EP2011161A2 - Optoelektronisches halbleiterbauelement - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement

Info

Publication number
EP2011161A2
EP2011161A2 EP07722298A EP07722298A EP2011161A2 EP 2011161 A2 EP2011161 A2 EP 2011161A2 EP 07722298 A EP07722298 A EP 07722298A EP 07722298 A EP07722298 A EP 07722298A EP 2011161 A2 EP2011161 A2 EP 2011161A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optoelectronic semiconductor
semiconductor component
layer
intermediate layer
component according
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Withdrawn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
EP07722298A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Eichler
Stephan Miller
Uwe Strauss
Volker HÄRLE
Matthias Sabathil
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 EP2011161A2 publication Critical patent/EP2011161A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H01L33/44—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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H01L33/465—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector with a resonant cavity structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • 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
    • H01L33/20—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
    • H01L33/36—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 electrodes
    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials

Definitions

  • An optoelectronic semiconductor component is specified.
  • An object to be solved is to specify an optoelectronic semiconductor component which has a particularly long service life. Another object to be achieved is to specify an optoelectronic semiconductor component which has a particularly high efficiency. Another object is to provide a method for producing such an optoelectronic semiconductor component.
  • the optoelectronic semiconductor component described here is, for example, a light-emitting diode, that is to say a light-emitting diode or a laser diode.
  • the optoelectronic semiconductor component may also be an RCLED (resonant cavity light emitting diode) or a VCSEL (vertical cavity surface emitting laser).
  • the optoelectronic component has a carrier substrate.
  • the functional layers of the optoelectronic semiconductor component - that is to say a component structure of the optoelectronic semiconductor component which is one for generating radiation provided active layer - are mechanically fixedly connected to the carrier substrate.
  • the component structure of the optoelectronic component it is possible for the component structure of the optoelectronic component to be electrically contactable via the carrier substrate.
  • the carrier substrate is preferably not a growth substrate on which the component structure of the optoelectronic
  • Semiconductor device is epitaxially deposited, but to a substrate on which the device structure is applied after its preparation or to which a wear layer is applied, is deposited on the epitaxial deposition of the device structure after application.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises an intermediate layer which mediates adhesion between the carrier substrate and the component structure of the optoelectronic semiconductor component.
  • the intermediate layer can be, for example, a bonding layer, by means of which the carrier substrate is bonded to the component structure.
  • the intermediate layer it is possible for the intermediate layer to mechanically bond the carrier substrate to a wear layer.
  • the device structure On the side facing away from the carrier substrate side of the wear layer, the device structure may then be grown epitaxially.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a component structure with an active layer, which is provided for generating radiation.
  • the active layer is suitable for generating electromagnetic radiation in the blue and / or ultraviolet spectral range.
  • the active layer may include multiple semiconductor layers.
  • the active layer comprises a pn junction, a heterostructure, a single quantum well structure and / or a multiple quantum well structure.
  • the term quantum well structure also encompasses any structure in which charge carriers can undergo quantization of their energy states by confinement.
  • the term quantum well structure does not include an indication of the dimensionality of the quantization. It thus includes quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these structures.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a carrier substrate, an intermediate layer which mediates adhesion between the carrier substrate and a component structure, wherein the component structure comprises an active layer which is provided for generating radiation.
  • the component structure has a wear layer.
  • the wear layer is connected to the carrier substrate by means of the intermediate layer.
  • the device structure is epitaxially grown. That is, the device structure with the active layer follows the wear layer in the growth direction.
  • the wear layer preferably consists of GaN with a particularly low dislocation density.
  • the dislocation density is less than 10 8 per cm 2 , more preferably less than 10 7 per cm 2 .
  • the wear layer is for example, a layer of high-quality, low-defect semiconductor material such as GaN.
  • the carrier substrate may be formed from a less expensive material, for example defect-rich GaN.
  • the useful layer has a separating surface which faces away from the carrier substrate.
  • the wear layer is triggered, for example, from a thicker Nutzsubstrat along the separation surface.
  • the separation surface is preferably planarized and epitaxially overgrown.
  • the device structure is epitaxially deposited on this planarized interface.
  • the intermediate layer is electrically insulating.
  • the intermediate layer can consist of a silicon nitride or a silicon oxide or contain at least one of these materials.
  • the intermediate layer contains at least one of the following materials: SiN, SiO 2 / Si 3 N 4, Al 2 O 3, Ta 2 O, HfO 2.
  • the intermediate layer comprises at least one oxide, nitride and / or fluoride of at least one of the following elements: Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B Ti.
  • the intermediate layer consists of an oxygen-containing compound.
  • the intermediate layer has a refractive index which is smaller than the refractive index of the material from which the wear layer is formed. The intermediate layer may then form a mirror for the electromagnetic radiation generated in the active layer.
  • the reflectivity of the intermediate layer is increased by a layer sequence of high and low-refraction layers for small angles of incidence. That is, the intermediate layer comprises a layer sequence of alternating high and low refractive layers, which may form, for example, a Bragg mirror structure.
  • the intermediate layer is formed particularly smoothly on the side which faces the component structure. Such a smooth intermediate layer allows a particularly good reflectivity of the intermediate layer.
  • the side of the intermediate layer which faces the carrier substrate is made rough. This allows a good transmission of electromagnetic radiation in the direction of the radiation exit surface of the semiconductor device. This is because such a rough interface of the intermediate layer reduces the probability of total reflection at the intermediate layer.
  • the intermediate layer mediates a electrical contact between the carrier substrate and the device structure.
  • the intermediate layer then contains or consists, for example, of a transparent conductive oxide (TCO), for example ITO (indium tin oxide) or ZnO.
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium tin oxide
  • ZnO zinc oxide
  • the intermediate layer is at least partially permeable to the electromagnetic radiation generated in the active layer.
  • the refractive index of the intermediate layer is adapted to the refractive index of the material from which the wear layer is formed, and / or the material from which the carrier substrate is formed. That is, the refractive index of the intermediate layer is then approximately equal to the refractive index of the material from which the wear layer is formed, and / or approximately equal to the refractive index of the material from which the carrier substrate is formed.
  • the refractive index of the intermediate layer differs by a maximum of 20% from the refractive index of the material, preferably at most 10%, more preferably at most 5% of the refractive index of the material of the wear layer and / or the carrier substrate.
  • a radiation exit surface of the optoelectronic semiconductor component is roughened.
  • a roughening can take place, for example, by means of in-situ roughening during the epitaxy through V-shaped openings, which preferably occur at dislocations.
  • Another possible technique for roughening the radiation exit surface is the formation of mesets on the radiation exit surface. That means on the Radiation exit surface mesa structures are produced by epitaxial growth or etching.
  • a highly transparent contact layer is applied to at least one side of the optoelectronic semiconductor component.
  • the highly transparent contact layer may for example contain or consist of a transparent conductive oxide.
  • the semiconductor component is designed in the manner of a flip-chip.
  • the component structure is preferably provided with a reflective electrode.
  • Component side facing away from the carrier substrate is then preferably, as described above, roughened and structured to improve the light extraction by the substrate. That is, the radiation exit surface of the optoelectronic semiconductor component is formed at least in places by the side of the carrier substrate which faces away from the component structure.
  • the side of the carrier substrate facing away from the component structure is mirrored so that the electromagnetic radiation generated in the active layer is reflected.
  • at least a part of the radiation exit surface is given by the side of the component structure which faces away from the carrier substrate.
  • the intermediate layer comprises a dielectric mirror or forms such a dielectric mirror.
  • the intermediate layer comprises a Bragg mirror or forms such a Bragg mirror.
  • the intermediate layer contains at least one of the following materials: SiN, SiO 2 , Si 3 N 4, Al 2 O 3, Ta 2 O 5 , HfO 2 .
  • the intermediate layer comprises a Bragg mirror or forms a Bragg mirror which contains a multiplicity of alternating first and second layers.
  • the first layers are preferably formed from SiO 2 and / or Al 2 O 3
  • the second layers are preferably formed from Ta 2 Os and / or HfO 2 .
  • the intermediate layer formed as a dielectric mirror or Bragg mirror is a bonding layer, which mediates adhesion between the carrier substrate and the component structure of the optoelectronic semiconductor component. That is to say, the intermediate layer performs a dual function in this embodiment: it serves to reflect the electromagnetic radiation generated in operation in the active layer of the optoelectronic semiconductor component and provides a mechanical adhesion between the carrier substrate and the component structure.
  • the optoelectronic component comprises an output mirror, which is arranged on the side of the component structure facing away from the intermediate layer.
  • the coupling-out mirror is formed by at least one of the following mirrors: metallic mirror, dielectric mirror, Bragg mirror.
  • the coupling-out mirror comprises a Bragg mirror which contains a multiplicity of alternating first and second layers.
  • the first layers are preferably formed from SiO 2 and / or Al 2 O 3 and the second layers are preferably formed from Ta 2 ⁇ s and / or HfO 2.
  • the intermediate layer formed as a mirror and the coupling-out mirror to form a resonator for the electromagnetic radiation generated in the active layer of the component structure of the optoelectronic semiconductor component in accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor component.
  • This embodiment is particularly well suited for an RCLED or a VCSEL.
  • the distance between the intermediate layer and the outcoupling mirror is at most 10 ⁇ m, preferably at most 3 ⁇ m, particularly preferably at most 2 ⁇ m.
  • a contact layer which is a contact layer, is arranged between the component structure and the outcoupling mirror transparent conductive oxide comprises or consists of such.
  • the contact layer contains or consists of ITO. That is, between the side of the component structure facing away from the intermediate layer and the outcoupling mirror, a contact layer is arranged which contains or consists of a transparent conductive oxide.
  • the component structure and the coupling-out mirror preferably each directly adjoin this contact layer.
  • the method comprises growing an active layer on a wear layer.
  • the wear layer is, for example, a layer of GaN which has a particularly small dislocation density.
  • the method comprises providing a carrier substrate.
  • the carrier substrate may be for Example, to a low-cost GaN substrate act, which has a relatively high dislocation density.
  • the method comprises connecting the carrier substrate to a useful substrate by means of an intermediate layer.
  • the payload substrate is a thick, low dislocation GaN substrate.
  • the method comprises producing a break seed layer in the payload substrate.
  • this fracture seed layer can take place by means of the implantation of hydrogen ions into the payload substrate.
  • a fracture seed layer is formed, along which a part of the useful substrate can be detached in a subsequent method step, so that a useful layer remains, which is connected to the carrier substrate via the intermediate layer.
  • the wear layer can be removed by annealing from the remaining useful substrate.
  • the method comprises the following steps:
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of a second exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of a third exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional representation of a fourth exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional illustration of a fifth exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • FIG. 6 shows a schematic plot of the reflectivity at the intermediate layer.
  • FIG. 7 shows a schematic plot of the intensity of the radiation emitted by the component.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a first exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a carrier substrate 1.
  • the carrier substrate 1 is formed from a low-cost GaN which has a relatively high dislocation density.
