Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode und Leuchtdiode Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode angegeben. Darüber hinaus wird eine Leuchtdiode angegeben.

Die Druckschrift WO2007096405 beschreibt ein Nitridhalbleiter- Bauelement und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der

Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird hiermit

ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen.

Bei Hochleistungsleuchtdioden, die beispielsweise als

Leuchtmittel in Lampen oder Scheinwerfern eingesetzt werden können, stellt die Ableitung von im Betrieb erzeugter Wärme ein wichtiges Problem dar. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Leuchtdioden eine Hochspannungsstabilität von

wenigstens 100 V, zum Beispiel 500 V bis zirka vier kV

aufweisen sollten.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode mit einem

thermisch leitfähigen aber elektrisch isolierenden

Leuchtdiodenträger anzugeben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur

Herstellung einer Leuchtdiode wird in einem Verfahrensschritt ein Trägersubstrat bereitgestellt, das eine Silizium- Oberfläche aufweist. Dazu kann das Trägersubstrat

beispielsweise aus Silizium bestehen. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem Trägersubstrat um ein SOI-Substrat

(Silizium on Insulator) handelt. Bei der Silizium-Oberfläche des Trägersubstrats handelt es sich beispielsweise um eine (111) -Silizium-Oberflache . Die Silizium-Oberfläche zeichnet sich durch ihre gute thermische Leitfähigkeit von zirka 140 W/ (mK) aus. Die Silizium-Oberfläche besteht vorzugsweise aus Silizium.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer Leuchtdiode weist das

Verfahren einen Verfahrensschritt auf, bei dem eine

aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge auf der Silizium- Oberfläche epitaktisch abgeschieden wird. Die Schichtenfolge umfasst dabei zumindest eine Schicht. Die aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge umfasst vorzugsweise zumindest eine Schicht, die aus einem Material besteht, dass Aluminium und Stickstoff aufweist. Das Material kann darüber hinaus weitere Stoffe wie Silizium und/oder Gallium und/oder Indium umfassen.

Die aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge und das

Trägersubstrat, auf welches die aluminiumhaltige Nitrid- Schichtenfolge epitaktisch abgeschieden ist, bilden einen Leuchtdiodenträger. Der Leuchtdiodenträger ist elektrisch isolierend und weist eine Hochspannungsstabilität von

wenigstens 500 V auf. Vorzugsweise weist der

Leuchtdiodenträger eine Durchbruchspannung von größer 1 kV auf. Solch hohe Durchbruchspannungen können insbesondere aufgrund der aluminiumhaltigen Nitrid-Schichtenfolge des

Leuchtdiodenträgers erzielt werden. Zum Beispiel ist die aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge elektrisch isolierend.

Die aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge wird beispielsweise mittels einer der folgenden Wachstumstechniken auf die

Silizium-Oberfläche des Trägersubstrats epitaktisch

abgeschieden: MOVPE (Metallorganische Gasphasenepitaxie), HVPE (Hydridgasphasenepitaxie) , MBE (Molekularstrahlepitaxie) . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem eine

Leuchtdioden-Struktur auf einem Aufwachsträger bereitgestellt wird. Beispielsweise wird dazu ein Wafer bereitgestellt, bei dem eine Leuchtdioden-Struktur epitaktisch auf den

Aufwachsträger abgeschieden ist. Der Aufwachsträger kann dabei beispielsweise Silizium, Saphir, Siliziumcarbid oder

Galliumnitrid enthalten oder aus einem dieser Materialien bestehen. Die Leuchtdioden-Struktur basiert beispielsweise auf dem Materialsystem InGaN. Die Leuchtdioden-Struktur umfasst wenigstens eine aktive Zone, die zur Erzeugung von

elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Die

Leuchtdioden-Struktur kann durchtrennt werden. Dadurch kann die Leuchtdioden-Struktur in eine Vielzahl von

Leuchtdiodenchips vereinzelt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur

Herstellung einer Leuchtdiode umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem die dem Aufwachsträger abgewandte Oberfläche der Leuchtdioden-Struktur mit der dem

Trägersubstrat abgewandten Oberfläche des Leuchtdiodenträgers verbunden wird. Das heißt, die Leuchtdioden-Struktur wird mit der aluminiumhaltigen Nitrid-Schichtenfolge verbunden. Dies kann beispielsweise mittels eines Lotmaterials geschehen, welches eine mechanisch stabile Verbindung zwischen der

Leuchtdioden-Struktur und dem Leuchtdiodenträger vermittelt. Das Verbinden kann dann zum Beispiel über eutektisches Bonden geschehen. Das Verbindungsmittel kann dabei auch aus zwei oder mehr Materialien bestehen und elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem weiteren Verfahrensschritt der Aufwachsträger von der Leuchtdioden-Struktur abgelöst. Dies kann beispielsweise mittels eines Schleifens, Ätzens und / oder Laser-Lift-Off- Verfahrens geschehen. Nach dem Ablösen des Aufwachsträgers liegt die dem Trägersubstrat abgewandte Oberfläche, also die Oberseite, der Leuchtdioden-Struktur frei.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem Verfahrensschritt des Verfahrens zumindest ein p-Kontakt und zumindest ein n-Kontakt zum Kontaktieren der Leuchtdioden- Struktur von der dem Trägersubstrat abgewandten Oberfläche der Leuchtdioden-Struktur aus hergestellt. Das heißt, die

Leuchtdioden-Struktur ist dann von der gleichen Seite her sowohl n-seitig als auch p-seitig kontaktierbar .

Beispielsweise ist die dem Trägersubstrat abgewandte

Oberfläche der Leuchtdioden-Struktur die n-leitende Oberfläche der Leuchtdioden-Struktur. Zum Beispiel mittels Ätzen kann ein Kanal in der Leuchtdioden-Struktur von der Oberseite her erzeugt werden, der bis zur p-leitenden Seite der

Leuchtdioden-Struktur reicht und der mit dem p-Kontakt an der Oberseite der Leuchtdioden-Struktur verbunden werden kann. Vorzugsweise wird für jeden späteren Leuchtdiodenchip der Leuchtdioden-Struktur wenigstens ein p-Kontakt und wenigstens ein n-Kontakt in der beschriebenen Weise hergestellt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur

Herstellung einer Leuchtdiode umfasst das Verfahren die folgenden Schritte vorzugsweise in der folgenden Reihenfolge:

- Bereitstellen eines Trägersubstrats, das eine Silizium- Oberfläche aufweist, - Epitaktisches Abscheiden einer aluminiumhaltigen Nitrid- Schichtenfolge auf der Silizium-Oberfläche des Trägersubstrats zur Bildung eines Leuchtdiodenträgers,

- Bereitstellen einer Leuchtdioden-Struktur auf einem

Aufwachsträger,

- Verbinden der dem Aufwachsträger abgewandten Oberfläche der Leuchtdioden-Struktur mit der dem Trägersubstrat abgewandten Oberfläche des Leuchtdiodenträgers,

- Ablösen des Aufwachsträgers,

- Herstellen zumindest eines p-Kontakts und eines n-Kontaktes zum Kontaktieren der Leuchtdioden-Struktur von der dem

Trägersubstrat abgewandten Oberfläche der Leuchtdioden- Struktur her. Das hier beschriebene Verfahren weist dabei unter anderem die folgenden Vorteile auf:

Zum einen zeichnet sich der Leuchtdiodenträger durch eine gute thermische Leitfähigkeit aus, die beispielsweise über der thermischen Leitfähigkeit von Germanium oder einer A12O3-

Keramik liegt. Ferner kann als Trägersubstrat ein Silizium- Wafer Verwendung finden, der besonders kostengünstig ist.

