between approximately 1% and approximately 10%, in particular between approximately 1% and approximately 7%.
  • a sapphire substrate is preferably used as the growth substrate. This is advantageously advantageous for electromagnetic radiation in a large wavelength range.
  • sapphire is transparent for wavelengths below 350 nm, which is of great importance with regard to the decomposition of GaN or GaN-based material.
  • a contact pad in particular a contact metallization, for electrically connecting the semiconductor layer sequence is applied to the microstructured separating surface of the semiconductor layer sequence.
  • the conventionally known metallization layers such as TiAl, Al or TiAlNiAu contacts, are suitable for this.
  • the microstructuring at the interface of the semiconductor layer sequence produces a roughening on a scale (i.e. with a structure size) that corresponds to a wavelength range (based on the inner wavelength in the chip) of an electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer sequence in its operation.
  • the method is particularly preferably used in the case of a semiconductor layer sequence based on semiconductor material made of the hexagonal nitride compound semiconductor material - system In x Al y Ga ⁇ _ x - y N with O, x l l, O y y l l and x + y ⁇ 1, in which the 000-1 crystal surface (N-face of the hexagonal nitride lattice) faces the growth substrate.
  • the epitaxial growth of the semiconductor layer sequence is preferably carried out using MOVPE (organometallic gas phase epitaxy).
  • a Bragg mirror can be applied as a mirror layer.
  • a mirror layer can be produced which has a radiation-transmissive layer and, as viewed from the semiconductor layer sequence, this reflecting layer arranged downstream.
  • the mirror layer can have a reflection layer with a plurality of windows facing the semiconductor layer sequence and a current transport layer different from the reflection layer can be arranged in the windows.
  • a semiconductor chip emitting electromagnetic radiation produced according to a method according to the invention has at least one epitaxially produced semiconductor layer sequence with an n-conducting semiconductor layer, a p-conducting semiconductor layer and an area generating electromagnetic radiation arranged between these two semiconductor layers.
  • At least one of the semiconductor layers contains a nitride compound semiconductor material and the semiconductor layer sequence is mounted on a carrier body with the side facing away from a microstructured surface of the semiconductor layer sequence, that is to say with the side on which the mirror is arranged.
  • the mirror layer is also microstructured.
  • the etchant acts selectively on different crystal facets and thus leads to microscopic roughening of the separating surface of the semiconductor layer sequence. In this case, etching edges from the pre-etching step and crystal defects in the semiconductor layer sequence on their separating surface serve as etching seeds.
  • the formation or application of the mirror layer on the semiconductor layer sequence which reflects at least part of a radiation generated in the semiconductor layer sequence during its operation back into the semiconductor layer sequence, can take place before or after the microstructuring of the semiconductor layer sequence, the former alternative being particularly preferred.
  • the mention of the corresponding step in claims 1 and 7 before the separation step (c) expressly does not mean that this process step must take place before the semiconductor layer is separated from the substrate and before the microstructuring.
  • the mirror layer is an essential component of a thin-film light-emitting diode.
  • the mirror layer can also be connected to the microstructured semiconductor layer sequence together with a carrier body for the semiconductor layer sequence.
  • the invention is fundamentally not restricted to use with a thin-film light-emitting diode chip, but can basically be used wherever microstructured surfaces are required on epitaxially produced semiconductor layer sequences that have been detached from the growth substrate.
  • FIGS. 2a and 2b SEM images of a semiconductor surface at various process stages of the exemplary embodiment
  • Figures 3a to 3e a schematic representation of a process sequence according to a second embodiment.
  • the same or equivalent components are each provided with the same reference numerals.
  • the layer thicknesses shown are not to be regarded as true to scale, but rather are exaggeratedly thick for better understanding.
  • the epitaxial layers are also not shown with the correct thickness ratios among one another.
  • a semiconductor layer sequence is first grown on a growth substrate 1 made of sapphire by means of organometallic gas phase epitaxy (MOVPE).
  • MOVPE organometallic gas phase epitaxy
  • the p-doped AlGaN cover layer 6 is preferably followed by a p-doped GaN layer (for example also doped with Mg).
  • the contact layer 3 can alternatively have Si: AlGaN.
  • a single quantum well structure instead of the multi-quantum well structure, a single quantum well structure, a double heterostructure or a single heterostructure can also be used.
  • a metallic mirror layer 7 is applied to the semiconductor layer sequence 100 and is designed such that it can reflect an electromagnetic radiation generated in the active layer back into the semiconductor layer sequence 100.
  • Al or Ag is suitable as a mirror material in the blue spectral range. If Ag is used, the mirror layer can be underlaid with a thin Ti, Pd or Pt layer. This leads in particular to an improved adhesion of the Ag layer to the semiconductor layer sequence 100.
  • the layer thickness of such an adhesion improvement layer is preferably less than 1 nm.
  • a Bragg mirror can alternatively be applied or a mirror layer can be produced which has a radiation-permeable layer, e.g. B. from ITO, and one, seen from the semiconductor layer sequence, this subordinate reflective layer.
  • the mirror layer can have a reflection layer with a plurality of windows toward the semiconductor layer sequence 100 and a current transport layer different from the reflection layer can be arranged in the windows.
  • the semiconductor layer sequence is subsequently connected with the mirror side to an electrically conductive carrier body 10, which is made of GaAs, Ge or Mo, for example. This takes place, for example, by means of eutectic bonding using AuGe, AuSn or Pdln. But soldering or gluing is also possible.
  • the sapphire substrate 1 is separated by means of a laser lift-off method, which is indicated by the arrows 110 in FIG. 1b, the buffer layer 2 being decomposed in such a way that gaseous nitrogen is formed and residues 20 made of metallic gallium in the form of an anisotropic one Layer with varying layer thickness remain on the semiconductor layer sequence 100.
  • a laser lift-off method is described, for example, in WO 98/14986 AI, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
  • the residues 20 are subsequently removed in a pre-etching step using an etchant 120 which etches both metallic Ga and the Si-doped GaN contact layer 3 in a material-removing manner. As a result, the surface of the Si-doped GaN contact layer 3 is roughened. In this respect, the anisotropically distributed residues of metallic gallium act as a temporary etching mask.
  • KOH in diluted form is particularly suitable as an etchant.
  • KOH with a concentration of 5% at room temperature is used in this etching step, the etching time being between 5 min and 15 min.
  • RIE method dry etching method
  • a dry etching process generally has a directional effect, so that in this embodiment of the invention the shape of the residues in the underlying semiconductor layer is transferred and a roughening of this semiconductor layer is achieved.
  • a corrosive gas for example H or Cl, is used as the etchant, preferably at an elevated temperature, which is in particular greater than or equal to 800 ° C.
  • the entire buffer layer 2 is decomposed during the laser lift-off process, so that it represents a separation zone.
  • the buffer layer 2 and the laser lift-off method can be coordinated with one another in such a way that only a separation zone in the buffer layer or in the vicinity of the buffer layer that is thinner than this is decomposed.
  • the pre-etched surface of the contact layer 3 is then treated in a post-etching step with a further wet-chemical etchant (indicated by the arrows with the reference symbol 130), which etches predominantly on crystal defects and selectively etches different crystal facets on the separating surface of the semiconductor layer sequence (see FIG. Id ).
  • the further wet chemical etchant contains KOH in the example.
  • the surface of the contact layer can be roughened very effectively by the treatment with KOH; the roughness generated during the pre-etching is considerably improved with regard to efficiency for coupling out the radiation.
  • KOH is preferably used in concentrated form as the etchant.
  • KOH is etched at a concentration of 25% at a temperature between 70 ° C. and 90 ° C., for example at 80 ° C., the etching time being between 3 min and 10 min.
  • a corrosive gas for example H or Cl, can be used as the etching agent for the post-etching step.
  • Figure 2a shows a surface after dry etching.
  • 2b shows a surface after further etching with KOH.
  • the contact layer 3 has, at least on the side facing the buffer layer 2, an increased defect density compared to the subsequent layers 4, 5 and 6.
  • the contact layer 3 has at least on the
  • the GaN buffer layer 2 is thinner than the layer thickness decomposed in the laser lift-off method and the Al content of the contact layer 3 is between approximately 1% and approximately 7%, at least in a region facing the buffer layer 2. This area of the contact layer 3 is decomposed during the laser liftoff with the formation of gaseous nitrogen and metallic Ga and Al, and Al is melted and sintered into the remaining contact layer 3.
  • a bond pad, in particular a bond pad metallization for electrically connecting the n side of the semiconductor layer sequence 100 is subsequently applied to the microstructured surface of the GaN contact layer 3 (FIG. 1).
  • This has, for example, TiAl.
  • the microstructuring of the contact layer 3 produces a roughening on a scale that corresponds to the blue spectral range of the visible spectrum of electromagnetic radiation.
  • the roughening structures are in particular of the order of half an inner wavelength of the electromagnetic radiation generated in the active semiconductor layer 5.
  • the 000-1 crystal surface (N-face of the hexagonal nitride lattice) is preferably turned towards the sapphire growth substrate.
  • a laser radiation source with a wavelength in the range between 350 nm and 360 nm or shorter wavelength is used as the radiation source for the laser liftoff method.
  • a contact layer 12 for electrically connecting the thin-film LED chip 20, as shown in detail in the figure le is applied before or after its connection to the semiconductor layer sequence 100.
  • This contact layer consists, for example, of Al or a Ti / Al layer sequence.
  • the mirror layer can be microstructured on a similar scale as the contact layer 3 before being connected to the carrier body 10.
  • no completely continuous layer of metallic Ga and possibly Al remains on the contact layer 3 after the laser liftoff, but only a network-like or island-like structure of metallic Ga and possibly Al residues, which subsequent pre-etching step is at least approximately transferred into the contact layer 3 in order for the subsequent KOH etching deliberately offer different crystal facets.
  • a dry etching process (RIE process) or a wet chemical etching process is again suitable, as described above, preferably with diluted KOH (e.g. KOH 5% at room temperature; etching time 5 min to 15 min).
  • KOH e.g. KOH 5% at room temperature; etching time 5 min to 15 min.
  • KOH is again preferably used, particularly preferably as described above in concentrated form.
  • KOH acts selectively on different crystal facets and thus leads to microscopic roughening.
  • etching edges from the preceding RIE process and crystal defects in the contact layer or, if appropriate, in the remaining area of the buffer layer 2 serve as etching seeds if the latter has not been completely decomposed during the laser liftoff.
  • a corrosive gas for example H or Cl
  • H or Cl a corrosive gas
  • an elevated temperature which is in particular greater than or equal to 800 ° C.
  • FIGS. 3a to 3e differs from that of FIGS. 1a to 1e and their various embodiments, in particular in that the laser liftoff 110 (FIG. 3b) has almost no or no residues of metallic Ga and possibly Al of the contact layer 3 remain and that immediately after the laser liftoff 110, the contact layer 3 is etched with a KOH-containing etchant, preferably in the concentrated form described above (indicated by the arrows 130 in FIG. 3c).
  • a KOH-containing etchant preferably in the concentrated form described above (indicated by the arrows 130 in FIG. 3c).
  • Etching can be pre-etched with KOH, for example to expose different crystal facets and / or defects, or a corrosive gas such as H or Cl can be used as the etchant as described.
  • a residual layer of the buffer layer 2 can remain on the contact layer 3 after separation from the substrate 1, if this is thicker than its zone which was decomposed in the separation step. The roughening is then produced on the rest of the buffer layer 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

The invention concerns a method for microstructuring a radiation-emitting surface of a series of semiconductor layers for an thin-film light-emitting diode chip, comprising the following steps: (a) performing an epitaxial growth of the series of semiconductor layers on a substrate; (b) forming or applying a reflecting layer (7) on the series of semiconductor layers, which reflects at least part of the radiation produced during the operation in the series of semiconductor layers and which is directed towards the reflecting layer, in the series of semiconductor layers; (c) separating the series of semiconductor layers from the substrate, using a lifting process, a separation zone being disintegrated at least partly in the series of semiconductor layers, such that there remains at the separation surface of the series of semiconductor layers, from which the substrate is separated, anisotropic residues (20) of a component of the separation zone; and (d) etching the separation surface of the series of semiconductor layers, provided with the residues, said anisotropic residues serving at least temporarily as etching mask.