  • An intermediate layer 2 which has a lower refractive index and good adhesion to GaN, is applied to the carrier substrate .1.
  • the intermediate layer 2 is formed of SiO 2.
  • the thickness of the intermediate layer 2 is preferably at least 100 ran.
  • the device structure 50 includes a Wear layer 3, which consists of GaN and is at least partially separated from a Nutzsubstrat.
  • the dislocation density of the wear layer is less than 10 ⁇ per cm 2 , preferably smaller
  • the wear layer 3 has a release layer 4 which faces away from the support substrate 1.
  • the wear layer 3 was separated along the release layer 4 from the Nutzsubstrat.
  • the wear layer 3 follows an electron injection layer 12 after.
  • the electron injection layer 12 is, for example, a layer composed of n-AlInGaN. It is also possible for the wear layer 3 to form the electron injection layer 12. In this case, the wear layer 3 is separated from an n-AlInGaN Nutzsubstrat.
  • the electron injection layer 12 is followed by an active layer 5.
  • the active layer 5 comprises at least one structure provided for the generation of radiation.
  • the active layer 5 may comprise a pn junction, a heterostructure, a quantum well structure and / or a multiple quantum well structure.
  • the active layer 5 is followed by a second conductive layer, for example a p-AHnGaN hole injection layer 6, which is preferably roughened and / or patterned on its side facing away from the active layer 5, in order to increase the probability of a radiation exit.
  • a second conductive layer for example a p-AHnGaN hole injection layer 6, which is preferably roughened and / or patterned on its side facing away from the active layer 5, in order to increase the probability of a radiation exit.
  • the mesettes it is also possible for the mesettes to be structured in the hole injection layer 6.
  • the hole injection layer 6 is followed by a contact layer 7, which for example contains or consists of a transparent conductive oxide, such as ITO.
  • a bonding pad 8 is applied, by means of which the device can be contacted electrically, for example by wire bonding.
  • the wear layer 3 or the electron injection layer 12 is exposed at least in places from the side facing away from the carrier substrate.
  • the optoelectronic semiconductor component described in connection with FIG. 1 is, for example, a light-emitting diode.
  • the carrier substrate 1 may be electrically insulating and transparent.
  • the carrier substrate 1 is then made of sapphire.
  • the intermediate layer 2 then preferably has a refractive index which is smaller than that of sapphire.
  • n- and p-type layers are reversed. That is, the carrier substrate may also adjoin a p-type layer.
  • the component is designed as a flip-chip component, in which a highly reflective mirror is applied to the hole injection layer 6 or the contact layer 7.
  • the internal efficiency strongly depends on the defect density. This defect density is essentially determined by the substrate. Thus, defect areas are possible in the heteroepitaxy of gallium nitride on sapphire or of gallium nitride on silicon carbide 10 8 to 10 1 O p ro cm 2.
  • the second factor for the component efficiency is the coupling of the light beams generated in the semiconductor layer from the semiconductor into the environment. This decoupling is limited by reflections at the interface and by total reflection angle for the material transition.
  • Efficient light extraction is achieved with thin-film technology.
  • the principle is to give the generated light beams several times a chance to extract light.
  • the radiation exit surface is structured or roughened to obtain an angle change in the case of reflection, the opposite side is mirrored.
  • the structure between surface and mirror is kept as thin as possible in order to minimize absorption in the material.
  • the laser lift-off process today dominates for substrate separation in conjunction with eutectic bonding.
  • a wafer bonding process combined with grinding and etching away the mother substrate is possible.
  • Light-emitting diode chips in thin-film construction are described, for example, in the publications WO 02/13281 A1 and EP 0 905 797 A2, the disclosure content of which with regard to the thin-film construction is hereby expressly incorporated by reference.
  • Another possibility for obtaining high light decoupling are epitaxial structures on a highly transparent substrate (for example sapphire) in conjunction with highly transparent ones Front-side current spreading layers (contacts) and in conjunction with changes in the paths of the reflected light, such as structuring or roughening surfaces and / or interfaces.
  • a highly transparent substrate for example sapphire
  • Front-side current spreading layers contacts
  • changes in the paths of the reflected light such as structuring or roughening surfaces and / or interfaces.
  • the efficiency of such structuring is greatly reduced, since gallium nitride is highly absorbent, especially for radiation in the UV range.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an optoelectronic semiconductor device described here in a schematic sectional view.
  • the intermediate layer 2 is designed to be electrically conductive and establishes a contact with the component structure 50.
  • the intermediate layer 2 is or contains a transparent conductive oxide such as ITO or ZnO.
  • the side of the carrier substrate 1 facing away from the component structure 50 is then preferably designed to be reflective for the electromagnetic radiation 20 generated in the active layer 5.
  • the active layer is preferably suitable for generating electromagnetic radiation 20 having a wavelength which is smaller than 380 nm.
  • the wear layer 3 then consists or preferably contains AlGaN.
  • Such a wear layer can be epitaxied on a GaN Nutzsubstrat. This layer relaxes during bonding to the carrier substrate after detachment from the Nutzsubstrat, so that for the epitaxial growth of the subsequent layers of the device structure 50 is a low-defect AlGaN wear layer 3 is available, which is integrated into the device structure 50.
  • Such a wear layer 3 can then simultaneously form an electron injection layer 12. It is also possible that the wear layer 3 consists of AlGaInN or contains this material.
  • a quasi-substrate 10 is first produced.
  • a high-quality GaN Nutzsubstrat is provided, preferably a
  • an epitaxially grown layer or layer sequence which may contain at least one of the following materials: GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN, is already present on the GaN Nutzsubstrat.
  • a breaker seed layer is formed which extends in a lateral direction parallel to a major surface of the gallium nitride substrate.
  • the break seed layer is preferably generated by the implantation of hydrogen ions from one side of the GaN payload substrate.
  • the GaN useful substrate is bonded to a carrier substrate 1 before or after generation of the break seed layer.
  • the break seed layer is brought to form a lateral fracture. This can be done for example by tempering.
  • the result is a wear layer 3, which is transferred from the Nutzsubstrat on the carrier substrate 1.
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here in a schematic sectional illustration.
  • the optoelectronic semiconductor component in turn comprises a carrier substrate 1, which is formed, for example, from low-cost GaN, which may have a relatively high dislocation density of greater than 10 9 per cm 2 .
  • the carrier substrate 1 may also be formed of sapphire.
  • the intermediate layer 2 is a Bragg mirror.
  • the intermediate layer 2 then comprises a Bragg mirror or forms a Bragg mirror containing a plurality of alternating first and second layers.
  • the first layers are preferably formed from SiO 2 and / or Al 2 O 3 and the second layers are preferably formed from Ta 2 O 5 and / or HfO 2.
  • the device structure 50 comprises a wear layer 3, which consists of high-quality GaN and is separated from a Nutzsubstrat.
  • the dislocation density of the wear layer 3 is less than 10 8 per cm 2 , preferably less than 10 7 per cm 2 .
  • the interface between the wear layer 3 and the remaining device structure 50 is trouble-free.
  • the wear layer 3 has a release layer 4 which faces away from the support substrate 1.
  • the wear layer 3 is separated, for example by a detachment process along the release layer 4 from the Nutzsubstrat after bonding of the Nutzsubstrats on the carrier substrate 1 by means of the intermediate layer 2.
  • the wear layer 3 follows a first conductive layer, which is, for example, an electron injection layer 12.
  • the electron injection layer 12 contains or consists of n-AlInGaN in the exemplary embodiment of FIG.
  • the electron injection layer 12 is followed by an active layer 5, which comprises at least one structure provided for the generation of radiation.
  • the active layer 5 is followed by a second conductive layer, for example a hole injection layer 6.
  • the hole injection layer 6 contains or consists of p-doped AlInGaN, for example.
  • the hole layer 6 is followed by a contact layer 7.
  • the contact layer 7 is formed, for example, from ITO (indium tin oxide).
  • the thickness of the contact layer 7 is preferably a multiple of half the wavelength of the electromagnetic radiation 20 generated in the active layer divided by the refractive index of the material of the contact layer 7. More preferably, the thickness of the contact layer 7 is the wavelength of the electromagnetic radiation generated in the active layer 5
  • the contact layer 7 may be combined with a p + / n + tunnel junction.
  • a metallic contact 8 is applied, which is for example annular.
  • a Auskoppelapt 13 is applied to the contact layer 7.
  • the output mirror 13 forms a resonator with the mirror formed by the intermediate layer 2 the electromagnetic radiation 20 generated in the active layer 5.
  • the output mirror 13 is embodied, for example, as a dielectric mirror, preferably as a Bragg mirror.
  • the Auskoppelapt 13 may correspond in its structure, for example, the mirror of the intermediate layer 2.
  • the outcoupling mirror 13 then comprises a Bragg mirror or forms a Bragg mirror containing a plurality of alternating first and second layers.
  • the first layers are preferably formed from SiO 2 and / or Al 2 O 3 and the second layers are preferably formed from Ta 2 O 5 and / or HfO 2.
  • At least one metallic bonding pad 9, by means of which the optoelectronic semiconductor component can be electrically contacted on the n-side, is applied to a surface of the electron injection layer 12 which is exposed, for example, by means of a mesa etching.
  • the optoelectronic semiconductor component of FIG. 1 preferably forms an RCLED or a VCSEL.
  • the principle of RCLED or VCSEL is to embed a light-generating layer between two mirrors.
  • the mirrors may be metal or dielectric layers.
  • a method for VCSEL and RCLED nitride-based is presented, which allows a resonant embedding of the active layer 5 between two mirrors 2, 13 with close proximity and at the same time includes a low-defect crystal structure.
  • a new method is presented which uses a lattice-matched, low-offset epitaxy to produce an RCLED or VCSEL structure with a small number of low mirror gap modes. It can be optimally decoupled by the substrate light.
  • the substrate is prepared for a later detachment process, for example by means of hydrogen implantation.
  • the substrate is optionally planarized and a Bragg mirror is applied to the substrate.
  • a Bragg mirror for example, SiO 2 -TiO 2 layer sequences or SiO 2 -Ta 2 O 5 or SiO 2 -HfC> 2 or, instead of SiO 2, also Al 2 O 3 are suitable.
  • an SiO 2 release is not advantageous.
  • the SiO 2 layer is bonded directly to a carrier substrate, for example sapphire or cost-effective - possibly defect-rich - GaN.
  • a substrate wear layer 3 with the dielectric layers of the intermediate layer 2 is separated from the substrate by blisters and lateral cracking. The order of the steps can be varied.
  • the preferred thickness is less than 10 microns, preferably less than 3 microns.
  • the mirror coating may be metallic, for example, of or silver or dielectric.
  • a highly transparent contact layer by means of, for example, ITO in combination with an overlying dielectric mirror is preferred.
  • the thickness of the contact layer is preferably a multiple of (Wavelength / 2) / refractive index, in particular Ix wavelength / refractive index.
  • the novel component consists of an AlGaInN layer package with a light-generating, active layer and a
  • the layer package lies at least partially between two mirrors, the layer thickness between the mirrors 2, 13 is less than 2 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ emission wavelength / (refractive index of the material between the mirrors 2, 13).
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here in a schematic sectional illustration.
  • the coupling-out mirror 13 is formed by a metal mirror which forms an ohmic contact with the contact layer 7.
  • the output mirror 13 serves in addition to its optical properties for current injection into the opto-electronic semiconductor device.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor component described here in a schematic sectional illustration.
  • the metallic contact 8 is of annular design, such that it is located at the edge of the component.
  • the uncovered by the metallic contact 8 surface of the active layer 5 facing away from the contact layer 7 is covered with a Auskoppelapt 13, which is formed for example by a Bragg mirror.
  • FIG. 6 shows the reflectivity at the interface between a SiO 2 intermediate layer 2 and GaN as a function of the thickness d of the intermediate layer 2 for one wavelength, and the radiation of 460 nm generated by the active layer 5.
  • the reflectivity here was for example for an optoelectronic Semiconductor device, as described in connection with Figure 1, determined.
  • the intermediate layer 2 proves to be particularly advantageous if the electromagnetic radiation generated in the active layer 5 is strongly absorbed in the carrier substrate 1. This is the case, in particular, for emission wavelengths of less than 380 nm for a GaN carrier substrate.
  • FIG. 7 shows the intensity ratio of the electromagnetic radiation generated by the active layer 5 for a defect density (DD) of 2 ⁇ 10 -4 per cm 2 in comparison to a defect density of 2 ⁇ 10 -4 per cm 2.
  • DD defect density
  • the reduced defect density due to the wear layer 3 has a particularly advantageous effect, for example in the case of a component as described in connection with FIG.

