WO2017009331A1 - Bauelement mit verbesserten auskoppeleigenschaften - Google Patents

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WO2017009331A1
WO2017009331A1 PCT/EP2016/066525 EP2016066525W WO2017009331A1 WO 2017009331 A1 WO2017009331 A1 WO 2017009331A1 EP 2016066525 W EP2016066525 W EP 2016066525W WO 2017009331 A1 WO2017009331 A1 WO 2017009331A1
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layer
shielding structure
semiconductor
contact
main surface
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PCT/EP2016/066525
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Markus Maute
Lutz Höppel
Jürgen Moosburger
Thomas Schwarz
Matthias Sabathil
Ralph Wirth
Alexander Linkov
Johannes Baur
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01L33/40—Materials therefor
    • H01L33/405—Reflective materials

Definitions

  • the light generated in a semiconductor body of a component can multiply within the semiconductor body
  • One object is to provide a highly efficient device with improved coupling characteristics.
  • this has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier.
  • the semiconductor body has a first main area facing away from the carrier and a second main area facing the carrier.
  • the semiconductor body may have a first one on the side of the first main surface
  • the semiconductor body may comprise an active layer which is approximately between the first and the second semiconductor layer
  • the active layer is a pn transition zone.
  • the active layer may be formed as a layer or as a layer sequence of several layers.
  • the active layer emits, for example, electromagnetic radiation, for example in the visible, ultraviolet or infrared spectral range.
  • the component is in particular a light-emitting diode (LED).
  • the first main surface of the semiconductor body is formed as a radiation passage area of the component. That is, the emitted radiation passes approximately through the first major surface before being coupled out of the device.
  • the radiation passage area is preferably structured, as a result of which the efficiency of the component with regard to radiation decoupling is increased.
  • Radiation exit surface of the device may be the radiation passage area or a surface of another layer, which is arranged approximately on the first main surface of the semiconductor body.
  • the first main surface of the semiconductor body is formed by a surface of the first semiconductor layer.
  • the second main surface of the semiconductor body may be formed by a surface of the second semiconductor layer.
  • the first major surface and the second major surface define the
  • Main extension surface of the active layer is directed.
  • the vertical direction is perpendicular to the first and / or the second major surface of the
  • the semiconductor body is directed in particular parallel to a growth direction of the semiconductor body.
  • a lateral direction is understood to mean a direction that runs along, in particular parallel to, the
  • Main extension surface of the active layer extends.
  • an electrical contact layer is arranged on the first main surface of the semiconductor body, wherein the electrical
  • the first semiconductor layer is set up. Via the electrical contact layer, the first semiconductor layer is approximately with an external
  • the electrical contact layer covers the first main area and thus the semiconductor body approximately
  • the electrical contact layer can be used as a first contact or as part of a first contact of the component for making electrical contact with the
  • Semiconductor body be formed.
  • the component may have a further contact for electrical contacting of the semiconductor body, for example for electrical contacting of the second semiconductor layer.
  • the further contact can have a further contact layer, which is arranged, for example, between the semiconductor body and the carrier.
  • the carrier can be designed to be electrically conductive. It is possible for the carrier to comprise an electrically insulating shaped body and at least one
  • Connection layer for example, arranged laterally of the semiconductor body and electrically connected via the further contact layer with the second semiconductor layer.
  • the terminal layer may be formed as a via or as a plurality of vias through the carrier.
  • the carrier may be configured so that the second semiconductor layer of the semiconductor body via the carrier externally electrically
  • this has in the immediate vicinity of the electrical
  • Shielding structure is particularly adapted to impinge the generated by the active layer
  • the shielding structure is configured to prevent electromagnetic radiation on the contact layer.
  • the shielding structure is configured to prevent electromagnetic radiation on the contact layer.
  • the shielding structure is in the immediate vicinity of the contact layer, for example when a contiguous area is in particular at most 30%, for example at most 20%, for example at most 10% or at most 5% of the first and / or the second main area of the semiconductor body, wherein the contiguous area in plan view, the shielding structure and optionally in the lateral direction between the
  • Shielding structure and the contact layer arranged portion covers, such as completely covered, or the
  • Shielding structure adjacent to the contact layer is
  • the shielding structure may be formed in the semiconductor body, for example in the form of openings or
  • the shielding structure and the contact layer are arranged relative to one another in such a way that the radiation emitted by the active layer or a majority of it is first applied to the shielding structure
  • this has a carrier and one arranged on the carrier Semiconductor body on.
  • the semiconductor body has a first main area facing away from the carrier and a second main area facing the carrier.
  • the semiconductor body On the side of the first main surface, the semiconductor body has a first
  • the active layer is configured to have a
  • Component on an electrical contact layer on the first main surface which is adapted for electrical contacting of the first semiconductor layer.
  • the electrical contact layer covers the first main area in regions.
  • the component comprises in
  • a shielding structure which is adapted to a
  • Such a device has on the radiation exit side on a contact layer, often due to their
  • the radiation emitted by the active layer can not or hardly reach the contact layer on the radiation exit side of the component and is therefore not or hardly absorbed by the contact layer.
  • Shielding structure can reflect back to the contact layer propagating radiation lossless or by increased scattering on the shielding structure approximately directly from the semiconductor body or from the
  • the shielding structure has at least one opening.
  • the opening may extend in the vertical direction from the first main surface into the first semiconductor layer.
  • the opening is as a blind hole in the
  • the opening may extend from the first main area through the first semiconductor layer and the active layer. It is also possible that the opening extends from the first main surface through the active layer to the second main surface of the semiconductor body. That is, the opening may be formed in the vertical direction through the semiconductor body.
  • Such an opening has a lateral cross section whose lateral extent is in particular in the nanometer range, approximately in the region of the wavelength of the emitted
  • the opening has a cross-section with a lateral extent between about 1 ⁇ m and about 10 ⁇ m, preferably between 1 ⁇ m and 7 ⁇ m, inclusive,
  • the opening can be an elongated to
  • Example strip-shaped cross-section whose lateral width is approximately between 300 nm and 800 nm and whose lateral length is approximately between 1 ym and 10 ym.
  • the lateral cross section of the opening can also be other shapes, for example circular, elliptical or
  • the shielding structure has a plurality of openings, wherein the openings extend into the semiconductor body and are arranged such that the contact layer is at least partially or completely surrounded by the openings in a plan view of the support.
  • the openings can have any shape.
  • the openings may each have a lateral cross-section, the lateral extent of which lies in the range of the wavelengths of the emitted radiation or in the micrometer range.
  • the contact layer can be edge or center
  • the openings are configured with respect to one another with regard to their geometry and / or their relative arrangement to one another
  • the shielding structure at least
  • the shielding structure is in the form of a photonic grating.
  • the shielding structure can be emitted with respect to
  • the geometry of the openings and their relative arrangement to each other can be selected so that the shielding structure form an energy-forbidden zone for photons in the semiconductor body, so that the
  • Shield structure acts as a photonic grating, which prevents passage of the electromagnetic radiation emitted by the active layer.
  • the openings may be arranged to one another such that distances between the nearest adjacent openings in
  • the distances are smaller than a dominant wavelength of the electromagnetic radiation emitted by the active layer.
  • the opening has an increasing distance from the first
  • the shielding structure is formed by such an opening and a reflective layer, wherein the reflective layer is disposed approximately on a side wall of the opening.
  • the opening may be conical, truncated conical, pyramidal or dull pyramidal.
  • the opening may have a lateral cross-section with a lateral extent that is comparable to a lateral extent of the contact layer.
  • the lateral cross-section may have a lateral cross-section with a lateral extent that is comparable to a lateral extent of the contact layer.
  • the lateral cross-section with a lateral extent that is comparable to a lateral extent of the contact layer.
  • the lateral dimensions of the contact layer and of the opening are matched to one another such that the radiation propagated to the contact layer and emitted by the active layer is reflected back by the reflective layer of the shielding structure.
  • the opening can have a constant or increasing lateral cross-section with increasing distance from the first main surface.
  • the semiconductor body has a side surface with a step, wherein the step has a first surface extending in the lateral direction and a vertical one
  • the contact layer is arranged in particular on the first surface, wherein the shielding structure has a reflective layer on the second surface.
  • the first main surface of the semiconductor body in this case also has the step, wherein the contact layer and the reflective layer of the shielding structure on different sub-surfaces of the first major surface
  • the first surface and the second surface of the step are each formed by a surface of the first semiconductor layer.
  • the reflective layer may extend in the vertical direction from the first surface of the step to the radiation exit surface of the device.
  • the shielding structure is formed by a recess in the semiconductor body for electrical contacting of the first
  • Deep contact may include a main body adjacent to the contact layer on the first major surface.
  • the main body can be completely embedded in the first semiconductor layer. Preferred are the
  • the main body may include a portion embedded in the first semiconductor layer that is free of the reflective layer.
  • Partial region which is free of the reflective layer in particular, an optimal electrical connection between the first semiconductor layer and the main body or the contact layer can be formed. It is also possible that the reflective layer is made electrically conductive, so that the main body at the locations of the reflective layer with the first
  • the semiconductor layer is also electrically connected. According to at least one embodiment of the component, this has an electrically conductive mirror layer, which is arranged in the vertical direction between the semiconductor body and the carrier. In top view from the first one Main surface on the support, the shielding structure in the lateral direction is preferably arranged between the contact layer and the mirror layer. The shielding structure is designed so that during operation of the device
  • the shielding structure Passage of the radiation generated by the active layer is prevented by the shielding structure to the contact layer.
