DE10000088A1 - Mittels Substratentfernung hergestellte optische In¶x¶Al¶y¶Ga¶z¶N-Emitter - Google Patents

Mittels Substratentfernung hergestellte optische In¶x¶Al¶y¶Ga¶z¶N-Emitter

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Abstract

Bauelemente und Verfahren zum Herstellen von lichtemittierenden InAlGaN-Bauelementen werden beschrieben, die sich aus der Entfernung von lichtemittierenden Schichten von dem Saphirwachstumssubstrat ergeben. Bei mehreren Ausführungsbeispielen werden Techniken zum Herstellen einer lichtemittierenden vertikalen InAlGaN-Diodenstruktur beschrieben, die eine verbesserte Leistungsfähigkeit und/oder eine verbesserte Kosteneffektivität ergibt. Darüber hinaus werden eine Metallverbindungs-, Substratabhebe- und eine neuartige RIE-Bauelementtrennungstechnik verwendet, um vertikale GaN-LEDs auf einem Substrat effektiv zu erzeugen, das wegen seiner thermischen Leitfähigkeit und seiner Vereinfachung der Herstellung ausgewählt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von optischen Halbleiteremissionsbauelementen, und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von hoch­ effizienten und kosteneffektiven InAlGaN-Bauelementen.
Saphir hat sich wegen seiner Stabilität bei der Hochtempe­ raturammoniakatmosphäre des Epitaxiewachstumverfahrens als das bevorzugte Substrat zum Aufwachsen von hocheffizienten lichtemittierenden InAlGaN-Bauelementen erwiesen. Saphir ist jedoch ein elektrischer Isolator mit schwacher thermischer Leitfähigkeit, woraus sich unübliche und uneffektive Bauele­ mententwürfe ergeben. Eine typische LED-Struktur, die auf Saphir aufgewachsen ist, weist zwei vorderseitige elek­ trische Kontakte und eine halbdurchlässige Metallschicht auf, um einen Strom über den p-Kontakt zu verteilen. Dies widerspricht der Standardvertikalstruktur für einen Strom­ fluß in LEDs (LED = Light Emitting Diode = lichtemittierende Diode), die auf leitenden Substraten, wie z. B. GaAs oder GaP, aufgewachsen sind, und bei denen sich ein elektrischer Kontakt auf der oberen Seite des Halbleiterbauelementes und einer auf der unteren Seite befindet. Die zwei Kontakte auf der oberen Seite an der auf Saphir basierten LED reduzieren den verwendbaren lichtemittierenden Bereich des Bauelements.
Darüber hinaus ergibt die niedrige Leitfähigkeit der p-Typ- InAlGaN-Schicht die Notwendigkeit für eine halbdurchlässige Metallschicht, um einen Strom über die p-Typ-Halbleiter­ schicht zu verteilen. Der Brechungsindex von Saphir (n ~ 1.7) ist ebenfalls niedriger als derjenige der InAlGaN- Schichten (n~2.2-2.6), die auf demselben aufgewachsen sind. Folglich ergibt diese Fehlanpassung des Brechungsin­ dexes (wobei derjenige von Saphir niedriger ist) eine Wel­ lenleitung des Lichts zwischen der absorbierenden halbdurch­ lässigen p-seitigen Strom-verteilenden Metallisierung und dem Saphir. Dies ergibt eine Absorption von 10-70% des Lichts, das bei einem handelsüblichen InAlGaN-Bauelement erzeugt wird, durch die halbdurchlässige Metallschicht.