Description

Beschreibung description
VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES STRAHLUNGSEMITTIERENDEN HALBLEITERCHIPSMETHOD FOR PRODUCING A RADIATION-EMITTING SEMICONDUCTOR CHIP
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Mikrostrukturierung von strahlungsemittierenden Halbleiterchips. Sie bezieht sich auf die Aufrauhung einer strahlungsemittierenden Fläche einer Strahlungserzeugenden Halbleiterschichtfolge, insbesondere einer Strahlungsauskoppelfläche einer strahlungsemittierenden Halbleiterschichtfolge eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips.The invention lies in the field of microstructuring of radiation-emitting semiconductor chips. It relates to the roughening of a radiation-emitting surface of a radiation-generating semiconductor layer sequence, in particular a radiation decoupling surface of a radiation-emitting semiconductor layer sequence of a thin-film LED chip.
Ein Dünnfilm-Leuchtdioden-Chip zeichnet sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale aus: an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche seiner Strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert; die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und an einer von der reflektierenden Schicht abgewandten zweiten Hauptfläche der strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge weist diese eine Durchmischungsstruktur auf, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d.h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.A thin-film light-emitting diode chip is characterized in particular by the following characteristic features: on a first main surface of its radiation-generating epitaxial layer sequence facing a carrier element, a reflective layer is applied or formed which reflects at least some of the electromagnetic radiation generated in the epitaxial layer sequence back into it; the epitaxial layer sequence has a thickness in the range of 20 μm or less, in particular in the range of 10 μm; and on a second main surface of the radiation-generating epitaxial layer sequence facing away from the reflecting layer, the latter has a mixing structure which ideally leads to an approximately ergodic distribution of the light in the epitaxial epitaxial layer sequence, i.e. it exhibits a stochastic scattering behavior that is as ergodic as possible.
Ein Grundprinzip eines Dünnschicht -Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al . , Appl . Phys . Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174 - 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Das emittierende Zone eines Dünnfilm-Leuchtdioden-Chips ist im Wesentlichen auf die vorderseitige strukturierte Auskoppelfläche der äußerst dünnen Epitaxieschichtenfolge beschränkt, wodurch sich nahezu die Verhältnisse eines Lambert ' sehen Oberflächenstrahlers einstellen.A basic principle of a thin-film LED chip is described, for example, in I. Schnitzer et al. , Appl. Phys. Lett. 63 (16), October 18, 1993, 2174 - 2176, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference. The emitting zone of a thin-film light-emitting diode chip is essentially limited to the front-side structured coupling-out area of the extremely thin epitaxial layer sequence, as a result of which the conditions of a Lambertian surface emitter are set.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einerThe present invention is based on the object of an improved method for producing a
Mikrostukturierung sowie einen Dünnschicht-Leuchtdiodenchip mit verbesserter Lichtauskopplung bereitzustellen.To provide microstructuring and a thin-film LED chip with improved light decoupling.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 gelöst . Ein nach dem Verfahren hergestellter Dünnschicht-Leuchtdiodenchip ist Gegenstand des Patentanspruches 32.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a method with the features of claim 7. A thin-film LED chip produced by the method is the subject of claim 32.
Vorteilhafte Ausfuhrungsformen und bevorzugte Weiterbildungen des Verfahrens bzw. des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments and preferred further developments of the method and of the thin-film LED chip are specified in the dependent claims.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden technischen Lehre eignet sich besonders bevorzugt für Dünnfilm-Leuchtdiodenchips mit einer Epitaxieschichtenfolge auf der Basis von Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere auf der Basis von Halbleitermaterial aus dem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial -System I xAlyG x-x-yN mit 0 < x < 1 , 0 < y < 1 und x+y < 1.A method according to the technical teaching on which the present invention is based is particularly preferably suitable for thin-film light-emitting diode chips with an epitaxial layer sequence based on nitride compound semiconductor material, in particular based on semiconductor material made of the nitride compound semiconductor material system I x Al y G x- x - y N with 0 <x <1, 0 <y <1 and x + y <1.
Vorliegend fallen unter die Gruppe von Halbleiterschichtfolgen auf Basis von Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial insbesondere solche Halbleiterschichtfolgen, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschicht, die in der Regel eine Schichtfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial -System InxAlyGaι_.x.yN mit O ≤ x ≤ l, O ≤ y ≤ l und x+y < 1 umfaßt.In the present case, the group of semiconductor layer sequences based on nitride compound semiconductor material in particular includes those semiconductor layer sequences in which the epitaxially produced semiconductor layer, which generally has a layer sequence of different individual layers, contains at least one individual layer which is made of a material the nitride compound semiconductor material system In x Al y Gaι_. x . y N with O ≤ x ≤ l, O ≤ y ≤ l and x + y <1.
Eine solche Halbleiterschichtfolge kann beispielsweise einen herkömmlichen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-QuantentopfStruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-QuantentopfStruktur (MQW-Strukur) aufweisen. Solche Strukturen sind dem Fachmann bekannt und werden von daher an dieser Stelle nicht näher erläutert. Ein Beispiel für eine MehrfachquantentopfStruktur auf der Basis von GaN ist in der WO 01/39282 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.Such a semiconductor layer sequence can have, for example, a conventional pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW structure) or a multiple quantum well structure (MQW structure). Such structures are known to the person skilled in the art and are therefore not explained in more detail here. An example of a multiple quantum well structure based on GaN is described in WO 01/39282 A2, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
Ein Verfahren zur Mikrostrukturierung einer strahlungsemittierenden Fläche einer Halbleiterschichtfolge für einen Dünnschicht-Leuchtdiodenchip gemäß der Erfindung baut auf dem Grundgedanken auf, nach dem epitaktischen Aufwachsen der Halbleiterschichtfolge auf einem hinsichtlich der Aufwachsbedingungen weitestgehend optimierten Aufwachs- Substrat und dem Ausbilden oder Aufbringen der Spiegelschicht auf die Halbleiterschicht olge, die Halbleiterschichtfolge vom Aufwachs-Substrate zu trennen. Diese Trennung erfolgt in einer Trennzone der Halbleiterschichtfolge, die zumindest teilweise zersetzt wird, derart, dass an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge, von der das Substrat abgetrennt ist, anisotrop Rückstände eines Bestandteils der Trennzone, insbesondere eines metallischen Bestandteils der Trennschicht verbleiben.A method for microstructuring a radiation-emitting surface of a semiconductor layer sequence for a thin-film light-emitting diode chip according to the invention is based on the basic idea that after the epitaxial growth of the semiconductor layer sequence on a growth substrate that is largely optimized with regard to the growth conditions and the formation or application of the mirror layer onto the semiconductor layer to separate the semiconductor layer sequence from the growth substrates. This separation takes place in a separation zone of the semiconductor layer sequence, which is at least partially decomposed, such that anisotropic residues of a component of the separation zone, in particular a metallic component of the separation layer, remain on the separation surface of the semiconductor layer sequence from which the substrate is separated.
Nachfolgend wird die Trennfläche der Halbleiterschichtfolge, auf der sich die Rückstände befinden, bei einem Vorätzschritt unter Nutzung der Rückstände als Ätzmaske mittels eines Trockenätzverfahrens, mittels eines gasförmigen Ätzmittels oder mittels eines nass-chemisches Ätzmittels materialabtragend geätzt. Vorzugsweise werden dabei gleichzeitig die Rückstände zumindest zu einem Großteil beseitigt, das heißt, die anisotropen Rückstände wirken nur temporär als Ätzmaske.The separating surface of the semiconductor layer sequence, on which the residues are located, is etched in a pre-etching step using the residues as an etching mask by means of a dry etching process, by means of a gaseous etching agent or by means of a wet-chemical etching agent. The residues are preferably at least to a large extent at the same time removed, that is, the anisotropic residues only act temporarily as an etching mask.
Die Rückstände verbleiben nach dem Trennschritt auf der Trennfläche meist als durchgängige Schicht mit variierender Dicke oder weisen bereits inselartige oder netzartige Zonen mit Zwischenräumen auf, in denen die Oberfläche der Halbleiterschichtfolge bereits freigelegt ist .After the separation step, the residues usually remain on the separation surface as a continuous layer of varying thickness or already have island-like or network-like zones with spaces in which the surface of the semiconductor layer sequence is already exposed.
Bei dem Vorätzschritt wird dann die Halbleiterschichtfolge abhängig von der Schichtdicke der Rückstände unterschiedlich stark geätzt, so dass eine Aufrauung der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge entsteht.In the pre-etching step, the semiconductor layer sequence is then etched to different extents depending on the layer thickness of the residues, so that the separation surface of the semiconductor layer sequence is roughened.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform werden unterschiedliche Kristallfacetten der Halbleiterschichtfolge freigelegt. Mit besonderem Vorteil wird nach dem Vorätzen der Trennfläche diese mit einem Nachätzschritt mit einem nass-chemischen oder gasförmigen Ätzmittel behandelt, das vorwiegend an Kristalldefekten ätzt und unterschiedliche Kristallfacetten an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge selektiv ätzt. Besonders bevorzugt enthält dazu das nass-chemische Ätzmittel KOH. Als gasförmiges Ätzmittel eignet sich beispielsweise ein korrosives Gas wie H oder Cl . Bevorzugt wird H als Ätzgas bei einer erhöhten Temperatur, insbesondere größer oder gleich 800°C, verwendet.In a preferred embodiment, different crystal facets of the semiconductor layer sequence are exposed. After the pre-etching of the separating surface, it is particularly advantageously treated with an after-etching step with a wet-chemical or gaseous etching agent, which mainly etches on crystal defects and selectively etches different crystal facets on the separating surface of the semiconductor layer sequence. For this purpose, the wet chemical etchant particularly preferably contains KOH. For example, a corrosive gas such as H or Cl is suitable as the gaseous etchant. H is preferably used as the etching gas at an elevated temperature, in particular greater than or equal to 800 ° C.