  • a current flow between the contact layer and the mirror layer, for example through the shielding structure, can be uninterrupted.
  • the openings may be at least in the first semiconductor layer
  • the mirror layer is preferably electrically conductive
  • the mirror layer can cover about at least 50%, for example at least 70% or at least 90% of a total area of the active layer.
  • Mirror layer and the contact layer are preferably arranged so relative to one another that they are free of an overlap in plan view of the carrier.
  • the component is a sapphire semiconductor chip with a
  • Semiconductor body which is arranged on a sapphire substrate and / or epitaxially deposited by means of a coating method on a sapphire substrate.
  • FIG. 1A to 5 different embodiments of a device in schematic sectional views.
  • the component 100 has a carrier 1 and a semiconductor body 2 arranged on the carrier.
  • the semiconductor body 2 has a first semiconductor layer 21 facing away from the carrier 1 and a second semiconductor layer 22 facing the carrier 1. Between the first semiconductor layer 21 and the second
  • Semiconductor layer 22 is an active layer 23 for generating an electromagnetic radiation L is arranged.
  • the semiconductor body 2 may be formed of an I I I / V compound semiconductor material.
  • An I I I / V compound semiconductor material has one element from the third
  • Main group such as B, Al, Ga, In, and a fifth main group element such as N, P, As.
  • I I / V compound semiconductor material includes the group of binary, ternary or quaternary
  • Main group for example, nitride and phosphide compound semiconductors.
  • Such a binary, ternary or quaternary compound may also include, for example, one or more dopants as well as additional ingredients
  • the semiconductor body 2 may be formed of a II / VI compound semiconductor material.
  • the first semiconductor layer 21 is n-type and the second semiconductor layer 22 is p-type, or vice versa.
  • the semiconductor body 2 has a support
  • the first main surface 201 may be formed by a surface of the first semiconductor layer 21 and the second main surface 202 may be formed by a surface of the second semiconductor layer 22. It is also possible that the first and second main surface of the
  • Semiconductor layers of the semiconductor body 2 are formed. In particular, the main surfaces bound the semiconductor body
  • first main surface 201 and the second main surface 202 are arranged approximately exclusively semiconductor layers.
  • the first main surface 201 is a
  • the device 100 has a front side 101, the
  • the radiation L emitted by the active layer can pass through the first main surface 201 and can be coupled out of the component 100 on the front side 101.
  • the first main surface 201 and the front side 101 may be the same surface.
  • the first main surface 201 and the front side 101 are planar. Deviating from this, it is also possible for the first main surface 201 or the front side 101 formed as a radiation exit surface to be the
  • the device 100 has on the front side 101st
  • Semiconductor layer 21 is set up.
  • the contact layer 61 directly adjoins the first one
  • the first semiconductor layer 21 is approximately with an external
  • the component 100 has an electrically conductive for electrical contacting of the second semiconductor layer 22
  • the electrically conductive layer 72 is formed as a mirror layer.
  • the Mirror layer 72 a metal, such as aluminum, rhodium,
  • the mirror layer 72 reflects at least 60%, preferably at least 80%, most preferably at least 90% of an incident portion of the spectrum of the active
  • the contact layer 61 may be part of a first contact 6 (not shown here), wherein the first contact 6 may have approximately a Stromaufweitungstik which is electrically conductive and at the same time preferably radiation-transparent, formed for example of an electrically conductive and radiation-transparent oxide.
  • the current spreading layer may include the first main surface 201 approximately in large part or
  • the electrically conductive layer 72 may be part of a second contact 7 (not here
  • the second contact 7 may have a Stromaufweitungstik, which is about a
  • Current spreading layer of the second contact 7 may be a metal layer.
  • the first contact 6 and the second contact 7 are electrically connected, for example, to an external voltage source.
  • the carrier 1 can be designed to be electrically conductive.
  • the carrier 1 is formed of an electrically insulating material.
  • the second contact 7 may have a partial area which is exposed approximately on the carrier 1 and thus externally
  • the subregion may be part of the mirror layer 72 or the current spreading layer of the second contact 7, which is approximately laterally of the carrier 1 or side of the semiconductor body 2 on the carrier 1 is exposed.
  • This subarea can also be a plated through hole, which extends approximately from a rear side 101 of the component through the carrier 1 to the mirror layer 72.
  • the second contact 7 may also be a plurality of such
  • the component 100 can thus be contacted via the front side 101 and via the rear side 102 with an external voltage source.
  • the device 100 has in the immediate vicinity of
  • Shielding structure 4 is in particular configured to prevent impact of the electromagnetic radiation L generated by the active layer 23 on the contact layer 61, so that as little as possible radiation from the
  • the shielding structure 4 is particularly arranged so that the on the
  • the semiconductor body 2 is arranged approximately on a radiation-transmissive substrate, for example on a sapphire substrate.
  • the carrier 1 may be a sapphire substrate.
  • the component 100 has, in addition to the carrier 1, a sapphire substrate on the side of the first main surface 201.
  • the sapphire substrate may be partially removed or patterned.
  • the shielding structure 4 has at least one opening 41.
  • plan view of the carrier 1 is the
  • Opening 41 is arranged laterally between the contact layer 61 and the mirror layer 72.
  • the shielding structure 4 may have a plurality of such openings 41.
  • the Entire shielding structure 4 can be seen in plan view of the carrier 1 laterally between the contact layer 61 and the
  • Mirror layer 72 may be arranged.
  • the mirror layer 72 may be a large part, about at least 60%, preferred
  • the active layer 23 an electromagnetic radiation
  • Component 100 are coupled out. According to Figure 1A, the contact layer 61 and the
  • Mirror layer 72 in plan view of the carrier 1 free of an overlap.
  • the mirror layer 72 covers one
  • the carrier 1 can be made of an electric
  • Contact layer 61 are located and thus have no overlap with the mirror layer 72, not be favored for the generation of electromagnetic radiation.
  • Shielding structure 4 is arranged such that in
  • Operation of the device 100 is a passage of the of active layer generated by the radiation L
  • Shield structure 4 is prevented approximately to the contact layer 61, whereas a current flow I of the
  • Contact layer 61 may be uninterrupted through the shielding structure 4 to the mirror layer 72. This can be achieved by targeted structuring
  • Openings 41 are achieved to each other.
  • the opening 41 or the plurality of openings 41 extends from the first main surface 201 through the first semiconductor layer 21, the active layer 23 and the second semiconductor layer 22 to the second main surface 202 of the semiconductor body 2 or the plurality of openings 41, the semiconductor body 2 can be microstructured, for example, etched.
  • the contact layer 61 is arranged on the edge side on the front side 101 of the component. Deviating from this, it is also possible that the contact layer 61 is arranged approximately centrally on the front side 101. Even with a centrally arranged contact layer 61, the mirror layer 72 and the shielding structure 4 may be formed such that in plan view from the front side 101 on the carrier 1 the
  • Shielding structure 4 is arranged in lateral directions between the contact layer 61 and the mirror layer 72, wherein the contact layer 61 and the mirror layer 72 in plan view are approximately free of an overlap.
  • FIGS. 1B and 1C show various exemplary embodiments of a component 100 with a shielding structure 4 in plan view.
  • the contact layer 61 is arranged on the edge side on the front side 101 of the component 100.
  • Shield structure 4 has a plurality of openings 41.
  • the openings 41 are arranged so that the
  • the openings 41 form a periodic, approximately symmetrical pattern
  • Contact layer 61 prevents.
  • the cross sections of the openings 41 as well as their distance from each other can be selected so that the shielding structure 4 acts as a whole as a photonic grating.
  • the contact layer 61 can be surrounded in regions by a plurality of rows of periodically arranged openings 41. If the contact layer 61 is not arranged at the edge, the
  • Contact layer 61 also completely, that is in all lateral directions, of the shielding structure 4, about from the openings 41 to be surrounded.
  • the openings 41 each have a substantially circular cross-section.
  • the openings 41 as shown in Figure IC, each having an elongated cross-section. Lateral spaces between adjacent openings 41 of a row can be simplified by openings adjacent row
  • FIGS. 2A and 2B each show another one
  • FIG. 1A Sectional view. These exemplary embodiments essentially correspond to the exemplary embodiment of a component 100 in FIG. 1A.
  • the opening 41 or the plurality of openings 41 in FIG. 2A extends in the vertical direction from the first one
  • the opening 41 and the openings 41 thus each have the shape of a
  • the openings 41 shown in FIG. 2B extend only from the first main surface 201 into the first semiconductor layer 21. Such openings 41 thus do not extend through the active layer 23 and can be generated comparatively simplified. A continuous current flow I between the contact layer 61 and the mirror layer 72 is thereby promoted.
  • FIGS. 3A and 3B show further exemplary embodiments of a component 100 in a sectional view.
  • Embodiments correspond essentially to the embodiment shown in FIG. 1A for a
  • the opening 41 in the semiconductor body 2 is formed such that the opening 41 has a decreasing lateral cross section with increasing distance from the first main surface.
  • FIGS. 3A and 3B show V-shaped opening cross-sections.
