DE10044500A1

DE10044500A1 - Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10044500A1
Application number: DE10044500A
Authority: DE
Inventors: Ming-Der Lin
Original assignee: Highlink Technology Corp
Current assignee: Highlink Technology Corp
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-04-04

Abstract

Es werden ein Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil, wie eine blau, grün oder blaugrün emittierende Lichtemissionsdiode, an die nur ein Draht gebondet werden muss, und ein zugehöriges Herstellverfahren offenbart. Dieses Bauteil verfügt über Halbleiterschichten auf GaN-Basis auf einem isolierenden Substrat (401). Zu den Halbleiterschichten gehören eine untere n-Schicht (402) und eine obere p-Schicht (406) mit einer dazwischen eingebetteten aktiven Schicht (404) zum Erzeugen von Licht. Der Randabschnitt der Schichtstruktur ist so abgeätzt, dass die Oberfläche im Randabschnitt der n-Schicht tiefer als die Oberfläche in deren zentralem Abschnitt liegt. Auf der freigelegten Fläche der n-Schicht wird eine n-Elektrode (708) hergestellt, während auf der p-Schicht eine p-Elektrode (409) hergestellt wird, die nicht elektrisch mit der n-Elektrode verbunden ist. Auf den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats ist eine leitende Schicht (411) aufgetragen, die elektrisch mit der n-Elektrode verbunden ist. Vorzugsweise ist zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats eine Haftschicht (901) eingebettet, um die Hafteigenschaften zu verbessern. DOLLAR A Bei diesem Bauteil kann die leitende Schicht als spiegelförmiger Reflektor oder als lichtdurchlässige Schicht ausgebildet sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungshalbleiter-Bauteil und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Genauer gesagt, betrifft die Erfindung ein derartiges Bauteil, speziell eine Licht emittierende Diode (LED) auf GaN-Basis, deren Seitenwände und Unterseite mit einer leitenden Beschichtung bedeckt sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.

In den letzten Jahren haben Verbindungshalbleiter auf GaN-Basis immer mehr Aufmerksamkeit zur Verwendung als Material zum Herstellen blauer, grüner oder blaugrüner Licht emittierender Bauteile, wie blauer LEDs oder blauer Laserdioden (LDs), erfahren. Eine blaue LED weist z. B. im Allgemeinen eine Struktur mit mindestens einer n-Verbindungshalbleiterschicht auf GaN-Basis, einer aktiven Schicht aus einem eigenleitenden oder dotierten Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis und mindestens einer p-Verbindungshalbleiterschicht auf GaN-Basis auf, die sequenziell auf ein Substrat auflaminiert sind.

Beim Herstellen einer herkömmlichen blauen LED wird im Allgemeinen als Material für das Substrat derselben transparenter Saphir verwendet. Abweichend von einem Halbleitersubstrat, wie es für andere Licht emittierende Bauteile verwendet wird, ist Saphir ein elektrisch isolierendes Material. Demgemäß ist es unmöglich, auf diesem Substrat unmittelbar eine n-Elektrode auszubilden. Als Lösung betreffend dieses Problems wird eine n- Verbindungshalbleiterschicht auf GaN-Basis durch Ätzen der blauen LED teilweise freigelegt, um eine leitende Fläche zu schaffen, auf der eine n-Elektrode wirkungsvoll hergestellt werden kann.

Nun wird auf die beigefügte Fig. 1 Bezug genommen, um die vorstehend skizzierte herkömmliche blaue LED besser verständlich zu machen. Diese LED verfügt im Wesentlichen über ein Saphirsubstrat 101 eine n- Verbindungshalbleiterschicht 102 auf GaN-Basis, eine aktive Schicht 103 aus einem eigenleitenden oder dotierten Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis und eine p- Verbindungshalbleiterschicht 104 auf GaN-Basis. Wie oben angegeben, wird auf der freigelegten Fläche der n- Verbindungshalbleiterschicht 102 auf GaN-Basis eine n- Elektrode 105 hergestellt, während auf der p- Verbindungshalbleiterschicht 104 auf GaN-Basis eine p- Elektrode 106 hergestellt wird.

