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

Abstract

Monolithic electroluminescent device, having a row of emission zones (4) individually associated with radiation decoupling elements (5) for decoupling electromagnetic radiation from the device. A monolithic electroluminescent device has an active layer sequence (2) followed, in the radiation emission direction (9), by a radiation decoupling layer (13) adjoining a medium of refractive index (nM) less than that (nS) of the decoupling layer material. The active layer sequence (2) has several emission zones (4) which are arranged alongside one another in relation to the emission direction (9) and each of which is associated with a radiation decoupling element (5) of the decoupling layer (13) for decoupling electromagnetic radiation, produced in the emission zones (4), from the device. An Independent claim is also included for production of the above device. Preferred Features: The decoupling elements (5) consist of radiation transparent semiconductor material and are monolithically produced by conventional wet or dry chemical etching.

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung bezieht sich auf ein monolithisches elektrolu­mineszierendes Bauelement, insbesondere LED-Chip, bei dem auf einem Substrat eine aktive Schichtenfolge angeordnet ist, die geeignet ist, bei Stromfluß durch das Bauelement elektro­magnetische Strahlung auszusenden, der aktiven Schichtenfolge in einer Abstrahlrichtung des Bau­elements eine Strahlungsauskoppelschicht nachgeordnet ist, durch die zumindest ein Teil der elektromagnetischen Strah­lung aus dem Bauelement ausgekoppelbar ist, und bei dem an die Strahlungsauskoppelschicht ein Medium an­grenzt, dessen Brechungsindex kleiner ist als der Brechungs­index des Materials der Strahlungsauskoppelschicht.The invention relates to a monolithic electroluminescent component, in particular LED chip, in whichan active layer sequence is arranged on a substrate,which is suitable for electrical current flow through the componentemit magnetic radiation,the active layer sequence in a radiation direction of the buildingelements is followed by a radiation decoupling layer,through the at least part of the electromagnetic beamtion can be uncoupled from the component, andin which a medium attaches to the radiation decoupling layerlimits, whose refractive index is smaller than the refractive indexindex 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 processof the component.

Bei herkömmlichen derartigen LED-Chips erstreckt sich die ak­tive 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 ganzflä­chige Kontaktmetallisierung aufgebracht und wird angestrebt, daß sich der Stromfluß durch den Chip möglichst auf die ge­samte aktive Schicht aufweitet. Bekannt ist hierzu beispiels­weise ein LED-Halbleiterchip, bei dem über der elektrolumi­neszierenden aktiven Schicht eine dicke Auskoppelschicht, ei­ne sogenannte Fensterschicht, angeordnet ist, die die Strom­aufweitung und die Lichtauskopplung aus dem Chip verbessern soll.In conventional LED chips of this type, the ak extendstive layer usually over the entire growth area of theSubstrates are usually on the front of the chipa bond pad and a whole area on the back of the substratecontact metallization applied and is soughtthat the current flow through the chip as possible on the geentire active layer expands. This is known, for exampleas an LED semiconductor chip, in which the electrolumiactive layer a thick coupling-out layer, eggne so-called window layer, which is arranged the currentexpansion and improve the light decoupling from the chipshould.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bauelement der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu entwickeln, bei dem die Strahlungsaus­kopplung verbessert ist.The object of the present invention is aComponent of the type mentioned and a methoddevelop its manufacture, in which the radiation radiationcoupling is improved. 

Diese Aufgabe wird durch ein monolithisches elektrolumi­neszierendes 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 electroluminescent component with the features of claim 1and by methods having the features of claims 19, 20,23, 24 or 25 solved.

Unter Hauptabstrahlrichtung des Bauelements ist hierbei dieje­nige 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 hereto understand some direction in which much of that in whichComponent generated electromagnetic radiation from thisexit.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauele­ments und der Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 18 und 21 und 22.Advantageous further developments of the component according to the inventionment and the procedure are the subject of subclaims 2to 18 and 21 and 22.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die auf dem Substrat auf­gewachsene 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 se­parates 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 Aufwachse­bene des Substrats. Die Strahlungsauskoppelelemente bestehen vorzugsweise aus Halbleitermaterial, das für die im Bauele­ment erzeugte Strahlung durchlässig ist.According to the invention it is provided that on the substrategrown active layer a plurality of with respect to theDirection of emission of emission zones arranged side by sidewith at least one electroluminescent pn-Has transition and that the emission zones each have a seseparate optical radiation coupling element is assigned,by the one generated in the associated emission zoneelectromagnetic radiation is coupled out of the componentbecomes. The emission zones are preferably in growthlevel of the substrate. The radiation decoupling elements existpreferably made of semiconductor material that is used in constructionment generated radiation is transparent.

Ein erster besonderer Vorteil dieses Bauelements besteht dar­in, daß das Größenverhältnis zwischen den einzelne Emissions­zonen und den zugehörigen Strahlungsauskoppelelementen und deren Anordnung zueinander so aufeinander abstimmbar ist, daß ein großer Teil der in den Emissionszonen erzeugten elektro­magnetischen Strahlung derart auf das Strahlungsauskoppelele­ment 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 un­günstigen Bereich liegen, weitgehend eliminierbar.A first particular advantage of this component isin that the size ratio between the individual emissionszones and the associated radiation decoupling elements andwhose arrangement is mutually coordinated so thata large part of the electrical generated in the emission zonesmagnetic radiation on the radiation Auskoppelelement is that it is coupled out of the chip.Consequently, the areas of the acti ven layer, which in a for the radiation coupling unfavorable range, largely eliminable.

Durch die Erfindung ist es vorteilhafterweise möglich, die Dicke der Strahlungsauskoppelschicht, die von den Strahlungs­auskoppelelementen 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 toThickness of the radiation decoupling layer by the radiationdecoupling elements is formed to reduce significantly. Eachthe smaller the cross section of the emission zones, the smallerthe minimum height of the radiation decoupling elements for asufficient decoupling of the radiation is required. Thisbrings the special advantage in addition to the shorter process timeswith that decoupling elements with high optical qualityare producible.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Bauelements weist jedes Strahlungsauskoppelelement die Form eines senk­recht zur Aufwachsebene stehenden Zylinders auf. Das Material des Zylinders besitzt einen Brechungsindex n_S, der größer als der Brechungsindex n_M des umgebenden Mediums ist. Bevorzugt ist jede der Emissionszonen innerhalb des zugeordneten Zylin­ders 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 Wesentli­chen kreisförmige Querschnittsfläche auf, die denselben oder einen kleineren Durchmesser als der zugehörige Zylinder be­sitzt. 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 toThe central axis of the associated cylinder lies essentiallyChen circular cross-sectional area, the same ora smaller diameter than the associated cylindersits. The center of the circular cross-sectional areathe emission zone is preferably essentially in this caseon the central axis of the associated cylinder.

