DE10152922A1 - Nitrid-basierendes Halbleiterbauelement - Google Patents
Nitrid-basierendes HalbleiterbauelementInfo
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Nitrid-basierendes Halbleiterbauelement, das einen Halbleiterkörper (1) mit einer darauf aufgebrachten Kontaktmetallisierung (4) aufweist. Der Halbleiterkörper (1) ist mit einer Schutzschicht versehen, die gegebenenfalls auch Teilbereiche der Kontaktmetallisierung (4) bedeckt und die eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (5) aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Nitrid-basierendes Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Halbleiterbauelemente der genannten Art sind beispielsweise in US 5,210,051 beschrieben. Hierin ist ein Halbleiterchip für eine Lichtemissionsdiode offenbart. Der Halbleiterchip umfaßt ein SiC-Substrat, auf dem eine n-leitende und nachfolgend eine p-leitende Galliumnitrid-Schicht aufgebracht ist. Zwischen der p-leitenden und der n-leitenden Schicht ist ein strahlungserzeugender pn-Übergang ausgebildet, der im Betrieb blaues oder violettes Licht emittiert. Auf der p-leitenden Schicht ist eine Kontaktmetallisierung aufgebracht.
- In der Regel ist ein solcher Halbleiterchip mit einer Schutzschicht versehen. Diese Schutzschicht dient insbesondere dazu, die Kontaktmetallisierung vor Korrosion und mechanischer Beschädigung, beispielsweise Kratzern, zu schützen. Zudem werden elektrische Überschläge an der Oberfläche des Halbleiterkörpers unterdrückt. Derartige Überschläge können vor allem an den Stellen der Oberfläche auftreten, an denen der pn- Übergang freiliegt.
- Allerdings kann eine solche Schutzschicht die elektrischen Eigenschaften des Bauelements stark beeinträchtigen. So wurde für Galliumnitrid-basierende Lichtemissionsdioden in Flußpolung eine Erhöhung der Vorwärtsspannung um mehr als 100% gegenüber einem gleichartigen Bauelement ohne Schutzschicht festgestellt. Dies führte in der Folge zu einer wesentlichen Erhöhung der Verlustwärme bzw. der Temperatur des Bauelements mit Schutzschicht und schließlich zu dessen Totalausfall durch thermische Überlastung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauelement der eingangs genannten Art mit einer verbesserten Schutzschicht zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 oder gemäß Patentanspruch 2 gelöst.
- Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, ein Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, einer Kontaktmetallisierung und einer Schutzschicht, die auf der Kontaktmetallisierung aufgebracht ist, zu bilden, wobei die Schutzschicht eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist.
- Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Halbleiterbauelement einen einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthaltenden Halbleiterkörper mit einem pn-Übergang und einer Kontaktmetallisierung, wobei der pn-Übergang lateral von Seitenflächen des Halbleiterkörpers begrenzt wird. Der Halbleiterkörper ist mit einer Schutzschicht versehen, die so angeordnet ist, daß der an den Seitenflächen freiliegende pn- Übergang zumindest teilweise mit der Schutzschicht bedeckt ist.
- Unter einem Nitrid-Verbindungshalbleiter sind dabei insbesondere Nitridverbindungen von Elementen der dritten und/oder der fünften Hauptgruppe des Periodensystems der chemischen Elemente, beispielsweise GaN, AlN, InN, AlxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1, InxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1 oder AlxInyGa1-x-yN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1, zu verstehen.
- Es hat sich gezeigt, daß Wasserstoff im Bereich der Grenzfläche zwischen Halbleiterkörper und Kontaktmetallisierung zu einer nachteiligen Erhöhung der Vorwärtsspannung des Bauelements führt. Wird der Halbleiterkörper mit einer herkömmlichen geschlossenen Schutzschicht versehen, kann der im Halbleiterkörper befindliche Wasserstoff nicht entweichen, reichert sich beispielsweise an der Grenzfläche zwischen Halbleiterkörper und Kontaktmetallisierung an und verschlechtert in der Folge den Kontaktwiderstand bzw. erhöht die Vorwärtsspannung.