Die in Fig. 1 dargestellte herkömmliche blaue LED zeigt jedoch verschiedene Nachteile, wie sie im Folgenden angegeben sind. Zunächst stellt das isolierende Saphirsubstrat 101 dieser blauen LED keine elektrische Verbindung zu einem becherförmigen Leiterrahmen 107 her, wenn es auf der Oberfläche desselben montiert wird. Um die blaue LED elektrisch mit dem becherförmigen Leiterrahmen 107 zu verbinden, ist es erforderlich, einen Metallbonddraht 108 zu verwenden, um die n-Elektrode 105 mit der Oberfläche des becherförmigen Leiterrahmens 107 zu verbinden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Da die p-Elektrode 106 mit einem anderen Metallbonddraht 109 elektrisch mit einem gesonderten Leiterrahmen 110 zu verbinden ist, muss der Drahtbondprozess zwei Mal ausgeführt werden, um für ein vollständiges Anschließen der herkömmlichen blauen LED zu sorgen. Außerdem wird der Metallbonddraht 109 vorzugsweise mittels eines Bondkontaktflecks 111 mit der p-Elektrode 106 verbunden. Im Ergebnis dieser zwei Drahtbondvorgänge ist der Herstellprozess für eine herkömmliche blaue LED kompliziert, und die Chipgröße einer solchen LED ist groß, was zu hohen Herstellkosten führt.

Darüber hinaus sind die Struktur und die Anordnung der Elektroden 105, 106 bei der herkömmlichen blauen LED asymmetrisch, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, die eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte blaue LED ist. Im Ergebnis fließt der elektrische Strom innerhalb der herkömmlichen blauen LED nicht auf symmetrische Weise in der Richtung von oben nach unten. Daher ist es sehr schwierig, dass die herkömmliche blaue LED eine gleichmäßige Stromverteilcharakteristik erzielt. Da die Stromverteilcharakteristik ungleichmäßig ist, existieren in einer herkömmlichen blauen LED mehrere Punkte mit hoher Stromdichte, an denen während des Betriebs leicht Schäden entstehen können.

Ferner tritt im isolierenden Saphirsubstrat 101 in unvermeidlicher Weise das gut bekannte Problem einer elektrostatischen Entladung (ESD = Electrostatic Discharge) auf.

Die vorstehend angegebenen Nachteile verschlechtern das Funktionsvermögen und die Zuverlässigkeit einer herkömmlichen blauen LED auf erhebliche Weise.

Demgemäß ist es erwünscht, eine blaue LED zu schaffen, bei der ein einzelner Drahtbondschritt möglich ist, so dass der Herstellprozess nicht verkompliziert und die Herstellkosten nicht erhöht werden. Es ist auch wünschenswert, eine blaue LED zu schaffen, die eine gleichmäßige Stromverteilcharakteristik zeigt und frei vom genannten ESD-Problem ist. Ferner ist es wünschenswert, eine blaue LED zu schaffen, die an ihrer Unterseite mit einem spiegelförmigen Reflektor versehen ist, um dadurch den Lichtemissions-Wirkungsgrad dieser LED zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil zu schaffen, bei dessen Herstellung ein einzelner Drahtbondschritt erforderlich ist, um so den Herstellprozess zu vereinfachen und die Herstellkosten zu senken.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungshalbleiter-Bauteil mit gleichmäßiger Stromverteilcharakteristik zu schaffen.

Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil zu schaffen, das frei vom Problem elektrostatischer Entladung (ESD) ist.

Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Licht emittierendes Verbindungshalbleiter-Bauteil mit einem an seiner Unterseite ausgebildeten spiegelförmigen Reflektor zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verbindungshalbleiter- Bauteils zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Licht emittierende Verbindungshalbleiter-Bauteil ist im beigefügten Anspruch 1 angegeben, während das erfindungsgemäße Herstellverfahren für ein derartiges Bauteil im Anspruch 11 angegeben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand jeweiliger abhängiger Ansprüche.

An den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats wird vorzugsweise eine Haftschicht hergestellt, auf der dann die leitende Überzugsschicht hergestellt wird. Die Haftschicht wird dazu verwendet, die Hafteigenschaften zwischen der ersten Elektrode und der leitenden Schicht zu verbessern.

Vorzugsweise ist die leitende Schicht eine lichtdurchlässige Schicht.

Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer herkömmlichen blauen LED;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht der LED der Fig. 1 im auf einem becherförmigen Leiterrahmen montierten Zustand;

Fig. 3 ist eine Draufsicht der LED der Fig. 1, die die Anordnung der Elektroden derselben zeigt;

Fig. 4(a) bis 4(e) sind Schnittansichten, die die Schritte zum Herstellen einer blauen LED gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;

Fig. 5 ist eine Draufsicht, die die Anordnung der Elektroden der blauen LED der Fig. 4(e) zeigen;

Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die die blaue LED der Fig. 4(e) in auf einem becherförmigen Leiterrahmen montierten Zustand zeigt;

Fig. 7(a) bis 7(c) sind Schnittansichten, die die Schritte zum Herstellen einer blauen LED gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die die blaue LED der Fig. 7(c) in auf einem becherförmigen Leiterrahmen montierten Zustand zeigt; und

Fig. 9 und Fig. 10 sind Schnittansichten einer blauen LED gemäß einem dritten bzw. einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die jeweils auf einem becherförmigen Leiterrahmen montiert sind.

Nun werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Nun werden anhand der Fig. 4(a) bis 4(e) Schritte zum Herstellen einer blauen LED 400 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Gemäß Fig. 4(a) wird eine n-Schicht 402 mit einer Dicke von 3 bis 5 µm auf einem isolierenden Substrat 401 hergestellt, das im Allgemeinen aus Saphir besteht. Auf dieser n-Schicht 402 werden eine n-Eingrenzungsschicht 403 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 µm, eine aktive Schicht 404 mit einer Dicke von 50 bis 200 nm (500 bis 2000 Å) zum Emittieren von Licht, eine p-Eingrenzungsschicht 405 mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 µm und eine p-Schicht 406 mit einer Dicke von 0,2 bis 1 µm sequenziell aus einem Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis hergestellt. Zum Beispiel kann zum Herstellen der Schichten 402 bis 406 ein quaternäres Verbindungshalbleitermaterial in Form von In_xAl_yGa_1-x-yN mit verschiedenen Leitungstypen und Konzentrationen von Dotierstoffen verwendet werden, wobei die Molenbrüche x, y den Bedingungen 0 ≦ x < 1, 0 ≦ y < 1 und x + y < 1 genügen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Struktur der erfindungsgemäßen blauen LED 400 eine beliebige sein kann, d. h., dass in der Praxis die Struktur nicht auf die bei diesem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene beschränkt ist.

Gemäß Fig. 4(b) wird die blaue LED 400 fotolithografisch unter Verwendung einer Maske mit vorbestimmtem Muster auf solche Weise geätzt, dass der Randabschnitt entfernt wird. Durch genaue Steuerung der Ätzzeit wird die Ätztiefe mit ausreichender Tiefe zum Freilegen der n- Schicht 402 eingestellt. Vorzugsweise wird die n-Schicht 402 leicht angeätzt, so dass die freigelegte Oberfläche 402a des Randabschnitts der n-Schicht 402 tiefer als die Oberfläche 402b des zentralen Abschnitts dieser Schicht liegt, d. h. die Grenzfläche zwischen ihr und der n- Eingrenzungsschicht 403. Nachdem der Ätzprozess abgeschlossen ist, verbleibt die blaue LED 400 als mesaförmige Struktur, bei der die oberen Seitenwände 400a weiter einwärts als die unteren Seitenwände 400b liegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der bevorzugte Ätzprozess ein Trockenätzprozess.

Gemäß Fig. 4(c) wird auf der Oberfläche der p-Schicht 406 eine p-Elektrode 409 aus irgendeinem Metall hergestellt, das mit dem p-Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis einen Ohmschen Kontakt vom p-Typ ausbilden kann. Zum Beispiel wird die p-Elektrode 409 aus Ni, Ti, Al, Au oder einer Legierung hiervon hergestellt. Bei der Herstellung der p-Elektrode 409 wird vorzugsweise zwischen die p-Schicht 406 und die p-Elektrode 409 eine transparente Kontaktschicht (TCL = Transparent Contact Layer) 407 mit einer Dicke von 5 bis 25 nm eingefügt, um die gesamte Oberfläche der p-Schicht 406 im Wesentlichen zu bedecken, um dadurch gleichzeitig den Lichtemissions-Wirkungsgrad und die Stromverteil-Gleichmäßigkeit der blauen LED 400 zu erhöhen. Die TCL 407 ist eine lichtdurchlässige Schicht für Ohmschen Kontakt aus einem leitenden Material, Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon.