Das Waferverbinden kann in zwei grundlegende Kategorien un­ terteilt werden: direktes Waferverbinden und metallisches Waferverbinden. Beim direkten Waferverbinden werden zwei Wafer über einen Massentransport an der Verbindungsgrenz­ fläche miteinander verbunden. Direktes Waferverbinden kann zwischen jeder Kombination aus Halbleiter-, Oxid-Materialien und dielektrischen Materialien durchgeführt werden. Dasselbe wird üblicherweise bei einer hohen Temperatur (< 400 C) und unter einem uniaxialen Druck durchgeführt. Eine geeignete Technik zum direkten Waferverbinden wird durch Kish et al. in U.S.P.N. 5,502,316 beschrieben. Beim metallischen Wafer­ verbinden wird eine metallische Schicht zwischen den zwei Verbindungssubstraten aufgebracht, um zu bewirken, daß die­ selben aneinander haften. Diese metallische Schicht kann als ein ohmscher Kontakt für entweder das aktive Bauelement, das Substrat oder beide dienen. Ein Beispiel für metallisches Verbinden ist das Umdreh-Chip-Verbinden (Flip-Chip-Bonden), eine Technik, die bei der Mikro- und Opto-Elektronikin­ dustrie verwendet wird, um ein Bauelement umgekehrt auf ei­ nem Substrat zu befestigen. Da Umdreh-Chip-Verbinden ver­ wendet wird, um das Wärmesenken eines Bauelements zu ver­ bessern, hängt das Entfernen des Substrats von der Bauele­ mentstruktur ab, und herkömmlicherweise bestehen die einzi­ gen Anforderungen an die metallische Verbindungsschicht da­ rin, daß dieselbe elektrisch leitfähig und mechanisch robust ist.
Eine opto-elektronische Vertikalresonatorstruktur ist de­ finiert, um aus einer aktiven Region zu bestehen, die durch eine lichtemittierende Schicht gebildet ist, die zwischen Begrenzungsschichten angeordnet ist, und dotiert oder undo­ tiert sein kann, oder einen p-n-Übergang enthalten kann. Die Struktur enthält ferner zumindest einen reflektierenden Spiegel, der einen Fabry-Perot-Resonator in der Richtung senkrecht zu den lichtemittierenden Schichten bildet. Das Herstellen einer opto-elektronischen Vertikalresonatorstruk­ tur bei den GaN/InxAlyGazN/AlxGa1-xN- (wobei x+y+z = 0.5) Materialsystemen stellt Herausforderungen dar, die dieselben von anderen III-V-Materialsystemen hervorheben. Es ist schwierig, InxAlyGazN-Strukturen mit einer hohen optischen Qualität aufzuwachsen. Ein Hauptaugenmerk für InxAlyGazN- Bauelemente liegt auf der Stromverteilung. Die laterale Stromverteilung in dem p-Typ-Material beträgt ~ 30-mal weni­ ger als diejenige in dem n-Typ-Material. Darüber hinaus fügt die geringe thermische Leitfähigkeit des Substrates dem Bau­ elemententwurf eine Komplexität hinzu, da die Bauelemente für ein optimales Wärmesenken mit der p-Seite nach unten an­ gebracht sein sollten.
Eine opto-elektronische Vertikalresonatorstruktur, z. B. ein Oberflächen-emittierender Vertikalresonatorlaser (VCSEL; VCSEL = Vertical Cavity Surface Emitting Laser), erfordert Hochqualitätsspiegel, z. B. mit 99.5% Reflektivität. Ein Verfahren, um Hochqualitätsspiegel zu erreichen, wird durch Halbleiterwachstumstechniken erreicht. Um die hohe Reflekti­ vität zu erreichen, die von DBR-Elementen (DBR = Distributed Bragg Reflection = verteilte Bragg Reflexion), die für VCSELs geeignet sind, (< 99%) erfordert wird, bestehen ernsthafte Materialprobleme für das Wachstum von Halbleiter- InxAlyGazN-DBR-Elementen, einschließlich Rißbildungen und Dotiermittelaufnahme. Diese Spiegel erfordern viele Perio­ den/Schichten aus sich abwechselnden Indium-Aluminium-Gal­ lium-Nitrid-Zusammensetzungen (InxAlyGazN/Inx,Aly,Gaz,N). Im Gegensatz zu den Halbleiter-DBR-Elementen ist es relativ einfach, dielektrische DBR-Elemente (D-DBR-Elemente) mit Reflektivitäten von über 99% in dem spektralen Bereich her­ zustellen, der durch das InxAlyGazN-System abgedeckt wird. Diese Spiegel werden typischerweise durch Aufdampf- oder Sputter-Techniken aufgebracht, aber eine MBE-Technik (MBE = Molecular Beam Epitaxal = Molekularstrahlepitaxie) und eine MOCVD-Technik (MOCVD = Metal-Organic Chemical Vapor Deposition = chemische Metall-Organik-Dampfaufbringung) können ebenfalls verwendet werden. Jedoch ist lediglich eine Seite der aktiven Region für eine D-DBR-Element-Aufbringung zugänglich, wenn das Grund-Substrat nicht entfernt ist. Das Erzeugen einer opto-elektronischen InxAlyGazN-Vertikalreso­ natorstruktur würde erheblich einfacher sein, falls es mög­ lich wäre, D-DBR-Elemente mit beiden Seiten einer aktiven InxAlyGazN-Region zu verbinden und/oder auf denselben aufzu­ bringen.