Für den Fall, dass beim Trennen der Halbleiterschichtfolge vom Aufwachssubstrat nur unwesentliche Rückstände auf der Trennfläche verbleiben und/oder diese mit einem Ätzmittel zumindest größtenteils beseitigt werden können, das vorwiegend an Kristalldefekten der Halbleiterschichtfolge ätzt und unterschiedliche Kristallfacetten an der Trennfläche selektiv ätzt, kann der oben dargelegte Vorätzschritt entfallen. Bei einer Trennzone mit Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wird diese vorzugsweise derart zersetzt, dass gasförmiger Stickstoff entsteht. Als Trennverfahren eignet sich hierzu besonders bevorzugt ein Laser-Abhebe-Verf hren (auch kurz Laser-Liftoff genannt) . Ein solches Laser-Abhebe-Verfahren ist beispielsweise* in der WO 98/14986 AI erläutert, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Alternativ könnte ein anderes Trennverfahren eingesetzt werden, bei dem an der Trennfläche anisotrop Rückstände eines Bestandteils der Trennschicht, insbesondere eines metallischen Bestandteils der Trennschicht verbleiben.In the event that, when the semiconductor layer sequence is separated from the growth substrate, only insignificant residues remain on the separation surface and / or at least for the most part these can be removed with an etchant which etches mainly on crystal defects of the semiconductor layer sequence and selectively etches different crystal facets on the separation surface, the above The pre-etching step described above is omitted. In the case of a separation zone with nitride compound semiconductor material, this is preferably decomposed in such a way that gaseous nitrogen is formed. A laser lift-off method (also called laser lift-off for short) is particularly suitable for this purpose as the separation method. Such a laser lift-off method is explained for example * in WO 98/14986 AI, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference. Alternatively, another separation method could be used, in which residues of a component of the separation layer, in particular a metallic component of the separation layer, remain anisotropically on the separation surface.
Mit Vorteil weist die Halbleiterschichtfolge an der Trennfläche eine im Vergleich zu einem aus Sicht des Substrats der Trennfläche nachgeordneten Teil der Halbleiterschichtfolge erhöhte Defektdichte auf. Vorzugsweise liegt die Trennzone in einer Pufferschicht zwischen Aufwachssubstrat und Strahlungserzeugenden Bereich der Halbleiterschichtfolge .Advantageously, the semiconductor layer sequence on the separating surface has a higher defect density compared to a part of the semiconductor layer sequence downstream of the separating surface from the point of view of the substrate. The separation zone is preferably located in a buffer layer between the growth substrate and the radiation-generating region of the semiconductor layer sequence.
Eine Pufferschicht ist eine zum Substrat hin gewandte Halbleiterschicht der Halbleiterschichtfolge, die im Wesentlichen dazu dient, eine optimale Aufwachsoberflache für das nachfolgende Aufwachsen der funktioneilen Schichten der Halbleiterschichtfolge (zum Beispiel eine Multi-Quantentopf- Struktur) herzustellen. Eine solche Pufferschicht gleicht beispielsweise Unterschiede zwischen der Gitterkonstante des Substrats und der Gitterkonstante der Halbleiterschichtfolge sowie Kristalldefekte des Substrats aus. Mittels der Pufferschicht können ebenso gezielt Verspannungszustände für das Aufwachsen der Halbleiterschichtfolge eingestellt werden.A buffer layer is a semiconductor layer of the semiconductor layer sequence facing the substrate, which essentially serves to produce an optimal growth surface for the subsequent growth of the functional layers of the semiconductor layer sequence (for example a multi-quantum well structure). Such a buffer layer compensates for example differences between the lattice constant of the substrate and the lattice constant of the semiconductor layer sequence as well as crystal defects of the substrate. Tension states for the growth of the semiconductor layer sequence can also be set in a targeted manner by means of the buffer layer.
Die Trennzone weist besonders bevorzugt im Wesentlichen GaN auf und auf der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge bleiben vorzugsweise anisotrop Rückstände aus metallischem Ga zurück. Derjenige Bereich der Halbleiterschichtfolge, in dem sich die Trennzone befindet, wird vorzugsweise mit einer Dotierstoffkonzentration zwischen einschließlich 1*1018 cm"3 und einschließlich 1*1019 cm"3 versehen. In diesem Fall weist die Halbleiterschichtfolge an deren Trennfläche vorteilhafterweise eine Dotierstoffkonzentration zwischen einschließlich 1*1018 cm"3 und einschließlich 1*1020 cm"3 auf. Dies vereinfacht die Ausbildung eines ohmschen Kontaktes auf der Halbleiterschichtfolge. Basiert der Bereich im Wesentlichen auf GaN, so wird als Dotierstoff bevorzugt Si verwendet .The separation zone particularly preferably has essentially GaN and anisotropic residues of metallic Ga preferably remain on the separation surface of the semiconductor layer sequence. The region of the semiconductor layer sequence in which the separation zone is located is preferably provided with a dopant concentration of between 1 * 10 18 cm "3 and 1 * 10 19 cm " 3 . In this case, the semiconductor layer sequence advantageously has a dopant concentration between 1 * 10 18 cm "3 and 1 * 10 20 cm " 3 at its interface. This simplifies the formation of an ohmic contact on the semiconductor layer sequence. If the region is essentially based on GaN, Si is preferably used as the dopant.
Bei einer anderen bevorzugten Auführungsform enthält die Trennzone AlGaN, dessen AI -Gehalt derart gewählt ist, dass es beim Trennen der Halbleiterschichtfolge vom Aufwachssubstrat zersetzt wird, und Al in die Halbleiterschichtfolge eingesintert wird. Der Al-Gehalt liegt dazu vorzugsweise zwischen etwa 1% und etwa 10%, insbesondere zwischen etwa 1% und etwa 7%. Zur Herstellung eines Al-n-Kontakts wird beim Trennvorgang AI vorzugsweise aufgeschmolzen und in die Halbleiterschichtfolge eingesintert . Besonders bevorzugt wird hierzu ein Laser-Liftoff-Verfahren eingesetzt, bei dem der Laser eine Wellenlänge in einem Bereich kleiner als 360 nm, bevorzugt eine Wellenlänge zwischen einschließlich 350 nm und einschließlich 355 nm aufweist.In another preferred embodiment, the separation zone contains AlGaN, the Al content of which is selected such that it is decomposed from the growth substrate when the semiconductor layer sequence is separated, and Al is sintered into the semiconductor layer sequence. For this purpose, the Al content is preferably between about 1% and about 10%, in particular between about 1% and about 7%. To produce an Al-n contact, Al is preferably melted during the separation process and sintered into the semiconductor layer sequence. A laser liftoff method is particularly preferably used for this purpose, in which the laser has a wavelength in a range less than 360 nm, preferably a wavelength between 350 nm and 355 nm inclusive.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens weist die Trennzone eine GaN-Schicht auf, an die sich gesehen vom Substrat eine AlGaN-Schicht anschließt. Beim Trennen der Halbleiterschichtfolge vom Aufwachssubstrat wird die gesamte GaN-Schicht und ein Teil der AlGaN-Schicht zersetzt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass, wenn es aus Gründen der Schichtqualität oder aus anderen Gründen notwendig ist, zunächst eine GaN-Schicht aufgewachsen werden kann, die dünner ist als die Trennzone, die beim Trennvorgang zersetzt wird. Beim Trennvorgang wird dann die GaN-Schicht und ein Teil der darüberliegenden AlGaN-Schicht zersetzt, was, falls gewünscht, mit den im vorangehenden Absatz geschilderten Vorteilen verbunden ist. Die AlGaN-Schicht weist hier wiederum bevorzugt einen AI-Gehalt auf, der zwischen etwa 1% und etwa 10%, insbesondere zwischen etwa 1% und etwa 7% liegt.In an advantageous further development of the method, the separation zone has a GaN layer, which is followed by an AlGaN layer when viewed from the substrate. When the semiconductor layer sequence is separated from the growth substrate, the entire GaN layer and part of the AlGaN layer are decomposed. This has the advantage that, if it is necessary for reasons of layer quality or for other reasons, a GaN layer can first be grown which is thinner than the separation zone which is decomposed during the separation process. During the separation process, the GaN layer and a Part of the overlying AlGaN layer decomposes, which, if desired, is associated with the advantages described in the previous paragraph. The AlGaN layer here in turn preferably has an Al content which is between approximately 1% and approximately 10%, in particular between approximately 1% and approximately 7%.
Als Aufwachssubstrat wird vorzugsweise ein Saphir-Substrat verwendet. Dies ist vorteilhaf erweise in einem großen Wellenlängenbereich für elektromagnetische Strahlung gut durchlässig. Insbesondere ist Saphir für Wellenlängen kleiner 350 nm durchlässig was hinsichtlich der Zersetzung von GaN oder GaN-basiertem Material von großer Bedeutung ist .A sapphire substrate is preferably used as the growth substrate. This is advantageously advantageous for electromagnetic radiation in a large wavelength range. In particular, sapphire is transparent for wavelengths below 350 nm, which is of great importance with regard to the decomposition of GaN or GaN-based material.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird auf die mikrostrukturierte Trennfläche der Halbleiterschichtfolge ein Kontaktpad, insbesondere eine Kontaktmetallisierung zum elektrischen Anschließen der Halbleiterschichtfolge aufgebracht . Hierzu eignen sich die herkömmlich bekannten Metallisierungsschichten, wie beispielsweise TiAl-, AI- oder TiAlNiAu-Kontakte .In a further method step, a contact pad, in particular a contact metallization, for electrically connecting the semiconductor layer sequence is applied to the microstructured separating surface of the semiconductor layer sequence. The conventionally known metallization layers, such as TiAl, Al or TiAlNiAu contacts, are suitable for this.
Besonders bevorzugt wird mittels der Mikrostrukturierung an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge eine Aufrauung auf einer Skala (d.h. mit einer Strukturgröße) erzeugt, die einem Wellenlängenbereich (bezogen auf die innere Wellenlänge im Chip) einer von der Halbleiterschichtfolge in deren Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung entspricht.Particularly preferably, the microstructuring at the interface of the semiconductor layer sequence produces a roughening on a scale (i.e. with a structure size) that corresponds to a wavelength range (based on the inner wavelength in the chip) of an electromagnetic radiation generated by the semiconductor layer sequence in its operation.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren bei einer Halbleiterschichtfolge auf der Basis von Halbleitermaterial aus dem hexagonalen Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial - System InxAlyGaι_x-yN mit O ≤ x ≤ l, O ≤ y ≤ l und x+y < 1 angewendet, bei dem die 000-1-Kristallflache (N-Face des hexagonalen Nitridgitters) dem Aufwachssubstrat zugewandt wird. Das epitaktische Aufwachsen der Halbleiterschichtfolge erfolgt vorzugsweise mittels MOVPE (metallorganischer Gasphasenepitaxie) .The method is particularly preferably used in the case of a semiconductor layer sequence based on semiconductor material made of the hexagonal nitride compound semiconductor material - system In x Al y Gaι_ x - y N with O, x l l, O y y l l and x + y <1, in which the 000-1 crystal surface (N-face of the hexagonal nitride lattice) faces the growth substrate. The epitaxial growth of the semiconductor layer sequence is preferably carried out using MOVPE (organometallic gas phase epitaxy).
Als Spiegelschicht kann ein Braggspiegel aufgebracht werden. Alternativ kann eine Spiegelschicht hergestellt werden, die eine strahlungsdurchlässige Schicht und eine, gesehen von der Halbleiterschichtfolge, dieser nachgeordnete reflektierende Schicht aufweist.A Bragg mirror can be applied as a mirror layer. Alternatively, a mirror layer can be produced which has a radiation-transmissive layer and, as viewed from the semiconductor layer sequence, this reflecting layer arranged downstream.
