WO2010124915A1 - Leuchtdiode und verfahren zur herstellung einer leuchtdiode - Google Patents

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light
carrier body
diode according
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Vincent Grolier
Magnus Ahlstedt
Mikael Ahlstedt
Dieter Eissler
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the light-emitting diode is a light-emitting diode which comprises at least one active region in which electromagnetic radiation is generated during operation of the light-emitting diode.
  • the light-emitting diode comprises a semiconductor body, wherein the semiconductor body comprises the active region provided for the generation of radiation.
  • the semiconductor body has grown epitaxially.
  • the light-emitting diode comprises a carrier body.
  • the carrier body is mechanically self-supporting. That is, the support body can mechanically support itself, it does not require an additional support member for supporting the support body.
  • the carrier body is a mechanically rigid carrier layer.
  • the carrier body is attached to an upper side of the semiconductor body on the semiconductor body.
  • the carrier body can be fastened to the semiconductor body, for example, by means of a connection means.
  • the carrier body is not a growth substrate of the semiconductor body. Rather, it is possible that a growth substrate is removed from the semiconductor body.
  • the carrier body is then glued to the top of the semiconductor body, for example. It is also possible in that the carrier body and the semiconductor body are connected to one another by methods such as anodic bonding or direct bonding. In this case, no connection means between the carrier body and the semiconductor body is arranged.
  • the carrier body mechanically supports the semiconductor body. That is, the carrier body gives the light emitting diode with carrier body and semiconductor body their mechanical stability.
  • the carrier body comprises a luminescence conversion material.
  • the luminescence conversion material can be applied, for example, as a thin layer on the outer surface of the carrier body.
  • the luminescence conversion material is introduced in the form of particles in the carrier body and is dissolved there, for example.
  • the carrier body consists of a luminescence conversion material.
  • the carrier body may then consist, for example, of a ceramic luminescence conversion material.
  • the light-emitting diode comprises a mirror layer which is connected to one of the light-emitting diodes
  • the mirror layer is intended to reflect electromagnetic radiation generated in the active region during operation of the light-emitting diode. Furthermore, the mirror layer is provided to reflect wavelength-converted light from the luminescence conversion material.
  • the mirror layer can, for example, from a dielectric material, from a Layer sequence of dielectric materials, be formed from a metal or a combination of said materials.
  • the light-emitting diode comprises two contact layers.
  • the first of the two contact layers is connected to an n-conducting region of the semiconductor body, while the second of the contact layers is electrically conductively connected to a p-conducting region of the semiconductor body.
  • the contact layers Via the contact layers, the light-emitting diode can therefore be electrically contacted from the outside and the active region can be supplied with electrical current necessary for the operation of the light-emitting diode.
  • both contact layers are arranged on a side of the mirror layer facing away from the semiconductor body.
  • the contact layers are electrically isolated from the mirror layer. If the mirror layer is formed from an electrically conductive material, it is moreover also possible for parts of the mirror layer to form the contact layers.
  • the first contact layer is arranged on a side of the mirror layer facing away from the semiconductor body.
  • the second contact layer can then be arranged on a side facing away from the holder body of the carrier body.
  • the light-emitting diode comprises a semiconductor body, wherein the semiconductor body comprises an active region provided for the generation of radiation.
  • the light-emitting diode comprises a carrier body, which on an upper side of the
  • the semiconductor body is attached to the semiconductor body, wherein the carrier body comprises a luminescence conversion material. Furthermore, the light-emitting diode comprises a mirror layer, which is applied to the semiconductor body at an underside of the semiconductor body facing away from the upper side. The light emitting diode further comprises two contact layers, wherein a first of the contact layers with an n-type region of the semiconductor body and a second of the contact layers with a p-type region of the semiconductor body is electrically connected.
  • the carrier body forms a carrier for the
  • the carrier body further forms a conversion medium, by means of which electromagnetic radiation generated in the active zone can be at least partially converted into radiation of another, preferably higher, wavelength.
  • the light-emitting diode in this way is suitable for emitting white mixed light during operation, which is composed of the light emitted by the luminescence conversion material and the electromagnetic radiation generated in the active region.
  • the carrier body can form a scattering center.
  • the carrier body for example, a ceramic Formed luminescence conversion material, it has - in addition to the frequency-converting properties - also a light-scattering effect, which contributes to the mixing of emerging from the light emitting electromagnetic radiation. Furthermore, it is possible for a light-scattering material to be applied or applied in or on the carrier body.
  • the carrier body forms a protective layer for the semiconductor body, which can protect the semiconductor body against chemical and / or mechanical damage.
  • the electromagnetic radiation of the light-emitting diode generated during operation in the active region is coupled out only through the carrier body. That is, the electromagnetic radiation generated during operation in the active region can leave the light emitting diode only through the carrier body. In order to achieve this, measures can be taken which prevent a decoupling of the electromagnetic radiation through side surfaces of the chip.
  • At least one side face of the carrier body terminates flush with at least one side face of the semiconductor body.
  • a side surface of the semiconductor body is a surface which runs from the top side to the bottom side of the semiconductor body and, for example, connects a bottom surface of the semiconductor body at its bottom side to a top surface of the semiconductor body at its top side.
  • the light-emitting diode comprises a covering layer which has at least one
  • the cover layer then preferably completely covers all side surfaces of the semiconductor body.
  • the covering layer can be provided to protect the side surfaces of the semiconductor body from chemical and / or mechanical stress.
  • the cover layer it is possible for the cover layer to be radiopaque so that electromagnetic radiation can not leave the semiconductor body through its side surfaces.
  • the cover layer is then, for example, a radiation-reflecting layer, which may be formed with a dielectric material such as silicon oxide, silicon nitride or aluminum oxide.
  • the cover layer is designed as an antireflection layer. In this case, it is desirable to couple electromagnetic radiation through the side surfaces of the semiconductor body out of these. Electromagnetic radiation can be the LED then not only through the support body through, but also - but unconverted - leave through the side surface.
  • the covering layer laterally covers the carrier body and / or the mirror layer. That is, it is possible that the cover layer not only extends along the side surfaces of the semiconductor body but also covers side surfaces of the support body and the mirror layer. In particular, when the cover layer is designed to be radiation-reflecting, a particularly large proportion of electromagnetic radiation can thereby be reflected in the direction of the carrier body. Furthermore, the covering layer also contributes in this way to the chemical and / or mechanical protection of the carrier body and / or the mirror layer.
