DE112019006162T5 - Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements und lichtemittierende Halbleiterbauelement - Google Patents

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Darshan Kundaliya
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Abstract

In zumindest einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements vorgesehen und umfasst die folgenden SchritteA) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats, das für sichtbares Licht durchlässig ist, undB) Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge auf das Aufwachssubstrat, wobei die Halbleiterschichtenfolge auf InGaAlP basiert und eine Mehrfachquantentopf-Struktur aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie blaues Licht oder nah-ultraviolette Strahlung absorbiert und Licht im gelben, orangen oder roten Spektralbereich re-emittiert.

Description

  • Ein Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements wird angegeben. Außerdem wird ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
  • Die Druckschrift US 2012/0132945 A1 bezieht sich auf LED-Chips, die ein Konversionselement auf Basis von Konversionsschichten umfassen.
  • Das Dokument WO 2018/095816 A1 ist auf ein Verfahren zur Herstellung von LED-Chips gerichtet.
  • In „Phosphor-Free White Light From InGaN Blue and Green Light-Emitting Diode Chips Covered With Semiconductor-Conversion AIGalnP Epilayer‟ von Ray-Hua Horng et al. in IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 20, Nr. 13, Seiten 1139 bis 1141, 2008, wird ein Konversionselement auf Halbleiterbasis beschrieben.
  • Eine zu lösende Aufgabe ist es, ein effizientes Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements auf Halbleiterbasis bereitzustellen, das in der Lage ist, spektral schmalbandiges farbiges Licht zu emittieren.
  • Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Insbesondere werden Dünnschicht-Mehrfach-Quantentopf-Stapel, kurz MQWs, als Halbleiter-Wellenlängenkonverter eingesetzt. Die Stapel bestehen aus InxGa1-x-yAlyP, wobei 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1, kurz InGaAlP. Die MQW-Struktur wird bevorzugt als blau gepumpter optischer Konverter in Leuchtdioden, kurz LEDs, eingesetzt. Insbesondere wird die MQW-Struktur des Wellenlängenkonverters epitaktisch auf einem anderen Substrat aufgewachsen als in dem Verfahren zur Herstellung von InGaAlP-Elektrolumineszenz-LED-Halbleiterbauelementen aus im Wesentlichen demselben Material.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen vorgesehen. Bei diesen lichtemittierenden Halbleiterbauelementen kann es sich um LEDs handeln.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte des Bereitstellens eines Aufwachssubstrats. Das Aufwachssubstrat ist durchlässig für sichtbares Licht. Dies bedeutet, dass das Aufwachssubstrat Licht im Spektralbereich zwischen 420 nm und 700 nm, bevorzugt zwischen 400 nm und 750 nm, nicht signifikant absorbiert. Insbesondere beträgt ein Transmissionskoeffizient des Aufwachssubstrats in diesem Spektralbereich zumindest 80% oder 90% oder 95% oder 98% bei allen Wellenlängen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte des Aufwachsens einer Halbleiterschichtenfolge auf das Aufwachssubstrat. Das Aufwachsen ist bevorzugt ein epitaktisches Aufwachsen, zum Beispiel mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie, kurz MOVPE, oder metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung, kurz MOCVD.
  • Gemäß mindestens einer Ausführungsform basiert die Halbleiterschichtenfolge auf InxGa1-x-yAlyP, wobei 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1, oder 0 < x < 1 und 0 < y < 1. Bevorzugt weist die Halbleiterschichtenfolge Ga, In und P und optional auch A1 auf. Die Halbleiterschichtenfolge weist eine Vielzahl von Schichten auf, die innerhalb des Systems
    InxGa1-x-yAlyP unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen können, d. h. x und y können für die Schichten der Halbleiterschichtenfolge unterschiedlich sein.
  • Alternativ zu InxGa1-x-yAlyP kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf AlnIn1-n-mGamN oder AlnIn1-n-mGamAs basieren, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1.
  • Die Halbleiterschichtenfolge kann Dotierstoffe und zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge angegeben, also Al, As, Ga, In, N oder P, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt werden können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge eine Mehrfachquantentopf-Struktur auf, die dazu eingerichtet ist, blaues Licht und/oder nah-ultraviolette Strahlung zu absorbieren. Ferner ist die Mehrfachquantentopf-Struktur dazu eingerichtet, Licht im grünen, gelben, orangen oder roten Spektralbereich, das aus dem absorbierten blauen Licht oder der nah-ultravioletten Strahlung erzeugt wird, mittels Photolumineszenz zu re-emittieren. Zur Erzeugung des grünen, gelben, orangen oder roten Lichts kann die gesamte Primärstrahlung, d. h. das blaue Licht und/oder die nah-ultraviolette Strahlung, verwendet werden, oder es wird nur ein Teil der Primärstrahlung hierzu verwendet, um Mischlicht zu emittieren, das noch einen Teil der Primärstrahlung umfasst. Das Mischlicht ist beispielsweise weißes Licht.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements vorgesehen und umfasst die Schritte:
    1. A) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats, das für sichtbares Licht durchlässig ist, und
    2. B) Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge auf das Aufwachssubstrat,
    wobei die Halbleiterschichtenfolge auf InGaAlP basiert und eine Mehrfachquantentopf-Struktur aufweist, die so eingerichtet ist, dass sie blaues Licht oder nah-ultraviolette Strahlung absorbiert und Licht im grünen, gelben, orangen oder roten Spektralbereich re-emittiert.
  • Optische Konverter der nächsten Generation, die nicht auf der Emission von Elementen der Selten Erden basieren und in der Lage sind, eine schnelle, lineare Ausgangsleistung bei zunehmendem Pumpfluss bereitzustellen, könnten wahrscheinlich in pseudobinären (ternären) und/oder pseudoternären (quaternären) Legierungen aus Halbleitermaterialien mit relativ kleiner Bandlücke (BG oder kurz Eg) gefunden werden. Dieser Ansatz stützt sich einerseits auf eine Fülle von Forschungsergebnissen über Halbleitermaterialien und Informationen über die Einstellung ihrer minimalen Bandlücke und anderer Eigenschaften in Abhängigkeit vom Vegardschen Gesetz. Andererseits werden keine elektrisch gepumpten Strukturen benötigt, sondern nur optische Anregung. Diese Voraussetzung lockert einige der strengen Anforderungen an elektronische Eigenschaften wie Ladungsträgerbeweglichkeit oder Dotierung für verschiedene Leitfähigkeitstypen und damit zusammenhängende Faktoren, die nachweislich die LED-Leistung beeinflussen, wie zum Beispiel Stromverdrängung, inhomogene Besetzung des und Leckagen aus dem Rekombinationsbereich(s), und kann tatsächlich Langzeit-Degradationsprobleme beseitigen und die Lebensdauer verbessern.