Ebenso kann die Spiegelschicht eine Reflexionsschicht mit einer Mehrzahl von Fenstern zur Halbleiterschichtfolge hin aufweisen und in den Fenstern eine von der Reflexionsschicht verschiedene Stromtransportschicht angeordnet sein.Likewise, the mirror layer can have a reflection layer with a plurality of windows facing the semiconductor layer sequence and a current transport layer different from the reflection layer can be arranged in the windows.
Ein nach einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellter elektromagnetische Strahlung emittierender Halbleiterchip weist zumindest eine epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtfolge mit einer n-leitenden Halbleiterschicht, einer p-leitenden Halbleiterschicht und einen zwischen diesen beiden Halbleiterschichten angeordneten elektromagnetische Strahlung erzeugenden Bereich auf. Zumindest eine der Halbleiterschichten enthält ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial und die Halbleiterschichtfolge ist mit der von einer mikrostrukturierten Fläche der Halbleiterschichtfolge abgewandten Seite, das heißt mit der Seite, auf dem der Spiegel angeordnet ist, auf einen Trägerkörper montiert. Bei einer weiteren Ausführungsform des Halbleiterchips ist auch die Spiegelschicht mikrostrukturiert .A semiconductor chip emitting electromagnetic radiation produced according to a method according to the invention has at least one epitaxially produced semiconductor layer sequence with an n-conducting semiconductor layer, a p-conducting semiconductor layer and an area generating electromagnetic radiation arranged between these two semiconductor layers. At least one of the semiconductor layers contains a nitride compound semiconductor material and the semiconductor layer sequence is mounted on a carrier body with the side facing away from a microstructured surface of the semiconductor layer sequence, that is to say with the side on which the mirror is arranged. In a further embodiment of the semiconductor chip, the mirror layer is also microstructured.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens verbleibt nach dem Abhebeschritt beispielsweise mittels Laser-Liftoff keine vollständig durchgängige Schicht von metallischem Material aus der Trennzone auf der Halbleiterschichtfolge, sondern nur eine netzartige oder inselartige Struktur von metallischem Material, die beim nachfolgenden Vorätzschritt zumindest annähernd in die Halbleiterschichtfolge übertragen wird, um für den Nachätzschritt bewußt unterschiedliche Kristallfacetten anzubieten. Bei dem Nachätzschritt wirkt das Ätzmittel selektiv auf unterschiedliche Kristallfacetten und führt so zu einer mikroskopischen Aufrauung der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge. Als Ätzkeime dienen dabei Ätzkanten aus dem Vorätzschritt und Kristalldefekte in der Halbleiterschichtfolge an deren Trennfläche.In one embodiment of the method, after the lifting step, for example by means of laser liftoff, no completely continuous layer of metallic material from the separation zone remains on the semiconductor layer sequence, but only a network-like or island-like structure of metallic material, which at least in the subsequent pre-etching step is approximately transferred into the semiconductor layer sequence in order to deliberately offer different crystal facets for the post-etching step. In the post-etching step, the etchant acts selectively on different crystal facets and thus leads to microscopic roughening of the separating surface of the semiconductor layer sequence. In this case, etching edges from the pre-etching step and crystal defects in the semiconductor layer sequence on their separating surface serve as etching seeds.
Das Ausbilden oder das Aufbringen der Spiegelschicht auf der Halbleiterschichtfolge, die zumindest einen Teil einer in der Halbleiterschichtfolge bei deren Betrieb erzeugten Strahlung in die Halbleiterschichtfolge zurückreflektiert, kann vor oder nach dem Mikrostrukturieren der Halbleiterschichtfolge erfolgen, wobei erstere Alternative besonders bevorzugt ist. Die Nennung des entsprechenden Schrittes in Anspruch 1 und 7 vor dem Trennschritt (c) bedeutet ausdrücklich nicht, dass dieser Verfahrensschritt vor dem Abtrennen der Halbleiterschicht vom Substrat und vor dem Mikrostrukturieren stattfinden muß. Die Spiegelschicht stellt aber einen wesentlichen Bestandteil einer Dünnschicht-Leuchtdiode dar. Die Spiegelschicht kann auch zusammen mit einem Trägerkörper für die Halbleiterschichtfolge mit der mikrostrukturierten Halbleiterschichtfolge verbunden werden.The formation or application of the mirror layer on the semiconductor layer sequence, which reflects at least part of a radiation generated in the semiconductor layer sequence during its operation back into the semiconductor layer sequence, can take place before or after the microstructuring of the semiconductor layer sequence, the former alternative being particularly preferred. The mention of the corresponding step in claims 1 and 7 before the separation step (c) expressly does not mean that this process step must take place before the semiconductor layer is separated from the substrate and before the microstructuring. However, the mirror layer is an essential component of a thin-film light-emitting diode. The mirror layer can also be connected to the microstructured semiconductor layer sequence together with a carrier body for the semiconductor layer sequence.
Die Erfindung ist grundsätzlich nicht auf die Verwendung bei einem Dünnschicht-Leuchtdiodenchip eingeschränkt, sondern ist grundsätzlich überall dort einsetzbar, wo auf epitaktisch hergestellten und vom Aufwachs-Substrat abgelösten Halbleiterschichtfolgen mikrostrukturierte Oberflächen benötigt werden.The invention is fundamentally not restricted to use with a thin-film light-emitting diode chip, but can basically be used wherever microstructured surfaces are required on epitaxially produced semiconductor layer sequences that have been detached from the growth substrate.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausfuhrungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens und des Leuchtdiodenchips ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren la bis 3b erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen: Figuren la bis le: eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ,Further advantages, preferred embodiments and further developments of the method and the light-emitting diode chip result from the exemplary embodiments explained below in connection with FIGS. 1 a to 3 b. Show it: Figures la to le: a schematic representation of a process sequence according to a first embodiment,
Figuren 2a und 2b: REM-Aufnahmen einer Halbleiteroberfläche zu verschiedenen Verfahrensstadien des Ausführungsbeispieles, undFIGS. 2a and 2b: SEM images of a semiconductor surface at various process stages of the exemplary embodiment, and
Figuren 3a bis 3e: eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel .Figures 3a to 3e: a schematic representation of a process sequence according to a second embodiment.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Schichtdicken sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, sie sind vielmehr zum besseren Verständnis übertrieben dick dargestellt. Auch die Epitaxieschichten sind nicht mit den richtigen Dickenverhältnissen untereinander dargestellt.In the exemplary embodiments and figures, the same or equivalent components are each provided with the same reference numerals. The layer thicknesses shown are not to be regarded as true to scale, but rather are exaggeratedly thick for better understanding. The epitaxial layers are also not shown with the correct thickness ratios among one another.
Bei dem in den Figuren la bis le schematisch dargestellten Verfahrensablauf wird zunächst auf ein Aufwachs-Substrat 1 aus Saphir mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE) eine Halbleiterschichtfolge aufgewachsen. Diese Halbleiterschichtenfolge weist ausgehend vom Saphir-Substrat 1 folgende aufeinanderfolgende Schichten auf (man vgl . Figur la) .- Si-dotierte GaN-Pufferschicht 2 Si-dotierte GaN-Kontaktschicht 3 (kann noch teilweise zur Pufferschicht gehören) Si-dotierte GaN-Deckschicht 4 elektromagnetische Strahlung (insbesondere grünes oder blaues Licht) erzeugende Schicht 5 mit einer Multiquantentopfstruktur mit einer Mehrzahl von InGaN- Quantentöpfen und zwischen diesen liegenden GaN-Barrieren - p-dotierte AlGaN-Deckschicht 6 (z.B. Mg als p-Dotierstoff) Auf die p-dotierte AlGaN-Deckschicht 6 folgt vorzugsweise noch eine p-dotierte GaN-Schicht (beispielsweise ebenfalls mit Mg dotiert) .In the process sequence shown schematically in FIGS. 1 a to 1 a, a semiconductor layer sequence is first grown on a growth substrate 1 made of sapphire by means of organometallic gas phase epitaxy (MOVPE). This semiconductor layer sequence, starting from the sapphire substrate 1, has the following successive layers (see FIG. 1 a): Si-doped GaN buffer layer 2 Si-doped GaN contact layer 3 (can still partly belong to the buffer layer) Si-doped GaN cover layer 4 layer 5 generating electromagnetic radiation (in particular green or blue light) with a multi-quantum well structure with a plurality of InGaN quantum wells and GaN barriers lying between them - p-doped AlGaN cover layer 6 (eg Mg as p-dopant) The p-doped AlGaN cover layer 6 is preferably followed by a p-doped GaN layer (for example also doped with Mg).
Die Kontaktschicht 3 kann alternativ Si:AlGaN aufweisen.The contact layer 3 can alternatively have Si: AlGaN.
Eine oben genannte MultiquantentopfStruktur ist beispielsweise in der WO 01/39282 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.An above-mentioned multi-quantum well structure is described, for example, in WO 01/39282 A2, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
An Stelle der MultiquantentopfStruktur kann auch eine EinfachquantentopfStruktur, eine Doppel-HeteroStruktur oder eine Single-Heterostruktur verwendet sein.Instead of the multi-quantum well structure, a single quantum well structure, a double heterostructure or a single heterostructure can also be used.
Auf der Halbleiterschichtfolge 100 wird eine metallische Spiegelschicht 7 aufgebracht, die derart ausgelegt ist, dass sie eine in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung in die Halbleiterschichtfolge 100 zurückreflektieren kann. Als Spiegelmaterial im blauen Spektralbereich eignet sich AI oder Ag . Bei Verwendung von Ag kann die Spiegelschicht mit einer dünnen Ti-, Pd- oder Pt- Schicht unterlegt werden. Dies führt insbesondere zu einer verbesserten Haftung der Ag-Schicht auf der Halbleiterschichtfolge 100. Die Schichtdicke einer solchen Haftverbesserungsschicht liegt vorzugsweise unter 1 nm.A metallic mirror layer 7 is applied to the semiconductor layer sequence 100 and is designed such that it can reflect an electromagnetic radiation generated in the active layer back into the semiconductor layer sequence 100. Al or Ag is suitable as a mirror material in the blue spectral range. If Ag is used, the mirror layer can be underlaid with a thin Ti, Pd or Pt layer. This leads in particular to an improved adhesion of the Ag layer to the semiconductor layer sequence 100. The layer thickness of such an adhesion improvement layer is preferably less than 1 nm.