Kontaktmetallisierungen zur Bestromung der Emissionszonen sind vorteilhafterweise auf den Deckflächen der Zylinder an­geordnet 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 Totalre­flexion keine Lichtauskopplung.Contact metallizations for energizing the emission zonesare advantageously on the top surfaces of the cylindersordered and with each other by means of electrically conductive barsconnected. These contact metallizations are preferredring-shaped and run on the edge of the cylindrical Cover area, because there is usually due to Totalreflexion no light output.

Für die Höhe h_Z der Zylinder gilt vorzugsweise, daß h_Z ≅ 2.tanα_G.(R_Z + R_E), wobei α_G den Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang vom Zylinder zu dem diesen umgebenden Medium, R_Z den Radius des Zylinders und R_E den Radius der zugehörigen Emissionszone repräsentieren. Die Emissionszonen liegen in besonders bevorzugter Weise im Wesentlichen in halber Höhe h_Z des zugehörigen Zylinders. Bei dieser Ausgestaltung der Er­findung 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 Zylin­ders 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 R_E der kreisförmigen Emissionszone die Beziehung R_E ≦ R_Z.n_M/n_S, wobei n_M den Brechungsindex des um­gebenden Mediums, n_S den Brechungsindex des Zylindermaterials und R_Z den Radius des zugehörigen Zylinders darstellen. Da­durch kann vorteilhafterweise der Wirkungsgrad des Bauele­ments 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 Raum­winkels 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 atan advantageous development of the invention at leastsome of the cylinders beveled the edge of the top surface.This advantageously enlarges the spaceangle reached, from which radiation from the emission zone withan angle of incidence on an interface between theRadiation decoupling element and the medium surrounding itfalls, which is smaller than the critical angle of total reflectionis. 

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß jedes Strahlungsauskoppelelement im We­sentlichen die Form eines Kugelsegments aufweist und daß jede der Emissionszonen einen Abstand von einem Scheitel­punkt des jeweils zugehörigen Strahlungsauskoppelelements aufweist, der gleich dem oder größer als der Radius R_K 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 Ab­strahlcharakteristik 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 byEmission zones and the distance of the emission zones from thementioned respective apex advantageously the Abbeam characteristic of the component adjustable. For thispreferably has each of the emission zones perpendicularan essentially to the radiation direction of the componentcircular cross-sectional area.

Vorteilhafterweise gilt für den Radius R_E jeder Emissionszone die Beziehung R_E ≦ R_K.n_M/n_S, wobei R_K den Radius des zugehörigen Kugelsegments, nM den Brechungsindex des umgebenden Mediums und n_S den Brechungsindex des Kugelsegmentmaterials repräsen­tieren. 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 R_E der Emissionszonen möglichst klein, insbesondere kleiner als 0,2.R_K, gewählt und ist der Abstand der Emissionszonen von dem genannten jeweiligen Scheitelpunkt in etwa gleich [R_K.(1 + n_M/n_S)].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 derarti­gen Bauelementen zu erreichen, ist der Abstand der Emissions­zonen vom Scheitelpunkt des jeweils zugehörigen Kugelsegments in etwa gleich dem Radius des zugehörigen Kugelsegments und ist der Radius der Emissionszonen kleiner oder gleich R_K.n_M/n_S.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 Erfin­dung 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 Grenz­fläche zwischen Strahlungsauskoppelelement und umgebenden Me­dium fällt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalre­flexion, nach ein- oder mehrfacher Reflexion aus dem Bauele­ment auskoppelt.In a further advantageous embodiment of the inventionEach radiation coupling element essentially hasthe shape of a column with a rhombic cross section, in whichthe emission zone is arranged. This embodiment hasthe particular advantage that radiation that starts out initiallyfrom the emission zone with an angle of incidence to the limitarea between the radiation decoupling element and the surrounding medium falls, which is larger than the critical angle of the totalreflexion, after one or more reflections from the buildingment decouples.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit denFig. 1 bis 6.Further advantageous refinements and developments of the component result from the exemplary embodiments described below in connection withFIGS. 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 gemäßFig. 1,FIG. 2 shows a schematic illustration of a top view of the exemplary embodiment according toFIG. 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 gemäßFig. 3,Fig. 4 is a schematic illustration of a detail of a plan view from above of the embodiment according toFig. 3,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ein drittes Ausführungsbeispiel undFig. 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 denFig. 1 und 2 handelt es sich um einen LED-Chip20, bei dem auf einem Substrat1, das beispielweise aus n-GaAs besteht, eine Bragg-Reflektor-Schicht16 aufgebracht ist, auf der sich eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Strahlungsauskoppelelementen5 be­findet. Jedes der Strahlungsauskoppelelemente5 weist die Form eines Zylinders6 auf, dessen Längsmittelachse (AZ) par­allel zu einer Hauptabstrahlrichtung9 des LED-Chips liegt.In the embodiment according toFIGS. 1 and 2 is an LED chip20, in which on a substrate1 made for example of n-GaAs, a Bragg reflector layer16 is applied on which a plurality of juxtaposed radiation decoupling elements5 be found. Each of the radiation decoupling elements5 has the shape of a cylinder6 , the longitudinal central axis (AZ) of which is parallel to a main emission direction9 of the LED chip.

Unter Hauptabstrahlrichtung9 des LED-Chips20 ist diejenige Richtung zu verstehen, in der ein Großteil der in dem Chip20 erzeugten elektromagnetischen Strahlung3 aus diesem aus­tritt.The main emission direction9 of the LED chip20 is to be understood as the direction in which a large part of the electromagnetic radiation3 generated in the chip20 emerges from the latter.

