DE102008035254A1 - Optoelectronic semiconductor chip and optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (1) angegeben, mit - einem Halbleiterkörper (2), der auf einem III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert, und - einem elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel (3), der dem Halbleiterkörper (2) angeordnet ist, wobei - der metallische Schichtenstapel (3) zumindest eine erste Schicht umfasst (32, 33), die Nickel enthält, und - der metallische Schichtenstapel (3) zumindest eine zweite Schicht (35) umfasst, die Gold enthält, wobei die erste (32, 33) Schicht zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der zweiten Schicht (35) angeordnet ist.An optoelectronic semiconductor chip (1) is specified, having a semiconductor body (2) which is based on a III / V compound semiconductor material, and - an electrically conductive, metallic layer stack (3) which is arranged on the semiconductor body (2) in which - the metallic layer stack (3) comprises at least one first layer (32, 33) containing nickel, and - the metallic layer stack (3) comprises at least one second layer (35) containing gold, the first one (32 , 33) layer between the semiconductor body (2) and the second layer (35) is arranged.
Description
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.It an optoelectronic semiconductor chip is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der besonders kostengünstig herstellbar ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der eine verbesserte mechanische Stabilität aufweist. Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein optoelektronisches Bauteil mit solch einem optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben.A The object to be solved is, inter alia, an optoelectronic Specify semiconductor chip, which is particularly inexpensive to produce. Another object to be solved is an optoelectronic Specify a semiconductor chip, the improved mechanical stability having. Furthermore, there is a problem to be solved, a Optoelectronic component with such an optoelectronic semiconductor chip specify.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper. Bei dem Halbleiterkörper kann es sich um eine epitaktisch gewachsene Schichtstruktur handeln. Die epitaktisch gewachsene Schichtstruktur kann beispielsweise auf ein Aufwachssubstrat aufgewachsen sein, das nach Abschluss des epitaktischen Wachstums vom derart hergestellten Halbleiterkörper entfernt oder zumindest gedünnt wird. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich dann um einen Halbleiterchip in Dünnfilmbauweise. Der Halbleiterkörper kann dabei eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm oder weniger aufweisen.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the optoelectronic semiconductor chip comprises a semiconductor body. The semiconductor body may be an epitaxial act grown layer structure. The epitaxially grown layer structure may be grown on a growth substrate, for example, after completion of the epitaxial growth of the thus prepared Semiconductor body removed or at least thinned becomes. The optoelectronic semiconductor chip is then around a semiconductor chip in thin film construction. The semiconductor body can have a thickness in the range of 20 microns or less, especially in the range of 10 microns or less.
Optoelektronische
Halbleiterchips in Dünnfilmbauweise sind beispielsweise
in den Druckschriften
Der Halbleiterkörper umfasst beispielsweise eine aktive Zone, die zur Detektion oder Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip dann um einen Detektorchip, wie eine Fotodiode, oder um einen Lumineszenzdiodenchip, wie beispielsweise einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip.Of the Semiconductor body includes, for example, an active zone, that for the detection or generation of electromagnetic radiation suitable is. For example, it is the optoelectronic Semiconductor chip then around a detector chip, such as a photodiode, or a luminescence diode chip, such as a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
Der Halbleiterkörper ist vorzugsweise im III/V-Halbleitersystem gebildet. Das heißt, er weist vorzugsweise ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial auf. Ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff ”III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial” die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.Of the Semiconductor body is preferably in the III / V semiconductor system educated. That is, it preferably has a III / V compound semiconductor material on. A III / V compound semiconductor material has at least one Element from the third main group, such as B, Al, Ga, In, and an element of the fifth main group, such as N, P, ace, up. In particular, the term "III / V compound semiconductor material" includes the Group of binary, ternary or quaternary Compounds containing at least one element from the third main group and contain at least one element from the fifth main group, For example, nitride and phosphide compound semiconductors. A such binary, ternary or quaternary For example, compound may also include one or more dopants and have additional constituents.
Es ist aber auch denkbar, dass der Halbleiterkörper auf einem anderen Materialsystem wie zum Beispiel einem II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert.It but is also conceivable that the semiconductor body on a other material system such as a II / VI compound semiconductor material based.
Ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, auf. Insbesondere umfasst ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.One II / VI compound semiconductor material has at least one element from the second main group, such as Be, Mg, Ca, Sr, and an element of the sixth main group, such as O, S, Se, up. In particular, an II / VI compound semiconductor material comprises a binary, ternary or quaternary Compound comprising at least one element from the second main group and at least one element of the sixth main group. Such a binary, ternary or quaternary compound In addition, for example, one or more dopants and additional Have constituents. For example, the II / VI compound semiconductor materials include: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der Halbleiterchip einen elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel auf, der auf dem Halbleiterkörper angeordnet ist.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the semiconductor chip has an electrically conductive, metallic Layer stack, which is arranged on the semiconductor body is.
Der metallische Schichtenstapel ist aus zumindest zwei Schichten gebildet, die unterschiedliche Metalle enthalten. Der Schichtenstapel ist elektrisch leitend, sodass über ihn elektrischer Strom in den Halbleiterkörper eingeprägt werden kann.Of the metallic layer stack is formed of at least two layers, containing different metals. The layer stack is electrically conductive, so that over him electric power can be embossed in the semiconductor body.
Der metallische Schichtenstapel kann an einer Oberseite des Halbleiterkörpers angebracht sein. Bei dem metallischen Schichtenstapel handelt es sich dann um ein so genanntes Bondpad, das zur Befestigung eines Kontaktdrahtes, über welchen der Halbleiterchip elektrisch kontaktierbar ist, vorgesehen ist. Der metallische Schichtenstapel befindet sich dabei beispielsweise auf einer Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers. Das heißt, der Schichtenstapel ist dann auf einen Teil der Außenfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, durch die im Betrieb des Halbleiterkörpers elektromagnetische Strahlung tritt.Of the Metallic layer stack may be at an upper side of the semiconductor body to be appropriate. The metallic layer stack is then a so-called bond pad, which is used to attach a contact wire, over which the semiconductor chip is electrically contacted, provided is. The metallic layer stack is located, for example on a radiation passage area of the semiconductor body. That is, the layer stack is then on a part applied to the outer surface of the semiconductor body, by the electromagnetic in operation of the semiconductor body Radiation occurs.
Ferner ist es möglich, dass sich der metallische Schichtenstapel zusätzlich oder alternativ an einer der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers befindet. Der Schichtstapel kann dann zum Auflöten des Halbleiterchips Verwendung finden. Er verleiht dem Halbleiterchip eine zusätzlich mechanische Stabilität.Further It is possible that the metallic layer stack additionally or alternatively at one of the radiation passage area remote from the bottom of the semiconductor body is located. The layer stack can then be used for soldering the semiconductor chip Find. It gives the semiconductor chip an additional mechanical stability.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel zumindest eine erste Schicht, die Nickel enthält. Die nickelhaltige erste Schicht ist dabei vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zu den epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers angeordnet. Die erste Schicht kann beispielsweise aus Nickel bestehen oder aus Nickelphosphid (NiP). Ferner ist es möglich, dass der metallische Schichtenstapel sowohl zumindest eine Schicht umfasst, die aus Nickel besteht, als auch eine weitere Schicht, die aus Nickelphosphid besteht.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the metallic layer stack comprises at least a first layer, containing nickel. The nickel-containing first layer is preferably parallel or substantially parallel to the epitaxially grown layers of the semiconductor body arranged. The first layer may for example consist of nickel or nickel phosphide (NiP). Furthermore, it is possible that the metallic layer stack comprises at least one layer, which consists of nickel, as well as another layer, which consists of nickel phosphide.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel zumindest eine zweite Schicht, welche Gold enthält. Das heißt, die zweite Schicht des Schichtenstapels kann aus Gold bestehen oder eine goldhaltige Verbindung oder eine goldhaltige Legierung umfassen. Die zweite Schicht ist dabei vorzugsweise ebenfalls parallel oder im Wesentlichen parallel zu epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers angeordnet.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the metallic layer stack comprises at least a second layer, which contains gold. That is, the second layer of the layer stack may consist of gold or a gold-bearing Compound or a gold-containing alloy include. The second Layer is preferably also parallel or substantially parallel to epitaxially grown layers of the semiconductor body arranged.