CN101238591A - 具有接触结构的发光二极管芯片 - Google Patents

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Abstract

在具有辐射出射面(1)和接触结构(2，3，4)的发光二极管芯片中，该接触结构被布置在辐射出射面(1)上并且包括接合垫(4)和多个被设置用于电流扩展的接触条(2，3)，这些接触条与接合垫(4)导电连接，接合垫(4)被布置在辐射出射面(1)的边缘区域中。该发光二极管芯片的特色尤其在于在接触结构(2，3，4)中对所发射的辐射(23)的减少的吸收。

Description

具有接触结构的发光二极管芯片
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的发光二极管芯片。
本专利申请要求德国专利申请102005025416.0的优先权，该德国专利申请的公开内容于此通过引用被纳入。
背景技术
在借助接合线进行电接触的发光二极管芯片中，通常芯片表面的比较小的中心区域配备有用于连接接合线的接触面(接合垫)。因为发光二极管通常以位于接合线对面的芯片表面被安装到载体上或者被安装到LED壳体中，所以布置有接合垫的芯片表面是辐射出射面，即是这样的芯片表面，来自发光二极管芯片的在发光二极管芯片的有源区中所产生的电磁辐射的至少大部分从该芯片表面耦合输出。
在传统的、具有小于300μm的边长的发光二极管芯片中，可以用中心地布置在辐射耦合输出面上的接合垫来实现发光二极管芯片中相对均匀的电流分布。但是，在大面积的例如具有长达1mm的边长的发光二极管芯片的情况下，这种接触可能不利地导致发光二极管芯片的不均匀的电流馈电(Bestromung)，这种电流馈电导致升高的正向电压以及在有源区中导致低的量子效率。这种效应尤其在具有低的横向导电性的半导体材料的情况下、例如在氮化物化合物半导体的情况下出现。在这种情况下，最大的电流密度出现在发光二极管芯片的中心区域中，并且从中心接合垫出发朝着侧边随着与接合垫的距离增大而减小。这通常导致辐射出射面的不希望的不均匀的亮度。此外不利的是，在发光二极管芯片的出现最大电流密度的中心区域中发射的辐射至少部分地朝着不透明的接合垫发射，并且因此至少部分地被吸收。
由DE 199 47 030 A1已知，InGaAlP-LED的辐射耦合输出面配备有接触结构，该接触结构包括中心接合垫和多个与该接合垫相连接的接触条(Kontaktsteg)，以便实现更好的电流扩展。
发明内容
本发明所基于的任务是，说明一种具有布置在辐射出射面上的改进的接触结构的发光二极管芯片，该接触结构的特色尤其是在于在接合垫中减少的辐射吸收。
该任务通过根据权利要求1的前序部分的发光二极管芯片来解决。本发明的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。
在一种根据本发明的具有辐射出射面和接触结构的发光二极管芯片中，该接触结构被布置在辐射出射面上并且包括接合垫和多个被设置用于电流扩展的接触条，这些接触条与接合垫导电连接，接合垫被布置在辐射出射面的边缘区域中。
通过将接合垫布置在辐射出射面的边缘区域中，通过辐射出射面的中心区域从发光二极管芯片中出射的辐射有利地不在接合垫中被吸收。因此，接合垫在辐射出射面的边缘区域中的布置尤其应如下来理解：和与辐射出射面的中心的距离相比，接合垫的中心与发光二极管芯片的至少一个侧边的距离更小。有利地，与具有中心地布置在辐射出射面上的接合垫的发光二极管芯片不同，通过将接合垫布置在辐射出射面的边缘区域中，不需要在辐射出射面上将接合线引导到接合垫。这对于以比较高的电流强度、例如超过300mA的电流强度工作的发光二极管芯片来说是特别有利的，因为在以这样高的电流强度工作时，需要比较粗的接合线，在该接合线中在布置于辐射出射面之上的情况下会出现对所发射的辐射的不可忽略的吸收。通过在辐射出射面上布置多个与接合垫导电连接的接触条，尽管在辐射出射面的边缘区域中布置有接合垫，仍然可以实现在发光二极管芯片中的比较均匀的电流分布。
接合垫和发光二极管芯片的至少一个侧边之间的距离优选地小于30μm。特别地，接合垫也可以直接邻接发光二极管芯片的侧边。
有利地，接合垫被布置在辐射出射面的角落上，使得接合垫与发光二极管芯片的第一侧边之间的距离以及接合垫与发光二极管芯片的第二侧边之间的距离分别小于30μm。特别地，接合垫可以邻接发光二极管芯片的第一侧边和第二侧边。
在一种优选的变型方案中，至少一个接触条沿着发光二极管芯片的侧边延伸，其中与侧边的距离小于15μm。特别地，接触条可以邻接侧边。在辐射出射面上具有发光转换层的发光二极管芯片的情况下，与侧边的小的间距是有利的。因为转换层的边缘区域应保持未被覆盖，以便例如在制造期间能够识别芯片损坏，所以边缘区域可以借助布置接触条有利地被用于电流扩展。
接触条有利地被布置在辐射出射面上，使得电流均匀地流过发光二极管芯片的有源层，使得发光二极管芯片的辐射出射面具有均匀的亮度。特别是规定，接触条在辐射出射面上构成至少一个矩形或者至少一个方形的轮廓。