- Bei der Erfindung hingegen ist die Schutzschicht aufgrund der Ausnehmungen oder der nur teilweisen Bedeckung des Halbleiterkörpers für Wasserstoff durchlässig, so daß Wasserstoff aus dem Halbleiterkörper entweichen kann. Dies bewirkt mit Vorteil eine deutlich geringere Vorwärtsspannung.
- Vorzugsweise wird als Schutzschicht eine Siliziumoxid- oder eine Siliziumnitrid-Schicht verwendet. Als Kontaktmetallisierung eignen sich bei der Erfindung beispielsweise Metallschichten, die Platin oder Palladium enthalten. Weitergehend können auch gold- oder nickelhaltige Metallisierungen oder Palladium-Gold- oder Palladium-Nickel-Legierungen verwendet werden.
- Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktmetallisierung wasserstoffdurchlässig ausgeführt. Bei einer ersten Variante hierzu weist die Kontaktmetallisierung eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen auf. Damit wird der Anteil der von der Kontaktmetallisierung bedeckten Oberfläche des Halbleiterkörpers verringert und entsprechend der Anteil der freien Halbleiteroberfläche, durch die Wasserstoff entweichen kann, erhöht. Vorteilhafterweise führt dies zu einer niedrigeren Vorwärtsspannung des Bauelements. Bei strahlungsemittierenden Bauelementen besteht ein weiterer Vorteil darin, daß aufgrund der geringeren Bedeckung der Halbleiteroberfläche mit der Kontaktmetallisierung auch die Strahlungsausbeute steigt.
- Bei einer zweiten Variante einer wasserstoffdurchlässigen Kontaktmetallisierung ist die Kontaktmetallisierung so dünn ausgeführt sind, daß Wasserstoff durch sie hindurchtreten kann.
- Hierbei zeichnen sich dünne, unstrukturierte Kontaktmetallisierungen der zweiten Variante durch einen geringeren Herstellungsaufwand auf, während dickere Kontaktschichten gemäß der ersten Variante vergleichsweise robust sind und gegebenenfalls nicht durch zusätzliche Mittel wie beispielsweise eine Schutzschicht vor mechanischer Beschädigung geschützt werden müssen. Selbstverständlich können auch beide Varianten in Form einer dünnen Kontaktmetallisierung mit einer Mehrzahl von Ausnehmungen kombiniert werden.
- Als dünne, wasserstoffdurchlässige Kontaktschicht kann zum Beispiel eine Platinschicht oder eine Palladiumschicht mit einer Dicke zwischen 5 nm und 20 nm verwendet werden. Dickere, mit Ausnehmungen strukturierte Kontaktschichten hingegen können eine Dicke bis hin zu mehreren Mikrometern aufweisen.
- Die Erfindung eignet sich insbesondere für strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente, beispielsweise Lumineszenzdioden. Die strukturierte Schutzschicht und die strukturierte oder dünn ausgeführte Kontaktmetallisierung bringt, wie bereits beschrieben, den zusätzlichen Vorteil einer erhöhten Strahlungsausbeute mit sich. Ferner werden beispielsweise Laserdioden mit einem vergleichsweise hohen Strom betrieben, so daß sich eine Reduktion der Vorwärtsspannung besonders vorteilhaft in Bezug auf die entstehende Verlustwärme und Temperaturbelastung auswirkt.
- Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 7 erläutert.
- Es zeigen
- Fig. 1 eine schematisch Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements,
- Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements,
- Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements,
- Fig. 4 eine schematische Aufsicht des dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements,
- Fig. 5a bis 5g sieben Varianten eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements,
- Fig. 6 eine graphische Auftragung der Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements für verschiedene Herstellungsschritte im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik und
- Fig. 7 eine graphische Darstellung der Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements für verschiedene Herstellungsschritte im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik.
- Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
- Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements weist einen Halbleiterkörper 1 auf, der auf eine Oberfläche 7 eines Substrats 2 aufgebracht ist. Auf der von dem Substrat 2 abgewandten Hauptfläche 9 ist der Halbleiterkörper 1 mit einer Kontaktmetallisierung 4 versehen. Weiterhin ist in dem Halbleiterkörper 1 ein pn-Übergang 6 ausgebildet, der im wesentlichen parallel zur Substratoberfläche 7 angeordnet ist und sich bis zu den von der Hauptfläche 9 zur Substratoberfläche 7 verlaufenden Seitenflächen 10 des Halbleiterkörpers 1 erstreckt.
- Der Halbleiterkörper 1 ist vorzugsweise mehrschichtig gebildet. Die einzelnen Schichten dabei können Nitrid-Verbindungshalbleiter wie beispielsweise GaN, AlN, InN, AlxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1, InxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1 oder AlxInyGa1-x-yN, 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, O ≤ x +y ≤ 1 enthalten.
- Zur Ausbildung des pn-Übergangs ist der Halbleiterkörper bzw. die darin enthaltene Halbleiterschichtenfolge auf der dem Substrat zugewandten Seite teilweise n-dotiert und auf der dem Substrat abgewandten Seite p-dotiert. Als n-Dotierung eignet sich zum Beispiel Silizium, als p-Dotierung zum Beispiel Magnesium. Derartige Halbleiterschichten können durch epitaktische Abscheidung auf einem geeigneten Substrat, vorzugsweise einem Siliziumkarbidsubstrat oder einem Saphirsubstrat hergestellt werden.
- Als Kontaktmetallisierung 4 eignet sich insbesondere eine Platin- oder Palladium-Metallschicht, die sich durch ihre vergleichsweise hohe Wasserstoffdurchlässigkeit auszeichnet. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktmetallisierung 4 unstrukturiert auf der Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1 ausgebildet. Die Kontaktmetallisierung ist dabei so dünn ausgeführt, daß sie eine ausreichende Durchlässigkeit für Wasserstoff besitzt. Geeignet sind hierfür insbesondere Schichtdicken zwischen 5 nm und 20 nm.
- Der Halbleiterkörper ist allseitig mit einer Schutzschicht 3 versehen, die beispielsweise aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid bestehen kann. Diese Schutzschicht 3 dient als Schutz der Kontaktmetallisierung vor mechanischer Beschädigung. Dies ist insbesondere für die genannten dünnen Kontaktmetallisierungen zweckmäßig. Bei solchen dünnen Kontaktmetallisierungen besteht anderenfalls bereits bei der Herstellung die Gefahr einer Beschädigung durch nachfolgende Prozeßschritte.
- Weiterhin bedeckt die Schutzschicht 3 den an den Seitenflächen 10 des Halbleiterkörpers 1 freiliegenden pn-Übergang 6und verhindert so, daß an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers elektrische Überschläge zwischen der n-leitenden und der p-leitenden Seite stattfinden.
- In der Schutzschicht 3 sind mehrere nebeneinanderliegende Ausnehmungen 5 ausgebildet. Diese Ausnehmungen 5 gewährleisten, daß die Schutzschicht 3 für Wasserstoff durchlässig ist und so den Austritt von Wasserstoff aus dem Halbleiterkörper 1 nicht behindert.
- Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für Halbleiterkörper mit Wasserstoff-Verunreinigungen. Insbesondere Nitridbasierende Halbleiterkörper, beispielsweise auf Galliumnitrid-Basis, weisen oftmals einen gewissen Wasserstoff- Restgehalt auf.
- Zwar kann der im Halbleiterkörper verbliebende Wasserstoff- Restgehalt im Rahmen der Herstellung auch mittels geeigneter Verfahren ausgetrieben werden. Dies führt jedoch zu einem zusätzlichen Herstellungsaufwand. Weiterhin kann die Austreibung von Wasserstoff aus dem Halbleiterkörper andere Bauelement-Eigenschaften negativ beeinflussen, so daß zusätzliche technische Probleme entstehen.