  • the opening 41 has a side wall on which a
  • the cross-section of the opening 41 of the shielding structure 4 is made approximately as large that the contact layer 61 towards propagating radiation from the reflective layer 43 on the side wall of the opening 41 is reflected back.
  • the opening 41 is only in the first one
  • the opening 41 may extend through the active layer 23 in the vertical direction.
  • FIG. 3B shows that the opening 41 can extend through the active layer into the second semiconductor layer 22. Also, the opening 41 may be formed so as to extend through the entire semiconductor body 2.
  • Shielding structure 4 may have a single opening 41
  • the opening 41 may be formed such that the contact layer 61 is surrounded in the lateral direction approximately to a large extent or completely by the opening 41.
  • the shielding structure may comprise a plurality of such openings 41, which together constitute the
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a
  • the step has a first surface 203 extending in the lateral direction and a second surface 204 extending in the vertical direction.
  • the contact layer 61 is arranged on the first surface 203, wherein the first surface 203 in particular by a surface of the first
  • Semiconductor layer 21 is formed.
  • the reflective layer 43 of the shielding structure 4 is on the second surface 204 arranged.
  • the second surface 204 may also be formed by a surface of the first semiconductor layer 21. In other words, the step of the side surface of the semiconductor body 2 through surfaces of the first
  • Semiconductor layer 21 may be formed.
  • the second surface 204 is formed obliquely to the first surface 203 of the step.
  • the first surface 203 of the step can thereby run parallel to the second main surface 202.
  • the reflective layer 43 may be in the vertical
  • the step may be formed such that the contact layer 61 is partially or completely surrounded by the reflective layer 43 in the direction of the mirror layer 72.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a
  • the shielding structure 4 is formed by a first contact 6 which is placed deep in the semiconductor body.
  • the low-lying contact 6 has a main body 60, which in particular adjoins the contact layer 61.
  • the main body 60 is coated with the reflective layer 43.
  • the main body can be made of a metal
  • the first contact 6 has a deep contact layer 63 which is completely in the
  • the deep contact layer 63 may be a portion of the main body 60 that is free of the
  • reflective layer 43 is. In particular, the
  • Contact layer 61 may also be part of the main body 60, which protrudes beyond the first semiconductor layer 21 and free of the reflective layer 43 is.
  • the reflective layer 43 is in all lateral directions of the semiconductor body 2, in particular of the first
  • the radiation-reflecting layer 43 shown in FIGS. 3A to 5 may be formed of a highly reflective material. Radiation-reflecting layer 43 preferably comprises a metal such as aluminum, rhodium, palladium, silver or gold.
  • the opening 41 shown in FIGS. 3A and 3B and / or the second surface 204 shown in FIG. 4 can each be designed in such a way that the contact layer 61 is partially or completely surrounded in plan view by the opening 41 or by the second surface 204. It is also possible that in Figs. 3A and 3B
  • Shielding structure 4 has a single step with the second surface 204.
  • Shielding structure 4 not only in the immediate vicinity of the contact layer 61, but over the entire
  • Radiation exit surface of the device is formed.
  • the component can also have a plurality of contact layers 61 on its radiation exit surface.
  • Contact layers 61 may each be from the
  • Shielding structure 4 may be partially or completely surrounded, so that the contact layers 61 toward
  • Radiation exit surface is reflected or scattered.
  • Radiation exit surface arranged contact layer of a device are shielded by a radiation generated during operation of the device, wherein the shielding structure reflects the radiation impinging on them approximately to areas of the radiation exit surface out or scatters, which are free of the contact layer, so that the emitted
  • Component is coupled, whereby the light output of the device is increased.

Abstract

Es wird ein Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2) angegeben, wobei der Halbleiterkörper eine aktive Schicht (23) aufweist, die im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung (L) eingerichtet ist. Das Bauelement weist außerdem eine elektrische Kontaktschicht (61) auf einer Strahlungsaustrittsfläche auf, wobei das Bauelement in unmittelbarer Umgebung der elektrischen Kontaktschicht eine Abschirmungsstruktur (4) enthält, die dazu eingerichtet ist, ein Auftreffen der von der aktiven Schicht erzeugten elektromagnetischen Strahlung auf die Kontaktschicht zu verhindern.

Description

Beschreibung
Bauelement mit verbesserten Auskoppeleigenschaften Es wird ein Bauelement mit verbesserten
Auskoppeleigenschaften angegeben .
Das in einem Halbleiterkörper eines Bauelements generierte Licht kann innerhalb des Halbleiterkörpers mehrfach
reflektiert werden, bevor es aus dem Bauelement ausgekoppelt wird. Trifft das Licht bei der Mehrfachreflexion auf
absorbierende Schichten, etwa Metallkontakte, wird es absorbiert und geht verloren. Eine Aufgabe ist es, ein hocheffizientes Bauelement mit verbesserten Auskoppeleigenschaften anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Halbleiterkörper weist eine dem Träger abgewandte erste Hauptfläche und eine dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche auf. Der Halbleiterkörper kann auf Seiten der ersten Hauptfläche eine erste
Halbleiterschicht eines ersten Leitungsträgertyps und auf Seiten der zweiten Hauptfläche eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitungsträgertyps aufweisen. Des Weiteren kann der Halbleiterkörper eine aktive Schicht umfassen, die etwa zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht
angeordnet ist. Insbesondere ist die aktive Schicht eine pn- Übergangszone. Die aktive Schicht kann dabei als eine Schicht oder als eine Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet sein. Im Betrieb des Bauelements emittiert die aktive Schicht beispielsweise eine elektromagnetische Strahlung, etwa im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich. Das Bauelement ist insbesondere eine Licht emittierende Diode (LED) . Insbesondere ist die erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers als Strahlungsdurchtrittsfläche des Bauelements ausgebildet. Das heißt, dass die emittierte Strahlung etwa durch die erste Hauptfläche hindurch tritt, bevor sie aus dem Bauelement ausgekoppelt wird. Die Strahlungsdurchtrittsfläche ist dabei bevorzugt strukturiert, wodurch die Effizienz des Bauelements hinsichtlich der Strahlungsauskopplung erhöht ist. Eine
Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements kann dabei die Strahlungsdurchtrittsfläche oder eine Oberfläche einer weiteren Schicht sein, die etwa auf der ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Insbesondere ist die erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet. Die zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers kann durch eine Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht gebildet sein. Insbesondere begrenzen die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche den
Halbleiterkörper in vertikaler Richtung.
Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die quer, insbesondere senkrecht zu einer
Haupterstreckungsfläche der aktiven Schicht gerichtet ist. Zum Beispiel ist die vertikale Richtung senkrecht zu der ersten und/oder der zweiten Hauptfläche des
Halbleiterkörpers. Die vertikale Richtung ist insbesondere parallel zu einer Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers gerichtet. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die entlang, insbesondere parallel zu der
Haupterstreckungsfläche der aktiven Schicht verläuft. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist eine elektrische Kontaktschicht auf der ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet, wobei die elektrische
Kontaktschicht insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers
eingerichtet ist. Über die elektrische Kontaktschicht ist die erste Halbleiterschicht etwa mit einer externen
Spannungsquelle elektrisch kontaktierbar . In Draufsicht auf den Träger bedeckt die elektrische Kontaktschicht die erste Hauptfläche und somit den Halbleiterkörper etwa
bereichsweise. Die elektrische Kontaktschicht kann dabei als ein erster Kontakt oder als Teil eines ersten Kontakts des Bauelements zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterkörpers ausgebildet sein.
Das Bauelement kann einen weiteren Kontakt zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers, etwa zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht, aufweisen. Der weitere Kontakt kann eine weitere Kontaktschicht aufweisen, die zum Beispiel zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger angeordnet ist. Der Träger kann dabei elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass der Träger etwa einen elektrisch isolierenden Formkörper und zumindest eine
elektrische Anschlussschicht aufweist, wobei die
Anschlussschicht zum Beispiel seitlich des Halbleiterkörpers angeordnet und etwa über die weitere Kontaktschicht mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist. Auch kann die Anschlussschicht als Durchkontaktierung oder als eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen durch den Träger hindurch ausgebildet sein. Allgemein kann der Träger so ausgebildet sein, dass die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers über den Träger extern elektrisch
kontaktierbar ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses in unmittelbarer Umgebung der elektrischen
Kontaktschicht eine Abschirmungsstruktur auf. Die
Abschirmungsstruktur ist insbesondere dazu eingerichtet, ein Auftreffen der von der aktiven Schicht erzeugten
elektromagnetischen Strahlung auf die Kontaktschicht zu verhindern. Insbesondere ist die Abschirmungsstruktur
hinsichtlich deren Geometrie und/oder deren Material so ausgebildet, dass sie für die von der aktiven Schicht
emittierte elektromagnetische Strahlung reflektierend oder streuend oder wellenleitend wirkt. Die Abschirmungsstruktur befindet sich in unmittelbarer Umgebung der Kontaktschicht, wenn etwa eine zusammenhängende Fläche insbesondere höchstens 30 %, etwa höchstens 20 %, zum Beispiel höchstens 10 % oder höchstens 5 % der ersten und/oder der zweiten Hauptfläche des Halbleiterkörpers beträgt, wobei die zusammenhängende Fläche in Draufsicht die Abschirmungsstruktur und gegebenenfalls einen in der lateralen Richtung zwischen der
Abschirmungsstruktur und der Kontaktschicht angeordneten Bereich abdeckt, etwa vollständig bedeckt, oder die
Abschirmungsstruktur an die Kontaktschicht angrenzt.