In jedem Zylinder6 ist über der Bragg-Reflektor-Schicht16 eine aktive Schichtenfolge2 mit einer Emissionszone4 ange­ordnet, der in Hauptabstrahlrichtung9 zunächst eine Strom­aperturschicht14 mit einer Stromdurchlaßöffnung15 und dieser wiederum eine Kontaktschicht17 nachgeordnet ist.In each cylinder6 , an active layer sequence2 with an emission zone4 is arranged above the Bragg reflector layer16 , which in the main radiation direction9 is initially a current aperture layer14 with a current passage opening15 and this in turn is followed by a contact layer17 .

Die aktive Schichtenfolge2 weist vorzugsweise etwa auf der Hälfte der Höhe h_Z des Zylinders6 mindestens einen elektro­lumineszierenden pn-Übergang21 auf und besteht beispielswei­se aus InGaAlP.The active layer sequence2 preferably has at least one electro-luminescent pn junction21 at approximately half the height h_{Z of} the cylinder6 and consists, for example, of InGaAlP.

Auf der von der aktiven Schichtenfolge2 abgewandten Seite des Substrats1 ist ganzflächig eine Kontaktmetallisierung19 aufgebracht.A contact metallization19 is applied to the entire surface of the side of the substrate1 facing away from the active layer sequence2 .

Die Stromaperturschicht14 dient dazu, den Stromfluß durch die aktive Schichtenfolge2 und damit durch den elektrolumi­neszierenden pn-Übergang21 auf den Bereich der gewünschten Emissionszone4 einzugrenzen. Sie besteht beispielsweise aus AlAs und ist bis auf die Stromdurchlassöffnung15 oxidiert, d. h. elektrisch isolierend, jedoch für die in der Emissions­zone4 erzeugte Strahlung durchlässig.The current aperture layer14 serves to limit the current flow through the active layer sequence2 and thus through the electroluminescent pn junction21 to the area of the desired emission zone4 . It consists for example of AlAs and is oxidized to the current passage opening15 , ie electrically insulating, but permeable to the radiation generated in the emission zone4 .

Eine andere Art der Realisierung der Stromaperturschicht14 besteht darin, auf die aktive Schichtenfolge2 eine Schich­tenfolge mit einem entgegengesetzt zum pn-Übergang21 der ak­tiven Schichtenfolge2 gepolten pn-Übergang aufzubringen, in den im Bereich der vorgesehenen Stromdurchlassöffnung15 ein Fenster geätzt ist. Die Schichtenfolge mit dem entgegenge­ setzt zum pn-Übergang21 ist für die im Chip erzeugte Strah­lung durchlässig und besteht beispielsweise aus demselben Ma­terial wie die aktive Schichtenfolge2.Another type of realization of the current aperture14 is on the active layer sequence2 is a Schich tenfolge with an opposite direction to the pn junction21 of the ak tive layer sequence2 apply poled pn junction, a window is etched in the in the region of the intended flow passage opening15 . The layer sequence with the opposite to the pn junction21 is permeable to the radiation generated in the chip and consists, for example, of the same material as the active layer sequence2 .

Eine Stromaperturschicht14 kann alternativ oder zusätzlich zwischen der aktiven Schichtenfolge2 und dem Substrat1 an­geordnet sein.A current aperture layer14 can alternatively or additionally be arranged between the active layer sequence2 and the substrate1 .

Die Bragg-Reflektor-Schicht16 dient dazu, eine von den Emis­sionszonen4 zum Substrat1 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 layer16 is used to reflect a radiation emitted from the emission zones4 toward the substrate1 towards the front again. Such Bragg reflector layers are known per se and are therefore not explained further here.

Die Kontaktschicht17 besteht beispielsweise wiederum aus In-GaAlP.The contact layer17 again consists of InGaAlP, for example.

Auf der Deckfläche10 jedes Zylinders6 befindet sich ein Ringkontakt11, der im Wesentlichen nur denjenigen Bereich des Zylinders6 bedeckt, durch den aufgrund Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen Zylinder6 und dem umgebenden Medium nur wenig oder gar keine Strahlung ausgekoppelt werden würde. Die Ringkontakte11 sind untereinander durch elektrisch lei­tende Stege12 verbunden und ein zentraler Teil der Vorder­seite des LED-Chips ist mit einem Bondpad18 bedeckt, der mit den Ringkontakten11 elektrisch leitend verbunden ist (vgl.Fig. 2).On the top surface10 of each cylinder6 there is an annular contact11 which essentially covers only that area of the cylinder6 through which little or no radiation would be coupled out due to total reflection at the interface between the cylinder6 and the surrounding medium. The ring contacts11 are interconnected by electrically conductive webs12 and a central part of the front side of the LED chip is covered with a bond pad18 which is electrically conductively connected to the ring contacts11 (cf.FIG. 2).

Zwischen den Zylindern6 ist auf der Bragg-Reflektor-Schicht16 vorzugsweise eine reflektierende Oberfläche oder Schicht22 vorgesehen, die zumindest einen Teil einer von den Zylin­dern6 zum Substrat1 hin ausgesandten Strahlung wieder zur Abstrahlrichtung9 hin reflektiert.Between the cylinders6 , a reflecting surface or layer22 is preferably provided on the Bragg reflector layer16, which reflects at least part of a radiation emitted by the cylinders6 towards the substrate1 back towards the radiation direction9 .

Die Zylinder6 werden beispielsweise mittels ganzflächigem epitaktischem Aufbringen der Bragg-Reflektor-Schicht16, der aktiven Schichtenfolge2, der Stromaperturschicht14 und der Kontaktschicht17 auf das Substrat1 und nachfolgender Foto­lithographie-Technik und Ätzen hergestellt.The cylinders6 are produced, for example, by means of epitaxial application of the entire Bragg reflector layer16 , the active layer sequence2 , the current aperture layer14 and the contact layer17 on the substrate1 and subsequent photo lithography technology and etching.