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, mit: - einem Trägersubstrat, - einer Zwischenschicht, die eine Haftung zwischen dem Trägersubstrat und einer Bauelementstruktur vermittelt, wobei die Bauelementstruktur eine aktive Schicht umfasst, die zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist, angegeben.

Description

Optoelektronisches Halbleiterbauelement
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement angegeben.
Die Druckschrift DE 19640594 sowie die Druckschrift US 2005/0247950 beschreiben optoelektronische Halbleiterbauelemente sowie Verfahren zu deren Herstellung.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine besonders hohe Lebensdauer aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das einen besonders hohen Wirkungsgrad aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Halbleiterbauelements anzugeben.
Bei dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelement handelt es sich beispielsweise um eine Lumineszenzdiode, das heißt eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode. Insbesondere kann es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement auch um eine RCLED (resonant cavity light emitting diode) oder einen VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das optoelektronische Bauelement ein Trägersubstrat auf . Die funktionellen Schichten des optoelektronischen Halbleiterbauelements - das heißt eine Bauelementstruktur des optoelektronischen Halbleiterbauelements, die eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Schicht umfasst - sind mit dem TrägerSubstrat mechanisch fest verbunden. Weiter ist es möglich, dass die Bauelementstruktur des optoelektronischen Bauelements über das Trägersubstrat elektrisch kontaktierbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Trägersubstrat dabei nicht um ein Aufwachssubstrat, auf dem die Bauelementstruktur des optoelektronischen
Halbleiterbauelements epitaktisch abgeschieden ist, sondern um ein Substrat, auf das die Bauelementstruktur nach ihrer Herstellung aufgebracht wird oder auf das eine Nutzschicht aufgebracht wird, auf die nach dem Aufbringen die Bauelementstruktur epitaktisch abgeschieden wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Zwischenschicht, die eine Haftung zwischen dem Trägersubstrat und der Bauelementstruktur des optoelektronischen Halbleiterbauelements vermittelt. Bei der Zwischenschicht kann es sich beispielsweise um eine Bondschicht handeln, mittels der das Trägersubstrat an die Bauelementstruktur gebondet ist. Ferner ist es möglich, dass die Zwischenschicht das Trägersubstrat mit einer Nutzschicht mechanisch verbindet. Auf die dem Trägersubstrat abgewandte Seite der Nutzschicht kann die Bauelementstruktur dann epitaktisch aufgewachsen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Bauelementstruktur mit einer aktiven Schicht, die zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist. Vorzugsweise ist die aktive Schicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich geeignet. Die aktive Schicht kann dazu mehrere Halbleiterschichten umfassen. Beispielsweise umfasst die aktive Schicht einen pn-Übergang, eine Heterostruktur, eine EinfachquantentopfStruktur und/oder eine Mehrfachquantentopfstruktur . Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst insbesondere auch jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss ("confinement") eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren können. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalitat der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge , Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement ein Trägersubstrat, eine Zwischenschicht, die eine Haftung zwischen dem Trägersubstrat und einer Bauelementstruktur vermittelt, wobei die Bauelementstruktur eine aktive Schicht umfasst, die zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die BauelementStruktur eine Nutzschicht auf. Die Nutzschicht ist mittels der Zwischenschicht mit dem Trägersubstrat verbunden. Auf die dem Trägersubstrat abgewandte Seite der Nutzschicht ist die Bauelementstruktur epitaktisch aufgewachsen. Das heißt die Bauelementstruktur mit der aktiven Schicht folgt der Nutzschicht in Wachstumsrichtung nach. Vorzugsweise besteht die Nutzschicht aus GaN mit einer besonders niedrigen Versetzungsdichte. Bevorzugt ist die Versetzungsdichte dabei kleiner als 108 pro cm2, besonders bevorzugt kleiner 107 pro cm2. Das heißt bei der Nutzschicht handelt es sich beispielsweise um eine Schicht aus hochwertigem, defektarmen Halbleitermaterial wie GaN. Das Trägersubstrat hingegen kann aus einem kostengünstigeren Material, beispielsweise defektreichem GaN gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Nutzschicht eine Trennfläche auf, die dem TrägerSubstrat abgewandt ist. Die Nutzschicht ist beispielsweise aus einem dickeren Nutzsubstrat entlang der Trennfläche ausgelöst. Die Trennfläche ist vorzugsweise planarisiert und epitaktisch überwachsen. Beispielsweise ist die Bauelementstruktur auf diese planarisierte Trennfläche epitaktisch abgeschieden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Zwischenschicht elektrisch isolierend. Die Zwischenschicht kann dazu aus einem Siliziumnitrid oder einem Siliziumoxid bestehen oder zumindest eines dieser Materialien enthalten. Beispielsweise enthält die Zwischenschicht dabei zumindest eines der folgenden Materialien: SiN, Siθ2/ Si3N4, AI2O3, Ta2θs, HfO2.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Zwischenschicht zumindest ein Oxid, Nitrid und / oder Fluorid zumindest einer der folgenden Elemente auf: Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B, Ti.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements besteht die Zwischenschicht aus einer sauerstoffhaltigen Verbindung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Zwischenschicht einen Brechungsindex auf, der kleiner ist, als der Brechungsindex des Materials, aus dem die Nutzschicht gebildet ist. Die Zwischenschicht kann dann einen Spiegel für die in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Reflektivität der Zwischenschicht durch eine Schichtfolge von hoch und niedrig brechenden Schichten für kleine Einfallswinkel erhöht. Das heißt, die Zwischenschicht umfasst eine Schichtenfolge von alternierend hoch und niedrig brechenden Schichten, die beispielsweise eine Bragg-Spiegelstruktur bilden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Zwischenschicht auf der Seite, die der Bauelementstruktur zugewandt ist, besonders glatt ausgebildet. Eine solch glatte Zwischenschicht ermöglicht eine besonders gute Reflektivität der Zwischenschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Seite der Zwischenschicht, die dem Trägersubstrat zugewandt ist, rau ausgebildet. Dies ermöglicht eine gute Transmission von elektromagnetischer Strahlung in Richtung hin zur Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine solch raue Grenzfläche der Zwischenschicht die Wahrscheinlichkeit für Totalreflexion an der Zwischenschicht verringert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements vermittelt die Zwischenschicht einen elektrischen Kontakt zwischen dem Trägersubstrat und der Bauelementstruktur . Die Zwischenschicht enthält oder besteht dann beispielsweise aus einem transparenten leitfähigen Oxid (transparent conductive oxide - TCO) , zum Beispiel ITO (indium tin oxide) oder ZnO.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Zwischenschicht für die in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise durchlässig. Beispielsweise ist der Brechungsindex der Zwischenschicht dazu dem Brechungsindex des Materials, aus dem die Nutzschicht gebildet ist, und/oder dem Material, aus dem das Trägersubstrat gebildet ist, angepasst. Das heißt der Brechungsindex der Zwischenschicht ist dann in etwa gleich dem Brechungsindex des Materials, aus dem die Nutzschicht gebildet ist, und/oder in etwa gleich dem Brechungsindex des Materials, aus dem das Trägersubstrat gebildet ist. In etwa gleich heißt, dass der Brechungsindex der Zwischenschicht um maximal 20 % vom Brechungsindex des Materials, vorzugsweise maximal 10 %, besonders bevorzugt maximal 5 % vom Brechungsindex des Materials der Nutzschicht und/oder des Trägersubstrats abweicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelements aufgeraut. Eine solche Aufrauung kann beispielsweise mittels in-situ- Aufrauung während der Epitaxie durch V-förmige Öffnungen erfolgen, die bevorzugt an Versetzungen auftreten. Eine weitere mögliche Technik zur Aufrauung der Strahlungsaustrittsfläche ist die Bildung von Mesetten auf der Strahlungsaustrittsfläche. Das heißt auf der Strahlungsaustrittsfläche werden Mesa-Strukturen mittels epitaktischem Wachstums oder Ätzen erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zumindest auf eine Seite des optoelektronischen Halbleiterbauelements eine hochtransparente Kontaktschicht aufgebracht . Die hochtransparente Kontaktschicht kann beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid enthalten oder einem solchen bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauelement nach Art eines Flip-Chips ausgeführt. Dabei ist die Bauelementstruktur vorzugsweise mit einer reflektierenden Elektrode versehen. Die der