Die Abschirmungsstruktur kann dabei in dem Halbleiterkörper ausgebildet sein, etwa in Form von Öffnungen oder
Vertiefungen. Die Abschirmungsstruktur und die Kontaktschicht sind insbesondere derart relativ zueinander angeordnet, dass die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung oder ein Hauptteil davon zunächst auf die Abschirmungsstruktur
auftrifft, bevor sie zu der Kontaktschicht auf der ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers gelangen kann.
In zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Halbleiterkörper weist eine dem Träger abgewandte erste Hauptfläche und eine dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche auf. Auf Seiten der ersten Hauptfläche weist der Halbleiterkörper eine erste
Halbleiterschicht und auf Seiten der zweiten Hauptfläche eine zweite Halbleiterschicht auf, wobei eine aktive Schicht des Halbleiterkörpers zwischen der ersten und der zweiten
Halbleiterschicht angeordnet ist. Im Betrieb des Bauelements ist die aktive Schicht dazu eingerichtet, eine
elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, die etwa durch die erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers hindurch aus dem Bauelement auskoppelbar ist. Des Weiteren weist das
Bauelement eine elektrische Kontaktschicht auf der ersten Hauptfläche auf, die zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht eingerichtet ist. In Draufsicht auf den Träger bedeckt die elektrische Kontaktschicht die erste Hauptfläche bereichsweise. Das Bauelement umfasst in
unmittelbarer Umgebung der elektrischen Kontaktschicht eine Abschirmungsstruktur, die dazu eingerichtet ist, ein
Auftreffen der von der aktiven Schicht erzeugten
elektromagnetischen Strahlung auf die Kontaktschicht zu verhindern .
Ein solches Bauelement weist auf der Strahlungsaustrittsseite eine Kontaktschicht auf, die oft aufgrund deren
strahlungsabsorbierenden Materials hinsichtlich der Effizienz des Bauelements nachteilig wirkt. Bisher wurde dieser
Nachteil dahingehend reduziert, dass in der Nähe der
Kontaktschicht möglichst kein Licht erzeugt wird, oder dass die Strahlungsabsorbierende Kontaktschicht möglichst klein oder reflektierend ausgestaltet ist. Hierzu gibt es
allerdings Einschränkungen in der Wahl der Materialien und in der Wahl der Geometrien der Kontaktschicht. Zudem kann nicht vermieden werden, dass Licht etwa bis zu absorptiven
Oberflächen der Kontaktschicht propagieren kann und von der Kontaktschicht absorbiert wird. Durch das Ausbilden einer Abschirmungsstruktur in
unmittelbarer Umgebung zu der elektrischen Kontaktschicht auf der Strahlungsaustrittsfläche kann erzielt werden, dass die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung nicht oder kaum zu der Kontaktschicht auf der Strahlungsaustrittsseite des Bauelements gelangen kann und daher nicht oder kaum von der Kontaktschicht absorbiert wird. Durch die
Abschirmungsstruktur kann die zu der Kontaktschicht hin propagierende Strahlung verlustfrei zurückreflektiert oder durch erhöhte Streuung an der Abschirmungsstruktur etwa direkt aus dem Halbleiterkörper beziehungsweise aus dem
Bauelement ausgekoppelt werden. Mit der Abschirmungsstruktur kann somit insgesamt eine erhöhte Lichtausbeute durch
reduzierte Absorption erzielt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Abschirmungsstruktur zumindest eine Öffnung auf. Die Öffnung kann sich in der vertikalen Richtung von der ersten Hauptfläche in die erste Halbleiterschicht hinein erstrecken. Insbesondere ist die Öffnung als ein Sackloch in dem
Halbleiterkörper ausgebildet. Dabei kann sich die Öffnung von der ersten Hauptfläche durch die erste Halbleiterschicht und die aktive Schicht hindurch erstrecken. Es ist auch möglich, dass sich die Öffnung von der ersten Hauptfläche durch die aktive Schicht hindurch bis zu der zweiten Hauptfläche des Halbleiterkörpers erstreckt. Das heißt, die Öffnung kann in der vertikalen Richtung durch den Halbleiterkörper hindurch ausgebildet sein. Eine solche Öffnung weist einen lateralen Querschnitt auf, dessen laterale Ausdehnung insbesondere im Nanometerbereich, etwa im Bereich der Wellenlänge der emittierten
elektromagnetischen Strahlung, zum Beispiel in einem Bereich zwischen einschließlich 300 nm und 800 nm ist. Es ist auch möglich, dass die Öffnung einen Querschnitt mit einer lateralen Ausdehnung zwischen etwa 1 ym und etwa 10 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 1 ym und 7 ym,
beispielsweise zwischen einschließlich 1 ym und 5 ym, aufweist. Die Öffnung kann dabei einen länglichen zum
Beispiel streifenförmigen Querschnitt aufweisen, dessen laterale Breite etwa zwischen einschließlich 300 nm und 800 nm ist und dessen laterale Länge etwa zwischen 1 ym und 10 ym ist. Der laterale Querschnitt der Öffnung kann auch andere Formen, zum Beispiel kreisförmig, ellipsenartig oder
mehreckig, aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Öffnung entlang der vertikalen Richtung sich variierende
Querschnitte, etwa hinsichtlich deren Form oder deren Größe, aufweist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Abschirmungsstruktur eine Mehrzahl von Öffnungen auf, wobei sich die Öffnungen in den Halbleiterkörper hinein erstrecken und so angeordnet sind, dass die Kontaktschicht in Draufsicht auf den Träger von den Öffnungen zumindest bereichsweise oder vollständig umgeben ist. Die Öffnungen können dabei beliebige Formen aufweisen. Auch können die Öffnungen jeweils einen lateralen Querschnitt aufweisen, dessen laterale Ausdehnung im Bereich der Wellenlängen der emittierten Strahlung oder im Mikrometerbereich liegt. Die Kontaktschicht kann dabei randseitig oder mittig
beziehungsweise zentral auf der Strahlungsaustrittsfläche oder auf der ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die Öffnungen hinsichtlich ihrer Geometrie und/oder ihrer relativen Anordnung zueinander so ausgebildet, dass ein
Durchtritt der emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die Abschirmungsstruktur hindurch verhindert ist. Zum Beispiel weist die Abschirmungsstruktur zumindest
bereichsweise ein periodisches insbesondere symmetrisches Muster auf. Bevorzugt ist die Abschirmungsstruktur in Form eines photonischen Gitters ausgebildet. In diesem Fall kann die Abschirmungsstruktur hinsichtlich der emittierten
elektromagnetischen Strahlung ähnlich wie ein photonisches Krystal wirken, etwa wellenleitend und insbesondere zugleich reflektierend. Dabei können die Geometrie der Öffnungen und deren relative Anordnung zueinander so gewählt sein, dass die Abschirmungsstruktur eine energetisch verbotene Zone für Photonen in dem Halbleiterkörper bilden, sodass die
Abschirmungsstruktur insgesamt als ein photonisches Gitter wirkt, das einen Durchtritt der von der aktiven Schicht emittierten elektromagnetischen Strahlung verhindert. Die Öffnungen können so zueinander angeordnet sein, dass Abstände zwischen den nächstliegenden benachbarten Öffnungen im
Bereich der Wellenlänge der emittierten Strahlung,
beispielsweise im Bereich zwischen etwa 300 nm und 800 nm, liegt. Insbesondere sind die Abstände kleiner als eine dominante Wellenlänge der von der aktiven Schicht emittierten elektromagnetischen Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die Öffnung mit größer werdendem Abstand von der ersten
Hauptfläche einen abnehmenden lateralen Querschnitt auf. Insbesondere ist die Abschirmungsstruktur durch eine solche Öffnung und eine reflektierende Schicht ausgebildet, wobei die reflektierende Schicht etwa auf einer Seitenwand der Öffnung angeordnet ist. Die Öffnung kann dabei kegelförmig, stumpfkegelförmig, pyramidenförmig oder stumpfpyramidenförmig ausgebildet sein. An der ersten Hauptfläche kann die Öffnung einen lateralen Querschnitt mit einer lateralen Ausdehnung aufweisen, die einer lateralen Ausdehnung der Kontaktschicht vergleichbar ist. Zum Beispiel können sich die laterale
Ausdehnung der Kontaktschicht und die laterale Ausdehnung der Öffnung an der ersten Hauptfläche höchstens 30 %,
insbesondere höchstens 20 % oder 10 % voneinander
unterscheiden. Insbesondere sind die lateralen Ausdehnungen der Kontaktschicht und der Öffnung so aufeinander abgestimmt, dass die zu der Kontaktschicht hin propagierende, von der aktiven Schicht emittierte Strahlung von der reflektierenden Schicht der Abschirmungsstruktur zurückreflektiert wird.
