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DE10056476B4 - Strahlungsemittierender Halbleiterkörper und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Strahlungsemittierender Halbleiterkörper und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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Abstract

Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) mit einer strahlungserzeugenden Schichtenfolge (2) und einer für die erzeugte Strahlung zumindest teilweise durchlässigen Fensterschicht (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterschicht (3) eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) aufweist, die mittels Flüssigphasenepitaxie hergestellt sind und die entfernt von der Schichtenfolge (2) jeweils einen Al-Gehalt aufweisen, bei dem AlGaAs für die erzeugte Strahlung durchlässig ist, und der Al-Gehalt in jeder der AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) in Richtung zur strahlungserzeugenden Schichtenfolge (2) hin abnimmt, wobei die benachbart zur aktiven Schichtenfolge (2) liegende AlGaAs-Schicht (6) im Übergangsbereich zur aktiven Schichtenfolge (2) einen Al-Gehalt aufweist, der unterhalb der Transmissionsgrenze für die erzeugte Strahlung liegt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Sie bezieht sich weiterhin auf ein verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterkörpers.
  • Eine lichtemittierende Diode mit einem strahlungsdurchlässigen Fenster ist beispielsweise aus US 5869849 A bekannt. Hierin ist ein Halbleiterchip mit einer aktiven Schichtenfolge auf der Basis von AlGaInP beschrieben, der ein Fenster aus GaP aufweist, das mittels Wafer-Bonding-Technik aufgebracht ist.
  • In der US 5661742 A ist eine Leuchtdiodenstruktur beschrieben, die eine epitaktisch aufgebrachte InGaP-Fensterschicht aufweist.
  • In der Druckschrift US 5665984 A wird eine lichtemittierende Diode beschrieben, die eine strahlungserzeugende Schichtenfolge aufweist, wobei der strahlungserzeugenden Schichtenfolge eine Fensterschicht mit variierendem Al-Gehalt nachfolgt.
  • In der Druckschrift GB 2315920 A wird eine lichtemittierende Diode beschrieben, die eine strahlungserzeugende Schichtenfolge aufweist, wobei der strahlungserzeugenden Schichtenfolge eine Fensterschicht mit variierendem Al-Gehalt nachfolgt, in der der Al-Gehalt in Richtung zur strahlungserzeugenden Schichtenfolge hin abnimmt und an der Grenzfläche zur strahlungserzeugenden Schichtenfolge größer als im Bereich des pn-übergangs ist.
  • In der Druckschrift DE 19944020 A1 wird beschrieben, die Korrosion der freiliegenden Oberflächen von Begrenzungsschichten mit hohem Al-Anteil in AlGaAs-LEDs durch Platzieren eines Ursprungsoxids an den freiliegenden Oberflächen zu vermindern.
  • Die Druckschrift US 5103271 A beschreibt das Aufbringen einer Schutzschicht aus GaAs auf eine GaAlAs-Struktur.
  • Wafergebondete Fensterschichten verursachen aufgrund der zusätzlich zu den Epitaxieprozessen erforderlichen Wafer-Bonding-Prozessschritte einen erheblichen zusätzlichen technischen Aufwand und epitaktisch aufgebrachte GaP-basierende Fensterschichten können nur auf GaP-basierende oder ähnliche aktive Schichtenfolgen aufgebracht werden.
  • Unter GaP-basierenden Schichten sind im vorliegenden Zusammenhang alle AIII-BV-Halbleiterzusammensetzungen zu verstehend, die auf den A-Platz Ga und auf dem B-Platz P aufweisen. Hierunter fallen insbesondere entsprechende ternären und quaternären Verbindungen, wie InGaAlP, InGaP und GaAlP, sowie auch GaP selbst.
  • Für eine Reihe von aktiven oder passiven optoelektronischen Schichtenfolgen, die insbesondere auf GaAs-Substraten aufgewachsen werden, wie beispielsweise IR-emittierende oder -detektierende Schichtenfolgen auf der Basis von GaAs, sind bislang keine zufriedenstellenden Fensterschichten bekannt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper der eingangs genannten Art, insbesondere einen infrarotemittierenden Halbleiterkörper bereitzustellen, der eine Fensterschicht aufweist, die kostengünstig herstellbar ist und vergleichsweise unempfindlich gegenüber Korrosion durch Oxidation ist.
  • Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Bauelements angegeben werden.
  • Die erstgenannte Aufgabe wird durch einen Halbleiterkörper mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers gemäß Patentanspruch 1 und der auf diesen zurückbezogenen Unteransprüche ist Gegenstand des Patentanspruches 12. Bevorzugte Weiterbildungen des Halbleiterkörpers und des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß der Erfindung weist bei einem strahlungsemittierenden Halbleiterkörper der eingangs genannten Art die Fensterschicht eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden AlGaAs-Schichten auf, die mittels Flüssigphasenepitaxie hergestellt sind und die entfernt von der Schichtenfolge jeweils einen Al-Gehalt aufweisen, bei dem AlGaAs für die erzeugte Strahlung durchlässig ist, und der Al-Gehalt in jeder der AlGaAs-Schichten in Richtung zur strahlungserzeugenden Schichtenfolge hin abnimmt.
  • In der Fensterschicht weist die benachbart zur Schichtenfolge angeordnete AlGaAs-Schicht im Übergangsbereich zur Schichtenfolge einen Al-Gehalt auf, bei dem AlGaAs für erzeugte Strahlung im Wesentlichen undurchlässig ist. Dieser Übergangsbereich ist vorzugsweise zwischen etwa 10 nm bis 30 nm dick.
  • Die Fensterschicht ist weiterhin besonders bevorzugt mittels Flüssigphasenepitaxie oder einem gleichgearteten Verfahren und die Schichtenfolge ist mittels Gasphasenepitaxie, insbesondere mittels metallorgansicher Gasphasenepitaxie oder Molekularstrahlepitaxie, oder dergleichen epitaktisch aufgewachsen.
  • Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise auch zur Herstellung von strahlungsdetektierenden Bauelementen eingesetzt werden.
  • Die Erfindung und deren Vorteile werden im Folgenden anhand von mehreren Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den 1a bis 2e erläutert. Es zeigen:
  • 1a eine prinzipielle Darstellung der Schichtenfolge eines Halbleiterkörpers gemäß der Erfindung;
  • 1b eine schematische Darstellung eines Diagramms, in dem der Al-Gehalt in dem Halbleiterkörper gemäß 1a über der Schichtdicke aufgetragen ist; und
  • 2a bis 2a eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zum Herstellen eines Halbleiterkörpers gemäß 1a.
  • Bei einem Halbleiterkörper gemäß 1a ist auf einer Fensterschicht 3, die aus drei aufeinanderfolgenden AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 besteht, eine strahlungserzeugende Schichtenfolge 2 (im Weiteren jeweils nur kurz mit „aktiver Schichtenfolge” bezeichnet) epitaktisch aufgewachsen. Die aktive Schichtenfolge 2 weist beispielsweise eine Lumineszenzdiodenstruktur oder eine vertikal oberflächenemittierende Laserdiodenstruktur (beispielsweise eine sogenannte VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)- oder VECSEL(Vertical External Cavity Surface Emitting Laser)-Struktur) auf. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine auf der Basis von GaAs hergestellte Infrarot emittierende Halbleiterstruktur.
  • Die aktive Schichtenfolge 2 ist vorzugsweise mittels metallorganischer Dampfphasenepitaxie hergestellt.
  • Die oben genannten Strukturen für die aktive Schichtenfolge 2 sind hinlänglich bekannt und bedürfen von daher an dieser Stelle keiner eingehenden Erläuterung.
  • Die drei aufeinanderfolgenden AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 sind mittels Flüssigphasenepitaxie hergestellt und haben jeweils einen sich über die Schichtdicke ändernden Al-Gehalt. Jede der AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 weist auf der entfernt von der aktiven Schichtenfolge 2 liegenden Seite einen Al-Gehalt auf, der deutlich über dem Al-Gehalt liegt, bei dem AlGaAs für die in der aktiven Schichtenfolge 2 erzeugte Strahlung im Wesentlichen undurchlässig ist. Diese Grenze des Al-Gehalts wird im folgenden jeweils nur kurz als Transmissionsgrenze bezeichnet.
  • Von der entfernt von der aktiven Schichtenfolge 2 liegenden Seite zur Schichtenfolge 2 hin, nimmt in jeder der AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 der Al-Gehalt kontinuierlich ab. Auf der der aktiven Schichtenfolge 2 zugewandten Seite liegt der Al-Gehalt, wenn überhaupt, jeweils nur für eine Schichtdicke von 10 nm bis 30 nm der Al-Gehalt unter der Transmissionsgrenze.
