DE19911717A1 - Monolithic electroluminescent device, especially an LED chip, has a row of emission zones individually associated with decoupling elements for decoupling radiation from the device - Google Patents
Monolithic electroluminescent device, especially an LED chip, has a row of emission zones individually associated with decoupling elements for decoupling radiation from the deviceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein monolithisches elektrolu mineszierendes Bauelement, insbesondere LED-Chip, bei dem auf einem Substrat eine aktive Schichtenfolge angeordnet ist, die geeignet ist, bei Stromfluß durch das Bauelement elektro magnetische Strahlung auszusenden, der aktiven Schichtenfolge in einer Abstrahlrichtung des Bau elements eine Strahlungsauskoppelschicht nachgeordnet ist, durch die zumindest ein Teil der elektromagnetischen Strah lung aus dem Bauelement ausgekoppelbar ist, und bei dem an die Strahlungsauskoppelschicht ein Medium an grenzt, dessen Brechungsindex kleiner ist als der Brechungs index des Materials der Strahlungsauskoppelschicht.The invention relates to a monolithic electrolu minescent component, in particular LED chip, in which an active layer sequence is arranged on a substrate, which is suitable for electrical current flow through the component emit magnetic radiation, the active layer sequence in a radiation direction of the building elements is followed by a radiation decoupling layer, through the at least part of the electromagnetic beam tion can be uncoupled from the component, and in which a medium attaches to the radiation decoupling layer limits, whose refractive index is smaller than the refractive index index of the material of the radiation decoupling layer.
Sie bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung des Bauelements.It also relates to a manufacturing process of the component.
Bei herkömmlichen derartigen LED-Chips erstreckt sich die ak tive Schicht in der Regel über die gesamte Aufwachsfläche des Substrats, sind üblicherweise an der Vorderseite des Chips ein Bondpad und an der Rückseite des Substrats eine ganzflä chige Kontaktmetallisierung aufgebracht und wird angestrebt, daß sich der Stromfluß durch den Chip möglichst auf die ge samte aktive Schicht aufweitet. Bekannt ist hierzu beispiels weise ein LED-Halbleiterchip, bei dem über der elektrolumi neszierenden aktiven Schicht eine dicke Auskoppelschicht, ei ne sogenannte Fensterschicht, angeordnet ist, die die Strom aufweitung und die Lichtauskopplung aus dem Chip verbessern soll.In conventional LED chips of this type, the ak extends tive layer usually over the entire growth area of the Substrates are usually on the front of the chip a bond pad and a whole area on the back of the substrate contact metallization applied and is sought that the current flow through the chip as possible on the ge entire active layer expands. This is known, for example as an LED semiconductor chip, in which the electrolumi active layer a thick coupling-out layer, egg ne so-called window layer, which is arranged the current expansion and improve the light decoupling from the chip should.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bauelement der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu entwickeln, bei dem die Strahlungsaus kopplung verbessert ist. The object of the present invention is a Component of the type mentioned and a method develop its manufacture, in which the radiation radiation coupling is improved.
Diese Aufgabe wird durch ein monolithisches elektrolumi neszierendes Bauelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 19, 20, 23, 24 oder 25 gelöst.This task is accomplished through a monolithic electrolumi nescent component with the features of claim 1 and by methods having the features of claims 19, 20, 23, 24 or 25 solved.
Unter Hauptabstrahlrichtung des Bauelements ist hierbei dieje nige Richtung zu verstehen, in der ein Großteil der in dem Bauelement erzeugten elektromagnetischen Strahlung aus diesem austritt.The main emission direction of the component is here to understand some direction in which much of that in which Component generated electromagnetic radiation from this exit.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauele ments und der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 18 und 21 und 22.Advantageous further developments of the component according to the invention ment and the procedure are the subject of subclaims 2 to 18 and 21 and 22.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die auf dem Substrat auf gewachsene aktive Schicht eine Mehrzahl von in Bezug auf die Abstrahlrichtung nebeneinander angeordneten Emissionszonen mit jeweils mindestens einem elektrolumineszierenden pn- Übergang aufweist und daß den Emissionszonen jeweils ein se parates optisches Strahlungsauskoppelelement zugeordnet ist, durch das eine in der zugehörigen Emissionszone erzeugte elektromagnetische Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt wird. Die Emissionszonen liegen bevorzugt in einer Aufwachse bene des Substrats. Die Strahlungsauskoppelelemente bestehen vorzugsweise aus Halbleitermaterial, das für die im Bauele ment erzeugte Strahlung durchlässig ist.According to the invention it is provided that on the substrate grown active layer a plurality of with respect to the Direction of emission of emission zones arranged side by side with at least one electroluminescent pn- Has transition and that the emission zones each have a se separate optical radiation coupling element is assigned, by the one generated in the associated emission zone electromagnetic radiation is coupled out of the component becomes. The emission zones are preferably in growth level of the substrate. The radiation decoupling elements exist preferably made of semiconductor material that is used in construction ment generated radiation is transparent.
Ein erster besonderer Vorteil dieses Bauelements besteht dar in, daß das Größenverhältnis zwischen den einzelne Emissions zonen und den zugehörigen Strahlungsauskoppelelementen und deren Anordnung zueinander so aufeinander abstimmbar ist, daß ein großer Teil der in den Emissionszonen erzeugten elektro magnetischen Strahlung derart auf das Strahlungsauskoppelele ment gerichtet ist, daß sie aus dem Chip ausgekoppelt wird. Folglich sind auf diese Art und Weise die Bereiche der akti ven Schicht, die in einem für die Strahlungsauskopplung un günstigen Bereich liegen, weitgehend eliminierbar.A first particular advantage of this component is in that the size ratio between the individual emissions zones and the associated radiation decoupling elements and whose arrangement is mutually coordinated so that a large part of the electrical generated in the emission zones magnetic radiation on the radiation Auskoppelele ment is that it is coupled out of the chip. Consequently, the areas of the acti ven layer, which in a for the radiation coupling un favorable range, largely eliminable.