优选地，接触条构成多个矩形或者方形的轮廓。有利地，所述多个矩形或者方形分别具有至少一个共同的侧边，特别优选地甚至具有两个共同的侧边。特别地，接触条可以构成多个分别具有共同的角点的方形和/或矩形的轮廓。在这种情况下，与接触条构成多个彼此嵌套的同心的方形或矩形的接触结构不同，在方形和/或矩形之间无需用于将这些方形和/或矩形彼此导电连接的连接片。
在本发明的一种特别优选的实施形式中，接合垫被布置在至少一个矩形或者方形的角点上，该矩形或者方形的轮廓通过接触条来构成。特别地，接合垫可以被布置在多个方形和/或矩形的共同的角点中，该多个方形和/或矩形的轮廓通过接触条来构成。
有利地，至少多于一半的辐射出射面被接触条包围。这例如意味着接触条至少构成本身闭合的或者至少近似闭合的几何形状，使得辐射出射面的大部分被该几何形状包围。如例如在前面所描述的优选的实施形式中那样，该几何形状可以是多边形，特别是方形或者矩形。特别优选地，超过80％的辐射出射面被接触条包围。特别是可以规定，整个辐射出射面都被接触条包围。
通过至少辐射出射面的大部分被接触条包围，尽管在辐射出射面的边缘区域中布置有接合垫，仍然可以实现在发光二极管芯片中的比较均匀的电流分布。通过由接合垫和接触条形成的接触结构，即使在由具有低的横向导电性的半导体材料构成的发光二极管芯片的情况下、例如在基于氮化物化合物半导体材料的发光二极管芯片的情况下也以这种方式实现比较均匀的电流密度并且因此实现辐射出射面的相应均匀的亮度。
在本发明的另一种有利的扩展方案中，将发光转换层涂敷到辐射出射面的被接触条所包围的部分区域上。该发光转换层包含至少一种发光转换材料，该发光转换材料适合于将由发光二极管芯片所发射的辐射的至少一部分朝着更大的波长进行波长转换。以这种方式，尤其可以利用发射紫外或者蓝色辐射的发光二极管芯片通过将所发射的辐射的一部分波长转换到互补的光谱范围、例如黄色光谱范围中来产生白光。发光转换材料可以以细粒粉末形式存在，其颗粒典型地具有在1μm至20μm范围中的粒度。在此，粒度应该被理解为粉末颗粒的平均直径。合适的发光转换材料、诸如YAG:Ce在W0 98/12757中已公开，其尤其关于发光材料的内容在此通过引用被纳入。发光转换层有利地是塑料层，优选地是硅树脂层，至少一种发光转换材料以矩阵方式(matrixartig)被嵌入到硅树脂层中。优选地，发光转换层的厚度为10μm至50μm。发光转换层有利地利用丝网印刷方法被涂敷到发光二极管芯片的辐射出射面上。能够借助丝网印刷方法来实现的调节精度或者结构化精度为大约20μm。
相对于中心地布置接合垫的芯片，在将接合垫布置在角落中的芯片的情况下，对调节精度或者结构化精度的要求有利地被降低，如以下结合图12A和12B进一步阐述的那样。此外，可以增大光学可用的面积。
将接合垫布置在角落结合辐射出射面上的发光转换层的另一优点在于晶片阵列(Waferverbund)中由多个芯片构成的装置。优选地，在此情况下接合垫彼此相对，使得形成关联的未被发光转换层覆盖的面积，与在单个中心地布置的接合垫的情况下相比，该面积更大。这对于结构化来说是有利的，并且能够实现一种可复制的层制造。
在另一种优选的实施形式中，发光转换材料与发光二极管芯片的侧边相间隔。特别是可以规定，发光转换层被布置在辐射出射面的被接触条包围的部分区域内。在这种情况下，被布置在辐射出射面上的接触条形成发光转换层的框架。以这种方式，有利地减少发光转换层的材料到达发光二极管芯片的侧边的危险。如果对发光二极管芯片的侧边的显微镜检查被规定用于质量控制，则这是特别有利的。在发光二极管芯片的侧边淀积的发光转换层的材料将使这种质量控制变得困难或者甚至不可能实现。
根据另一种变型方案，接触结构被构造为叉形。在此情况下，多个接触条横贯于一个接触条而延伸，并且基本上彼此平行。优选地，在接触条之间将发光转换层涂敷在辐射出射面上。
接触条中的至少一个有利地具有可变的宽度。接触条的宽度应该被理解为接触条在垂直于其纵向并且平行于辐射出射面的平面延伸的方向上的尺寸。特别可以规定，具有可变宽度的接触条包含多个具有不同宽度的部分区域。在这种情况下，接触条的部分区域的宽度有利地与发光二极管芯片工作时通过接触条的相应的部分区域出现的电流强度匹配。部分区域的宽度例如与在相应的部分区域中出现的电流强度匹配，使得电流密度在相应的部分区域中不超过极限值、例如16A/μm2。此外，具有可变宽度的接触条的部分区域的宽度和/或另外的接触条的宽度优选地被确定大小，使得不低于最小电流密度。以这种方式，有利地实现接触条的宽度和/或具有可变宽度的接触条的部分区域的宽度至少不明显大于电流承载能力所需的宽度。这具有以下优点，即辐射出射面的被接触条所覆盖的部分区域有利地是小的，并且因此减小由发光二极管芯片所产生的辐射在布置于辐射出射面上的接触条中的吸收。
在芯片中的电流分布可以通过横向电流分布和垂直电流分布来区分。横向电流分布在此可以被理解为平行于辐射出射面的电流分布，而垂直电流分布表示横贯于、优选地垂直于辐射出射面的垂直通过电流。
在芯片中，从馈电点出发，譬如从接合垫出发，存在不同的电流路径。横向主电流路径沿着接触条延伸。该主电流路径在垂直方向上分岔为多个分路电流路径。电流路径可以在等效电路中被表示为电阻的串联电路。在一种优选的扩展方案中，接触条被结构化，使得总电阻沿着不同的电流路径尽可能相同。有利地，芯片由此可以比较均匀地被馈电。