- Ein besonderes durch den Wasserstoff-Gehalt bedingtes Problem besteht darin, daß der in dem Halbleiterkörper befindliche Wasserstoff bei höheren Temperaturen, wie sie zum Beispiel während der Herstellung oder auch im Betrieb des Bauelements auftreten können, mobilisiert werden kann. Reichert sich dieser mobilisierte Wasserstoff in Magnesium-dotierten Bereichen des Halbleiterkörpers an, so bindet er vorzugsweise an Magnesium-Störstellen. Dadurch wird die elektrische Aktivierung dieser Störstellen blockiert mit der Folge, daß die Magnesium-Störstellen keine p-Ladungsträger abgeben. Dies bewirkt letztendlich die oben beschriebene Erhöhung der Vorwärtsspannung des Bauelements.
- Es hat sich zudem gezeigt, daß sich Wasserstoff bevorzugt in Magnesium-dotierten Bereichen von Galliumnitrid-basierenden Halbleiterkörpern anreichert.
- Wird ein solcher Halbleiterkörper mit einer geschlossenen Schutzschicht umhüllt, so wirkt die Schutzschicht als Barriere für den im Halbleiterkörper eingeschlossenen Wasserstoff und unterstützt die nachteilige Erhöhung der Vorwärtsspannung. Bei der Erfindung hingegen ist gewährleistet, daß die Schutzschicht aufgrund der Ausnehmungen wasserstoffdurchlässig ist. Die Erhöhung der Vorwärtsspannung ist dementsprechend wesentlich geringer als bei einem Bauelement nach dem Stand der Technik. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auch bei einer Temperaturbelastung die oben beschriebene Wasserstoffanreicherung vermieden oder zumindest reduziert wird. Daher kann ein erfindungsgemäßes Bauelement sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb höheren Temperaturbelastungen ausgesetzt werden als ein Bauelement nach dem Stand der Technik.
- In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements gezeigt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist hier die Kontaktmetallisierung 4 dicker ausgeführt und mit einer Mehrzahl nebeneinanderliegender Ausnehmungen 8 versehen. Vorteilhafterweise können bei diesem Ausführungsbeispiel auch Kontaktmetallisierungen verwendet werden, die als durchgehende Fläche nicht wasserstoffdurchlässig sind, beispielsweise Goldkontaktmetallisierungen mit einer Dicke über 1 µm. Weiterhin können Dicke und Fertigungstoleranz der Kontaktmetallisierung größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel gewählt werden, wodurch der Herstellungsaufwand für die Aufbringung der Kontaktmetallisierung 4 reduziert wird.
- Die Wasserstoffdurchlässigkeit der Kontaktmetallisierung ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durch die Ausnehmungen 8 in der Kontaktmetallisierung 4 gewährleistet. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 5 in der Schutzschicht 3 so angeordnet, daß sie in der Aufsicht mit den Ausnehmungen 8 in der Kontaktmetallisierung 4 deckungsgleich sind oder zumindest überlappen bzw., wie im Schnitt dargestellt, über den Ausnehmungen 8 in der Kontaktmetallisierung 4 angeordnet sind.
- In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauelements schematisch im Schnitt dargestellt, Fig. 4 zeigt die zugehörige Aufsicht.
- Bei diesem Ausführungsbeispiel sind nur die vom Substrat 2 zur Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1 verlaufenden Seitenflächen mit der Schutzschicht 3 bedeckt. Damit ist der freiliegende pn-Übergang 6 an den Seitenflächen 10 abgedeckt und die Gefahr eines elektrischen Überschlags in diesem Bereich verringert.
- Die Kontaktmetallisierung auf der Hauptfläche 9 des Halbleiterkörpers 1 ist ausreichend dick ausgeführt, so daß eine Schutzschicht als Schutz vor mechanischer Beschädigung nicht erforderlich ist. Hierfür eignen sich insbesondere Kontaktschichten mit einer Dicke von etwa 100 nm bis zu einigen Mikrometern.
- Die Wasserstoffdurchlässigkeit der Kontaktmetallisierung wird durch die in der Aufsicht kreisförmigen Ausnehmungen 8 in der Kontaktmetallisierung sichergestellt. Vorzugsweise wird als Material für die Kontaktmetallisierung wiederum Platin oder Palladium verwendet. Das in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht der oben genannten zweiten Ausführungsform der Erfindung.
