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Die
Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement aufweisend eine
Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordneten
optisch aktiven Bereichen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronisches Bauelements sowie
eines Wafers.
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Optoelektronische
Bauelemente mit einer Mehrzahl von gesonderten optisch aktiven Bereichen sind
vielfach bekannt. Beispielsweise ist es aus dem Bereich der Kfz-Beleuchtung
bekannt, eine Mehrzahl von einzelnen Leuchtdiodenelementen, auch
als LED-Chips bezeichnet, auf einem gemeinsamen Trägerelement
oder in einem gemeinsamen Gehäusekörper anzuordnen.
Das gemeinsame Trägerelement dient dabei zur elektrischen
Kontaktierung und/oder Kühlung der einzelnen LED-Chips.
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Werden
eine Vielzahl von LED-Chips nebeneinander angeordnet, ergibt sich
zudem ein flächiges Leuchtelement. Flächige Leuchtelemente
sind für eine Vielzahl von Anwendungen besonders gut geeignet.
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Obwohl
derart aufgebaute Bauelemente eine Vielzahl von Vorteilen und Anwendungen
aufweisen, ist deren Herstellung verhältnismäßig
aufwändig. Insbesondere müssen die einzelnen optisch
aktiven Bereiche einzeln getestet und auf dem Trägerelement angeordnet
werden. Verzichtet man auf den Test einzelner optisch aktiver Bereiche,
wird die Herstellung des Bauelements zwar vereinfacht, die Qualität
der hergestellten Bauelement ist jedoch oft unbefriedigend. Beispielsweise
kann es vorkommen, dass defekte optisch aktiv Bereiche verbaut werden,
die in dem fertig gestellten Bauelement einen Kurzschluss verursachen.
Des Weiteren ist es möglich, dass einzelne optisch aktive
Bereiche mit einer anderen Farbe oder einer anderen Intensität
als die verbleibenden optisch aktiven Bereiche leuchten und so die Lichtausbeute,
Effektivität oder Ästhetik der Lichtquelle mindern.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte Herstellungsverfahren
und verbesserte optoelektronische Bauelemente zu beschreiben, bei denen
die Qualität der Bauelemente auch bei vereinfachter Herstellung
gewahrt bleibt. Insbesondere sollen die zur Herstellung einer Vielzahl
optoelektronischer Bauelemente benötigten Verfahrensschritte
reduziert werden, ohne dass hierdurch die Ausbeute des Herstellungsprozesses
reduziert wird.
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Die
zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement,
aufweisend eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen
Trägerelement angeordneten optisch aktiven Bereichen gelöst,
wobei die optisch aktiven Bereiche derart angeordnet und/oder ausgestaltet
sind, dass wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche aus
Richtung der von Trägerelement abgewandten Seite für
einen Beobachter des Bauelements mit bloßem Auge nicht
mehr unterscheidbar sind.
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Durch
eine Anordnung und/oder Ausgestaltung benachbarter optisch aktiver
Bereiche derart, dass sie für einen Beobachter mit bloßem
Auge nicht mehr unterscheidbar sind, wird eine Funktion des einen
optisch aktiven Bereichs im Falle eines Defekts oder einer Normabweichung
zumindest teilweise von dem benachbarten zweiten optisch aktiven
Bereich übernommen. Somit führen Defekte oder
Normabweichungen einzelner optisch aktiver Bereiche eines optoelektronischen
Bauelements zu einer geringeren, im Regelfall nicht mehr wahrnehmbaren
Beeinträchtigung der Funktion des optoelektronischen Bauelements.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist sind die optisch aktiven Bereiche
auf dem Trägerelement derart versetzt angeordnet, dass
benachbarte optisch aktive Bereiche puzzleartig, parkettartig, reißverschlussartig
oder sägezahnartig ineinander greifen. Durch das Ineinandergreifen
benachbarter optisch aktiver Bereiche wird die Bedeutung einzelner optisch
aktiver Bereiche für das zu erreichende Gesamtergebnis
für einen Beobachter wesentlich reduziert.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mehrzahl optisch aktiver
Bereiche in einer Zeilen-, Spalten- oder Matrixstruktur angeordnet,
wobei einzelne Zeilen-, Spalten- bzw. Matrixelemente durch einen
schmalen Trenngraben voneinander getrennt sind, dessen Breite in
der Größenordnung einer dominanten Wellenlänge
einer von den optisch aktiven Bereichen emittierbaren elektromagnetischen
Strahlung liegt. Dadurch, dass eine Mehrzahl optisch aktiver Bereiche
räumlich so dicht benachbart angeordnet sind, dass die
zwischen ihnen existierenden Trenngräben optisch nicht
mehr wahrnehmbar sind, entsteht der Eindruck einer einheitlich strahlenden
Fläche.
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Die
oben genannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein optoelektronisches
Bauelement, dass eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen
Trägerelement angeordneten optischen Bereichen aufweist,
wobei wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche derart
auf dem Trägerelement angeordnet sind, dass sie in einer
Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven
Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements
zumindest teilweise ineinander greifen.
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Durch
ein zumindest teilweises Ineinandergreifen benachbarter optisch
aktiver Bereiche wird die üblicherweise vorhandene klare
Abgrenzung zwischen benachbarten Bauelementen aufgehoben, so dass
einzelne Funktionsbereiche einer Strahlungs- bzw. Detektorfläche
scheinbar miteinander verschmelzen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist ein erster optisch aktiver
Bereich der benachbarten optisch aktiven Bereiche in der Erstreckungsrichtung
eine Aussparung auf und ein zweiter optisch aktiver Bereich der
benachbarten optisch aktiven Bereiche ist derart ausgestaltet und
angeordnet, dass er sich in der Erstreckungsrichtung zumindest teilweise
in die Aussparung des ersten optisch aktiven Bereichs erstreckt.
Durch das teilweise Erstrecken des zweiten optisch aktiven Bereichs
in eine Aussparung des ersten optisch aktiven Bereichs übernimmt
der zweite optisch aktive Bereich eine Funktion des ersten optisch
aktiven Bereichs zumindest teilweise.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite optisch aktive
Bereich in der Erstreckungsrichtung des Trägerelements
eine Aussparung auf und der erste optisch aktive Bereich ist derart
ausgestaltet und angeordnet, dass er sich in der Erstreckungsrichtung
zumindest teilweise in die Aussparung des ersten optisch aktiven
Bereichs erstreckt.
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Auf
diese Weise übernimmt der erste optisch aktive Bereich
teilweise auch eine Funktion des zweiten optisch aktiven Bereichs.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement
wenigstens einen elektrischen Kontaktbereich auf, wobei wenigstens einer
der optisch aktiven Bereiche über den wenigstens einen
Kontaktbereich mit einem ersten elektrischen Potenzial verbindbar
ist. Durch das Vorsehen eines elektrischen Kontaktbereichs auf dem
Trägerelement wird eine elektrische Kontaktierung eines
der optisch aktiven Bereiche ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement
eine Mehrzahl von separaten elektrischen Kontaktbereichen auf. Durch die
Mehrzahl von separaten Kontaktbereichen können unterschiedliche
optisch aktive Bereiche des optoelektronischen Bauelements wahlweise
mit einer Betriebsspannung versorgt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die wenigsten zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche auf einem gemeinsamen Kontaktbereich angeordnet.
Sind die wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche gemeinsam in
einem Kontaktbereich angeordnet, können sie als ein einheitlicher
optisch aktiver Bereich versorgt und betrieben werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die wenigstens zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche in wenigstens zwei benachbarten Kontaktbereichen
der Mehrzahl der Kontaktbereiche angeordnet. Sind die benachbarten
optisch aktiven Bereiche in benachbarten Kontaktbereichen angeordnet, können
diese einzeln angesteuert und mit unterschiedlichen Betriebsspannungen
versorgt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche über eine gemeinsame Kontaktstruktur
mit einem zweiten elektrischen Potenzial verbindbar. Durch die gemeinsame
Kontaktstruktur wird ein zweiter Anschluss zum Betrieb der optisch
aktiven Bereiche hergestellt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die gemeinsame Kontaktstruktur wenigstens
eine Leiterbahn, die die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche
elektrisch miteinander verbindet. In einer weiteren Ausgestaltung
ist die wenigstens eine Leiterbahn fotolithographisch auf eine dem
Trägerelement abgewandte Seite der wenigstens zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche aufgetragen. Durch Verwendung fotolithographisch aufgetragener
Leiterbahnen werden benachbarte, sehr kleine optisch aktive Bereiche
elektrisch miteinander verbunden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die wenigstens eine Leiterbahn
wenigstens eine vorbestimmte Trennstelle auf, wobei wenigstens einer
der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche durch Trennen der
wenigstens einen Leiterbahn an der Trennstelle von dem anderen optisch
aktiven Bereich elektrisch isolierbar ist. Durch elektrische Isolierung
wenigstens eines der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche
kann ein defekter optisch aktiver Bereich von einer Spannungsversorgung
isoliert werden, sodass kein Kurzschluss in dem optoelektronischen
Bauelement auftritt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens einer der Mehrzahl
der optisch aktiven Bereiche rund, oval, dreieckig, streifenförmig,
rautenförmig, sechseckig, L-förmig, hufeisenförmig
oder puzzlesteinförmig ausgestaltet. Durch eine derartige
Ausgestaltung des optisch aktiven Bereichs können optoelektronische
Bauelemente mit unterschiedlich aufgebauten und verzahnten optisch aktiven
Flächen aufgebaut werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste der zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens
zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche
des Trägerelements eine erste Begrenzungslinie auf, die
im Wesentlichen komplementär zu einer zweiten Begrenzungslinie
des zweiten optisch aktiven Bereichs in der Erstreckungsrichtung
ist. Durch komplementäre Ausgestaltung benachbarter optisch
aktiver Bereiche wird eine flächige und besonders gut miteinander verzahnte
optisch aktiven Fläche bereitgestellt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung
unterschiedlicher Wellenlängen eingerichtet. Sind die benachbarten
optisch aktiven Bereiche zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung
unterschiedlicher Wellenlänge eingerichtet, wird eine Mischung
von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen
bzw. Farben ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens
zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche
des Trägerelements jeweils eine Ausdehnung von weniger
als 100 μm, insbesondere weniger als 10 μm, auf.
Optisch aktive Bereiche mit einer Ausdehnung von weniger als 100 μm,
insbesondere weniger als 10 μm, sind in einer Vielzahl
von Anwendungen, insbesondere Beleuchtungsanwendungen, mit dem bloßen
Auge nicht mehr unterscheidbar.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens einer der Mehrzahl
der optisch aktiven Bereiche als substratlose Halbleiterstruktur
ausgebildet. Die Verwendung substratloser Halbleiterstrukturen ermöglicht
die Herstellung besonders dünner Bauelemente.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die substratlose Halbleiterstruktur
eine Dicke von weniger als 10 μm in einer Richtung senkrecht
zu einer Oberfläche des Trägerelements auf. Durch
die Verwendung von Halbleiterstrukturen mit einer Dicke von weniger
als 10 μm wird der Aufbau besonders kompakter optoelektronischer
Bauelemente ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die die substratlose
Halbleiterstruktur ausschließlich einen epitaktisch gewachsenen Schichtstapel.
Durch ausschließliche Verwendung eines epitaktisch gewachsenen
Schichtstapels wird eine einfache Herstellung besonders günstiger
und dünner optoelektronischer Bauelement ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der epitaktische gewachsener
Schichtstapel zwischen den wenigstens zwei benachbarten optisch
aktiven Bereichen vollständig durchtrennt. Durch die vollständige
Durchtrennung des epitaktischen gewachsenen Schichtstapels können
Defekte benachbarter optisch aktiver Bereiche auf einen einzelnen
oder wenige der Bereiche eingegrenzt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der epitaktische gewachsene
Schichtstapel zwischen den wenigstens zwei benachbarten optisch
aktiven Bereichen nur teilweise durchtrennt, insbesondere in solchen
Schichten, die eine hohe Querleitfähigkeit aufweisen. Durch
nur teilweises Durchtrennen des epitaktischen gewachsenen Schichtstapels
können benachbarte optisch aktive Bereiche gemeinsam auf
das Trägerelement aufgebracht und mit ihm elektrisch und/oder
mechanisch verbunden werden. Dabei können solche Schichten,
die eine geringe Querleitfähigkeit aufweisen, miteinander
verbunden bleiben, ohne dass es zu unbeabsichtigten Querströmen
zwischen benachbarten optisch aktiven Bereichen kommt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die wenigstens zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche derart angeordnet und ausgestaltet, dass
elektromagnetische Strahlung, die von einem ersten optisch aktiven
Bereich in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch
aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements
des Trägerelements ausgekoppelt wird, einen zweiten optisch
aktiven Bereich zur Emission elektromagnetsicher Strahlung anregt
und umgekehrt. Durch Anregung eines optisch aktiven Bereichs durch
von einem benachbarten optisch aktiven Bereich ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung
wird auch ein defekter optisch aktiver Bereich Teil einer einheitlichen
Strahlungsfläche.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist über den zwei
benachbarten optisch aktiven Bereichen ein gemeinsames Konversionselement
angeordnet, das elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge
der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche in elektromagnetische
Strahlung einer zweiten Wellenlänge konvertiert. Durch
die Verwendung eines gemeinsamen Konversionselements wird der Aufbau
kompakter optoelektronischer Bauelemente weiter vereinfacht. Zum
Beispiel kann somit Licht einer gewünschten Farbtemperatur
bereitgestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Konversionselement
dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge
zumindest teilweise zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung
der zweiten Wellenlänge zu emittieren. Durch teilweise
Absorption und Reemission elektromagnetischer Strahlung wird das Spektrum
der elektromagnetischen Strahlung geändert.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erscheint das Konversionselement
für einen Beobachter des Bauelements aus Richtung der von Trägerelement
abgewandten Seite mit bloßem Auge als einheitliche Strahlungsquelle.