Durch die Erfindung ist es vorteilhafterweise möglich, die Dicke der Strahlungsauskoppelschicht, die von den Strahlungs auskoppelelementen gebildet ist, erheblich zu reduzieren. Je kleiner der Querschnitt der Emissionszonen, umso geringer ist die Mindesthöhe der Strahlungsauskoppelelemente, die für eine hinreichende Auskopplung der Strahlung erforderlich ist. Dies bringt neben den kürzeren Prozeßdauern den besonderen Vorteil mit sich, daß Auskoppelelemente mit hoher optischer Qualität herstellbar sind.The invention advantageously makes it possible to Thickness of the radiation decoupling layer by the radiation decoupling elements is formed to reduce significantly. Each the smaller the cross section of the emission zones, the smaller the minimum height of the radiation decoupling elements for a sufficient decoupling of the radiation is required. This brings the special advantage in addition to the shorter process times with that decoupling elements with high optical quality are producible.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Bauelements weist jedes Strahlungsauskoppelelement die Form eines senk recht zur Aufwachsebene stehenden Zylinders auf. Das Material des Zylinders besitzt einen Brechungsindex nS, der größer als der Brechungsindex nM des umgebenden Mediums ist. Bevorzugt ist jede der Emissionszonen innerhalb des zugeordneten Zylin ders angeordnet. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform liegt in ihrer technisch einfachen Herstellung. Die Zylinder werden bevorzugt mittels herkömmlicher Halbleiter- Maskentechnik hergestellt.In a particularly preferred development of the component, each radiation decoupling element has the shape of a cylinder which is perpendicular to the growth plane. The material of the cylinder has a refractive index n S that is greater than the refractive index n M of the surrounding medium. Each of the emission zones is preferably arranged within the associated cylinder. The particular advantage of this embodiment lies in its technically simple manufacture. The cylinders are preferably produced using conventional semiconductor mask technology.
Jede der Emissionszonen weist bevorzugt eine senkrecht zur Mittelachse des zugehörigen Zylinders liegende im Wesentli chen kreisförmige Querschnittsfläche auf, die denselben oder einen kleineren Durchmesser als der zugehörige Zylinder be sitzt. Der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittsfläche der Emissionszone liegt hierbei vorzugsweise im Wesentlichen auf der Mittelachse des zugehörigen Zylinders.Each of the emission zones preferably has one perpendicular to The central axis of the associated cylinder lies essentially Chen circular cross-sectional area, the same or a smaller diameter than the associated cylinder sits. The center of the circular cross-sectional area the emission zone is preferably essentially in this case on the central axis of the associated cylinder.
Kontaktmetallisierungen zur Bestromung der Emissionszonen sind vorteilhafterweise auf den Deckflächen der Zylinder an geordnet und untereinander mittels elektrisch leitender Stege verbunden. Diese Kontaktmetallisierungen sind vorzugsweise ringförmig gestaltet und verlaufen am Rand der Zylinder- Deckfläche, denn dort erfolgt in der Regel aufgrund Totalre flexion keine Lichtauskopplung.Contact metallizations for energizing the emission zones are advantageously on the top surfaces of the cylinders ordered and with each other by means of electrically conductive bars connected. These contact metallizations are preferred ring-shaped and run on the edge of the cylindrical Cover area, because there is usually due to Totalre flexion no light output.
Für die Höhe hZ der Zylinder gilt vorzugsweise, daß hZ ≅ 2.tanαG.(RZ + RE), wobei αG den Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang vom Zylinder zu dem diesen umgebenden Medium, RZ den Radius des Zylinders und RE den Radius der zugehörigen Emissionszone repräsentieren. Die Emissionszonen liegen in besonders bevorzugter Weise im Wesentlichen in halber Höhe hZ des zugehörigen Zylinders. Bei dieser Ausgestaltung der Er findung ist vorteilhafterweise die Höhe der Zylinder gerade so gewählt, daß im Wesentlichen die gesamte Strahlung, die in einem Winkel auf die Mantelfläche der Zylinder fällt, der kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion ist, und nur diese Strahlung auf die Mantelfläche des zugehörigen Zylin ders trifft. Die übrige Strahlung trifft auf die Deckfläche des Zylinders und wird dort je nach Auftreffwinkel entweder totalreflektiert oder ausgekoppelt.For the height h Z of the cylinders, the following preferably applies: h Z ≅ 2.tanα G. (R Z + R E ), where α G is the critical angle of total reflection during the transition from the cylinder to the medium surrounding it, R Z is the radius of the cylinder and R E represent the radius of the associated emission zone. In a particularly preferred manner, the emission zones are essentially at half the height h Z of the associated cylinder. In this embodiment of the invention, the height of the cylinder is advantageously chosen so that essentially all of the radiation that falls at an angle on the lateral surface of the cylinder is smaller than the critical angle of total reflection, and only this radiation on the lateral surface of the associated cylinder. The rest of the radiation hits the top surface of the cylinder and is either totally reflected or decoupled depending on the angle of incidence.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gilt für den Radius RE der kreisförmigen Emissionszone die Beziehung RE ≦ RZ.nM/nS, wobei nM den Brechungsindex des um gebenden Mediums, nS den Brechungsindex des Zylindermaterials und RZ den Radius des zugehörigen Zylinders darstellen. Da durch kann vorteilhafterweise der Wirkungsgrad des Bauele ments optimiert werden.In a particularly preferred embodiment of the invention, the relationship R E ≦ R Z .n M / n S applies to the radius R E of the circular emission zone, where N M is the refractive index of the surrounding medium, n S is the refractive index of the cylinder material and R Z is Show the radius of the associated cylinder. Since the efficiency of the component can advantageously be optimized by.
Um die Auskopplung der Strahlung weiter zu verbessern ist bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zumindest bei einigen der Zylinder die Kante der Deckfläche abgeschrägt. Damit wird vorteilhafterweise eine Vergrößerung des Raum winkels erreicht, aus dem Strahlung aus der Emissionszone mit einem Einfallswinkel auf eine Grenzfläche zwischen dem Strahlungsauskoppelelement und dem dieses umgebenden Medium fällt, der kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion ist. To further improve the coupling out of the radiation is at an advantageous development of the invention at least some of the cylinders beveled the edge of the top surface. This advantageously enlarges the space angle reached, from which radiation from the emission zone with an angle of incidence on an interface between the Radiation decoupling element and the medium surrounding it falls, which is smaller than the critical angle of total reflection is.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes Strahlungsauskoppelelement im We sentlichen die Form eines Kugelsegments aufweist und daß jede der Emissionszonen einen Abstand von einem Scheitel punkt des jeweils zugehörigen Strahlungsauskoppelelements aufweist, der gleich dem oder größer als der Radius RK des Kugelsegments ist.In a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that each radiation decoupling element essentially has the shape of a spherical segment and that each of the emission zones is at a distance from an apex of the respectively associated radiation decoupling element which is equal to or greater than the radius R K of the spherical segment is.
Bei dieser Ausführungsform ist über Variation der Größe der Emissionszonen und des Abstandes der Emissionszonen von dem genannten jeweiligen Scheitelpunkt vorteilhafterweise die Ab strahlcharakteristik des Bauelements einstellbar. Hierzu weist besonders bevorzugt jede der Emissionszonen senkrecht zur Abstrahlrichtung des Bauelements eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsfläche auf.In this embodiment, the size is varied by Emission zones and the distance of the emission zones from the mentioned respective apex advantageously the Ab beam characteristic of the component adjustable. For this preferably has each of the emission zones perpendicular an essentially to the radiation direction of the component circular cross-sectional area.