Als Spiegelschicht 7 kann alternativ ein Braggspiegel aufgebracht oder eine Spiegelschicht hergestellt werden, die eine strahlungsdurchlässige Schicht, z. B. aus ITO, und eine, gesehen von der Halbleiterschichtfolge, dieser nachgeordnete reflektierende Schicht aufweist. Ebenso kann die Spiegelschicht eine Reflexionsschicht mit einer Mehrzahl von Fenstern zur Halbleiterschichtfolge 100 hin aufweisen und in den Fenstern eine von der Reflexionsschicht verschiedene Stromtransportschicht angeordnet sein. Die Halbleiterschichtfolge wird nachfolgend mit der Spiegelseite mit einem elektrisch leitenden Trägerkörper 10 verbunden, der beispielsweise aus GaAs, Ge oder Mo. Dies erfolgt beispielsweise mittels eutektischem Bonden mittels AuGe, AuSn oder Pdln. Aber auch Löten oder Kleben ist möglich. Nachfolgend wird das Saphir-Substrat 1 mittels eines Laser-Liftoff-Verfahrens, das in Figur lb durch die Pfeile 110 angedeutet ist, abgetrennt, wobei die Pufferschicht 2 derart zersetzt wird, dass gasförmiger Stickstoff entsteht und Rückstände 20 aus metallischem Gallium in Form einer anisotropen Schicht mit variierender Schichtdicke auf der Halbleiterschichtfolge 100 verbleiben. Man vergleiche hierzu die Figur lc. Ein entsprechendes Laser-Liftof -Verfahren ist beispielsweise in der WO 98/14986 AI beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.As a mirror layer 7, a Bragg mirror can alternatively be applied or a mirror layer can be produced which has a radiation-permeable layer, e.g. B. from ITO, and one, seen from the semiconductor layer sequence, this subordinate reflective layer. Likewise, the mirror layer can have a reflection layer with a plurality of windows toward the semiconductor layer sequence 100 and a current transport layer different from the reflection layer can be arranged in the windows. The semiconductor layer sequence is subsequently connected with the mirror side to an electrically conductive carrier body 10, which is made of GaAs, Ge or Mo, for example. This takes place, for example, by means of eutectic bonding using AuGe, AuSn or Pdln. But soldering or gluing is also possible. Subsequently, the sapphire substrate 1 is separated by means of a laser lift-off method, which is indicated by the arrows 110 in FIG. 1b, the buffer layer 2 being decomposed in such a way that gaseous nitrogen is formed and residues 20 made of metallic gallium in the form of an anisotropic one Layer with varying layer thickness remain on the semiconductor layer sequence 100. Compare Figure lc. A corresponding laser lift-off method is described, for example, in WO 98/14986 AI, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
Die Rückstände 20 werden nachfolgend bei einen Vorätzschritt mit einem Ätzmittel 120, das sowohl metallisches Ga als auch die Si-dotierte GaN-Kontaktschicht 3 materialabtragend ätzt, entfernt. Dadurch wird die Oberfläche der Si-dotierten GaN- Kontaktschicht 3 aufgeraut . Die anisotrop verteilten Rückstände aus metallischem Gallium wirken hierbei insofern als temporäre Ätzmaske.The residues 20 are subsequently removed in a pre-etching step using an etchant 120 which etches both metallic Ga and the Si-doped GaN contact layer 3 in a material-removing manner. As a result, the surface of the Si-doped GaN contact layer 3 is roughened. In this respect, the anisotropically distributed residues of metallic gallium act as a temporary etching mask.
Bevorzugt wird bei dem Vorätzschritt nass-chemisch geätzt. Als Ätzmittel ist insbesondere KOH in verdünnter Form geeignet . Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird bei diesem Ätzschritt KOH mit einer Konzentration von 5% bei Raumtemperatur verwendet, wobei die Ätzdauer zwischen 5 min und 15 min liegt.Wet-chemical etching is preferred in the pre-etching step. KOH in diluted form is particularly suitable as an etchant. In a particularly preferred embodiment of the invention, KOH with a concentration of 5% at room temperature is used in this etching step, the etching time being between 5 min and 15 min.
Alternativ eignet sich für den Vorätzschritt auch beispielweise ein Trockenätzverfahren (RIE_Verfahren) . Ein Trockenätzverfahren wirkt in der Regel gerichtet, so dass bei dieser Ausgestaltung der Erfindung die Form der Rückstände in die darunterliegende Halbleiterschicht übertragen und so eine Aufrauung dieser Halbleiterschicht erzielt wird.Alternatively, a dry etching method (RIE method) is also suitable for the pre-etching step. A dry etching process generally has a directional effect, so that in this embodiment of the invention the shape of the residues in the underlying semiconductor layer is transferred and a roughening of this semiconductor layer is achieved.
Bei einer weiteren Alternative der Erfindung wird bei als Ätzmittel ein korrosives Gas, beispielsweise H oder Cl, verwendet, vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur, die insbesondere größer oder gleich 800° C ist.In a further alternative of the invention, a corrosive gas, for example H or Cl, is used as the etchant, preferably at an elevated temperature, which is in particular greater than or equal to 800 ° C.
Im geschilderten Beispiel wird die gesamte Pufferschicht 2 während des Laser-Abhebe-Verfahrens zersetzt, so dass diese eine Trennzone darstellt. Alternativ kann die Pufferschicht 2 und das Laser-Abhebe-Verfahren so aufeinander abgestimmt sein, dass nur eine Trennzone in der Pufferschicht oder in der Nähe der Pufferschicht zersetzt wird, die dünner ist als diese .In the example described, the entire buffer layer 2 is decomposed during the laser lift-off process, so that it represents a separation zone. Alternatively, the buffer layer 2 and the laser lift-off method can be coordinated with one another in such a way that only a separation zone in the buffer layer or in the vicinity of the buffer layer that is thinner than this is decomposed.
Bei dem Vorätzschritt werden unterschiedliche Kristallfacetten der Kontaktschicht 3 freigelegt. Danach wird die vorgeätzte Fläche der Kontaktschicht 3 in einem Nachätzschritt mit einem weiteren nass-chemischen Ätzmittel behandelt (angedeutet durch die Pfeile mit dem Bezugszeichen 130) , das vorwiegend an Kristalldefekten ätzt und unterschiedliche Kristallfacetten an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge selektiv ätzt (man vergleiche Figur Id) . Das weitere nass-chemische Ätzmittel enthält im Beispielfall KOH. Durch die Behandlung mit KOH kann die Oberfläche der Kontaktschicht sehr effektiv aufgeraut werden; die beim Vorätzen erzeugte Rauhigkeit wird hinsichtlich Effizienz für die Strahlungsauskopplung erheblich verbessert.In the pre-etching step, different crystal facets of the contact layer 3 are exposed. The pre-etched surface of the contact layer 3 is then treated in a post-etching step with a further wet-chemical etchant (indicated by the arrows with the reference symbol 130), which etches predominantly on crystal defects and selectively etches different crystal facets on the separating surface of the semiconductor layer sequence (see FIG. Id ). The further wet chemical etchant contains KOH in the example. The surface of the contact layer can be roughened very effectively by the treatment with KOH; the roughness generated during the pre-etching is considerably improved with regard to efficiency for coupling out the radiation.
Bevorzugt wird bei dem Nachätzschritt KOH in konzentrierter Form als Ätzmittel verwendet. Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird hierbei mit KOH mit einer Konzentration von 25% bei einer Temperatur zwischen 70°C und 90°C, beispielsweise bei 80°C, geätzt, wobei die Ätzzeit zwischen 3 min und 10 min liegt. Alternativ kann für den Nachätzschritt als Atzmittel ein korrosives Gas, beispielsweise H oder Cl , verwendet werden.In the post-etching step, KOH is preferably used in concentrated form as the etchant. In a further preferred embodiment of the invention, KOH is etched at a concentration of 25% at a temperature between 70 ° C. and 90 ° C., for example at 80 ° C., the etching time being between 3 min and 10 min. Alternatively, a corrosive gas, for example H or Cl, can be used as the etching agent for the post-etching step.
Die Figur 2a zeigt eine Oberfläche nach dem Trockenätzen. Die Figur 2b ein Oberfläche nach dem weiteren Ätzen mit KOH.Figure 2a shows a surface after dry etching. 2b shows a surface after further etching with KOH.
Zu Verbesserung der AufrauungsWirkung weist die Kontaktschicht 3 zumindest an der zur Pufferschicht 2 hin gewandten Seite eine im Vergleich zu den nachfolgenden Schichten 4, 5 und 6 erhöhte Defektdichte auf.To improve the roughening effect, the contact layer 3 has, at least on the side facing the buffer layer 2, an increased defect density compared to the subsequent layers 4, 5 and 6.
Weiterhin besitzt die Kontaktschicht 3 zumindest an der zurFurthermore, the contact layer 3 has at least on the
Pufferschicht hin gewandten Seite eine Si-Buffer layer facing side a Si
Dotierstoffkonzentration zwischen einschließlich 1*1018 cm"3 und einschließlich 1*1019 cm"3. Dies ermöglicht eine einfacheDopant concentration between 1 * 10 18 cm "3 and 1 * 10 19 cm " 3 . This enables easy
Herstellung eines ohmschen Kontaktes auf der KontaktschichtEstablishing an ohmic contact on the contact layer
3.Third
Bei einer alternativen Ausgestaltung desIn an alternative embodiment of the
Ausführungsbeispieles ist die GaN-Pufferschicht 2 dünner als die beim Laser-Liftoff-Verfahren zersetzte Schichtdicke und ist der AI -Gehalt der Kontaktschicht 3 zumindest in einem zur Pufferschicht 2 hin gewandten Bereich zwischen etwa 1% und etwa 7%. Dieser Bereich der Kontaktschicht 3 wird beim Laser- Liftoff unter Bildung von gasförmigem Stickstoff und metallischem Ga und AI zersetzt und AI wird aufgeschmolzen und in die verbleibende Kontaktschicht 3 eingesintert .In the exemplary embodiment, the GaN buffer layer 2 is thinner than the layer thickness decomposed in the laser lift-off method and the Al content of the contact layer 3 is between approximately 1% and approximately 7%, at least in a region facing the buffer layer 2. This area of the contact layer 3 is decomposed during the laser liftoff with the formation of gaseous nitrogen and metallic Ga and Al, and Al is melted and sintered into the remaining contact layer 3.
Auf diese Weise kann an der GaN-Kontaktschicht 3 ein Aluminium-n-Kontakt erzeugt werden.In this way, an aluminum n contact can be produced on the GaN contact layer 3.
Auf die mikrostrukturierte Fläche der GaN-Kontaktschicht 3 wird nachfolgend ein Bondpad, insbesondere eine Bondpad- Metallisierung zum elektrischen Anschließen der n-Seite der Halbleiterschichtfolge 100 aufgebracht (Figur le) . Dieser weist beispielsweise TiAl auf. Durch die Mikrostrukturierung der Kontaktschicht 3 wird eine Aufrauung auf einer Skala erzeugt, die dem blauen Spektralbereich des sichtbaren Spektrums elektromagnetischer Strahlung entspricht. Die Aufrauungsstrukturen liegen insbesondere in der Größenordnung einer halben inneren Wellenlänge der in der aktiven Halbleiterschicht 5 erzeugten elektromagnetischen Strahlung.A bond pad, in particular a bond pad metallization for electrically connecting the n side of the semiconductor layer sequence 100 is subsequently applied to the microstructured surface of the GaN contact layer 3 (FIG. 1). This has, for example, TiAl. The microstructuring of the contact layer 3 produces a roughening on a scale that corresponds to the blue spectral range of the visible spectrum of electromagnetic radiation. The roughening structures are in particular of the order of half an inner wavelength of the electromagnetic radiation generated in the active semiconductor layer 5.
Beim Aufwachsen der epitaktischen Schichtenfolge mittels MOVPE (metallorganische Gasphasenepitaxie) wird vorzugsweise die 000-1-Kristallflache (N-Face des hexagonalen Nitridgitters) dem Saphir-Aufwachssubstrat zugewandt.When the epitaxial layer sequence is grown by means of MOVPE (organometallic gas phase epitaxy), the 000-1 crystal surface (N-face of the hexagonal nitride lattice) is preferably turned towards the sapphire growth substrate.
Als Strahlungsquelle für das Laser-Liftoff-Verfahren wird eine Laser-Strahlungsquelle mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 350 nm und 360 nm oder kurzwelliger verwendet.A laser radiation source with a wavelength in the range between 350 nm and 360 nm or shorter wavelength is used as the radiation source for the laser liftoff method.
Auf der von der Halbleiterschichtfolge 100 abgewandten Seite des Trägerkörpers 10 wird vor oder nach dessen Verbinden mit der Halbleiterschichtfolge 100 eine Kontaktschicht 12 zum elektrischen Anschließen des Dünnschicht-Leuchtdiodenchips 20, wie er in der Figur le ausschnittsweise dargestellt ist, aufgebracht. Diese Kontaktschicht besteht beispielsweise aus AI oder aus einer Ti/Al-Schichtfolge .On the side of the carrier body 10 facing away from the semiconductor layer sequence 100, a contact layer 12 for electrically connecting the thin-film LED chip 20, as shown in detail in the figure le, is applied before or after its connection to the semiconductor layer sequence 100. This contact layer consists, for example, of Al or a Ti / Al layer sequence.