  • Während die Reinheit solcher Materialien weitgehend ihre Leistungsfähigkeit bestimmt, ist das Herstellen von Strukturen für die elektrische Anregung schwieriger als für das rein optische Pumpen. Die nicht-radiative Rekombination, die die Emission nahe der Bandlücke (kurz NBE) in LEDs vernichtet, weist eine Wahrscheinlichkeit auf, die proportional zur Konzentration der energetisch tiefen Verunreinigungen, so genannte Shockley-Read-Hall-Verluste, ist und kann auch durch Auger-ähnliche Rekombinationsprozesse entstehen. Letztere müssen beim strukturellen Design des Konverters berücksichtigt werden.
  • Bevorzugt weist die optisch gepumpte Mehrfach-QuantentopfStruktur abwechselnde Schichten aus absorbierenden und emittierenden Materialien auf, umschlossen von einem Einkoppelfenster aus einem Material mit größerer Bandlücke, das das Pumplicht durchlassen kann, und einem Restabsorber aus einem Material mit kleinerer Bandlücke zur Auskopplung. Diese Anordnung bildet im Wesentlichen die Mehrfachquantentopf-Struktur aus, die von Elektron-Loch-Paaren gespeist wird, die durch die Bestrahlung in den absorbierenden Schichten mit etwas größerer Energielücke entstehen, die noch in der Lage sind, die Pumpstrahlung zu absorbieren.
  • Elektronen und Löcher rekombinieren bevorzugt in den Töpfen mit niedrigerer Bandlücke, wobei Photonen erzeugt werden, die danach durch den optionalen Ausgangsabsorber austreten. Letzterer entfernt jegliches restliche Pumplicht, das das Ausgangsspektrum, nicht aber die Mehrfach-Quantentopf-Emission beeinflussen könnte. Die Absorber sollten sich innerhalb einer Diffusionslänge der durch die absorbierte Strahlung erzeugten Ladungsträger zu den photolumineszierenden Quantentopfschichten befinden und aufgrund ihrer Bandlücke, die größer ist als die der Töpfe, für einen ausreichenden Ladungsträgereinschluss in letzteren sorgen; die emittierenden Quantentopfschichten sollten sich also nahe bei den Absorbern befinden. Eine charakteristische Dicke der Quantentöpfe von 2 nm bis einschließlich 4 nm ermöglicht eine geringe Re-Absorption des emittierten Lichts in dieser Schicht.
  • Der hohe Brechungsindex (RI) in solchen Konvertern kann ein Strukturieren der Oberfläche des Auskopplers für die Lichtextraktion erfordern, um die internen Totalreflexionsverluste zu minimieren. Ein solches Strukturieren könnte eine Aufrauung sein, die durch Nass- oder reaktives Ionenätzen erzeugt wird, könnte aber auch durch hinzugefügte strukturierte Schichten mit niedrigeren oder abgestuften Brechungsindizes ausgebildet werden. Es ist auch möglich, andere Lichtmanipulationsschichten hinzuzufügen, die auf periodischen oder aperiodischen Nanostrukturierungen mit einem Brechungsindexunterschied, etwa auf photonischen Gittern basieren.
  • Ein Interesse bei der Suche nach solchen bandkantennahen Emittern ist es, Alternativen zu herkömmlichen Leuchtstoffen für den gelb-orange-roten Spektralbereich zu finden. Die Kombination von binären Materialien, deren Bandlückenwerte nahe oder innerhalb des sichtbaren Spektralbereichs liegen, also von rot bis violett oder nahe dem Ultraviolett, zum Beispielzwischen 1,6 eV bis einschließlich 3,3 eV, ermöglicht das Entwickeln von Legierungen mit einer Bandkante im gewünschten Spektralbereich. Solche Materialien enthalten sowohl Isolatoren als auch Verbindungshalbleiter, die auf Elementen der Gruppe IV, V und VI basieren, wie Silizide und Carbide (Si, C), Antimonide (Sb), Arsenide (As), Phosphide (P), Nitride (N), Telluride (Te), Selenide (Se), Sulfide (S) und Oxide (O). Materialien mit direkter Bandlücke werden den Materialien mit indirekter Bandlücke vorgezogen.
  • Hier wird ein Beispiel mit einer der populärsten Kombinationen für die sichtbare LED-Industrie vorgestellt, nämlich Phosphide aus Al, Ga und In, die hervorragende emittierende Eigenschaften im roten und infraroten Spektralbereich aufweisen. Dieses Material lässt sich durch Bandlücken von 2,45 eV (AlP, indirekte Bandlücke), 2,26 eV (GaP, indirekte Bandlücke) und 1,35 eV (InP, direkte Bandlücke) gut auf den sichtbaren Spektralbereich abstimmen. AlGaP ist insbesondere im Spektralbereich von 510 nm bis 550 nm (indirekte Bandlücke) für grüne elektrolumineszente Emission effizient, AlGaInP im Spektralbereich von 560 nm bis 650 nm (indirekte/direkte Bandlücke).
  • InGaAlP wird derzeit nicht als photolumineszentes Material in LEDs eingesetzt, sondern als elektrolumineszentes Material. Es besteht jedoch ein starkes Interesse daran, neuartige schmalbandige rote Emitter unter Verwendung von Photonenanregung zu finden.
  • Typischerweise werden InGaAlP-Quantentöpfe auf GaAs-Substraten für rote Elektrolumineszenz abgeschieden. Die Schichten der Halbleiterschichtenfolge werden durch verschiedene Dünnschicht-Vakuumabscheidungstechniken wie MOCVD und MBE abgeschieden. Um diesen Stapel als Leuchtstoff zu verwenden, muss GaAs entfernt werden, um die Emissionswellenlängen von InGaAlP nach blauer LED-Anregung durchzulassen. Andernfalls würde GaAs aufgrund seiner kleinen Bandlücke von etwa 1,4 eV das gesamte sichtbare Licht absorbieren.