In "Low threshold, wafer fused long wavelength vertical cavity lasers", Applied Physics Letters, Bd. 64, Nr. 12, 1994, S. 1463-1465 lehrt Duddley et al. das Verbinden von AlAs/GaAs-Halbleiter-DBR-Elementen mit einer Seite einer Vertikalresonatorstruktur durch direktes Waferverbinden, während in "Room-Temperature Continuous-Wave Operation of 1.430 µm Vertical-Cavity Lasers", IEEE Photonics Technology Letters, Bd. 7, Nr. 11, November 1995, Babic et al. das Ver­ binden von Halbleiter-DBR-Elementen mit beiden Seiten einer InGaAsP-VCSELS durch direktes Waferverbinden lehrt, um die großen Brechzahlschwankungen zwischen AlAs/GaAS zu verwen­ den. Wie es beschrieben werden wird, ist das Waferverbinden von D-DBR-Elementen mit InxAlyGazN erheblich komplizierter als ein Halbleiter-mit-Halbleiter-Waferverbinden und war bisher im Stand der Technik nicht bekannt.
In "Dielectrically-Bonded Long Wavelenght Vertical Cavity Laser on GaAs Substrates Using Strain-Compensated Multiple Quantum Wells", IEEE Photonics Technology Letters, Bd. 5, Nr. 12, Dezember 1994, offenbart Chua et al. AlAs/GaAs- Halbleiter-DBR-Elemente, die mittels einer Aufschleuder­ glasschicht an einem InGaAsP-Laser befestigt sind. Das Aufschleuderglas ist kein geeignetes Material für eine Verbindung bei einem VCSEL zwischen den aktiven Schichten und dem DBR-Element, da es schwierig ist, die präzise Dicke des Aufschleuderglases zu steuern, wodurch folglich die kritische Schichtsteuerung, die für einen VCSEL-Resonator erforderlich ist, verloren geht. Darüber hinaus können die Eigenschaften des Aufschleuderglases inhomogen sein, wodurch Streuverluste oder andere Verluste in dem Resonator verur­ sacht werden.