在另一种优选的扩展方案中，接触条的宽度随着与接合垫的距离增大而增大。尤其是接触条可以具有多个部分区域，其中与接合垫的距离较大的部分区域比与接合垫的距离较小的部分区域更宽。替代地，接触条的宽度可以从接合垫出发连续增大。接合垫的宽度优选在10μm和40μm之间，其中该范围包括10μm和40μm在内。
在另一种有利的扩展方案中，发光二极管芯片是薄膜发光二极管芯片。在制造薄膜发光二极管芯片时，尤其是包括发射辐射的有源层的功能性半导体层序列首先在生长衬底上外延生长，随后将新的载体涂敷到半导体层序列的位于生长衬底对面的表面上，并且随后将生长衬底分离。因为尤其是针对氮化物化合物半导体所使用的生长衬底、例如SiC、蓝宝石或者GaN比较昂贵，所以该方法尤其提供以下优点，即生长衬底可以再使用。将由蓝宝石构成的生长衬底与由氮化物化合物半导体构成的半导体层序列分离例如可以利用W0 98/14986中所公开的激光剥离方法来实现。
薄膜LED的基本原理例如在I.Schnitzer等人于1993年10月18日发表于Appl.Phys.Lett.63(16)的第2174-2176页的文章中进行了描述，该文章的公开内容就这方面而言特此通过引用被纳入。
特别地，发光二极管芯片可以具有基于氮化物化合物半导体的外延层序列。在本上下文中，“基于氮化物化合物半导体”意味着有源外延层序列或者其中至少一层包括氮化物III/V化合物半导体材料、优选地AlxGayIn1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。在此，该材料不必一定具有根据上面的公式的数学上精确的组成。更确切地说，它可以具有基本上不改变AlxGayIn1-x-yN材料的特有的物理特性的一种或者多种掺杂材料以及附加的成分。然而，为了简单起见，上面的公式仅仅包含晶格的主要成分(Al，Ga，In，N)，即使这些成分可能部分地通过少量的其它物质来替代。
辐射出射面尤其可以具有方形形状。在发光二极管芯片的一种实施形式中，辐射出射面的至少一个边长为400μm或者更长，特别优选地为800μm或者更长。特别地，甚至可以设置1mm或者更长的边长。由于通过被布置在辐射出射面上的接触条的电流扩展，甚至在这样大面积的发光二极管芯片中也可以实现有源层中的比较均匀的电流分布。
由接合垫和接触条形成的接触结构对于以300mA或者更大的电流强度工作的发光二极管芯片来说是特别有利的，因为在这样高的工作电流强度的情况下在传统的发光二极管芯片中会观察到不均匀的电流分布，该电流分布将在发光二极管芯片的中心的、配备有接合垫的区域中具有最大值。
接触结构优选地包含金属或者金属合金。优选地，接触结构是结构化的Ti-Pt-Au层序列，该层序列从发光二极管芯片的邻接的半导体层出发例如包括大约50nm厚的Ti层、大约50nm厚的Pt层和大约2μm厚的Au层。Ti-Pt-Au层序列有利地对电迁移不敏感，这种电迁移在其他情况下、例如在包含铝的接触结构中会出现。接触结构因此优选地没有铝。
此外，接触结构、尤其Ti层可以被构造，使得由芯片所产生的辐射被吸收。通过这种方式可以减小波导效应，这些波导效应导致在被转换层覆盖的区域之外发射辐射。
有利地，只有少于15％、特别优选地少于10％的辐射出射面被接触结构覆盖。在接触结构内的吸收损耗由此有利地是小的。
在另一种优选的实施形式中，发光二极管芯片包含具有有源层的半导体层序列，其中在半导体层序列的位于辐射出射面对面的主面上设置有反射接触层。主面的位于接合垫对面的区域有利地被反射接触层留空。
从有源层出发来看位于辐射出射面对面的接触层因此被结构化，使得在垂直方向上，从有源层出发来看，主面的未被接触层覆盖的区域位于接合垫对面。这具有以下优点，即在有源层的在垂直方向上位于接合垫下方的区域中电流密度被减小，使得在接合垫下方产生较少的辐射。此外，通过反射接触层的留空，减少所发射的辐射的、由反射接触层朝着接合垫方向反射的部分。以这种方式，减少辐射在接合垫中的吸收。发光二极管芯片的效率由此有利地被提高。
当如前面所描述的那样发光二极管芯片的辐射出射面部分地配备有发光转换层时，半导体层序列的位于接触结构对面的主面的、从有源层出发来看位于发光转换层对面的区域有利地被反射接触层留空。以这种方式，减少在有源层的在横向方向上与布置在辐射出射面上的发光转换层错开布置的区域中的辐射产生。此外，因此减少所发射的辐射的、由反射接触层反射到辐射出射面的未配备有发光转换层的部分区域中的部分。
在发射短波辐射的芯片中，优选地将Ag用于反射接触层。在此情况下，尤其在芯片边缘损坏和湿气侵入的情况下可能导致电迁移。电迁移可能导致分流，这些分流不利地影响芯片的老化稳定性。在本发明中，借助使接触层与侧边相间隔来抵抗这种损坏。
附图说明
下面结合图1至图8借助实施例对本发明进行进一步阐述。
图1A示出根据本发明第一实施例的发光二极管芯片的示意性俯视图，
图1B示出沿着图1A中所示的实施例的线AB的示意性横截面图，