  • InGaAlP ist ein effizientes photolumineszentes Material und ist durch seine weit verbreitete Verwendung als elektrolumineszentes Material, das im roten Spektralbereich emittiert, bekannt. InGaAlP könnte auf Glas oder Saphir gebondet werden, gefolgt von der Entfernung von GaAs durch chemomechanisches Polieren, Ätzen oder Ähnliches.
  • Die allgemeinen Vorteile von Dünnschicht-MQW-Konvertern, wie sie hier beschrieben werden, gegenüber einem konventionellen, verkapselten Pulver-Leuchtstoff-Ansatz sind insbesondere
    1. i) hohe strahlende Rekombinationsraten der bandkantennahe Emission zur Minimierung der Ausgangssättigung bei hohen Anregungsflüssen;
    2. ii) kontinuierliche Abstimmung der Spitzenwellenlänge und des spektralen Profils zur Steuerung von Farbe und Lichtausbeute durch die Materialauswahl und durch das Design der Mehrfachquantentopf-Struktur und der Absorberschichten;
    3. iii) spektral schmale Emission, typischerweise zwischen 15 nm bis 30 nm von Halbleiterlegierungen im Vergleich zu 60 nm bis 90 nm von konventionellen Leuchtstoffen, für einen breiten, gesättigten Farb-Gamut, die bei Projektions- oder Display-Hinterleuchtungen bevorzugt wird und die Notwendigkeit einer verlustbehafteten Filterung breiter Leuchtstoffemissionen vermindert;
    4. iv) reduzierte Verluste für das Pumplicht und die konvertierte Strahlung aufgrund des Fehlens von Rückstreuzentren;
    5. v) bewährte Epitaxie-Abscheidungsmethoden, die es ermöglichen, hochreine, fein abstimmbare Strukturen zu erzeugen, im Gegensatz zu typischen Festkörper-Reaktionsmethoden zur Herstellung von Leuchtstoffen, die möglicherweise ein Mahlen/Sieben/Waschen mit Instabilitäten in der Farb-Binning-Ausbeute erfordern;
    6. vi) Verwendung von transparenten Oxid-Substraten, die Anregungs- und Emissionswellenlängen für die Transmission von Licht im sichtbaren Bereich ermöglichen;
    7. vii) die durchlässigen Substrate gemäß dem vorliegenden Verfahren ermöglichen aufgrund einer hinreichend guten Gitteranpassung das epitaktische Wachstum von InGaAlP-Mehrfach-Quantentöpfen in ähnlicher Weise wie das von GaAs;
    8. viii) transparente Substrate wie YSZ (mit oder ohne CeO2-Puffer-(Zwischen-)schicht darauf), r- oder c-cut Saphir mit CeO2-Puffer-(Zwischen-)schicht, Gd3Ga5O12 (kurz GGG), Y3AI5O12 (kurz YAG) oder orthorhombisches SrLaGaO4 könnten aufgrund ihrer Gitterparametereigenschaften nahe an InGaAlP verwendet werden;
    9. ix) keine Notwendigkeit, das Aufwachssubstrat zu entfernen, da es im sichtbaren Bereich transparent ist; außerdem ist der thermische Kontakt zwischen der Epitaxie und ihrem Substrat viel besser als bei Schichten, die auf ein neues transparentes Substrat geklebt werden, was wichtig ist für die Abfuhr der Wärme, die durch Konvertierungsverluste verursacht wird, die durch die endliche Quanteneffizienz und die Stokes-Verschiebung beim Abwärtskonvertieren von der optischen Pumpwellenlänge (zum Beispiel blau) zur Emissionswellenlänge (zum Beispiel rot) entstehen; und
    10. x) InGaAlP ist ein anorganisches Material und daher thermisch stabil im Vergleich zu anderen teilweise oder vollständig organischen Schmalbandemittern wie Quantenpunkten, die oft Hybride aus einem Halbleitermaterial mit organischen Liganden oder konjugierten Polymeren sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt A1) zwischen den Verfahrensschritten A) und B). In Schritt A1) wird eine Zwischenschicht (Pufferschicht) auf das Aufwachssubstrat aufgewachsen, bevorzugt direkt auf das Aufwachssubstrat. Eine Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt mindestens 10 nm oder 50 nm oder 100 nm und/oder höchstens 0,5 µm oder 1 µm. Die Zwischenschicht kann das gesamte Aufwachssubstrat abdecken, insbesondere mit einer konstanten Dicke.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Halbleiterschichtenfolge auf die Zwischenschicht aufgewachsen, insbesondere direkt auf die Zwischenschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Zwischenschicht aus einem anderen Materialsystem als die Halbleiterschichtenfolge und/oder das Aufwachssubstrat. Das heißt, die Zwischenschicht kann ein anderes Kristallgitter aufweisen als die Halbleiterschichtenfolge und/oder das Aufwachssubstrat. Beispielsweise liegt eine Gitterkonstante der Zwischenschicht zwischen den Gitterkonstanten der Halbleiterschichtenfolge und des Aufwachssubstrats und wirkt so als „Puffer“ gegen die Gitterfehlanpassung.
  • Gemäß mindestens einer Ausführungsform enthält das Aufwachssubstrat mindestens eines der Elemente Sauerstoff, Aluminium, Gallium, Yttrium, Lanthan, Gadolinium, Strontium und Zirkonium. Zum Beispiel ist das Aufwachssubstrat aus teilweise oder vollständig Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Zwischenschicht eine Oxidschicht. Insbesondere ist die Zwischenschicht aus einem Metalloxid. Die Zwischenschicht kann ein Oxid von zumindest einem von Ce, Y, Nd, La, Tb, Ho, Tm, Yb, Hf, Zr, V enthalten oder daraus bestehen. Bevorzugt ist die Zwischenschicht aus Ceroxid.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Aufwachssubstrat ein Saphir-Substrat. Eine Wachstumsoberfläche des Aufwachssubstrats ist dann bevorzugt aus r-Saphir oder aus c-Saphir. In diesem Fall kann die Zwischenschicht vorzugsweise aus Ceroxid sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält das Aufwachssubstrat zumindest eines von (Gd,Y)3(Al,Ga)5O12 und bevorzugt orthorhombisches (Sr,Ba,Ca)La(Al,Ga)O4 oder besteht daraus.