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Schicht zwischen dem Halbleiterkörper und der zweiten Schicht angeordnet. Das heißt, der elektrisch leitende, metallische Schichtenstapel umfasst dann eine erste Schicht und eine zweite Schicht. Die erste Schicht enthält Nickel, die zweite Schicht enthält Gold. Beide Schichten sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und verlaufen vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zu epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers. Die erste Schicht, welche Nickel enthält, ist näher am Halbleiterkörper angeordnet als die zweite Schicht, welche Gold enthält.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip is the first layer between the semiconductor body and the second layer arranged. That is, the electric conductive, metallic layer stacks then comprise a first layer and a second layer. The first layer contains nickel, the second layer contains gold. Both layers are parallel or arranged substantially parallel to one another and preferably run parallel or substantially parallel to epitaxially grown Layers of the semiconductor body. The first layer, which Contains nickel is closer to the semiconductor body arranged as the second layer containing gold.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper und einen elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel an einer Oberseite des Halbleiterkörpers, wobei der metallische Schichtenstapel zumindest eine erste Schicht umfasst, welche Nickel enthält und eine zweite Schicht, welche Gold enthält, wobei die erste Schicht zwischen dem Halbleiterkörper und der zweiten Schicht angeordnet ist.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the semiconductor chip comprises a semiconductor body and a electrically conductive, metallic layer stack on an upper side the semiconductor body, wherein the metallic layer stack includes at least a first layer containing nickel and a second layer containing gold, wherein the first layer between the semiconductor body and the second Layer is arranged.
Dem
hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip liegt dabei
unter anderem die folgende Erkenntnis zugrunde:
Bei einer Schicht,
die Nickel enthält, handelt es sich um eine besonders harte,
einfach herstellbare und leicht reproduzierbare Schicht. Die Schicht
kann beispielsweise aus Nickel bestehen oder zusätzlich Phosphor
enthalten. Die Schicht kann dann beispielsweise mit Nickelphosphid
gebildet sein. Da eine Schicht, die Nickel enthält, eine
besonders harte Oberfläche aufweist, ist die Gefahr, dass
die Schicht beispielsweise verkratzt wird, reduziert.The optoelectronic semiconductor chip described here is based inter alia on the following finding:
A layer containing nickel is a particularly hard, easily manufactured and easily reproducible layer. The layer may for example consist of nickel or additionally contain phosphorus. The layer may then be formed, for example, with nickel phosphide. Since a layer containing nickel has a particularly hard surface, the risk of the layer being scratched, for example, is reduced.
Ein Verkratzen des elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapels kann beispielsweise bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips im Waferverbund erfolgen, wenn einzelne optoelektronische Halbleiterchips des Waferverbunds durch so genanntes ”Wafer-Proben” auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden. Besteht der elektrisch leitende, metallische Schichtenstapel nun überwiegend aus relativ weichen Metallen, wie Aluminium oder Gold, so kann beim ”Wafer-Proben” eine Verkratzung der Schichtenstapel stattfinden. Dies kann beispielsweise die Erkennbarkeit der metallischen Schichtenstapel durch eine elektronische Bildverarbeitung in späteren Verfahrensschritten – beispielsweise beim Drahtkontaktieren der metallischen Schichtenstapel – reduzieren.One Scratching the electrically conductive, metallic layer stack For example, in the manufacture of the optoelectronic semiconductor chip in the wafer composite, if individual optoelectronic semiconductor chips of the wafer composite by so-called "wafer samples" their functioning will be checked. Is the electrically conductive, metallic stack of layers now predominantly made of relatively soft metals, such as aluminum or gold, so can scratch the "wafer samples" the layer stack take place. This can be, for example, the recognizability the metallic layer stack by an electronic image processing in later steps - for example during wire contacting of the metallic layer stacks - reduce.
Ferner hat sich gezeigt, dass eine zweite Schicht, welche Gold enthält und der ersten Schicht, welche Nickel enthält, vom Halbleiterkörper aus gesehen nachfolgt, die Kontaktierbarkeit des metallischen Schichtenstapels mittels eines Kontaktdrahtes vereinfacht. Beispielsweise ist durch die zweite Schicht, die Gold enthält, die Haftung eines goldhaltigen Kontaktdrahtes am elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel verbessert.Further It has been shown that a second layer containing gold and the first layer containing nickel from the semiconductor body seen from below, the contactability of the metallic layer stack simplified by means of a contact wire. For example, is through the second layer, which contains gold, the liability of a gold-containing contact wire on the electrically conductive, metallic Layer stack improved.