Dabei ermöglicht die Verwendung des Konversionselements
den Aufbau flächig strahlender optoelektronischer Bauelemente.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist über den zwei
benachbarten optisch aktiven Bereichen ein gemeinsames optisches
Element angeordnet, das eine Abstrahlcharakteristik des Bauelementes
bezüglich einer von den wenigstens zwei benachbarten optisch
aktiven Bereichen emittierbaren elektromagnetischen Strahlung ändert.
Durch die Verwendung eines gemeinsamen optischen Elements wird der
Aufbau kompakter optoelektronischer Bauelemente weiter vereinfacht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das optische Element dazu
eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung der wenigstens zwei
optisch aktiven Bereiche zu brechen oder zu beugen. Durch Brechung
oder Beugung wird der Austrittswinkel elektromagnetischer Strahlung
des optoelektronischen Bauelements an ein Bedarfsprofil angepasst.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigstens einer der
Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche eine Spiegelschicht auf, die von
dem optisch aktiven Bereich emittierte elektromagnetische Strahlung
reflektiert. Durch Verwendung einer Spiegelschicht kann eine Strahlungsemission
des optisch aktiven Bereiches in einer Richtung konzentriert werden.
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Die
genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung
eines optoelektronischen Bauelements gelöst, das die folgenden Schritte
umfasst:
- – Bereitstellen eines Trägerelements
mit wenigstens einem elektrischen Kontaktbereich, aufweisend wenigstens
einen ersten Kontaktteilbereich und einen benachbarten zweiten Kontaktteilbereich,
- – Bereitstellen wenigstens eines ersten optisch aktiven
Bereichs mit wenigstens einem ersten Anschlusskontakt,
- – Anordnen des Trägerelements und des wenigstens
einen ersten optisch aktiven Bereichs relativ zueinander derart,
dass der wenigstens eine Anschlusskontakt des wenigstens einen ersten
optisch aktiven Bereichs dem wenigstens einen ersten Kontaktteilbereich
des Trägerelements zugewandt ist,
- – elektrisches und mechanisches Verbinden des wenigstens
einen ersten optisch aktiven Bereichs mit dem ersten Kontaktteilbereich,
- – Bereitstellen wenigstens eines zweiten optisch aktiven
Bereichs mit wenigstens einem ersten Anschlusskontakt,
- – Anordnen des Trägerelements und des wenigstens
einen zweiten optisch aktiven Bereichs relativ zueinander derart,
dass der wenigstens eine Anschlusskontakt des wenigstens einen zweiten optisch
aktiven Bereichs dem wenigstens einen zweiten Kontaktteilbereich
des Trägerelements zugewandt ist, und
- – elektrisches und mechanisches Verbinden des wenigstens
einen zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem zweiten Kontaktteilbereich.
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Durch
die oben beschriebenen Verfahrensschritte wird ein optoelektronisches
Bauelement mit einem ersten und einem zweiten optisch aktiven Bereich
in zwei benachbarten Kontaktteilbereichen eines Kontaktbereichs
des Trägerelements hergestellt. Durch die Platzierung der
zwei optisch aktiven Bereiche auf demselben Kontaktbereich des Trägerelements
bilden sie zusammen ein einheitliches optisch aktives Element.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine erste optisch
aktive Bereich und der wenigstens eine zweite optisch aktive Bereich
elektrisch und/oder mechanisch in einem einzelnen Verfahrensschritt
gemeinsam mit dem Trägerelement verbunden. Durch das gemeinsame
Verbinden des ersten und zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem Trägerelement
wird die Herstellung des Bauelements weiter vereinfacht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine
erste optisch aktive Bereich und eine zweite optisch aktive Bereich auf
einem gemeinsamen Trägersubstrat bereitgestellt. Durch
die gemeinsame Bereitstellung der optisch aktiven Bereiche auf einem
gemeinsamen Trägersubstrat wird die Herstellung des Bauelements weiter
vereinfacht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine
erste optisch aktive Bereich und eine zweite optisch aktive Bereich nach
dem mechanischen Verbinden mit dem Trägerelement von dem
Trägersubstrat abgelöst werden. Durch entfernen
des Trägersubstrats können besonders dünne
optoelektronische Bauelemente hergestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der wenigstens eine erste
optisch aktive Bereich und zweite optisch aktive Bereich auf dem gemeinsamen
Trägersubstrat bei der Bereitstellung relativ zueinander
derart angeordnet, wie sie relativ zueinander nach dem mechanischen
Verbinden auf dem Trägerelement angeordnet sind. Durch
Anordnung der optisch aktiven Bereiche auf dem Trägersubstrat
in derselben Weise, wie sie später im fertig gestellten
Bauelement verwendet werden, können auch kompliziert angeordnete
und/oder ausgestaltete optisch aktive Bereiche in dem Herstellungsverfahren
verarbeitet werden.
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Die
zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren
zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das die folgenden Schritte
umfasst:
- – Bereitstellen eines Trägerelements
mit wenigstens einer Bestückungsoberfläche,
- – Bereitstellen wenigstens eines ersten optisch aktiven
Bereichs und eines zweiten optisch aktiven Bereichs auf einem gemeinsamen
Trägersubstrat, wobei der wenigstens eine erste und eine zweite
optisch aktive Bereich jeweils wenigstens einen ersten Anschlusskontakt
aufweisen, benachbart auf dem Trägersubstrat angeordnet
sind und in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des
Trägersubstrats zumindest teilweise ineinander greifen,
- – Anordnen des Trägerelements und des Trägersubstrats
relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine erste und eine
zweite optisch aktive Bereich der wenigstens einen Bestückungsoberfläche
des Trägerelements zugewandt sind,
- – mechanisches Verbinden des wenigstens einen ersten
und einen zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem Trägerelement
und
- – Trennen des wenigstens einen ersten und einen zweiten
optisch aktiven Bereichs von dem Trägersubstrat.
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Durch
die oben beschriebenen Verfahrensschritte wird ein optoelektronisches
Bauelement mit zumindest teilweise ineinander greifenden optisch aktiven
Bereichen hergestellt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung weist das bereitgestellte Trägerelement
wenigstens einen ersten Kontaktbereich auf der Bestückungsoberfläche
auf und im Schritt des elektrischen Verbindens wird eine elektrische
Verbindung zwischen dem wenigstens einen ersten Kontaktbereich und
sowohl dem wenigstens einen ersten Anschlusskontakt des wenigstens
einen ersten optisch aktiven Bereichs als auch dem wenigstens einen
ersten Anschlusskontakt des einen zweiten optisch aktiven Bereichs
hergestellt. Durch Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen
den zwei optisch aktiven Bereichen und einem Kontaktbereich werden
die optisch aktiven Bereiche elektrisch zu einem gemeinsamen optisch
aktiven Element verbunden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das bereitgestellte Trägerelement
wenigstens einen ersten Kontaktbereich und wenigstens einen zweiten
Kontaktbereich auf der Bestückungsoberfläche auf
und im Schritt des elektrischen Verbindens wird eine erste elektrische
Verbindung zwischen dem wenigstens einen Anschlusskontakt des ersten
optisch aktiven Bereichs und dem wenigstens einen ersten Kontaktbereich
sowie eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens
einen ersten Anschlusskontakt des wenigstens einen zweiten optisch
aktiven Bereichs und dem wenigstens einen Kontaktbereich hergestellt.
Durch die Herstellung zweier elektrischer Verbindungen können der
erste und der zweite optisch aktive Bereich gesondert voneinander
angesteuert werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren
ein epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterstruktur auf dem Trägersubstrat
und Ausbilden des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs
und einen zweiten optisch aktiven Bereichs durch wenigstens teilweises
Trennen der Halbleiterstruktur. Durch ein gemeinsames epitaktisches
Aufwachsen und Trennen des wenigstens einen ersten und einen zweiten optisch
aktiven Bereichs wird die Herstellung des optoelektronischen Bauelements
weiter vereinfacht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine
erste und der wenigstens eine zweite optisch aktive Bereich durch Ätzen
eines Trenngrabens in die Halbleiterstruktur voneinander getrennt.
Durch Ätzen eines Trenngrabens ist eine prozesstechnisch
einfache Trennung von benachbarten optisch aktiven Bereichen möglich.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Ätzen des
Trenngrabens vor Anordnung der Halbleiterstruktur auf dem Trägerelement durchgeführt.
Auf diese Weise wird das Ätzen des Trenngrabens produktionstechnisch
mit Vorteil gemeinsam mit der Herstellung der optisch aktiven Bereiche
auf dem Trägersubstrat durchgeführt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Ätzen des
Trenngrabens nach Anordnung der Halbleiterstruktur auf dem Trägerelement
durchgeführt. Durch Durchführung des Ätzens nach
der Anordnung der Halbleiterstruktur auf dem Trägerelement
wird diese mit Vorteil als ein mechanischer Verbund von dem Trägersubstrat
auf das Trägerelement übertragen und erst dort
in wenigstens zwei optisch aktive Elemente aufgeteilt.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren
ein elektrisches Verbinden wenigstens eines zweiten Anschlusskontakts
des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten optisch
aktiven Bereichs mit einer gemeinsamen Kontaktstruktur. Durch das
elektrische Verbinden der optisch aktiven Bereiche mit einer gemeinsamen
Kontaktstruktur wird die Zuführung einer gemeinsamen Betriebsspannung
ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren
ein Testen der Funktion des wenigstens einen ersten und des wenigstens
einen zweiten optisch aktiven Bereichs, insbesondere ob ein elektrischer
Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt
des wenigstens einen ersten bzw. des wenigstens einen zweiten optisch
aktiven Bereichs besteht, und ein elektrisches Trennen des wenigstens einen
ersten oder einen zweiten optisch aktiven Bereichs von der gemeinsamen
Kontaktstruktur, wenn durch den Test ein Fehler der Funktion des
wenigstens einen ersten bzw. des wenigstens einen zweiten optisch
aktiven Bereichs festgestellt wurde. Durch das Testen und gegebenenfalls
Trennen von optisch aktiven Bereichen werden einzelne, defekte optisch aktive
Bereiche elektrisch von anderen optisch aktiven Bereichen isoliert,
sodass die Funktion des hergestellten Bauelements nicht beeinträchtigt
wird.
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Die
zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zur
Herstellung eines Wafers mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche
gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen eines Trägersubstrats,
- – epitaktisches Aufwachen einer Halbleiterstruktur
auf dem Trägersubstrat umfassend eine Halbleiterschichtenfolge,
die zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, und
- – Trennen wenigstens einer Halbleiterschicht der Halbleiterschichtenfolge
zum Aufteilen der Halbleiterstruktur in wenigstens einen ersten
optisch aktiven Bereichs und eines zweiten optisch aktiven Bereichs
derart, dass der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive
Bereich in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten
optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des
Trägersubstrats zumindest teilweise ineinander greifen.