Abweichend davon ist es auch möglich, dass die Öffnung mit größer werdendem Abstand von der ersten Hauptfläche einen gleich bleibenden oder zunehmenden lateralen Querschnitt aufweist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Halbleiterkörper eine Seitenfläche mit einer Stufe auf, wobei die Stufe eine sich in lateraler Richtung erstreckende erste Oberfläche und eine sich in vertikaler Richtung
erstreckende zweite Oberfläche umfasst. Die Kontaktschicht ist dabei insbesondere auf der ersten Oberfläche angeordnet, wobei die Abschirmungsstruktur eine reflektierende Schicht auf der zweiten Oberfläche aufweist. Insbesondere weist die erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers in diesem Fall ebenfalls die Stufe auf, wobei die Kontaktschicht und die reflektierende Schicht der Abschirmungsstruktur auf verschiedenen Teiloberflächen der ersten Hauptfläche
angeordnet sind. Insbesondere sind die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche der Stufe jeweils durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht gebildet. Die reflektierende Schicht kann sich dabei in der vertikalen Richtung von der ersten Oberfläche der Stufe zu der Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements erstrecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Abschirmungsstruktur durch einen in dem Halbleiterkörper tiefgelegten, zur elektrischen Kontaktierung der ersten
Halbleiterschicht vorgesehenen Kontakt gebildet. Der
tiefgelegte Kontakt kann einen Hauptkörper aufweisen, der an die Kontaktschicht auf der ersten Hauptfläche angrenzt. Der Hauptkörper kann dabei in der ersten Halbleiterschicht vollständig eingebettet sein. Bevorzugt sind die
Seitenflächen des Hauptkörpers mit einer reflektierenden Schicht beschichtet. Der Hauptkörper kann einen in der ersten Halbleiterschicht eingebetteten Teilbereich aufweisen, der frei von der reflektierenden Schicht ist. Durch diesen
Teilbereich, der frei von der reflektierenden Schicht ist, kann insbesondere eine optimale elektrische Verbindung zwischen der ersten Halbleiterschicht und dem Hauptkörper beziehungsweise der Kontaktschicht gebildet werden. Es ist auch möglich, dass die reflektierende Schicht elektrisch leitfähig ausgebildet ist, sodass der Hauptkörper an den Stellen der reflektierenden Schicht mit der ersten
Halbleiterschicht ebenfalls elektrisch leitend verbunden ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine elektrisch leitfähige Spiegelschicht auf, die in der vertikalen Richtung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger angeordnet ist. In Draufsicht von der ersten Hauptfläche auf den Träger ist die Abschirmungsstruktur in der lateralen Richtung bevorzugt zwischen der Kontaktschicht und der Spiegelschicht angeordnet. Die Abschirmungsstruktur ist so ausgebildet, dass im Betrieb des Bauelements ein
Durchtritt der von der aktiven Schicht erzeugten Strahlung durch die Abschirmungsstruktur hindurch zu der Kontaktschicht verhindert ist. Ein Stromfluss zwischen der Kontaktschicht und der Spiegelschicht, etwa durch die Abschirmungsstruktur hindurch, kann dabei ununterbrochen sein. Hierzu können die Öffnungen zumindest in der ersten Halbleiterschicht
hinsichtlich deren Geometrie und/oder deren relativer
Anordnung zueinander so ausgebildet sein, dass elektrische Ladungsträger durch die Mehrzahl von Öffnungen hindurch injiziert werden können, während Photonen insbesondere mit der Peakwellenlänge der von der aktiven Schicht emittierten Strahlung von der Abschirmungsstruktur reflektiert oder in Richtung der Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements gestreut werden. Die Spiegelschicht ist bevorzugt elektrisch leitfähig
ausgebildet und bildet etwa einen Hauptteil des zweiten
Kontakts des Bauelements. Die Spiegelschicht kann dabei etwa mindestens 50 %, zum Beispiel mindestens 70 % oder mindestens 90 % einer Gesamtfläche der aktiven Schicht bedecken. Mit einer Anordnung der Abschirmungsstruktur in der lateralen
Richtung zwischen der Spiegelschicht und der Kontaktschicht wird ein Hauptteil der elektromagnetischen Strahlung in einem Bereich der aktiven Schicht erzeugt, der etwa frei von einer Überdeckung durch die Kontaktschicht ist. Das bedeutet, dass vergleichsweise weniger elektromagnetische Strahlung in einem von der Kontaktschicht bedeckten Bereich der aktiven Schicht emittiert wird, wodurch insgesamt weniger emittierte
Strahlung von der Kontaktschicht absorbiert wird, sodass die Effizienz des Bauelements insgesamt erhöht ist. Die
Spiegelschicht und die Kontaktschicht sind dabei bevorzugt so relativ zueinander angeordnet, dass sie in Draufsicht auf den Träger frei von einer Überlappung sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist das Bauelement als Saphir-Halbleiterchip mit einem
Halbleiterkörper, der auf einem Saphirsubstrat angeordnet und/oder etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens auf ein Saphirsubstrat epitaktisch abgeschieden ist.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Bauelements ergeben sich aus den im
Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1A bis 5 verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in schematischen Schnittansichten.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
Es wird in der Figur 1A ein Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100 schematisch dargestellt. Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper 2 auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Träger 1 abgewandte erste Halbleiterschicht 21 und eine dem Träger 1 zugewandte zweite Halbleiterschicht 22 auf. Zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der zweiten
Halbleiterschicht 22 ist eine aktive Schicht 23 zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung L angeordnet. Der Halbleiterkörper 2 kann aus einem I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial gebildet sein. Ein I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial weist ein Element aus der dritten
Hauptgruppe, wie etwa B, AI, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie etwa N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff " I I I /V-Verbindungs-Halbleitermaterial " die Gruppe der binären, ternären oder quaternären
Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften
Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid- Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile
aufweisen. Auch kann der Halbleiterkörper 2 aus einem II/VI- Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet sein.
Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht 21 n-leitend und die zweite Halbleiterschicht 22 p-leitend ausgebildet, oder umgekehrt. Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Träger
1 abgewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Träger 1 zugewandte zweite Hauptfläche 202 auf. Die erste Hauptfläche 201 kann durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21 und die zweite Hauptfläche 202 durch eine Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 22 gebildet sein. Es ist auch möglich, dass die erste und zweite Hauptfläche des
Halbleiterkörpers 2 durch Oberflächen weiterer
Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 2 gebildet sind. Insbesondere begrenzen die Hauptflächen den Halbleiterkörper
2 in der vertikalen Richtung. Das heißt, dass zwischen der ersten Hauptfläche 201 und der zweiten Hauptfläche 202 etwa ausschließlich Halbleiterschichten angeordnet sind.
Insbesondere ist die erste Hauptfläche 201 als eine
Strahlungsdurchtrittsfläche des Bauelements 100 gebildet. Das Bauelement 100 weist eine Vorderseite 101 auf, die
insbesondere als Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements 100 dient. Das bedeutet, dass die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung L durch die erste Hauptfläche 201 hindurch tritt und an der Vorderseite 101 aus dem Bauelement 100 ausgekoppelt werden kann. Die erste Hauptfläche 201 und die Vorderseite 101 können dabei dieselbe Oberfläche sein. In der Figur 1A sind die erste Hauptfläche 201 beziehungsweise die Vorderseite 101 eben ausgebildet. Abweichend davon ist es auch möglich, dass die erste Hauptfläche 201 oder die als Strahlungsaustrittsfläche gebildete Vorderseite 101 zur
Erhöhung der Auskoppeleffizienz strukturiert ist.
Das Bauelement 100 weist auf dessen Vorderseite 101
beziehungsweise auf der ersten Hauptfläche 201 des
Halbleiterkörpers 2 eine Kontaktschicht 61 auf, die
insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der ersten
Halbleiterschicht 21 eingerichtet ist. Insbesondere grenzt die Kontaktschicht 61 unmittelbar an die erste
Halbleiterschicht 21 an. Über die Kontaktschicht 61 ist die erste Halbleiterschicht 21 etwa mit einer externen
Spannungsquelle elektrisch kontaktierbar .
Das Bauelement 100 weist zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 eine elektrisch leitfähige
Schicht 72 auf Seiten der zweiten Hauptfläche 202 auf.
Insbesondere ist die elektrisch leitfähige Schicht 72 als eine Spiegelschicht ausgebildet. Bevorzugt weist die Spiegelschicht 72 ein Metall, etwa Aluminium, Rhodium,
Palladium, Silber oder Gold, auf. Zum Beispiel reflektiert die Spiegelschicht 72 mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 % eines auf sie auftreffenden Anteils des Spektrums der von der aktiven
Schicht 23 im Betrieb des Bauelements erzeugten Strahlung.
Die Kontaktschicht 61 kann Teil eines ersten Kontakts 6 (hier nicht dargestellt) sein, wobei der erste Kontakt 6 etwa eine Stromaufweitungsschicht aufweisen kann, die elektrisch leitfähig und zugleich bevorzugt strahlungsdurchlässig, etwa aus einem elektrisch leitfähigen und strahlungsdurchlässigen Oxid ausgebildet ist. Die Stromaufweitungsschicht kann die erste Hauptfläche 201 etwa zu einem großen Teil oder
vollständig bedecken. Die elektrisch leitfähige Schicht 72 kann als Teil eines zweiten Kontakts 7 (hier nicht
dargestellt) gebildet sein, wobei der zweite Kontakt 7 eine Stromaufweitungsschicht aufweisen kann, die etwa einen
Großteil der zweiten Hauptfläche 202 oder bevorzugt die gesamte zweite Hauptfläche 202 bedeckt. Die
Stromaufweitungsschicht des zweiten Kontakts 7 kann dabei eine Metallschicht sein. Im Betrieb des Bauelements 100 sind der erste Kontakt 6 und der zweite Kontakt 7 zum Beispiel mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden. Der Träger 1 kann dabei elektrisch leitfähig ausgebildet sein.