  • Folglich weist der Al-Gehalt, wie in dem Diagramm der 1b schematisch dargestellt, über die drei aufeinanderfolgenden AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 einen sägezahnartigen Verlauf auf. Dort ist auf der waagrechten Achse die Wachstumsrichtung und auf der senkrechten Achse der Al-Gehalt aufgetragen und die Transmissionsgrenze des Al-Gehalts durch die gestrichelte Linie mit der Bezeichnung TG angedeutet.
  • Vorzugsweise weist die benachbart zur aktiven Schichtenfolge 2 liegende AlGaAs-Schicht 6 im Übergangsbereich zur Schichtenfolge 2 über eine Schichtdicke, die zwischen 10 nm und 30 nm liegt, einen Al-Gehalt auf, der unterhalb der Transmissionsgrenze liegt. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß eine Oxidation der Al-haltigen Schicht an Luft verhindert werden kann, die u. a. eine unerwünschte elektrisch isolierende Sperrschicht für die nachfolgend aufgebrachte Schichtenfolge 2 darstellen würde.
  • Die Gesamtschichtdicke d aller AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 liegt vorzugsweise zwischen etwa 100 μm und 200 μm. Sie stellen zu sammen folglich einen mechanisch stabilen Träger für die aktive Schichtenfolge 2 dar, deren Gesamtdicke in der Regel im Bereich von nur einigen μm liegt.
  • Die AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 sind bevorzugt mittels Flüssigphasenepitaxie (LPE) hergestellt und sind typisch jeweils bis zu 50 μm dick. Eine bei der Flüssigphasenepitaxie auftretende Al-Verarmung in Wachstumsrichtung wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen AlGaAs-Mehrfachstruktur „unschädlich” gemacht. Unter Zugrundelegung einer erfindungsgemäßen AlGaAs-Mehrfachstruktur mit zwei oder mehreren AlGaAs-Schichten können somit mittels eines Mehrfach-LPE-Wachstum bzw. -bootprozesses freitragende transparente AlGaAs-LPE-Schichten größerer Schichtdicken hergestellt werden. Typische Gesamtschichtdicken zwischen 100–200 μm mit ausreichender mechanischer Stabilität können auf diese Weise sehr einfach erzielt werden. Die Abscheidetemperaturen liegen typisch bei 700–1000°C.
  • Insgesamt darf der Al-Gehalt in der AlGaAs-Mehrfachstruktur 4, 5, 6 nicht über größere Schichtdicken (> 100 nm) unterhalb des Transparenzbereichs für das in der aktiven erzeugten Licht absinken, damit keine signifikante (> 3%) Absorption des emittierten Lichts in den AlGaAs-Schichten stattfinden kann. Dünne Schichten (typisch 10–30 nm) mit einem Aluminiumgehalt unterhalb des Transparenzbereichs (man vergleiche beispielsweise den in 1b eingekreisten Übergangsbereich 10 von der AlGaAs-Mehrschichtstruktur zur aktiven Schichtenfolge 2) können jedoch insbesondere als Abdeckschicht für hochaluminiumhaltige AlGaAs-Schichten sinnvoll sein, damit eine Oxidation der Al-haltigen Schicht an Luft verhindert werden kann, die u. a. eine unerwünschte elektrisch isolierende Sperrschicht zu den nachfolgenden Epitaxieschichten der aktiven Schichtenfolge 2 darstellen würde.
  • Bei dem in den 2a bis 2e schematisch dargestellten Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers gemäß den 1a und 1b werden zunächst auf einem Epitaxiesubstrats 7, das beispielsweise aus GaAs oder aus einem anderen geeigneten Material besteht, mittels Flüssigphasenepitaxie nacheinander drei AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 aufgewachsen. Diese Prozessschritte erfolgen bei einer ersten Prozesstemperatur, die vorzugsweise zwischen etwa 700°C und etwa 1000°C liegt.
  • Nachfolgend werden die Schichten der aktiven Schichtenfolge 2 auf die AlGaAs-Mehrschichtstruktur 4, 5, 6 mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie oder Molekularstrahlepitaxie bei einer zweiten Prozesstemperatur aufgebracht, die niedriger ist als die erste Prozesstemperatur ist und im Bereich zwischen etwa 400°C und etwa 800°C liegt.