  • Kurz gesagt, ein InGaAlP-Multi-Quantum-Well-Stapel wird auf einem transparenten Substrat wie Yttrium-stabilisiertem ZrO2 (kurz YSZ) gewachsen, anstatt auf einem GaAs-Substrat, das sichtbares Licht absorbiert. Alternativ wird die InGaAlP-Halbleiterschichtenfolge auf einer Zwischenschicht aus CeO2 auf r-Saphir oder auf c-Saphir-Templates gewachsen. Als weitere Möglichkeit wird das InGaAlP-Material auf Granaten wie Gd3Ga5O12 (kurz GGG), Y3AI5O12 (kurz YAG) oder auf einem orthorhombischen Material wie SrLaGaO4 aufgrund seiner Gitterparameter-Eigenschaften aufgewachsen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Halbleiterschichtenfolge mit einer oder zwei Mantelschicht(en) aufgewachsen. Vorzugsweise befindet sich eine erste Mantelschicht an einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Seite der Mehrfachquantentopf-Struktur. Eine zweite Mantelschicht kann auf einer vom Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Mehrfachquantentopf-Struktur angeordnet sein. Die erste und/oder die zweite Mantelschicht kann durchlässig für sichtbares Licht oder zumindest für die in der Mehrfachquantentopf-Struktur erzeugte Strahlung sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Mehrfachquantentopf-Struktur eine Vielzahl von Emissionsschichten und eine Vielzahl von Absorptionsschichten auf. Die Absorptionsschichten sind dazu eingerichtet, das blaue Licht oder die nah-ultraviolette Strahlung zu absorbieren, und die Emissionsschichten weisen eine kleinere Bandlücke auf als die Absorptionsschichten und sind dazu eingerichtet, das grüne, gelbe, orange oder rote Licht zu re-emittieren.
  • Die Emissionsschichten und die Absorptionsschichten sind übereinander gestapelt, bevorzugt in abwechselnder Weise. Benachbarte Emissionsschichten und Absorptionsschichten können direkt oder indirekt mit Zwischenschichten aufeinander folgen. Alle Emissionsschichten und/oder Absorptionsschichten können gleich aufgebaut sein oder eine unterschiedliche Konfiguration aufweisen, zum Beispiel um Licht verschiedener Spitzenwellenlängen zu emittieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Mehrfachquantentopf-Struktur ferner eine Mehrzahl von Barriereschichten auf. Die Barriereschichten können zwischen benachbarten Emissionsschichten nur so angeordnet sein, dass sich zwischen Emissionsschichten und den zugeordneten Absorptionsschichten keine Barriereschicht befindet. Andernfalls können die Barriereschichten zwischen benachbarten Quantentopfschichten angeordnet sein, unabhängig von deren Typ.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen benachbarten Absorptionsschichten und Emissionsschichten höchstens 4 nm oder 2 nm oder 1 nm. Somit kann jede der Absorptionsschichten in der Nähe der zugeordneten Emissionsschicht angeordnet sein. Eine Dicke der Absorptionsschichten und/oder der assoziierten Emissionsschichten beträgt beispielsweise mindestens 1 nm oder 2 nm und/oder höchstens 10 nm oder 5 nm oder 3 nm. Die Absorptionsschichten können eine Dicke aufweisen, die sich von der Dicke der Emissionsschichten unterscheidet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Halbleiterschichtenfolge mit einer Filterschicht aufgewachsen. Die Filterschicht kann sich auf einer vom Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Quantentopfstruktur befinden. Alternativ wird die Filterschicht auf einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Seite der Quantentopfstruktur aufgewachsen. Die Filterschicht ist undurchlässig für das blaue Licht und/oder die nah-ultraviolette Strahlung. So kann durch die Filterschicht vermieden werden, dass Primär- oder Pumpstrahlung, die in das fertige lichtemittierende Halbleiterbauelement eingedrungen ist, dieses wieder verlassen kann. Bei der Filterschicht kann es sich um eine andere und/oder zusätzliche und/oder dickere Absorbermaterialschicht handeln, die die Aufgabe hat, die finalen Pump-Photonen zu blockieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Halbleiterschichtenfolge mit zumindest einer von einer Aufrauung und einer Auskoppelschicht bereitgestellt. Mittels solcher Strukturen und/oder Schichten kann eine Auskoppeleffizienz erhöht werden. Die Auskoppelschicht ist zum Beispiel eine Antireflexionsschicht.