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Ein
mittels der oben beschriebenen Schritte hergestellter Wafer erlaubt
eine besonders einfache Herstellung optoelektronischer Bauelemente
mit einer Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen gemäß unterschiedlichen
Ausführungsformen der Erfindung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche
oder funktionsähnliche Komponenten unterschiedlicher Ausführungsbeispiele
verwendet. In den Figuren zeigen:
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1A und 1B eine
Draufsicht und einen Querschnitt eines optoelektronischen Bauelements,
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2A und 2B einen
mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche bestückten
künstlichen Wafer,
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3A, 3B und 3C eine
Ausgestaltung eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements,
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4A, 4B und 4C eine
Ausgestaltung eines weiteren Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements,
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5, 6 und 7 unterschiedliche
Anordnungen und Kontaktstrukturen benachbarter optisch aktiver Bereiche,
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8A, 8B und 8C eine
Draufsicht und zwei Querschnitte auf ein weiteres optoelektronisches
Bauelement,
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9 und 10 unterschiedliche
Kontaktstrukturen zum Anschluss benachbarter optisch aktiver Bereiche,
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11A bis 11F unterschiedliche
Ausgestaltungen räumlich benachbarter optisch aktiver Bereiche,
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12 eine
weitere Anordnung mit einer Mehrzahl optisch aktiver Bereiche und
einer gemeinsamen Kontaktstruktur und
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13 mögliche
Trennstellen zur Isolation einzelner optisch aktiver Bereiche.
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1A zeigt
eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement 100 mit
einer Mehrzahl von gesonderten optisch aktiven Bereichen 110.
Das optoelektronische Bauelement 100 weist im Ausführungsbeispiel
vier optisch aktive Bereiche 110a bis 110d auf.
Die vier optisch aktiven Bereiche 110 sind benachbart in
einer Matrixstruktur auf einem gemeinsamen Trägerelement 120 angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Trägerelement 120 sowohl
zur mechanischen als auch zur elektrischen Verbindung der optisch
aktiven Bereiche 110.
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Die
optisch aktiven Bereiche 110 umfassen einen Halbleiterschichtstapel,
der insgesamt eine Diodenstruktur bereitstellt. Insbesondere emittieren
die optisch aktiven Bereiche 110 elektromagnetische Strahlung,
wenn zwischen der Ober- und Unterseite der optisch aktiven Bereiche 110 eine
Betriebsspannung anliegt.
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Die
optisch aktiven Bereiche 110 sind auf Kontaktbereichen 130 angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel sind Kontaktbereiche 130a bis 130d auf
dem Trägerelement 120 aufgebracht. Beispielsweise
kann es sich um eine verhältnismäßig
dünne Metallschicht handeln, auf dem die optisch aktiven
Bereiche 110 aufgelötet sind.
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Auf
der Oberseite der optisch aktiven Bereiche 110 ist jeweils
eine Kontaktstruktur 140 angeordnet, die den Anschluss
an ein zweites Spannungspotenzial erlauben. Die Kontaktstrukturen 140 sind
derart ausgestaltet, dass sie eine möglichst gleichmäßige
Verteilung einer angelegten Betriebsspannung über die Oberfläche
der optisch aktiven Bereiche 110 gestatten.
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Der
Anschluss der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ist
im in der 1B dargestellten Querschnitt
durch das optoelektronische Bauelement 100 zu erkennen.
Darin ist insbesondere zu erkennen, dass der Kontaktbereich 130 in
einen ersten Anschlussbereich 132 übergeht. Die
Kontaktstruktur 140 des optisch aktiven Bereichs 110a ist über
eine Anschlussrampe 150 mit einem zweiten Anschlussbereich 152 verbunden.
Beispielsweise kann eine Kontaktierung 154 aus einem leitenden
Material auf einem Rampenelement 156 aus einem elektrisch
isolierenden Material aufgebracht werden. Das Rampenelement 156 kann
zum Beispiel aus Benzocyclobuten (BCB) aufgebaut sein.
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Durch
die Anschlussrampe 150 wird der zweite Anschlussbereich 152 in
dieselbe Ebene wie der erste Anschlussbereich 132 verlegt.
Auf diese Weise ist ein besonders einfacher Anschluss der optisch
aktiven Bereiche 110 gewährleistet. In dem Ausführungsbeispiel
sind beide Anschlussbereiche 132 und 152 auf dem
Trägerelement 120 angeordnet und können
mit einer Vielzahl bekannter Kontaktierungsmöglichkeiten
an eine elektrische Betriebsspannung angeschlossen werden.
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Zur
elektrischen Trennung der optisch aktiven Bereiche 110 von
der Anschlussrampe 150 und eventuell weiteren später
aufgetragenen Vergussmaterialien weisen die optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ein
seitlich angeordnetes Passivierungselement 160 auf.
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Im
Ausführungsbeispiel ist das Passivierungselement 160 besonders
dünn ausgestaltet, um eine geringe Auskopplung elektromagnetischer Strahlung 170 von
dem optisch aktiven Bereich 110a in Richtung des benachbarten
optisch aktiven Bereichs 110b zu gestatten. Fällt
einer der optisch aktiven Bereiche 110a oder 110b aus,
führt die Auskopplung eines Teils der elektromagnetischen
Strahlung 170 des jeweils anderen optisch aktiven Bereichs 110b oder 110a zu
einem Mitleuchten des ersten optisch aktiven Bereichs 110a oder 110b.
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Auf
diese Weise kann der Effekt eines Ausfalls eines der optisch aktiven
Bereiche 110 für einen in der 1B von
oben auf das optoelektronische Bauelement 100 blickenden
Betrachter reduziert werden. Des Weiteren sind die zwei benachbarten optisch
aktiven Bereiche 110a und 110b durch einen so
geringen Abstand voneinander getrennt, dass ein sich dazwischen
befindliche Trenngraben 180 für einen Beobachter
mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar ist.
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Neben
den beschriebenen vorteilhaften optischen Eigenschaften ist das
optoelektronische Bauelement 100 auch auf eine besonders
einfache Weise herstellbar. 2A zeigt
einen so genannten Kunstwafer 200, auf dem eine Vielzahl
optoelektronischer Bauelemente 210 gemeinsam hergestellt
und/oder bearbeitet werden.
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Beispielsweise
handelt es sich bei dem Kunstwafer 200 um einen Wafer aus
einem Leiterplattenmaterial, der den Durchmesser eines Siliziumwafers
aufweist. Auf dem Kunstwafer 200 können eine Vielzahl
von Kontaktbereichen 130 und Anschlussbereiche 132 und 152 in
bekannter Art und Weise, beispielsweise mittel Fotolithographie,
aufgebracht werden. Anschließend können, wie weiter
unten beschrieben, eine Vielzahl von optisch aktiven Bereichen 110 von
einem Hilfsträger oder Aufwachssubstrat auf den Kunstwafer 200 übertragen
werden.
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Nach Übertragung
und Verbindung der optisch aktiven Bereiche 110 mit dem
Kunstwafer 200 können weitere Kontaktstrukturen 140 für
die Vielzahl der optisch aktiven Bereiche 110 bzw. die
Vielzahl der optoelektronischen Bauelemente 210 gemeinsam
auf dem Kunstwafer 200 hergestellt werden.
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Erst
danach, d. h. wenn funktionsfähige optoelektronische Bauelement 210 auf
dem Kunstwafer 200 angeordnet sind, wird der Kunstwafer 200 in
die einzelnen optoelektronischen Bauelement 210 zerteilt.
Die Zerteilung des Kunstwafers 200 kann beispielsweise
durch Zersägen oder andere bekannte Methoden zur Bearbeitung
von Wafern durchgeführt werden. In der vergrößerten
Darstellung der 2B sind mögliche Schnittlinien 220 zwischen
optoelektronischen Bauelementen 210 mit jeweils vier optisch aktiven
Bereichen 110 dargestellt.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel
für ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen
Bauelementen 300, welche in den 3A bis 3C in
schematischen Schnittansichten dargestellt sind. Jedes der hergestellten
optoelektronischen Bauelementen 300 umfasst eine Mehrzahl
von optisch aktiven Bereichen.
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Zunächst
wird ein Trägerverbund 310 bereitgestellt. Dies
ist in der 3A dargestellt. Der Trägerverbund 310 umfasst
einen Hilfsträger 312 und ein Trägerelement 120.
Für den Hilfsträger 312 eignet sich z.
B. ein Saphir oder ein siliziumhaltiger Hilfsträger. Die
Trägerelemente 120 können auf den Hilfsträger 312 geklebt
sein. Der Trägerverband 310 ist weiterhin bevorzugt
als Anschlussträgerwafer mit flächig über
den Verbund verteilten Trägerelementen 120 ausgebildet.
-
Typischerweise
sind auf dem Hilfsträger 312 eine Mehrzahl von
Trägerelementen 120 angeordnet. Dies ist in den 3A bis 3C aus
Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt.
Ein Trägerelement 120 kann insbesondere einem
herzustellenden optoelektronischen Bauelement 300 entsprechen.
Das Trägerelement 120 weist einen elektrisch isolierenden
Trägerkörper 314 auf, auf dem ein Kontaktbereich 130 ausgebildet,
insbesondere abgeschieden, ist.
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Der
Trägerkörper 314 des jeweiligen Trägerelements 120 ist
bevorzugt als Wärmesenke ausgebildet. Der Trägerkörper 314 enthält
hierzu zweckmäßigerweise ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit,
z. B. von 70 W/(m·K) oder mehr, bevorzugt von 100 W/(m·K)
oder mehr, besonders bevorzugt von 200 W/(m·K) oder mehr.
Der Trägerkörper 314 kann insbesondere
eine Keramik, z. B. eine Aluminiumnitrit- oder Aluminiumoxidkeramik,
enthalten. Diese Keramikmaterialien zeichnen sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit
aus. Im Betrieb der herzustellenden Bauelemente 300 in
den optisch aktiven Bereichen 110 erzeugte Wärme
kann über die Wärmesenke effektiv von dem jeweiligen
optisch aktiven Bereich 110 abgeführt werden.
Die Gefahr einer thermisch bedingten Schädigung der optisch
aktiven Bereiche 110, insbesondere von Halbleiterelementen,
wird hierdurch reduziert.
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Auch
ein elektrisch isolierender Trägerkörper 314,
der Silizium enthält, kann eingesetzt werden.
-
Weiterhin
wird ein Halbleiterkörperverbund 320 mit einem
Trägersubstrat 322 bereitgestellt. Auf dem Trägersubstrat 322 ist
eine Vielzahl von eng benachbarten Halbleiterkörpern 324 angeordnet.
Die einzelnen Halbleiterkörper 324 sind durch
schmale Trenngräben 180 voneinander getrennt.
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Die
Halbleiterkörper 324 umfassen im Ausführungsbeispiel
eine Halbleiterschichtenfolge mit einem pn-Übergang, der
als optisch aktiver Bereich 110 wirkt. Darüber
hinaus umfassen die Halbleiterkörper 324 einen
ersten Anschlusskontakt, beispielsweise einem Anodenanschluss, auf
einer ersten Oberfläche, beispielsweise der Oberseite eines Schichtstapels,
und einen zweiten Anschlusskontakt, beispielsweise einem Kathodenanschluss,
auf einer zweiten Oberfläche, beispielsweise der Unterseite
eines Schichtstapels.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung ist der Halbleiterkörper 324 ein
Dünnfilm-Leuchtdiodenchip. Bei einer Ausgestaltung sind
der erste und/oder die zweite Anschlusskontakt zumindest stellenweise
zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Trägersubstrat 322 angeordnet.
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Ein
Dünnfilm-Leuchtdiodenchip zeichnet sich durch mindestens
eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
- – an einer zu einem Trägerelement 120 oder
einem Trägersubstrat 322, hingewandten Hauptfläche
der strahlungserzeugenden Halbleiterschichtenfolge, bei der es sich
insbesondere um eine strahlungserzeugende Epitaxie-Schichtenfolge handelt,
ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die
zumindest einen Teil der in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen
Strahlung in diese zurückreflektiert;
- – der Dünnfilm-Leuchtdiodenchip weist ein
Trägerelement 120 auf, bei dem es sich nicht um
das Wachstumssubstrat handelt, auf dem die Halbleiterschichtenfolge
epitaktisch gewachsen wurde, sondern um ein separates Trägerelement 120, das
nachträglich an der Halbleiterschichtenfolge befestigt
wurde;
- – die Halbleiterschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich
von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm
oder weniger auf;
- - die Halbleiterschichtenfolge ist frei von einem Aufwachs-substrat.
Vorliegend bedeutet „frei von einem Aufwachssubstrat, dass
ein gegebenenfalls zum Aufwachsen benutztes Aufwachssubstrat von
der Halbleiterschichtenfolge entfernt oder zumindest stark gedünnt
ist. Insbesondere ist es derart gedünnt, dass es für
sich oder zusammen mit der Epitaxie-Schichtenfolge alleine nicht
freitragend ist. Der verbleibende Rest des stark gedünnten
Aufwachssubstrats ist insbesondere als solches für die
Funktion eines Aufwachssubstrates ungeeignet; und
- – die Halbleiterschichtenfolge enthält mindestens eine
Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine
Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd
ergodischen Verteilung des Lichtes in der Halbleiterschichtenfolge führt,
das heißt, sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches
Streuverhalten auf.
-
Ein
Grundprinzip eines Dünnfilm-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise
in der Druckschrift
I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett.