  • coupling-out structures are arranged between the semiconductor body and the carrier body, the refractive indices of the materials of the coupling-out structures and of the semiconductor body differing by at most 30% from one another.
  • the coupling-out structures are applied, for example, as truncated pyramids to the radiation exit surface of the semiconductor body facing the carrier body. Due to the small or nonexistent refractive index difference between the material of the coupling-out structures and the material of the semiconductor body, electromagnetic radiation can enter the coupling-out structures with only slight optical losses from the semiconductor body.
  • the coupling-out structures preferably have side surfaces which have an angle greater than 0 and less than 90 ° with the radiation exit surface of the carrier body facing the carrier body Include semiconductor body. Electromagnetic radiation can thus leave the coupling-out structures with greater probability, while avoiding total reflection, than would be the case with the semiconductor body without outcoupling structures.
  • the coupling-out structures may consist of the same material as the semiconductor body and are then embodied, for example, as roughenings of the semiconductor body.
  • a material of the coupling-out structures is different from a material of the semiconductor body.
  • the coupling-out structures contain, for example, one of the following materials or consist of one of the following materials: titanium oxide, zinc sulfide, aluminum nitride, silicon carbide, boron nitride, tantalum oxide.
  • the outer surface of the carrier body is roughened and / or coated with an anti-reflection coating.
  • the side facing the semiconductor body and / or the side of the carrier body facing away from the semiconductor body are treated in the manner described. This reduces the probability of reflection of electromagnetic radiation as it passes through the carrier body. Overall, this increases the likelihood of light extraction in and out of the carrier body.
  • Connecting means arranged, which mediates a mechanical connection between the semiconductor body and the carrier body.
  • the connecting means may be For example, to act a radiation-transparent adhesive, with which the semiconductor body is attached to the carrier body. This ensures a particularly elastic connection between the carrier body and the semiconductor body, which is particularly noticeable when the semiconductor body is heated in the
  • a layer which, for example, consists of aluminum oxide to be applied to the outer surface of the semiconductor body facing the carrier body.
  • the same layer can also be applied to the outer surface of the carrier body facing the semiconductor body.
  • the two layers can then be connected to one another by means of a bonding method, such as anodic bonding or direct bonding, so that a layer of a bonding agent is arranged between the carrier body and the semiconductor body.
  • the refractive index of the connecting means deviates by at least 30% from the refractive index of the semiconductor body. This proves to be particularly advantageous when coupling-out structures are arranged between the semiconductor body and the carrier body.
  • the connecting means which for example has a substantially lower refractive index than the material of the semiconductor body and the material of the coupling-out structures, can enclose the coupling-out structures at their exposed outer surfaces. Due to the refractive index difference between the semiconductor body and connecting means and the very similar refractive index of the semiconductor body and coupling-out structures, electromagnetic radiation is preferably coupled into the coupling-out structures.
  • channels which are filled with an electrically conductive material are introduced into the semiconductor body from the contact layers. The channels preferably also pierce the mirror layer and / or the
  • channels of electrically conductive material extend from the contact layers into the semiconductor body, so that the semiconductor body can be contacted from its underside and / or its upper side via the contact layers both n- and p-side.
  • at least one channel, which is filled with an electrically conductive material is introduced into at least one of the contact layers from into the semiconductor body and / or to the semiconductor body.
  • the electrically conductive material is in particular with the
  • Semiconductor body electrically connected.
  • the semiconductor body can then be electrically contacted via the electrically conductive material.
  • the channels are in particular recesses in the mirror layer and / or in the carrier body and / or in the semiconductor body.
  • the outer surfaces of the recesses facing the mirror layer and / or the carrier body and / or the semiconductor body may be coated with an electrically insulating material.
  • the electrically conductive material - for example, a metal - introduced.
  • a method for producing a light-emitting diode is specified.
  • the method can be used to produce a light-emitting diode described here. That is, all the features disclosed for the light emitting diode are also disclosed for the method and vice versa.
  • the Method according to one embodiment comprises the following steps:
  • the process is preferably carried out in the order given.
  • the channels which lead into the semiconductor body are preferably formed only after the application of the mirror layer and / or the carrier body.
  • the carrier body preferably remains on the semiconductor body and in particular comprises a luminescence conversion material, so that it can have a dual function as a carrier and as an optical component.
  • FIGS. 1A, 1B and 2 show exemplary embodiments of a light-emitting diode described here on the basis of schematic sectional representations.
  • FIGS. 3A to 3F show an exemplary embodiment of a method for producing a light-emitting diode described here with reference to schematic sectional representations.
  • the figure IA shows a schematic sectional view of a light-emitting diode described here.
  • the light-emitting diode comprises a semiconductor body 1
  • Semiconductor body 1 comprises an n-doped region 13, a p-doped region 12 and an active zone 11, which is arranged between n-doped region 13 and p-doped region 12.
  • electromagnetic radiation is generated in the active region 11.
  • the electromagnetic radiation can leave the semiconductor body 1, for example at its upper side 1a.
  • the arrangement of the n-doped regions and the p-doped regions can also be reversed.
  • the carrier body 2 is applied to the semiconductor body 1.
  • the carrier body 2 consists of a ceramic Luminescence conversion material such as YAG: Ce.
  • the carrier body 2 may be glued or bonded to the semiconductor body 1.
  • the carrier body 2 is applied to the side of the semiconductor body 1 facing away from the original growth substrate.
  • a cover layer 5 Arranged on the side surfaces 1c of the semiconductor body 1 is a cover layer 5, which is designed to be reflective, so that electromagnetic radiation generated in the active zone 11 during operation returns to the side surfaces 1c from the cover layer 5 in the semiconductor body, for example in the direction of the carrier body 2 or the mirror layer 3, is reflected.
  • the cover layer 5 can extend both along the side face 1c of the semiconductor body and the side faces 2c of the carrier body and laterally the mirror layer 3 and the contact layers 4a, 4b.
  • the mirror layer 3 is applied to the underside 1b of the semiconductor body 1 facing away from the upper side 1a.
  • the mirror layer 3 is formed for example as a metallic mirror containing silver or consists of silver.
  • the mirror layer 3 is intended to reflect electromagnetic radiation generated in the active zone 11 and frequency-converted in the carrier body 2 in the direction of the carrier body 2. If the mirror layer 3 is formed from an electrically conductive material, it is electrically insulated from the contact layers 4a, 4b by means of a cover layer (not shown).