Bauelementstruktur abgewandte Seite des Trägersubstrats ist dann vorzugsweise, wie weiter oben beschrieben, aufgeraut und strukturiert, um die Lichtauskopplung durch das Substrat zu verbessern. Das heißt die Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist zumindest stellenweise durch die der Bauelementstruktur abgewandte Seite des Trägersubstrats gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die der Bauelementstruktur abgewandte Seite des Trägersubstrats verspiegelt, sodass die in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektiert wird. In diesem Fall ist zumindest ein Teil der Strahlungsaustrittsfläche durch die dem Trägersubstrat abgewandte Seite der Bauelementstruktur gegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst die Zwischenschicht einen dielektrischen Spiegel oder bildet einen solchen dielektrischen Spiegel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst die Zwischenschicht einen Bragg-Spiegel oder bildet einen solchen Bragg-Spiegel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements enthält die Zwischenschicht zumindest eines der folgenden Materialien: SiN, SiO2, Si3N4, AI2O3, Ta2O5, HfO2.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst die Zwischenschicht einen Bragg-Spiegel oder bildet einen Bragg-Spiegel, der eine Vielzahl sich abwechselnder erster und zweiter Schichten enthält. Dabei sind die ersten Schichten vorzugsweise aus SiO2 und/oder Al2θ3 gebildet und die zweiten Schichten sind vorzugsweise aus Ta2Os und/oder HfO2 gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die als dielektrischer Spiegel oder Bragg-Spiegel ausgebildete Zwischenschicht eine Bondschicht, die eine Haftung zwischen dem Trägersubstrat und der Bauelementstruktur des optoelektronischen Halbleiterbauelements vermittelt. Das heißt die Zwischenschicht nimmt in dieser Ausführungsform eine Doppelfunktion wahr: Sie dient zur Reflexion der in der aktiven Schicht des optoelektronischen Halbleiterbauelements im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung und sie vermittelt eine mechanische Haftung zwischen dem Trägersubstrat und der Bauelementstruktur. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische Bauelement einen Auskoppelspiegel, der auf der der Zwischenschicht abgewandten Seite der Bauelementstruktur angeordnet ist. Beispielsweise ist der AuskoppelSpiegel durch zumindest einen der folgenden Spiegel gebildet: Metallischer Spiegel, dielektrischer Spiegel, Bragg-Spiegel .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst der Auskoppelspiegel einen Bragg-Spiegel, der eine Vielzahl sich abwechselnder erster und zweiter Schichten enthält. Dabei sind die ersten Schichten vorzugsweise aus Siθ2 und/oder AI2O3 gebildet und die zweiten Schichten sind vorzugsweise aus Ta2θs und/oder HfO2 gebildet.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass die als Spiegel ausgebildete Zwischenschicht und der Auskoppelspiegel gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements einen Resonator für die in der aktiven Schicht der Bauelementstruktur des optoelektronischen Halbleiterbauelements erzeugte elektromagnetische Strahlung bilden. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut für eine RCLED oder einen VCSEL.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements beträgt der Abstand zwischen der Zwischenschicht und dem Auskoppelspiegel höchstens 10 μm, bevorzugt höchstens 3 μm, besonders bevorzugt höchstens 2 μm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist zwischen der Bauelementstruktur und dem Auskoppelspiegel eine KontaktSchicht angeordnet, die ein transparentes leitfähiges Oxid umfasst oder einem solchen besteht. Beispielsweise enthält oder besteht die Kontaktschicht aus ITO. Das heißt zwischen der der Zwischenschicht abgewandten Seite der Bauelementstruktur und dem Auskoppelspiegel ist eine Kontaktschicht angeordnet, die ein transparentes leitfähiges Oxid enthält oder aus einem solchen besteht. Vorzugsweise grenzen die Bauelementstruktur und der Auskoppelspiegel jeweils direkt an diese Kontaktschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements erfüllt die Dicke der Kontaktschicht, die zwischen Bauelementstruktur und Auskoppelspiegel angeordnet ist, folgende Beziehung: d = (m λ/2) / n^s • Dabei ist d die Dicke der Kontaktschicht, λ die Wellenlänge der in der aktiven Schicht erzeugten elektromagnetischen Strahlung, 1^-KS ^ie Brechzahl des Materials der Kontaktschicht und m eine natürlich Zahl ≥ 1.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Aufwachsen einer aktiven Schicht auf eine Nutzschicht. Bei der Nutzschicht handelt es sich zum Beispiel um eine Schicht aus GaN, die eine besonders kleine Versetzungsdichte aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines Trägersubstrats . Bei dem Trägersubstrat kann es sich zum Beispiel um ein kostengünstiges GaN-Substrat handeln, das eine relativ hohe Versetzungsdichte aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Verbinden des Trägersubstrats mit einem Nutzsubstrat mittels einer Zwischenschicht. Bei dem Nutzsubstrat handelt es sich zum Beispiel um ein dickes, versetzungsarmes GaN-Substrat .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren das Herstellen einer Bruchkeimschicht im Nutzsubstrat . Beispielsweise kann diese Bruchkeimschicht mittels der Implantation von Wasserstoff-Ionen in das Nutzsubstrat erfolgen. Dadurch wird eine Bruchkeimschicht ausgebildet, entlang derer in einem nachfolgenden Verfahrensschritt ein Teil des Nutzsubstrats abgelöst werden kann, sodass eine Nutzschicht verbleibt, die mit dem Trägersubstrat über die Zwischenschicht verbunden ist. Beispielsweise kann die Nutzschicht durch Tempern vom verbleibenden Nutzsubstrat abgelöst werden. Ein solches Verfahren zur Herstellung eines Quasi-Substrats mit Nutzschicht ist zum Beispiel in der Druckschrift WO 2005/004231 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Trägersubstrats,
- Verbinden des Trägersubstrats mit einem Nutzsubstrat mittels einer Zwischenschicht,
- Herstellen einer Bruchkeimschicht im Nutzsubstrat, - Ablösen eines Teils des Nutzsubstrats, sodass eine Nutzschicht verbleibt, die mit dem Trägersubstrat verbunden ist, und
- Aufwachsen einer Bauelementstruktur, die eine aktive Schicht umfasst, auf die Nutzschicht.
Im Folgenden wird das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement sowie das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements . Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
Figur 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
Figur 6 zeigt eine schematische Auftragung der Reflektivität an der Zwischenschicht.
Figur 7 zeigt eine schematische Auftragung der Intensität der vom Bauelement emittierten Strahlung.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements .
Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ein Trägersubstrat 1. Das Trägersubstrat 1 ist aus einem kostengünstigen GaN gebildet, das eine relativ hohe Versetzungsdichte aufweist .
Auf das Trägersubstrat .1 ist eine Zwischenschicht 2 aufgebracht, die einen niedrigeren Brechungsindex und eine gute Haftung auf GaN aufweist. Zum Beispiel ist die Zwischenschicht 2 aus Siθ2 gebildet. Die Dicke der Zwischenschicht 2 beträgt vorzugsweise wenigstens 100 ran.
Auf die Zwischenschicht 2 ist eine Bauelementstruktur 50 aufgebracht. Die BauelementStruktur 50 umfasst eine Nutzschicht 3, die aus GaN besteht und zumindest teilweise aus einem Nutzsubstrat abgetrennt ist. Die Versetzungsdichte der Nutzschicht ist kleiner 10^ pro cm2, bevorzugt kleiner
107 pro cm2. Die Nutzschicht 3 weist eine Trennschicht 4 auf, die dem Trägersubstrat 1 abgewandt ist. Die Nutzschicht 3 wurde entlang der Trennschicht 4 vom Nutzsubstrat abgetrennt.
Der Nutzschicht 3 folgt eine Elektroneninjektionsschicht 12 nach. Bei der Elektroneninjektionsschicht 12 handelt es sich zum Beispiel um eine Schicht, die aus n-AlInGaN besteht. Dabei ist es auch möglich, dass die Nutzschicht 3 die Elektroneninjektionsschicht 12 bildet. In diesem Fall ist die Nutzschicht 3 aus einem n-AlInGaN-Nutzsubstrat abgetrennt.
Der Elektroneninjektionsschicht 12 folgt eine aktive Schicht 5 nach. Die aktive Schicht 5 umfasst zumindest eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene Struktur. Beispielsweise kann die aktive Schicht 5 einen pn-Übergang, eine Heterostruktur, eine Quantentopfstruktur und/oder eine MehrfachquantentopfStruktur enthalten .
Der aktiven Schicht 5 folgt eine zweite leitende Schicht - beispielsweise eine p-AHnGaN-Löcherinjektionsschicht 6 - nach, die auf ihrer der aktiven Schicht 5 abgewandten Seite vorzugsweise aufgeraut und/oder strukturiert ist, um die Wahrscheinlichkeit eines Strahlungsaustritts durch zu erhöhen. Dazu ist es auch möglich, dass Mesetten in Löcherinjektionsschicht 6 strukturiert sind.
Der Löcherinjektionsschicht 6 folgt eine Kontaktschicht 7 nach, die beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid, wie ITO, enthält oder aus einem solchen besteht. Auf die Kontaktschicht 7 ist ein Bondpad 8 aufgebracht, mittels dem das Bauelement zum Beispiel durch Drahtkontaktierung elektrisch kontaktiert werden kann.
Im Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben ist, ist die Nutzschicht 3 oder die Elektroneninjektionsschicht 12 zumindest stellenweise von der dem Trägersubstrat abgewandten Seite her freigelegt. Auf die derart freigelegte Nutzschicht 3 ist ein Bondpad 9 aufgebracht, das zum n-seitigen Kontaktieren des optoelektronischen Halbleiterbauelements dient. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement, das in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben ist, handelt es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode.
Alternativ zur in Verbindung mit der Figur 1 beschriebenen Ausführungsform kann das Trägersubstrat 1 elektrisch isolierend und transparent sein. Beispielsweise besteht das Trägersubstrat 1 dann aus Saphir. Die Zwischenschicht 2 weist dann vorzugsweise einen Brechungsindex auf, der kleiner als der von Saphir ist.