Gemäß Fig. 4(d) wird anschließend ein elastisches Band 410 aus Polyvinylchlorid (PVC) auf der blauen LED 400 positioniert, um ihre Oberseite und die oberen Seitenwände 400a derselben sowie die freigelegte Oberfläche 402a der n-Schicht 402 zu bedecken. Im Ergebnis liegen nur die unteren Seitenwände 400b und die Unterseite 400c der blauen LED 400 frei.

Gemäß Fig. 4(e) wird dann eine leitende Schicht 411 unmittelbar so aufgetragen, dass sie die unteren Seitenwände 400b und die Unterseite 400c der blauen LED 400 bedeckt, um eine n-Elektrode zu bilden. Dabei sind die Oberseite und die oberen Seitenwände 400a der blauen LED 400 sowie die freigelegte Fläche 402a der n-Schicht 402 durch das elastische Band 410 gegen Kontakt durch die leitende Schicht 411 geschützt. Als Material für die leitende Schicht 411 kann ein beliebiges Metall verwendet werden, das dazu in der Lage ist, mit der n-Schicht 402 einen Ohmschen Kontakt vom n-Typ zu bilden, zum Beispiel Au, Al, Ti, Cr oder eine Legierung hiervon. Dann wird das elastische Band 410 entfernt, um die Oberseite und die oberen Seitenwände 400a der blauen LED 400 und die freigelegte Fläche 402a der n-Schicht 402 nach der Herstellung der leitenden Schicht 411 freizulegen. Da die leitende Schicht 411 die n-Schicht 402 an ihren Seitenwänden 402b elektrisch kontaktiert, wird sie in wirkungsvoller Weise als n-Elektrode verwendet. So wird die blaue LED 400 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erhalten.

Fig. 5 ist eine Draufsicht der in Fig. 4(e) dargestellten blauen LED 400 des ersten Ausführungsbeispiels. Wie es erkennbar ist, sind sowohl die Struktur als auch die Anordnung der p-Elektrode 406 und der leitenden Schicht 411, die als n-Elektrode dient, symmetrisch. Im Ergebnis fließt der elektrische Strom von der p-Elektrode 409 in der blauen LED 400 von oben nach unten zur leitenden Schicht 411, und er breitet sich in der radialen Richtung gleichmäßig nach außen aus, wie es durch Pfeile in Fig. 5 dargestellt ist. Daher kann die blaue LED 400 dieses Ausführungsbeispiels auf sehr wirkungsvolle Weise eine gleichmäßige Stromverteilcharakteristik erzielen. Daher existieren in ihr keine Punkte hoher Stromdichte, was die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer dieser blauen LED 400 stark erhöht. Es sei darauf hingewiesen, dass für die Formen der p-Elektrode 409 und der leitenden Schicht 411 keine Beschränkung auf die in Fig. 5 dargestellten speziellen Formen besteht, sondern dass sie mit beliebigen Formen vorliegen können.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Art zum Aufbonden der blauen LED 400 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf einen becherförmigen Leiterrahmen 107 und einen gesonderten Leiterrahmen 110. Da die leitende Schicht 411 elektrisch mit der n-Schicht 402 verbunden ist und sie die Unterseite 400c der blauen LED 400 bedeckt, wird diese n-Schicht 402 über die leitende Schicht 411 elektrisch mit der Oberfläche des becherförmigen Leiterrahmens 107 verbunden, wenn die blaue LED 400 auf diesen montiert wird. Anders gesagt, ist es nicht erforderlich, die n- Schicht 402 unter Verwendung irgendwelcher Bonddrähte mit dem becherförmigen Leiterrahmen 107 zu verbinden. Im Ergebnis benötigt nur die elektrische Verbindung zwischen der p-Elektrode 409 und dem gesonderten Leiterrahmen 110 einen Bonddraht 109. Demgemäß kann die blaue LED 400 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem einzelnen Drahtbondschritt hergestellt werden, so dass der Herstellprozess vereinfacht ist und die Herstellkosten gesenkt sind.

Ferner sorgt die die unteren Seitenwände 400b und die Unterseite 400c der blauen LED 400 bedeckende leitende Schicht 411 nicht nur für einen ESD-Schutzpfad, sondern sie wirkt auch als spiegelförmiger Reflektor, der das von der aktiven Schicht 404 emittierte Licht reflektiert, um dadurch den Lichtemissions-Wirkungsgrad der blauen LED 400 zu erhöhen.