63 (16) 18. Oktober 1993, Seiten 2174–2176 beschrieben,
deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug
aufgenommen wird. Beispiele für Dünnfilm-Leuchtdiodenchips
sind in den Druckschriften
EP
0905797 A2 und
WO
02/13281 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern
hiermit ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen wird.
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Ein
Dünnfilm-Leuchtdiodenchip ist in guter Näherung
ein Lambert'scher Oberflächenstrahler und eignet sich von
daher beispielsweise gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer,
etwa einem Kraftfahrzeugscheinwerfer.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel sollen drei im Querschnitt
benachbarte Halbleiterkörper 324a auf einem Trägerelement 120 angeordnet
werden. Dabei entspricht die relative Anordnung der Halbleiterkörper 324a auf
dem Trägersubstart 322 bereits der relativen Anordnung
der Halbleiterkörper 324a auf dem herzustellenden
Bauelement 300.
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Nicht
alle Halbleiterkörper 324 des Halbleiterkörperverbundes 320 werden
in dem beschriebenen Herstellungsverfahren auf den Trägerverband 310 übertragen.
Insbesondere weist der Halbleiterkörperverbund 320 Halbleiterkörper 324b auf,
die sich nicht über einen Kontaktbereich 130 eines
Trägerelements 120 erstrecken.
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Das
Trägersubstrat 322 ist bevorzugt aus dem Aufwachssubstrat
gebildet, auf dem eine Halbleiterschichtstruktur epitaktisch gewachsen
wurde, aus der die Halbleiterkörper 324 ausgebildet
sind. Die Halbleiterkörper 324 können
lithographisch, insbesondere mittels eine fotolithographisch ausgebildeten
Maske und nachfolgendem Ätzen, aus der Halbleiterschichtenstruktur
ausgebildet sein.
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Ein
Abstand benachbarter Halbleiterkörper 324 auf
dem Trägersubstrat 322 kann 10 μm oder weniger,
bevorzugt 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 2 μm
oder weniger, z. B. 1 μm oder 0,5 μm oder weniger,
insbesondere 0,1 μm betragen.
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Der
Abstand zwischen benachbarten Halbleiterkörpern 324 kann
beispielsweise 1 μm betragen. Wie nachfolgend beschrieben
können die Halbleiterkörper 324 ohne
Zerteilen, z. B. Zersägen, des Trägersubstrats 322 auf
den Trägerverbund 310 übertragen werden.
Daher müssen die Trenngräben 180 zwischen
den Halbleiterkörpern 324 nicht an den Zerteilungsprozess
angepasst werden. Sägen erfordert relativ breite Gräben
zwischen den Halbleiterkörpern 324 von oftmals
60 μm oder mehr. Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens
können die Halbleiterkörper 324 auf dem
Trägersubstrat 322 dicht gepackt sein. Durch eine
Verringerung des Abstands zwischen den Halbleiterkörpern 324 wird
die Ausbeute an Halbleitermaterial aus der Halbleiterschichtstruktur
erhöht. Dies erhöht die Effizienz des Herstellungsverfahrens
und verringert die Kosten.
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Für
die Ausbildung schmaler Trenngräben 180 zwischen
den Halbleiterkörpern 324 eignet sich z. B. ein
Plasmaätzverfahren, z. B. Hochratenplasmaätzen.
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Auf
den Halbleiterkörpern 324 ist eine Spiegelschicht 326 angeordnet.
Die Spiegelschicht 326 ist weiterhin auf der von dem Trägersubstrat 322 abgewandten
Seite des jeweiligen Halbleiterkörpers 324 angeordnet.
Auf der von dem Halbleiterkörper 324 abgewandten
Seite der Spiegelschicht 326 können weitere, insbesondere
metallische, Schichten angeordnet sein, die in der 3A jedoch
nicht explizit dargestellt sind. Es kann z. B. eine Barriereschicht,
die die Spiegelschicht 326 schützt, vorgesehen
sein. Die Gefahr einer Reflektivitätsminderung der Spiegelschicht 326 beim
Befestigen auf dem Trägerelement 120 kann so verringert
werden. Beispielsweise können in der Abfolge von Halbleiterkörpern 324 aus
gesehen eine TiW(N)-Schicht als Barriereschicht, gefolgt von einer
Haft vermittelnden Schicht, z. B. einer Titaniumschicht, einer Platinschicht
und einer Goldschicht, vorgesehen sein.
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Das
Trägersubstrat 322 und der Trägerverbund 310 sind
derart zueinander angeordnet, dass die Halbleiterkörper 324 dem
Kontaktbereich 130 des Trägerelements 120 zugewandt
sind.
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In
einem nachfolgenden Schritt werden die Halbleiterkörper 324a auf
dem Trägerelement 120, über das sie sich
erstrecken, abgelegt. Dies ist in 3B dargestellt.
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Der
Kontaktbereich 130 weist drei Kontaktteilbereiche 318 auf,
in denen jeweils eine Befestigungsschicht 316 angeordnet
ist. Aufgrund von nur bereichsweise auf dem Kontaktbereich 130 vorgesehenen
Befestigungsschichten 316 erheben sich drei Kontaktteilbereiche 318 über
den Kontaktbereich 130. Dadurch kann vermieden werden,
dass Halbleiterkörper 324b, welche nicht auf das
Trägerelement 120 übertragen werden sollen,
mit dem Trägerverbund 310 in mechanischen Kontakt
treten. Die Gefahr, dass nicht auf dem Trägerverbund 310 zu übertragende
Halbleiterkörper 324b, z. B. durch Anhaften an
den Kontaktbereich 130, auf den Trägerverbund 310 gelangen,
wird so verringert.
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Nachfolgend
werden die auf dem Trägerverbund 310 zu montierenden
Halbleiterkörper 324a über die Befestigungsschichten 316 auf
dem Trägerverbund 310 befestigt, z. B. geklebt
oder gelötet.
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Daraufhin
werden die Halbleiterkörper 324a, welche mit dem
Halbleiterkörperverbund 320 verbunden sind, von
dem Trägersubstrat 322 getrennt. Gegebenenfalls
kann das Trennen auch vor dem Befestigen erfolgen.
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Die
Halbleiterkörper 324b, die nicht mit dem Trägerverbund 310 verbunden
sind, verbleiben auf dem Trägersubstrat 322. Die
auf dem Trägersubstrat 322 verbleibenden Halbleiterkörper 324b können
unter Anwendung des Verfahrens auf einem weiteren Trägerverbund 310 oder
einem weiteren Trägerelement 120 desselben Trägerverbunds 310 befestigt werden.
Durch selektives Entfernen von Halbleiterkörpern 324 von
dem Trägersubstrat 322 kann also ein Halbleiterkörperverbund 320 mittels
verschiedener Trägerverbände 310 sukzessive „abgeerntet" werden.
Dabei werden diejenigen Halbleiterkörper 324,
welche sich über ein Trägerelement 120 des
jeweiligen Trägerverbundes 310 erstrecken, von
dem Trägersubstrat 322 getrennt und an dem Trägerverbund 310 befestigt.
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Das
selektive Entfernen nur eines Teils der Halbleiterkörper 326 von
dem Trägersubstrat 322 kann beispielsweise mittels
eines Lasertrenn- oder Ablöseverfahrens erfolgen. Dabei
kann eine Grenzfläche zwischen dem abzutrennenden Halbleiterkörper 324a und
dem Trägersubstrat 322 mit Laserstrahlung 330 bestrahlt
werden. Die Haftung der Halbleiterkörper 324 am
Trägersubstrat 322 wird dadurch verringert oder
zerstört und die Halbleiterkörper 324a werden
vom Trägersubstrat 322 getrennt. Die Laserstrahlung 330 zur
Abtrennung der Halbleiterkörper 324a durchstrahlt
bevorzugt das Trägersubstrat 322. Das Trägersubstrat 322 ist
hierzu zweckmäßigerweise strahlungsdurchlässig.
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Die
abzutrennenden Halbleiterkörper 324a können
dabei mittels einer Wafermap des Trägerverbundes 310,
aus der die Position der Trägerelemente 120 des
Trägerverbundes 310 erhalten werden kann, einer
vorgegebenen Anordnung des Trägersubstrats 322 und
des Trägerverbundes 310 relativ zueinander und
gegebenenfalls einer Wafermap des Trägersubstrats 322,
aus der die Anordnung der Halbleiterkörper 324 auf
dem Trägersubstrat 322 erhalten werden kann, selektiert
werden. Die jeweilige Wafermap wird zweckmäßigerweise
zuvor ermittelt und geeignet gespeichert. Die Strahlung 330 kann
auf diese Weise selektiv auf diejenigen Halbleiterkörper 324a gerichtet
werden, die von dem Trägersubstrat 322 zu trennen
sind und insbesondere bereits zuvor am Trägerverbund 310 befestigt
wurden.
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Das
Trägersubstrat 322 mit den nicht auf den Trägerverbund 310 übertragenen
Halbleiterkörpern 324 kann daraufhin entfernt
werden. Die verbleibenden Halbleiterkörper 324 können
an einem weiteren Trägerverbund 310 befestigt
werden. Dies ist in den 3A bis 3C jedoch
nicht dargestellt.
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Die
Spiegelschicht 326 ist nach dem Befestigen der Halbleiterkörper 324 an
dem Trägerverbund 310 zwischen dem jeweiligen
Halbleiterkörper 324 und dem Trägerelement 120,
insbesondere zwischen einem ersten Anschlusskontakt der Halbleiterkörper 324a und
der diesen Halbleiterkörpern 324a zugeordneten
Befestigungsschicht 316, angeordnet. Der Halbleiterkörper 324a ist
mit dem Kontaktbereich 130 zweckmäßigerweise
elektrisch leitend verbunden.
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Nach
dem Entfernen des Trägersubstrats 322 ist die
vom Trägerelement 120 abgewandte Seite der an
dem Trägerverbund 310 befestigten Halbleiterkörper 324a für
weitere Prozessschritte zugänglich. Dies ist in 3C dargestellt.
Die Halbleiterkörper 324a können auf
dieser Seite z. B. beschichtet werden.
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Es
kann eine Passivierungsschicht 340 auf den Trägerverbund 310 und
insbesondere auf die Halbleiterkörper 324a aufgebracht
werden. Die Passivierungsschicht 340 schützt mit
Vorteil die Halbleiterkörper 324a. Die Passivierungsschicht 340 kann zunächst
vollflächig auf den Trägerverbund 310 aufgebracht
werden und nachfolgend bereichsweise, insbesondere von der von dem
Trägerelement 120 abgewandten Seite der Halbleiterkörper 324a für eine
elektrische Kontaktbildung zu den Halbleiterkörpern 324a,
abgetragen werden.
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Weiterhin
kann in oder auf den Halbleiterkörpern 324a eine
Struktur, insbesondere eine Auskoppelstruktur, mittels derer eine
Totalreflexion in den Halbleiterkörpern 324a gestört
werden kann, ausgebildet werden. Dies ist in der 3C jedoch
nicht explizit dargestellt. Die aus dem Halbleiterkörper 324a austretende
Strahlungsleistung kann so erhöht werden. Die dem Trägerelement 120 abgewandte
Seite der Halbleiterkörper 324a kann hierzu beispielsweise geätzt
werden.
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Ferner
kann auf den Trägerverbund 310 eine Formmasse 342,
insbesondere für eine Planarisierungsschicht 344,
aufgebracht werden. Beispielsweise kann hierfür BCB verwendet
werden. Die Formmasse 342 für die Planarisierungsschicht 344 kann auf
den Trägerverbund 310 aufgeschleudert werden. Die
aufgebrachte Formmasse 342 wird zweckmäßigerweise
gehärtet.
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Ein
sich über die von dem Trägerelement 120 abgewandte
Seite der Halbleiterkörper 324a erstreckender
Teil der Formmasse 342 kann vor oder nach dem Verfestigen
der Formmasse 342 vom Trägerverbund 310 entfernt
werden.
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Die
Formmasse 342 kann zunächst vollflächig
auf den Trägerverbund 310 aufgebracht werden und
nachfolgend bereichsweise entfernt werden, sodass in einem Bereich
des Bauelements 300 eine Formmassenschicht vorgesehen ist.
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Die
Planarisierungsschicht 344 kann sich über den
Kontaktbereich 130 erstrecken. Die Planarisierungsschicht 344 ist
neben dem jeweiligen Halbleiterkörper 324a angeordnet.
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Die
Planarisierungsschicht 344 setzt die dem Trägerelement 120 abgewandte
Oberfläche der Halbleiterkörper 324a bevorzugt
eben fort.