Vorteilhafterweise gilt für den Radius RE jeder Emissionszone die Beziehung RE ≦ RK.nM/nS, wobei RK den Radius des zugehörigen Kugelsegments, nM den Brechungsindex des umgebenden Mediums und nS den Brechungsindex des Kugelsegmentmaterials repräsen tieren. Der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittsfläche der Emissionszone liegt vorteilhafterweise im Wesentlichen auf der Mittelachse des zugehörigen Kugelsegments.The relationship R E ≦ R K .n M / n S advantageously applies to the radius R E of each emission zone , where R K represents the radius of the associated spherical segment, nM the refractive index of the surrounding medium and n S the refractive index of the spherical segment material. The center point of the circular cross-sectional area of the emission zone advantageously lies essentially on the central axis of the associated spherical segment.
Um eine gute Vorwärtsabstrahlcharakteristik des Bauelements zu erhalten, wird der Radius RE der Emissionszonen möglichst klein, insbesondere kleiner als 0,2.RK, gewählt und ist der Abstand der Emissionszonen von dem genannten jeweiligen Scheitelpunkt in etwa gleich [RK.(1 + nM/nS)].In order to obtain a good forward emission characteristic of the component, the radius R E of the emission zones is chosen to be as small as possible, in particular less than 0.2.R K , and the distance of the emission zones from the respective respective vertex is approximately equal to [R K. (1 + n M / n S )].
Um eine möglichst gute Lichtauskopplung unter gleichzeitiger Erhöhung des Wirkungsgrades gegenüber herkömmlichen derarti gen Bauelementen zu erreichen, ist der Abstand der Emissions zonen vom Scheitelpunkt des jeweils zugehörigen Kugelsegments in etwa gleich dem Radius des zugehörigen Kugelsegments und ist der Radius der Emissionszonen kleiner oder gleich RK.nM/nS. In order to achieve the best possible decoupling of light while simultaneously increasing the efficiency compared to conventional components of this type, the distance of the emission zones from the apex of the associated spherical segment is approximately equal to the radius of the associated spherical segment and the radius of the emission zones is less than or equal to R K. n M / n S.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfin dung weist jedes Strahlungsauskoppelelement im Wesentlichen die Form einer im Querschnitt rhombischen Säule auf, in der die Emissionszone angeordnet ist. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, daß Strahlung, die zunächst ausgehend von der Emissionzone mit einem Einfallswinkel auf die Grenz fläche zwischen Strahlungsauskoppelelement und umgebenden Me dium fällt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalre flexion, nach ein- oder mehrfacher Reflexion aus dem Bauele ment auskoppelt.In a further advantageous embodiment of the invention Each radiation coupling element essentially has the shape of a column with a rhombic cross section, in which the emission zone is arranged. This embodiment has the particular advantage that radiation that starts out initially from the emission zone with an angle of incidence to the limit area between the radiation decoupling element and the surrounding me dium falls, which is larger than the critical angle of the totalre flexion, after one or more reflections from the building ment decouples.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6.Further advantageous refinements and developments of the component result from the exemplary embodiments described below in connection with FIGS. 1 to 6.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein erstes Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a schematic representation of a section through a first embodiment,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht von oben auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, FIG. 2 shows a schematic illustration of a top view of the exemplary embodiment according to FIG. 1, FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 3 is a schematic representation of a section through a second embodiment,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Draufsicht von oben auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3, Fig. 4 is a schematic illustration of a detail of a plan view from above of the embodiment according to Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein drittes Ausführungsbeispiel und Fig. 5 is a schematic representation of a section through a third embodiment and
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Draufsicht von oben auf ein viertes Ausführungsbeispiel. Fig. 6 is a schematic representation of a top view of a fourth embodiment.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 handelt es sich um einen LED-Chip 20, bei dem auf einem Substrat 1, das beispielweise aus n-GaAs besteht, eine Bragg-Reflektor- Schicht 16 aufgebracht ist, auf der sich eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Strahlungsauskoppelelementen 5 be findet. Jedes der Strahlungsauskoppelelemente 5 weist die Form eines Zylinders 6 auf, dessen Längsmittelachse (AZ) par allel zu einer Hauptabstrahlrichtung 9 des LED-Chips liegt.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2 is an LED chip 20, in which on a substrate 1 made for example of n-GaAs, a Bragg reflector layer 16 is applied on which a plurality of juxtaposed radiation decoupling elements 5 be found. Each of the radiation decoupling elements 5 has the shape of a cylinder 6 , the longitudinal central axis (AZ) of which is parallel to a main emission direction 9 of the LED chip.
Unter Hauptabstrahlrichtung 9 des LED-Chips 20 ist diejenige Richtung zu verstehen, in der ein Großteil der in dem Chip 20 erzeugten elektromagnetischen Strahlung 3 aus diesem aus tritt.The main emission direction 9 of the LED chip 20 is to be understood as the direction in which a large part of the electromagnetic radiation 3 generated in the chip 20 emerges from the latter.
In jedem Zylinder 6 ist über der Bragg-Reflektor-Schicht 16 eine aktive Schichtenfolge 2 mit einer Emissionszone 4 ange ordnet, der in Hauptabstrahlrichtung 9 zunächst eine Strom aperturschicht 14 mit einer Stromdurchlaßöffnung 15 und dieser wiederum eine Kontaktschicht 17 nachgeordnet ist.In each cylinder 6 , an active layer sequence 2 with an emission zone 4 is arranged above the Bragg reflector layer 16 , which in the main radiation direction 9 is initially a current aperture layer 14 with a current passage opening 15 and this in turn is followed by a contact layer 17 .
Die aktive Schichtenfolge 2 weist vorzugsweise etwa auf der Hälfte der Höhe hZ des Zylinders 6 mindestens einen elektro lumineszierenden pn-Übergang 21 auf und besteht beispielswei se aus InGaAlP.The active layer sequence 2 preferably has at least one electro-luminescent pn junction 21 at approximately half the height h Z of the cylinder 6 and consists, for example, of InGaAlP.
Auf der von der aktiven Schichtenfolge 2 abgewandten Seite des Substrats 1 ist ganzflächig eine Kontaktmetallisierung 19 aufgebracht.A contact metallization 19 is applied to the entire surface of the side of the substrate 1 facing away from the active layer sequence 2 .