Ferner zeichnet sich das Trägersubstrat mit der Silizium- Oberfläche durch eine gute Verarbeitbarkeit aus, da Silizium- Standardtechnologien, die beispielsweise bei der

Chipherstellung eingesetzt werden, Verwendung finden können. Trägersubstrate mit einer Silizium-Oberfläche sind ferner beispielsweise besser verfügbar als zum Beispiel Saphir- Substrate .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Aufwachsträger der Leuchtdioden-Struktur ein

Aufwachssubstrat und eine Pufferschichtenfolge, wobei die Pufferschichtenfolge epitaktisch auf eine Aufwachsoberfläche des Aufwachssubstrats abgeschieden ist. Das heißt, der

Aufwachsträger ist - ähnlich wie der Leuchtdiodenträger - zumindest zweiteilig aufgebaut: Er weist ein Aufwachssubstrat auf und eine Pufferschichtenfolge, deren dem Aufwachssubstrat abgewandte Oberfläche als Aufwachsoberfläche für das

epitaktische Abscheiden der Leuchtdioden-Struktur dient.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Aufwachsoberfläche des Aufwachssubstrats dabei eine Silizium- Oberfläche. Für das Aufwachssubstrat kann dann beispielsweise ein Silizium-Wafer Verwendung finden. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem Aufwachssubstrat um einen SOI-Wafer handelt. Bei der Silizium-Oberfläche handelt es sich

beispielsweise um eine (111) -Silizium-Oberflache . Die

Silizium-Oberfläche besteht vorzugsweise aus Silizium.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Pufferschichtenfolge zumindest eine aluminiumhaltige

Nitrid-Schicht. Das heißt, auch die Pufferschichtenfolge ist eine aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge. Die Leuchtdioden- Struktur wird also epitaktisch auf eine aluminiumhaltige

Nitrid-Schichtenfolge abgeschieden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens enthalten oder bestehen die aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge des Leuchtdiodenträgers und/oder die Pufferschichtenfolge des Aufwachsträgers eines der folgenden Materialien: AlN, AlGaN, SiGaN, SiAlGaN. Zusätzlich oder alternativ können die

Schichtenfolgen auch Schichten aus weiteren Materialien wie beispielsweise InGaN oder GaN umfassen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Schichtenfolgen Einzelschichten umfassen, die aus zumindest einem der genannten Materialien bestehen. Bevorzugt enthält jede der Schichtenfolgen zumindest eine aluminiumhaltige Nitrid-Schicht, die beispielsweise aus AlN oder aus AlGaN besteht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind der Aufwachsträger und der Leuchtdiodenträger identisch aufgebaut. Beispielsweise weisen beide Träger eine Silizium-Oberfläche auf, auf welche die gleiche aluminiumhaltige Nitrid- Schichtenfolge epitaktisch abgeschieden ist.

Vorteilhafterweise können dann für die Erzeugung des

Aufwachsträgers und des Leuchtdiodenträgers die gleichen

Technologien sowie die gleichen Herstellungsapparate

Verwendung finden. Ferner erweist es sich bei dem Verbinden der Leuchtdioden- Struktur mit dem Leuchtdiodenträger als besonders vorteilhaft, dass der Aufwachsträger und der Leuchtdiodenträger identisch aufgebaut sind, da die beiden Träger die gleichen thermischen Eigenschaften aufweisen. Dies führt zu einer Reduktion von thermischen Verspannungen beim Verbinden. Die thermischen Verspannungen können beispielsweise durch Erhitzen einer

Lotschicht zwischen der Leuchtdioden-Struktur und dem

Leuchtdiodenträger entstehen. Auch die thermischen Belastungen durch thermische Verspannungen beim Ablösen des

Aufwachsträgers von der Leuchtdioden-Struktur sind in diesem Fall reduziert.