Bei einer weiteren Ausfuhrungsform des Verfahrens kann die Spiegelschicht vor dem Verbinden mit dem Trägerkörper 10 mit einer ähnlichen Skala wie die Kontaktschicht 3 mikrostrukturiert werden.In a further embodiment of the method, the mirror layer can be microstructured on a similar scale as the contact layer 3 before being connected to the carrier body 10.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Ausführungsbeispiel verbleibt nach dem Laser-Liftoff keine vollständig durchgehende Schicht von metallischem Ga und ggf. AI auf der Kontaktschicht 3, sondern nur eine netzartige oder inselartige Struktur von metallischen Ga und ggf. AI- Rückständen, die beim nachfolgenden Vorätzschritt zumindest annähernd in die Kontaktschicht 3 übertragen wird, um für die nachfolgende KOH-Ätzung bewußt unterschiedliche Kristallfacetten anzubieten.In an alternative embodiment of the method according to the exemplary embodiment, no completely continuous layer of metallic Ga and possibly Al remains on the contact layer 3 after the laser liftoff, but only a network-like or island-like structure of metallic Ga and possibly Al residues, which subsequent pre-etching step is at least approximately transferred into the contact layer 3 in order for the subsequent KOH etching deliberately offer different crystal facets.
Für den Vorätzschritt eignet sich wiederum wie oben beschrieben ein Trockenätzverfahren (RIE-Verfahren) oder ein nass-chemisches Ätzverfahren, vorzugsweise mit KOH in verdünnter Form (z.B. KOH 5% bei Raumtemperatur; Ätzzeit 5 min bis 15 min) .For the pre-etching step, a dry etching process (RIE process) or a wet chemical etching process is again suitable, as described above, preferably with diluted KOH (e.g. KOH 5% at room temperature; etching time 5 min to 15 min).
Für den folgenden Nachätzschritt wird wiederum bevorzugt KOH, besonders bevorzugt wie oben beschrieben in konzentrierter Form, verwendet .For the subsequent post-etching step, KOH is again preferably used, particularly preferably as described above in concentrated form.
KOH wirkt selektiv auf unterschiedliche Kristallfacetten und führt so zu einer mikroskopischen Aufrauung. Als Ätzkeime dienen dabei Ätzkanten aus dem vorangehenden RIE-Prozeß und Kristalldefekte in der Kontaktschicht oder ggf. im verbliebenen Bereich der Pufferschicht 2, falls diese beim Laser-Liftoff nicht vollständig zersetzt worden ist.KOH acts selectively on different crystal facets and thus leads to microscopic roughening. In this case, etching edges from the preceding RIE process and crystal defects in the contact layer or, if appropriate, in the remaining area of the buffer layer 2 serve as etching seeds if the latter has not been completely decomposed during the laser liftoff.
Alternative kann wiederum für den Nachätzschritt als Ätzmittel ein korrosives Gas, beispielsweise H oder Cl , verwendet werden, vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur, die insbesondere größer oder gleich 800° C ist.Alternatively, a corrosive gas, for example H or Cl, can again be used as the etchant for the post-etching step, preferably at an elevated temperature, which is in particular greater than or equal to 800 ° C.
Das in den Figuren 3a bis 3e schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem der Figuren la bis le und deren verschiedenen Ausfuhrungsformen insbesondere dadurch, dass beim Laser-Liftoff 110 (Figur 3b) nahezu keine oder überhaupt keine Rückstände von metallischem Ga und ggf. AI auf der Kontaktschicht 3 verbleiben und dass unmittelbar nach dem Laser-Liftoff 110 die Kontaktschicht 3 mit einem KOH-haltigen Ätzmittel, vorzugsweise in der oben beschriebenen konzentrierten Form, geätzt wird (angedeutet durch die Pfeile 130 in Figur 3c) .The exemplary embodiment shown schematically in FIGS. 3a to 3e differs from that of FIGS. 1a to 1e and their various embodiments, in particular in that the laser liftoff 110 (FIG. 3b) has almost no or no residues of metallic Ga and possibly Al of the contact layer 3 remain and that immediately after the laser liftoff 110, the contact layer 3 is etched with a KOH-containing etchant, preferably in the concentrated form described above (indicated by the arrows 130 in FIG. 3c).
Selbstverständlich kann auch hier, falls zweckmäßig, vor dem Ätzen mit KOH vorgeätzt werden, um beispielsweise unterschiedliche Kristallfacetten und/oder -defekte freizulegen, oder wie beschrieben ein korrosives Gas wie H oder Cl als Ätzmittel verwendet werden.Of course, if appropriate, before Etching can be pre-etched with KOH, for example to expose different crystal facets and / or defects, or a corrosive gas such as H or Cl can be used as the etchant as described.
Alternativ kann auch hier, ebenso wie beim oben in Verbindung mit den Figuren la bis le beschriebenen Ausführungsbeispiel, nach dem Trennen vom Substrat 1 auf der Kontaktschicht 3 eine Restschicht der Pufferschicht 2 verbleiben, falls diese dicker ist als deren beim Trennschritt zersetzte Zone. Die Aufrauung wird dann auf dem Rest der Pufferschicht 2 erzeugt .Alternatively, as in the exemplary embodiment described above in connection with FIGS. 1 a to 1 a, a residual layer of the buffer layer 2 can remain on the contact layer 3 after separation from the substrate 1, if this is thicker than its zone which was decomposed in the separation step. The roughening is then produced on the rest of the buffer layer 2.
Die obige Erläuterung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht auf eine Beschränkung der Erfindung auf diese zu verstehen. Vielmehr fallen insbesondere sämtliche Verfahren unter den Grundgedanken der Erfindung, bei denen eine Trennfläche einer Halbleiterschicht nach deren materialzersetzendem Liftoff vom Aufwachssubstrat mittels einer Defektätze mikrostrukturiert wird. The above explanation of the invention with reference to the exemplary embodiments is of course not to be understood as restricting the invention to these. Rather, in particular, all methods fall under the basic ideas of the invention, in which a separating surface of a semiconductor layer is microstructured by means of a defect set after the material-decomposing liftoff from the growth substrate.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Mikrostrukturierung einer strahlungsemittierenden Fläche einer Halbleiterschichtfolge für einen Dünnschicht- Leuchtdiodenchip, insbesondere einer strahlungsemittierenden Halbleiterschichtfolge auf der Basis von Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, mit folgenden Verfahrensschritten: (a) Aufwachsen der Halbleiterschichtfolge auf einem Substrat ; (b) Ausbilden oder Aufbringen einer Spiegel schicht auf der Halbleiterschichtfolge, die zumindest einen Teil einer in der Halbleiterschichtfolge bei deren Betrieb erzeugten und zur Spiegelschicht hin gerichteten Strahlung in die Halbleiterschichtfolge zurückreflektiert ; (c) Trennen der Halbleiterschichtfolge vom Substrat mittels eines Abhebe-Verfahrens, bei dem eine Trennzone in der Halbleiterschichtfolge zumindest teilweise zersetzt wird, derart, dass an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge, von der das Substrat abgetrennt ist, anisotrop Rückstände eines Bestandteils der Trennzone, insbesondere eines metallischen Bestandteils der Trennschicht verbleiben; und (d) Ätzen der mit den Rückständen versehenen Trennfläche der Halbleiterschichtfolge mittels eines Trockenätzverfahrens, mittels eines gasförmigen Ätzmittels oder mittels eines nass-chemischen Ätzmittels, bei dem die anisotropen Rückstände zumindest temporär als Ätzmaske verwendet werden.1. A method for microstructuring a radiation-emitting surface of a semiconductor layer sequence for a thin-film light-emitting diode chip, in particular a radiation-emitting semiconductor layer sequence based on nitride compound semiconductor material, with the following method steps: (a) growing the semiconductor layer sequence on a substrate; (b) forming or applying a mirror layer on the semiconductor layer sequence which reflects at least part of a radiation generated in the semiconductor layer sequence during its operation and directed towards the mirror layer back into the semiconductor layer sequence; (c) separating the semiconductor layer sequence from the substrate by means of a lifting-off method, in which a separation zone in the semiconductor layer sequence is at least partially decomposed, such that anisotropic residues of a component of the separation zone, in particular, on the separation surface of the semiconductor layer sequence from which the substrate is separated a metallic component of the separating layer remain; and (d) etching the separating surface of the semiconductor layer sequence provided with the residues by means of a dry etching method, by means of a gaseous etching agent or by means of a wet-chemical etching agent, in which the anisotropic residues are used at least temporarily as an etching mask.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem in Schritt (d) sowohl Rückstände der Trennzone als auch die Halbleiterschichtfolge an deren Trennfläche materialabtragend geätzt werden. 2. The method according to claim 1, in which in step (d) both residues of the separation zone and the semiconductor layer sequence are etched on the separation surface of the material.
3. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in Schritt (d) unterschiedliche Kristallfacetten der Halbleiterschichtfolge freigelegt werden .3. The method according to at least one of the preceding claims, in which in step (d) different crystal facets of the semiconductor layer sequence are exposed.
4. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das nass-chemische Ätzmittel KOH, vorzugsweise in verdünnter Form, enthält, oder das gasförmige Ätzmittel ein korrosives Gas, insbesondere H oder Cl, enthält.4. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the wet chemical etchant contains KOH, preferably in dilute form, or the gaseous etchant contains a corrosive gas, in particular H or Cl.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche , bei dem nach Verfahrensschritt (d) die geätzte Trennfläche mit einem weiteren nass-chemischen oder gasförmigen Ätzmittel behandelt wird, das vorwiegend an Kristalldefekten ätzt und unterschiedliche Kristallfacetten an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge selektiv ätzt.5. The method according to at least one of the preceding claims, in which after process step (d) the etched interface is treated with a further wet-chemical or gaseous etchant which etches predominantly on crystal defects and selectively etches different crystal facets on the interface of the semiconductor layer sequence.
6. Verfahren nach Anspruch 5 , bei dem das weitere nass-chemische Ätzmittel KOH, vorzugsweise in konzentrierter Form, oder das gasförmige Ätzmittel ein korrosives Gas, insbesondere H oder Cl enthält .6. The method according to claim 5, wherein the further wet chemical etchant KOH, preferably in concentrated form, or the gaseous etchant contains a corrosive gas, in particular H or Cl.