Zweites Ausführungsbeispiel

In den Fig. 7(a) bis 7(c), die zum Veranschaulichen der Herstellung einer blauen LED 700 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dienen, sind ähnliche Elemente wie bei der in den Fig. 4(a) bis 4(e) dargestellten blauen LED 400 mit ähnlichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Einfachheit halber werden nachfolgend nur Unterschiede zwischen dem zweiten und ersten Ausführungsbeispiel erläutert.

Gemäß Fig. 7(a) wird nach der Herstellung der in Fig. 4(b) dargestellten Halbleiterstruktur auf der freigelegten Fläche 402a der n-Schicht 402 eine n-Elektrode 708 ohne elektrische Verbindung mit den oberen Seitenwänden 400a hergestellt, während die p-Elektrode 409 ohne elektrische Verbindung mit der n-Elektrode 708 auf der Oberfläche der p-Schicht 406 hergestellt wird. Die n- und die p- Elektrode 708 und 409 können aus beliebigen Metallen hergestellt werden, die dazu in der Lage sind, mit dem n- bzw. p-Verbindungshalbleitermaterial auf GaN-Basis einen Ohmschen Kontakt vom n- bzw. p- Typ herzustellen. Zum Beispiel wird sowohl die n- als auch die p-Elektrode 708 und 409 bei diesem Ausführungsbeispiel aus Ni, Ti, Al, Au oder einer Legierung hiervon hergestellt.

Gemäß Fig. 7(b) wird anschließend ein elastisches Band 410 aus PVC auf der blauen LED 700 so angebracht, dass es die Oberseite derselben bedeckt. Im Ergebnis liegen nur die n-Elektrode 708 und die unteren Seitenwände 400b und die Unterseite 400c der blauen LED 700 frei.

Gemäß Fig. 7(c) wird anschließend eine leitende Schicht 411 so aufgetragen, dass sie unmittelbar die n-Elektrode 708, die unteren Seitenwände 400b und die Unterseite 400c der blauen LED 700 bedeckt. Dabei ist die Oberseite der blauen LED 700 durch das elastische Band 410 gegen Kontakt durch die leitende Schicht 411 geschützt. Das Material für die leitende Schicht 411 kann z. B. Au, Al, Ti, Cr oder eine Legierung hiervon sein. Das elastische Band 410 wird anschließend entfernt, um nach der Herstellung der leitenden Schicht 411 die Oberseite der blauen LED 700 freizulegen. So wird die blaue LED 700 des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung fertiggestellt.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer Art zum Aufbonden dieser blauen LED 700 auf einen becherförmigen Leiterrahmen 107 und einen gesonderten Leiterrahmen 110. Da die leitende Schicht 411 elektrisch mit der n-Elektrode 708 verbunden ist und sie die Unterseite 400c der blauen LED 700 bedeckt, wird die n- Elektrode 708 über die leitende Schicht 411 mit der Oberseite des becherförmigen Leiterrahmens 107 elektrisch verbunden, wenn die blaue LED 700 auf diesem montiert wird. Anders gesagt, ist es nicht erforderlich, zum elektrischen Verbinden der n-Elektrode 708 mit dem becherförmigen Leiterrahmen 107 irgendwelche Bonddrähte zu verwenden. Im Ergebnis benötigt nur die elektrische Verbindung zwischen der p-Elektrode 409 und dem gesonderten Leiterrahmen 110 die Verwendung eines Bonddrahts 109. Demgemäß benötigt die blaue LED dieses zweiten Ausführungsbeispiels nur einen einzelnen Drahtbondschritt, was die Kompliziertheit des Herstellprozesses verringert und die Herstellkosten senkt.

Drittes Ausführungsbeispiel

In der Schnittansicht der Fig. 9 einer blauen LED 900 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind deren Elemente, die solchen der in den Fig. 7(a) bis 7(c) dargestellten blauen LED 700 ähnlich sind, mit ähnlichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur der Unterschied des dritten Ausführungsbeispiels gegenüber dem zweiten erläutert.

Während der Herstellung dieser blauen LED 900 sind fast alle Herstellschritte dieselben wie die für die in den Fig. 7(a) bis 7(c) dargestellten blauen LED 700, mit Ausnahme dessen, dass eine Haftschicht 901 aufgetragen wird, die die n-Elektrode 708, die unteren Seitenwände 400b und die Unterseite 400c der Struktur der LED 900 bedeckt und auf die die leitende Schicht 411 aufgetragen wird. Die Haftschicht 901 wird dazu verwendet, die Hafteigenschaften zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats 401 und der leitenden Schicht 411 zu verbessern. Das Material der Haftschicht 901 kann Ti, Ni, Al, Cr, Pd oder ein beliebiges anderes Metall sein, das die Hafteigenschaften zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats 401 und der leitenden Schicht 411 verbessern kann.