  • contact layers 4a, 4b are arranged, via which the light emitting diode can be electrically contacted.
  • channels 9 extend into the n-doped region 13 or the p-doped region 12.
  • the channels 9 are filled with an electrically conductive material 91.
  • the electrically conductive material 91 may, for example, be the same material from which the contact layers 4a, 4b are formed.
  • an insulating layer 8 made of a dielectric material is preferably arranged, which prevents a short circuit between the two contact layers.
  • the light-emitting diode described in conjunction with FIG. 1A implements a particularly compact light-emitting diode which can be mounted directly on a printed circuit board, for example, without requiring a further housing for the light-emitting diode.
  • the light-emitting diode is distinguished, for example, by the fact that in the described light-emitting diode, silicone is dispensed with, for example, as encapsulation of the light-emitting diode or as a carrier for luminescence conversion material. That is, the light-emitting diode described here is silicone-free.
  • the light-emitting diode is characterized by its compact design and its small size and the fact that in addition to the carrier body no additional support member is necessary.
  • the carrier body 2 mechanically supports the semiconductor body 1, so that it is possible to remove a growth substrate from the epitaxially produced layers of the semiconductor body and thus to obtain a particularly thin structure of the semiconductor body.
  • the first contact layer 4a On the side facing away from the semiconductor body 1 side of the carrier body 2, the first contact layer 4a is arranged, via which the light-emitting diode can be electrically contacted. From the contact layer 4a, a channel 9 extends into the n-doped region 13. Alternatively or in addition to a channel 9, the carrier body 2 could also be thinned or removed in the region of the first contact layer 4a.
  • the second contact layer 4b On the side facing away from the semiconductor body 1 side of the mirror layer 3, the second contact layer 4b is arranged, which contacts the semiconductor body, for example via the electrically conductive mirror layer 3 p-side. Alternatively, a channel 9 can be guided through the mirror layer to the p-doped region 12.
  • the channels 9 are filled with an electrically conductive material 91.
  • the electrically conductive material 91 may, for example, be the same material from which the contact layers 4a, 4b are formed.
  • a multiplicity of coupling-out structures 6 are arranged between the semiconductor body 1 and the carrier body 2.
  • the coupling-out structures 6 are designed, for example, as truncated pyramids, which have side surfaces which run obliquely to the radiation exit surface on the upper side 1a of the semiconductor body 1.
  • the coupling-out structures consist of a dielectric material with a similar refractive index as the semiconductor body. Electromagnetic radiation enters from the semiconductor body into the coupling-out structures 6, from which it can be coupled out particularly efficiently in the direction of the carrier body 2 due to the oblique side surfaces ,
  • For connecting the carrier body 2 with the semiconductor body 1 are the
  • the carrier body 2 can then be connected to the semiconductor body 1, for example by gluing or by means of bonding.
  • Connecting means 7 may have a refractive index which is at least 30% smaller than the refractive body of the material on which the semiconductor body is based.
  • the carrier body 2 is preferably made of a ceramic material, which is a
  • a carrier body 2 is applied to the upper side of the semiconductor body facing away from a growth substrate 14 for the semiconductor body 1 and connected to it by bonding, for example (compare FIGS. 3A and 3B).
  • FIG. 3C it is shown that the growth substrate 14 is removed from the semiconductor body 1, for example by means of laser lift-off.
  • FIG. 3D shows a subsequent application of a mirror layer 3 on the underside of the semiconductor body 1 facing away from the carrier body 2.
  • the mirror layer is patterned and channels 9 are introduced through the mirror layer into the semiconductor body 1.
  • An electrically conductive material 91 is introduced into the channels 9.
  • an insulating layer 8 is introduced between two regions of the mirror layer 3.
  • the insulating layer 8 is formed of an electrically insulating material. It is particularly advantageous in this method step if the mirror layer itself consists of an electrically conductive material. In this case, it is possible to dispense with additional contact layers 4a, 4b and the light-emitting diode can be electrically contacted directly via the mirror layer 3.
  • the exemplary embodiment of a light-emitting diode described here in connection with FIG. 2 can also be produced, wherein coupling-out structures 6 are provided before connecting semiconductor body 1 and carrier body 2 are generated on the semiconductor body 2.
  • the coupling-out structures 6 can be produced for example by means of a mask technique.

Abstract

Es wird eine Leuchtdiode angegeben, mit - einem Halbleiterkörper (1), wobei der Halbleiterkörper (1) einen aktiven, zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Bereich (11) umfasst, - einem Trägerkörper (2), der an einer Oberseite (1a) des Halbleiterkörpers (1) am Halbleiterkörper (1) befestigt ist, wobei der Trägerkörper (2) ein Lumineszenzkonversionsmaterial umfasst, - einer Spiegelschicht (3), die an einer der Oberseite (1a) abgewandten Unterseite (1b) des Halbleiterkörpers (1) auf den Halbleiterkörper (1) aufgebracht ist, und - zwei Kontaktschichten (4a, 4b), wobei eine erste (4a) der Kontaktschichten mit einem n-leitenden Bereich (13) des Halbleiterkörpers (1), und eine zweite der Kontaktschichten (4b) mit einem p-leitenden Bereich (12) des Halbleiterkörpers (1) elektrisch leitend verbunden ist.

Description

Beschreibung
Leuchtdiode und Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode
Es wird eine Leuchtdiode angegeben. Bei der Leuchtdiode handelt es sich um eine Lumineszenzdiode, die zumindest einen aktiven Bereich umfasst, in welchem im Betrieb der Leuchtdiode elektromagnetische Strahlung erzeugt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode einen Halbleiterkörper, wobei der Halbleiterkörper den aktiven, zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Bereich umfasst. Der Halbleiterkörper ist beispielsweise epitaktisch gewachsen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode einen Trägerkörper. Der Trägerkörper ist mechanisch selbsttragend. Das heißt, der Trägerkörper kann sich mechanisch selbst stützen, es bedarf keines zusätzlichen Trägerelements zur Stützung des Trägerkörpers. Beispielsweise handelt es sich bei dem Trägerkörper um eine mechanisch steife Trägerschicht.