Schließlich hat sich gezeigt, dass eine nickelhaltige Schicht im elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel eine mechanisch robuste und dennoch kostengünstige Metallisierung des Halbleiterkörpers darstellt. Der metallische Schichtenstapel kann daher den Halbleiterkörper beispielsweise bei der Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips vor mechanischen Belastungen schützen.After all has been shown to be a nickel-containing layer in the electrical conductive, metallic layer stack a mechanically robust and yet inexpensive metallization of the semiconductor body represents. The metallic layer stack can therefore be the semiconductor body for example, when contacting the optoelectronic semiconductor chip protect against mechanical loads.
Insgesamt ermöglicht ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip daher eine vereinfachte, kostengünstigere Herstellung. Darüber hinaus ist der optoelektronische Halbleiterchip besonders gut gegen mechanische Belastungen geschützt.All in all allows an optoelectronic semiconductor chip described here therefore a simplified, cheaper production. In addition, the optoelectronic semiconductor chip particularly well protected against mechanical loads.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite Schicht eine dem Halbleiterkörper abgewandte Deckschicht des metallischen Schichtenstapels. Das heißt, die zweite Schicht, welche Gold enthält, stellt eine Abschlussschicht des metallischen Schichtenstapels dar, welche den Schichtenstapel an seiner dem Halbleiterkörper abgewandten Seite begrenzt. Eine solche, goldhaltige Deckschicht des metallischen Schichtenstapels erweist sich hinsichtlich einer Drahtkontaktierbarkeit des metallischen Schichtenstapels als besonders vorteilhaft. Beispielsweise ein goldhaltiger Metalldraht lässt sich auf einer Deckschicht des metallischen Schichtenstapels, welche Gold enthält oder aus Gold besteht, besonders einfach und mechanisch stabil befestigen. Der metallische Schichtenstapel kann in diesem Fall also als Bondpad dienen, welches zur Drahtkontaktierung vorgesehen ist.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the second layer is a cover layer of the metallic layer stack facing away from the semiconductor body. That is, the second layer, which contains gold, constitutes a termination layer of the metallic layer stack, which delimits the layer stack on its side facing away from the semiconductor body. Such a gold-containing cover layer of the metallic layer stack proves to be particularly advantageous in terms of wire contactability of the metallic layer stack. For example, a gold-containing metal wire can be deposited on a cover layer of the metallic layer stack Gold contains or consists of gold, attach particularly easily and mechanically stable. The metallic layer stack can thus serve in this case as a bonding pad, which is provided for wire bonding.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite, goldhaltige Schicht, dünner als die erste, nickelhaltige Schicht, des metallischen Schichtenstapels. Unter ”Dicke” der Schichten des Schichtenstapels ist dabei die Erstreckung der Schichten in Stapelrichtung verstanden. Die Stapelrichtung des Schichtenstapels verläuft vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu den epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip is the second, gold-bearing layer, thinner than the first, nickel-containing layer, of the metallic layer stack. Under "thickness" of Layers of the layer stack is the extension of the layers understood in the stacking direction. The stacking direction of the layer stack runs preferably perpendicular or substantially perpendicular to the epitaxial grown layers of the semiconductor body.
Ein Schichtenstapel, bei dem die zweite, goldhaltige Schicht dünner ist als die erste, nickelhaltige Schicht, erweist sich dabei aus zumindest zwei Gründen als besonders vorteilhaft: Zum einen stellt eine dickere, erste, nickelhaltige Schicht einen besonders guten mechanischen Schutz des Schichtenstapels vor Verkratzen und des Halbleiterkörpers vor mechanischer Beschädigung wie Rissen oder Brüchen, welche bei der Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips auftreten können, dar. Zum anderen erweist sich eine dünne zweite, goldhaltige Schicht als besonders kostengünstig.One Layer stack, in which the second, gold-containing layer thinner is the first, nickel-containing layer proves to be at least two reasons as particularly advantageous: First makes a thicker, first, nickel-containing layer a special good mechanical protection of the layer stack from scratching and of the semiconductor body from mechanical damage such as cracks or fractures, which in the contacting of the Optoelectronic semiconductor chips can occur, is. On the other hand proves to be a thin second, gold-containing layer as a particularly cost-effective.