  • Gemäß mindestens einer Ausführungsform wird die Zwischenschicht bei einer Substrattemperatur von mindestens 500 °C oder 600 °C und/oder von höchstens 800°C oder 900 °C aufgewachsen. Während des Wachstums der Zwischenschicht kann ein Sauerstoffdruck von höchstens 0,5 bar oder 0,1 bar oder 1 mbar herrschen. Alternativ oder zusätzlich beträgt der Sauerstoffdruck mindestens 10-7 bar oder 10-5 bar oder 1 mbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt C), der auf Schritt B) folgt. In Schritt B) wird ein Leuchtdiodenchip zur Erzeugung des blauen Lichts oder der nah-ultravioletten Strahlung bereitgestellt. An dem Leuchtdiodenchip ist zumindest eine der Schichtenfolgen und das Aufwachssubstrat angebracht. Der Leuchtdiodenchip basiert bevorzugt auf AlInGaN. Der Leuchtdioden-Chip kann ein Saphir-InGaN- oder Dünnschicht-InGaN-LED-Chip sein. Der LED-Chip ist bevorzugt ein Oberflächenemitter, kann aber auch ein Kanten-Emitter sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein lichtdurchlässiger Klebstoff verwendet, um die Halbleiterschichtenfolge und/oder das Aufwachssubstrat mit dem Leuchtdiodenchip zu verbinden. Der Klebstoff ist bevorzugt ein Klebstoff auf Basis eines Polymers, wie zum Beispiel eines Silikons oder eines Silikon-Epoxid-Hybridmaterials. Der Klebstoff kann dünn sein, insbesondere mit einer Dicke oder einer mittleren Dicke von höchstens 10 µm oder 3 µm oder 1 µm und/oder von höchstens 10 nm oder 0,1 µm. Alternativ zu einem Klebstoff können auch Klebeverfahren wie das anodische oder atomare Diffusionsbonden angewendet werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Halbleiterschichtenfolge auf einer dem Leuchtdiodenchip abgewandten Seite des Aufwachssubstrats. Alternativ befindet sich die Schichtenfolge auf einer dem Leuchtdiodenchip zugewandten Seite des Aufwachssubstrats. Der Klebstoff kann sich also auf der Seite des Aufwachssubstrats oder auf der Seite der Halbleiterschichtenfolge befinden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt D), der auf Schritt C) folgt. In Schritt D) wird das Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge und optional vom Leuchtdiodenchip entfernt. Im vorliegenden Fall befindet sich der Klebstoff vorzugsweise direkt zwischen dem Leuchtdiodenchip und der Halbleiterschichtenfolge.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbleibt die Zwischenschicht teilweise oder vollständig an der Halbleiterschichtenfolge, so dass in Schritt D) nur das Aufwachssubstrat, nicht aber die Zwischenschicht entfernt wird. So kann die Zwischenschicht im fertigen lichtemittierenden Halbleiterbauelement noch vorhanden sein. Beispielsweise wird die Aufrauung in der Zwischenschicht ausgebildet, wobei die Aufrauung auf die Zwischenschicht beschränkt sein kann oder sich durch die Zwischenschicht hindurch erstrecken kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Halbleiterschichtenfolge ein photolumineszentes Wellenlängenkonversionselement oder ist ein wesentlicher Teil davon. Insbesondere weist die Halbleiterschichtenfolge in dem fertigen lichtemittierenden Halbleiterbauelement keine elektrische Funktion auf, sondern nur eine optische Funktion. Insbesondere wird kein Strom durch ein Material des Wellenlängenkonversionselements geleitet. Wenn das Aufwachssubstrat im Wellenlängenkonversionselement noch vorhanden ist, kann das Wellenlängenkonversionselement mechanisch selbsttragend sein, so dass kein zusätzlicher Träger für das Wellenlängenkonversionselement erforderlich ist.
  • Zusätzlich wird ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement bereitgestellt. Das lichtemittierende Halbleiterbauelement wird mit zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wie oben angegeben hergestellt. Merkmale des lichtemittierenden Halbleiterbauelements sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • In zumindest einer Ausführungsform weist das lichtemittierende Halbleiterbauelement den Leuchtdiodenchip und die auf InGaAlP basierende Halbleiterschichtenfolge auf, die die Mehrfachquantentopf-Struktur als photolumineszentes Wellenlängenkonversionselement aufweist. Im Betrieb des lichtemittierenden Halbleiterchips wird das blaue Licht oder die nah-ultraviolette Strahlung erzeugt und in der Mehrfachquantentopf-Struktur der Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise in das reemittierte grüne, gelbe, orange oder rote Licht konvertiert. Vorzugsweise umfasst das lichtemittierende Halbleiterbauelement auch das Aufwachssubstrat.
  • Das Verfahren und das hierin beschriebene lichtemittierende Halbleiterbauelement werden im Folgenden anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Elemente, die in den einzelnen Figuren gleich sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Beziehungen zwischen den Elementen sind jedoch nicht maßstabsgetreu dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Es zeigen:
    • 1 bis 6 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten zur Herstellung einer hierin beschriebenen Ausführungsform eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements,
    • 7 bis 10 schematische Schnittdarstellungen von hierin beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelementen,
    • 11 bis 13 schematische Schnittdarstellungen von Halbleiterschichtenfolgen für Ausführungsbeispiele von hierin beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelementen,
    • 14 und 15 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten zur Herstellung einer Ausführungsform eines hierin beschriebenen lichtemittierenden Halbleiterbauelements, und
    • 16 bis 18 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten zur Herstellung einer Abwandlung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements.
  • In 1 bis 6 ist ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen 1 dargestellt. Gemäß 1 wird ein Aufwachssubstrat 2 bereitgestellt. Das Aufwachssubstrat 2 ist durchlässig für sichtbare Strahlung. Gemäß 2 wird in einem optionalen Schritt eine Zwischenschicht 4 auf das Aufwachssubstrat 2 aufgebracht.
  • In dem Verfahrensschritt von 3 wird eine Halbleiterschichtenfolge 3 auf die Zwischenschicht 4 aufgewachsen. Die Halbleiterschichtenfolge 3 weist eine Mehrfachquantentopf-Struktur 33 auf, die bevorzugt zwischen einer ersten Mantelschicht 31 und einer zweiten Mantelschicht 32 angeordnet ist. Optional kann auch eine Filterschicht 37 vorhanden sein. Die Halbleiterschichtenfolge 3 basiert auf InxGa1-x-yAlyP, kurz InGaAlP, wobei 0 ≤ x ≤ 1 und 0 ≤ y ≤ 1.
  • Vorzugsweise ist das Aufwachssubstrat 2 aus YSZ (Yttriumstabilisiertes Zirkonium) und die Zwischenschicht 4 aus Ceroxid. Kubisches CeO2 (Gitterparameter a = 5,42 Å) konnte epitaktisch auf YSZ mit einer Gitterfehlanpassung von 5,8 % aufgewachsen werden. Somit konnte CeO2/YSZ als Template für das Wachstum von InxGa1-x-yAlyP -Zusammensetzungen (kurz: InGaAlP) verwendet werden. Die Gitterfehlanpassung zwischen InGaAlP (mit einem Gitterparameter a = 5,6 Å bei einer Zusammensetzung von InxGa1-x-yAlyP) und CeO2 beträgt dann 4,2%.
  • Es ist auch möglich, CeO2 epitaktisch auf r-Saphir zu wachsen. Dies ist eine Alternative zu CeO2/YSZ oder YSZ. Ferner könnte das epitaktische Wachstum von CeO2 auf gewinkelt zur c-Ebene geschnittener Saphir (off-cut c-sapphire) oder auch zur r-Ebene geschnittener (r-cut) Saphir als Vorlage für ein anschließendes InGaAlP-Wachstum verwendet werden. Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkoniumdioxid als Aufwachssubstrat 2 würde einen Gitterparameter a = 5,12 Ä aufweisen. Unter Berücksichtigung eines Gitterparameters von ~5,65 Å für die In0,49Ga0,51P -Zusammensetzung, die im roten Spektralbereich um 650 nm emittiert, würde die Gitterfehlanpassung 9,3 % betragen. Die Gitterfehlanpassung nimmt mit mehr Ga und damit durch Abstimmung der Zusammensetzung in Richtung Orange ab.