Die Stromaperturschicht 14 dient dazu, den Stromfluß durch die aktive Schichtenfolge 2 und damit durch den elektrolumi neszierenden pn-Übergang 21 auf den Bereich der gewünschten Emissionszone 4 einzugrenzen. Sie besteht beispielsweise aus AlAs und ist bis auf die Stromdurchlassöffnung 15 oxidiert, d. h. elektrisch isolierend, jedoch für die in der Emissions zone 4 erzeugte Strahlung durchlässig.The current aperture layer 14 serves to limit the current flow through the active layer sequence 2 and thus through the electroluminescent pn junction 21 to the area of the desired emission zone 4 . It consists for example of AlAs and is oxidized to the current passage opening 15 , ie electrically insulating, but permeable to the radiation generated in the emission zone 4 .
Eine andere Art der Realisierung der Stromaperturschicht 14 besteht darin, auf die aktive Schichtenfolge 2 eine Schich tenfolge mit einem entgegengesetzt zum pn-Übergang 21 der ak tiven Schichtenfolge 2 gepolten pn-Übergang aufzubringen, in den im Bereich der vorgesehenen Stromdurchlassöffnung 15 ein Fenster geätzt ist. Die Schichtenfolge mit dem entgegenge setzt zum pn-Übergang 21 ist für die im Chip erzeugte Strah lung durchlässig und besteht beispielsweise aus demselben Ma terial wie die aktive Schichtenfolge 2.Another type of realization of the current aperture 14 is on the active layer sequence 2 is a Schich tenfolge with an opposite direction to the pn junction 21 of the ak tive layer sequence 2 apply poled pn junction, a window is etched in the in the region of the intended flow passage opening 15 . The layer sequence with the opposite to the pn junction 21 is permeable to the radiation generated in the chip and consists, for example, of the same material as the active layer sequence 2 .
Eine Stromaperturschicht 14 kann alternativ oder zusätzlich zwischen der aktiven Schichtenfolge 2 und dem Substrat 1 an geordnet sein.A current aperture layer 14 can alternatively or additionally be arranged between the active layer sequence 2 and the substrate 1 .
Die Bragg-Reflektor-Schicht 16 dient dazu, eine von den Emis sionszonen 4 zum Substrat 1 hin ausgesandte Strahlung wieder nach vorne zu reflektieren. Derartige Bragg-Reflektor- Schichten sind an sich bekannt und werden daher an diese Stelle nicht weitergehend erläutert.The Bragg reflector layer 16 is used to reflect a radiation emitted from the emission zones 4 toward the substrate 1 towards the front again. Such Bragg reflector layers are known per se and are therefore not explained further here.
Die Kontaktschicht 17 besteht beispielsweise wiederum aus In- GaAlP.The contact layer 17 again consists of InGaAlP, for example.
Auf der Deckfläche 10 jedes Zylinders 6 befindet sich ein Ringkontakt 11, der im Wesentlichen nur denjenigen Bereich des Zylinders 6 bedeckt, durch den aufgrund Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen Zylinder 6 und dem umgebenden Medium nur wenig oder gar keine Strahlung ausgekoppelt werden würde. Die Ringkontakte 11 sind untereinander durch elektrisch lei tende Stege 12 verbunden und ein zentraler Teil der Vorder seite des LED-Chips ist mit einem Bondpad 18 bedeckt, der mit den Ringkontakten 11 elektrisch leitend verbunden ist (vgl. Fig. 2).On the top surface 10 of each cylinder 6 there is an annular contact 11 which essentially covers only that area of the cylinder 6 through which little or no radiation would be coupled out due to total reflection at the interface between the cylinder 6 and the surrounding medium. The ring contacts 11 are interconnected by electrically conductive webs 12 and a central part of the front side of the LED chip is covered with a bond pad 18 which is electrically conductively connected to the ring contacts 11 (cf. FIG. 2).
Zwischen den Zylindern 6 ist auf der Bragg-Reflektor-Schicht 16 vorzugsweise eine reflektierende Oberfläche oder Schicht 22 vorgesehen, die zumindest einen Teil einer von den Zylin dern 6 zum Substrat 1 hin ausgesandten Strahlung wieder zur Abstrahlrichtung 9 hin reflektiert.Between the cylinders 6 , a reflecting surface or layer 22 is preferably provided on the Bragg reflector layer 16, which reflects at least part of a radiation emitted by the cylinders 6 towards the substrate 1 back towards the radiation direction 9 .
Die Zylinder 6 werden beispielsweise mittels ganzflächigem epitaktischem Aufbringen der Bragg-Reflektor-Schicht 16, der aktiven Schichtenfolge 2, der Stromaperturschicht 14 und der Kontaktschicht 17 auf das Substrat 1 und nachfolgender Foto lithographie-Technik und Ätzen hergestellt.The cylinders 6 are produced, for example, by means of epitaxial application of the entire Bragg reflector layer 16 , the active layer sequence 2 , the current aperture layer 14 and the contact layer 17 on the substrate 1 and subsequent photo lithography technology and etching.
Eine andere Methode zur Erzeugung der Zylinder 6 besteht dar in, daß zunächst auf die Bragg-Reflektor-Schicht 16 eine Mas kenschicht aufgebracht wird, in die nachfolgend mittels Foto lithographie-Technik und Ätzen kreisrunde Fenster geätzt wer den. In diesen Fenstern werden nachfolgend die aktive Schich tenfolge 2, die Stromaperturschicht 14 und die Kontaktschicht 17 epitaktisch abgeschieden. Die Maskenschicht ist hierbei so gewählt, daß auf dieser im Wesentlichen keine epitaktische Abscheidung des Materials der aktiven Schichtenfolge 2, der Stromaperturschicht 14 und der Kontaktschicht 17 erfolgt. Die Maskenschicht wird nach dem Abscheiden der Zylinder 6 bei spielsweise mittels Ätzen entfernt.Another method for producing the cylinder 6 consists in that a mask layer is first applied to the Bragg reflector layer 16 , in which circular windows are subsequently etched by means of photo-lithography technology and etching. The active layer sequence 2 , the current aperture layer 14 and the contact layer 17 are subsequently epitaxially deposited in these windows. The mask layer is selected in such a way that there is essentially no epitaxial deposition of the material of the active layer sequence 2 , the current aperture layer 14 and the contact layer 17 . The mask layer is removed after the cylinder 6 has been deposited, for example by means of etching.
Die Stromdurchlassöffnung 15 wird im Falle einer dafür ver wendeten oxidierbaren Schicht dadurch erzeugt, daß diese oxi dierbare Schicht nach dem Herstellen der Zylinder 6 mittels Tempern in einer sauerstoffhaltigen oder feuchten Atmosphäre von außen nach innen bis auf die gewünschte Stromdurchlass öffnung 15 oxidiert und damit elektrisch isolierend gemacht wird.The current passage opening 15 is generated in the case of an oxidizable layer used for this purpose, that this oxidizable layer is oxidized after the manufacture of the cylinder 6 by means of tempering in an oxygen-containing or humid atmosphere from the outside inwards to the desired current passage opening 15 and is thus electrically insulating is made.