Der Trägerkörper ist an einer Oberseite des Halbleiterkörpers am Halbleiterkörper befestigt. Der Trägerkörper kann beispielsweise mittels eines Verbindungsmittels am Halbleiterkörper befestigt sein. Insbesondere handelt es sich bei dem Trägerkörper nicht um ein Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers. Vielmehr ist es möglich, dass ein Aufwachssubstrat vom Halbleiterkörper entfernt ist.
Der Trägerkörper ist dann zum Beispiel an der Oberseite des Halbleiterkörpers auf diesen geklebt. Weiter ist es möglich, dass der Trägerkörper und der Halbleiterkörper durch Verfahren wie anodisches Bonden oder direktes Bonden miteinander verbunden sind. In diesem Fall ist kein Verbindungsmittel zwischen Trägerkörper und Halbleiterkörper angeordnet.
Der Trägerkörper stützt den Halbleiterkörper mechanisch. Das heißt, der Trägerkörper verleiht der Leuchtdiode mit Trägerkörper und Halbleiterkörper ihre mechanische Stabilität.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägerkörpers umfasst der Trägerkörper ein Lumineszenzkonversionsmaterial. Das Lumineszenzkonversionsmaterial kann beispielsweise als dünne Schicht auf die Außenfläche des Trägerkörpers aufgebracht sein. Ferner ist es möglich, dass das Lumineszenzkonversionsmaterial in Form von Partikeln im Trägerkörper eingebracht und dort zum Beispiel gelöst ist. Schließlich ist es möglich, dass der Trägerkörper aus einem Lumineszenzkonversionsmaterial besteht. Der Trägerkörper kann dann beispielsweise aus einem keramischen Lumineszenzkonversionsmaterial bestehen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode eine Spiegelschicht, die an einer der
Oberseite abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist. Die Spiegelschicht ist dazu vorgesehen, im Betrieb der Leuchtdiode im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Ferner ist die Spiegelschicht dazu vorgesehen, vom Lumineszenzkonversionsmaterial wellenlängenkonvertiertes Licht zu reflektieren. Die Spiegelschicht kann dazu beispielsweise aus einem dielektrischen Material, aus einer Schichtenfolge dielektrischer Materialien, aus einem Metall oder aus einer Kombination der genannten Materialien gebildet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode zwei Kontaktschichten.
Die erste der zwei Kontaktschichten ist dabei mit einem n- leitenden Bereich des Halbleiterkörpers verbunden, während die zweite der Kontaktschichten mit einem p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden ist. Über die Kontaktschichten kann die Leuchtdiode also von außen elektrisch kontaktiert und der aktive Bereich mit zum Betrieb der Leuchtdiode notwendigen elektrischen Strom versorgt werden.
Dabei ist es möglich, dass beide Kontaktschichten an einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Spiegelschicht angeordnet sind. Für den Fall, dass die Spiegelschicht aus einem elektrisch leitenden Material, wie zum Beispiel einem Metall, gebildet ist, sind die Kontaktschichten elektrisch isoliert von der Spiegelschicht. Ist die Spiegelschicht aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, ist es darüber hinaus auch möglich, dass Teile der Spiegelschicht die Kontaktschichten bilden.
Ferner ist es möglich, dass die erste Kontaktschicht an einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Spiegelschicht angeordnet ist. Die zweite Kontaktschicht kann dann an einer dem Halbeiterkörper abgewandten Seite des Trägerkörpers angeordnet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode einen Halbleiterkörper, wobei der Halbleiterkörper einen aktiven, zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Bereich umfasst. Weiter umfasst die Leuchtdiode einen Trägerkörper, der an einer Oberseite des
Halbleiterkörpers am Halbleiterkörper befestigt ist, wobei der Trägerkörper ein Lumineszenzkonversionsmaterial umfasst. Ferner umfasst die Leuchtdiode eine Spiegelschicht, die an einer der Oberseite abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist. Die Leuchtdiode umfasst weiter zwei Kontaktschichten, wobei eine erste der Kontaktschichten mit einem n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers und eine zweite der Kontaktschichten mit einem p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden ist.
Der Trägerkörper der Leuchtdiode übernimmt in der Leuchtdiode vorteilhaft verschiedene Funktionen:
- Der Trägerkörper bildet einen Träger für den
Halbleiterkörper und damit die mechanisch stützende Komponente der Leuchtdiode.
- Der Trägerkörper bildet ferner ein Konversionsmedium, mittels dem in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest teilweise in Strahlung einer anderen, vorzugsweise höheren, Wellenlänge umgewandelt werden kann. Beispielsweise ist die Leuchtdiode auf diese Weise dazu geeignet, im Betrieb weißes Mischlicht zu emittieren, das sich aus dem durch das Lumineszenzkonversionsmaterial re- emittierten Licht und der im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung zusammensetzt.
- Weiter kann der Trägerkörper ein Streuzentrum bilden. Ist der Trägerkörper beispielsweise aus einem keramischen Lumineszenzkonversionsmaterial gebildet, so weist dieses - neben den frequenzkonvertierenden Eigenschaften - auch eine lichtstreuende Wirkung auf, die zur Durchmischung der aus der Leuchtdiode austretenden elektromagnetischen Strahlung beiträgt. Ferner ist es möglich, dass ein lichtstreuendes Material in oder auf den Trägerkörper ein- oder aufgebracht ist .