  • Nachfolgend werden auf den einander gegenüberliegenden Hauptflächen des Halbleiterkörpers 1 elektrische Kontaktschichten 8 und 9 hergestellt. Die AlGaAs-Schichten 4, 5, 6 sind bei einer derartigen Anordnung der elektrischen Kontaktschichten elektrisch leitend dotiert.
  • Optional wird vorher das Epitaxiesubstrat 7 entfernt, um die Strahlungsabsorption innerhalb des Substratbereichs des Halbleiterkörpers, das heißt außerhalb der aktiven Schichtenfolge 2 weiter zu verringern.
  • Der Rückseitenkontakt 9 ist vorzugweise spiegelnd ausgebildet, falls eine Strahlungsaus- oder -einkopplung ausschließlich nach vorne und zur Seite bzw. von vorne und von der Seite vorgesehen ist.
  • Die erfindungsgemäße Halbleiter-Schichtenfolge eignet sich besonders bevorzugt für die Herstellung von Halbleiterkörpern, bei denen die Wellenlänge der über die Fensterschicht 3 aus- bzw. einzukoppelnden Strahlung im infraroten oder roten Spektral-Bereich und unter 870 nm liegt. Die Absorptionskante der Fensterschicht 3 ist vorteilhafterweise mit Hilfe des variierenden Al-Gehalts insgesamt auf eine gegenüber der Wellenlänge der aus- bzw. einzukoppelnden Strahlung kürzeren Wellenlänge eingestellt.
  • Die erfindungsgemäße Halbleiter-Schichtenfolge eignet sich besonders bevorzugt für die Herstellung von Halbleiterkörpern, bei denen die Wellenlänge der über die Fensterschicht 3 aus- bzw. einzukoppelnden Strahlung im infraroten und roten Spektral-Bereich unter 870 nm liegt. Die Absorptionskante der Fensterschicht 3 ist hierbei auf eine gegenüber der Wellenlänge der aus- bzw. einzukoppelnden Strahlung kürzeren Wellenlänge eingestellt.
  • Die erfindungsgemäße Schichtenfolge kann vorteilhafterweise sowohl für eine vertikal oberflächenemittierende Halbleiterlaserstruktur als auch für Lumineszenzdiodenstrukturen eingesetzt werden.
  • Die Halbleiterschichten von beispielhaften erfindungsgemäßen Halbleiterkörpern bestehen je nach Bauelementstrukturen:
    • – bei lichtemittierenden Dioden (LEDs) typisch aus elektrisch leitenden Schichten mit eventuell zusätzlichen Bragg-Reflektionsschichten, die transparent für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht sind. Die aktive Schicht besteht in der Regel aus ein oder mehreren Quantenfilmen. Eine auf der aktiven Schicht angeordnete Schichtfolge kann u. a. aus elektrisch leitenden Schichten für eine ohmsche Verbindung mit einem elektrischen Metallkontakt bestehen.
  • Aufgrund der Transparenz der AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. des AlGaAs-Epitaxiesubstrats kann ein der Teil des niederenergetischen Lichts aus der aktiven Schicht über die Rückseite der AlGaAs-Fensterschicht oder mittels eines spiegelnden Rückseitenkontakts an der Rückseite der AlGaAs-Fensterschicht reflektiert und teilweise zur Seite und/oder nach vorne ausgekoppelt werden. Mit Hilfe der transparenten AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. des transparenten AlGaAs-Epitaxiesubstrats können folglich auch rückwärts emittierende LED-Strukturen hergestellt werden. Die Epitaxie der aktiven LED-Struktur erfolgt direkt auf der Fensterschicht, das heißt auf der AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. dem AlGaAs-Epitaxiesubstrat, ohne durch nachträgliches technisch aufwendiges Waferbonden oder -fusen einen transparenten, teilweise elektrisch leitenfähigen Substratträgerkontakt herstellen zu müssen.
    • – bei resonanten lichtemittierenden Dioden (RCLEDs) typisch aus elektrisch leitenden Schichten mit rückgekoppelten Bragg-Reflektionsschichten geringer Periodenzahl (typ. 5 Perioden, so daß keine Lasertätigkeit einsetzt), die transparent für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht sind mit.