Alternativ ist es weiter möglich, dass n- und p-leitende Schichten vertauscht sind. Das heißt das Trägersubstrat kann auch an eine p-leitende Schicht grenzen.
Alternativ ist es weiter möglich, dass das Bauelement als Flip-Chip-Bauelement ausgeführt ist, bei dem ein hoch reflektierender Spiegel auf die Löcherinjektionsschicht 6 oder die Kontaktschicht 7 aufgebracht ist.
Bei vielen LEDs, zum Beispiel UV-LEDs auf Galliumnitridbasis hängt der interne Wirkungsgrad stark von der Defektdichte ab. Diese Defektdichte ist wesentlich vom Substrat bestimmt. So sind Defektd.ich.ten bei der Heteroepitaxie von Galliumnitrid auf Saphir oder von Galliumnitrid auf Siliziumcarbid 108 bis 101O pro cm2 möglich.
Der zweite Faktor für die Bauteileffizienz ist die Auskopplung der in der Halbleiterschicht erzeugten Lichtstrahlen vom Halbleiter in die Umgebung. Diese Auskopplung ist begrenzt durch Reflektionen an der Grenzfläche und durch Totalreflektionswinkel für den Materialübergang .
Effiziente Lichtauskopplung wird mit Dünnfilmtechnik erreicht. Das Prinzip ist, den erzeugten Lichtstrahlen mehrfach eine Chance zur Lichtauskopplung zu geben. Dazu wird die Strahlungsaustrittsfläche strukturiert oder aufgeraut, um eine Winkeländerung im Fall einer Reflektion zu erhalten, die gegenüber liegende Seite wird verspiegelt. Vorzugsweise wird die Struktur zwischen Oberfläche und Spiegel möglichst dünn gehalten, um Absorption im Material zu minimieren. In der Dünnfilm-Chiptechnologie dominiert heute das Laser-Liftoff- Verfahren zum Substrat-Trennen in Verbindung mit eutektischem Bonden. Alternativ ist ein Waferbond-Prozess kombiniert mit Schleifen und Wegätzen des Muttersubstrats möglich. Leuchtdiodenchips in Dünnfilmbauweise sind beispielsweise in den Druckschriften WO 02/13281 Al sowie EP 0 905 797 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Dünnfilmbauweise hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine weitere Möglichkeit, hohe Lichtauskopplung zu erhalten, sind Epitaxiestrukturen auf hochtransparentem Substrat (zum Beispiel Saphir) in Verbindung mit hochtransparenten VorderseitenstromaufWeitungsschichten (-kontakten) und in Verbindung mit Änderungen der Wege des reflektierten Lichts, wie Strukturierung oder Aufrauung von Oberflächen und/oder Grenzflächen. Auf Galliumnitridsubstraten ist die Effizienz einer derartigen Strukturierung jedoch stark reduziert, da Galliumnitrid vor allem für Strahlung im UV-Bereich stark absorbierend ist.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements in einer schematischen Schnittdarstellung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenschicht 2 elektrisch leitend ausgebildet und stellt einen Kontakt zur Bauelementstruktur 50 her. Die Zwischenschicht 2 besteht oder enthält ein transparentes leitfähiges Oxid wie ITO oder ZnO. Die der Bauelementstruktur 50 abgewandte Seite des Trägersubstrats 1 ist dann vorzugsweise für die in der aktiven Schicht 5 erzeugte elektromagnetische Strahlung 20 reflektierend ausgebildet.
Bevorzugt ist die aktive Schicht dabei geeignet, elektromagnetische Strahlung 20 mit einer Wellenlänge zu erzeugen, die kleiner als 380 nm ist. Die Nutzschicht 3 besteht oder enthält dann vorzugsweise AlGaN. Eine solche Nutzschicht kann auf ein GaN-Nutzsubstrat epitaxiert werden. Diese Schicht relaxiert beim Umbonden auf das Trägersubstrat nach dem Ablösen vom Nutzsubstrat, sodass für die Epitaxie der nachfolgenden Schichten der Bauelementstruktur 50 eine defektarme AlGaN-Nutzschicht 3 zur Verfügung steht, die in die Bauelementstruktur 50 integriert ist. Eine solche Nutzschicht 3 kann dann gleichzeitig eine Elektroneninjektionsschicht 12 bilden. Weiter ist es möglich, dass die Nutzschicht 3 aus AlGaInN besteht oder dieses Material enthält.
Zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements, wie es beispielsweise in Verbindung mit den Figuren 1 oder 2 beschrieben ist, wird zunächst ein Quasisubstrat 10 hergestellt. Dazu wird beispielsweise ein hochwertiges GaN- Nutzsubstrat bereitgestellt, das vorzugsweise eine
Defektdichte von kleiner 10^ pro cm^, besonders bevorzugt von kleiner 10^ pro cm^ aufweist. Optional befindet sich auf dem GaN-Nutzsubstrat bereits eine epitaktisch aufgewachsene Schicht oder Schichtenfolge, die zumindest eines der folgenden Materialien enthalten kann: GaN, AlGaN, InGaN, AlInGaN.
Im GaN-Nutzsubstrat .wird eine Bruchkeimschicht erzeugt, die sich in lateraler Richtung parallel zu einer Hauptfläche des Galliumnitridsubstrats erstreckt. Die Bruchkeimschicht wird vorzugsweise durch die Implantation von Wasserstoff-Ionen von einer Seite des GaN-Nutzsubstrats her erzeugt.
Anschließend wird vor oder nach Erzeugung der Bruchkeimschicht das GaN-Nutzsubstrat auf ein Trägersubstrat 1 gebondet. Anschließend wird die Bruchkeimschicht zur Bildung eines lateralen Bruchs gebracht. Dies kann beispielsweise durch Tempern geschehen. Es resultiert eine Nutzschicht 3, die vom Nutzsubstrat auf das Trägersubstrat 1 übertragen ist.
Die Nutzschicht 3 ist mittels einer Zwischenschicht 2 mit dem Trägersubstrat 1 verbunden. Die Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements in einer schematischen Schnittdarstellung.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst wiederum ein Trägersubstrat 1, das beispielsweise aus kostengünstigem GaN gebildet ist, das eine relativ hohe Versetzungsdichte von größer 109 pro cm2 aufweisen kann. Alternativ kann das Trägersubstrat 1 auch aus Saphir gebildet sein. Auf das TrägerSubstrat 1 ist eine Zwischenschicht 2 aufgebracht, die eine Haftung zwischen dem Trägersubstrat 1 und einer Bauelementstruktur 50 vermittelt. Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Zwischenschicht 2 ein Bragg-Spiegel . Die Zwischenschicht 2 umfasst dann einen Bragg-Spiegel oder bildet einen Bragg-Spiegel, der eine Vielzahl sich abwechselnder erster und zweiter Schichten enthält. Dabei sind die ersten Schichten vorzugsweise aus Siθ2 und/oder AI2O3 gebildet und die zweiten Schichten sind vorzugsweise aus Ta2θ5 und/oder HfO2 gebildet.
Die Bauelementstruktur 50 umfasst eine Nutzschicht 3, die aus hochwertigem GaN besteht und aus einem Nutzsubstrat abgetrennt ist. Die Versetzungsdichte der Nutzschicht 3 ist kleiner 108 pro cm2, bevorzugt kleiner 107 pro cm2. Im Idealfall ist die Grenzfläche zwischen der Nutzschicht 3 und der restlichen Bauelementstruktur 50 störungsfrei. Die Nutzschicht 3 weist eine Trennschicht 4 auf, die dem Trägersubstrat 1 abgewandt ist. Die Nutzschicht 3 ist beispielsweise durch einen Ablöseprozess entlang der Trennschicht 4 aus dem Nutzsubstrat nach dem Bonden des Nutzsubstrats auf das Trägersubstrat 1 mittels der Zwischenschicht 2 abgetrennt. Der Nutzschicht 3 folgt eine erste leitende Schicht nach, bei der es sich zum Beispiel um eine Elektroneninjektionsschicht 12 handelt. Die Elektroneninjektionsschicht 12 enthält oder besteht im Ausführungsbeispiel der Figur 1 aus n-AlInGaN.
Der Elektroneninjektionsschicht 12 folgt eine aktive Schicht 5 nach, die zumindest eine zur Strahlungserzeugung vorgesehene Struktur umfasst .
Der aktiven Schicht 5 folgt eine zweite leitende Schicht - zum Beispiel eine Löcherinjektionsschicht 6 - nach. Die Löcherinjektionsschicht 6 enthält oder besteht zum Beispiel aus p-dotiertem AlInGaN.
Der Löcherschicht 6 folgt eine Kontaktschicht 7 nach. Die Kontaktschicht 7 ist beispielsweise aus ITO (indium tin oxide) gebildet. Die Dicke der Kontaktschicht 7 beträgt vorzugsweise ein Vielfaches der halben Wellenlänge der in der aktiven Schicht erzeugten elektromagnetischen Strahlung 20 geteilt durch die Brechzahl des Materials der KontaktSchicht 7. Besonders bevorzugt beträgt die Dicke der Kontaktschicht 7 die Wellenlänge der in der aktiven Schicht 5 erzeugten elektromagnetischen Strahlung 20 geteilt durch die Brechzahl des Materials der Kontaktschicht 7. Optional kann die KontaktSchicht 7 mit einem p+/n+-Tunnelübergang kombiniert sein.
Auf die der aktiven Schicht 5 abgewandte Seite der Kontaktschicht 7 ist ein metallischer Kontakt 8 aufgebracht, der beispielsweise ringförmig ausgebildet ist. In die Mitte des Rings ist ein Auskoppelspiegel 13 auf die Kontaktschicht 7 aufgebracht. Der Auskoppelspiegel 13 bildet mit dem durch die Zwischenschicht 2 gebildeten Spiegel einen Resonator für die in der aktiven Schicht 5 erzeugte elektromagnetische Strahlung 20. Der Auskoppelspiegel 13 ist beispielsweise als dielektrischer Spiegel, vorzugsweise als Bragg-Spiegel ausgeführt . Der Auskoppelspiegel 13 kann in seinem Aufbau beispielsweise dem Spiegel der Zwischenschicht 2 entsprechen. Der Auskoppelspiegel 13 umfasst dann einen Bragg-Spiegel oder bildet einen Bragg-Spiegel, der eine Vielzahl sich abwechselnder erster und zweiter Schichten enthält. Dabei sind die ersten Schichten vorzugsweise aus Siθ2 und/oder AI2O3 gebildet und die zweiten Schichten sind vorzugsweise aus Ta2θ5 und/oder HfO2 gebildet.
Auf eine beispielsweise mittels einer Mesa-Ätzung freigelegte Oberfläche der Elektroneninjektionsschicht 12 ist zumindest ein metallischer Bondpad 9 aufgebracht, mittels dem das optoelektronische Halbleiterbauelement n-seitig elektrisch kontaktiert werden kann.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement der Figur 1 bildet vorzugsweise eine RCLED oder einen VCSEL.
Das Prinzip der RCLED oder des VCSEL ist das Einbetten einer Licht erzeugenden Schicht zwischen zwei Spiegeln. Die Spiegel können Metall- oder dielektrische Schichten sein.