- Weiter bildet der Trägerkörper eine Schutzschicht für den Halbleiterkörper, welche den Halbleiterkörper gegen chemische und/oder mechanische Beschädigung schützen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode wird die im Betrieb im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung der Leuchtdiode lediglich durch den Trägerkörper hindurch ausgekoppelt. Das heißt, die im Betrieb im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung kann die Leuchtdiode lediglich durch den Trägerkörper hindurch verlassen. Um dies zu erreichen, können Maßnahmen ergriffen sein, die eine Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung durch Seitenflächen des Chips hindurch verhindert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode schließt zumindest eine Seitenfläche des Trägerkörpers bündig mit zumindest einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers ab. Eine Seitenfläche des Halbleiterkörpers ist dabei eine Fläche, welche von der Oberseite zur Unterseite des Halbleiterkörpers läuft und beispielsweise eine Bodenfläche des Halbleiterkörpers an dessen Unterseite mit einer Deckfläche des Halbleiterkörpers an dessen Oberseite verbindet. In gleicher Weise handelt es sich bei der
Seitenfläche des Trägerkörpers um eine lateral begrenzende Fläche des Trägerkörpers. Zumindest eine Seitenfläche des Trägerkörpers kann nun bündig mit einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers abschließen. Im Extremfall ist es möglich, dass sämtliche Seitenflächen oder die gesamte Seitenfläche des Trägerkörpers bündig mit sämtlichen Seitenflächen oder mit der gesamten Seitenfläche des Halbleiterkörpers bündig abschließt. Halbleiterkörper und Trägerkörper weisen in diesem Fall beispielsweise die gleiche Querschnittsfläche auf, sie überragen sich gegenseitig nicht. Unter Ausführungsformen, bei denen sich der Trägerkörper und der Halbleiterkörper in lateraler Richtung nicht gegenseitig überragen, sind auch solche Ausführungsformen zu fassen, bei denen die Querschnittsflächen von Halbleiterkörper und Trägerkörper um höchstens 10 % voneinander abweichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode eine Abdeckschicht, die zumindest eine
Seitenfläche des Halbleiterkörpers vollständig überdeckt. Bevorzugt überdeckt die Abdeckschicht dann sämtliche Seitenflächen des Halbleiterkörpers vollständig. Die Abdeckschicht kann zum einen dazu vorgesehen sein, die Seitenflächen des Halbleiterkörpers vor chemischer und/oder mechanischer Belastung zu schützen. Weiter ist es möglich, dass die Abdeckschicht strahlungsundurchlässig ausgebildet ist, so dass elektromagnetische Strahlung den Halbleiterkörper nicht durch dessen Seitenflächen verlassen kann. Bei der Abdeckschicht handelt es sich dann beispielsweise um eine Strahlungsreflektierende Schicht, die mit einem dielektrischen Material wie Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid gebildet sein kann. Schließlich ist es möglich, dass die Abdeckschicht als Antireflexionsschicht ausgeführt ist. In diesem Fall ist es gewünscht, elektromagnetische Strahlung durch die Seitenflächen des Halbleiterkörpers hindurch aus diesen auszukoppeln. Elektromagnetische Strahlung kann die Leuchtdiode dann nicht nur durch den Trägerkörper hindurch, sondern auch - allerdings unkonvertiert - durch die Seitenfläche hindurch verlassen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode bedeckt die Abdeckschicht den Trägerkörper und/oder die Spiegelschicht seitlich. Das heißt, es ist möglich, dass sich die Abdeckschicht nicht nur entlang der Seitenflächen des Halbleiterkörpers erstreckt, sondern auch Seitenflächen des Trägerkörpers und der Spiegelschicht bedeckt. Insbesondere wenn die Abdeckschicht strahlungsreflektierend ausgebildet ist, kann dadurch ein besonders großer Anteil von elektromagnetischer Strahlung in Richtung Trägerkörper reflektiert werden. Ferner trägt die Abdeckschicht auf diese Weise auch zum chemischen und/oder mechanischen Schutz des Trägerkörpers und/oder der Spiegelschicht bei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode sind zwischen dem Halbleiterkörper und dem Trägerkörper Auskoppelstrukturen angeordnet, wobei die Brechungsindices der Materialien der Auskoppelstrukturen und des Halbleiterkörpers um höchstens 30 % voneinander abweichen. Die Auskoppelstrukturen sind beispielsweise als Pyramidenstümpfe auf die dem Trägerkörper zugewandte Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht. Elektromagnetische Strahlung kann aufgrund des geringen oder nicht vorhandenen Brechungsindexunterschieds zwischen dem Material der Auskoppelstrukturen und dem Material des Halbleiterkörpers mit nur geringen optischen Verlusten vom Halbleiterkörper in die Auskoppelstrukturen eintreten. Die Auskoppelstrukturen weisen vorzugsweise Seitenflächen auf, die einen Winkel größer 0 und kleiner 90° mit der dem Trägerkörper zugewandten Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers einschließen. Elektromagnetische Strahlung kann die Auskoppelstrukturen unter Vermeidung von Totalreflexion also mit größerer Wahrscheinlichkeit verlassen als dies beim Halbleiterkörper ohne Auskoppelstrukturen der Fall wäre. Die Auskoppelstrukturen können dabei aus dem gleichen Material wie der Halbleiterkörper bestehen und sind dann zum Beispiel als Aufrauungen des Halbleiterkörpers ausgeführt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode ist ein Material der Auskoppelstrukturen von einem Material des Halbleiterkörpers verschieden. Die Auskoppelstrukturen enthalten beispielsweise eines der folgenden Materialien oder bestehen aus einem der folgenden Materialien: Titanoxid, Zinksulfid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Bornitrid, Tantaloxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode ist die Außenfläche des Trägerkörpers aufgeraut und/oder mit einer Anti-Reflektionsbeschichtung beschichtet. Zum Beispiel sind die dem Halbleiterkörper zugewandte Seite und/oder die dem Halbleiterkörper abgewandte Seite des Trägerkörpers auf die beschriebene Weise behandelt. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit einer Reflektion von elektromagnetischer Strahlung beim Durchtritt durch den Trägerkörper. Insgesamt ist dadurch also die Wahrscheinlichkeit für eine Lichtauskopplung in den und aus dem Trägerkörper erhöht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode ist zwischen dem Halbleiterkörper und dem Trägerkörper ein
Verbindungsmittel angeordnet, das eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper und dem Trägerkörper vermittelt. Bei dem Verbindungsmittel kann es sich beispielsweise um einen strahlungsdurchlässigen Klebstoff handeln, mit dem der Halbleiterkörper am Trägerkörper befestigt ist. Dies sorgt für eine besonders elastische Verbindung zwischen Trägerkörper und Halbleiterkörper, was sich insbesondere bei Erwärmung des Halbleiterkörpers im
Betrieb der Leuchtdiode als vorteilhaft erweist. Ferner ist es möglich, dass auf die dem Trägerkörper zugewandte Außenfläche des Halbleiterkörpers eine Schicht aufgebracht ist, die zum Beispiel aus Aluminiumoxid besteht. Die gleiche Schicht kann auch auf die dem Halbleiterkörper zugewandte Außenfläche des Trägerkörpers aufgebracht sein. Die beiden Schichten können dann mittels eines Bond-Verfahrens, wie anodisches Bonden oder direktes Bonden, miteinander verbunden werden, so dass eine Schicht aus einem Verbindungsmittel zwischen Trägerkörper und Halbleiterkörper angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode weicht der Brechungsindex des Verbindungsmittels um wenigstens 30 % vom Brechungsindex des Halbleiterkörpers ab. Dies erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn Auskoppelstrukturen zwischen dem Halbleiterkörper und dem Trägerkörper angeordnet sind. In diesem Fall kann das Verbindungsmittel, das beispielsweise einen wesentlich niedrigeren Brechungsindex als das Material des Halbleiterkörpers und das Material der Auskoppelstrukturen aufweist, die Auskoppelstrukturen an ihren freiliegenden Außenflächen umschließen. Aufgrund des Brechungsindexunterschieds zwischen Halbleiterkörper und Verbindungsmittel und des sehr ähnlichen Brechungsindex von Halbleiterkörper und Auskoppelstrukturen, wird elektromagnetische Strahlung bevorzugt in die Auskoppelstrukturen eingekoppelt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode sind von den Kontaktschichten aus in den Halbleiterkörper hinein Kanäle eingebracht, die mit einem elektrisch leitenden Material befüllt sind. Die Kanäle durchstoßen dabei vorzugsweise auch die Spiegelschicht und/oder den
Trägerkörper. Das heißt, von den Kontaktschichten reichen Kanäle mit elektrisch leitendem Material in den Halbleiterkörper hinein, so dass der Halbleiterkörper von seiner Unterseite und/oder seiner Oberseite her über die Kontaktschichten sowohl n- als auch p-seitig kontaktiert werden kann. Insbesondere ist von zumindest einer der Kontaktschichten aus in den Halbleiterkörper hinein und/oder zum Halbleiterkörper zumindest ein Kanal eingebracht, der mit einem elektrisch leitenden Material befüllt ist. Das elektrisch leitende Material ist insbesondere mit dem
Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden. Über das elektrisch leitende Material ist der Halbleiterkörper dann elektrisch kontaktierbar .