Im Falle der Verwendung eines entgegengesetzt zum pn-Übergang 21 der aktiven Schichtenfolge 2 gepolten pn-Übergangs für die Stromaperturschicht 14 wird zum Herstellen der Stromdurchlass öffnung 15 nach dem Aufwachsen der Schichtenfolge für den entgegengesetzt gepolten pn-Übergang in diese vor dem Auf bringen der Kontaktschicht 17 mittels Fotolithographie- Technik und Ätzen ein Fenster geätzt, das die Stromdurchlass öffnung 15 definiert.In the case of using a pn junction which is polarized opposite to the pn junction 21 of the active layer sequence 2 for the current aperture layer 14 , the current passage opening 15 is produced after the layer sequence for the oppositely polarized pn junction has been grown in it before the contact layer has been brought up 17 etched a window by means of photolithography technology and etching, which defines the current passage opening 15 .
Bei einer nochmals anderen Ausführungsform, die keine Strom aperturschicht 14 benötigt, wird der elektrolumineszierende pn-Übergang nicht ganzflächig über dem Substrat erzeugt, son dern nur lokal in den Bereichen der vorgesehenen Emissionszo nen 4, beispielsweise mittels Ionenimplantation in der akti ven Schichtenfolge 2 ausgebildet. Dazu wird nach dem Aufwach sen der aktiven Schichtenfolge 2 auf diese eine Maskenschicht aufgebracht, die Fenster zur Ionenimplantation aufweist.In yet another embodiment, which does not require a current aperture layer 14 , the electroluminescent pn junction is not generated over the entire surface above the substrate, but rather is formed only locally in the areas of the intended emission zones 4 , for example by means of ion implantation in the active layer sequence 2 . For this purpose, after the active layer sequence 2 has been grown up, a mask layer is applied to it, which has windows for ion implantation.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 handelt es sich wieder um einen LED-Chip 20, bei dem auf einem Sub strat 1, das beispielweise aus n-GaAs besteht, eine Bragg- Reflektor-Schicht 16 aufgebracht ist. Auf dieser Bragg- Reflektor-Schicht 16 befindet sich eine aktive Schichtenfolge 2 mit mindestens einem elektrolumineszierenden pn-Übergang 21, in der eine Mehrzahl von Emissionszonen 4 angeordnet sind.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, there is again an LED chip 20, wherein the strat on a Sub 1, which for example is made of n-GaAs, a Bragg reflector layer 16 is applied. An active layer sequence 2 with at least one electroluminescent pn junction 21 , in which a plurality of emission zones 4 are arranged, is located on this Bragg reflector layer 16 .
Der aktiven Schichtenfolge 2 ist in Hauptabstrahlrichtung 9 des Bauelements eine Stromaperturschicht 14 mit einer Mehr zahl von Stromdurchlassöffnungen 15 nachgeordnet. Die Strom durchlassöffnungen 15 dienen auch hier dazu, den Stromfluß durch die aktive Schichtenfolge 2 und damit durch den elek trolumineszierenden pn-Übergang 21 auf den Bereich der ge wünschten Emissionszonen 4 einzugrenzen.The active layer sequence 2 is arranged in the main radiation direction 9 of the component, a current aperture layer 14 with a greater number of current passage openings 15 . The current passage openings 15 also serve here to limit the current flow through the active layer sequence 2 and thus through the electroluminescent pn junction 21 to the area of the desired emission zones 4 .
Eine derartige Stromaperturschicht 14 kann alternativ oder zusätzlich zwischen der aktiven Schichtenfolge 2 und dem Sub strat 1 angeordnet sein.Such a current aperture layer 14 can alternatively or additionally be arranged between the active layer sequence 2 and the substrate 1 .
Weiterhin ist jeder Emissionszone 4 in Hauptabstrahlrichtung 9 des Bauelements ein Strahlungsauskoppelelement 5 nachgeord net, das die Form eines Kugelsegments 7, hier einer Halbku gel, aufweist. Zwischen den Kugelsegmenten 7 ist auf der Stromaperturschicht 14 ein ohmscher Kontakt 23 aufgebracht, der lediglich die Ränder der Kugelsegmente 7 bedeckt.Furthermore, each emitting region 4 in the main direction 9 of the device 5 is a Strahlungsauskoppelelement nachgeord net, the gel here a Halbku, has the shape of a spherical segment 7. An ohmic contact 23 is applied between the spherical segments 7 on the current aperture layer 14 and only covers the edges of the spherical segments 7 .
In einem Teilbereich der Chip-Vorderseite, die keine Kugel segmente 7 aufweist, ist auf der Stromaperturschicht 14 ein Bondpad 18 ausgebildet, der mit dem ohmschen Kontakt 23 elek trisch leitend verbunden ist (vgl. Fig. 4). In a partial area of the chip front, which has no spherical segments 7 , a bond pad 18 is formed on the current aperture layer 14 , which is electrically conductively connected to the ohmic contact 23 (cf. FIG. 4).
Jede der Emissionszonen 4 weist bevorzugt eine senkrecht zu einer Abstrahlrichtung des Bauelements liegende Querschnitts fläche auf, die im Wesentlichen kreisförmig ist und einen Ra dius RE besitzt, der gleich dem oder kleiner als der Radius RK des zugehörigen Kugelsegments 7 ist.Each of the emission zones 4 preferably has a cross-sectional area perpendicular to an emission direction of the component, which is essentially circular and has a radius R E that is equal to or less than the radius R K of the associated spherical segment 7 .
Für den Radius RE jeder Emissionszone 4 gilt RE ≦ RK.nM/nS, wo bei RK den Radius des zugehörigen Kugelsegments 7, nM den Bre chungsindex des umgebenden Mediums M, z. B. Kunststoff, und nS den Brechungsindex des Kugelsegmentmaterials darstellen. Der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittsfläche der Emissionszone 4 liegt im Wesentlichen auf der Mittelachse AK des zugehörigen Kugelsegments 7.For the radius R E of each emission zone 4 applies R E ≦ R K .n M / n S , where at R K the radius of the associated spherical segment 7 , n M the refractive index of the surrounding medium M, z. B. plastic, and n S represent the refractive index of the spherical segment material. The center of the circular cross-sectional area of the emission zone 4 lies essentially on the central axis AK of the associated spherical segment 7 .
Für den Abstand d der Emissionszonen 4 vom Scheitelpunkt S des jeweils zugeordneten Kugelsegments 7 gilt vorzugsweise RK ≦ d ≦ RK.(1 + nM/nS).R K ≦ d ≦ R K (1 + n M / n S ) preferably applies to the distance d of the emission zones 4 from the apex S of the respectively assigned spherical segment 7 .