图2示出根据本发明第二实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图3示出根据本发明第三实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图4示出根据本发明第四实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图5示出根据本发明第五实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图6示出根据本发明第六实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图7示出根据本发明第七实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图8示出根据本发明第八实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图9示出根据本发明的发光二极管芯片的部分的等效电路图，
图10示出根据本发明第九实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图11示出根据本发明第十实施例的发光二极管芯片的辐射出射面的示意性俯视图，
图12A示出中心地布置接合垫的示意图，
图12B示出在角落布置接合垫的示意图。
在这些图中，相同的或者作用相同的元件配备有相同的附图标记。所示出的元件不应被视为是按正确比例的，更确切地说，各个元件为了更好的理解可以被夸大地示出。
具体实施方式
根据本发明的发光二极管芯片的第一实施例在图1A中以俯视图并且在图1B中以横截面示意性地示出。该发光二极管芯片包含半导体层序列13，该半导体层序列例如以外延方式优选地借助MOVPE来制造。半导体层序列13包含发射辐射的有源层15。
发光二极管芯片的有源层15包括例如InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。有源层15可以例如被构造为异质结构、双异质结构或者量子阱结构(Quantentopfstruktur)。在此，名称“量子阱结构”包括这样的结构，在该结构中载流子通过被封闭(Confinement)而经历其能量状态的量子化。特别地，名称“量子阱结构”并不包括关于量子化的维数的说明。由此，量子阱结构尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。
由有源层15朝主辐射方向24发射电磁辐射23、例如紫外、蓝色或者绿色光谱范围中的辐射。有源层15例如被布置在至少一个n型导电的半导体层14和至少一个p型导电的半导体层16之间。由有源层15发射的辐射23在辐射出射面1上从发光二极管芯片耦合输出。
为了将电流注入到有源层15中，在辐射出射面1上设置有接触结构2、3、4。辐射出射面1上的接触结构2、3、4通过接合垫4和多个与接合垫4导电连接的接触条2、3来构造。接触结构2、3、4优选地包含金属或者金属合金。特别地，接触结构2、3、4可以由(未示出的)结构化的Ti-Pt-Au层序列形成。为了结构化，可以使用本领域技术人员已知的结构化方法，特别是掩膜的涂敷结合随后的蚀刻工艺。接触结构2、3、4优选地由Ti-Pt-Au层序列来制造，该Ti-Pt-Au层序列例如包含大约50nm厚的Ti层、大约50nm厚的Pt层和大约2μm厚的Au层。这样的Ti-Pt-Au层序列有利地对电迁移不敏感，这种电迁移在其他情况下、例如在包含铝的接触结构中可能出现。该接触结构由于该原因而优选地没有铝。
该发光二极管芯片优选地为薄膜发光二极管芯片。半导体层序列13例如在生长衬底上被制造，该生长衬底最初被布置在半导体层序列13的朝向辐射出射面1的表面上，并且随后例如借助由WO 98/14986所公开的激光剥离(Lift-Off)方法被分离。在有源层15的位于辐射出射面1对面并且由此位于最初的生长衬底对面的一侧，半导体层序列13被固定在载体21上。例如，半导体层序列13借助尤其可以是焊料层的连接层20被固定在载体21上。载体21例如是电路板、特别是印刷电路板(Printed Circuit Board)。此外，载体21可以由陶瓷形成，该陶瓷尤其可以包含氮化铝。也可以使用由半导体材料构成的载体、诸如Ge或者GaAs载体。载体21的背离半导体层序列13的背面例如配备有电接触层22，该电接触层构成发光二极管芯片的、从有源层15来看位于接触结构2、3、4对面的第二电接触。
被布置在辐射出射面1上的接触结构的接合垫4被布置在辐射出射面1的边缘区域中。优选地，发光二极管芯片的侧边9和接合垫4之间的距离d1小于30μm。特别优选地，如在图1中所示的俯视图中可以看到的接合垫4被布置在辐射出射面1的角落区域中。在这种情况下，接合垫4至发光二极管芯片的第一侧边9的距离d1和至发光二极管芯片的第二侧边10的距离d2优选地分别为30μm或者更小。结合垫在辐射出射面1的边缘区域中的这样的布置具有以下优点，即减小在有源层15中所产生的电磁辐射23在接合垫4中的吸收。
为了尽管将接合垫4布置在辐射出射面1的边缘区域中仍然实现在有源层15中在横向方向上均匀的电流分布，在辐射出射面1上布置有多个分别与接合垫4导电连接的接触条2、3。例如，如在图1A中的俯视图中可以看到的，多个接触条2、3被布置在辐射出射面1上，使得它们构成多个方形8a、8b、8c的轮廓。由接触条2、3构成的方形8a、8b、8c有利地分别具有两个共同的分别通过接触条3形成的侧边。在此，接合垫4被布置在方形8a、8b和8c的共同的角点中。