Bei den Kanälen handelt es sich insbesondere um Ausnehmungen in der Spiegelschicht und/oder im Trägerkörper und/oder im Halbleiterkörper. Die der Spiegelschicht und/oder dem Trägerkörper und/oder dem Halbleiterkörper zugewandten Außenflächen der Ausnehmungen können mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sein. In den Ausnehmungen ist dann zumindest stellenweise das elektrisch leitende Material - zum Beispiel ein Metall - eingebracht.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode angegeben. Vorzugsweise kann mit dem Verfahren eine hier beschriebene Leuchtdiode hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für die Leuchtdiode offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Das Verfahren umfasst gemäß einer Ausführungsform die folgenden Schritte :
- Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, - Aufbringen eines Trägerkörpers an einer Oberseite des Halbleiterkörpers,
- Ablösen eines Aufwachssubstrats vom Halbleiterkörper,
- Erzeugen einer Spiegelschicht an der dem Trägerkörper abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers, - Erzeugen von Kanälen durch die Spiegelschicht und/oder den Trägerkörper hindurch in den Halbleiterkörper hinein,
- Füllen der Kanäle mit einem elektrisch leitenden Material, und
- Ausbilden von Kontaktschichten, wobei die Kontaktschichten elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Material verbunden werden.
Das Verfahren wird dabei bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt. Insbesondere werden die Kanäle, die in den Halbleiterkörper hineinführen, bevorzugt erst nach dem Aufbringen der Spiegelschicht und/oder des Trägerkörpers ausgebildet .
Der Trägerkörper verbleibt vorzugsweise am Halbleiterkörper und umfasst insbesondere ein Lumineszenzkonversionsmaterial, so dass er eine Doppelfunktion als Träger und als optische Komponente aufweisen kann.
Im Folgenden werden die hier beschriebene Leuchtdiode sowie das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren IA, IB und 2 zeigen Ausführungsbeispiele einer hier beschriebenen Leuchtdiode anhand schematischer Schnittdarstellungen .
Die Figuren 3A bis 3F zeigen ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Leuchtdiode anhand schematischer Schnittdarstellungen .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die Figur IA zeigt anhand einer schematischen Schnittdarstellung eine hier beschriebene Leuchtdiode. Die Leuchtdiode umfasst einen Halbleiterkörper 1. Der
Halbleiterkörper 1 umfasst einen n-dotierten Bereich 13, einen p-dotierten Bereich 12 und eine aktive Zone 11, die zwischen n-dotiertem Bereich 13 und p-dotiertem Bereich 12 angeordnet ist. Im Betrieb der Leuchtdiode wird im aktiven Bereich 11 elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung kann den Halbleiterkörper 1 beispielsweise an dessen Oberseite Ia verlassen. Die Anordnung der n-dotierten Bereiche und der p-dotierten Bereiche kann dabei auch vertauscht sein.
An der Oberseite Ia des Halbleiterkörpers ist der Trägerkörper 2 auf den Halbleiterkörper 1 aufgebracht. Vorliegend besteht der Trägerkörper 2 aus einem keramischen Lumineszenzkonversionsmaterial wie beispielsweise YAG:Ce. Der Trägerkörper 2 kann auf den Halbleiterkörper 1 geklebt oder gebondet sein. Vorliegend ist der Trägerkörper 2 auf die dem ursprünglichen Aufwachssubstrat abgewandte Seite des Halbleiterkörpers 1 aufgebracht.
An die Seitenflächen Ic des Halbleiterkörpers 1 ist eine Abdeckschicht 5 angeordnet, die vorliegend reflektierend ausgebildet ist, so dass in der aktiven Zone 11 im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung an den Seitenflächen Ic von der Abdeckschicht 5 in den Halbleiterkörper zurück, zum Beispiel in Richtung des Trägerkörpers 2 oder der Spiegelschicht 3, reflektiert wird. Die Abdeckschicht 5 kann sich sowohl entlang der Seitenfläche Ic des Halbleiterkörpers als auch den Seitenflächen 2c des Trägerkörpers sowie seitlich der Spiegelschicht 3 und der Kontaktschichten 4a, 4b erstrecken .