7. Verfahren zur Mikrostrukturierung einer strahlungsemittierenden Fläche einer Halbleiterschichtfolge für einen Dünnschicht- Leuchtdiodenchip, insbesondere einer strahlungsemittierenden Halbleiterschichtfolge auf der Basis von Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, mit folgenden Verf hrensschritten: (a) Aufwachsen der Halbleiterschichtfolge auf einem Substrat ; (b) Ausbilden oder Aufbringen einer Spiegelschicht auf der Halbleiterschichtfolge, die zumindest einen Teil einer in der Halbleiterschichtfolge bei deren Betrieb erzeugten und zur Spiegelschicht hin gerichteten Strahlung in die Halbleiterschichtfolge zurückreflektiert ; (c) Trennen der Halbleiterschichtfolge vom Substrat, bei dem eine Trennzone aus Verbindungshalbleitermaterial der Halbleiterschichtfolge zumindest teilweise zersetzt wird, und (d) Ätzen der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge, von der das Substrat abgetrennt ist, mit einem Ätzmittel, das vorwiegend an Kristalldefekten ätzt und unterschiedliche Kristallfacetten an der Trennfläche selektiv ätzt.7. A method for microstructuring a radiation-emitting surface of a semiconductor layer sequence for a thin-film light-emitting diode chip, in particular a radiation-emitting semiconductor layer sequence based on nitride compound semiconductor material, with the following method steps: (a) growing the semiconductor layer sequence on a substrate; (b) Forming or applying a mirror layer on the semiconductor layer sequence, the at least part a radiation generated in the semiconductor layer sequence during its operation and directed towards the mirror layer is reflected back into the semiconductor layer sequence; (c) separating the semiconductor layer sequence from the substrate, in which a separation zone made of compound semiconductor material of the semiconductor layer sequence is at least partially decomposed, and (d) etching the separating surface of the semiconductor layer sequence from which the substrate is separated, using an etchant which etches predominantly on crystal defects and different Selectively etches crystal facets at the interface.
8. Verfahren nach Anspruch 7 , bei dem in Schritt (d) das Ätzmittel KOH, vorzugsweise in konzentrierter Form, enthält .8. The method according to claim 7, wherein in step (d) the etchant contains KOH, preferably in concentrated form.
9. Verfahren nach Anspruch 7 , bei dem in Schritt (d) das Ätzmittel ein korrosives Gas, insbesondere H oder Cl enthält.9. The method according to claim 7, wherein in step (d) the etchant contains a corrosive gas, in particular H or Cl.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche , bei dem in Schritt (c) in der Trennzone Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial der Halbleiterschichtfolge derart zersetzt wird, dass gasförmiger Stickstoff entsteht .10. The method according to at least one of the preceding claims, in which in step (c) in the separation zone nitride compound semiconductor material of the semiconductor layer sequence is decomposed such that gaseous nitrogen is formed.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche , bei dem das Abhebe-Verfahren ein Laser-Abhebe-Verfahren ist .11. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the lifting-off method is a laser lifting-off method.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtfolge an der Trennfläche eine im Vergleich zu einem aus Sicht des Substrats der Trennfläche nachgeordneten Teil der Halbleiterschichtfolge erhöhte Defektdichte aufweist.12. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the semiconductor layer sequence at the interface is one in comparison to one from the point of view of the substrate Partition downstream part of the semiconductor layer sequence has increased defect density.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Bereich der Halbleiterschichtfolge, in der die Trennzone liegt, eine Pufferschicht ist.13. The method according to claim 12, wherein the region of the semiconductor layer sequence in which the separation zone lies is a buffer layer.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtfolge mindestens ein Material aus dem System InxAlyGaι_x-yN mit O ≤ x ≤ l, 0 < y < 1 und x+y < 1 enthält.14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the semiconductor layer sequence contains at least one material from the system In x Al y Gaι_ x - y N with O ≤ x ≤ l, 0 <y <1 and x + y <1.
15. Verfahren nach Anspruch 14 unter Rückbezug auf mindestens einen der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Trennzone im Wesentlichen GaN aufweist und auf der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge anisotrop Rückstände aus metallischem Ga zurückbleiben.15. The method according to claim 14 with reference to at least one of claims 1 to 6, in which the separation zone essentially comprises GaN and anisotropic residues of metallic Ga remain on the separation surface of the semiconductor layer sequence.
16. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtfolge an deren Trennfläche eine Dotierstoffkonzentration zwischen einschließlich 1*101S cm"3 und einschließlich 1*1020 cm"3 aufweist .16. The method according to at least one of the preceding claims, in which the semiconductor layer sequence has a dopant concentration at its interface between between 1 * 10 1S cm "3 and 1 * 10 20 cm " 3 .
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Dotierstoff Si ist .17. The method of claim 16, wherein the dopant is Si.
18. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in der Trennzone AlGaN enthalten ist, dessen AI -Gehalt derart gewählt ist, dass es in Schritt (c) zersetzt wird, und AI in die Halbleiterschichtfolge eingesintert wird.18. The method according to at least one of the preceding claims, in which AlGaN is contained in the separation zone, the Al content of which is selected such that it is decomposed in step (c), and Al is sintered into the semiconductor layer sequence.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der AI -Gehalt zwischen etwa 1% und etwa 10%, insbesondere zwischen etwa 1% und etwa 7% AI liegt. 19. The method according to claim 18, wherein the AI content is between about 1% and about 10%, in particular between about 1% and about 7% AI.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem in Schritt (c) AI aufgeschmolzen und in die Halbleiterschichtfolge eingesintert wird.20. The method according to claim 18 or 19, wherein in step (c) AI is melted and sintered into the semiconductor layer sequence.
21. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem die Trennzone eine GaN-Schicht aufweist, an die sich gesehen vom Substrat eine AlGaN-Schicht anschließt und in Schritt (c) die gesamte GaN-Schicht und ein Teil der AlGaN-Schicht zersetzt wird.21. The method according to at least one of claims 18 to 20, wherein the separation zone has a GaN layer, to which, seen from the substrate, is connected an AlGaN layer and in step (c) the entire GaN layer and part of the AlGaN layer. Layer is decomposed.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge ein Aluminium- n-Kontakt erzeugt wird.22. The method according to any one of claims 18 to 21, in which an aluminum n-contact is produced on the separating surface of the semiconductor layer sequence.
23. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Saphir-Substrat verwendet wird.23. The method according to at least one of the preceding claims, in which a sapphire substrate is used.
24. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem auf die mikrostrukturierte Trennfläche der Halbleiterschichtfolge ein Kontaktpad, insbesondere eine Kontaktmetallisierung zum elektrischen Anschließen der Halbleiterschichtfolge aufgebracht wird.24. The method according to at least one of the preceding claims, in which a contact pad, in particular a contact metallization for electrically connecting the semiconductor layer sequence, is applied to the microstructured separating surface of the semiconductor layer sequence.
25. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem durch die Mikrostrukturierung an der Trennfläche der Halbleiterschichtfolge eine Aufrauung auf einer Skala erzeugt wird, die einem Wellenlängenbereich einer von der Halbleiterschichtfolge in deren Betrieb ausgesandten elektromagnetischen Strahlung entspricht.25. The method according to at least one of the preceding claims, in which the microstructuring on the interface of the semiconductor layer sequence generates a roughening on a scale that corresponds to a wavelength range of an electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layer sequence in its operation.
26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die AufrauungsStrukturen in der Größenordnung einer halben inneren Wellenlänge liegt.26. The method of claim 25, wherein the roughening structure is on the order of half an inner wavelength.
27. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtfolge insgesamt aus hexagonalem GaN-basiertem Material auf dem Substrat aufgewachsen wird, bei dem die 000-1-Kristallflache (N- Face des hexagonalen Nitridgitters) dem Substrat zugewandt wird.27. The method according to at least one of the preceding claims, in which the semiconductor layer sequence is made entirely of hexagonal GaN-based material on the substrate is grown, in which the 000-1 crystal surface (N-face of the hexagonal nitride lattice) faces the substrate.
28. Verfahren nach Anspruch 10 oder nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 27 unter Rückbezug auf Anspruch 10, bei dem in Schritt (c) eine Laser-Strahlungsquelle mit einer Wellenlänge im Bereich zwischen 350 nm und 360 nm oder kürzerer Wellenlänge verwendet wird.28. The method according to claim 10 or according to at least one of claims 11 to 27 with reference back to claim 10, in which in step (c) a laser radiation source with a wavelength in the range between 350 nm and 360 nm or shorter wavelength is used.
29. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem in Schritt (b) ein Braggspiegel aufgebracht wird.29. The method according to at least one of the preceding claims, in which a Bragg mirror is applied in step (b).
30. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem in Schritt (b) eine Spiegelschicht hergestellt wird, die eine strahlungsdurchlässige Schicht und eine, gesehen von der Halbleiterschichtfolge, dieser nachgeordnete reflektierende Schicht aufweist.30. The method according to at least one of the preceding claims, in which in step (b) a mirror layer is produced which has a radiation-transmissive layer and, seen from the semiconductor layer sequence, this subordinate reflecting layer.
31. Verfahren nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 30, bei dem die Spiegelschicht eine Reflexionsschicht mit einer Mehrzahl von Fenstern zur Halbleiterschichtfolge hin aufweist und in den Fenstern eine von der Reflexionsschicht verschiedene Stromtransportschicht angeordnet ist .31. The method according to at least one of claims 1 to 30, in which the mirror layer has a reflection layer with a plurality of windows facing the semiconductor layer sequence and a current transport layer which is different from the reflection layer is arranged in the windows.
32. Elektromagnetische Strahlung emittierender Halbleiterchip mit zumindest - einer epitaktisch hergestellten Halbleiterschichtfolge, der eine n-leitende Halbleiterschicht, eine p-leitende Halbleiterschicht und einen zwischen diesen beiden Halbleiterschichten angeordneten elektromagnetische Strahlung erzeugenden Bereich aufweist, wobei zumindest eine der Halbleiterschichten ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial aufweist, und - einem Trägerkörper, auf dem der Halbleiterschichtstapel angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine Halbleiterschicht der Halbleiterschichtfolge mittels eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mikrostrukturiert ist .32. Electromagnetic radiation-emitting semiconductor chip with at least one epitaxially produced semiconductor layer sequence, which has an n-type semiconductor layer, a p-type semiconductor layer and an area generating electromagnetic radiation arranged between these two semiconductor layers, at least one of the semiconductor layers having a nitride compound semiconductor material, and - A carrier body on which the semiconductor layer stack is arranged, characterized in that at least one semiconductor layer of the semiconductor layer sequence is microstructured by means of a method according to one of the preceding claims.
33. Halbleiterchip nach Anspruch 32, bei dem die Spiegelschicht strukturiert ist . 33. The semiconductor chip according to claim 32, in which the mirror layer is structured.
EP04730193A 2004-04-29 2004-04-29 Method for production a radiation-emitting semi-conductor chip Withdrawn EP1741144A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/DE2004/000892 WO2005106972A1 (en) 2004-04-29 2004-04-29 Method for production a radiation-emitting semi-conductor chip