- Fig. 5 zeigt sieben Varianten für die Anordnung der Ausnehmungen 5 in der Schutzschicht bzw. der Ausnehmungen 8 in der Kontaktmetallisierung. So können die Ausnehmungen beispielsweise sechseckig, Fig. 5a, quadratisch, Fig. 5b, oder kreisförmig, Fig. 5c, ausgeführt sein. Die Ausnehmungen sind jeweils rasterartig nebeneinander angeordnet und durch Stege 9 mit einer Breite w voneinander getrennt. Hierbei haben sich Stege mit einer Breite w zwischen 1 µm und 4 µm hinsichtlich der Wasserstoffdurchlässigkeit der Kontaktmetallisierung als besonders vorteilhaft erwiesen.
- Weitergehend können die Ausnehmungen auch in Form von Kreuzen, Fig. 5d, T-förmigen Öffnungen, Fig. 5e, Rechtecken, Fig. 5f, oder langgestreckten Schlitzen, Fig. 5g, ausgebildet sein. Bei den in den Fig. 5d, 5e, 5f und 5g dargestellten Varianten ist jeder Ausnehmung in der Kontaktmetallisierung eine Elementarzelle 18 zugeordnet. Um eine möglichst dichte Anordnung der Ausnehmungen zu erzielen, sind die Elementarzellen 18 flächendeckend rasterartig nebeneinander angeordnet.
- In Fig. 6 ist die Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements in Abhängigkeit verschiedener Prozeßschritte bei der Herstellung im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik dargestellt. Punkt 1 auf der Abszisse kennzeichnet ein Bauelement mit einer geschlossenen Schutzschicht, bei Punkt 2 wurde bei dem erfindungsgemäßen Bauelement die Schutzschicht geöffnet, d. h. eine Mehrzahl von Ausnehmungen in der Schutzschicht gebildet, Punkt 3 kennzeichnet eine Temperaturbehandlung bei 300°C für eine Dauer von 20 Minuten.
- Linie 11 bzw. die zugehörigen Meßwerte geben die Vorwärtsspannung für ein erfindungsgemäßes Bauelement an, Linie 12 und zugehörige Meßwerte die entsprechende Vorwärtsspannung für ein Bauelement nach dem Stand der Technik. Die Bauelemente weisen im wesentlichen die in Fig. 2 dargestellte Struktur auf, wobei in der Kontaktmetallisierung eine Mehrzahl von kreuzförmigen Ausnehmungen gemäß Fig. 5d ausgebildet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement wurde bei Punkt 2 auf der Abszisse die Struktur der Kontaktmetallisierung auf die Struktur der Schutzschicht übertragen, so daß der Bedeckungsgrad der Schutzschicht im Bereich der Kontaktmetallisierung von anfänglich 100% auf 42% gesenkt wurde. Bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik wurde eine solche Öffnung der Schutzschicht nicht vorgenommen.
- Wie dargestellt, steigt bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik nach der Temperaturbehandlung die Vorwärtsspannung von anfänglich etwa 4 V auf über 9 V an, was in der Folge zu einem Totalausfall des Bauelements führt. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement, Linie 11 und zugehörige Meßwerte, hingegen ist die Vorwärtsspannung im wesentlichen konstant.
- In Fig. 7 ist eine ähnliche Darstellung der Vorwärtsspannung eines erfindungsgemäßen Bauelements im Vergleich zu einem Bauelement nach dem Stand der Technik dargestellt. Die auf der Abszisse aufgetragenen Punkte 2, 3, 4 und 5 entsprechen einer weitergehenden Temperaturbehandlung des Bauelements bei 300°C für 20 Minuten, bei 350°C für 15 Minuten, bei 350°C für 45 Minuten und bei 350°C für 120 Minuten.