Die Stromaperturenschicht 14 besteht beispielsweise aus oxi dierbarem Halbleitermaterial. Dieses ist bis auf Stromdurch lassöffnungen 15, die die Größe der Emissionszonen 4 in der aktiven Schichtenfolge 2 definieren, oxidiert und folglich elektrisch isolierend aber für die von den Emissionszonen 4 ausgesandte Strahlung durchlässig.The current aperture layer 14 consists, for example, of oxidizable semiconductor material. Except for current passage openings 15 which define the size of the emission zones 4 in the active layer sequence 2 , this is oxidized and consequently electrically insulating but permeable to the radiation emitted by the emission zones 4 .
Eine andere Art der Realisierung der Stromaperturschicht 14 besteht darin, auf die aktive Schichtenfolge 2 eine Schich tenfolge mit einem entgegengesetzt zum pn-Übergang 21 der ak tiven Schichtenfolge 2 gepolten pn-Übergang aufzubringen, in den im Bereich der vorgesehenen Stromdurchlassöffnungen 15 Fenster ausgebildet sind.Another type of realization of the current aperture layer 14 is to apply a layer sequence to the active layer sequence 2 with a pn transition opposite to the pn junction 21 of the active layer sequence 2 , in which 15 windows are formed in the area of the provided current passage openings.
Die Kugelsegmente 7 bestehen vorzugsweise aus einem Halblei termaterial, das elektrisch leitend und für die von dem Bau element ausgesandte elektromagnetische Strahlung 3 durchläs sig ist. Im Falle einer aktiven Schichtenfolge 2 aus InGaAlP eignen sich vorzugsweise Kugelsegmente 7 aus leitfähig do tiertem InGaAlP.The spherical segments 7 are preferably made of a semiconductive term material which is electrically conductive and permeable to the electromagnetic radiation 3 emitted by the construction element. In the case of an active layer sequence 2 made of InGaAlP, spherical segments 7 made of conductive InGaAlP are preferably suitable.
Bei einer ersten Variante zur Herstellung eines Bauelements gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 wird nach dem Auf bringen der aktiven Schichtenfolge 2, die z. B. eine n dotierte und eine p-dotierte InGaAlP-Schicht aufweist, eine oxidierbare leitend dotierte Halbleiterschicht aufgebracht, die beispielsweise aus AlAs besteht. Nachfolgend wird eine elektrisch leitend dotierte strahlungsdurchlässige Halblei terschicht, im vorliegenden Beispielfall eine p-dotierte In- GaAlP-Halbleiterschicht, aufgebracht. In dieser werden dann mittels Ätzen die Kugelsegmente 7 ausgebildet, derart, daß zwischen den Kugelsegmenten 7 die oxidierbare Halbleiter schicht freigelegt ist. In einem Oxidationsprozeß in sauer stoffhaltiger Atmosphäre wird nachfolgend die oxidierbare Schicht von außen nach innen bis auf die vorgesehenen Strom durchlassöffnungen 15 aufoxidiert. Nachfolgend wird der ohm sche Kontakt 23, z. B. in Form einer bekannten Kontaktmetal lisierung, aufgebracht, der im Wesentlichen nur die Ränder der Kugelsegmente 7 bedeckt.In a first variant for producing a component according to the exemplary embodiment of FIG. 3, after bringing up the active layer sequence 2 , the z. B. has an n-doped and a p-doped InGaAlP layer, an oxidizable conductive doped semiconductor layer applied, which consists for example of AlAs. An electrically conductive doped radiation-transmissive semiconductor layer, in the present example a p-doped InGaAlP semiconductor layer, is subsequently applied. In this, the spherical segments 7 are then formed by etching, such that the oxidizable semiconductor layer is exposed between the spherical segments 7 . In an oxidation process in an oxygen-containing atmosphere, the oxidizable layer is subsequently oxidized from the outside in to the flow openings 15 provided. Subsequently, the ohmic contact 23 , z. B. in the form of a known Kontaktmetal lization, applied, which essentially covers only the edges of the spherical segments 7 .
Gemäß einer zweiten Variante zur Herstellung eines Bauele ments gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 wird nach dem Aufbringen der aktiven Schichtenfolge 2, die z. B. eine n dotierte 26 und eine p-dotierte InGaAlP-Schicht 27 aufweist, auf dieser eine Schichtenfolge mit einem entgegengesetzt zum pn-Übergang 21 der aktiven Schichtenfolge 2 gepolten pn- Übergang aufgebracht. Dazu wird im genannten Beispielfall vorzugsweise auf der p-InGaAlP-Schicht eine p- und dann eine n-dotierte InGaAlP-Schicht durch epitaktisches Wachstum auf gebracht, vorzugsweise ohne die Abscheidung zu unterbrechen. Anschließend wird nach vorheriger Anwendung einer Fotolitho graphie-Technik die n-dotierte InGaAlP-Schicht der Schichten folge mit dem entgegengesetzt gepolten pn-Übergang im Bereich der gewünschten Stromdurchlassöffnung durch Ätzen entfernt. Danach wird auf der freigelegten p-InGaAlP-Schicht und auf der stehengebliebenen n-InGaAlP-Schicht eine p-InGaAlP- Schicht mit einer Dicke D aufgewachsen. In diese wird nach folgend eine Mehrzahl von Halbkugeln 7 geätzt, derart, daß zwischen den Halbkugeln 7 die n-InGaAlP-Schicht freigelegt ist. Anschließend wird der ohmsche p-Kontakt 23 aufgebracht, der im Wesentlichen nur die Kugelränder bedeckt. Der Bondpad 18 wird in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen er sten Variante aufgebracht. Der ohmsche Kontakt 23 und der Bondpad 18 können unmittelbar auf die n-dotierte InGaAlP- Sperrschicht aufgebracht werden. Sollte es erforderlich sein, so kann zum Schutz gegen Durchkontaktieren der Bondpad mit einem isolierenden Oxid, einem isolierenden Nitrid oder mit einer protonenimplantierten, isolierenden Schicht unterlegt sein.According to a second variant for the production of a component according to the exemplary embodiment of FIG. 3, after the active layer sequence 2 has been applied , the z. B. has an n-doped 26 and a p-doped InGaAlP layer 27 , applied to this a layer sequence with a pn junction opposite to the pn junction 21 of the active layer sequence 2 . For this purpose, a p- and then an n-doped InGaAlP layer is preferably applied to the p-InGaAlP layer by epitaxial growth, preferably without interrupting the deposition. Then, after prior application of a photolithography technique, the n-doped InGaAlP layer of the layers is removed with the opposite polarized pn junction in the area of the desired current passage opening by etching. A p-InGaAlP layer with a thickness D is then grown on the exposed p-InGaAlP layer and on the remaining n-InGaAlP layer. A plurality of hemispheres 7 is etched into the latter in such a way that the n-InGaAlP layer is exposed between the hemispheres 7 . Then the ohmic p-contact 23 is applied, which essentially only covers the spherical edges. The bond pad 18 is applied in the same way as in the above described he most variant. The ohmic contact 23 and the bond pad 18 can be applied directly to the n-doped InGaAlP barrier layer. Should it be necessary, the bonding pad can be underlaid with an insulating oxide, an insulating nitride or with a proton-implanted, insulating layer to protect against contacting.