Hier wird unter anderem ein Verfahren für VCSEL und RCLED auf Nitridbasis vorgestellt, die eine resonante Einbettung der aktiven Schicht 5 zwischen zwei Spiegel 2, 13 mit geringem Abstand ermöglicht und gleichzeitig eine defektarme Kristallstruktur beinhaltet.
Es wird unter anderem ein neues Verfahren vorgestellt, das aus gitterangepasster, versetzungsarmer Epitaxie eine RCLED- oder VCSEL-Struktur mit geringer Anzahl von Moden durch geringen Spiegelabstand ermöglicht . Es kann optimal durch das Substrat Licht auskoppelt werden.
Das Substrat wird für einen späteren Ablöseprozess zum Beispiel mittels Wasserstoffimplantation präpariert. Das Substrat wird gegebenenfalls planarisiert und es wird ein Bragg-Spiegel auf das Substrat aufgebracht. Für den Bragg- Spiegel eignet sich zum Beispiel Siθ2-Tiθ2-Schichtenfolgen oder Siθ2-Ta2θ5 oder Siθ2-HfC>2 oder statt Siθ2 auch AI2O3. Gegebenenfalls ist eine SiO2-Absch.lussch.icht vorteilhaft. Die Siθ2 -Schicht wird direkt auf ein Trägersubstrat, zum Beispiel Saphir oder kostengünstiges - gegebenenfalls defektreiches - GaN gebondet. Eine Substrat-Nutzschicht 3 mit den dielektrischen Schichten der Zwischenschicht 2 wird durch Blistern und laterale Rissbildung vom Substrat abgetrennt. Die Reihenfolge der Schritte kann variiert werden.
Es wird gitterangepasst die LED- oder Laser-Struktur auf die umgebondete Nutzschicht 3 epitaxiert. Die Schichtdicke wird so gewählt, dass der optische Weg - = Dicke x Brechzahl - ein Vielfaches der halben Emissionswellenlänge - Lambda/2 - beträgt. Die bevorzugte Dicke ist weniger als 10 μm, bevorzugt geringer als 3 μm.
Anschließend wird die Chipstruktur prozessiert und die Vorderseite verspiegelt. Die Verspiegelung kann metallisch zum Beispiel aus oder mit Silber oder dielektrisch sein. Bevorzugt ist dabei eine hochtransparente Kontaktschicht mittels zum Beispiel ITO in Kombination mit einem darüber liegenden dielektrischen Spiegel. Die Dicke der Kontaktschicht beträgt bevorzugt ein Vielfaches von (Wellenlänge/2) /Brechzahl, insbesondere Ix Wellenlänge/Brechzahl .
Das neuartige Bauteil besteht aus einem AlGaInN-Schichtpaket mit einer Licht erzeugenden, aktiven Schicht und einer
Versetzungsdichte kleiner 10^ pro cm^ . Das Schichtpaket liegt mindestens teilweise zwischen zwei Spiegeln, die Schichtdicke zwischen den Spiegeln 2, 13 beträgt unter 2 μm, bevorzugt unter 10 x Emissionswellenlänge/ (Brechzahl des Materials zwischen den Spiegeln 2, 13) .
Die Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zum in Verbindung mit der Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Auskoppelspiegel 13 in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Metallspiegel gebildet, der mit der Kontaktschicht 7 einen ohmschen Kontakt bildet. Der Auskoppelspiegel 13 dient dadurch neben seinen optischen Eigenschaften auch zur Stromeinprägung in das optoelektronische Halbleiterbauelement .
Die Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zum in Verbindung mit der Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist in diesem Ausführungsbeispiel der metallische Kontakt 8 ringförmig ausgeführt, derart, dass es sich am Rand des Bauelements befindet. Die vom metallischen Kontakt 8 unbedeckte Fläche der der aktiven Schicht 5 abgewandten Seite der Kontaktschicht 7 ist mit einem Auskoppelspiegel 13 bedeckt, der beispielsweise durch einen Bragg-Spiegel gebildet ist. Die Figur 6 zeigt die Reflektivität an der Grenzfläche zwischen einer Siθ2 -Zwischenschicht 2 und GaN in Abhängigkeit von der Dicke d der Zwischenschicht 2 für eine Wellenlänge, der von der aktiven Schicht 5 erzeugten Strahlung von 460 nm. Die Reflektivität wurde dabei beispielsweise für ein optoelektronisches Halbleiterbauelement, wie es in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben ist, ermittelt.
Besonders vorteilhaft erweist sich die Zwischenschicht 2, wenn die in der aktiven Schicht 5 erzeugte elektromagnetische Strahlung stark im Trägersubstrat 1 absorbiert wird. Dies ist insbesondere für Emissionswellenlängen kleiner 380 nm bei einem GaN-Trägersubstrat der Fall.
Die Figur 7 zeigt das Intensitätsverhältnis der von der aktiven Schicht 5 erzeugten elektromagnetischen Strahlung für eine Defektdichte (DD) von 2 x 10^ pro cm^ im Vergleich zu einer Defektdichte von 2 x 10^ pro cπ\2. Vor allem für Wellenlängen kleiner 420 nm wirkt sich die aufgrund der Nutzschicht 3 reduzierte Defektdichte besonders vorteilhaft, beispielsweise bei einem Bauelement, wie es in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben ist, aus.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deutschen Patentanmeldungen 102006019109.9, 102006030252.4 und 102006061167.5 deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement, mit:
- einem Trägersubstrat (1) , und
- einer Zwischenschicht (2) , die eine Haftung zwischen dem Trägersubstrat (1) und einer Bauelementstruktur (50) vermittelt, wobei die Bauelementstruktur (50) eine aktive Schicht (5) umfasst, die zur Strahlungserzeugung vorgesehen ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Bauelementstruktur (50) eine Nutzschicht (3) aufweist, die zwischen der Zwischenschicht (2) und der aktiven Schicht (5) angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Nutzschicht (3) eine Trennfläche (4) aufweist, die dem Trägersubstrat (1) abgewandt ist.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) elektrisch isolierend ist.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist, als der Brechungsindex des Materials, aus dem die Nutzschicht (3) gebildet ist.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) einen elektrischen Kontakt zwischen dem TrägerSubstrat (1) und der Bauelementstruktur (50) vermittelt.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) für die in der aktiven Schicht (5) erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise durchlässig ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Zwischenschicht (2) ein transparentes leitfähiges Oxid enthält .
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem der Brechungsindex der Zwischenschicht (2) in etwa gleich dem Brechungsindex des Materials, aus dem die Nutzschicht (3) gebildet ist, und/oder in etwa gleich dem Brechungsindex des Materials ist, aus dem das Trägersubstrat (1) gebildet ist.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) einen dielektrischen Spiegel umfasst oder ist.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) einen Bragg-Spiegel umfasst oder ist.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) aus einer sauerstoffhaltigen Verbindung besteht .
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Siθ2, AI2O3 , Ta2θs, HfO2.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) zumindest ein Oxid, Nitrid und / oder Fluorid zumindest einer der folgenden Elemente enthält: Si, Mg, Al, Hf, Nb, Zr, Sc, Ta, Ga, Zn, Y, B, Ti.
15. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) einen Bragg-Spiegel umfasst, der eine Vielzahl sich abwechselnder erster und zweiter Schichten enthält, wobei die ersten Schichten aus Siθ2 und/oder AI2O3 gebildet sind und die zweiten Schichten aus Ta2θ5 und/oder HfO2 gebildet sind.
16. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Zwischenschicht (2) eine Bondschicht ist.
17. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, mit einem Auskoppelspiegel (13) , der auf der der Zwischenschicht (2) abgewandten Seite der Bauelementstruktur (50) angeordnet ist.
18. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem der Auskoppelspiegel (13) durch einen metallischen Spiegel gebildet ist.
19. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem der Auskoppelspiegel (13) durch einen dielektrischen Spiegel gebildet ist.
20. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem der Auskoppelspiegel (13) durch einen Bragg-Spiegel gebildet ist.
21. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem der Auskoppelspiegel (13) einen Bragg-Spiegel umfasst, der eine Vielzahl sich abwechselnder erster und zweiter Schichten enthält, wobei die ersten Schichten aus Siθ2 und/oder AI2O3 gebildet sind und die zweiten Schichten aus Ta2θ5 und/oder HfO2 gebildet sind.
22. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem der Abstand zwischen der Zwischenschicht (2) und dem Auskoppelspiegel (13) höchstens 10 μm, bevorzugt höchstens 3 μm, besonders bevorzugt höchstens 2 μm beträgt.
23. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem zwischen der Bauelementstruktur (50) und dem Auskoppelspiegel (13) eine Kontaktschicht (7) angeordnet ist, die ein transparentes leitfähiges Oxid umfasst.
24. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem die Kontaktschicht (7) ITO enthält.
25. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach zumindest einem der obigen Ansprüche, bei dem folgenden Beziehung erfüllt ist:
wobei d die Dicke der Kontaktschicht (7) , λ die Wellenlänge der in der aktiven Schicht (5) erzeugten elektromagnetischen Strahlung, nκ3 die Brechzahl des Materials der KontaktSchicht (7) und m eine natürliche Zahl ist.
EP07722298A 2006-04-25 2007-04-25 Optoelektronisches halbleiterbauelement Withdrawn EP2011161A2 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006019109 2006-04-25
DE102006030252 2006-06-30
DE102006061167A DE102006061167A1 (de) 2006-04-25 2006-12-22 Optoelektronisches Halbleiterbauelement
PCT/DE2007/000740 WO2007121739A2 (de) 2006-04-25 2007-04-25 Optoelektronisches halbleiterbauelement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2011161A2 true EP2011161A2 (de) 2009-01-07