  • Die Gitterabmessungen könnten ferner durch Änderung der Zusammensetzung der Mantelschichten 31, 32 variiert werden, die bevorzugt aus In0,5Ga0,5-xAlxP sind, wobei 0 < x < 0,5, um mit den hier vorgeschlagenen Substraten 2 zusammenzupassen. Die Gitterfehlanpassung könnte auch überwunden werden, wenn eine 111-Ebene, d. h. eine diagonale Ebene eines kubischen YSZ, Dreiecksebene, für das Wachstum von InGaAlP verwendet wird.
  • Die epitaktische CeO2-Dünnschicht-Zwischenschicht 4 wird also auf YSZ oder auf r-Saphir durch eine physikalische Gasphasenabscheidungstechnik aufgewachsen. Die Substrattemperatur wurde zwischen 500 °C und 800 °C variiert. Der Sauerstoffdruck wurde während der Abscheidung zwischen 1x10-5 Torr und 400 Torr variiert. Die Dicke des CeO2 liegt zwischen 10 nm und 500 nm. Die InGaAlP-Mehrfachquantentopf-Struktur 33 konnte mittels MOCVD unter Verwendung von Standard-Wachstumsparametern, wie sie von Elektrolumineszenz-LEDs bekannt sind, gewachsen werden.
  • Im optionalen Schritt von 4 wird eine Aufrauung 51 in der Halbleiterschichtenfolge 3 erzeugt. Die optionale Aufrauung 51 dient der Erhöhung einer Auskoppeleffizienz des fertigen Bauelements 1.
  • Gemäß dem optionalen Schritt in 5 wird das Aufwachssubstrat 2 zusammen mit der Zwischenschicht 4 und der Halbleiterschichtenfolge 3 zu Konversionselementen 7 vereinzelt. So könnten die Bauteile für die Konversionselemente 7 in einem Waferverbund hergestellt werden und die Vereinzelung auf die Größe von zum Beispiel einzelnen LED-Chips konnte vergleichsweise spät im Verfahren erfolgen.
  • In 6 ist gezeigt, dass ein Leuchtdiodenchip 6 bereitgestellt wird. Das Konversionselement 7 ist auf dem Leuchtdiodenchip 6 mittels eines Klebstoffs 62 befestigt, bei dem es sich zum Beispiel um einen Klebstoff auf Silikonbasis handelt. Alternativ zu Polymeren wie Silikonen oder Siloxanen oder dem Klebstoff 62 könnten auch niedrigschmelzende Gläser verwendet werden. In lateraler Richtung könnten das Konversionselement 7 und der Leuchtdiodenchip 6 die gleiche Größe aufweisen.
  • So wird nach dem epitaktischen Dünnfilm-Aufwachsen der InGaAIP-Mehrfachquantentopf-Struktur 3, 33 auf den transparenten Vorlagen(Templates)/Substraten 2 dieser Stapel 3, 33 zur blauen Anregung der InGaAIP-Mehrfachquantentopf-Struktur 3, 33 auf der emittierenden Oberfläche des blauen InGaN-LED-Chips 6 angebracht, um Sekundärstrahlung wie gelbes, oranges oder rotes Licht zu erzeugen.
  • Falls gewünscht, könnten auch YSZ- oder Saphir-Substrate an der Grenzfläche von CeO2 und YSZ-Substrat 2 abgelöst werden, zum Beispiel durch Laser-Ablösen (Laser-Lift-off). CeO2 könnte eine effiziente Opferschicht für Laser-Lift-off-Verfahren sein.
  • Gemäß 7 wird das Konversionselement 7 mit einer Auskoppelschicht 52 bereitgestellt. Die Auskoppelschicht 52 könnte eine Antireflexionsschicht sein, beispielsweise mit einer Dicke von λ/4n oder aus einem Material mit Brechungsindexgradienten. Dabei bezeichnet n die Wellenlänge der maximalen Intensität des im Konversionselement 7 erzeugten Lichts und n den Brechungsindex der Auskoppelschicht 52 bei dieser Wellenlänge. Die Auskoppelschicht 52 kann mit der nicht dargestellten Filterschicht kombiniert werden.
  • Ferner befinden sich gemäß 7 metallische elektrische Kontaktschichten 61 zur elektrischen Kontaktierung der Vorrichtung 1 auf einer Unterseite des Leuchtdiodenchips 6, wobei die Unterseite vom Konversionselement 7 abgewandt ist. Das Konversionselement 7 weist somit keine elektrische Funktion auf.
  • In dem Ausführungsbeispiel von 8 befinden sich die metallischen elektrischen Kontaktschichten 61 auf beiden Hauptseiten des Leuchtdiodenchips 6. Um den Zugang zu den elektrischen Kontaktschichten 61 auf der oberen Seite des Leuchtdioden-Chips 6 zu ermöglichen, kann das Konversionselement 7 eine Aussparung aufweisen. Eine entsprechende Konfiguration ist auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.
  • Ferner ist gemäß 8 die Halbleiterschichtenfolge 3 dem lichtemittierenden Halbleiterchip 6 und nicht dem Aufwachssubstrat 2 zugewandt. Diese Konfiguration könnte auch in allen anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
  • Um eine verbesserte Ein- und auch Auskopplung von Licht zu ermöglichen, kann das Konversionselement 7 mit der Aufrauung 51 auf beiden Hauptseiten versehen werden, wie es auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich ist.
  • In der Ausführungsform von 9 ist das Konversionselement 7 frei von dem Aufwachssubstrat, das zum Beispiel durch Laser-Lift-off entfernt wurde. Die optionale Aufrauung 51 könnte sich auf die Zwischenschicht 4 beschränken. Abweichend von der Darstellung kann die Aufrauung 51 bis in die Halbleiterschichtenfolge 3 reichen.
  • Das Bauelement 1 von 10 ist frei vom Aufwachssubstrat und der Zwischenschicht. Somit könnte die optionale Aufrauung 51 direkt in der Halbleiterschichtenfolge 3 erfolgen.