Alternativ ist es auch möglich, dass der Träger 1 aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. In diesem Fall kann der zweite Kontakt 7 einen Teilbereich aufweisen, der etwa auf dem Träger 1 freiliegt und somit extern
elektrisch kontaktierbar ist. Der Teilbereich kann Teil der Spiegelschicht 72 oder der Stromaufweitungsschicht des zweiten Kontakts 7 sein, der etwa seitlich des Trägers 1 oder seitlich des Halbleiterkörpers 2 auf dem Träger 1 freiliegt. Dieser Teilbereich kann auch eine Durchkontaktierung sein, die sich etwa von einer Rückseite 101 des Bauelements durch den Träger 1 hindurch zu der Spiegelschicht 72 erstreckt. Der zweite Kontakt 7 kann auch eine Mehrzahl von solchen
Durchkontaktierungen aufweisen. Das Bauelement 100 kann somit über die Vorderseite 101 und über die Rückseite 102 mit einer externen Spannungsquelle kontaktiert sein.
Das Bauelement 100 weist in unmittelbarer Umgebung der
Kontaktschicht 61 eine Abschirmungsstruktur 4 auf. Die
Abschirmungsstruktur 4 ist insbesondere dazu eingerichtet, ein Auftreffen der von der aktiven Schicht 23 erzeugten elektromagnetischen Strahlung L auf die Kontaktschicht 61 zu verhindern, sodass möglichst wenig Strahlung von der
Kontaktschicht 61 absorbiert wird. Die Abschirmungsstruktur 4 ist insbesondere so eingerichtet, dass die auf die
Abschirmungsstruktur 4 auftreffende Strahlung insbesondere zu Bereichen der Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements 101 hin reflektiert oder gestreut wird, die frei von der
Kontaktschicht 61 sind. Auch ist es auch möglich, dass der Halbleiterkörper 2 etwa auf einem strahlungsdurchlässigen Substrat, zum Beispiel auf einem Saphirsubstrat, angeordnet ist. Insbesondere kann der Träger 1 ein Saphirsubstrat sein. Es ist auch denkbar, dass das Bauelement 100 neben dem Träger 1 ein Saphirsubstrat auf Seiten der ersten Hauptfläche 201 aufweist. Zur Ausbildung der Abschirmungsstruktur 4 kann das Saphirsubstrat teilweise entfernt oder strukturiert sein.
In Figur 1A weist die Abschirmungsstruktur 4 mindestens eine Öffnung 41 auf. In Draufsicht auf den Träger 1 ist die
Öffnung 41 lateral zwischen der Kontaktschicht 61 und der Spiegelschicht 72 angeordnet. Die Abschirmungsstruktur 4 kann eine Mehrzahl von solchen Öffnungen 41 aufweisen. Die gesamte Abschirmungsstruktur 4 kann in Draufsicht auf den Träger 1 lateral zwischen der Kontaktschicht 61 und der
Spiegelschicht 72 angeordnet sein. Die Spiegelschicht 72 kann dabei einen Großteil, etwa mindestens 60 %, bevorzugt
mindestens 80 % oder mindestens 90 % der zweiten Hauptfläche 202 oder der aktiven Schicht 23 bedecken. Wird von der aktiven Schicht 23 eine elektromagnetische Strahlung
emittiert, welche auf die Spiegelschicht 72 auftrifft und zu der Kontaktschicht 61 hin propagiert, kann diese von der Abschirmungsstruktur 4 umgeleitet, insbesondere verlustfrei zur Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements 100 hin
reflektiert und an der Strahlungsaustrittsfläche des
Bauelements 100 ausgekoppelt werden. Gemäß Figur 1A sind die Kontaktschicht 61 und die
Spiegelschicht 72 in Draufsicht auf den Träger 1 frei von einer Überlappung. Bedeckt die Spiegelschicht 72 einen
Großteil der aktiven Schicht 23 und ist die Spiegelschicht 72 elektrisch leitfähig ausgebildet, wird ein Großteil der
Strahlung direkt oberhalb der Spiegelschicht 72 erzeugt. Die Strahlung L kann aufgrund der Abschirmungsstruktur 4 von der Kontaktschicht 61 ferngehalten und somit verlustfrei oder nahezu verlustfrei aus dem Bauelement 100 ausgekoppelt werden. Der Träger 1 kann dabei aus einem elektrisch
isolierenden Material ausgebildet sein, sodass Bereiche der aktiven Schicht 23, die sich unmittelbar unterhalb der
Kontaktschicht 61 befinden und somit keine Überlappung mit der Spiegelschicht 72 aufweisen, nicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung begünstigt werden.
In Figur 1A ist schematisch dargestellt, dass die
Abschirmungsstruktur 4 derart eingerichtet ist, dass im
Betrieb des Bauelements 100 ein Durchtritt der von der aktiven Schicht erzeugten Strahlung L durch die
Abschirmungsstruktur 4 hindurch etwa zu der Kontaktschicht 61 verhindert wird, wogegen ein Stromfluss I von der
Kontaktschicht 61 etwa durch die Abschirmungsstruktur 4 hindurch zu der Spiegelschicht 72 ununterbrochen sein kann. Dies kann etwa durch eine gezielte Strukturierung
hinsichtlich der Geometrie oder der Dimension der Öffnungen 41 und/oder durch eine geeignete relative Anordnung der
Öffnungen 41 zueinander erzielt werden. Der Halbleiterkörper 2 mit den Halbleiterschichten 21 und 22 sowie der aktiven
Schicht 23 bleibt dabei insbesondere zusammenhängend, sodass ein ununterbrochener Stromfluss zwischen der Kontaktschicht 61 und der Spiegelschicht 72 erzielt ist. In der Figur 1A erstreckt sich die Öffnung 41 beziehungsweise die Mehrzahl von Öffnungen 41 von der ersten Hauptfläche 201 durch die erste Halbleiterschicht 21, die aktive Schicht 23 und die zweite Halbleiterschicht 22 hindurch zu der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterkörpers 2. Zur Erzeugung der Öffnung 41 beziehungsweise der Mehrzahl der Öffnungen 41 kann der Halbleiterkörper 2 mikrostrukturiert, etwa geätzt werden. In der Figur 1A ist die Kontaktschicht 61 randseitig auf der Vorderseite 101 des Bauelements angeordnet. Abweichend davon ist es auch möglich, dass die Kontaktschicht 61 etwa mittig auf der Vorderseite 101 angeordnet ist. Auch bei einer mittig angeordneten Kontaktschicht 61 können die Spiegelschicht 72 und die Abschirmungsstruktur 4 so ausgebildet sein, dass in Draufsicht von der Vorderseite 101 auf den Träger 1 die
Abschirmungsstruktur 4 in lateralen Richtungen zwischen der Kontaktschicht 61 und der Spiegelschicht 72 angeordnet ist, wobei die Kontaktschicht 61 und die Spiegelschicht 72 in Draufsicht etwa frei von einer Überlappung sind. Figuren 1B und IC zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele für ein Bauelement 100 mit einer Abschirmungsstruktur 4 in Draufsicht. Die Kontaktschicht 61 ist randseitig auf der Vorderseite 101 des Bauelements 100 angeordnet. Die
Abschirmungsstruktur 4 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 41 auf. Die Öffnungen 41 sind so angeordnet, dass die
Kontaktschicht 61 von den Öffnungen 41 zumindest
bereichsweise umgeben ist. Insbesondere bilden die Öffnungen 41 ein periodisches, etwa symmetrisches Muster, das
insbesondere einen Durchtritt der emittierten Strahlung L durch die Abschirmungsstruktur 4 hindurch zu der
Kontaktschicht 61 verhindert. Die Querschnitte der Öffnungen 41 sowie deren Abstand voneinander können so ausgewählt werden, dass die Abschirmungsstruktur 4 insgesamt als ein photonisches Gitter wirkt. In den Figuren 1B und IC kann die Kontaktschicht 61 von einer Mehrzahl von Reihen periodisch angeordneter Öffnungen 41 bereichsweise umgeben sein. Ist die Kontaktschicht 61 nicht randseitig angeordnet, kann die
Kontaktschicht 61 auch vollständig, das heißt in allen lateralen Richtungen, von der Abschirmungsstruktur 4, etwa von den Öffnungen 41, umgeben sein.