Die Bragg-Reflektor-Schicht 16 ist optional und kann sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als auch bei denen gemäß den Fig. 3 und 5 weggelassen oder bei einem Substrat 1, das für die ausgesandte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, durch eine reflektierende Rückseite des Sub strats 1 ersetzt werden.The Bragg reflector layer 16 is optional and can be omitted both in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and in those according to FIGS. 3 and 5, or by a reflective rear side in the case of a substrate 1 which is transparent to the emitted electromagnetic radiation of the sub strate 1 to be replaced.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von dem der Fig. 3 im Wesentlichen dadurch, daß an Stelle der Halbkugeln 7 als Strahlungsauskoppelelemente 5 Kegelstümpfe oder Polyeder 24 vorgesehen sind.The embodiment according to FIG. 5 differs from that of FIG. 3 essentially in that instead of the hemispheres 7 5 truncated cones or polyhedra 24 are provided as radiation decoupling elements.
Zur Herstellung der Kegelstümpfe oder Polyeder 24 wird bei einem Verfahren der oben beschriebenen zweiten Variante nach dem Herstellen der Stromaperturschicht 14 auf deren n- InGaAlP-Schicht eine Oxidmaske 25 aufgebracht, die so struk turiert und ausgerichtet ist, daß sie um die Stromdurchlaß öffnung 15 herum eine Fläche ausspart, die im Wesentlichen der Größe der Grundfläche der vorgesehenen Kegelstümpfe oder Polyeder 24 entspricht. Durch geeignete Abscheidebedingungen wird nachfolgend auf dem freigelegten p-InGaAlP-Fleck der Stromdurchlaßöffnung 15 und auf der nicht von der Oxidmaske 25 bedeckten Fläche der n-InGaAlP-Schicht der Stromapertur schicht 14 eine p-InGaAlP-Schicht selektiv epitaktisch abge schieden, was heißt, daß auf der Oxidmaske keine epitaktische Abscheidung erfolgt. Die Wachstumsbedingungen werden dabei so gewählt, daß die Kegelstümpfe oder Polyeder 24 entstehen. Nachfolgend wird zwischen den Kegelstümpfen oder Polyedern 24 auf die Oxidmaske 25 ein ohmscher p-Kontakt 23 aufgebracht, der im Wesentlichen nur die Ränder der Kegelstümpfe oder Po lyeder 24 bedeckt.To produce the truncated cones or polyhedra 24 , an oxide mask 25 is applied to the n-InGaAlP layer in a method of the second variant described above after the production of the current aperture layer 14 , which is structured and aligned so that it is around the current passage opening 15 an area that essentially corresponds to the size of the base area of the truncated cones or polyhedra 24 provided . By means of suitable deposition conditions, a p-InGaAlP layer 14 is then selectively epitaxially deposited on the exposed p-InGaAlP spot of the current passage opening 15 and on the surface of the n-InGaAlP layer of the current aperture 14 not covered by the oxide mask 25 , that is, that no epitaxial deposition takes place on the oxide mask. The growth conditions are chosen so that the truncated cones or polyhedra 24 are formed. Subsequently, an ohmic p-contact 23 is applied between the truncated cones or polyhedra 24 on the oxide mask 25 , which essentially covers only the edges of the truncated cones or polyhedron 24 .
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, daß die Strahlungs auskoppelelemente 5 hier im Wesentlichen jeweils die Form ei ner im Querschnitt rhombischen Säule aufweisen. Die Vorteile dieser Ausgestaltung bestehen, wie bereits im allgemeinen Teil der Beschreibung angeführt, darin, daß Strahlung, die zunächst ausgehend von der Emissionzone 4 mit einem Einfalls winkel auf die Grenzfläche zwischen Strahlungsauskoppelele ment 5 und umgebenden Medium M fällt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, nach ein- oder mehrfacher To talreflexion letztendlich doch aus dem Bauelement auskoppelt.The embodiment of FIG. 6 differs from that of FIG. 1 essentially in that the radiation decoupling elements 5 here essentially each have the shape of a column with a rhombic cross section. The advantages of this configuration, as already stated in the general part of the description, are that radiation, which initially starts from the emission zone 4 with an angle of incidence, falls on the interface between the radiation coupling element 5 and the surrounding medium M, which is greater than the critical angle the total reflection, finally coupled out of the component after single or multiple total reflection.
Claims (25)
- - auf einem Substrat (1) eine aktive Schichtenfolge (2) ange ordnet ist, die geeignet ist, bei Stromfluß durch das Bauele ment elektromagnetische Strahlung (3) auszusenden,
- - der aktiven Schichtenfolge (2) in einer Abstrahlrichtung (9) des Bauelements eine Strahlungsauskoppelschicht (13) nachgeordnet ist, durch die zumindest ein Teil der elektroma gnetischen Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelbar ist, und bei dem
- - an die Strahlungsauskoppelschicht (13) ein Medium angrenzt, dessen Brechungsindex (nM) kleiner ist als der Brechungsindex (nS) des Materials der Strahlungsauskoppelschicht (13),
die aktive Schichtenfolge (2) eine Mehrzahl von in Bezug auf die Abstrahlrichtung (9) nebeneinander angeordnete Emissions zonen (4) aufweist und daß die Strahlungsauskoppelschicht (13) für jede dieser Emissionszonen (4) ein dieser zugeordne tes Strahlungsauskoppelelement (5) aufweist, durch das eine in der zugehörigen Emissionszone (4) erzeugte elektromagneti sche Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelt wird.1. Monolithic electroluminescent component, in particular LED chip, in which
- - An active layer sequence ( 2 ) is arranged on a substrate ( 1 ), which is suitable for emitting electromagnetic radiation ( 3 ) when current flows through the component,
- - The active layer sequence ( 2 ) in a radiation direction ( 9 ) of the component is followed by a radiation decoupling layer ( 13 ) through which at least part of the electromagnetic radiation can be coupled out of the component, and in which
- a medium is adjacent to the radiation coupling-out layer ( 13 ), the refractive index (n M ) of which is smaller than the refractive index (n S ) of the material of the radiation coupling-out layer ( 13 ),
the active layer sequence (2) a plurality of side by side with respect to the direction of radiation (9) arranged emission zones (4) and in that the Strahlungsauskoppelschicht (13) for each of the emitting regions (4) of this supplied arrange tes Strahlungsauskoppelelement (5), by an electromagnetic radiation generated in the associated emission zone ( 4 ) is coupled out of the component.