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Mittels
der Planarisierungsschicht 344 kann das Oberflächenprofil
des Trägerverbunds 310, insbesondere die auf dem
Trägerelement 120 aufgebrachten Teile des Verbunds,
geglättet werden. Nachfolgende, in planarer Technik auszuführende Verfahrensschritte
werden durch ein geglättetes Oberflächenprofil
erleichtert.
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Die
Planarisierungsschicht 344 kann gegebenenfalls auch durch
eine dicke Passivierungsschicht 340, z. B. mit einer Dicke
von 2 μm oder mehr, bevorzugt von 3 μm oder mehr,
besonders bevorzugt von 5 μm oder mehr, ausgebildet werden.
Im in der 3C dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Trenngräben 180 vollständig
mit der Passivierungsschicht 340 ausgefüllt. Auf
eine gesonderte Planarisierungsschicht, z. B. aus der Formmasse 342,
kann im Bereich der Trenngräben 180 daher verzichtet werden.
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Bei
einem (aufwachs-)substratlosen epitaktisch gewachsenem Halbleiterkörper 324,
einer dünnen Befestigungsschicht 316 und der vorzugsweise dünnen
Spiegelschicht 326 weist das Oberflächenprofil
mit Vorzug keine ausgeprägten Erhebungen, z. B. von 15 μm
oder mehr, auf. Eine Planarisierungsschicht mit den oben für
die Passivierungsschicht 340 genannten Dicken kann bereits
für eine ausreichende Glättung des Oberflächenprofils
sorgen.
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Darauf
wird – vorzugsweise nach dem Vorsehen der Planarisierungsschicht 344 – eine
elektrische Kontaktstruktur 140 auf die vom Trägerelement 120 abgewandte
Seite des jeweiligen Halbleiterkörpers 324 aufgebracht,
insbesondere abgeschieden, z. B. aufgedampft oder aufgesputtert.
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Die
Kontaktstruktur 140 kann lithographisch mittels einer Maske
abgeschieden werden. Dies ist in der 3C jedoch
nicht dargestellt. Die Kontaktstruktur 140 wird bevorzugt
so aufgebracht, dass ein Teil der vom Trägerelement 120 abgewandten
Oberfläche des Halbleiterkörpers 324 für
den Strahlungsdurchtritt nicht mit der Kontaktstruktur 140 bedeckt ist.
Die Kontaktstruktur 140 kann als Schicht aufgebracht werden.
Die Kontaktstruktur 140 kann eine Dicke von 10 μm
oder weniger, bevorzugt con 5 μm oder weniger, besonders
bevorzugt von 3 μm oder weniger, z. B. von 2 μm
oder weniger oder 1 μm oder weniger, aufweisen.
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Beispielsweise
kann die Kontaktstruktur eine Dicke von 1 μm aufweisen.
Die Kontaktstruktur 140 kann sich von den Halbleiterkörpern 324a ausgehend über
die vom Trägerelement 120 abgewandte Seite der
Planarisierungsschicht 344 erstrecken. Die Gefahr eines
Risses in der Kontaktstruktur 140 beim Überschreiten
des Randes der Halbleiterkörper 324a wird durch
das geglättete Oberflächenprofil vermindert.
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Die
Kontaktstruktur 140 kann als Metallisierung ausgeführt
sein. Die Kontaktstruktur 140 kann eine oder eine Mehrzahl
von Metallen, z. B. Gold, Platin und/oder Titanium enthalten. Die
Kontaktstruktur 140 kann nach dem Aufbringen gegebenenfalls galvanisch
verstärkt werden.
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Ein
externer elektrischer Anschlussbereich 152 des herzustellenden
Bauelements 300 kann mittels eines freiliegenden Bereichs
der Kontaktstruktur 140 gebildet sein. Ein weiterer externer
elektrischer Anschlussbereich 132 des herzustellenden Bauelements 300 kann
mittels eines freiliegenden, insbesondere nicht mit der Planarisierungsschicht 344 bedeckten,
Bereichs des, gegebenenfalls galvanisch verstärkten, Kontaktbereichs 130 gebildet
sein.
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Auf
den Trägerverbund 310 und insbesondere auf die
Halbleiterkörper 324a, z. B. auf die Kontaktstruktur 140,
können nachfolgend ein oder mehrere Konversionselemente,
zum Beispiel ein Lumineszenzkonversionselement 350 aufgebracht
werden, das bevorzugt einen Leuchtstoff, z. B. in Form von Leuchtstoffpartikeln
umfasst.
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Mittels
des Lumineszenzkonversionselements 350 kann in den aktiven
Halbleiterkörpern 324a erzeugte Strahlung in Strahlung
einer anderen Wellenlänge umgewandelt werden. Das herzustellende
Bauelement 300 kann mischfarbiges, vorzugsweise weißes
Licht abstrahlen. Das mischfarbige Licht kann Beiträge
der in aktiven Bereichen der Halbleiterkörper 324a erzeugten
elektromagnetische Strahlung und der vom Lumineszenzkonversionselement 350 konvertierten
Strahlung aufweisen.
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Das
Lumineszenzkonversionselement 350 kann als Schicht auf
den Halbleiterkörper 324a aufgebracht werden.
Für das Aufbringen eignet sich z. B. ein lithographisches
Verfahren, insbesondere ein fotolithographisches Verfahren. Mittels
einer Maske kann ein Lumineszenzkonversionselement 350 auf einem
oder, wie in der 3C dargestellt, gemeinsam auf
einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern 324a platziert
werden.
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Weiterhin
kann ein weiteres Konversionselement, vorzugsweise ein optisches
Element 352 zur Strahlformung, wie eine Linse, auf den
Trägerverbund 310 und insbesondere die Halbleiterkörper 324a,
z. B. auf die Kontaktstruktur 140 und/oder auf das Lumineszenzkonversionselement 350,
aufgebracht werden. Das optische Element 352 kann als diskretes
Element oder als Elementverbund mit einer Mehrzahl von optischen
Elementbereichen aufgebracht werden. Dies ist in 3C jedoch
nicht dargestellt. Ein Elementverbund wird dabei zweckmäßigerweise
nach dem Aufbringen in eine Mehrzahl von optischen Elementen aufgeteilt.
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Daraufhin
kann der Trägerverbund 310 in eine Mehrzahl optoelektronischer
Bauelemente 300 aufgeteilt werden. Dies kann durch Entfernen
des Hilfsträgers 312 von dem Trägerverbund 310 erfolgen,
ist in 3C jedoch nicht explizit dargestellt.
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Die
Spiegelschicht 326 ist zwischen dem Trägerelement 120 und
den Halbleiterkörpern 324a angeordnet. Der Strahlungsaustritt
aus den Halbleiterkörper 324a erfolgt über
die dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der
Halbleiterkörper 324a. Durch die Spiegelschicht 326 kann
strahlungsaustrittsseitig eine hohe Strahlungsleistung erzielt werden.
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Die
externen Kontaktbereiche 132 und 152 des Bauelements 300 liegen
insbesondere auf verschiedenen Ebenen. Die Anschlussfläche 132 kann in
der Ebene des Trägerelements 120 und die Anschlussfläche 152 in
der Ebene der Planarisierungsschicht 344 liegen. Weiterhin
liegen beide Anschlussflächen 132 und 152 auf
der Seite des Trägerelements 120, auf der die
Halbleiterkörper 324 angeordnet sind.
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Die
gleichzeitige Verbundfertigung einer Mehrzahl von Bauelementen 300 gemäß dem
oben beschriebenen Verfahren ist äußerst kostengünstig. Gesonderte
Bearbeitungsschritte für einzelne Bauelemente 300 können
weitgehend oder vollständig vermieden werden.
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Mittels
des oben in Zusammenhang mit den 3A bis 3C beschriebenen
Verfahrens können nicht nur Bauelemente 300 hergestellt
werden, deren externe Anschlussflächen 132 und 152 auf
verschiedenen Ebenen liegen. Vielmehr kann sich eine Kontaktierung 154,
die mit der vom Trägerelement 120 abgewandten
Seite des Halbleiterkörpers 324 elektrisch leitend
verbunden ist, von dieser Seite in Richtung der den Halbleiterkörper 324a zugewandten
Seite des Trägerelements 120 erstrecken. Die Kontaktierung 154 kann
auf dieser Seite des Trägerelements 120 elektrisch
leitend mit einem auf dem Trägerelement 120 ausgebildeten
zusätzlichen Anschlussbereich verbunden sein.
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Insbesondere
kann ein Trägerelement 120 eingesetzt werden,
auf dem zwei elektrische Anschlussbereiche ausgebildet sind, die
voneinander elektrisch isoliert sind.
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Die 4A bis 4C zeigen
Querschnitte durch optoelektronische Bauelemente 400 in
unterschiedlichen Prozessstufen eines weiteren Herstellungsverfahren.
Dabei zeigen die 4A und 4B Zwischenschritten
des Verfahrens. Jedes der hergestellten optoelektronischen Bauelementen 400 umfasst
eine Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen.
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Zunächst
wird ein Trägerverbund 310 bereitgestellt. Dies
ist in der 4A dargestellt. Der Trägerverbund 310 umfasst
dabei ein Trägerelement 120. Der Trägerverbund 310 weist
eine Mehrzahl von Bauelementbereichen 410 auf. Die Bauelementebereiche 410 sind
durch Bereiche des Trägerelements 120 gebildet
und in der 4A durch die gestrichelte Trennlinie 412 voneinander
getrennt dargestellt. Das Trägerelement 120 ist
zweckmäßigerweise elektrisch isolierend ausgebildet.
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In
den jeweiligen Bauelementbereichen 410 sind jeweils zwei
elektrischer Kontaktbereiche 130 ausgebildet. Der elektrische
Kontaktbereich 130 enthält bevorzugt ein Metall
oder eine Mehrzahl von Metallen oder eine Metallverbindung oder
besteht hieraus.
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Jeder
Bauelementbereich 410 kann eine oder mehrere Anschlussleiterschichten 420 aufweisen.
Die Anschlussleiterschicht 420 kann auf das Trägerelement 120 aufgebracht,
z. B. abgeschieden, sein. Hierzu eignet sich beispielsweise Aufdampfen oder
Sputtern. Die Anschlussleiterschicht 420 enthält bevorzugt
ein Metall, z. B. Gold, oder besteht hieraus. Nach dem Aufbringen
der Anschlussleiterschicht 420 kann die Anschlussleiterschicht 420 galvanisch
verstärkt werden. Die Stromtragfähigkeit der Anschlussleiterschicht 420 wird
so erhöht. Die Anschlussleiterschicht 420 kann
beispielsweise mittels einer Maske, wie etwa einer Fotomaske, strukturiert abgeschieden
sein.
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Auf
der von dem Trägerelement 120 abgewandten Seite
der Anschlussleiterschicht 420 ist eine Befestigungsschicht 316 des
jeweiligen Kontaktbereichs 130 angeordnet. Die Befestigungsschicht 316 ist
zweckmäßigerweise elektrisch leitfähig
ausgeführt. Gleiches gilt für die Anschlussleiterschicht 420. Die
Befestigungsschicht 316 kann als Lotschicht, z. B. als
Gold-Zinn-Lotschicht, oder als elektrisch leitfähige ausgebildete
Klebeschicht, z. B. als Silberleitklebeschicht, ausgeführt
sein.
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Die
Befestigungsschicht 316 kann mittels einer geeigneten Maske
auf das Trägerelement 120 aufgebracht sein. Dies
ist in 4A jedoch nicht explizit dargestellt.
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Weiterhin
umfasst der Bauelementbereich 410 ein elektrisches Anschlussteil 422.
Das Anschlussteil 422 kann die Befestigungsschicht 316 überragen.
Das Anschlussteil 422 kann als Anschlussplättchen,
z. B. als Metallplättchen, ausgeführt sein. das
Anschlussteil 422 kann auf das Trägerelement 120 und
insbesondere auf die Anschlussleiterschicht 420 aufgebracht
sein.
-
Eine
Dicke der Anschlussleiterschicht 420 beträgt bevorzugt
5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 3 μm oder
weniger, z. B. 1 μm oder weniger. Die Dicke der Befestigungsschicht 316 beträgt
bevorzugt 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 3 μm oder
weniger, z. B. 2 μm oder weniger. Das Anschlussteil 422 kann
eine Dicke von 15 μm oder weniger, bevorzugt 8 μm
oder weniger, aufweisen.
-
Das
Trägerelement 120 kann als Folie ausgeführt
sein. Das Trägerelement 120 kann insbesondere
eine Dicke von 80 μm oder weniger, bevorzugt von 50 μm
oder weniger, besonders bevorzugt von 40 μm oder weniger,
z. B. 30 μm oder weniger als 20 μm oder weniger,
aufweisen.
-
Der
mit der Befestigungsschicht 316 belegte Bereich des Trägerelementes 120 bildet
einen Kontaktteilbereich 318 des jeweiligen Bauelementbereichs 410.