In der Figur 1B weisen die Öffnungen 41 jeweils einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf. Im Unterschied hierzu können die Öffnungen 41, wie in Figur IC dargestellt, jeweils einen länglichen Querschnitt aufweisen. Laterale Zwischenräume zwischen benachbarten Öffnungen 41 einer Reihe können vereinfacht durch Öffnungen benachbarter Reihe
abgedeckt werden, sodass die Kontaktschicht 61 durch
Öffnungen 41 mit länglichen Querschnitten von der im Betrieb des Bauelements erzeugten Strahlung effektiv abgeschirmt ist. Figuren 2A und 2B zeigen jeweils ein weiteres
Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in schematischer
Schnittansicht. Diese Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 in der Figur 1A. Im Unterschied hierzu erstreckt sich die Öffnung 41 beziehungsweise die Mehrzahl von Öffnungen 41 in der Figur 2A in der vertikalen Richtung von der ersten
Hauptfläche 201 durch die aktive Schicht 23 hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22. Die Öffnung 41 beziehungsweise die Öffnungen 41 weisen somit jeweils die Form eines
Sacklochs in dem Halbleiterkörper 2 auf. Im Unterschied zur Figur 2A erstrecken sich die in der Figur 2B dargestellten Öffnungen 41 lediglich von der ersten Hauptfläche 201 in die erste Halbleiterschicht 21 hinein. Solche Öffnungen 41 erstrecken sich somit nicht durch die aktive Schicht 23 hindurch und können vergleichsweise vereinfacht erzeugt werden. Auch ein kontinuierlicher Stromfluss I zwischen der Kontaktschicht 61 und der Spiegelschicht 72 wird dadurch begünstigt .
In Figuren 3A und 3B sind weitere Ausführungsbeispiele für ein Bauelement 100 in Schnittansicht dargestellt. Diese
Ausführungsbeispiele entsprechen im Wesentlichen dem in der Figur 1A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement. Im Unterschied hierzu ist die Öffnung 41 in dem Halbleiterkörper 2 so ausgebildet, dass die Öffnung 41 mit größer werdendem Abstand von der ersten Hauptfläche einen abnehmenden lateralen Querschnitt aufweist. In den Figuren 3A und 3B sind V-förmige Öffnungsquerschnitte dargestellt. Die Öffnung 41 weist eine Seitenwand auf, auf der eine
reflektierende Schicht 43 angeordnet ist. Der Querschnitt der Öffnung 41 der Abschirmungsstruktur 4 wird etwa so groß ausgebildet, dass die zu der Kontaktschicht 61 hin propagierende Strahlung von der reflektierenden Schicht 43 auf der Seitenwand der Öffnung 41 zurückreflektiert wird. In der Figur 3A ist die Öffnung 41 lediglich in der ersten
Halbleiterschicht 21 gebildet. Im Unterschied hierzu kann sich die Öffnung 41 in der vertikalen Richtung durch die aktive Schicht 23 hindurch erstrecken. Gegebenenfalls kann eine elektrisch isolierende Schicht zwischen dem
Halbleiterkörper 2 und der reflektierenden Schicht 43
angeordnet sein. In Figur 3B wird dargestellt, dass sich die Öffnung 41 durch die aktive Schicht hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22 erstrecken kann. Auch kann die Öffnung 41 so ausgebildet sein, dass dieser sich durch den gesamten Halbleiterkörper 2 hindurch erstreckt. Die
Abschirmungsstruktur 4 kann eine einzige Öffnung 41
aufweisen. Dabei kann die Öffnung 41 so ausgebildet ein, dass die Kontaktschicht 61 in lateraler Richtung etwa zu einem Großteil oder vollständig von der Öffnung 41 umgeben ist. Alternativ kann die Abschirmungsstruktur eine Mehrzahl von solchen Öffnungen 41 aufweisen, die zusammen die
Kontaktschicht 61 teilweise oder vollständig umgeben.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement in Schnittansicht, das im Wesentlichen dem in der Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu weist eine Seitenfläche des
Halbleiterkörpers 2 eine Stufe auf. Die Stufe weist eine sich in der lateralen Richtung erstreckende erste Oberfläche 203 und eine sich in der vertikalen Richtung erstreckende zweite Oberfläche 204 auf. Die Kontaktschicht 61 ist dabei auf der ersten Oberfläche 203 angeordnet, wobei die erste Oberfläche 203 insbesondere durch eine Oberfläche der ersten
Halbleiterschicht 21 gebildet ist. Die reflektierende Schicht 43 der Abschirmungsstruktur 4 ist auf der zweiten Oberfläche 204 angeordnet. Auch die zweite Oberfläche 204 kann durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21 gebildet sein. Mit anderen Worten kann die Stufe der Seitenfläche des Halbleiterkörpers 2 durch Oberflächen der ersten
Halbleiterschicht 21 gebildet sein. Die zweite Oberfläche 204 ist dabei schräg zu der ersten Oberfläche 203 der Stufe ausgebildet. Die erste Oberfläche 203 der Stufe kann dabei parallel zu der zweiten Hauptfläche 202 verlaufen. Die reflektierende Schicht 43 kann sich in der vertikalen
Richtung von der ersten Oberfläche 203 der Stufe zu der
Vorderseite 201 beziehungsweise zu der
Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements erstrecken. Die Stufe kann so ausgebildet sein, dass die Kontaktschicht 61 in Richtung der Spiegelschicht 72 von der reflektierende Schicht 43 teilweise oder vollständig umgegeben ist.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement in Schnittansicht, das im Wesentlichen dem in der Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu ist die Abschirmungsstruktur 4 durch einen in dem Halbleiterkörper tiefgelegten ersten Kontakt 6 gebildet. Der tiefgelegte Kontakt 6 weist einen Hauptkörper 60 auf, der insbesondere an die Kontaktschicht 61 angrenzt. Der Hauptkörper 60 ist mit der reflektierenden Schicht 43 beschichtet. Der Hauptkörper kann aus einem Metall
ausgebildet sein. Der erste Kontakt 6 weist eine tiefgelegte Kontaktschicht 63 auf, die vollständig in dem
Halbleiterkörper 2, etwa in der ersten Halbleiterschicht 21, eingebettet ist. Die tiefgelegte Kontaktschicht 63 kann ein Bereich des Hauptkörpers 60 sein, der frei von der
reflektierenden Schicht 43 ist. Insbesondere kann die
Kontaktschicht 61 auch Teil des Hauptkörpers 60 sein, der über die erste Halbleiterschicht 21 hinausragt und frei von der reflektierenden Schicht 43 ist. Zum Beispiel ist die reflektierende Schicht 43 in allen lateralen Richtungen von dem Halbleiterkörper 2, insbesondere von der ersten
Halbleiterschicht 21, umgeben.
Die in den Figuren 3A bis 5 gezeigte Strahlungsreflektierende Schicht 43 kann aus einem hoch reflektierenden Material ausgebildet sein. Bevorzugt weist Strahlungsreflektierende Schicht 43 ein Metall wie Aluminium, Rhodium, Palladium, Silber oder Gold auf.
Die in den Figuren 3A und 3B dargestellte Öffnung 41 und/oder die in der Figur 4 dargestellte zweite Oberfläche 204 können jeweils so ausgebildet sein, dass die Kontaktschicht 61 in Draufsicht von der Öffnung 41 beziehungsweise von der zweiten Oberfläche 204 bereichsweise oder vollständig umgeben ist. Es ist auch möglich, dass die in den Figuren 3A und 3B
dargestellte Abschirmungsstruktur 4 lediglich eine einzige Öffnung 41 und die in der Figur 4 dargestellte
Abschirmungsstruktur 4 eine einzige Stufe mit der zweiten Oberfläche 204 aufweist.
In allen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass die
Abschirmungsstruktur 4 nicht nur in der unmittelbaren Nähe der Kontaktschicht 61, sondern über die gesamte
Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements ausgebildet ist.
Auch kann das Bauelement auf dessen Strahlungsaustrittsfläche eine Mehrzahl von Kontaktschichten 61 aufweisen. Solche
Kontaktschichten 61 können jeweils von der
Abschirmungsstruktur 4 bereichsweise oder vollständig umgeben sein, sodass die auf die Kontaktschichten 61 hin
propagierende Strahlung in Richtung der
Strahlungsaustrittsfläche reflektiert oder gestreut wird. Mittels einer Abschirmungsstruktur kann eine auf einer
Strahlungsaustrittsfläche angeordnete Kontaktschicht eines Bauelements von einer im Betrieb des Bauelements erzeugten Strahlung abgeschirmt werden, wobei die Abschirmungsstruktur die auf sie auftreffende Strahlung etwa zu Bereichen der Strahlungsaustrittsfläche hin reflektiert oder streut, die frei von der Kontaktschicht sind, sodass die emittierte
Strahlung verlustfrei oder nahezu verlustfrei aus dem
Bauelement ausgekoppelt wird, wodurch die Lichtausbeute des Bauelements erhöht ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 111 493.3, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
100 Bauelement
101 Strahlungsaustrittsfläche
102 Rückseite des Bauelements
1 Träger
2 Halbleiterkörper
201 erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers
202 zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
203 erste Oberfläche der Stufe
204 zweite Oberfläche der Stufe
21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 aktive Schicht
4 Abschirmungsstruktur
41 Öffnung
43 Reflektorschicht/ reflektierende Schicht
6 erster Kontakt
60 Hauptkörper des ersten Kontakts
61 Kontaktschicht des ersten Kontakts
63 tiefgelegte Kontaktschicht des ersten Kontakts
7 weiterer Kontakt/ zweiter Kontakt
72 Spiegelschicht/weitere KontaktSchicht

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), wobei
- der Halbleiterkörper eine dem Träger abgewandte erste
Hauptfläche (201) und eine dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche (202) aufweist, wobei der Halbleiterkörper auf Seiten der ersten Hauptfläche eine erste Halbleiterschicht (21) und auf Seiten der zweiten Hauptfläche eine zweite Halbleiterschicht (22) umfasst,
- der Halbleiterkörper eine aktive Schicht (23) aufweist, die zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet und im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung (L) eingerichtet ist, welche durch die erste Hauptfläche hindurch aus dem
Bauelement auskoppelbar ist,
- das Bauelement eine elektrische Kontaktschicht (61) auf der ersten Hauptfläche aufweist, die zur elektrischen
Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht eingerichtet ist und in Draufsicht auf den Träger die erste Hauptfläche bereichsweise bedeckt, und
- das Bauelement in unmittelbarer Umgebung der elektrischen Kontaktschicht eine Abschirmungsstruktur (4) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Auftreffen der von der aktiven Schicht erzeugten elektromagnetischen Strahlung auf die
Kontaktschicht zu verhindern.