Das Aufwachsen von optischen Spiegeln aus AlxGa1-xN/GaN- Paaren von Halbleiter DBR-Element-Spiegeln mit Reflekti­ vitäten, die für VCSEL geeignet ist, z. B. < 99%, ist schwierig. Theoretische Berechnungen der Reflektivität deuten darauf hin, daß, um die erforderliche hohe Reflek­ tivität zu erzielen, ein hoher Indexkontrast erforderlich ist, der lediglich durch Erhöhen der Al-Zusammensetzung der AlxGa1-xN-Schicht mit einem niedrigen Index und/oder durch Aufweisen von mehr Schichtperioden erzielt werden kann (Materialeigenschaften sind Ambacher et al., MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research, 2 (22) 1997 entnommen). Beide dieser Lösungsansätze führen ernsthafte Herausforderungen ein. Falls Strom durch die DBR-Element- Schichten geleitet wird, ist es wichtig, daß die DBR-Ele­ mente leitfähig sind. Um ausreichend leitfähig zu sein, muß die AlxGa1-xN-Schicht geeignet dotiert sein. Die Dotiermit­ telaufnahme ist nicht ausreichend, wenn die Al-Zusammen­ setzung nicht auf unter 50% für eine Si-(n-Typ)Dotierung und auf unter 17% für eine Mg-(p-Typ)Dotierung reduziert ist. Die Anzahl von Schichtperioden, die erforderlich ist, um eine ausreichende Reflektivität unter Verwendung von Schichten mit einer geringeren Al-Zusammensetzung zu erzie­ len, erfordert jedoch eine große Gesamtdicke des AlxGa1-xN- Materials, wodurch das Risiko, daß sich in der Epitaxie­ schicht Risse bilden, erhöht wird, und die Zusammensetzungs­ steuerung reduziert wird. In der Tat ist der Al30Ga70N/GaN- Stapel von Fig. 1 bereits ~2.5 µm dick und ist weit davon entfernt, für einen VCSEL ausreichend reflektierend zu sein. Folglich erfordert ein DBR-Element mit einer hohen Reflek­ tivität, das auf diesem Schichtpaar basiert, eine Gesamt­ dicke, die erheblich größer als 2.5 µm ist, und es würde schwierig sein, dasselbe zuverlässig aufzuwachsen, hat man die Fehlanpassung zwischen den AlN- und GaN-Wachstumstem­ peraturen gegeben. Sogar obwohl die Rißbildung kein großes Problem darstellt, falls die Schichten nicht dotiert sind, stellen die Zusammensetzungssteuerung und die AlN/GaN- Wachstumstemperaturen immer noch große Herausforderungen bezüglich des Aufwachsens von DBR-Elementen mit hoher Re­ flektivität dar. Folglich sind sogar bei Anwendungen, bei denen die DBR-Elemente keinen Strom leiten müssen, keine Spiegelstapel mit Reflektivitäten von < 99% bei dem InxAlyGazN-Materialsystem gezeigt worden. Aus diesem Grund sind dielektrisch-basierte DBR-Spiegel bevorzugt.
Halbleiterbauelemente werden auf Wafern zu vielen Tausenden bis zu Zehntausenden auf einmal hergestellt. Die Wafer müs­ sen vor dem Verpacken in einzelne Chips vereinzelt werden. Falls Saphir als das Wachstumssubstrat verwendet wird, muß das Saphirsubstrat gedünnt und vereinzelt werden. Die Härte und die hexagonale Kristallstruktur des Saphirs machen die Vereinzelungsoperation schwierig und aufwendig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein lichtemittierendes InAlGaN-Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines vertikal leitfähigen lichtemittierenden AlInGaN-Bauelementes zu schaffen, so daß die Leistungs­ fähigkeit des Bauelementes verbessert, und der Aufwand beim Herstellen desselben reduziert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein lichtemittierendes InAlGaN- Bauelement gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines vertikal leitfähigen lichtemittierenden AlInGaN-Bau­ elements gemäß Anspruch 10 gelöst.
Bei dieser Erfindung werden Bauelemente und Techniken zum Herstellen von lichtemittierenden InAlGaN-Bauelementen beschrieben, die sich aus dem Entfernen von lichtemittie­ renden Schichten von dem Saphirwachstumssubstrat ergeben. Bei mehreren Ausführungsbeispielen werden Techniken zum Her­ stellen einer vertikalen lichtemittierenden InAlGaN-Dioden­ struktur beschrieben, die eine verbesserte Leistungsfähig­ keit und/oder eine verbesserte Kosteneffektivität ergeben.