Die erste, nickelhaltige Schicht weist vorzugsweise eine Dicke zwischen wenigstens 0,4 μm und höchstens 2,0 μm auf. Die zweite, goldhaltige Schicht weist vorzugsweise eine Dicke zwischen wenigstens 20 nm und höchstens 200 nm auf.The first, nickel-containing layer preferably has a thickness between at least 0.4 μm and at most 2.0 μm on. The second, gold-containing layer preferably has a thickness between at least 20 nm and at most 200 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips ist zwischen dem Halbleiterkörper und dem metallischen Schichtenstapel eine Kontaktschicht angeordnet, wobei der metallische Schichtenstapel direkt an die Kontaktschicht grenzt. Die Kontaktschicht kann eine Schicht sein, auf welche die Schichten des metallischen Schichtenstapels besonders einfach aufzubringen sind. Darüber hinaus kann die Kontaktschicht den elektrischen Kontakt zwischen metallischem Schichtenstapel und Halbleiterkörper verbessern. Schließlich kann die Kontaktschicht die Haftung des metallischen Schichtenstapels an den Halbleiterkörper verbessern.At least an embodiment of the optoelectronic described here Semiconductor chips are between the semiconductor body and the metallic one Layer stack arranged a contact layer, wherein the metallic Layer stack directly adjacent to the contact layer. The contact layer may be a layer on which the layers of the metallic Layer stacks are very easy to apply. About that In addition, the contact layer, the electrical contact between improve metallic layer stack and semiconductor body. Finally, the contact layer can be the adhesion of the metallic Layer stack improve to the semiconductor body.
Die Kontaktschicht kann beispielsweise epitaktisch auf den Halbleiterkörper aufgewachsen sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Kontaktschicht mittels Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise Sputtern oder physikalischer Gasphasenabscheidung (englisch: physical vapor deposition, kurz PVD), auf dem Halbleiterkörper aufgebracht ist. Die Kontaktschicht kann zum Beispiel Gold enthalten. Beispielsweise handelt es sich bei der Kontaktschicht um eine mit oder aus AuGe, AuZn oder AuBe gebildete Schicht.The Contact layer, for example, epitaxially on the semiconductor body to have grown up. In addition, it is possible that the contact layer by means of coating methods, such as Sputtering or physical vapor deposition (English: physical vapor deposition, short PVD), is applied to the semiconductor body. The contact layer may contain gold, for example. For example if the contact layer is an or with an AuGe, AuZn or AuBe formed layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels galvanisch abgeschieden. Das heißt, zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels ist mittels elektrochemischer Abscheidung von metallischen Niederschlägen auf beispielsweise die Kontaktschicht oder eine Schicht des metallischen Schichtenstapels aufgebracht. Darüber hinaus ist es dann möglich, dass sämtliche Schichten des metallischen Schichtenstapels galvanisch abgeschieden sind. Der Schichtenstapel ist in diesem Fall vollständig galvanisch erzeugt.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip At least one layer of the metallic layer stack is galvanic deposited. That is, at least one layer of metallic Layer stack is by means of electrochemical deposition of metallic precipitates on, for example, the contact layer or a layer of the metallic Layer stack applied. In addition, it is then possible that all layers of the metallic layer stack are electrodeposited. The layer stack is in this Case completely galvanic generated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips wird zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden.At least an embodiment of the optoelectronic described here Semiconductor chips become at least one layer of the metallic layer stack de-energized.
Beispielsweise
die Druckschrift
Beim stromlosen Abscheiden von Schichten des metallischen Schichtenstapels findet vorzugsweise eine Keimschicht mit Kupfer oder Aluminium Verwendung, die beispielsweise beim Abscheiden einer palladiumhaltigen Schicht ersetzt wird.At the electroless deposition of layers of the metallic layer stack preferably uses a seed layer with copper or aluminum, for example, when depositing a palladium-containing layer is replaced.
Beispielsweise wird zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden. Die Schicht kann auf eine darunter liegende Schicht des Schichtenstapels oder auf eine Kontaktschicht oder direkt auf den Halbleiterkörper abgeschieden werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass sämtliche Schichten des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden werden.For example At least one layer of the metallic layer stack becomes de-energized deposited. The layer can be on an underlying layer of the layer stack or on a contact layer or directly on the semiconductor body are deposited. About that It is also possible that all layers of the metallic layer stack are deposited without current.