Eine andere Methode zur Erzeugung der Zylinder6 besteht dar­in, daß zunächst auf die Bragg-Reflektor-Schicht16 eine Mas­kenschicht aufgebracht wird, in die nachfolgend mittels Foto­lithographie-Technik und Ätzen kreisrunde Fenster geätzt wer­den. In diesen Fenstern werden nachfolgend die aktive Schich­tenfolge2, die Stromaperturschicht14 und die Kontaktschicht17 epitaktisch abgeschieden. Die Maskenschicht ist hierbei so gewählt, daß auf dieser im Wesentlichen keine epitaktische Abscheidung des Materials der aktiven Schichtenfolge2, der Stromaperturschicht14 und der Kontaktschicht17 erfolgt. Die Maskenschicht wird nach dem Abscheiden der Zylinder6 bei­spielsweise mittels Ätzen entfernt.Another method for producing the cylinder6 consists in that a mask layer is first applied to the Bragg reflector layer16 , in which circular windows are subsequently etched by means of photo-lithography technology and etching. The active layer sequence2 , the current aperture layer14 and the contact layer17 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 sequence2 , the current aperture layer14 and the contact layer17 . The mask layer is removed after the cylinder6 has been deposited, for example by means of etching.

Die Stromdurchlassöffnung15 wird im Falle einer dafür ver­wendeten oxidierbaren Schicht dadurch erzeugt, daß diese oxi­dierbare Schicht nach dem Herstellen der Zylinder6 mittels Tempern in einer sauerstoffhaltigen oder feuchten Atmosphäre von außen nach innen bis auf die gewünschte Stromdurchlass­öffnung15 oxidiert und damit elektrisch isolierend gemacht wird.The current passage opening15 is generated in the case of an oxidizable layer used for this purpose, that this oxidizable layer is oxidized after the manufacture of the cylinder6 by means of tempering in an oxygen-containing or humid atmosphere from the outside inwards to the desired current passage opening15 and is thus electrically insulating is made.

Im Falle der Verwendung eines entgegengesetzt zum pn-Übergang21 der aktiven Schichtenfolge2 gepolten pn-Übergangs für die Stromaperturschicht14 wird zum Herstellen der Stromdurchlass­öffnung15 nach dem Aufwachsen der Schichtenfolge für den entgegengesetzt gepolten pn-Übergang in diese vor dem Auf­bringen der Kontaktschicht17 mittels Fotolithographie-Technik und Ätzen ein Fenster geätzt, das die Stromdurchlass­öffnung15 definiert.In the case of using a pn junction which is polarized opposite to the pn junction21 of the active layer sequence2 for the current aperture layer14 , the current passage opening15 is produced after the layer sequence for the oppositely polarized pn junction has been grown in it before the contact layer has been brought up17 etched a window by means of photolithography technology and etching, which defines the current passage opening15 .

Bei einer nochmals anderen Ausführungsform, die keine Strom­aperturschicht14 benötigt, wird der elektrolumineszierende pn-Übergang nicht ganzflächig über dem Substrat erzeugt, son­dern nur lokal in den Bereichen der vorgesehenen Emissionszo­ nen4, beispielsweise mittels Ionenimplantation in der akti­ven Schichtenfolge2 ausgebildet. Dazu wird nach dem Aufwach­sen der aktiven Schichtenfolge2 auf diese eine Maskenschicht aufgebracht, die Fenster zur Ionenimplantation aufweist.In yet another embodiment, which does not require a current aperture layer14 , 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 zones4 , for example by means of ion implantation in the active layer sequence2 . For this purpose, after the active layer sequence2 has been grown up, a mask layer is applied to it, which has windows for ion implantation.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß denFig. 3 und 4 handelt es sich wieder um einen LED-Chip20, bei dem auf einem Sub­strat1, das beispielweise aus n-GaAs besteht, eine Bragg-Reflektor-Schicht16 aufgebracht ist. Auf dieser Bragg-Reflektor-Schicht16 befindet sich eine aktive Schichtenfolge2 mit mindestens einem elektrolumineszierenden pn-Übergang21, in der eine Mehrzahl von Emissionszonen4 angeordnet sind.In the embodiment according toFIGS. 3 and 4, there is again an LED chip20, wherein the strat on a Sub1, which for example is made of n-GaAs, a Bragg reflector layer16 is applied. An active layer sequence2 with at least one electroluminescent pn junction21 , in which a plurality of emission zones4 are arranged, is located on this Bragg reflector layer16 .

Der aktiven Schichtenfolge2 ist in Hauptabstrahlrichtung9 des Bauelements eine Stromaperturschicht14 mit einer Mehr­zahl von Stromdurchlassöffnungen15 nachgeordnet. Die Strom­durchlassöffnungen15 dienen auch hier dazu, den Stromfluß durch die aktive Schichtenfolge2 und damit durch den elek­trolumineszierenden pn-Übergang21 auf den Bereich der ge­wünschten Emissionszonen4 einzugrenzen.The active layer sequence2 is arranged in the main radiation direction9 of the component, a current aperture layer14 with a greater number of current passage openings15 . The current passage openings15 also serve here to limit the current flow through the active layer sequence2 and thus through the electroluminescent pn junction21 to the area of the desired emission zones4 .

Eine derartige Stromaperturschicht14 kann alternativ oder zusätzlich zwischen der aktiven Schichtenfolge2 und dem Sub­strat1 angeordnet sein.Such a current aperture layer14 can alternatively or additionally be arranged between the active layer sequence2 and the substrate1 .

Weiterhin ist jeder Emissionszone4 in Hauptabstrahlrichtung9 des Bauelements ein Strahlungsauskoppelelement5 nachgeord­net, das die Form eines Kugelsegments7, hier einer Halbku­gel, aufweist. Zwischen den Kugelsegmenten7 ist auf der Stromaperturschicht14 ein ohmscher Kontakt23 aufgebracht, der lediglich die Ränder der Kugelsegmente7 bedeckt.Furthermore, each emitting region4 in the main direction9 of the device5 is a Strahlungsauskoppelelement nachgeord net, the gel here a Halbku, has the shape of a spherical segment7. An ohmic contact23 is applied between the spherical segments7 on the current aperture layer14 and only covers the edges of the spherical segments7 .

In einem Teilbereich der Chip-Vorderseite, die keine Kugel­segmente7 aufweist, ist auf der Stromaperturschicht14 ein Bondpad18 ausgebildet, der mit dem ohmschen Kontakt23 elek­trisch leitend verbunden ist (vgl.Fig. 4).In a partial area of the chip front, which has no spherical segments7 , a bond pad18 is formed on the current aperture layer14 , which is electrically conductively connected to the ohmic contact23 (cf.FIG. 4).