In dem Kontaktteilbereich 318 können Halbleiterkörper 324 auf
dem Trägerverbund 310 befestigt und oder/elektrisch
angeschlossen werden.
-
Das
Trägerelement 120 ist bevorzugt strahlungsdurchlässig
für eine elektromagnetische Strahlung Halbleiterbauelements 324.
Beispielsweise kann das Trägerelement 120 Glas
oder eine Glasfolie umfassen oder aus ihr bestehen.
-
Die
Bauelementebereiche 410 sind vorzugsweise flächig über
den Trägerverbund 310 und insbesondere das Trägerelement 120 verteilt.
-
Weiterhin
wird in dem Verfahren ein Halbleiterkörperverbund 320 bereitgestellt.
Der Halbleiterkörperverbund 320 weist ein Trägersubstrat 322 auf. Auf
dem Trägersubstrat 322 ist eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern 324 angeordnet
und insbesondere befestigt. Die Halbleiterkörper 324 sind
vorzugsweise flächig über das Trägersubstrat 322 verteilt
angeordnet.
-
Die
Halbleiterkörper 324 umfassen jeweils einen optisch
aktiven Bereich 110. Der optisch aktive Bereich 110 ist
vorzugsweise zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet.
Bevorzugt ist der jeweilige Halbleiterkörper 324 als
Lumineszenzdioden-Halbleiterkörper (LED) ausgeführt.
-
Insbesondere
umfassen die Halbleiterkörper 324 jeweils eine
Halbleiterschichtenfolge. Beispielsweise kann der optisch aktive
Bereich 110 zwischen zwei Halbleiterschichten 430 und 432 angeordnet sein.
Die Halbleiterschichten 430 und 432 sind vorzugsweise
von unterschiedlichen Leitungstypen, insbesondere für unterschiedliche
Leitungstypen dotiert (n- leitend oder p-leitend). Die Halbleiterschicht 430 kann
n-leitend oder p-leitend ausgebildet sein.
-
Die
Halbleiterkörper 324 sind weiterhin bevorzugt
epitaktisch gewachsen. Eine Halbleiterschichtstruktur für
die Halbleiterkörper 324 kann auf einem Aufwachssubstrat
epitaktisch, z. B. mittels metall-organischer Gasphasenepitaxie
(MOVPE) abgeschieden sein. Aus der Halbleiterschichtstruktur können
dann Halbleiterkörper 324, z. B. mittels Ätzen, ausgebildet
werden.
-
Der
Halbleiterkörperverbund 320 und der Trägerverbund 310 sind
derart relativ zueinander angeordnet, dass die Halbleiterkörper 324 den
Bauelementbereichen 410 zugewandt sind. Die Halbleiterkörper 324 sind
weiterhin bevorzugt gemäß einem regulären
Muster auf dem Trägersubstrat 322 angeordnet.
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Zweckmäßigerweise
sind der Trägerverbund 310 und der Halbleiterkörperverbund 320 derart
aufeinander abgestimmt, dass sich die jeweilige Halbleiterkörper 324 über
den Kontaktteilbereich 318, also der jeweiligen Befestigungsschichten 316 der
Bauelementbereiche 410, dem diesem Halbleiterkörper 324 zugeordneten
ist, erstreckt.
-
Hierzu
kann entweder eine Anordnung der Halbleiterkörper 324 auf
dem Trägersubstrat 322 entsprechend den vorgegebenen
Kontaktteilbereichen 318 eines Trägerverbunds 310 ausgebildet
werden oder die Kontaktteilbereiche 318 eines Trägerverbunds 310 können
gemäß einer vorgegebenen Anordnung von Halbleiterkörpern 324 auf
dem Trägersubstrat 322 ausgebildet werden.
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Für
eine Anordnung der Halbleiterkörper 324 auf dem
Trägersubstrat 322 gemäß den
Bauelementbereichen 410 können Halbleiterkörper 324,
welche auf dem Aufwachssubstrat angeordnet sind, auf einem Zwischenträger
befestigt werden. Dies ist in den 4A und 4B jedoch
nicht dargestellt. Das Aufwachssubstrat kann daraufhin von den Halbleiterkörpern 324 entfernt
werden. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Lasertrennverfahren
oder Ätzen.
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Von
den auf dem Zwischenträger angeordneten Halbleiterkörpern 324 können
Halbleiterkörper 324 derart ausgewählt
werden und mit dem Trägersubstrat 322 verbunden
werden, dass die Anordnung der auf dem Trägersubstrat 322 angeordneten
Halbleiterkörper 324 derjenigen der Kontaktteilbereiche 318 entspricht.
Hierzu werden zweckmäßigerweise Halbleiterkörper 324 selektiv
von dem Zwischenträger entfernt und gemäß der
Anordnung der Kontaktteilbereiche 318 auf das Trägersubstrat 322 übertragen.
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Alternativ
können selektierte Halbleiterkörper 324 vom
Aufwachssubstrat, z. B. mittels eines Lasertrennverfahrens, abgetrennt
und mit dem Trägersubstrat 322 verbunden werden.
Auf einen Zwischenträger kann dann verzichtet werden.
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Für
das Trägersubstrat 322 eignet sich beispielsweise
eine Schicht, z. B. eine Folie, wie etwa eine Thermoreleasefolie.
Die Folie kann auf einem zusätzlichen, in der 4A jedoch
nicht dargestellten Hilfsträger angeordnet sein, um dem
Halbleiterkörperverbund 320 eine erhöhte
mechanische Stabilität zu verleihen.
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Daraufhin
werden der Trägerverbund 310 und das Trägersubstrat 322 derart
zueinander angeordnet, dass die Halbleiterkörper 324 mit
dem Trägerverbund 310, insbesondere den Befestigungsschichten 316 des
dem jeweiligen Halbleiterkörper 324 zugeordneten
Bauelementbereichs 410 in mechanischen Kontakt treten.
Nachfolgend können die Halbleiterkörper 324 in
den Kontaktbereichen 130 befestigt werden.
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Dies
kann beispielsweise durch Verlöten oder Verkleben der Halbleiterkörper 324 mit
dem Trägerverbund 310 mittels der Befestigungsschicht 316 erfolgen.
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Nach
dem Befestigen der Halbleiterkörper 324 am Trägerverbund 310 können
die Halbleiterkörper 324 von dem Trägersubstrat 322 getrennt
werden. Hierzu kann das Trägersubstrat 322 von
den Halbleiterkörpern 324 abgelöst werden.
Dazu eignet sich z. B. ein Lasertrennverfahren oder Ätzen.
Wird eine Thermoreleasefolie für das Trägersubstrat 322 eingesetzt,
so können die Halbleiterkörper 324 durch Erwärmen
der Thermoreleasefolie vom Trägersubstrat 322 getrennt
werden. Die Haft vermittelnde Wirkung einer Thermoreleasefolie wird
durch Erwärmen vermindert. Nach Trennen der Halbleiterkörper 324 kann
das Trägersubstrat 322 entfernt werden, wie in 4B dargestellt.
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Die
Anschlussleiterschicht 420 ist dabei bereichsweise, bevorzugt
nur bereichsweise, zwischen dem Trägerelement 120 und
dem Halbleiterkörper 324 angeordnet. Die dem Trägerelement 120 zugewandte
Seite des jeweiligen Halbleiterkörpers 324 wird
daher mit Vorteil nicht vollständig von dem Kontaktteilbereich 318 abgeschattet.
Eine Absorption von elektromagnetischer Strahlung im Bauelementbereich 410 kann
so gering gehalten werden.
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Bevorzugt
ist die Befestigungsschicht 316 vollflächig, die Anschlussleiterschicht 420 nur
bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper 324 und dem
Trägerelement 120 angeordnet. Das Anschlussteil 422 kann
sich neben dem Halbleiterkörper 324 bis zu der
von dem Trägerelement 120 abgewandten Seite des
Halbleiterkörpers 324 erstrecken.
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Nach
dem Trennen der Halbleiterkörper 324 von dem Trägersubstrat 322 kann
auf die von dem Trägerelement 120 abgewandte Seite
der Halbleiterkörper 324 eine Spiegelschicht 326 aufgebracht
werden. Die Spiegelschicht 326 kann alternativ bereits auf
dem noch auf dem Trägersubstrat 322 angeordneten
Halbleiterkörper 324 angeordnet sein. Zweckmäßigerweise
ist die Spiegelschicht 326 dann zwischen dem jeweiligen
Halbleiterkörper 324 und dem Trägersubstrat 322 angeordnet.
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Die
Spiegelschicht 326 ist bevorzugt elektrisch leitfähig
ausgeführt und insbesondere elektrisch leitend mit einem
Anschlusskontakt der optisch aktiven Bereiche 110 verbunden.
Besonders bevorzugt enthält die Spiegelschicht ein Metall
oder eine Metallverbindung. Beispielsweise enthält die
Spiegelschicht 326 Gold, Aluminium oder Silber oder besteht
hieraus. Derartige Materialien zeichnen sich durch hohe Reflektivitäten
für eine im optisch aktiven Bereich 110 erzeugte
elektromagnetische Strahlung aus.
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Die
Spiegelschicht 326 kann eine Dicke von 1 μm oder
weniger, bevorzugt von 800 nm oder weniger, besonders bevorzugt
von 500 nm weniger, z. B. von 300 nm oder weniger, aufweisen.
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Auf
dem Trägerverbund 310 wird nachfolgend eine Formmasse 342 aufgebracht.
Die Formmasse 342 ist vorzugsweise elektrisch isolierend. Ferner
ist die Formmasse 342 für im optisch aktiven Bereich 110 zu
erzeugende Strahlung bevorzugt durchlässig. Ein Kurzschluss
der gegebenenfalls freiliegenden optisch aktiven Bereiche 110 über
die Formmasse 342 wird so vermieden. Die Formmasse 342 kann
beispielsweise BCB enthalten oder daraus bestehen. Vorzugsweise
wird die Formmasse 342 auf den Trägerverbund 310 aufgeschleudert.
Daraufhin wird die Formmasse 342 verfestigt, z. B. mittels thermischen
Härtens.
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Soweit
die vom Trägerelement 120 abgewandte Seite der
Halbleiterkörper 324 mit der Formmasse 342 bedeckt
ist, wird der auf dieser Seite des Halbleiterkörpers 324 angeordnete
Teil der Formmasse 342 entfernt. Die von dem Trägerelement 120 abgewandte
Seite der Halbleiterkörper 324 wird hierdurch
wieder freigelegt. Die gegebenenfalls gehärtete Formmasse
kann hierzu abgeschliffen werden. Auch ein so genanntes Fly-Cutting-Verfahren
ist für das Entfernen der gegebenenfalls gehärteten
Formmasse 342 geeignet. Die Formmasse 342 schützt
mit Vorteil die Halbleiterkörper 324.
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Auf
die von dem Trägerelement 120 abgewandte Seite
der Halbleiterkörper 324 wird nachfolgend eine
elektrische Kontaktstruktur 140, z. B. eine Kontaktmetallisierung,
aufgebracht. Die Kontaktstruktur 140 kann z. B. Titanium,
Platin und/oder Gold enthalten.
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Die
Kontaktstruktur 140 kann eine Dicke von 5 μm oder
weniger, bevorzugt 3 μm oder weniger, besonders bevorzugt
2 μm oder weniger, z. B. 1 μm oder weniger, 800
nm oder weniger, 500 nm oder weniger oder 300 nm oder weniger, aufweisen.
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Für
das Aufbringen der Spiegelschicht 326 und/oder das Aufbringen
der Kontaktstruktur 140 eignen sich beispielsweise ein
Abscheideverfahren, wie Sputtern oder Aufdampfen. Die Kontaktstruktur 140 erstreckt
sich vorzugsweise schichtartig und insbesondere großflächig über
die Halbleiterkörper 324. Die Kontaktstruktur 140 ist
mit den Halbleiterkörpern 324, insbesondere über
die Spiegelschicht 326, elektrisch leitend verbunden. Über
das Anschlussteil 422 und die Kontaktstruktur 140 kann
der Halbleiterkörper 324 elektrisch kontaktiert
werden.
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Die
Kontaktstruktur 140 kann sich dabei über die von
dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der verfestigten
Formmasse 342 erstrecken. Mittels der Formmasse 342 ist
vorzugsweise eine Planarisierungsschicht 344 gebildet.
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Nachfolgend
kann der Trägerverbund 310 entlang der Schnittlinie 440 in
einzelne optoelektronische Bauelemente 400, die jeweils
zumindest einen, vorzugsweise genau einen, Bauelementbereich 410 umfassen,
vereinzelt werden. Das Vereinzeln kann beispielsweise durch Sägen
oder ein lasergestütztes Vereinzelungsverfahren erfolgen.