Insbesondere ist es auch möglich, dass zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels galvanisch abgeschieden wird und zumindest eine weitere Schicht des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden wird.Especially It is also possible that at least one layer of the metallic Layer stack is electrodeposited and at least one deposited further layer of the metallic layer stack without current becomes.
Der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass galvanisches und/oder stromloses Abscheiden von Schichten des metallischen Schichtenstapels eine besonders kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips erlaubt, da diese Abscheidetechniken günstiger zu realisieren sind als beispielsweise die Beschichtung mittels physikalischer Gasphasenabscheidung. Darüber hinaus ist mittels galvanischer und/oder stromloser Abscheidung ein Schichtenstapel realisierbar, der wesentlich dickere Schichten aufweisen kann als beispielsweise ein mittels physikalischer Gasphasenabscheidung hergestellter metallischer Schichtenstapel. Beispielsweise kann der Schichtenstapel dadurch zumindest eine nickelhaltige Schicht aufweisen, die eine Dicke von > 0,5 μm aufweist.The optoelectronic described here Among other things, semiconductor chip is based on the knowledge that galvanic and / or electroless deposition of layers of the metallic layer stack allows a particularly cost-effective production of the optoelectronic semiconductor chip, since these deposition techniques are cheaper to implement than, for example, the coating by means of physical vapor deposition. In addition, a layer stack can be realized by means of galvanic and / or currentless deposition, which can have substantially thicker layers than, for example, a metallic layer stack produced by means of physical vapor deposition. For example, the layer stack can thereby comprise at least one nickel-containing layer which has a thickness of> 0.5 μm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel zumindest eine Schicht, die Palladium enthält, zumindest eine Schicht, die Nickel enthält, zumindest eine Schicht, die Nickelphosphid enthält, zumindest eine Schicht, die Kupfer enthält und zumindest eine Schicht, die Gold enthält, wobei die Schicht, welche Gold enthält, die dem Halbleiterkörper abgewandte Deckschicht des metallischen Schichtenstapels ist. Die kupferhaltige Schicht ist dabei optional.At least an embodiment of the optoelectronic semiconductor chip the metallic layer stack comprises at least one layer which Contains palladium, at least one layer containing nickel, at least one layer containing nickel phosphide, at least a layer containing copper and at least one layer, containing gold, the layer containing gold the outer layer facing away from the semiconductor body of the metallic Layer stack is. The copper-containing layer is optional.
Ein derartiger Aufbau des metallischen Schichtenstapels erweist sich hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit, der Haftung an den Halbleiterkörper sowie der einfachen Herstellbarkeit insbesondere für einen Halbleiterkörper als besonders vorteilhaft, welcher auf einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert.One Such structure of the metallic layer stack proves in terms of electrical conductivity, adhesion to the semiconductor body and the ease of manufacture especially for a semiconductor body as being particularly advantageous, which on a phosphide compound semiconductor material based.
Auf Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Zone, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mP oder AsnGamIn1-n-mP umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al beziehungsweise As, Ga, In, P), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.In this context, based on phosphide compound semiconductor material, the semiconductor body or at least a part thereof, particularly preferably at least the active zone, preferably comprises Al n Ga m In 1-nm P or As n Ga m In 1-nm P, where 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. In this case, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may have one or more dopants as well as additional ingredients. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al or As, Ga, In, P), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.