daß die Strahlungsauskoppelelemente (5) jeweils die Form ei nes Zylinders (6) aufweisen, dessen Längsmittelachse (AZ) im Wesentlichen parallel zur Abstrahlrichtung (9) liegt, und
daß die Emissionszonen (4) im jeweils zugeordneten Zylinder (6) oder in Abstrahlrichtung (9) des Bauelements gesehen vor dem jeweils zugeordneten Zylinder (6) angeordnet ist.2. Component according to claim 1, characterized in
that the radiation decoupling elements ( 5 ) each have the shape of a cylinder ( 6 ), the longitudinal central axis (AZ) of which is essentially parallel to the direction of radiation ( 9 ), and
that the emission zones ( 4 ) are arranged in the respectively assigned cylinder ( 6 ) or in the radiation direction ( 9 ) of the component in front of the respectively assigned cylinder ( 6 ).
hZ ≅ 2.tanαG.(RZ + RE)
mit:
αG: Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang vom Zylinder (6) zum umgebenden Medium (M)
RZ: Radius des Zylinders (6)
RE: Radius der zugehörigen Emissionszone (4)
und daß die Emissionszone (4) im Wesentlichen in halber Höhe (hZ) des zugehörigen Zylinders (6) angeordnet ist.6. Component according to one of claims 3 to 5, characterized in that for the height h Z of each cylinder ( 6 ) applies:
h Z ≅ 2.tanα G. (R Z + R E )
With:
α G : critical angle of total reflection at the transition from the cylinder ( 6 ) to the surrounding medium (M)
R Z : radius of the cylinder ( 6 )
R E : radius of the associated emission zone ( 4 )
and that the emission zone ( 4 ) is arranged substantially at half the height (h Z ) of the associated cylinder ( 6 ).
RE ≦ RZ.nM/nS
wobei:
RE: Radius der Emissionszone (4)
nM: Brechungsindex des umgebenden Mediums (M)
nS: Brechungsindex des Zylindermaterials
RZ: Radius des zugehörigen Zylinders (6).7. Component according to one of claims 3 to 6, characterized in that for each emission zone ( 4 ) applies:
R E ≦ R Z .n M / n S
in which:
R E : radius of the emission zone ( 4 )
n M : refractive index of the surrounding medium (M)
n S : Refractive index of the cylinder material
R Z : radius of the associated cylinder ( 6 ).
dadurch gekennzeichnet, daß
auf einer Deckfläche (10) eines jeden Zylinders (6) eine ringförmige Kontaktmetallisierung (11) zur Bestromung der zugehörigen Emissionszonen (4) vorgesehen ist, die am Rand der Deckfläche verläuft, und
daß alle Kontaktmetallisierungen (11) untereinander mittels elektrisch leitender Stege (12) verbunden sind.8. The component according to one of claims 2 to 7,
characterized in that
an annular contact metallization ( 11 ) for energizing the associated emission zones ( 4 ) is provided on a top surface ( 10 ) of each cylinder ( 6 ) and extends at the edge of the top surface, and
that all contact metallizations ( 11 ) are interconnected by means of electrically conductive webs ( 12 ).
dadurch gekennzeichnet,
daß jedes Strahlungsauskoppelelement (5) im Wesentlichen die Form eines Kugelsegments (7) aufweist und
daß jede der Emissionszonen (4) einen Abstand (d) von einem Scheitelpunkt (S) des jeweils zugehörigen Strahlungsauskoppel elements (5) aufweist, der gleich dem oder größer als der Radius (RK) des Kugelsegments (7) ist.10. The component according to claim 1,
characterized,
that each radiation coupling element ( 5 ) has essentially the shape of a spherical segment ( 7 ) and
that each of the emission zones ( 4 ) has a distance (d) from an apex (S) of the associated radiation coupling element ( 5 ), which is equal to or greater than the radius (R K ) of the spherical segment ( 7 ).
RE ≦ RK.nM/nS
wobei:
RK: Radius des zugehörigen Kugelsegments (7)
nM: Brechungsindex des umgebenden Mediums (M)
nS: Brechungsindex des Kugelsegmentmaterials
und daß der Mittelpunkt (ME) der kreisförmigen Querschnitts fläche der Emissionszone (4) im Wesentlichen auf der Mittel achse (AK) des zugehörigen Kugelsegments (7) liegt.12. The component according to claim 11, characterized in that the following applies to the radius R E of each emission zone ( 4 ):
R E ≦ R K .n M / n S
in which:
R K : radius of the associated spherical segment ( 7 )
n M : refractive index of the surrounding medium (M)
n S : refractive index of the spherical segment material
and that the center (ME) of the circular cross-sectional area of the emission zone ( 4 ) is substantially on the central axis (AK) of the associated spherical segment ( 7 ).
RK ≦ d ≦ RK.(1 + nM/nS)
mit:
d: Abstand der Emissionszone (4) vom Scheitelpunkt (S) des Kugelsegments (7).13. Component according to one of claims 10 to 12, characterized in that for each emission zone ( 4 ) applies:
R K ≦ d ≦ R K. (1 + n M / n S )
With:
d: distance of the emission zone ( 4 ) from the apex (S) of the spherical segment ( 7 ).
zunächst auf das Substrat (1) eine Maskenschicht aufgebracht wird, in die nachfolgend mittels Fotolithographie-Technik und Ätzen kreisrunde Fenster geätzt werden,
daß in diesen Fenstern nachfolgend jeweils die aktive Schich tenfolge (2), eine Stromaperturschicht (14) und eine Kontakt schicht (17) epitaktisch abgeschieden werden, wobei die Mas kenschicht hierbei so gewählt wird, daß auf dieser im Wesent lichen keine epitaktische Abscheidung des Materials der akti ven Schichtenfolge (2), der Stromaperturschicht (14) und der Kontaktschicht (17) erfolgt.20. A method for producing a component according to one of claims 2 to 9, characterized in that
a mask layer is first applied to the substrate ( 1 ), into which circular windows are subsequently etched using the photolithography technique and etching,
that in each of these windows the active layer sequence ( 2 ), a current aperture layer ( 14 ) and a contact layer ( 17 ) are deposited epitaxially, the mask layer being chosen so that essentially no epitaxial deposition of the material on this the active layer sequence ( 2 ), the current aperture layer ( 14 ) and the contact layer ( 17 ).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH, 93049 REGENSBURG, |
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| 8131 | Rejection |