由接合垫4和接触条2、3形成的接触结构一方面引起在有源层15中的尽可能均匀的横向电流分布，其中只有辐射出射面1的小部分被接触结构2、3、4覆盖，使得从有源层15向主辐射方向24发射的辐射23在接触结构2、3、4内只有比较少的吸收。有利地，至少辐射出射面1的部分区域11被接触条2、3包围。例如，如在图1A中的俯视图中可以看到的那样，辐射出射面1的部分区域11被接触条2、3包围，该部分区域在该情况下被布置在外部的方形8c内。部分区域11的面积因此包括外部的方形8c的面积(连同被布置在其中的内部的方形8a、8b在内)。在一种优选的实施形式中，超过50％的、特别优选地甚至超过80％的辐射出射面1被接触条2、3包围。
在另一种优选的实施形式中，所述接触条中的至少一个具有可变的宽度。该接触条的宽度在其主延伸方向上并不恒定，而是逐步地或者连续地变化。在图1中所示的实施例中，例如两个从接合垫4出发的接触条3分别由三个分别具有不同宽度的部分区域5、6、7组成。接触条3在部分区域5、6、7中的宽度有利地分别与在发光二极管芯片工作时通过相应的部分区域5、6、7出现的电流强度相匹配。优选地进行部分区域5、6、7的宽度与在工作时出现的电流强度的匹配，使得接触条的横截面面积被确定大小，使得在工作时出现的电流密度不超过依赖于材料的允许的极限值，其中但是另一方面横截面面积至少不明显大于由相应的电流强度所决定的横截面面积，以便避免在接触条中的不必要的吸收损耗。例如，在接触条3的邻接接合垫的部分区域5中的电流强度大于在邻接的部分区域6中的电流强度，并且在部分区域6中的电流强度又大于邻接的部分区域7中的电流强度。因此，接触条3在部分区域5中的宽度大于在部分区域6中的宽度，并且在部分区域6中的宽度大于在部分区域7中的宽度。
在一种优选的实施形式中，在辐射出射面1的被接触条2、3包围的部分区域11上涂敷有发光转换层12。发光转换层12例如是硅树脂层，至少一种发光转换材料被嵌入该硅树脂层中。至少一种发光转换材料可以例如是YAG:Ce或者另一种由WO98/12757公开的发光转换材料。
借助发光转换材料，例如由有源层15发射的、例如是绿光、蓝光或者紫外光的辐射23的至少一部分的波长被转换到互补的光谱范围中，使得产生白光。使用硅树脂层作为发光转换材料的载体层具有以下优点，即硅树脂对短波的蓝色辐射或者紫外辐射较不敏感。这对于基于氮化物化合物半导体的发光二极管芯片来说是特别有利的，在这些发光二极管芯片的情况下所发射的辐射通常包含短波的蓝色或者紫外光谱范围中的至少一部分。替代地，其它透明的有机或者无机材料也可以用作至少一种发光转换材料的载体层。
有利地在由接触条2、3围绕的部分区域11内被涂敷到辐射出射面1上的发光转换层12尤其不邻接发光二极管芯片的侧边9、10之一。通过这种方式，尤其减少在涂敷发光转换层12时发光转换层的材料也被沉积到侧边9、10上的危险。发光转换层12的材料到侧边9、10上的沉积尤其具有以下不利之处：使通常通过对发光二极管芯片的侧边9、10之一的显微镜检查来进行的对处理完的发光二极管芯片的质量控制变得困难或者甚至不可能实现。
发光转换层12例如利用印刷方法、特别是利用丝网印刷方法来涂敷到辐射出射面1的部分区域11上。发光转换层12的厚度典型地为大约10μm至20μm。
有利地，接触层17邻接发光二极管芯片的半导体层序列13的朝向载体21的主面18，其中该接触层17优选地建立与邻接的半导体层6的欧姆接触。优选地，接触层17包含金属、诸如铝、银或者金。在p型导电的邻接第二接触层5的氮化物化合物半导体层16的情况下，银尤其是一种用于接触层17的合适的材料，因为银建立与p型导电的氮化物化合物半导体的良好的欧姆接触。
优选地，接触层17是反射所发射的辐射23的层。这具有以下优点，即由有源层15朝着载体21的方向发射的电磁辐射至少部分地朝着辐射出射面1被反射，并且在那里从发光二极管芯片耦合输出。以这种方式减小例如可能在载体21内或者在连接层20中出现的吸收损耗。
主面18的位于接合垫4对面的区域优选地被接触层17留空(aussparen)。因为在留空的区域中在接触层1 7和邻接的半导体层16之间不产生欧姆接触，所以减小在半导体层序列13的在横向方向上与接触层17错开的区域中在辐射出射面1上的接触结构2、3、4和载体21的背面上的电接触层22之间的通过电流(Stromfluss)。因此减小在有源层15的该区域中的辐射产生，由此有利地减少在接合垫4内的辐射吸收。
在反射接触层17和连接层20之间优选地包含阻挡层19。阻挡层19例如包含TiWN。通过阻挡层19尤其阻止例如为焊料层的连接层20的材料扩散到反射接触层17中，该扩散尤其可能影响反射接触层17的反射。
半导体层序列13的主面18的从有源层15来看位于发光转换层12对面的区域有利地被反射接触层17留空，其中该主面18位于接触结构2、3、4对面。以这种方式，减少在有源层15的、在横向方向上与布置在辐射出射面上的发光转换层12错开布置的区域中的辐射产生。此外，因此减少所发射的辐射的、被反射接触层17反射到辐射出射面1的未配备有发光转换层12的部分区域中的部分。
包括接合垫4和接触条2、3的、被涂敷到辐射出射面1上的接触结构的替代扩展方案在下面借助在图2至图8中示出的实施例来阐述。在此，分别仅仅示出了发光二极管芯片的辐射出射面1的俯视图。在横截面中，相应的发光二极管芯片例如可以与在图1B中以横截面示出的第一实施例相同地被构造。此外，发光二极管芯片但是也可以具有任意的其它的、本领域技术人员已知的实施形式。特别地，发光二极管芯片不必一定是薄膜发光二极管芯片。