Dabei ist es möglich, dass der metallische Schichtenstapel vom Halbleiterkörper aus gesehen aus einer Schichtenabfolge besteht, welche folgende Schichten aufweist: Eine Schicht, welche aus Palladium besteht, eine Schicht, welche aus Nickel besteht, eine Schicht, welche aus Nickelphosphid besteht, eine Schicht, welche aus Kupfer besteht und eine Schicht, welche aus Gold besteht.there is it possible that the metallic layer stack of Semiconductor body seen from a layer sequence consisting of the following layers: A layer which made of palladium, a layer consisting of nickel, one Layer consisting of nickel phosphide, a layer which made of copper and a layer made of gold.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel Schichten, welche Palladium, Nickel, Kupfer und Gold enthalten, wobei die Schicht, welche Gold enthält, die dem Halbleiterkörper abgewandte Schicht des metallischen Schichtenstapels ist. Das heißt, die zweite, goldhaltige Schicht bildet die Deckschicht des metallischen Schichtenstapels, welche den metallischen Schichtenstapel an seiner dem Halbleiterkörper abgewandten Außenfläche abschließt. Der Schichtenstapel ist frei von Phosphor. Die kupferhaltige Schicht ist optional.At least an embodiment of the optoelectronic described here Semiconductor chips, the metallic layer stack comprises layers, which contain palladium, nickel, copper and gold, the layer being which contains gold, which is the semiconductor body remote layer of the metallic layer stack is. This means, the second gold-bearing layer forms the covering layer of the metallic one Layer stack containing the metallic layer stack at its the outer surface facing away from the semiconductor body concludes. The layer stack is free of phosphorus. The copper-containing layer is optional.
Ein metallischer Schichtenstapel mit diesen Schichten erweist sich hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit, Haftung an Halbleiterkörper sowie einfacher Herstellbarkeit insbesondere hinsichtlich eines auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierenden Halbleiterkörper als besonders vorteilhaft.One Metallic layer stack with these layers proves in terms of electrical conductivity, adhesion to semiconductor body as well as easy manufacturability especially with regard to a Nitride compound semiconductor material based semiconductor body as particularly advantageous.
Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Zone, ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mP aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.Nitride compound semiconductor material based that of the semiconductor body or at least a part thereof, particularly preferably or at least the active region, a nitride compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1-nm P is made of this, where 0 ≤ is in the present context, n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. However, this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
Es wird darüber hinaus ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das Bauteil einen Anschlussträger, der zumindest zwei elektrische Anschlussstellen aufweist. Bei dem Anschlussträger kann es sich beispielsweise um einen Trägerrahmen (auch Leadframe) handeln, der zwei elektrisch voneinander isolierte Anschlussstellen aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauteils dienen. Der Trägerrahmen kann beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff oder Keramikmaterial umspritzt sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem Anschlussträger um eine Leiterplatte mit einem Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material handelt, auf welchen oder in welchen elektrische Leiterbahnen und/oder elektrische Anschlussstellen strukturiert sind.It In addition, an optoelectronic component is specified. In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the component comprises a connection carrier, having at least two electrical connection points. In which Connection carrier may be, for example, a support frame (also leadframe) act, the two electrically isolated from each other Having connection points for electrical contacting of the serve optoelectronic device. The support frame can for example, with an electrically insulating plastic or To be encapsulated ceramic material. In addition, it is possible that it is in the connection carrier to a circuit board with a base body made of an electrically insulating material acts on which or in which electrical conductors and / or electrical connection points are structured.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optoelektronische Bauteil zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit zumindest einer der vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist. Das heißt, die in Verbindung mit dem optoelektronischen Halbleiterchip beschriebenen Merkmale sind auch in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauteil offenbart.In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic component, the optoelectronic component comprises at least one optoelectronic semiconductor chip, as described in connection with at least one of the previous embodiments. That is, the features described in connection with the optoelectronic semiconductor chip are also disclosed in connection with the optoelectronic device.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der metallische Schichtenstapel des optoelektronischen Halbleiterchips mittels wenigstens eines Kontaktdrahtes mit zumindest einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden. Das heißt, der metallische Schichtenstapel befindet sich beispielsweise an einer Strahlungsdurchtrittsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips. Mittels Drahtkontaktierung ist der metallische Schichtenstapel elektrisch leitend mit einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden. Der optoelektronische Halbleiterchip kann mit seiner dem metallischen Schichtenstapel abgewandten Seite auf eine andere der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen aufgebracht sein und mit dieser elektrisch leitend verbunden sein. Beispielsweise kann sich dann auch an der der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers des optoelektronischen Halbleiterchips ein metallischer Schichtenstapel befinden, wie er in Zusammenhang mit einer der vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist.At least an embodiment of the optoelectronic device the metallic layer stack of the optoelectronic semiconductor chip by means of at least one contact wire with at least one of at least two electrical connection points electrically conductive connected. That is, the metallic layer stack is located For example, at a radiation passage area of the optoelectronic semiconductor chips. By wire bonding is the metallic layer stack is electrically conductive with one of at least two electrical connection points electrically conductive connected. The optoelectronic semiconductor chip can with his the metallic layer stack side facing away from another be applied to the at least two electrical connection points and be connected to this electrically conductive. For example can then also at the radiation passage area opposite bottom of the semiconductor body of the optoelectronic Semiconductor chips are a metallic layer stack, as he in connection with one of the previous embodiments is described.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das Bauteil einen Anschlussträger, der zumindest zwei elektrische Anschlussstellen aufweist und zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit einer der vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist, wobei der metallische Schichtenstapel über wenigstens einen Kontaktdraht mit zumindest einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden ist.At least an embodiment of the optoelectronic device the component is a connection carrier, the at least two electrical Having connection points and at least one optoelectronic Semiconductor chip, as described in connection with one of the previous embodiments is, wherein the metallic layer stack over at least a contact wire with at least one of the at least two electrical Connection points is electrically connected.
Ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass ein hier beschriebener metallischer Schichtenstapel zur Drahtkontaktierung (”wire bonding”) besonders gut geeignet ist. Auf dem beschriebenen metallischen Schichtenstapel kann ein Kontaktdraht besonders einfach und mechanisch beständig aufgebracht werden. Über den Kontaktdraht kann der optoelektronische Halbleiterchip beispielsweise n-seitig bestromt werden.One here described optoelectronic component is based under on the realization that a metallic one described here Layer stack for wire bonding ("wire bonding") is particularly well suited. On the described metallic layer stack a contact wire can be particularly simple and mechanically resistant be applied. About the contact wire, the optoelectronic Semiconductor chip, for example, n-side energized.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils umfasst der metallische Schichtenstapel eine dem Halbleiterkörper abgewandte Deckschicht, wobei die Deckschicht und der Kontaktdraht Gold enthalten oder aus Gold bestehen. Das heißt, die Deckschicht des metallischen Schichtenstapels und der Kontaktdraht, mittels dem der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch leitend mit einer Anschlussstelle des Anschlussträgers verbunden ist, bestehen in dieser Ausführungsform aus dem gleichen Material. Vorzugsweise bestehen sie aus Gold. Gold hat sich dabei hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit und der einfachen Befestigungsmöglichkeit des Drahtes an der Deckfläche des metallischen Schichtenstapels als besonders vorteilhaft erwiesen.At least an embodiment of the optoelectronic described here Component, the metallic layer stack comprises a semiconductor body facing away cover layer, wherein the cover layer and the contact wire Contain gold or consist of gold. That is, the topcoat of the metallic layer stack and the contact wire, by means of the optoelectronic semiconductor chip electrically conductive with a Connection point of the connection carrier is connected exist in this embodiment of the same material. Preferably they are made of gold. Gold has been doing in terms of its electrical Conductivity and easy attachment of the wire on the top surface of the metallic layer stack proved to be particularly advantageous.
Im Folgenden wird der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip sowie das hier beschriebene optoelektronische Bauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.in the The following describes the optoelectronic semiconductor chip described here as well as the optoelectronic component described here based on embodiments and the associated figures explained in more detail.
Die
Die
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Same, similar or equivalent elements are in the figures with provided the same reference numerals. The figures and the proportions the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. Rather, you can individual elements for better presentation and / or for better Understanding shown exaggeratedly large be.
Bei
in Verbindung mit der
Der Halbleiterkörper basiert auf einem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial.Of the Semiconductor body based on a phosphide compound semiconductor material.
Der
metallische Schichtenstapel
Die
Schichten des Schichtenstapels
Die
palladiumhaltige Schicht
Bei
den Schichten
Der
Schichtenstapel weist eine goldhaltige Schicht
Der
Schichtenstapel
Der
Schichtenstapel
Auf
der Strahlungsaustrittsfläche
In
Verbindung mit der
Sowohl
beim Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit der
In
beiden Ausführungsbeispielen weisen die goldhaltigen, zweiten
Schichten
In
Verbindung mit der
Der
auf der Strahlungsaustrittsfläche
Der
Halbleiterkörper
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited to these. Rather, the invention comprises each new feature as well as any combination of features, which in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly in the patent claims or embodiments is specified.
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