Die Spiegelschicht 3 ist an der der Oberseite Ia abgewandten Unterseite Ib des Halbleiterkörpers 1 auf diesen aufgebracht. Vorliegend ist die Spiegelschicht 3 beispielsweise als metallischer Spiegel ausgebildet, der Silber enthält oder aus Silber besteht. Die Spiegelschicht 3 ist dazu vorgesehen, in der aktiven Zone 11 erzeugte sowie im Trägerkörper 2 frequenzkonvertierte elektromagnetische Strahlung in Richtung des Trägerkörpers 2 zu reflektieren. Ist die Spiegelschicht 3 aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, so ist sie mittels einer nicht gezeigten Abdeckschicht von den Kontaktschichten 4a, 4b elektrisch isoliert.
An der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Spiegelschicht 3 sind Kontaktschichten 4a, 4b angeordnet, über die die Leuchtdiode elektrisch kontaktiert werden kann. Von den Kontaktschichten 4a, 4b erstrecken sich Kanäle 9 in den n-dotierten Bereich 13 beziehungsweise den p-dotierten Bereich 12. Die Kanäle 9 sind mit einem elektrisch leitenden Material 91 gefüllt. Bei dem elektrisch leitenden Material 91 kann es sich beispielsweise um dasselbe Material handeln, aus dem auch die Kontaktschichten 4a, 4b gebildet sind. Zwischen den Kontaktschichten 4a, 4b ist vorzugsweise eine Isolierschicht 8 aus einem dielektrischen Material angeordnet, welche einen Kurzschluss zwischen den beiden Kontaktschichten unterbindet.
Insgesamt ist durch die in Verbindung mit der Figur IA beschriebene Leuchtdiode eine besonders kompakte Leuchtdiode realisiert, die direkt beispielsweise auf eine Leiterplatte montiert werden kann, ohne dass ein weiteres Gehäuse für die Leuchtdiode notwendig wäre. Die Leuchtdiode zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass in der beschriebenen Leuchtdiode auf Silikon zum Beispiel als Verguss der Leuchtdiode oder als Träger für Lumineszenzkonversionsmaterial verzichtet ist. Das heißt, die hier beschriebene Leuchtdiode ist silikonfrei. Die Leuchtdiode zeichnet sich durch ihren kompakten Aufbau und ihre geringe Größe aus sowie der Tatsache, dass neben dem Trägerkörper kein zusätzliches Trägerelement notwendig ist. Der Trägerkörper 2 stützt den Halbleiterkörper 1 mechanisch, so dass es möglich ist, ein Aufwachssubstrat von den epitaktisch hergestellten Schichten des Halbleiterkörpers zu entfernen und damit einen besonders dünnen Aufbau des Halbleiterkörpers zu erhalten.
In Verbindung mit der Figur IB ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtdiode näher erläutert. Im Unterschied zum in Verbindung mit der Figur IA beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Leuchtdiode hier von unterschiedlichen Seiten kontaktierbar .
An der dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Seite des Trägerkörpers 2 ist die erste Kontaktschicht 4a angeordnet, über die die Leuchtdiode elektrisch kontaktiert werden kann. Von der Kontaktschicht 4a aus erstreckt sich ein Kanal 9 in den n-dotierten Bereich 13. Alternativ oder zusätzlich zu einem Kanal 9 könnte der Trägerkörper 2 im Bereich der ersten Kontaktschicht 4a auch gedünnt oder entfernt sein.
An der dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Seite der Spiegelschicht 3 ist die zweite Kontaktschicht 4b angeordnet, die den Halbleiterkörper zum Beispiel über die elektrisch leitende Spiegelschicht 3 p-seitig kontaktiert. Alternativ kann auch ein Kanal 9 durch die Spiegelschicht zum p- dotierten Bereich 12 geführt sein.
Die Kanäle 9 sind mit einem elektrisch leitenden Material 91 gefüllt. Bei dem elektrisch leitenden Material 91 kann es sich beispielsweise um dasselbe Material handeln, aus dem auch die Kontaktschichten 4a, 4b gebildet sind.
In Verbindung mit der Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtdiode näher erläutert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur IA ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 2 eine Vielzahl von Auskoppelstrukturen 6 zwischen dem Halbleiterkörper 1 und dem Trägerkörper 2 angeordnet. Die Auskoppelstrukturen 6 sind zum Beispiel als Pyramidenstümpfe ausgeführt, welche Seitenflächen aufweisen, die schräg zur Strahlungsaustrittsfläche an der Oberseite Ia des Halbleiterkörpers 1 verlaufen. Die Auskoppelstrukturen bestehen aus einem dielektrischen Material mit einem ähnlichen Brechungsindex wie der Halbleiterkörper. Basiert der Halbleiterkörper beispielsweise auf Galliumnitrid, so eignet sich Titanoxid oder Tantaloxid besonders gut zur Bildung der Auskoppelstrukturen 6. Elektromagnetische Strahlung tritt aus dem Halbleiterkörper in die Auskoppelstrukturen 6 ein, aus denen sie aufgrund der schrägen Seitenflächen besonders effizient in Richtung des Trägerkörpers 2 ausgekoppelt werden kann. Zur Verbindung des Trägerkörpers 2 mit dem Halbleiterkörper 1 sind die
Auskoppelstrukturen 6 von einem Verbindungsmittel 7 umgeben, bei dem es sich zum Beispiel um einen transparenten Klebstoff oder ein keramisches Material handeln kann. Der Trägerkörper 2 kann dann beispielsweise mittels Kleben oder mittels Bonden mit dem Halbleiterkörper 1 verbunden sein. Das
Verbindungsmittel 7 kann dabei einen Brechungsindex aufweisen, der wenigstens 30 % kleiner ist als der Brechungskörpers des Materials, auf welchem der Halbleiterkörper basiert. Der Trägerkörper 2 besteht vorzugsweise aus einem keramischen Material, welches ein
Lumineszenzkonversionsmaterial enthält oder aus einem solchen besteht .
In Verbindung mit den Figuren 3A bis 3F ist ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer hier beschriebenen Leuchtdiode anhand schematischer Schnittdarstellungen näher erläutert.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Trägerkörper 2 auf die einem Aufwachssubstrat 14 für den Halbleiterkörper 1 abgewandte Oberseite des Halbleiterkörpers aufgebracht und beispielsweise durch Bonden mit diesem verbunden (vergleiche Figuren 3A und 3B) . In Verbindung mit der Figur 3C ist gezeigt, dass das Aufwachssubstrat 14 zum Beispiel mittels Laser-Lift-Off vom Halbleiterkörper 1 entfernt wird.
Die Figur 3D zeigt ein nachfolgendes Aufbringen einer Spiegelschicht 3 auf der dem Trägerkörper 2 abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers 1.