在图2和图3中示出的接触结构与图1A中示出的第一实施例的接触结构的区别在于，通过接触条2、3来构造轮廓的方形的数目被提高。
在图2中示出的接触结构中，接触条2、3构成四个彼此嵌套的方形8a、8b、8c和8d。如在第一实施例中那样，彼此嵌套的方形分别具有两个共同的侧边3，并且接合垫4被布置在方形8a、8b、8c和8d的共同的角点中。
在图3中所示的实施例中，接触结构包括五个彼此嵌套的方形8a、8b、8c、8d和8e。所需的接触条2、3的数目尤其依赖于辐射出射面1的大小和位于其下的半导体材料的横向导电性。
辐射出射面1上的由接触条2、3形成的结构不必一定是封闭的几何结构。例如，在图4中所示的实施例中，从两个从接合垫出发的具有可变的宽度的接触条3出发，指状地在辐射出射面上引导多个另外的接触条2，但是这些接触条并未彼此连接为方形。
在图5中示出的接触结构的实施例与前面所描述的实施例的区别在于，接触结构不是由彼此嵌套的、具有两个共同的侧边的方形形成，而是由两个同心的方形8g、8h形成，这两个方形通过两个延伸通过方形8 g、8h的中心的接触条2彼此导电连接。
在图6中所示的实施例中，如在图3中所示的实施例中那样，接触结构由五个彼此嵌套的方形8a、8b、8c、8d、8e形成，这些方形分别具有两个通过具有可变的宽度的接触条3构成的共同的侧边。与在图3中所示的实施例相反，在图6中所示的实施例中，接合垫4被布置在由接触条2、3构成的方形8a、8b、8c、8d、8e的共同的角点上，使得接合垫完全被布置在由接触条构成的方形内。接合垫4具有方形形状，其中两个侧边分别与由接触条构成的方形8a、8b、8c、8d、8e的两个共同的侧边一致。在该实施例中，构成外部的方形8e的接触条与发光二极管芯片的侧边9、10的距离比较小。特别地，辐射出射面1的被外部的方形8a所包围的部分区域11包括辐射出射面1的80％以上。这在发光转换层被涂敷到辐射出射面1的部分区域11上时是特别有利的，因为以这种方式可以利用几乎整个辐射出射面1来借助发光转换产生白光。
与在图6中示出的实施例相比，在图7中示出的实施例中，没有设置被布置在方形8a内的接触条。在这种情况下，接触结构仅仅通过接合垫4和接触条2来构造，其中以小的距离、优选地小于30μm的距离沿着发光二极管芯片的侧边9、10在辐射出射面1上引导这些接触条2。接合垫4不必一定如在前面所示出的实施例中那样具有方形形状。更确切地说，如例如在图7中所示的那样，接合垫4可以具有倒圆的角或者其它的几何形状。
在图8中所示的接触结构的实施例基本上对应于图7中所示的实施例，其中附加地在辐射出射面1的中心区域中通过四个接触条来构造内部的方形8i，这四个接触条分别借助连接条与外部的方形8a的角点连接。该实施例表明，在由多个接触条形成的接触结构中，接触条不必一定彼此垂直延伸。更确切地说，多个接触条也可以彼此成任意的其它的角度、例如45°角。替代地，也可以设想，接触条构成弯曲的几何形状、例如圆形。
图9中示出的等效电路具有电阻RS1至RS4的串联电路，其中RS1与负参考电位连接。该电路的节点分别通过电阻RK1至RK4与正参考电位连接。在此情况下，负参考电位可以对应于接合垫，而正参考电位可以对应于接触层22(参见图1B)。电阻RS1至RS4的串联电路基本上再现n型导电的半导体层14中的横向电流分布(见图1B)，而芯片中的垂直通过电流通过RK1至RK4来建模。
下面的考虑所基于的目的是，借助电阻RS1至RS4和RK1至RK4的合适的选择来实现芯片中的均匀的电流分布。
为此，在两个节点II和IV上的总电阻RII和RIV被相互比较。总电阻RII和RIV是沿着不同的电流路径的单个电阻的总和。因此，RII＝RS1+RK2，并且RIV＝RS1+RS2+RS3+RK4。
电阻RS1至RS4以及电阻RK1至RK4都依赖于接触条的宽度。下面研究不同的宽度：
A)接触条宽度b
如果接触条具有不变的宽度b，则适用：RS1＝RS2＝RS3＝RS4＝RS以及RK1＝RK2＝RK3＝RK4＝RK。由此针对电阻RII和RIV得出：RII＝RS+RK以及RIV＝3RS+RK。
B)接触条宽度2b
如果接触条具有不变的宽度2b，则适用：RS1＝RS2＝RS3＝RS4＝0.5RS以及RK1＝RK2＝RK3＝RK4＝0.5RK。由此针对电阻RII和RIV得出：RII＝0.5RS+0.5RK以及RIV＝3*0.5RS+0.5RK。
C)缩小的接触条宽度
接触条具有接触条宽度2b的部分区域和接触条宽度b的部分区域，于是适用：RS1＝RS2＝0.5RS和RS3＝RS4＝RS(接触条宽度b)以及RK1＝RK2＝0.5RK(接触条宽度2b)以及RK3＝RK4＝RK(接触条宽度b)。由此针对电阻RII和RIV得出：RII＝0.5RS+0.5RK以及RIV＝2*0.5RS+RS+RK。
D)增大的接触条宽度
接触条具有宽度b的部分区域和宽度2b的部分区域，于是适用：RS1＝RS2＝RS(接触条宽度b)和RS3＝RS4＝0.5RS(接触条宽度2b)以及RK1＝RK2＝RK(接触条宽度b)和RK3＝RK4＝0.5RK(接触条宽度2b)。由此针对电阻RII和RIV得出：RII＝RS+RK以及RIV＝2RS+0.5RS+0.5RK。