- Wiederum ist ein deutlicher Anstieg der Vorwärtsspannung bei dem Bauelement nach dem Stand der Technik, Linie 14 und zugehörige Meßwerte, festzustellen auf etwa 9 V, der zu einem Totalausfall des Bauelements führt. Bei dem erfindungsgemäßen Bauelement, Linie 13 und zugehörige Meßwerte, bleibt hingegen die Vorwärtsspannung im wesentlichen konstant.
- Die Erläuterung der Erfindung anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich nicht als Beschränkung der Erfindung hierauf zu verstehen.
Claims (18)
1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (1), der
einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, einer
Kontaktmetallisierung (4) und einer Schutzschicht (3), die auf der
Kontaktmetallisierung (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schutzschicht (3) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (5)
aufweist.
2. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper (1), der
einen Nitrid-Verbindungshalbleiter enthält, einer
Kontaktmetallisierung (4) und einem pn-Übergang (6),
dadurch gekennzeichnet, daß
der pn-Übergang (6) lateral von Seitenflächen (10) des
Halbleiterkörpers begrenzt wird, und daß
die Seitenflächen (10) des Halbleiterkörpers zumindest
teilweise mit einer Schutzschicht (3) versehen sind, die den an
den Seitenflächen freiliegenden pn-Übergang (6) zumindest
teilweise bedeckt.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktmetallisierung (4) zumindest teilweise von der
Schutzschicht (3) unbedeckt ist.
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nitrid-Verbindungshalbleiter eine Nitridverbindung mit
Elementen der dritten und/oder fünften Hauptgruppe des
Periodensystems ist.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Nitridverbindung eine der Verbindungen GaN, AlN, InN,
AlxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1, InxGa1-xN, 0 ≤ x ≤ 1 oder AlxInyGa1-x-yN, 0 ≤ x ≤ 1,
0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1 ist.
6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Halbleiterkörper (1) einen p-leitenden Teilbereich
aufweist und die Kontaktmetallisierung (4) auf einer Oberfläche
des p-leitenden Teilbereichs des Halbleiterkörpers (1)
angeordnet ist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schutzschicht (3) Siliziumoxid oder Siliziumnitrid
enthält.
8. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktmetallisierung (4) wasserstoffdurchlässig ist.
9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktmetallisierung (4) Palladium, Platin, Nickel oder
Gold enthält.
10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktmetallisierung (4) eine Mehrzahl von nebeneinander
angeordneten Ausnehmungen (8) aufweist.
11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausnehmungen (8) durch Stege (9) voneinander getrennt
sind, die eine Breite zwischen 1 µm und 5 µm aufweisen.
12. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dicke der Kontaktmetallisierung zwischen 1 nm und 100 nm
liegt.
13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Dicke der Kontaktmetallisierung zwischen 100 nm und 5 µm
liegt.
14. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 10, 11 oder
13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausnehmungen (5) in der Schutzschicht (3) in der Aufsicht
mit den Ausnehmungen (8) in der Kontaktmetallisierung (4)
überlappen.
15. Halbleiterbauelement nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausnehmungen (5) in der Schutzschicht (3) und die
Ausnehmungen (8) in der Kontaktmetallisierung (4) dieselbe Form
aufweisen und deckungsgleich übereinander angeordnet sind.
16. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
es ein strahlungsemittierendes Bauelement ist.
17. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
es eine Lumineszenzdiode, insbesondere eine Leuchtdiode oder
eine Laserdiode, ist.
18. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktmetallisierung (4) strahlungsdurchlässig ist.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007046337A1 (de) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements |
US7592194B2 (en) | 2004-04-30 | 2009-09-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting and/or -receiving semiconductor component and method for the patterned application of a contact to a semiconductor body |
DE102008056371A1 (de) * | 2008-11-07 | 2010-05-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10261425A1 (de) * | 2002-12-30 | 2004-07-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterlaserdiode |
JP2009530798A (ja) | 2006-01-05 | 2009-08-27 | イルミテックス, インコーポレイテッド | Ledから光を導くための独立した光学デバイス |
US8087960B2 (en) | 2006-10-02 | 2012-01-03 | Illumitex, Inc. | LED system and method |
JP2011512037A (ja) | 2008-02-08 | 2011-04-14 | イルミテックス, インコーポレイテッド | エミッタ層成形のためのシステムおよび方法 |
DE102008038750A1 (de) * | 2008-08-12 | 2010-02-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
KR101007117B1 (ko) | 2008-10-16 | 2011-01-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
TW201034256A (en) | 2008-12-11 | 2010-09-16 | Illumitex Inc | Systems and methods for packaging light-emitting diode devices |
JP5311408B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-10-09 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
US8585253B2 (en) | 2009-08-20 | 2013-11-19 | Illumitex, Inc. | System and method for color mixing lens array |
US8449128B2 (en) | 2009-08-20 | 2013-05-28 | Illumitex, Inc. | System and method for a lens and phosphor layer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0892443A2 (de) * | 1997-07-16 | 1999-01-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Elektrode für halbleitendes Nitrid vom N-Typ, Halbleiterbauelement mit einer solchen Elektrode und Herstellungsverfahren |
WO2001047036A1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-06-28 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Iii-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
DE10107472A1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauelement für die Optoelektronik und Verfahren zu dessen Herstellung |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5210051A (en) * | 1990-03-27 | 1993-05-11 | Cree Research, Inc. | High efficiency light emitting diodes from bipolar gallium nitride |
JPH04343484A (ja) * | 1991-05-21 | 1992-11-30 | Eastman Kodak Japan Kk | 発光ダイオードアレイ |
EP0952617B1 (de) * | 1993-04-28 | 2004-07-28 | Nichia Corporation | Halbleitervorrichtung aus einer galliumnitridartigen III-V-Halbleiterverbindung |
US5874747A (en) | 1996-02-05 | 1999-02-23 | Advanced Technology Materials, Inc. | High brightness electroluminescent device emitting in the green to ultraviolet spectrum and method of making the same |
JP2868081B2 (ja) * | 1996-09-17 | 1999-03-10 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
US6185238B1 (en) | 1997-02-21 | 2001-02-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nitride compound semiconductor laser and its manufacturing method |
JPH10294531A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 窒化物化合物半導体発光素子 |
JPH11177134A (ja) * | 1997-12-15 | 1999-07-02 | Sharp Corp | 半導体素子の製造方法及び半導体素子、並びに発光素子の製造方法及び発光素子 |
US6885035B2 (en) * | 1999-12-22 | 2005-04-26 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Multi-chip semiconductor LED assembly |
US6777805B2 (en) * | 2000-03-31 | 2004-08-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group-III nitride compound semiconductor device |
DE20111659U1 (de) | 2000-05-23 | 2001-12-13 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH & Co. oHG, 93049 Regensburg | Bauelement für die Optoelektronik |
JP4416297B2 (ja) * | 2000-09-08 | 2010-02-17 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子、ならびにそれを使用した発光装置および光ピックアップ装置 |
-
2001
- 2001-10-26 DE DE10152922A patent/DE10152922B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-28 US US10/493,914 patent/US7345313B2/en not_active Expired - Lifetime
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0892443A2 (de) * | 1997-07-16 | 1999-01-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Elektrode für halbleitendes Nitrid vom N-Typ, Halbleiterbauelement mit einer solchen Elektrode und Herstellungsverfahren |
WO2001047036A1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-06-28 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Iii-nitride light-emitting device with increased light generating capability |
DE10107472A1 (de) * | 2000-05-23 | 2001-12-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Bauelement für die Optoelektronik und Verfahren zu dessen Herstellung |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7592194B2 (en) | 2004-04-30 | 2009-09-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting and/or -receiving semiconductor component and method for the patterned application of a contact to a semiconductor body |
DE102007046337A1 (de) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements |
US8791548B2 (en) | 2007-09-27 | 2014-07-29 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelectronic semiconductor chip, optoelectronic component and a method for producing an optoelectronic component |
DE102008056371A1 (de) * | 2008-11-07 | 2010-05-12 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip |
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