Beim Vereinzeln kann das Trägerelement 120 durchtrennt
werden. Weiterhin kann die Formmasse 342 durchtrennt werden.
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4C zeigt
anhand einer schematischen Schnittansicht ein gemäß dem
oben beschriebenen Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauelement 400.
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Das
optoelektronische Bauelement 400 weist ein Trägerelement 120 auf.
Dieses ist vorzugsweise aus dem Trägerverbund 310 vereinzelt.
Weiterhin weist das Bauelement 400 eine Planarisierungsschicht 344 auf.
Diese ist neben den Halbleiterkörpern 324 angeordnet
und kann aus der Formmasse 342 gebildet sein. Über
das Anschlussteil 422 und die Kontaktstruktur 140 kann
das Bauelement 400 mit einem externen Leiterelement, z.
B. einer Leiterbahn oder Leiterplatte, elektrisch leitend verbunden werden,
z. B. durch Verlöten.
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Das
Bauelement ist insbesondere oberflächenmontierbar ausgeführt.
Eine elektrische Kontaktierung, insbesondere die Anschlussleiterschicht 420,
ist bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper 324 und
dem Trägerelement 120 angeordnet und erstreckt
sich neben dem Halbleiterkörper 324. Externe elektrische
Anschlussbereiche 132 und 152 sind auf der vom
Trägerelement 120 abgewandten Seite des Bauelements 400 ausgebildet.
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Das
Trägerelement 120 gemäß 2 weist einen elektrisch isolierenden
Trägerkörper, z. B. aus Glas, auf, auf dem der
Kontaktbereich 130 ausgebildet ist. Der Kontaktbereich 130 wird
im Betrieb des Bauelements 400 zweckmäßigerweise
von der im Halbleiterkörper 324 erzeugten Strahlung
durchstrahlt.
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Das
Bauelement 400 weist mit Vorzug eine durchgehend vereinzelte
Seitenfläche 450 auf. Diese kann durch das Trägerelement 120 und
gegebenenfalls die Planarisierungsschicht 344 gebildet
sein.
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Mittels
der Spiegelschicht 326 kann im Halbleiterkörper 324 erzeugte
elektromagnetische Strahlung in Richtung des Trägerelements 120 reflektiert werden.
Die von dem Trägerelement 120 ausgekoppelte Strahlungsleistung
wird so erhöht.
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Eine
Gesamthöhe des Bauelements 400 kann 50 μm
oder weniger, z. B. 35 μm, betragen. Der Halbleiterkörper 324 kann
eine Dicke von 10 μm oder weniger, bevorzugt von 7 μm
oder weniger, aufweisen. Eine Dicke des Trägerelements 120 kann
50 μm oder weniger, bevorzugt 40 μm oder weniger,
besonders bevorzugt 30 μm oder weniger, betragen.
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Der
auf dem Trägerelement 120 angeordnete Teil des
Bauelements 400 kann eine Gesamtdicke von 10 μm
aufweisen. Beispielsweise kann das Trägerelement 120 eine
Dicke von 30 μm und der verbleibende Teil des Bauelements 400 eine
Gesamtdicke von 8 μm aufweisen. Der Halbleiterkörper 324 kann
eine Dicke von 6 μm aufweisen.
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Die
optisch aktiven Bereiche 110 der 4A bis 4C weisen
in der Aufsicht einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt
auf. Um die getrennte Wahrnehmung einzelner optisch aktiver Bereiche 110 weiter
zu erschweren und so den Eindruck einer gleichmäßig
strahlenden Fläche zu schaffen, können mit Vorteil
anders geformte optisch aktive Bereiche 110 Verwendung
finden. In vorteilhafter Weise sind die einzelnen optisch aktiven
Bereiche 110 miteinander verzahnt oder greifen zumindest
teilweise ineinander ein. Die Herstellung und Anordnung solcher miteinander
verzahnter optisch aktiver Bereiche 110 wird in den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf eine Mehrzahl optisch aktiver Bereiche 110,
die unter einen gemeinsamen Kontaktstruktur 140 angeordnet
sind. Über die Kontaktstruktur 140, im Ausführungsbeispiel
ineinander verschachtelte fotolithographisch aufgetragene Leiterbahnen,
werden die einzelnen optisch aktiven Elemente 110 in verschiedenen
Bereiche ihrer Oberfläche kontaktiert.
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Im
in der 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die optisch aktiven Bereiche 110 in der Form gleichseitiger
Dreiecke ausgeführt. Die Verwendung gleichseitiger Dreiecker
ermöglicht eine einfache Herstellung und Verzahnung der
einzelnen optisch aktiven Bereiche 110. Auf diese Weise
können besonders dicht gepackte Strahlungsflächen, insbesondere
Leuchtflächen, mit einer Vielzahl einzelner optisch aktiver
Bereiche 110 aufgebaut werden.
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Durch
die gemeinsame Kontaktstruktur 140 können die
einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 wie ein einzelner
größere optisch aktiver Bereich beschaltet werden.
Tritt in einem der optisch aktiven Bereiche 110 ein Defekt
auf, beispielsweise weil ein Halbleiterkörper 324 durch
eine Verunreinigung in dem Aufwachsprozess zerstört wurde,
bleiben die anderen optisch aktiven Bereiche 110 funktionsfähig und
können die Aufgabe des defekten optisch aktiven Bereichs 110 teilweise
ersetzen.
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6 zeigt
eine weitere Anordnung eines optoelektronischen Bauelements mit
einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche 110. Zusammengenommen bilden
die optisch aktiven Bereiche 110 eine quadratische Leuchtfläche 600.
Die Leuchtfläche 600 ist intern jedoch in eine
Vielzahl streifenförmiger optisch aktiver Bereiche 110 aufgeteilt,
sodass lokale Defekte sich nur geringfügig auf die Leuchtleistung
des optoelektronischen Bauelements auswirken. Auch das optoelektronische
Bauelement gemäß 6 verfügt über
eine gemeinsame Kontaktstruktur 140, über die alle
optisch aktiven Bereiche 110 der Leuchtfläche 600 gemeinsam
kontaktiert werden.
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In
der 7 ist eine weitere Leuchtfläche 600 eines
optoelektronisches Bauelementes dargestellt, in der eine Vielzahl
von optisch aktiven Bereichen 110 angeordnet ist. Die optisch
aktiven Bereiche 110 sind wiederum streifenförmig
ausgeführt. Anders als in dem in 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die einzelnen optisch aktiven
Bereiche 110 jedoch ineinander verzahnt. Auf diese Weise
kann die Auswirkung des Ausfalls eines einzelnen optisch aktiven
Bereichs 110 für die Gesamtwirkung des optoelektronischen
Bauelements weiter reduziert werden.
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In
den 8A, 8B und 8C ist
eine weitere Leuchtfläche 600 eines weiteren optoelektronischen
Bauelements 800 dargestellt. 8A zeigt eine
Aufsicht auf die aus Betrachtungsrichtung rechteckige Leuchtfläche 600.
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Die
Leuchtfläche 600 ist in einen ersten optisch aktiven
Bereich 110a und einen benachbarten zweiten optisch aktiven
Bereich 110b unterteilt. Die in der 8A obere
Leuchtfläche 110a ist von der unteren Leuchtfläche 110b durch
einen schmalen Trenngraben 180 getrennt. Der Trenngraben 180 hat eine
Meanderform. Bezüglich der Leuchtfläche 600 sind
der erste optisch aktive Bereich 110a und der zweite optisch
aktive Bereich 110b komplementär zueinander.
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Der
zweite optisch aktive Bereich 110b weist zwei Aussparungen 820b auf.
In die Aussparungen 820b ragen je eine Zunge 830a des
ersten optisch aktiven Bereichs 110a hinein. Umgekehrt
ragt eine Zunge 830b des zweiten optisch aktiven Bereiche 110b in
eine durch die zwei Zungen 830a gebildete Aussparung 820a des
ersten optisch aktiven Bereichs 110a.
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Durch
die Unterteilung der Leuchtfläche 600 mittels
des meanderförmigen Trenngrabens 830 ist eine
Unterscheidung der einzelnen optisch aktiven Bereiche 110a und 110b praktisch
unmöglich. Weist die Leuchtfläche 600 beispielsweise
eine Kantenlänge von 1 mm, 500 μm, 200 μm,
100 μm, 50 μm, 20 μm oder sogar nur 10 μm
auf, „verschmelzen" die optisch aktiven Bereiche 110a und 110b zu
der einheitlichen Leuchtfläche 600.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden optisch aktiven Bereich 110a und 110b zum
Emittieren elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge
eingerichtet. Beispielsweise kann der erste optisch aktive Bereich 110a sichtbares
Licht im blauen Wellenlängenbereich ausstrahlen, zum Beispiel
zwischen 450 und 500 nm Wellenlänge, während der
zweite optisch aktive Bereich 110b gelbes Licht ausstrahlt,
beispielsweise zwischen 560 und 590 nm Wellenlänge. Da
sich das von den beiden optisch aktiven Bereichen 110 ausgestrahlte
Licht für einen Beobachter des Bauteils überlagert,
entsteht mittels additiver Farbmischung der Eindruck einer weißen
Leuchtfläche 600.
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Um
das optoelektronische Bauelement 800 auch als einheitliche
elektrische Komponente ansteuern zu können, sind der erste
optisch aktive Bereich 110a und der zweite optisch aktive
Bereich 110b über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 elektrisch
miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel besteht die
gemeinsame Kontaktstruktur 140 aus zwei ineinander verschachtelten,
ringförmigen Leiterbahnen 840 sowie einer zusätzlichen
Zuleitung, die die beiden ringförmigen Leiterbahnen 840 mit
einem externen Spannungspotenzial verbindet. Beispielsweise dient
die Kontaktstruktur 140 zur Kontaktierung einer Anodenstruktur
oder Kathodenstruktur eines Halbleiterkörpers 324.
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Die
Kontaktstruktur 140 bzw. die sie formenden Leiterbahnen 840 sind
verhältnismäßig dünn, sodass
noch ausreichend Licht von dem ersten optisch aktiven Bereich 110a und
dem zweiten optisch aktiven Bereich 110b durch die Kontaktstruktur 140 austreten
kann. Beispielsweise sind die Leiterbahnen 840 als fotolithographisch
hergestellte Leiterbahnen ausgestaltet und weisen einen Durchmesser
von 1 μm oder weniger, z. B. 0,5 μm, auf.
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In
den 8B und 8C sind
zwei unterschiedliche Querschnitte durch das optoelektronische Bauelement 800 dargestellt.
Im Querschnitt ist zu erkennen, dass der erste optisch aktive Bereiche 110a und
der zweite optisch aktive Bereich 110b auf einem gemeinsamen
Trägerelement 120 angeordnet sind. An der Grenzfläche
zwischen dem Trägerelement 120 und den optisch
aktiven Bereichen 110a und 110b befindet sich
ein flächiger Kontaktbereich 130. Zwischen dem
flächigen Kontaktbereich 130 und der Kontaktstruktur 140 kann
eine Betriebsspannung zur Versorgung der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b angelegt
werden.
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Im
in der 8B dargestellten Schnitt A-A
ist zu erkennen, dass die optisch aktiven Bereiche 110a und 110b sich
zumindest in Bereichen der Leuchtfläche 600 durchdringen
bzw. ineinander greifen. In anderen Bereichen der Leuchtfläche 600,
beispielsweise in dem in der 8C dargestellten
Schnitt B-B, befindet sich dagegen nur ein optisch aktiver Bereich 110,
im dargestellten Beispiel der zweite optisch aktive Bereich 110b.
-
Die
in den 8A bis 8C dargestellte Ausgestaltung
der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ist
wegen der Zungen 830 mechanisch verhältnismäßig
instabil. Um die Gefahr einer Zerstörung der einzelnen
optisch aktiven Bereiche 110a und 110b bei dem
zuvor beschriebenen Transfer von einem Trägersubstrat 322 auf
ein Trägerelement 120 zu reduzieren, wird in einer
vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zunächst ein
optisch aktiver Bereich 110 in Form der gesamten Leuchtfläche 600 von
einem Trägersubstrat 322 auf das Trägerelement 120 übertragen.
Der optisch aktive Bereich 110 wird dann flächig
mit dem Trägerelement 120 verbunden. Beispielsweise
kann der optisch aktive Bereich 110 auf der Kontaktfläche 130 aufgelötet
oder festgeklebt werden.