Jede der Emissionszonen4 weist bevorzugt eine senkrecht zu einer Abstrahlrichtung des Bauelements liegende Querschnitts­fläche auf, die im Wesentlichen kreisförmig ist und einen Ra­dius R_E besitzt, der gleich dem oder kleiner als der Radius R_K des zugehörigen Kugelsegments7 ist.Each of the emission zones4 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 segment7 .

Für den Radius R_E jeder Emissionszone4 gilt R_E ≦ R_K.n_M/n_S, wo­bei R_K den Radius des zugehörigen Kugelsegments7, n_M den Bre­chungsindex des umgebenden Mediums M, z. B. Kunststoff, und n_S den Brechungsindex des Kugelsegmentmaterials darstellen. Der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittsfläche der Emissionszone4 liegt im Wesentlichen auf der Mittelachse AK des zugehörigen Kugelsegments7.For the radius R_{E of} each emission zone4 applies R_E ≦ R_K .n_M / n_S , where at R_K the radius of the associated spherical segment7 , 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 zone4 lies essentially on the central axis AK of the associated spherical segment7 .

Für den Abstand d der Emissionszonen4 vom Scheitelpunkt S des jeweils zugeordneten Kugelsegments7 gilt vorzugsweise R_K ≦ d ≦ R_K.(1 + n_M/n_S).R_K ≦ d ≦ R_K (1 + n_M / n_S ) preferably applies to the distance d of the emission zones4 from the apex S of the respectively assigned spherical segment7 .

Die Stromaperturenschicht14 besteht beispielsweise aus oxi­dierbarem Halbleitermaterial. Dieses ist bis auf Stromdurch­lassöffnungen15, die die Größe der Emissionszonen4 in der aktiven Schichtenfolge2 definieren, oxidiert und folglich elektrisch isolierend aber für die von den Emissionszonen4 ausgesandte Strahlung durchlässig.The current aperture layer14 consists, for example, of oxidizable semiconductor material. Except for current passage openings15 which define the size of the emission zones4 in the active layer sequence2 , this is oxidized and consequently electrically insulating but permeable to the radiation emitted by the emission zones4 .

Eine andere Art der Realisierung der Stromaperturschicht14 besteht darin, auf die aktive Schichtenfolge2 eine Schich­tenfolge mit einem entgegengesetzt zum pn-Übergang21 der ak­tiven Schichtenfolge2 gepolten pn-Übergang aufzubringen, in den im Bereich der vorgesehenen Stromdurchlassöffnungen15 Fenster ausgebildet sind.Another type of realization of the current aperture layer14 is to apply a layer sequence to the active layer sequence2 with a pn transition opposite to the pn junction21 of the active layer sequence2 , in which15 windows are formed in the area of the provided current passage openings.

Die Kugelsegmente7 bestehen vorzugsweise aus einem Halblei­termaterial, das elektrisch leitend und für die von dem Bau­element ausgesandte elektromagnetische Strahlung3 durchläs­sig ist. Im Falle einer aktiven Schichtenfolge2 aus InGaAlP eignen sich vorzugsweise Kugelsegmente7 aus leitfähig do­tiertem InGaAlP.The spherical segments7 are preferably made of a semiconductive term material which is electrically conductive and permeable to the electromagnetic radiation3 emitted by the construction element. In the case of an active layer sequence2 made of InGaAlP, spherical segments7 made of conductive InGaAlP are preferably suitable.

Bei einer ersten Variante zur Herstellung eines Bauelements gemäß dem Ausführungsbeispiel vonFig. 3 wird nach dem Auf­bringen der aktiven Schichtenfolge2, die z. B. eine n­dotierte 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 Halblei­terschicht, im vorliegenden Beispielfall eine p-dotierte In-GaAlP-Halbleiterschicht, aufgebracht. In dieser werden dann mittels Ätzen die Kugelsegmente7 ausgebildet, derart, daß zwischen den Kugelsegmenten7 die oxidierbare Halbleiter­schicht freigelegt ist. In einem Oxidationsprozeß in sauer­stoffhaltiger Atmosphäre wird nachfolgend die oxidierbare Schicht von außen nach innen bis auf die vorgesehenen Strom­durchlassöffnungen15 aufoxidiert. Nachfolgend wird der ohm­sche Kontakt23, z. B. in Form einer bekannten Kontaktmetal­lisierung, aufgebracht, der im Wesentlichen nur die Ränder der Kugelsegmente7 bedeckt.In a first variant for producing a component according to the exemplary embodiment ofFIG. 3, after bringing up the active layer sequence2 , 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 segments7 are then formed by etching, such that the oxidizable semiconductor layer is exposed between the spherical segments7 . In an oxidation process in an oxygen-containing atmosphere, the oxidizable layer is subsequently oxidized from the outside in to the flow openings15 provided. Subsequently, the ohmic contact23 , z. B. in the form of a known Kontaktmetal lization, applied, which essentially covers only the edges of the spherical segments7 .

Gemäß einer zweiten Variante zur Herstellung eines Bauele­ments gemäß dem Ausführungsbeispiel vonFig. 3 wird nach dem Aufbringen der aktiven Schichtenfolge2, die z. B. eine n­dotierte26 und eine p-dotierte InGaAlP-Schicht27 aufweist, auf dieser eine Schichtenfolge mit einem entgegengesetzt zum pn-Übergang21 der aktiven Schichtenfolge2 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 auf­gebracht, vorzugsweise ohne die Abscheidung zu unterbrechen. Anschließend wird nach vorheriger Anwendung einer Fotolitho­graphie-Technik die n-dotierte InGaAlP-Schicht der Schichten­folge 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 nach­folgend eine Mehrzahl von Halbkugeln7 geätzt, derart, daß zwischen den Halbkugeln7 die n-InGaAlP-Schicht freigelegt ist. Anschließend wird der ohmsche p-Kontakt23 aufgebracht, der im Wesentlichen nur die Kugelränder bedeckt. Der Bondpad18 wird in gleicher Weise wie bei der oben beschriebenen er­sten Variante aufgebracht. Der ohmsche Kontakt23 und der Bondpad18 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 ofFIG. 3, after the active layer sequence2 has been applied , the z. B. has an n-doped26 and a p-doped InGaAlP layer27 , applied to this a layer sequence with a pn junction opposite to the pn junction21 of the active layer sequence2 . 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 hemispheres7 is etched into the latter in such a way that the n-InGaAlP layer is exposed between the hemispheres7 . Then the ohmic p-contact23 is applied, which essentially only covers the spherical edges. The bond pad18 is applied in the same way as in the above described he most variant. The ohmic contact23 and the bond pad18 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-Schicht16 ist optional und kann sowohl bei dem Ausführungsbeispiel gemäßFig. 1 als auch bei denen gemäß denFig. 3 und 5 weggelassen oder bei einem Substrat1, das für die ausgesandte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, durch eine reflektierende Rückseite des Sub­strats1 ersetzt werden.The Bragg reflector layer16 is optional and can be omitted both in the exemplary embodiment according toFIG. 1 and in those according toFIGS. 3 and 5, or by a reflective rear side in the case of a substrate1 which is transparent to the emitted electromagnetic radiation of the sub strate1 to be replaced.