  • Die aktive Schicht besteht in der Regel aus ein oder mehreren Quantenfilmen. Die Gesamtschichtdicke ist ein ganzzahliges Vielfaches von der halben Emissionswellenlänge. Die Position der Quantenfilme ist im Bauch des Stehwellenfeldes.
  • Die nachgeordnete Schichtfolge besteht aus phasenangepaßten Bragg-Reflektionsschichten. Diese Schichten können u. a. aus elektrisch leitenden Schichten für einen späteren ohmschen Metallkontakt bestehen.
  • Aufgrund der Transparenz der AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. des AlGaAs-Epitaxiesubstrats kann ein der Teil des niederenergetischen Lichts aus der aktiven Schicht über die Rückseite der AlGaAs-Fensterschicht oder mittels eines spiegelnden Rückseitenkontakts an der Rückseite der AlGaAs-Fensterschicht reflektiert und teilweise zur Seite und/oder nach vorne ausgekoppelt werden. Mit Hilfe der transparenten AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. des transparenten AlGaAs-Epitaxiesubstrats können folglich auch rückwärts emittierende LED-Strukturen hergestellt werden. Die Epitaxie der aktiven RCLED-Strukturen erfolgt direkt auf der AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. dem AlGaAs-Epitaxiesubstrat, ohne durch nachträgliches technisch aufwendiges Waferbonden oder -fusen einen transparenten, teilweise elektrisch leitenfähigen Substratträgerkontakt herstellen zu müssen.
    • – bei rückwärts über das Substrat auskoppelnden vertikal Oberflächen-emittierenden Laserstrukturen (VCSEL) typisch aus elektrisch leitenden Schichten mit rückgekoppelten Bragg-Reflektionsschichten mit höherer Periodenzahl (typ. 22 Perioden), so daß Lasertätigkeit mit geringerer Absorption in einem Resonator hoher Güte oberhalb des Schwellstromes einsetzen kann.
  • Die aktive Schicht besteht in der Regel aus ein oder mehreren Quantenfilmen. Die Gesamtschichtdicke ist ein ganzzahliges Vielfaches von der halben Emissionswellenlänge. Die Position der Quantenfilme ist im Bauch des Stehwellenfeldes.
  • Die anschließende Schichtfolge besteht aus phasenangepaßten Bragg-Reflektionsschichten (typ. 27 Perioden), die als Reflektor hoher Güte (R ist ca. 0,99) für das in der aktiven Schicht erzeugte Licht dienen. Diese Schichten können u. a. aus elektrisch leitenden Schichten für einen späteren ohmschen Metallkontakt bestehen.
  • Aufgrund der Transparenz der AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. des AlGaAs-Epitaxiesubstrats wird der Teil der niederenergetischen Laserstrahlung, der aufgrund der geringeren Reflektivität der rückgekoppelten Braggreflektorschichten den Laserresonator verläßt, ohne Absorption über die AlGaAs-Rückseitenschichten ausgekoppelt. Mit Hilfe der transparenten AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. des AlGaAs-Epitaxiesubstrats können somit rückwärts emittierende VCSEL-Strukturen hergestellt werden. Die Epitaxie der aktiven VCSEL-Struktur erfolgt direkt auf der Fensterschicht, das heisst auf der AlGaAs-Mehrschichtstruktur bzw. dem AlGaAs-Epitaxiesubstrat, ohne durch nachträgliches technisch aufwendiges Waferbonden oder -fusen einen transparenten, teilweise elektrisch leitenfähigen Substratträgerkontakt herstellen zu müssen.

Claims (14)

  1. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) mit einer strahlungserzeugenden Schichtenfolge (2) und einer für die erzeugte Strahlung zumindest teilweise durchlässigen Fensterschicht (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterschicht (3) eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) aufweist, die mittels Flüssigphasenepitaxie hergestellt sind und die entfernt von der Schichtenfolge (2) jeweils einen Al-Gehalt aufweisen, bei dem AlGaAs für die erzeugte Strahlung durchlässig ist, und der Al-Gehalt in jeder der AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) in Richtung zur strahlungserzeugenden Schichtenfolge (2) hin abnimmt, wobei die benachbart zur aktiven Schichtenfolge (2) liegende AlGaAs-Schicht (6) im Übergangsbereich zur aktiven Schichtenfolge (2) einen Al-Gehalt aufweist, der unterhalb der Transmissionsgrenze für die erzeugte Strahlung liegt.