Darüber hinaus werden eine Metallverbindungs-, Substratabhe­ be- und eine neuartige RIE-Bauelementtrennungstechnik ver­ wendet, um vertikale GaN-LEDs oder oberflächenemittierende Vertikalresonatorlaser (VCSEL) auf einem Substrat zu er­ zeugen, das wegen seiner thermischen Leitfähigkeit und sei­ ner Vereinfachung der Herstellung ausgewählt ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die begleitenden Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines licht­ emittierenden InAlGaN-Bauelements mit einer Verbin­ dungsschicht, die aus ohmschen Kontaktschichten be­ steht, an der InAlGaN-Heterostruktur und Haft­ schichten an dem Grundsubstrat;
Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines licht­ emittierenden InAlGaN-Bauelements mit einer Ver­ bindungsschicht, die aus ohmschen Kontaktschichten besteht, an der InAlGaN-Heterostruktur und mit fer­ ner ohmschen Kontaktschichten an einem elektrisch leitenden Grundsubstrat;
Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines licht­ emittierenden InAlGaN-Bauelements mit sich gegen­ überliegenden DBR-Spiegelstapeln (DBR = Distributet Bragg Reflection = verteilte Bragg Reflexion) auf beiden Seiten der lichtemittierenden Schichten, um ein Vertikalresonatorbauelement zu bilden. Die Ver­ bindungsschicht besteht aus ohmschen Kontaktschich­ ten an der InAlGaN-Heterostruktur und ferner aus ohmschen Kontaktschichten an einem elektrisch lei­ tenden Grundsubstrat; und
Fig. 4A-D ein bevorzugtes Verfahren zum Vereinzeln von lichtemittierenden InAlGaN-Bauelementen. In Fig. 4A werden die InAlGaN-Schichten, die auf einem Saphir­ substrat gewachsen sind, mit ohmschen Kontakt- und Verbindungsschichten beschichtet. In Fig. 4B wird ein Grundsubstrat mit den InAlGaN-Schichten verbun­ den, bevor das Saphirsubstrat entfernt wird. In Fig. 4C werden die InAlGaN-Bauelemente durch Mesa­ ätzen durch das InAlGaN-Bauelement definiert. In Fig. 4D werden die Bauelemente schließlich vonei­ nander getrennt, indem das Grundsubstrat vereinzelt wird.
Diese Erfindung befaßt sich mit dem Aufbauen von lichtemit­ tierenden vertikal leitenden InAlGaN-Bauelementen, die als Bauelemente definiert sind, bei denen sich die ohmschen Kontakte an den InAlGaN-Bauelementschichten auf gegenüber­ liegenden Seiten, d. h. oben und unten, von den InAlGaN-Bau­ elementschichten befinden.
Eine bevorzugte Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. Zu Beginn wird ein lichtemittierendes InAlGaN-Bauelement 20 auf ein Opferwachstumssubstrat 30, wie z. B. Saphir, aufgewachsen. Die Struktur wird so aufgewach­ sen, daß die p-Typ-Schicht 20a freiliegt. Ein reflektieren­ der ohmscher Kontakt 18 wird auf den p-Typ-InAlGaN-Schichten 20a aufgebracht. Die InAlGaN-Struktur wird daraufhin mit einem Grundsubstrat 12 mittels Verbindungsschichten 16 ver­ bunden, die zwischen den lichtemittierenden InAlGaN-Schich­ ten 20 und dem Grundsubstrat 12 angeordnet sind. Die Mate­ rialien für die Verbindungsschicht 16 sind ausgewählt, um eine starke mechanische Verbindung zu liefern und elektrisch leitfähig zu sein. Im allgemeinen weist die Verbindungs­ schicht eine Mehrzahl von Schichten auf, d. h. die ersten Verbindungsschichten 16a, die auf den InAlGaN-Bauelement­ schichten aufgebracht sind, und die zweiten Verbindungs­ schichten 16b, die auf dem Grundsubstrat aufgebracht sind. Die Verbindungsschichten 16 werden mittels einer beliebigen Anzahl von Einrichtungen aufgebracht, die im Stand der Tech­ nik bekannt sind, wie z. B. durch Elektronenstrahlaufdamp­ fung, Sputtern und Elektro-Plattieren. Nach dem Verbinden wird das Opfersaphirwachstumssubstrat 