  • 11 bis 13 zeigen verschiedene Möglichkeiten, die Halbleiterschichtenfolge 3 einzurichten. Diese Konfigurationen könnten in jeder der Ausführungsbeispiele der 1 bis 10 verwendet werden.
  • Gemäß 11 besteht die Mehrfachquantentopf-Struktur 33 nur aus Absorptionsschichten 35 zur Absorption von blauem Licht und aus emittierenden Schichten 36. Durch die Absorption von Primärstrahlung in den Absorptionsschichten 35 erzeugte Ladungsträger werden in die emittierenden Schichten 36 transferiert, in denen durch Ladungsträgerrekombination sichtbares Licht erzeugt wird. Die Bandlücke der emittierenden Schichten 36 ist etwas kleiner als die der Absorptionsschichten 35, so dass sowohl die Absorptionsschichten 35 als auch die Emissionsschichten 36 im Bandkanten-nahen Bereich arbeiten. Das heißt, die Absorptionsschichten 35 absorbieren nur die Primärstrahlung des Leuchtdiodenchips, nicht aber die Sekundärstrahlung der Emissionsschichten 36. Vorzugsweise beginnt und endet die Mehrfachquantentopf-Struktur 33 mit einer der Emissionsschichten 36.
  • Optional kann die zweite Mantelschicht 32 gleichzeitig die Filterschicht 37 ausbilden. Die optionale Filterschicht 37 dient dazu, das durch die Mehrfachquantentopf-Struktur 33 eindringende Pumplicht zu absorbieren, so dass kein Pumplicht das Bauelement 1 verlässt.
  • In 12 ist die Konfiguration der Mehrfachquantentopf-Struktur 33 komplexer eingerichtet. Zusätzlich sind Barriereschichten 34 vorhanden. Die Barriereschichten 34 weisen eine vergleichsweise große Bandlücke auf und sind für die Primär- und die Sekundärstrahlung transparent. Zwischen benachbarten Absorptionsschichten 35 und Emissionsschichten 36 befindet sich jeweils eine der Barriereschichten 34. Die sich wiederholende Schichtenfolge in der Mehrfachquantentopf-Struktur 33 ist also Barriereschicht - Emissionsschicht - Barriereschicht - Absorptionsschicht und so weiter.
  • Optional könnten die zweite Mantelschicht 32 und die Filterschicht 37 durch zwei getrennte Schichten realisiert werden. Beispielsweise ist die zweite Mantelschicht 32 näher an der Mehrfachquantentopf-Struktur 33 angeordnet als die Filterschicht 37.
  • In 13 weist die Mehrfachquantentopf-Struktur 33 weniger Barriereschichten auf als in 12. So befinden sich Barriereschichten 34 nur zwischen benachbarten Emissionsschichten 36, nicht aber zwischen der jeweiligen Emissionsschicht 36 und der zugeordneten Absorptionsschicht 35. Die sich wiederholende Schichtenfolge in der Mehrfachquantentopf-Struktur 33 ist also Barriereschicht - Emissionsschicht - Absorptionsschicht - Emissionsschicht und so weiter.
  • Eine Dicke der Barriereschichten 34, der Emissionsschichten 36 und der Absorptionsschichten 35 liegt bevorzugt zwischen 2 nm und 4 nm.
  • 14 und 15 zeigen eine alternative Abfolge von Verfahrensschritten zu 5 und 6. Gemäß 14 werden die Leuchtdiodenchips 6 als Wafer 66 sowie das Aufwachssubstrat 2 mit der Halbleiterschichtenfolge 2 bereitgestellt. Somit wird eine Verbindung zwischen den lichtemittierenden Halbleiterchips 6, 66 und dem Aufwachssubstrat 2 mit der Schichtenfolge 2 mittels des Klebers 62 im Waferverbund hergestellt.
  • In einem nachfolgenden Schritt werden sowohl die Leuchtdiodenchips 6, 66 als auch das Aufwachssubstrat 2 mit der Halbleiterschichtenfolge 2 zu dem lichtemittierenden Halbleiterbauelement 1 vereinzelt. Eine entsprechende Fertigung in dem Waferverbund ist auch bei der Herstellung der anderen beispielhaften Bauelemente 1 möglich.
  • In 16 bis 18 ist ein abgewandeltes Verfahren dargestellt. Im Schritt von 16 wird die Halbleiterschichtenfolge 3 auf einem opaken GaAs-Aufwachssubstrat 81 aufgewachsen. Anschließend, siehe 17, wird ein lichtdurchlässiges Ersatzsubstrat 82 mit Hilfe des Klebstoffs 62 befestigt. Das Ersatzsubstrat 82 ist zum Beispiel aus Glas oder Saphir. Anschließend wird das lichtundurchlässige Aufwachssubstrat 81 entfernt und der lichtemittierende Halbleiterchip 6 mittels des Klebers 62 auf dem Ersatzsubstrat 82 bzw. auf der Schichtenfolge befestigt.
  • Im Gegensatz zu den 16 bis 18 wird bei dem hier beschriebenen Verfahren kein opakes GaAs-Aufwachssubstrat 81 benötigt. Dadurch kann die Anzahl der Transferschritte und der Klebstoffschichten 62 reduziert werden, was zu einer Verringerung der Verfahrenszeit und zu einer verbesserten thermischen Anbindung des Konversionselements führt.
  • Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 16/220,158 , deren Offenbarung hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
  • Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Merkmalskombination, umfassend insbesondere jede Merkmalskombination in den Ansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen nicht ausdrücklich angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    lichtemittierendes Halbleiterbauelement
    2
    lichtdurchlässiges Aufwachssubstrat
    3
    Halbleiterschichtenfolge
    31
    erste Mantelschicht
    32
    zweite Mantelschicht
    33
    Mehrfachquantentopf-Struktur
    34
    Barriereschicht
    35
    Absorptionsschicht
    36
    Emissionsschicht
    37
    Filterschicht
    4
    Zwischenschicht
    51
    Aufrauung
    52
    Auskoppelschicht
    6
    Leuchtdiodenchip
    61
    elektrische Kontaktschicht
    62
    lichtdurchlässiger Klebstoff
    66
    Leuchtdioden-Chip-Wafer
    7
    Konversionselement
    81
    GaAs-Aufwachssubstrat
    82
    lichtdurchlässiges Ersatzsubstrat
    10
    Abwandlung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2012/0132945 A1 [0002]
    • WO 2018/095816 A1 [0003]
    • US 16220158 [0082]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • „Phosphor-Free White Light From InGaN Blue and Green Light-Emitting Diode Chips Covered With Semiconductor-Conversion AIGalnP Epilayer‟ von Ray-Hua Horng et al. in IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 20, Nr. 13, Seiten 1139 bis 1141, 2008 [0004]

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements (1) umfassend die folgenden Schritte: A) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (2), das für sichtbares Licht durchlässig ist, und B) Aufwachsen einer Halbleiterschichtenfolge (3) auf das Aufwachssubstrat, wobei - die Halbleiterschichtenfolge auf InGaAlP basiert, und - die Halbleiterschichtenfolge eine Mehrfachquantentopf-Struktur (33) aufweist, die dazu eingerichtet ist, blaues Licht oder nah-ultraviolette Strahlung zu absorbieren und Licht im gelben, orangen oder roten Spektralbereich zu re-emittieren.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner einen Schritt A1) zwischen den Verfahrensschritten A) und B) umfasst, wobei in Schritt A1) eine Zwischenschicht (4) auf das Aufwachssubstrat aufgewachsen wird und anschließend die Halbleiterschichtenfolge auf die Zwischenschicht aufgewachsen wird, wobei die Zwischenschicht aus einem anderen Materialsystem ist als die Halbleiterschichtenfolge und das Aufwachssubstrat.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Aufwachssubstrat zumindest eines von Aluminium, Gallium, Yttrium, Lanthan, Gadolinium, Strontium und Zirkonium enthält und die Zwischenschicht eine epitaktische Oxidschicht ist.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Aufwachssubstrat aus Yttriumoxid-stabilisiertem Zirkoniumdioxid ist und die Zwischenschicht aus Ceroxid ist.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Aufwachssubstrat eine Wachstumsoberfläche aus r-Saphir oder aus c-Saphir aufweist und die Zwischenschicht aus Ceroxid ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Aufwachssubstrat zumindest eines von (Gd,Y)3(Al,Ga)5O12 und (Sr, Ba, Ca)La(Al, Ga)O4 enthält.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge mit einer Mantelschicht (31) an einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Seite der Mehrfachquantentopf-Struktur aufgewachsen wird, wobei die Mantelschicht für sichtbares Licht durchlässig ist.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mehrfachquantentopf-Struktur eine Mehrzahl von Emissionsschichten (36) und von Absorptionsschichten (35) aufweist, die abwechselnd angeordnet sind, wobei die Absorptionsschichten dazu eingerichtet sind, das blaue Licht oder die nah-ultraviolette Strahlung zu absorbieren, und die Emissionsschichten eine kleinere Bandlücke als die Absorptionsschichten aufweisen und dazu eingerichtet sind, grünes, gelbes, oranges oder rotes Licht zu re-emittieren.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Mehrfachquantentopf-Struktur ferner eine Vielzahl von Barriereschichten (34) aufweist, wobei die Barriereschichten zwischen benachbarten Absorptionsschichten und den zugehörigen Emissionsschichten angeordnet sind, wobei ein Abstand zwischen benachbarten Absorptionsschichten und Emissionsschichten höchstens 4 nm beträgt, wobei eine Dicke der Absorptionsschichten und der zugehörigen Emissionsschichten zwischen 1 nm und 5 nm einschließlich liegt.
  10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge mit einer Filterschicht (37) aufgewachsen wird, wobei die Filterschicht an einer vom Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Quantentopfstruktur angeordnet ist, wobei die Filterschicht für das blaue Licht oder die nah-ultraviolette Strahlung undurchlässig ist.
  11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer Aufrauung (51) und einer Auskoppelschicht (52) versehen wird.
  12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zwischenschicht bei einer Substrattemperatur zwischen 500 °C und 800 °C einschließlich aufgewachsen wird, wobei die Zwischenschicht mit einer Dicke zwischen 10 nm und 500 nm gewachsen wird, und wobei ein Sauerstoffdruck während des Wachstums der Zwischenschicht höchstens 0,5 bar beträgt.
  13. Verfahren gemäß Anspruch 2, ferner umfassend einen Schritt C) nach Schritt B), wobei in Schritt B) ein Leuchtdiodenchip (6) zur Erzeugung des blauen Lichts oder der nah-ultravioletten Strahlung bereitgestellt wird und mindestens eines aus der Halbleiterschichtenfolge und dem Aufwachssubstrat auf dem Leuchtdiodenchip angebracht wird.
  14. Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei ein lichtdurchlässiger Klebstoff (62) verwendet wird, um die Halbleiterschichtenfolge und das Aufwachssubstrat an dem lichtemittierenden Halbleiterchip zu befestigen, wobei die Halbleiterschichtenfolge auf einer von dem Leuchtdiodenchip abgewandten Seite des Aufwachssubstrats angeordnet ist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 13, ferner umfassend einen Schritt D) nach Schritt C), wobei in Schritt D) das Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge und von dem lichtemittierenden Halbleiterchip entfernt wird.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Zwischenschicht zumindest teilweise an der Halbleiterschichtenfolge verbleibt, so dass in Schritt D) nur das Aufwachssubstrat, nicht aber die Zwischenschicht entfernt wird.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Halbleiterschichtenfolge ein photolumineszentes Wellenlängenkonversionselement ist, das in dem fertigen lichtemittierenden Halbleiterbauelement keine elektrische Funktion aufweist.
  18. Lichtemittierendes Halbleiterbauelement, das mit dem Verfahren nach Anspruch 17 hergestellt wird und folgendes umfasst: - den Leuchtdiodenchip, und - die Halbleiterschichtenfolge auf der Basis von InGaAlP und aufweisend die Mehrfachquantentopf-Struktur als photolumineszentes Wellenlängenkonversionselement, wobei im Betrieb des Leuchtdiodenchips das blaue Licht oder die nah-ultraviolette Strahlung erzeugt wird und zumindest teilweise in das re-emittierte grüne, gelbe, orange oder rote Licht konvertiert wird.
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