  2. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zur Schichtenfolge (2) nächstliegende AlGaAs-Schicht (6) im Übergangsbereich zur Schichtenfolge (2) einen Al-Gehalt aufweist, bei dem AlGaAs in sauerstoffhaltiger Atmosphäre nicht oder nur unwesentlich oxidiert, so dass sie als Passivierungsschicht dient.
  3. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die Schichtdicke des Übergangsbereichs zwischen etwa 10 nm und 30 nm ist.
  4. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlänge einer über die Fensterschicht (3) auszukoppelnden Strahlung kleiner als 870 nm ist und sich eine Absorptionskante der Fensterschicht (3) vermittels des variierenden Al-Gehalts insgesamt bei einer kürzeren Wellenlänge befindet.
  5. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) elektrisch leitend dotiert sind.
  6. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterschicht (3) eine Dicke von mehr als 5 μm aufweist.
  7. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterschicht (3) ein freitragendes Sustrat mit einer Dicke zwischen etwa 100 μm und etwa 1000 μm aufweist.
  8. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterschicht (3) mittels Flüssigphasenepitaxie und die Schichtenfolge (2) mittels Gasphasenepitaxie, insbesondere mittels metallorgansicher Gasphasenepitaxie oder Molekularstrahlepitaxie, epitaktisch aufgewachsen sind.
  9. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fensterschicht (3) elektrisch leitend dotiert ist.
  10. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge (2) eine vertikal oberflächenemittierende Halbleiterlaserstruktur aufweist.
  11. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtenfolge (2) eine Lumineszenzdiodenstruktur aufweist.
  12. Verfahren zum Herstellen eines strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Bereitstellen eines Epitaxiesubstrats (7), b) Aufwachsen der AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) mittels Flüssigphasenepitaxie auf das Epitaxiesubstrat (7) bei einer ersten Prozesstemperatur; c) Aufwachsen der Schichtenfolge (2) auf die AlGaAs-Schichten (4, 5, 6) mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie oder Molekularstrahlepitaxie bei einer zweiten Prozesstemperatur.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Prozesstemperatur zwischen 700°C und 1000°C und die zweite Prozesstemperatur zwischen 400°C und 800°C liegt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Prozess-Schritt c) das Epitaxiesubstrat (7) entfernt wird.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004057802B4 (de) * 2004-11-30 2011-03-24 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungemittierendes Halbleiterbauelement mit Zwischenschicht
DE102013112740B4 (de) * 2013-11-19 2021-03-18 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
US9306115B1 (en) * 2015-02-10 2016-04-05 Epistar Corporation Light-emitting device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5103271A (en) * 1989-09-28 1992-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same
US5665984A (en) * 1995-08-29 1997-09-09 Showa Denko K.K. Light-emitting diode
GB2315920A (en) * 1996-07-30 1998-02-11 Telefunken Microelectron Infra-red led
DE19944020A1 (de) * 1999-01-14 2000-07-27 Hewlett Packard Co Verbesserte Halbleiterbauelemente aus passivierten III-V-Materialien mit hohem Aluminiumgehalt

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4946542A (en) * 1988-12-05 1990-08-07 At&T Bell Laboratories Crystal growth method in crucible with step portion
US5656829A (en) * 1994-08-30 1997-08-12 Showa Denko K.K. Semiconductor light emitting diode
JP3195194B2 (ja) * 1995-05-26 2001-08-06 シャープ株式会社 半導体発光素子およびその製造方法
EP0917741B1 (de) * 1996-08-07 2001-10-31 Osram Opto Semiconductors GmbH & Co. OHG Verfahren zur herstellung einer infrarotemittierenden lumineszenzdiode
US6057562A (en) * 1997-04-18 2000-05-02 Epistar Corp. High efficiency light emitting diode with distributed Bragg reflector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5103271A (en) * 1989-09-28 1992-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same
US5665984A (en) * 1995-08-29 1997-09-09 Showa Denko K.K. Light-emitting diode
GB2315920A (en) * 1996-07-30 1998-02-11 Telefunken Microelectron Infra-red led
DE19944020A1 (de) * 1999-01-14 2000-07-27 Hewlett Packard Co Verbesserte Halbleiterbauelemente aus passivierten III-V-Materialien mit hohem Aluminiumgehalt

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