In Verbindung mit der Figur 3E ist dargestellt, dass die Spiegelschicht strukturiert wird und Kanäle 9 durch die Spiegelschicht hindurch in den Halbleiterkörper 1 eingebracht werden. Ein elektrisch leitendes Material 91 wird in die Kanäle 9 eingebracht. Dabei ist es auch möglich, dass eine Isolierschicht 8 zwischen zwei Bereiche der Spiegelschicht 3 eingebracht wird. Die Isolierschicht 8 ist aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Sie ist in diesem Verfahrensschritt besonders vorteilhaft, wenn die Spiegelschicht selbst aus einem elektrisch leitenden Material besteht. In diesem Fall kann auf zusätzliche Kontaktschichten 4a, 4b verzichtet werden und die Leuchtdiode kann direkt über die Spiegelschicht 3 elektrisch kontaktiert werden.
In Verbindung mit der Figur 3F ist die Fertigstellung der Leuchtdiode durch das Aufbringen von Kontaktstellen 4a, 4b sowie das Aufbringen einer Abdeckschicht 5 auf die Seitenflächen Ic des Halbleiterkörpers gezeigt.
In gleicher Weise, wie in Verbindung mit den Figuren 3A bis 3F dargestellt, kann auch das in Verbindung mit der Figur 2 beschriebene Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtdiode hergestellt werden, wobei vor dem Verbinden von Halbleiterkörper 1 und Trägerkörper 2 Auskoppelstrukturen 6 auf dem Halbleiterkörper 2 erzeugt werden. Die Auskoppelstrukturen 6 können beispielsweise mittels einer Maskentechnik hergestellt werden.
Ferner ist es möglich, das in Verbindung mit der Figur IB beschriebene Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtdiode mittels des Verfahrens herzustellen, wobei Kanäle 9 in der Spiegelschicht 3 und/oder dem Trägerkörper 2 erzeugt werden .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102009019161.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtdiode mit
- einem Halbleiterkörper (1), wobei der Halbleiterkörper (1) einen aktiven, zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Bereich
(11) umfasst,
- einem Trägerkörper (2), der an einer Oberseite (Ia) des Halbleiterkörpers (1) am Halbleiterkörper (1) befestigt ist, wobei der Trägerkörper (2) ein Lumineszenzkonversionsmaterial umfasst, insbesondere aus einem keramischen Lumineszenzkonversionsmaterial besteht,
- einer Spiegelschicht (3), die an einer der Oberseite (Ia) abgewandten Unterseite (Ib) des Halbleiterkörpers (1) auf den Halbleiterkörper (1) aufgebracht ist, und - zwei Kontaktschichten (4a, 4b) , wobei eine erste (4a) der Kontaktschichten mit einem n-leitenden Bereich (13) des Halbleiterkörpers (1), und eine zweite der Kontaktschichten (4b) mit einem p-leitenden Bereich (12) des Halbleiterkörpers (1) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der von zumindest einer der Kontaktschichten (4a, 4b) aus in den Halbleiterkörper (1) hinein und/oder zum Halbleiterkörper (1) hin zumindest ein Kanal (9) eingebracht ist, der mit einem elektrisch leitenden Material (91) befüllt ist, das mit dem Halbleiterkörper (1) und einer der Kontaktschichten (4a, 4b) elektrisch leitend verbunden ist.
3. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der zumindest ein Kanal (9) die Spiegelschicht (3) durchstößt .
4. Leuchtdiode nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei der zumindest ein Kanal (9) den Trägerkörper (2) durchstößt .
5. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der im Betrieb im aktiven Bereich (11) erzeugte elektromagnetische Strahlung die Leuchtdiode lediglich durch den Trägerkörper (2) hindurch verlassen kann.
6. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zumindest eine Seitenfläche (2c) des Trägerkörpers (2) bündig mit zumindest einer Seitenfläche (Ic) des Halbleiterkörpers (1) abschließt.
7. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der eine Abdeckschicht (5) zumindest eine Seitenfläche (Ic) des Halbleiterkörpers (1) vollständig überdeckt.
8. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Abdeckschicht (5) den Trägerkörper (2) und/oder die Spiegelschicht (3) seitlich bedeckt.
9. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Trägerkörper (2) aus einem keramischen Lumineszenzkonversionsmaterial besteht.
10. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der Auskoppelstrukturen (6), zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem Trägerkörper (2) angeordnet sind, wobei die Brechungsindices der Materialien der Auskoppelstrukturen (6) und des Halbleiterkörpers (1) um höchstens 30 % voneinander abweichen .
11. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der ein Material der Auskoppelstrukturen (6) von einem Material des Halbleiterkörpers (1) verschieden ist und das Material der Auskoppelstrukturen (6) einen der folgenden
Stoffe enthält oder hieraus besteht: TiO2, ZnS, AlN, SiC, BN, Ta2O5.
12. Leuchtdiode nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem Trägerkörper (2) ein Verbindungsmittel (7) angeordnet ist, das eine mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper (1) und dem Trägerkörper (2) vermittelt.
13. Leuchtdiode nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Brechungsindex des Verbindungsmittels (7) um wenigstens 30 % vom Brechungsindex des Halbleiterkörpers (1) abweicht .
14. Leuchtdiode nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei der das Verbindungsmittel (7) die Auskoppelstrukturen (6) an ihren freiliegenden Außenflächen umschließt.
15. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode mit den folgenden Schritten in der folgenden Reihenfolge:
- Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (1),
- Aufbringen eines Trägerkörpers (2) an einer Oberseite (Ia) des Halbleiterkörpers (1),
- Ablösen eines Aufwachssubstrats (14) vom Halbleiterkörper (1),
- Erzeugen einer Spiegelschicht (3) an der dem Trägerkörper (2) abgewandten Unterseite (Ib) des Halbleiterkörpers (1), - Erzeugen von Kanälen (9) durch die Spiegelschicht (3) und/oder den Trägerkörper (2) hindurch in den Halbleiterkörper
(1) hinein und/oder zum Halbleiterkörper (1) hin,
- Füllen der Kanäle (9) mit elektrisch leitendem Material (91),
- Ausbilden von Kontaktschichten (4a, 4b), wobei die Kontaktschichten (4a, 4b) elektrisch leitend mit dem elektrisch leitenden Material (91) verbunden werden.
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