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1741144A1 true EP1741144A1 (en) 2007-01-10

Family

ID=34957625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04730193A Withdrawn EP1741144A1 (en) 2004-04-29 2004-04-29 Method for production a radiation-emitting semi-conductor chip

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7897423B2 (en)
EP (1) EP1741144A1 (en)
JP (1) JP4653804B2 (en)
KR (2) KR101361630B1 (en)
CN (1) CN100423300C (en)
DE (1) DE112004002809B9 (en)
WO (1) WO2005106972A1 (en)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100661602B1 (en) * 2005-12-09 2006-12-26 삼성전기주식회사 Method for forming the vertically structured gan type light emitting diode device
JP2007258323A (en) * 2006-03-22 2007-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor light emitting element
KR101393745B1 (en) * 2007-06-21 2014-05-12 엘지이노텍 주식회사 Semiconductor LED and fabrication method thereof
DE102007057756B4 (en) 2007-11-30 2022-03-10 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Process for producing an optoelectronic semiconductor body
CN100561762C (en) * 2007-12-07 2009-11-18 厦门市三安光电科技有限公司 GaN-based light emitting device in seamless bonding process and preparation method thereof
WO2010020077A1 (en) * 2008-08-22 2010-02-25 Lattice Power (Jiangxi) Corporation Method for fabricating ingaain light-emitting device on a combined substrate
US8815618B2 (en) * 2008-08-29 2014-08-26 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Light-emitting diode on a conductive substrate
DE102009000287A1 (en) 2009-01-19 2010-07-22 Robert Bosch Gmbh Light module, has LED formed in substrate, layer made of photo luminescent material for covering LED, and recess filled with photo luminescent material and provided in surface of substrate and/or LED
JP2011029574A (en) * 2009-03-31 2011-02-10 Toyoda Gosei Co Ltd Method for producing group iii nitride-based compound semiconductor device
KR101081129B1 (en) 2009-11-30 2011-11-07 엘지이노텍 주식회사 Light emitting device and fabrication method thereof
WO2011069242A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Cooledge Lighting Inc. Semiconductor dice transfer-enabling apparatus and method for manufacturing transfer-enabling apparatus
US20110151588A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-23 Cooledge Lighting, Inc. Method and magnetic transfer stamp for transferring semiconductor dice using magnetic transfer printing techniques
US8334152B2 (en) 2009-12-18 2012-12-18 Cooledge Lighting, Inc. Method of manufacturing transferable elements incorporating radiation enabled lift off for allowing transfer from host substrate
DE102009060749B4 (en) * 2009-12-30 2021-12-30 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelectronic semiconductor chip
CN101807649B (en) * 2010-03-19 2013-01-23 厦门市三安光电科技有限公司 High-brightness AlGaInP-based light-emitting diode with introduced roughened layer and manufacturing method thereof
CN101807648B (en) * 2010-03-19 2012-12-26 厦门市三安光电科技有限公司 Introduction-type roughening nitrogen polar surface gallium nitride based light-emitting diode and manufacturing method thereof
KR101055779B1 (en) * 2010-06-15 2011-08-11 서울옵토디바이스주식회사 Method of fabricating high efficiency light emitting diode
DE102010048617A1 (en) * 2010-10-15 2012-04-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing a semiconductor layer sequence, radiation-emitting semiconductor chip and optoelectronic component
US8906712B2 (en) * 2011-05-20 2014-12-09 Tsmc Solid State Lighting Ltd. Light emitting diode and method of fabrication thereof
JP5292456B2 (en) 2011-12-28 2013-09-18 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Group III nitride semiconductor device and manufacturing method thereof
DE102012210494B4 (en) * 2012-06-21 2023-12-28 Pictiva Displays International Limited Organic light-emitting diode
KR101878748B1 (en) 2012-12-20 2018-08-17 삼성전자주식회사 Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same
JP5514341B2 (en) * 2013-03-12 2014-06-04 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 Method for manufacturing group III nitride semiconductor device
DE102014105208A1 (en) * 2014-04-11 2015-10-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh A method of fabricating a nitride compound semiconductor device
US9595616B1 (en) * 2015-12-02 2017-03-14 Sandia Corporation Vertical III-nitride thin-film power diode
JP7007053B2 (en) * 2017-10-17 2022-01-24 株式会社ディスコ Lift-off method
TWI735263B (en) * 2020-06-19 2021-08-01 台灣愛司帝科技股份有限公司 Method of manufacturing a red light-emitting chip carrying structure
WO2022073230A1 (en) * 2020-10-10 2022-04-14 苏州晶湛半导体有限公司 Substrate stripping method for semiconductor structure

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739217A (en) 1969-06-23 1973-06-12 Bell Telephone Labor Inc Surface roughening of electroluminescent diodes
JP3179346B2 (en) 1996-08-27 2001-06-25 松下電子工業株式会社 Method for producing gallium nitride crystal
KR100481994B1 (en) * 1996-08-27 2005-12-01 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Stripping method, transfer method of thin film device, and thin film device, thin film integrated circuit device and liquid crystal display device manufactured using the same
DE19640594B4 (en) 1996-10-01 2016-08-04 Osram Gmbh module
WO1998019375A1 (en) * 1996-10-30 1998-05-07 Hitachi, Ltd. Optical information processor and semiconductor light emitting device suitable for the same
JP3776538B2 (en) * 1996-12-24 2006-05-17 ローム株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US6233267B1 (en) * 1998-01-21 2001-05-15 Brown University Research Foundation Blue/ultraviolet/green vertical cavity surface emitting laser employing lateral edge overgrowth (LEO) technique
US6071795A (en) 1998-01-23 2000-06-06 The Regents Of The University Of California Separation of thin films from transparent substrates by selective optical processing
US6218280B1 (en) 1998-06-18 2001-04-17 University Of Florida Method and apparatus for producing group-III nitrides
WO1999067815A1 (en) 1998-06-23 1999-12-29 Trustees Of Boston University Crystallographic wet chemical etching of iii-nitride material
US6608330B1 (en) * 1998-09-21 2003-08-19 Nichia Corporation Light emitting device
US20010042866A1 (en) * 1999-02-05 2001-11-22 Carrie Carter Coman Inxalygazn optical emitters fabricated via substrate removal
DE19955747A1 (en) 1999-11-19 2001-05-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optical semiconductor device with multiple quantum well structure, e.g. LED, has alternate well layers and barrier layers forming super-lattices
JP2003532298A (en) 2000-04-26 2003-10-28 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Light emitting semiconductor device
DE10020464A1 (en) * 2000-04-26 2001-11-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Radiation-emitting semiconductor element has a semiconductor body formed by a stack of different semiconductor layers based on gallium nitride
DE10026254A1 (en) 2000-04-26 2001-11-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Radiation-emitting semiconductor element has a semiconductor body formed by a stack of different semiconductor layers based on gallium nitride
TWI292227B (en) * 2000-05-26 2008-01-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light-emitting-dioed-chip with a light-emitting-epitaxy-layer-series based on gan
DE10040448A1 (en) 2000-08-18 2002-03-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor chip and method for its production
JP4431925B2 (en) * 2000-11-30 2010-03-17 信越半導体株式会社 Method for manufacturing light emitting device
DE10064448A1 (en) 2000-12-22 2002-07-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Process for roughening a semiconductor chip for optoelectronics
JP5283293B2 (en) * 2001-02-21 2013-09-04 ソニー株式会社 Semiconductor light emitting device
JP4524953B2 (en) * 2001-05-18 2010-08-18 パナソニック株式会社 Method for manufacturing nitride semiconductor substrate and method for manufacturing nitride semiconductor device
US6750158B2 (en) 2001-05-18 2004-06-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for producing a semiconductor device
TW564584B (en) 2001-06-25 2003-12-01 Toshiba Corp Semiconductor light emitting device
JP4244542B2 (en) * 2001-08-28 2009-03-25 日亜化学工業株式会社 Gallium nitride compound semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
US6617261B2 (en) * 2001-12-18 2003-09-09 Xerox Corporation Structure and method for fabricating GaN substrates from trench patterned GaN layers on sapphire substrates
JP2003188142A (en) 2001-12-19 2003-07-04 Sony Corp Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device
US6455340B1 (en) * 2001-12-21 2002-09-24 Xerox Corporation Method of fabricating GaN semiconductor structures using laser-assisted epitaxial liftoff
TW576864B (en) * 2001-12-28 2004-02-21 Toshiba Corp Method for manufacturing a light-emitting device
CA2466141C (en) 2002-01-28 2012-12-04 Nichia Corporation Nitride semiconductor device having support substrate and its manufacturing method
DE10243757A1 (en) * 2002-01-31 2004-04-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor chip manufacturing method, e.g. for LED manufacture, by matching thermal expansion coefficient to carrier to radiation profile and pulse length of laser beam used to separate from substrate
TWI226139B (en) * 2002-01-31 2005-01-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method to manufacture a semiconductor-component
DE10245628A1 (en) * 2002-09-30 2004-04-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Light-emitting semiconductor chip includes mirror layer with planar reflection surfaces inclined at acute angle with respect to main plane of beam production region
JP3795007B2 (en) * 2002-11-27 2006-07-12 松下電器産業株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP4440529B2 (en) * 2002-11-27 2010-03-24 士郎 酒井 Manufacturing method of nitride semiconductor light emitting device
US6986693B2 (en) * 2003-03-26 2006-01-17 Lucent Technologies Inc. Group III-nitride layers with patterned surfaces

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FUJII T ET AL: "Increase in the extraction efficiency of GaN-based light-emitting diodes via surface roughening", APPLIED PHYSICS LETTERS, AIP, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS, MELVILLE, NY, US, vol. 84, no. 6, 9 February 2004 (2004-02-09), pages 855 - 857, XP012062026, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.1645992 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007535152A (en) 2007-11-29
CN1943044A (en) 2007-04-04
KR20120105059A (en) 2012-09-24
US8273593B2 (en) 2012-09-25
US7897423B2 (en) 2011-03-01
DE112004002809A5 (en) 2007-05-24
KR101361630B1 (en) 2014-02-11
DE112004002809B9 (en) 2024-02-01
KR101248195B1 (en) 2013-03-27
DE112004002809B4 (en) 2023-11-02
CN100423300C (en) 2008-10-01
US20080093611A1 (en) 2008-04-24
US20110140141A1 (en) 2011-06-16
KR20070026546A (en) 2007-03-08
JP4653804B2 (en) 2011-03-16
WO2005106972A1 (en) 2005-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112004002809B4 (en) Method for producing a radiation-emitting semiconductor chip and semiconductor chip produced by this method
DE112006001084B4 (en) Light-emitting devices with active layers that extend into open dimples
EP1314209B1 (en) Method for producing a radiation-emitting semiconductor chip based on iii-v nitride semiconductor material, and a corresponding radiation-emitting semiconductor chip
EP1277241B1 (en) Gan-based light-emitting-diode chip
EP1709694B1 (en) Thin-film led comprising a current-dispersing structure
EP1920508B1 (en) Method for lateral separation of a semiconductor wafer stack
EP1920469B1 (en) Method for laterally cutting through a semiconductor wafer and optoelectronic component
EP1284026A1 (en) Light-emitting-diode chip comprising a sequence of gan-based epitaxial layers which emit radiation, and a method for producing the same
DE112007000223T5 (en) A nitride semiconductor light emitting element having an improved light extraction efficiency
DE102004030603A1 (en) Method for production of semiconductor chips, especially radiation emitting chips involves forming epitaxially produced growth substrate, forming separation layer, connecting the wafer to ancillary support wafer and separating
WO2012049031A1 (en) Method for producing a semiconductor layer sequence, radiation-emitting semiconductor chip, an optoelectronic component
EP2273574B1 (en) Method for producing a light emitting diode with a light emitting diode chip on a GaN basis
DE10322705B4 (en) Manufacturing Method for LED with Thick III-V Semiconductor Epitaxial Layer and Such LED
EP1299909B1 (en) Ingan-based light-emitting diode chip and a method for the production thereof
EP2519979B1 (en) Optoelectronic semiconductor chip having two intermediate layers based on algan
DE102007057756B4 (en) Process for producing an optoelectronic semiconductor body
DE102005003460A1 (en) Thin film light emitting diode with current-dispersing structure has transverse conductivity of current dispersion layer increased by forming two-dimensional electron or hole gas
DE102008038852B4 (en) Method for producing an optoelectronic component and optoelectronic component
DE102008030821A1 (en) An electroluminescent device and method of making an electroluminescent device
DE10244447B4 (en) Radiation-emitting semiconductor device with vertical emission direction and manufacturing method thereof
EP3841619A1 (en) Optoelectronic semiconductor component having a semiconductor contact layer and method for producing the optoelectronic semiconductor component
DE102022120161A1 (en) OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH EPITACTICALLY GROWN LAYER AND METHOD FOR PRODUCING THE OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT
WO2018177764A1 (en) Method for producing light-emitting diode chips and light-emitting diode chip

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060926

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: KAISER, STEPHAN

Inventor name: HAHN, BERTHOLD

Inventor name: HAERLE, VOLKER

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE

17Q First examination report despatched

Effective date: 20070905

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H01L 33/22 20100101AFI20131127BHEP

Ipc: H01L 33/00 20100101ALI20131127BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20131220

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20140501