30 über eine von vielen Substratentfernungstechniken entfernt, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, wie z. B. durch Laserschmel­ zen, mechanisches Schleifen und chemisches Ätzen von Opfer­ schichten. Daraufhin werden die InAlGaN-Schichten struktu­ riert, geätzt und kontaktiert, um ein lichtemittierendes elektrisches Injektionsbauelement zu liefern. Die Verbin­ dungsschicht dient als eine Stromverteilungsschicht mit einem niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand, als ein ohmscher Kontakt an den p-InAlGaN-Schichten und eine Haftschicht an dem Grundsubstrat.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 gezeigt. Wie in Fig. 1 werden die lichtemittierenden InAlGaN-Bauelementschichten auf einem Opfersubstrat 30 aufgewachsen, wobei ein reflektierender ohmscher Kontakt 18 auf der freiliegenden p-Typ-Schicht 20a aufgebracht wird. Nun wird die InAlGaN-Struktur 20 + 18 mit einem Grundsub­ strat 12 verbunden, das über Verbindungsschichten 16 elek­ trisch leitfähig ist. Dieses Substrat kann ein Halbleiter, ein Dielektrikum oder Metall sein. In dem Fall eines Halb­ leitersubstrats muß die Verbindungsschicht benachbart zu dem Substrat 24a sein oder aus ohmschen Kontaktschichten an demselben bestehen, wobei ein zweiter ohmscher Kontakt auf der Seite des Substrats aufgebracht wird, die der verbunde­ nen Grenzfläche 24b gegenüberliegt. Nach dem Befestigen des Grundsubstrats wird das Opferwachstumssubstrat entfernt, und ein ohmscher n-Typ-Kontakt 22 wird an den n-InAlGaN-Schich­ ten vorgesehen. Als ein Ergebnis wird ein lichtemittierendes vertikal leitfähiges InAlGaN-Bauelement erhalten. Dieses Bauelement weist aufgrund des geringen spezifischen Wider­ stands des Halbleiter- oder Metall-Grundsubstrats eine exzellente Stromverteilung auf, woraus sich eine niedrige Vorwärtsspannung und eine hohe Elektro-Zu-Opto-Umwandlungs­ effizienz ergibt. Da sich zusätzlich lediglich ein einziger ohmscher Kontakt auf dem Bauelement befindet, und keine ak­ tive Region des Bauelements während der Herstellung des zweiten ohmschen Kontakts des Bauelements entfernt wird, wird mehr als 75% der verfügbaren aktiven Region für eine unblockierte Lichtemission bewahrt, verglichen mit weniger als 40% bei handelsüblich verfügbaren Bauelementen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall wird zusätzlich zu den p-seitigen ohmschen Kontakten 18 ein DBR-Spiegelstapel 26a auf die p-InAlGaN-Schicht 20a aufgebracht. Der Spiegelstapel kann aus einem oder mehreren der folgenden Materialien bestehen: Dielektrikum, Halbleiter und Metall. Die Struktur ist mit einem Grundsubstrat 12 über Verbindungsschichten 16 verbun­ den, die eine Haftverbindung mit dem Grundsubstrat 12 und einen elektrischen Kontakt mit den p-seitigen ohmschen Kon­ taktmetallen 18 liefern. Das Material und die Dicke der Verbindungsschicht 16 sollten ausgewählt sein, um ein Ge­ fährden der DBR-Element-Spiegelstapelreflektivität während des Befestigens des Grundsubstrats zu vermeiden. Nach der Entfernung des Opferwachstumssubstrats 30 wird ein zweiter DBR-Element-Spiegelstapel 26b an der opto-elektronischen InAlGaN-Vertikalresonatorstruktur auf der Seite aufgebracht, die dem ersten Spiegelstapel 26a gegenüberliegt. Der wahl­ weise zweite Spiegelstapel 26b wird strukturiert und geätzt, um Bereiche für ohmsche n-Typ-Kontakte 22 zu liefern. Für einen oberflächenemittierenden Vertikalresonatorlaser müssen die Spiegel eine sehr hohe Reflektivität < 99% aufweisen. Für eine Resonanzhohlraum-LED ist die Reflektivitätsanforde­ rung an die Spiegel bzw. den Spiegel verringert (< 60%). Der erste und der zweite ohmsche Substratkontakt 24a, 24b liefern ein vertikal leitfähiges Bauelement.