Viertes Ausführungsbeispiel

In der Schnittansicht der Fig. 10 einer blauen LED 1000 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind deren Elemente, die solchen der in den Fig. 7(a) bis 7(c) dargestellten blauen LED 700 ähnlich sind, mit ähnlichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Der Einfachheit halber wird nachfolgend nur der Unterschied des dritten Ausführungsbeispiels gegenüber dem zweiten erläutert.

Wie beim zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, wird das in der aktiven Schicht 404 erzeugte Licht bei der blauen LED 700 durch deren Oberseite, d. h. die p-Schicht 406, emittiert. Das vierte Ausführungsbeispiel betrifft jedoch eine blaue LED 1000, die das in ihrer aktiven Schicht 404 emittierte Licht durch die Unterseite, d. h. das isolierende Substrat 401, emittiert.

Um eine solche blaue LED 1000 zu erhalten, wird die leitende Schicht 1001 als lichtdurchlässige Schicht hergestellt, die das in der aktiven Schicht 404 erzeugte Licht durchlässt. Als lichtdurchlässige leitende Schicht 1001 kann eine Indiumzinnoxid(ITO)-Schicht, eine Cadmiumzinnoxid(CTO)-Schicht, eine Zinkoxid(ZnO)-Schicht oder eine dünne Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 1 µm aus Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon verwendet werden.

Ferner wird die p-Elektrode 1002 so hergestellt, dass sie im Wesentlichen die gesamte Oberfläche der p-Schicht 406 bedeckt. Beim vierten Ausführungsbeispiel wird die p- Elektrode 1002 als spiegelförmiger Reflektor verwendet, um das in der aktiven Schicht 404 erzeugte Licht zu reflektieren, wodurch der Lichtemissions-Wirkungsgrad der blauen LED 1000 erhöht wird.

Wenn diese blaue LED 1000 des vierten Ausführungsbeispiels auf dem becherförmigen Leiterrahmen 107 montiert wird, wird sie mit der Oberseite nach unten gedreht, um die p-Elektrode 1002 mit der Oberfläche des becherförmigen Leiterrahmens 107 zu verbinden, wie es in Fig. 10 dargestellt ist. Als Nächstes wird die lichtdurchlässige leitende Schicht 1001 mittels eines Bonddrahts 109 elektrisch mit dem gesonderten Leiterrahmen 106 verbunden. Um die Bondfestigkeit zwischen der lichtdurchlässigen leitenden Schicht 1001 und dem Bonddraht 109 zu verbessern, wird vorzugsweise ein Bondkontaktfleck 1003 verwendet.

Ähnlich wie beim zweiten Ausführungsbeispiel ist bei der blauen LED 1000 des vierten Ausführungsbeispiels trotz der anderen Montageausrichtung nur ein einzelner Bonddraht 109 erforderlich. Demgemäß ist auch bei der blauen LED 1000 nur ein Bondschritt für einen einzelnen Draht erforderlich, was die Kompliziertheit des Prozesses vereinfacht und die Herstellkosten senkt. Ferner sorgt die lichtdurchlässige leitende Schicht 1001, die die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats 401 der blauen LED 1000 bedeckt, für einen ESD-Schutzpfad.

Claims

1. Lichtdurchlässiges Verbindungshalbleiter-Bauteil mit:
einem isolierenden Substrat (401);
einer ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis, die auf der Oberseite des isolierenden Substrats ausgebildet ist und deren Oberfläche im zentralen Abschnitt höher als die Oberfläche ihres Randabschnitts ist;
einer aktiven Schicht (404), die auf der Oberfläche im zentralen Abschnitt der ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis vorhanden ist, um Licht zu erzeugen;
einer zweiten Halbleiterschicht (406) aus GaN-Basis, die auf der aktiven Schicht vorhanden ist;
einer auf dieser zweiten Halbleiterschicht auf GaN- Basis vorhandenen ersten Elektrode (409) und
einer leitenden Schicht (411), die die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats bedeckt und in elektrischem Kontakt mit den Seitenwänden der ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis steht.

2. Hauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
eine zweite Elektrode (708), die auf der Oberfläche des Randabschnitts der ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis hergestellt ist, ohne mit der aktiven Schicht (404), der zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis und der ersten Elektrode (409) elektrisch verbunden zu sein;
wobei die leitende Schicht (411) elektrisch mit der zweiten Elektrode verbunden ist.

3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis für einen ersten Leitungstyp dotiert ist, während die zweite Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis für einen zweiten Leitungstyp dotiert ist.

4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungstyp der n-Typ und der zweite Leitungstyp der p-Typ ist.

5. Bauteil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch:
eine erste Eingrenzungsschicht (403) aus einem Halbleitermaterial auf GaN-Basis von erstem Leitungstyp, die zwischen der ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN- Basis und der aktiven Schicht (404) vorhanden ist; und
eine zweite Eingrenzungsschicht (405) aus einem Halbleitermaterial auf GaN-Basis von zweitem Leitungstyp, die zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis vorhanden ist.

6. Bauteil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Haftschicht (901) zwischen den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats (401) und der leitenden Schicht (411).

7. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) als spiegelförmiger Reflektor ausgebildet ist.

8. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) eine Indiumzinnoxid- Schicht, eine Cadmiumzinnoxid-Schicht oder Zinkoxid-Schicht ist.

9. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) eine dünne Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 1 µm aus Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon ist.

10. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter auf GaN-Basis ein quaternärer Verbindungshalbleiter der Art In_xAl_yGa_1-x-yN ist, wobei die Molenbrüche x, y den folgenden Bedingungen genügen: 0 ≦ x < 1, 0 ≦ y < 1 und x + y < 1,

11. Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Verbindungshalbleiter-Bauteils, mit den folgenden Schritten:

- Herstellen eines isolierenden Substrats (401);
- Herstellen einer ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis auf diesem isolierenden Substrat;
- Herstellen einer aktiven Schicht (404) oberhalb dieser ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis, um Licht zu erzeugen;
- Herstellen einer zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis oberhalb der aktiven Schicht;
- Ätzen der Randabschnitte der zweiten Halbleiterschicht auf GaN-Basis, der aktiven Schicht und der ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis in solcher Weise, dass die freigelegte Oberfläche im Randabschnitt der ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis niedriger als die Oberfläche des zentralen Abschnitts dieser Schicht ist;
- Herstellen einer ersten Elektrode (409) auf der zweiten Halbleiterschicht auf GaN-Basis und
- Auftragen einer leitenden Schicht (411) in solcher Weise, dass sie die Seitenwände und die Unterseite des isolierenden Substrats bedeckt und elektrisch mit den Seitenwänden der ersten Halbleiterschicht auf GaN-Basis verbunden ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens einer zweiten Elektrode (708) auf der freigelegten Oberfläche im Randabschnitt der ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis ohne elektrische Verbindung mit der aktiven Schicht 404, der zweiten Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis und der ersten Elektrode (409).

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis für einen ersten Leitungstyp dotiert wird und die zweite Halbleiterschicht (406) auf GaN-Basis für einen zweiten Leitungstyp dotiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitungstyp der n-Typ ist und der zweite Leitungstyp der p-Typ ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Herstellen einer ersten Eingrenzungsschicht (403) von . erstem Leitungstyp auf der ersten Halbleiterschicht (402) auf GaN-Basis;

- Herstellen einer zweiten Eingrenzungsschicht (405) von zweitem Leitungstyp auf der aktiven Schicht (404) und
- Ätzen der Randabschnitte der ersten Eingrenzungsschicht und der zweiten Eingrenzungsschicht.

16. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Schritt des Herstellens einer Haftschicht (901) an den Seitenwänden und der Unterseite des isolierenden Substrats (401) vor dem Schritt des Aufbringens der leitenden Schicht (411).

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) als spiegelförmiger Reflektor hergestellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) aus Indiumoxid, Cadmiumzinnoxid oder Zinkoxid hergestellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Schicht (411) als dünne Metallschicht mit einer Dicke im Bereich von 0,001 bis 1 µm aus Au, Ni, Pt, Al, Sn, In, Cr, Ti oder einer Legierung hiervon hergestellt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter auf GaN-Basis ein quaternärer Verbindungshalbleiter der Art In_xAl_yGa_1-x-yN ist, wobei die Molenbrüche x, y den folgenden Bedingungen genügen: 0 ≦ x < 1, 0 ≦ y < 1 und x + y < 1.