Family

ID=38461180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07722298A Withdrawn EP2011161A2 (de) 2006-04-25 2007-04-25 Optoelektronisches halbleiterbauelement

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8093607B2 (de)
EP (1) EP2011161A2 (de)
JP (1) JP5623074B2 (de)
KR (1) KR101370257B1 (de)
CN (1) CN101443923B (de)
DE (1) DE102006061167A1 (de)
TW (1) TWI354381B (de)
WO (1) WO2007121739A2 (de)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006007293B4 (de) * 2006-01-31 2023-04-06 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen eines Quasi-Substratwafers und ein unter Verwendung eines solchen Quasi-Substratwafers hergestellter Halbleiterkörper
KR100872717B1 (ko) * 2007-06-22 2008-12-05 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 그 제조방법
US7915629B2 (en) 2008-12-08 2011-03-29 Cree, Inc. Composite high reflectivity layer
US9461201B2 (en) 2007-11-14 2016-10-04 Cree, Inc. Light emitting diode dielectric mirror
DE102008019268A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
WO2010036602A1 (en) * 2008-09-26 2010-04-01 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Method of forming a composite laser substrate
DE102009036621B4 (de) 2009-08-07 2023-12-21 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches Halbleiterbauteil
US9362459B2 (en) 2009-09-02 2016-06-07 United States Department Of Energy High reflectivity mirrors and method for making same
US9435493B2 (en) 2009-10-27 2016-09-06 Cree, Inc. Hybrid reflector system for lighting device
US9105824B2 (en) 2010-04-09 2015-08-11 Cree, Inc. High reflective board or substrate for LEDs
US9012938B2 (en) 2010-04-09 2015-04-21 Cree, Inc. High reflective substrate of light emitting devices with improved light output
US10243121B2 (en) 2011-06-24 2019-03-26 Cree, Inc. High voltage monolithic LED chip with improved reliability
US9728676B2 (en) 2011-06-24 2017-08-08 Cree, Inc. High voltage monolithic LED chip
TWI535077B (zh) 2012-05-24 2016-05-21 台達電子工業股份有限公司 發光單元及其發光模組
KR102091831B1 (ko) * 2013-01-08 2020-03-20 서울반도체 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
US10658546B2 (en) 2015-01-21 2020-05-19 Cree, Inc. High efficiency LEDs and methods of manufacturing
US10693038B2 (en) * 2017-11-22 2020-06-23 Epistar Corporation Semiconductor device