2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Abschirmungsstruktur (4) hinsichtlich deren
Geometrie und/oder deren Material so eingerichtet ist, dass sie für die von der aktiven Schicht (23) emittierte
elektromagnetische Strahlung (L) reflektierend oder streuend wirkt .
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Abschirmungsstruktur (4) zumindest eine Öffnung (41) aufweist, der sich in vertikaler Richtung von der ersten Hauptfläche (201) in die erste Halbleiterschicht (21) hinein erstreckt.
4. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem sich die Öffnung (41) von der ersten Hauptfläche (201) durch die erste Halbleiterschicht (21) und die aktive Schicht (23) hindurch erstreckt.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
bei dem sich die Öffnung (41) von der ersten Hauptfläche (201) durch die aktive Schicht (23) hindurch bis zu der zweiten Hauptfläche (202) erstreckt.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
bei dem die Öffnung (41) mit größer werdendem Abstand von der ersten Hauptfläche (201) einen abnehmenden lateralen
Querschnitt aufweist und die Abschirmungsstruktur (4) eine reflektierende Schicht (43) aufweist, die auf einer
Seitenwand der Öffnung angeordnet ist.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem die Abschirmungsstruktur (4) eine Mehrzahl von
Öffnungen (41) aufweist, wobei sich die Öffnungen (41) in den Halbleiterkörper (2) hinein erstrecken und die Kontaktschicht (61) in Draufsicht auf den Träger (1) von den Öffnungen zumindest bereichsweise umgeben ist.
8. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Öffnungen (41) hinsichtlich deren Geometrie und/oder deren relativer Anordnung zueinander so ausgebildet sind, dass die Abschirmungsstruktur (4) zumindest bereichsweise ein periodisches Muster aufweist und insgesamt als ein photonisches Gitter wirkt, das einen Durchtritt der emittierten elektromagnetischen Strahlung (L) verhindert.
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
bei dem der Halbleiterkörper (2) eine Seitenfläche mit einer Stufe aufweist, wobei die Stufe eine sich in lateraler
Richtung erstreckende erste Oberfläche (203) und eine sich in vertikaler Richtung erstreckende zweite Oberfläche (204) umfasst, wobei die Kontaktschicht (61) auf der ersten
Oberfläche angeordnet ist und die Abschirmungsstruktur (4) eine reflektierende Schicht (43) auf der zweiten Oberfläche aufweist .
10. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die erste Oberfläche (203) und die zweite Oberfläche (204) jeweils durch eine Oberfläche der ersten
Halbleiterschicht (21) gebildet sind und sich die
reflektierende Schicht (43) in vertikaler Richtung von der ersten Oberfläche der Stufe zur ersten Hauptfläche (201) des Halbleiterkörpers (2) erstreckt.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
bei dem die Abschirmungsstruktur (4) durch einen in dem
Halbleiterkörper (2) tiefgelegten Kontakt (6) gebildet ist, wobei
- der tiefgelegte Kontakt einen Hauptkörper (60) aufweist, der an die Kontaktschicht (61) an der ersten Hauptfläche (201) angrenzt und in der ersten Halbleiterschicht (21) eingebettet ist, und
- Seitenflächen des Hauptkörpers mit einer reflektierenden Schicht (43) beschichtet sind.
12. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 8, das eine elektrisch leitfähige Spiegelschicht (72) aufweist, die in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und dem Träger (1) angeordnet ist, wobei
- in Draufsicht von der ersten Hauptfläche (201) auf den Träger die Abschirmungsstruktur (4) in lateraler
Richtung zwischen der Kontaktschicht (61) und der
Spiegelschicht (72) angeordnet ist,
- die Öffnungen (41) zumindest in der ersten
Halbleiterschicht (21) hinsichtlich deren Geometrie und/oder deren relativer Anordnung zueinander so
ausgebildet sind, dass im Betrieb des Bauelements ein Durchtritt der von der aktiven Schicht erzeugten
Strahlung durch die Abschirmungsstruktur hindurch zu der Kontaktschicht verhindert ist, wobei ein Stromfluss zwischen der Kontaktschicht und der Spiegelschicht ununterbrochen ist.
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
das eine Spiegelschicht (72) aufweist, die in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und dem Träger (1) angeordnet ist, wobei in Draufsicht von der ersten
Hauptfläche (201) auf den Träger die Abschirmungsstruktur (4) in lateraler Richtung zwischen der Kontaktschicht (61) und der Spiegelschicht angeordnet ist.
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
das eine Spiegelschicht (72) aufweist, die in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und dem Träger (1) angeordnet ist, wobei die Kontaktschicht (61) und die
Spiegelschicht in Draufsicht auf den Träger frei von einer Überlappung sind.
15. Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
bei dem die Spiegelschicht (72) elektrisch leitfähig und als ein weiterer Kontakt (7) oder zumindest als Teil eines weiteren Kontakts (7) gebildet ist, wobei der weitere Kontakt zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht (22) eingerichtet ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017126446A1 (de) * 2017-11-10 2019-05-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
US11869923B2 (en) * 2021-12-14 2024-01-09 Lumileds Llc Light-emitting array with dielectric light collection structures

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030222269A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-04 Ming-Der Lin Light-emitting diode with enhanced light-emitting efficiency
JP2004047504A (ja) * 2002-07-08 2004-02-12 Korai Kagi Kofun Yugenkoshi 発光効率を高めた発光ダイオード
US20040089861A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-13 Shi-Ming Chen Lateral current blocking light emitting diode and method of making the same
EP2280431A2 (de) * 2009-07-28 2011-02-02 LG Innotek Co., Ltd. Lichtemittierende Vorrichtung
US20110114980A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Ung Lee Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same
US20110227120A1 (en) * 2007-11-23 2011-09-22 Yu-Chen Yang Light-emitting device
EP2410583A2 (de) * 2010-07-23 2012-01-25 LG Innotek Co., Ltd. Reflektierende Elektrodenanordnung für eine Leuchtdiode
DE102010032497A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips
DE102011111919A1 (de) * 2011-08-30 2013-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002026386A (ja) * 2000-07-10 2002-01-25 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP2004153089A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法
TW578318B (en) * 2002-12-31 2004-03-01 United Epitaxy Co Ltd Light emitting diode and method of making the same
TWI220578B (en) * 2003-09-16 2004-08-21 Opto Tech Corp Light-emitting device capable of increasing light-emitting active region
CN101587932B (zh) * 2004-03-31 2011-06-01 日亚化学工业株式会社 氮化物半导体发光元件
KR100862453B1 (ko) * 2004-11-23 2008-10-08 삼성전기주식회사 ＧａＮ 계 화합물 반도체 발광소자
WO2007008047A1 (en) 2005-07-14 2007-01-18 Epivalley Co., Ltd. Light emitting device
US20090179211A1 (en) * 2005-07-14 2009-07-16 Tae-Kyung Yoo Light emitting device
TWI291246B (en) * 2005-10-20 2007-12-11 Epistar Corp Light emitting device and method of forming the same
KR20070088145A (ko) * 2006-02-24 2007-08-29 엘지전자 주식회사 발광 다이오드 및 그 제조방법
TWI475716B (zh) * 2007-03-19 2015-03-01 Epistar Corp 光電元件
KR101469972B1 (ko) * 2007-10-17 2014-12-05 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR100941616B1 (ko) 2008-05-15 2010-02-11 주식회사 에피밸리 반도체 발광소자
DE102008048648A1 (de) 2008-09-24 2010-04-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
JP2011044482A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Toshiba Corp 発光素子

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030222269A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-04 Ming-Der Lin Light-emitting diode with enhanced light-emitting efficiency
JP2004047504A (ja) * 2002-07-08 2004-02-12 Korai Kagi Kofun Yugenkoshi 発光効率を高めた発光ダイオード
US20040089861A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-13 Shi-Ming Chen Lateral current blocking light emitting diode and method of making the same
US20110227120A1 (en) * 2007-11-23 2011-09-22 Yu-Chen Yang Light-emitting device
EP2280431A2 (de) * 2009-07-28 2011-02-02 LG Innotek Co., Ltd. Lichtemittierende Vorrichtung
US20110114980A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-19 Ung Lee Semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same
EP2410583A2 (de) * 2010-07-23 2012-01-25 LG Innotek Co., Ltd. Reflektierende Elektrodenanordnung für eine Leuchtdiode
DE102010032497A1 (de) * 2010-07-28 2012-02-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips
DE102011111919A1 (de) * 2011-08-30 2013-02-28 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip

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Publication number Publication date
US10355174B2 (en) 2019-07-16
US20180182926A1 (en) 2018-06-28
DE102015111493B4 (de) 2021-09-23
DE102015111493A1 (de) 2017-01-19

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