Es wird darüber hinaus eine Leuchtdiode angegeben. Die hier beschriebene Leuchtdiode kann mittels dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Leuchtdiode hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das Verfahren offenbarten Merkmale sind auch für die hier beschriebene Leuchtdiode offenbart und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode umfasst die Leuchtdiode ein Trägersubstrat, das eine Silizium- Oberfläche aufweist. Ferner umfasst die Leuchtdiode eine aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge, die auf der Silizium- Oberfläche des Trägersubstrats aufgebracht ist. Die

Leuchtdiode umfasst ferner eine Verbindungsmittelschicht auf der dem Trägersubstrat abgewandten Oberfläche der

aluminiumhaltigen Nitrid-Schichtenfolge. Bei der

Verbindungsmittelschicht handelt es sich beispielsweise um eine Lotschicht. Die Verbindungsmittelschicht kann dabei auch aus mehreren Schichten aufgebaut sein, die beim Verbinden von Trägersubstrat und einer Leuchtdioden-Struktur durchmischen. Die Leuchtdiode umfasst ferner eine Leuchtdioden-Struktur auf der der aluminiumhaltigen Nitrid-Schichtenfolge abgewandten Oberfläche der Verbindungsmittelschicht. Schließlich umfasst die Leuchtdioden-Struktur an ihrer dem Trägersubstrat

abgewandten Oberseite zumindest einen n-Kontakt und zumindest einen p-Kontakt, wobei die Kontakte zum n-seitigen und p- seitigen Kontaktieren der Leuchtdioden-Struktur dienen. Eine Strahlungsaustrittsfläche der Leuchtdioden-Struktur, durch die im Betrieb der Leuchtdiode erzeugte elektromagnetische

Strahlung die Leuchtdioden-Struktur verlassen kann, befindet sich vorzugsweise an der Oberseite der Leuchtdioden-Struktur.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Leuchtdiode ist zwischen der Leuchtdioden-Struktur und der

Verbindungsmittelschicht eine reflektierende Schicht

angeordnet, die zur Reflexion von im Betrieb der Leuchtdiode erzeugter elektromagnetischer Strahlung in Richtung der

Oberseite der Leuchtdioden-Struktur eingerichtet ist. Bei der reflektierenden Schicht handelt es sich also um einen Spiegel, der erzeugte elektromagnetische Strahlung in Richtung der Strahlungsaustrittsfläche, also in Richtung der Oberseite der Leuchtdioden-Struktur, reflektiert. Beispielsweise enthält der Spiegel ein Metall wie Silber und/oder es handelt sich um einen dielektrischen Spiegel.

Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren zur

Herstellung einer Leuchtdiode sowie die hier beschriebene Leuchtdiode anhand von Ausführungsbeispielen und den

zugehörigen Figuren näher erläutert.

Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren IA bis ID ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.

Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren ID und 2 sind Ausführungsbeispiele einer hier beschriebenen Leuchtdiode näher erläutert. 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.

Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur IA ist ein erster Verfahrensschritt eines hier beschriebenen

Verfahrens näher erläutert. Bei dem Verfahren wird zunächst ein Leuchtdiodenträger 100 bereitgestellt. Vorliegend umfasst der Leuchtdiodenträger ein Trägersubstrat 10, das durch einen Silizium-Wafer gebildet ist. Das Trägersubstrat 10 weist eine Silizium-Oberfläche 10a, beispielsweise eine (111) -Silizium- Oberfläche auf. Auf der Silizium-Oberfläche 10a ist eine aluminiumhaltige Nitrid-Schichtenfolge 20 mit Einzelschichten 21 epitaktisch abgeschieden. Beispielsweise weist die

aluminiumhaltig Nitrid-Schichtenfolge 20 vom Trägersubstrat 10 aus gesehen die folgenden Einzelschichten in der folgenden Reihenfolge auf: AlN, AlGaN, SiGaN, SiAlGaN, GaN. Ferner ist auch folgende Schichtabfolge möglich: AlN, AlGaN, AlGaN. Bei der aluminiumhaltigen Nitrid-Schichtenfolge 20 handelt es sich vorzugsweise um eine elektrisch isolierende Schichtenfolge.