若RS＝RK适用，则在A)的情况下得出RII/RIV＝1/2，在B)的情况下得出RII/RIV＝1/2，在C)的情况下得出RII/RIV＝1/3并且在D)的情况下得出RII/RIV＝2/3。
若RS＞＞RK适用，则在A)的情况下得出RII/RIV＝1/3，在B)的情况下得出RII/RIV＝1/3，在C)的情况下得出RII/RIV＝1/4并且在D)的情况下得出RII/RIV＝2/5。
若RS＜＜RK适用，则在A)的情况下得出RII/RIV＝1，在B)的情况下得出RII/RIV＝1，在C)的情况下得出RII/RIV＝1/2并且在D)的情况下得出RII/RIV＝2。
对于均匀的电流分布，优选比例RII/RIV＝1。因为在RII/RIV＞1的情况下越远离接合垫出现越高的光密度，而在RII/RIV＜1的情况下在接合垫上出现较高的光密度，这两种情况都变得不利。因此，对于RS＝RK和RS＞＞RK来说，意味着从接合垫出发增大的接触条宽度的变型方案D)是优选的扩展方案。在RS＝RK和RS＞＞RK的情况下，接触条的导电性受到限制。
在图10中以俯视图示出的发光二极管芯片在辐射出射面1上具有由接合垫4和接触条2、3组成的接触结构。接触条2和至少一个接触条3具有增大的接触条宽度，这根据上面的实施形式变得有利。借助接触条宽度的这样的选择，可以在辐射出射面1上实现比较均匀的电流分布。
接触条2和至少一个接触条3具有部分区域5、6和7，其中部分区域5比部分区域7更宽。
除了接触条2、3的所示的叉形结构之外，此外如下扩展方案也是可设想的，在这些扩展方案中例如另外的接触条连接分离的部分区域7。此外可设想的是，接触条3同样被划分为部分区域5、6和7，其中接触条2从该接触条3分岔。
在图11中示出了根据本发明的发光二极管芯片的另一实施例的俯视图。
被布置在辐射出射面1上的接触结构的接合垫4被布置在辐射出射面1的角落中。优选地，接合垫4的两个侧边与芯片的两个侧边9和10重合。特别优选地，接触条3沿着侧边9和10延伸。这具有以下优点，即边缘区城不会保持未被利用，而是用于电流扩展。接触条3与接触条2一同构成多个方形8a、8b、8c和8d的轮廓。
借助图12A和12B，下面将阐述为何与在中心地布置接合垫的接合垫的情况下相比在将接合垫布置在角落上的芯片的情况下对调节精度的要求更低。
如在图12A中所示，对于中心地布置接合垫的情况，在接合垫4的实际长度为L时，得出涂敷所需的长度PM＝L+4d。在此，d是在涂敷发光转换层时可实现的调节精度。
与此相对，在将接合垫4布置在角落上的情况下，涂敷所需的长度为PE＝L+2d。
对调节精度的要求因此在相同的接合垫大小的情况下在布置在角落上时降低一半。
本发明并不受借助实施例的描述限制。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，这尤其包括权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者该组合本身没有明确地在权利要求或者实施例中被说明。

Claims (32)

1.一种发光二极管芯片，具有辐射出射面(1)和接触结构(2，3，4)，该接触结构被布置在所述辐射出射面(1)上并且包括接合垫(4)和多个被设置用于电流扩展的接触条(2，3)，这些接触条与所述接合垫(4)导电连接，
其特征在于，所述接合垫(4)被布置在所述辐射出射面(1)的边缘区域中。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接合垫(4)和所述发光二极管芯片的至少一个侧边(9)之间的距离d1小于30μm。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接合垫(4)和所述发光二极管芯片的另一个侧边(10)之间的距离d2小于30μm。
4.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，至少一个接触条(2，3)沿着侧边(9，10)延伸，其中与所述侧边(9，10)的距离小于15μm。
5.根据权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条(2，3)邻接所述发光二极管芯片的侧边(9，10)。
6.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述辐射出射面(1)上的接触条(2，3)构成至少一个矩形或者方形(8a，8b，8c)的轮廓。
7.根据权利要求6所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条(2，3)构成多个矩形或者方形(8a，8b，8c)的轮廓。
8.根据权利要求7所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述多个矩形或者方形(8a，8b，8c)分别具有至少一个共同的侧边。
9.根据权利要求8所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述多个矩形或者方形(8a，8b，8c)分别具有两个共同的侧边。