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen von lichtemittie­ renden InAlGaN-Bauelementen ist in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4a zeigt lichtemittierende InAlGaN-Schichten 20a und 20b, die auf einem Wachstumssubstrat 30 aufgewachsen sind, wobei ein reflektierender ohmscher Silberkontakt 18 auf der p-Typ- InAlGaN-Schicht aufgebracht ist. Für den ohmschen p-Typ- Kontakt wird Silber wegen seiner hohen Reflektivität für die Wellenlängen des Lichts, das typischerweise von einem licht­ emittierenden InAlGaN-Bauelement emittiert wird, und wegen seines niedrigen Kontaktwiderstandswerts bezüglich p-Typ- InAlGaN bevorzugt. Für Bauelemente, bei denen die InAlGaN- Schichten mit der n-Typ-Schicht am weitesten von dem Saphir­ wachstumssubstrat entfernt aufgewachsen sind, ist alternativ dazu Aluminium eine exzellente Wahlmöglichkeit für ein ohm­ sches Metall, da dasselbe ebenfalls eine hohe Reflektivität in dem sichtbaren Wellenlängenbereich des Lichts aufweist, das typischerweise durch InAlGaN-Bauelemente emittiert wird, und außerdem einen exzellenten ohmschen Kontakt mit n-Typ- InAlGaN herstellt. Über der Bauelementstruktur ist ein Grundsubstrat 12 mit einem niedrigen spezifischen elek­ trischen Widerstand gezeigt, das mit einem ersten 24a und einem zweiten 24b ohmschen Kontakt versehen ist, um die vertikale Leitung zu vereinfachen. Es kann eine Verbindungs­ schicht 16a auf dem ersten ohmschen Substratkontakt aufge­ bracht sein. Wahlweise ist eine zweite Verbindungsschicht 16 auf dem p-seitigen ohmschen Kontakt 18 aufgebracht, um ein mechanisch starkes metallisches Waferverbinden in einem spä­ teren Schritt zu vereinfachen. In Fig. 4b ist das Grundsub­ strat gezeigt, wie es durch Waferverbinden mittels der Ver­ bindungsschichten mit den InAlGaN-Schichten verbunden ist. In Fig. 4c ist das Wachstumssubstrat 30 entfernt worden, wo­ bei ein ohmscher Kontakt 22 an den n-InAlGaN-Schichten vor­ gesehen wird. Daraufhin werden Mesa 32 durch die InAlGaN- Schichten geätzt, um einzelne aktive Bauelementbereiche zu definieren. In Fig. 4d ist das Grundsubstrat vereinzelt wor­ den, um einzelne lichtemittierende InAlGaN-Bauelemente von­ einander zu trennen. Silizium wird für das Grundsubstrat be­ vorzugt, da dasselbe einfach zu dünnen ist und sich einfach in sehr kleine Chips sägen läßt, und da dasselbe einen ge­ ringen spezifischen elektrischen Widerstand und eine hohe thermische Leitfähigkeit verglichen mit anderen üblichen Substraten aufweist. Dieses Verfahren ermöglicht das ein­ fache Vereinzeln von InAlGaN-Bauelementen und vermeidet die Probleme, die dem Vereinzeln von Saphir zugeordnet sind. Es ist ferner möglich, die Mesa vor dem Befestigen des Grund­ substrats zu ätzen, und nicht erst nach dem Entfernen des Wachstumssubstrats.

Claims (16)

1. Lichtemittierendes InAlGaN-Bauelement (10) mit
einem Grundsubstrat (12);
einer lichtemittierenden AlInGaN-Struktur (20), die Bauelementschichten (20a, 20b) mit einer ersten und einer zweiten Polarität aufweist, die sich in der Nähe einer oberen Seite des Grundsubstrats (12) befinden;
einem ersten Bauelementkontakt (22) an einer oberen Sei­ te der lichtemittierenden AlInGaN-Struktur;
einer Waferverbindungsschicht (16), die zwischen dem Grundsubstrat (12) und der AlInGaN-Struktur (20) ange­ ordnet ist; und
einem zweiten Bauelementkontakt (18), der in der wafer­ verbindungsschicht (16) positioniert ist und mit einer unteren Seite der lichtemittierenden AlInGaN-Struktur (20) elektrisch verbunden ist.