In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der Figur IB ist eine Leuchtdioden-Struktur 300 dargestellt, die auf einen Aufwachsträger 200 epitaktisch abgeschieden ist. Der Aufwachsträger 200 umfasst ein Aufwachssubstrat 30 und eine Pufferschichtenfolge 40, die auf die Aufwachsoberfläche 30a des Aufwachsträgers 30 epitaktisch abgeschieden ist und

Einzelschichten 41 umfasst. Vorliegend ist das Aufwachssubstrat 30 identisch zum

Trägersubstrat 10 gewählt, die Pufferschichtenfolge 40 ist identisch zur Nitrid-Schichtenfolge 20 gewählt. Bei der

Leuchtdioden-Struktur 300 handelt es sich um eine auf dem Materialsystem InGaN basierenden Leuchtdioden-Struktur.

Im in Verbindung mit der Figur IC schematisch dargestellten Verfahrensschritt werden die Leuchtdioden-Struktur 300 und der Aufwachsträger 200 mit dem Leuchtdiodenträger 100 verbunden. Dazu wird eine Verbindungsmittelschicht 50, zum Beispiel eine Lotschicht, an der dem Aufwachsträger 200 abgewandten

Oberfläche der Leuchtdioden-Struktur 300 angeordnet. Das

Verbinden erfolgt beispielsweise durch Erhitzen der

Verbindungsmittelschicht 50. In einem weiteren Verfahrensschritt, siehe dazu die schematische Schnittdarstellung der Figur ID, wird der

Aufwachsträger 200 von der Leuchtdioden-Struktur 300 abgelöst. Dies kann beispielsweise durch Schleifen, Ätzen und / oder Laser-Lift-Off geschehen.

Die durch das Ablösen des Aufwachsträgers 200 freigelegte Oberseite 300a der Leuchtdioden-Struktur 300 bildet die

Strahlungsaustrittsfläche der Leuchtdioden-Struktur 300. Von der Oberseite 300a der Leuchtdioden-Struktur 300 her werden ein n-Kontakt 61 und ein p-Kontakt 62 zum elektrischen

Kontaktieren der Leuchtdioden-Struktur 300 erzeugt. An der Oberseite 300a kann die Leuchtdioden-Struktur 300, wie in der Figur ID schematisch dargestellt, Aufrauungen aufweisen, die die Wahrscheinlichkeit für einen Strahlungsaustritt erhöhen. In der Figur ID ist dabei eine bereits vereinzelte

Leuchtdioden-Struktur 300 dargestellt, die einen einzigen Leuchtdiodenchip bildet.

Im Ausführungsbeispiel der Figur ID kann beispielsweise die Verbindungsmittelschicht 50 als Spiegel für die in der

Leuchtdioden-Struktur 300 erzeugte elektromagnetische

Strahlung dienen und diese in Richtung der Oberfläche 300a der Leuchtdioden-Struktur 300 reflektieren.

In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtdiode näher erläutert. In diesem

Ausführungsbeispiel umfasst die Leuchtdiode einen

Leuchtdiodenträger 100 mit einem Trägersubstrat 10 und einer aluminiumhaltigen Nitrid-Schichtenfolge 20 an der Silizium- Oberfläche 10a des Trägersubstrats 10. Die Leuchtdioden- Struktur 300 ist mittels der Verbindungsmittelschicht 50 mit dem Leuchtdiodenträger 100 verbunden.

Zusätzlich zum in Verbindung mit der Figur ID dargestellten Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Leuchtdiode umfasst die in Verbindung mit der Figur 2 beschriebene

Leuchtdiode eine reflektierende Schicht 70, die an der der Oberseite 300a abgewandten Oberfläche der Leuchtdioden- Struktur 300 angeordnet ist. Die reflektierende Schicht 70 wirkt als Spiegel für die im Betrieb der Leuchtdiode in der Leuchtdioden-Struktur 300 erzeugte elektromagnetische

Strahlung und reflektiert diese in Richtung der Oberseite 300a der Leuchtdioden-Struktur. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2009 036 843.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

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.