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2088040T3 (es) 1991-03-21 1996-08-01 Moeller Willi Ag Procedimiento para la determinacion de alcoholes y utilizacion de un aparato para la determinacion de los alcoholes.
FR2681472B1 (fr) 1991-09-18 1993-10-29 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de films minces de materiau semiconducteur.
DE19640594B4 (de) 1996-10-01 2016-08-04 Osram Gmbh Bauelement
KR100660152B1 (ko) 1997-01-09 2006-12-21 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 질화물반도체소자
US6700692B2 (en) 1997-04-02 2004-03-02 Gentex Corporation Electrochromic rearview mirror assembly incorporating a display/signal light
US6150239A (en) 1997-05-31 2000-11-21 Max Planck Society Method for the transfer of thin layers monocrystalline material onto a desirable substrate
DE59814431D1 (de) 1997-09-29 2010-03-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlichtquelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
JP3346735B2 (ja) * 1998-03-03 2002-11-18 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
KR100753147B1 (ko) 1998-03-12 2007-08-30 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 질화물 반도체 소자
DE19814879A1 (de) 1998-04-02 1999-10-07 Basf Ag Verfahren zur selektiven Flüssigphasenhydrierung von alpha,beta-ungesättigten Carbonylverbindungen
US6320206B1 (en) * 1999-02-05 2001-11-20 Lumileds Lighting, U.S., Llc Light emitting devices having wafer bonded aluminum gallium indium nitride structures and mirror stacks
US6838705B1 (en) 1999-03-29 2005-01-04 Nichia Corporation Nitride semiconductor device
JP3719047B2 (ja) 1999-06-07 2005-11-24 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
US6133589A (en) * 1999-06-08 2000-10-17 Lumileds Lighting, U.S., Llc AlGaInN-based LED having thick epitaxial layer for improved light extraction
JP2001119102A (ja) 1999-10-15 2001-04-27 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体レーザダイオード
JP2001168385A (ja) 1999-12-06 2001-06-22 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP4032636B2 (ja) 1999-12-13 2008-01-16 日亜化学工業株式会社 発光素子
DE10051465A1 (de) 2000-10-17 2002-05-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements auf GaN-Basis
EP1277240B1 (de) 2000-04-26 2015-05-20 OSRAM Opto Semiconductors GmbH Verfahren zur Herstellung eines lichtmittierenden Halbleiterbauelements
FR2809534B1 (fr) * 2000-05-26 2005-01-14 Commissariat Energie Atomique Dispositif semiconducteur a injection electronique verticale et son procede de fabrication
US20020017652A1 (en) 2000-08-08 2002-02-14 Stefan Illek Semiconductor chip for optoelectronics
JP4091261B2 (ja) * 2000-10-31 2008-05-28 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
CN1505843B (zh) 2001-06-15 2010-05-05 克里公司 在SiC衬底上形成的GaN基LED
KR100889842B1 (ko) 2001-07-04 2009-03-20 니치아 카가쿠 고교 가부시키가이샤 질화물 반도체소자
JP4967211B2 (ja) * 2001-09-26 2012-07-04 日本電気株式会社 光電気化学デバイス
JP2003273473A (ja) 2001-11-05 2003-09-26 Nichia Chem Ind Ltd 半導体素子
FR2834123B1 (fr) 2001-12-21 2005-02-04 Soitec Silicon On Insulator Procede de report de couches minces semi-conductrices et procede d'obtention d'une plaquette donneuse pour un tel procede de report
DE60315670T2 (de) 2002-07-17 2008-06-05 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Verfahren zur herstellung von substraten, insbesondere für die optik, elektronik und optoelektronik
FR2842648B1 (fr) 2002-07-18 2005-01-14 Commissariat Energie Atomique Procede de transfert d'une couche mince electriquement active
JP4590820B2 (ja) 2002-12-16 2010-12-01 富士ゼロックス株式会社 面発光型半導体レーザおよびその製造方法
TW578318B (en) 2002-12-31 2004-03-01 United Epitaxy Co Ltd Light emitting diode and method of making the same
US7061065B2 (en) 2003-03-31 2006-06-13 National Chung-Hsing University Light emitting diode and method for producing the same
TWI344706B (en) 2003-06-04 2011-07-01 Myung Cheol Yoo Method of fabricating vertical structure compound semiconductor devices
TWI240434B (en) 2003-06-24 2005-09-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method to produce semiconductor-chips
US6979582B2 (en) 2003-09-22 2005-12-27 National Chung-Hsing University Vertical-cavity surface emitting laser diode and method for producing the same
US7808011B2 (en) * 2004-03-19 2010-10-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor light emitting devices including in-plane light emitting layers
KR101254539B1 (ko) 2004-04-28 2013-04-19 버티클 인코퍼레이티드 수직 구조 반도체 장치
US7825006B2 (en) 2004-05-06 2010-11-02 Cree, Inc. Lift-off process for GaN films formed on SiC substrates and devices fabricated using the method
DE102004062290A1 (de) 2004-12-23 2006-07-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips
WO2006116030A2 (en) 2005-04-21 2006-11-02 Aonex Technologies, Inc. Bonded intermediate substrate and method of making same
DE102005052358A1 (de) 2005-09-01 2007-03-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum lateralen Zertrennen eines Halbleiterwafers und optoelektronisches Bauelement
DE102005052357A1 (de) 2005-09-01 2007-03-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum lateralen Zertrennen eines Halbleiterwafers und optoelektronisches Bauelement
DE102006015788A1 (de) 2006-01-27 2007-09-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
DE102006007293B4 (de) 2006-01-31 2023-04-06 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Herstellen eines Quasi-Substratwafers und ein unter Verwendung eines solchen Quasi-Substratwafers hergestellter Halbleiterkörper
TW200802544A (en) 2006-04-25 2008-01-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Composite substrate and method for making the same
DE102007018307A1 (de) 2007-01-26 2008-07-31 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007121739A2 (de) 2007-11-01
TWI354381B (en) 2011-12-11
DE102006061167A1 (de) 2007-12-20
US20090309113A1 (en) 2009-12-17
CN101443923B (zh) 2010-12-08
TW200746479A (en) 2007-12-16
KR101370257B1 (ko) 2014-03-05
WO2007121739A3 (de) 2008-03-13
JP2009534859A (ja) 2009-09-24
CN101443923A (zh) 2009-05-27
US8093607B2 (en) 2012-01-10
KR20080112410A (ko) 2008-12-24
JP5623074B2 (ja) 2014-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2011161A2 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement
EP2270875B1 (de) Strahlungsmittierendes Halbleiterbauelement und dessen Herstellungsverfahren
EP2193555B1 (de) Optoelektronischer halbleiterkörper
DE10017757B4 (de) LED auf AlGaInN-Basis mit dicker Epitaxieschicht für eine verbesserte Lichtextraktion und Verfahren zum Herstellen des Bauelements
DE19953609B4 (de) Dickenanpassen von waferverbundenen AlxGayInzN-Strukturen durch Laserschmelzen
EP2248235B1 (de) Kantenemittierender halbleiterlaser und verfahren zur herstellung eines kantenemittierenden halbleiterlasers
EP1807879B1 (de) Optoelektronischer Dünnfilmchip
DE102007019776A1 (de) Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente
DE102006015788A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip
DE102007029370A1 (de) Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterchips
EP1738420A2 (de) Leuchtdiodenchip
EP2973664A1 (de) Planarkontakte für pseudomorphe elektronische und optoelektronische vorrichtungen
DE19953588A1 (de) Waferverbundene Al¶x¶Ga¶y¶In¶z¶N-Strukturen
EP1845564A2 (de) Strahlungsemittierender Körper und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Körpers
DE102008009769A1 (de) Doppel-Flip-Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren
EP2273574B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Lumineszenzdiodenbauelements mit einem Lumineszenzdiodenchip auf der Basis von GaN
DE102010032497A1 (de) Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips
DE102009059887A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip
DE102021111355A1 (de) Leuchtvorrichtung
DE102009060749A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip und Verwendung einer auf AIGaN basierenden Zwischenschicht
DE102008015253B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Laserbauelements und Laserbauelement
DE102014107306A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
WO2019002097A1 (de) Halbleiterchip mit transparenter stromaufweitungsschicht
EP3841619A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einer halbleiterkontaktschicht und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements
DE102019122593A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip

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: 20081009

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK RS

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: 20140312

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

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

Owner name: OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20190416