10.根据权利要求6至9之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接合垫(4)被布置在所述至少一个矩形或者方形(8a，8b，8c)的角点上。
11.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条(2，3)包围所述辐射出射面(1)的至少一个部分区域(11)。
12.根据权利要求11所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条(2，3)包围所述辐射出射面(1)的80％以上。
13.根据权利要求11或12所述的发光二极管芯片，其特征在于，在所述辐射出射面(1)的被所述接触条(2，3)包围的部分区域(11)上涂敷有发光转换层(12)。
14.根据权利要求1至5之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触结构(2，3，4)被构造为叉形。
15.根据权利要求14所述的发光二极管芯片，其特征在于，在所述辐射出射面(1)上在所述接触条(2，3)之间涂敷有发光转换层(12)。
16.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条中的至少一个(3)具有可变的宽度。
17.根据权利要求16所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述宽度从所述接合垫(4)出发连续增大。
18.根据权利要求16所述的发光二极管芯片，其特征在于，具有可变的宽度的接触条(3)包含多个具有不同宽度的部分区域(5，6，7)。
19.根据权利要求18所述的发光二极管芯片，其特征在于，与所述接合垫(4)的距离较大的部分区域(7)比与所述接合垫(4)的距离较小的部分区域(5，6)更宽。
20.根据权利要求18或19之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条(3)的部分区域(5，6，7)的宽度与在所述发光二极管芯片工作时通过相应的部分区域(5，6，7)出现的电流强度匹配。
21.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触条(2，3)的宽度在10μm和40μm之间，其中该范围包括10μm和40μm在内。
22.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片是薄膜发光二极管芯片。
23.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片具有有源层(15)，该有源层包含InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1。
24.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述辐射出射面(1)的至少一个侧边(9，10)的长度为400μm或者更长。
25.根据权利要求24所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述辐射出射面(1)的至少一个侧边(9，10)的长度为800μm或者更长。
26.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，规定所述发光二极管芯片以300mA或者更大的电流强度工作。
27.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触结构(2，3，4)是结构化的Ti-Pt-Au层序列。
28.根据权利要求27所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触结构(2，3，4)吸收由所述芯片所产生的辐射。
29.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述接触结构(2，3，4)没有铝。
30.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，少于15％的所述辐射出射面(1)被所述接触结构(2，3，4)覆盖。
31.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片包含半导体层序列(13)，该半导体层序列包括有源层(15)，并且在所述半导体层序列(13)的位于所述辐射出射面(1)对面的主面(18)上设置有反射接触层(17)，其中所述主面(18)的位于所述接合垫(4)对面的区域被所述接触层(17)留空。
32.根据引用权利要求13或者15的权利要求31所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述主面(18)的位于所述发光转换层(12)对面的区域被所述接触层(17)留空。
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