Das Ausführungsbeispiel gemäßFig. 5 unterscheidet sich von dem derFig. 3 im Wesentlichen dadurch, daß an Stelle der Halbkugeln7 als Strahlungsauskoppelelemente5 Kegelstümpfe oder Polyeder24 vorgesehen sind.The embodiment according toFIG. 5 differs from that ofFIG. 3 essentially in that instead of the hemispheres75 truncated cones or polyhedra24 are provided as radiation decoupling elements.

Zur Herstellung der Kegelstümpfe oder Polyeder24 wird bei einem Verfahren der oben beschriebenen zweiten Variante nach dem Herstellen der Stromaperturschicht14 auf deren n-InGaAlP-Schicht eine Oxidmaske25 aufgebracht, die so struk­turiert und ausgerichtet ist, daß sie um die Stromdurchlaß­öffnung15 herum eine Fläche ausspart, die im Wesentlichen der Größe der Grundfläche der vorgesehenen Kegelstümpfe oder Polyeder24 entspricht. Durch geeignete Abscheidebedingungen wird nachfolgend auf dem freigelegten p-InGaAlP-Fleck der Stromdurchlaßöffnung15 und auf der nicht von der Oxidmaske25 bedeckten Fläche der n-InGaAlP-Schicht der Stromapertur­schicht14 eine p-InGaAlP-Schicht selektiv epitaktisch abge­schieden, was heißt, daß auf der Oxidmaske keine epitaktische Abscheidung erfolgt. Die Wachstumsbedingungen werden dabei so gewählt, daß die Kegelstümpfe oder Polyeder24 entstehen. Nachfolgend wird zwischen den Kegelstümpfen oder Polyedern24 auf die Oxidmaske25 ein ohmscher p-Kontakt23 aufgebracht, der im Wesentlichen nur die Ränder der Kegelstümpfe oder Po­lyeder24 bedeckt.To produce the truncated cones or polyhedra24 , an oxide mask25 is applied to the n-InGaAlP layer in a method of the second variant described above after the production of the current aperture layer14 , which is structured and aligned so that it is around the current passage opening15 an area that essentially corresponds to the size of the base area of the truncated cones or polyhedra24 provided . By means of suitable deposition conditions, a p-InGaAlP layer14 is then selectively epitaxially deposited on the exposed p-InGaAlP spot of the current passage opening15 and on the surface of the n-InGaAlP layer of the current aperture14 not covered by the oxide mask25 , that is, that no epitaxial deposition takes place on the oxide mask. The growth conditions are chosen so that the truncated cones or polyhedra24 are formed. Subsequently, an ohmic p-contact23 is applied between the truncated cones or polyhedra24 on the oxide mask25 , which essentially covers only the edges of the truncated cones or polyhedron24 .

Das Ausführungsbeispiel gemäßFig. 6 unterscheidet sich von dem derFig. 1 im Wesentlichen dadurch, daß die Strahlungs­auskoppelelemente5 hier im Wesentlichen jeweils die Form ei­ner 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 Emissionzone4 mit einem Einfalls­winkel auf die Grenzfläche zwischen Strahlungsauskoppelele­ment5 und umgebenden Medium M fällt, der größer ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, nach ein- oder mehrfacher To­talreflexion letztendlich doch aus dem Bauelement auskoppelt.The embodiment ofFIG. 6 differs from that ofFIG. 1 essentially in that the radiation decoupling elements5 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 zone4 with an angle of incidence, falls on the interface between the radiation coupling element5 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)

Translated fromGerman

1. Monolithisches elektrolumineszierendes Bauelement, ins­besondere LED-Chip, bei dem

• - auf einem Substrat (1) eine aktive Schichtenfolge (2) ange­ordnet ist, die geeignet ist, bei Stromfluß durch das Bauele­ment 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 elektroma­gnetischen Strahlung aus dem Bauelement ausgekoppelbar ist, und bei dem
• - an die Strahlungsauskoppelschicht (13) ein Medium angrenzt, dessen Brechungsindex (n_M) kleiner ist als der Brechungsindex (n_S) des Materials der Strahlungsauskoppelschicht (13),

dadurch gekennzeichnet, daß
die aktive Schichtenfolge (2) eine Mehrzahl von in Bezug auf die Abstrahlrichtung (9) nebeneinander angeordnete Emissions­zonen (4) aufweist und daß die Strahlungsauskoppelschicht (13) für jede dieser Emissionszonen (4) ein dieser zugeordne­tes Strahlungsauskoppelelement (5) aufweist, durch das eine in der zugehörigen Emissionszone (4) erzeugte elektromagneti­sche 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 ),