2. Bauelement (10) gemäß Anspruch 1, bei dem der zweite Bauelementkontakt (18) zumindest 50% Silber enthält.
3. Bauelement (10) gemäß Anspruch 1, bei dem der zweite Bauelementkontakt (18) zumindest 50% Aluminium enthält.
4. Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden An­ sprüche, bei dem das Grundsubstrat (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Metalle und Halbleiter aufweist.
5. Bauelement (10) gemäß Anspruch 4, bei dem das Grundsub­ strat (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sili­ zium, Germanium, Glas, Kupfer und Galliumarsenid auf­ weist.
6. Bauelement (10) gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem das Grundsubstrat (12) ein Halbleiter ist, und das ferner einen ersten ohmschen Substratkontakt (24A) aufweist, der auf der oberen Seite des Grundsubstrats (12) posi­ tioniert ist.
7. Bauelement (10) gemäß Anspruch 6, das ferner einen zwei­ ten ohmschen Substratkontakt (24B) aufweist, der mit einer unteren Seite des Grundsubstrats (12) elektrisch verbunden ist.
8. Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden An­ sprüche, das ferner ein Paar von polierten Spiegeln aufweist, die auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen der lichtemittierenden InAlGaN-Struktur (20) positio­ niert sind, und einen kantenemittierenden Laser bildet.
9. Bauelement (10) gemäß einem der vorhergehenden An­ sprüche, das ferner folgende Merkmale aufweist:
einen ersten dielektrischen Braggreflektorspiegel (26B), der auf der oberen Seite der lichtemittierenden InAlGaN-Struktur (20) positioniert ist; und
einen zweiten dielektrischen Braggreflektorspiegel (26A), der in der Waferverbindungsschicht (16) positio­ niert ist und sich benachbart zu der unteren Seite der lichtemittierenden InAlGaN-Struktur (20) befindet.
10. Verfahren zum Herstellen eines vertikal leitfähigen lichtemittierenden AlInGaN-Bauelements (10), das fol­ gende Schritte aufweist:
Aufwachsen einer lichtemittierenden AlInGaN-Struktur (20), die Bauelementschichten (20a, 20b) einer ersten und einer zweiten Polarität aufweist, auf einem Wachstumssubstrat (30);
Aufbringen einer ersten ohmschen Metallschicht (18) auf einer freiliegenden Seite der lichtemittierenden InAlGaN-Struktur (20);
Aufbringen einer zweiten ohmschen Metallschicht (24a) auf einem Grundsubstrat (12); und
Verbinden der ersten und der zweiten ohmschen Metall­ schicht (18, 24a) durch Waferverbinden, um einen ersten elektrischen Kontakt in der Waferverbindungsgrenzfläche zu bilden.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die erste ohmsche Metallschicht (18) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Silber, Nickel, Aluminium, Gold und Kobalt aufweist.
12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, das ferner folgende Schritte aufweist:
Entfernen des Wachstumssubstrats (30); und
Herstellen eines zweiten elektrischen Kontakts (22) an einer neu freiliegenden Seite der lichtemittierenden InAlGaN-Struktur.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, das ferner den Schritt des Ätzens von Mesas durch die lichtemittierende AlInGaN- Struktur (20) entsprechend einer gewünschten Bauelement­ größe aufweist.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, das ferner den Schritt des Vereinzelns des Grundsubstrats (12) aufweist.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem der Schritt des Aufwachsens einer lichtemittierenden InAlGaN-Struktur den Schritt des Aufwachsens eines AlInGaN-Films mit einer Dicke, die größer als 50 µm ist, auf dem Wachstumssubstrat (30) aufweist.
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem das Grundsubstrat (12) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Metalle und Halbleiter aufweist.
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