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Nach
erfolgter Übertragung und mechanischer Verbindung des optisch
aktiven Bereichs 110 mit dem Trägerelement 120 werden
der erste optisch aktive Bereich 110a und der zweite optisch
aktive Bereich 110b in einem weiteren Verfahrensschritt
voneinander getrennt. Beispielsweise kann durch Verwendung eines
fotolithographischen Prozesses eine Maske in Form des meanderförmigen
Trenngrabens 180 auf die Oberfläche des optisch
aktiven Bereichs 110 aufgebracht werden. In einem nachfolgenden Ätzschritt
wird der Trenngraben 180 zwischen dem ersten optisch aktiven
Bereich 110a und dem zweiten optisch aktiven Bereich 110b hergestellt.
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Je
nach Querleitfähigkeit der einzelnen Schichten der optisch
aktiven Bereiche 110a und 110b kann sich der Trenngraben 180 entweder,
wie in 8B dargestellt, in der Tiefe
durch den gesamten Schichtstapel erstrecken oder lediglich solche Schichten
voneinander trennen, die eine hohe Querleitfähigkeit aufweisen.
Dies ist in den 8A bis 8C jedoch
nicht explizit dargestellt.
-
Selbstverständlich
können auch weitere optisch aktive Bereiche 110 über
eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 mit einer Betriebsspannung
versorgt werden. Dies ist beispielsweise in der 9 dargestellt.
Je zwei erste optisch aktive Bereiche 110 und zwei zweite
optisch aktive Bereiche 110b sind zu einer gemeinsamen
Leuchtfläche 600 zusammengefasst. Die Kontaktstruktur 140 erstreckt
sich über alle vier optisch aktiven Bereiche 110 und
versorgt diese mit einer Betriebsspannung.
-
In
dem in der 9 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die Leuchtfläche 600 somit sowohl durch Zerteilung
in Substrukturen als auch durch ein Ineinandergreifen benachbarter,
zueinander komplementärer optisch aktiver Bereiche 110a und 110b aufgegliedert.
Ein Auftreten eines Defekts oder einer Normabweichung bezüglich
einer Wellenlänge oder Intensität einer erzeugten
elektromagnetischen Strahlung in einem der vier optisch aktiven
Bereiche 110 führt somit nur zu einer minimalen
Beeinträchtigung der Leuchtkraft der Leuchtfläche 600.
-
In
der 10 ist im Unterschied dazu ein optoelektronisches
Bauelement mit zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen 110a und 110b dargestellt, bei
dem die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110a und 110b über
gesonderte Kontaktstrukturen 140a und 140b mit
einer Betriebsspannung versorgt werden können. Durch die
gesonderte Versorgung des ersten optisch aktiven Bereichs 110a und
des zweiten optisch aktiven Bereichs 110b können
diese getrennt voneinander angesteuert werden. Dies ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn die benachbarten optisch aktiven Bereiche 110a und 110b zur
Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 170 unterschiedlicher
Wellenlänge ausgelegt sind.
-
Beispielsweise
können Halbleiterschichten der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b unterschiedlich
dotiert sein. Emittiert der erste optisch aktive Bereich 110a bei
Versorgung mit einer Betriebsspannung beispielsweise sichtbares
Licht im roten Wellenlängenbereich und der zweite optisch
aktive Bereich Licht im grünen Wellenlängenbereich,
kann die Leuchtfläche 600 je nach Versorgung des
ersten bzw. zweiten optisch aktiven Bereichs 110a bzw. 110b mit
einer geeigneten Betriebsspannung entweder grün, rot oder,
bei gemeinsamer Versorgung, gelb leuchten. Aufgrund der besonderen
Ausgestaltung der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ist
dabei eine Trennung der grünen und roten Leuchtbereiche 110a bzw. 110b nicht
mehr möglich.
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In
den 11A bis 11F sind
weitere Möglichkeiten für eine besonders enge
Anordnung benachbarter optisch aktiver Bereiche 110 dargestellt.
Darüber hinaus sind in den 11A bis 11F unterschiedliche Kontaktstrukturen 140 zur Versorgung
der Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen 110 dargestellt.
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Die
einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 der in der 11A dargestellten Ausführung haben die
Form eines gleichschenkeligen L's bzw. einer Pfeilspitze. Sowohl
die in der 11A übereinander dargestellten
als auch die nebeneinander angeordneten Spalten von optisch aktiven
Bereichen 110 greifen ineinander. Die dargestellten Kontaktstrukturen 140 verbinden
die optisch aktiven Bereiche 110 jeweils einer Spalte miteinander.
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Die
in der 11B dargestellten optisch aktiven
Bereiche 110 sind im Wesentlichen eieruhrförmig
bzw. in Form zweier teilweise überlappender Rauten ausgestaltet.
Auch sie greifen in vielfältiger Weise ineinander, sodass
einzelne optisch aktive Bereiche 110 mit dem bloßen
Auge nicht mehr aufgelöst werden können. Zwei
rautenförmige Kontaktbereiche 140 versorgen jeweils
eine Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche 110 mit einer
Betriebsspannung.
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Die
optisch aktiven Bereiche 110 der 11C sind
rautenförmig ausgestaltet. Dies ermöglicht eine
besonders kompakte Anordnung benachbarter optisch aktiver Bereiche 110 und
deren Trennung durch gradlinige Trenngräben 180.
Zwei rautenförmige Kontaktbereiche 140 versorgen
jeweils vier optisch aktiven Bereiche 110 mit einer Betriebsspannung.
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Eine
vergleichbar enge Anordnung von optisch aktiven Bereichen 110 ist
auch durch die Verwendung einer Wabenstruktur, wie sie in 11D gezeigt ist, möglich. Im in der 11D dargestellten Ausführungsbeispiel
sind alle optisch aktiven Bereiche 110 über eine
gemeinsame Kontaktstruktur 140 verbunden und können
somit als einheitliches Bauelement betrieben werden.
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In
der 11E sind neun runde optisch
aktive Bereiche 110 dargestellt, die im Wesentlichen in einer
Matrixstruktur angeordnet sind. Dabei sind die optisch aktiven Bereiche 110 einer
mittleren Spalte bezüglich des Zentrums der Kreise von
den zwei benachbarten Spalten versetzt angeordnet. Wie in der 11E dargestellt, sind jeweils drei optisch aktive Bereiche 110 über
eine gemeinsame, dreieckige Kontaktstruktur 140 elektrisch
miteinander verbunden.
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11F zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der
optisch aktive Bereiche 110 in der Form von Puzzlesteinen
ausgebildet sind. Die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 greifen dabei
in vielfältiger Weise ineinander und sind über
eine Mehrzahl von Kontaktstrukturen 140, die nicht einzelnen
optisch aktiven Bereichen 110 zugeordnet sind, mit einem elektrischen
Potenzial verbunden. Die Trenngräben 180 der Ausgestaltung
gemäß 11F sind
Kurven mit einer verhältnismäßig komplizierten
Struktur, sodass der an sich rastermäßige Aufbau
der Leuchtfläche gemäß 11F im Betrieb nicht mehr zu erkennen ist.
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12 zeigt
eine weitere Ausgestaltung eines optoelektronischen Bauelements.
Das optoelektronische Bauelement weist eine Leuchtfläche 600 auf,
die rechteckig ausgestaltet ist.
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Im
Ausführungsbeispiel ist die Leuchtfläche 600 verhältnismäßig
groß. Beispielsweise weist sie eine Kantenlänge
von etwa 1 mm auf. Die Herstellung eines so großen optisch
aktiven Bereichs 110, beispielsweise durch Aufwachsen epitaktischer Schichten
zu einem Halbleiterkörper 324, ist herstellungstechnisch
problematisch. Die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb der Grundfläche
mit den Abmessungen der Leuchtfläche 600 zumindest
ein Defekt auftritt, ist verhältnismäßig
groß.
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Um
die Ausbeute eines Herstellungsprozesses dennoch verhältnismäßig
groß zu halten, ist der der Leuchtfläche 600 zugeordnete
Halbleiterkörper 324 in eine Vielzahl optisch
aktiver Bereiche 110 untergliedert. Diese Substruktur,
bestehend im Ausführungsbeispiel aus 25 optisch aktiven
Bereichen 110, weist eine Matrixstruktur auf. Die einzelnen
optisch aktiven Bereiche 110 sind über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 mit
drei ineinander verschachtelten fotolithographisch aufgetragenen
Leiterbahnen 840 miteinander verbunden. Umfasst nur einer
der optisch aktiven Bereiche 110 einen Defekt, werden die
anderen optisch aktiven Bereiche 110 im Bereich der Leuchtfläche 600 nicht
direkt von dem Defekt betroffen.
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Eine
Trennung eines Halbleiterkörpers 324, beispielsweise
eines Leuchtdiodenchips, mit den Ausmaßen der Leuchtfläche 600 in
eine Mehrzahl kleinerer optisch aktiver Bereiche 110 kann
dabei vor oder nach der oben beschriebenen Übertragung
der Halbleiterkörper 324 von einem Trägersubstrat 322, insbesondere
einem Aufwachssubstrat, auf ein Trägerelement 120 durchgeführt
werden. Zum Trennen von Halbleiterkörpern in eine Mehrzahl
von Substrukturen eignen sich verschiedene Ätzverfahren,
insbesondere Plasmaätzverfahren.
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Einige
Arten von Defekten führen jedoch zu Kurzschlüssen
innerhalb eines Halbleiterkörpers 324 bzw. eines
optisch aktiven Bereichs 110. Sind, wie beispielsweise
in der 12 dargestellt, mehrere optisch
aktive Bereiche 110 über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 und über
einen in der 12 nicht dargestellten Kontaktbereich 130 gemeinsam mit
einer elektrischen Betriebsspannung verbunden, führt ein
Kurzschluss in einem der optisch aktiven Bereiche 110 zu
einem Versagen des gesamten Bauteils.
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Um
ein derartiges Versagen auszuschließen und somit die Ausbeute
eines Herstellungsverfahrens weiter zu ermöglichen, werden,
wie in 13 dargestellt, einzelne optisch
aktive Bereiche 110 elektrisch voneinander isoliert. Die
einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 sind von benachbarten
optisch aktiven Bereichen durch Trenngräben 180 voneinander
getrennt. Um die elektrische Isolation eines defekten optisch aktiven
Bereichs 110, in der Figur dem optisch aktiven Bereich 110a, von
den übrigen optisch aktiven Bereichen 110b zu
vervollständigen, werden die einzelnen optisch aktiven
Bereiche 110 vor Aufbringen der Kontaktstruktur 140 auf
ihre Funktion hin überprüft. Wird festgestellt,
dass der optisch aktive Bereich 110a defekt ist und insbesondere
einen Kurzschluss zwischen einem ersten Anschlusskontakt auf der
Oberseite und einem zweiten Anschlusskontakt auf der Unterseite
aufweist, wird nach Aufbringen der gemeinsamen Kontaktstruktur 140 die
Leiterbahn 840 an Trennstellen 850 durchtrennt. Beispielsweise
eignet sich hierfür ein Lasertrennverfahren.
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Bei
der gemeinsamen Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen
Bauelementen mit einer Vielzahl von optisch aktiven Bereichen 110b können die
einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 durch Aufbringen
einer Vielzahl von Kontaktnadeln bevorzugt im Waferverbund getestet
werden. Dabei als defekt erkannte optisch aktive Bereiche 110a werden
in einer dem Trägerverbund 310 zugeordneten Datenstruktur,
beispielsweise einer Wafermap, als defekt markiert und in einem
späteren Verarbeitungsschritt, beispielsweise nach Aufbringen
der Kontaktstrukturen 140, elektrisch von den restlichen
optisch aktiven Bereichen 110b isoliert.
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Anhand
der unterschiedlichen in den 1 bis 13 beschriebenen
und dargestellten Ausführungsbeispiele wird dem Fachmann
klar, dass die hierin offenbarten Möglichkeiten der Herstellung, Ausgestaltung
und Anordnung benachbarter optisch aktiver Bereiche 110 auf
vielfältige und vorteilhafte Weise miteinander kombiniert
und eingesetzt werden können. Daher ist es selbstverständlich
möglich, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen
gezeigten Merkmale in beinahe beliebiger Form miteinander zu kombinieren.
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Die
in den Ausführungsbeispielen beschriebenen optoelektronischen
Bauelemente dienen bevorzugt zur Herstellung von Beleuchtungselementen und
Erzeugen daher elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich,
zum Beispiel im Bereich von 400 bis 800 nm. Selbstverständlich
eignen sich derartige Bauelemente und Herstellungsverfahren auch
für die Erzeugung oder Detektion elektromagnetischer Strahlung
anderer Wellenlängenbereiche. Beispielsweise kann elektromagnetische
Strahlung im kurzwelligen ultravioletten (UV) Bereich oder langwelligen
Infrarot (IR) Bereich erzeugt oder detektiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0905797
A2 [0089]
- - WO 02/13281 A1 [0089]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - I. Schnitzer
et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16) 18. Oktober 1993, Seiten 2174–2176 [0089]