characterized in that
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.2. Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlungsauskoppelelemente (5) jeweils die Form ei­nes 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 ).3. Bauelement gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emissionszonen (4) jeweils eine senkrecht zur Mittelachse (AZ) des zugehörigen Zylinders (6) liegende Querschnittsflä­che aufweisen, die im Wesentlichen kreisförmig ist und den­selben oder einen kleineren Durchmesser als der zugehörige Zylinder (6) aufweist.3. Component according to claim 2, characterized in that the emission zones (4 ) each have a perpendicular to the central axis (AZ) of the associated cylinder (6 ) lying cross-sectional surface which is substantially circular and the same or a smaller diameter than the associated one Has cylinder (6 ).4. Bauelement gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt der kreisförmigen Querschnittsfläche jeder Emissionszone (4) im Wesentlichen auf der Mittelachse (AZ) des zugehörigen Zylinders (6) liegt.4. The component according to claim 3, characterized in that the center of the circular cross-sectional area of each emission zone (4 ) is substantially on the central axis (AZ) of the associated cylinder (6 ).5. Bauelement gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe und Form der Emissionszonen (4) jeweils mittels ei­ner Stromaperturschicht (14) mit einer Stromdurchlassöffnung (15), die kleiner ist als die Querschnittsfläche des zugehö­rigen Zylinders (5), definiert ist.5. Component according to claim 3 or 4, characterized in that the size and shape of the emission zones (4 ) each by means of egg ner current aperture layer (14 ) with a current passage opening (15 ) which is smaller than the cross-sectional area of the associated cylinder (5 ) , is defined.6. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Höhe h_Z jedes Zylinders (6) gilt:
h_Z ≅ 2.tanα_G.(R_Z + R_E)
mit:
α_G: Grenzwinkel der Totalreflexion beim Übergang vom Zylinder (6) zum umgebenden Medium (M)
R_Z: Radius des Zylinders (6)
R_E: Radius der zugehörigen Emissionszone (4)
und daß die Emissionszone (4) im Wesentlichen in halber Höhe (h_Z) 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 ).7. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Emissionszone (4) gilt:
R_E ≦ R_Z.n_M/n_S
wobei:
R_E: Radius der Emissionszone (4)
n_M: Brechungsindex des umgebenden Mediums (M)
n_S: Brechungsindex des Zylindermaterials
R_Z: 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 ).8. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7,
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 ).9. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest bei einigen der Zylinder (6) die Kante der Deckfläche (10) abgeschrägt ist.9. The component according to one of claims 2 to 8, characterized in that at least in some of the cylinders (6 ) the edge of the top surface (10 ) is chamfered.10. Bauelement gemäß Anspruch 1,
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 Strahlungsauskoppel­elements (5) aufweist, der gleich dem oder größer als der Radius (R_K) 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 ).11. Bauelement gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Emissionszonen (4) eine senkrecht zu einer Abstrahl­richtung des Bauelements liegende Querschnittsfläche auf­weist, die im Wesentlichen kreisförmig ist und einen Radius (R_E) aufweist, der gleich dem oder kleiner als der Radius (R_K) des zugehörigen Kugelsegments (7) ist.11. The component according to claim 10, characterized in that each of the emission zones (4 ) has a cross-sectional area lying perpendicular to a radiation direction of the component, which is substantially circular and has a radius (R_E ) which is equal to or less than is the radius (R_K ) of the associated spherical segment (7 ).12. Bauelement gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den Radius R_E jeder Emissionszone (4) gilt:
R_E ≦ R_K.n_M/n_S
wobei:
R_K: Radius des zugehörigen Kugelsegments (7)
n_M: Brechungsindex des umgebenden Mediums (M)
n_S: Brechungsindex des Kugelsegmentmaterials
und daß der Mittelpunkt (ME) der kreisförmigen Querschnitts­fläche der Emissionszone (4) im Wesentlichen auf der Mittel­achse (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 ).13. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Emissionszone (4) gilt:
R_K ≦ d ≦ R_K.(1 + n_M/n_S)
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 ).14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (1) ganzflächig die aktive Schichtenfolge (2) aufgebracht ist, die eine elektrolumineszierende Schicht aufweist, daß über der aktiven Schichtenfolge (2) eine Stromaperturen­schicht (14) aus oxidierbarem Halbleitermaterial angeordnet ist, die bis auf Stromdurchlassöffnungen (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 ist, und daß über dieser Stromaperturenschicht (14) eine weitere Halb­leiterschicht angeordnet ist, in der die Strahlungsauskoppel­elemente (5) ausgebildet sind.14. The component according to one of claims 1 or 10 to 13, characterized in that the entire layer of the active layer sequence (2 ) is applied to the substrate (1 ), which has an electroluminescent layer that has a current apertures over the active layer sequence (2 ) (14 ) made of oxidizable semiconductor material which, apart from current passage openings (15 ) which define the size of the emission zones (4 ) in the active layer sequence (2 ), oxidizes and consequently is electrically insulating but for those emitted by the emission zones (4 ) Radiation is permeable, and that a further semiconductor layer is arranged above this current aperture layer (14 ), in which the radiation decoupling elements (5 ) are formed.15. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat (1) ganzflächig die aktive Schichtenfolge (2) aufgebracht ist, die eine elektrolumineszierende Schicht aufweist, daß über der aktiven Schichtenfolge (2) eine Stromaperturen­schicht (14) angeordnet ist, die bis auf Stromdurchlassöff­nungen (15), die die Größe der Emissionszonen (4) in der ak­tiven Schichtenfolge (2) definieren, einen entgegengesetzt zur Durchlaßrichtung des Bauelements gepolten pn-Übergang aufweist, und daß über dieser Stromaperturenschicht (14) eine weitere Halbleiterschicht angeordnet ist, in der die Strah­lungsauskoppelelemente (5) ausgebildet sind.15. Component according to one of claims 1 or 10 to 13, characterized in that the entire layer of the active layer sequence (2 ) is applied to the substrate (1 ), which has an electroluminescent layer that over the active layer sequence (2 ) layer a current aperture (14 ) is arranged, which, apart from current through openings (15 ) which define the size of the emission zones (4 ) in the active layer sequence (2 ), has a pn junction which is polarized opposite to the direction of transmission of the component, and that over this current aperture layer (14 ) a further semiconductor layer is arranged in which the radiation coupling-out elements (5 ) are formed.16. Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Strahlungsauskoppelelement (5) im Wesentlichen die Form einer im Querschnitt rhombischen Säule (8) aufweist.16. The component according to claim 1, characterized in that each radiation decoupling element (5 ) has essentially the shape of a column (8 ) with a rhombic cross section.17. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsauskoppelelemente (5) im Wesentlichen aus Halb­leitermaterial bestehen, das für die von dem Bauelement aus­gesandte Strahlung durchlässig ist, und mittels herkömmlicher naß- oder trockenchemischer Ätzverfahren monolithisch erzeugt sind.17. The component according to one of claims 1 to 16, characterized in that the radiation decoupling elements (5 ) consist essentially of semi-conductor material which is transparent to the radiation emitted by the component, and are produced monolithically by means of conventional wet or dry chemical etching processes .18. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 9 oder 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen den Strahlungsauskoppelelementen (5) vorhandene Oberfläche des Bauelements reflektierend ausgebildet ist.18. Component according to one of claims 2 to 9 or 16 or 17, characterized in that a surface of the component which is present between the radiation decoupling elements (5 ) is designed to be reflective.19. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (6) mittels ganzflächigem epitaktischem Aufbrin­gen der aktiven Schichtenfolge (2), einer Stromaperturschicht (14) und einer Kontaktschicht (17) auf das Substrat (1) und nachfolgender Fotolithographie-Technik und Ätzen hergestellt werden.19. A method for producing a component according to one of claims 2 to 9, characterized in that the cylinders (6 ) by means of epitaxial application over the entire surface of the active layer sequence (2 ), a current aperture layer (14 ) and a contact layer (17 ) on the substrate (1 ) and subsequent photolithography technique and etching.20. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
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 Schich­tenfolge (2), eine Stromaperturschicht (14) und eine Kontakt­schicht (17) epitaktisch abgeschieden werden, wobei die Mas­kenschicht hierbei so gewählt wird, daß auf dieser im Wesent­lichen keine epitaktische Abscheidung des Materials der akti­ven 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 ).21. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromaperturschicht (14) eine oxidierbare Schicht verwen­det wird, die nach dem Herstellen der Zylinder (6) mittels Tempern in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre von außen nach innen bis auf die gewünschten Stromdurchlassöffnungen (15) oxidiert und damit elektrisch isolierend gemacht wird.21. A method for producing a component according to claim 19 or 20, characterized in that an oxidizable layer is used as the current aperture layer (14 ), which after the manufacture of the cylinder (6 ) by means of tempering in an oxygen-containing atmosphere from the outside in to oxidized to the desired current passage openings (15 ) and thus made electrically insulating.22. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß auf die aktive Schichtenfolge (2) mit dem elektrolumineszierenden pn-Übergang (21) ein entgegengesetzt zum pn-Übergang (21) der aktiven Schichtenfolge (2) gepolter pn-Übergang aufgebracht wird, in den zum Herstellen der Stromdurchlassöffnung (15) vor dem Aufbringen der Kontaktschicht (17) mittels Fotolitho­graphie-Technik und Ätzen ein Fenster geätzt wird, das die Stromdurchlassöffnung (15) definiert.22. A method for producing a component according to claim 19 or 20, characterized in that on the active layer sequence (2 ) with the electroluminescent pn junction (21 ) an opposite to the pn junction (21 ) of the active layer sequence (2 ) poled pn junction is applied, in which to produce the current passage opening (15 ) before the application of the contact layer (17 ) by means of photolithography and etching a window is etched, which defines the current passage opening (15 ).23. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (6) mittels ganzflächigem epitaktischem Aufbrin­gen der aktiven Schichtenfolge (2), Herstellen der Emissions­zonen (4) in der aktiven Schichtenfolge (2) mittels Ionenim­plantation, Aufbringen einer Kontaktschicht (17) auf das Sub­strat (1) und nachfolgender Fotolithographie- und Ätztechnik hergestellt werden.23. A method for producing a component according to one of claims 2 to 9, characterized in that the cylinders (6 ) by means of epitaxial application over the entire surface of the active layer sequence (2 ), producing the emission zones (4 ) in the active layer sequence (2 ) by means of ion implantation, application of a contact layer (17 ) to the substrate (1 ) and subsequent photolithography and etching technology.24. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der aktiven Schichtenfolge (2) auf das Substrat (1) eine oxidierbare leitend dotierte Halbleiter­schicht aufgebracht wird, daß auf diese eine elektrisch lei­tend dotierte strahlungsdurchlässige Halbleiterschicht aufge­bracht wird, daß in dieser mittels Ätzen Kugelsegmente (7) ausgebildet werden, derart, daß zwischen den Kugelsegmenten (7) die oxidierbare Halbleiterschicht freigelegt ist, und daß in einem Oxidationsprozeß in sauerstoffhaltiger Atmosphäre nachfolgend die oxidierbare Schicht von außen nach innen bis auf die Stromdurchlassöffnungen (15) aufoxidiert wird.24. A method for producing a component according to claim 14, characterized in that after the application of the active layer sequence (2 ) to the substrate (1 ) an oxidizable conductive doped semiconductor layer is applied, that an electrically conductive doped radiation-transmissive semiconductor layer is applied to this is brought in that spherical segments (7 ) are formed in this by etching, in such a way that the oxidizable semiconductor layer is exposed between the spherical segments (7 ), and that in an oxidation process in an oxygen-containing atmosphere, the oxidizable layer subsequently follows from the outside inwards to the current passage openings (15 ) is oxidized.25. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß Anspruch 1 und Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsauskoppelelemente (5) Kegelstümpfe oder Po­lyeder (24) vorgesehen sind, zu deren Herstellung nach dem Herstellen der Stromaperturschicht (14) auf dieser eine Oxid­maske (25) aufgebracht wird, die so strukturiert und ausge­ richtet wird, daß sie um die Stromdurchlaßöffnungen (15) her­um eine Flächen aussparen, die im Wesentlichen der Größe der Grundfläche der vorgesehenen Kegelstümpfe oder Polyeder (24) entsprechen, daß nachfolgend auf der nicht von der Oxidmaske (25) bedeckten Fläche der Stromaperturschicht (14) unmittel­bar die Kegelstümpfe oder Polyeder (24) selektiv abgeschieden werden.25. A method for producing a component according to claim 1 and claim 14 or 15, characterized in that truncated cones or Po lyeder (24 ) are provided as radiation decoupling elements (5 ), for their production after the production of the current aperture layer (14 ) on this an oxide Mask (25 ) is applied, which is structured and aligned so that they cut out around the current passage openings (15 ) around an area which essentially corresponds to the size of the base area of the intended truncated cones or polyhedron (24 ) that subsequently on the not from the oxide mask (25 ) covered area of the current aperture layer (14 ) immediately the truncated cones or polyhedra (24 ) are selectively deposited.