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Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
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Die Druckschrift
US 7 265 392 B2 beschreibt einen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer silberhaltigen reflektierenden Schicht.
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Die Druckschrift US 2007 / 0 290 215 A1 beschreibt ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der eine besonders hohe Lebensdauer aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der besonders einfach herstellbar ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Träger. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um eine Schichtenfolge handeln, welche Metalle, Halbleitermaterial und/oder elektrisch isolierende Materialien enthalten kann.
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Bei dem Träger kann es sich darüber hinaus um einen Anschlussträger handeln. Der Träger umfasst dann beispielsweise einen Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material, in den oder auf dem elektrische Leiterbahnen und Anschlussstellen zum elektrischen Kontaktieren des Halbleiterkörpers strukturiert sind.
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Darüber hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem Träger um einen homogenen Körper handelt, der aus einem Halbleitermaterial, einem keramischen Material oder aus einem Metall besteht.
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Der Träger ist mechanisch fest mit dem Halbleiterkörper verbunden. Der Träger kann dem optoelektronischen Halbleiterchip eine mechanische Stabilität verleihen, so dass der optoelektronische Halbleiterschicht mechanisch selbsttragend ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine reflektierende Schicht. Die reflektierende Schicht bildet einen Spiegel des optoelektronischen Halbleiterchips. Die reflektierende Schicht ist vorgesehen, in einem aktiven Bereich des optoelektronischen Halbleiterchips erzeugte oder zu detektierende elektromagnetische Strahlung zu reflektieren.
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Die reflektierende Schicht weist dabei ein Metall auf, das zur Migration neigt. Ein zur Migration neigendes Metall ist ein Metall, das in einem äußeren elektrischen Feld zu einer Bewegung oder einer Diffusion neigt, die durch das äußere elektrische Feld getrieben ist. Mit anderen Worten wirkt aufgrund eines äußeren elektrischen Feldes eine Kraft auf das Metall in der reflektierenden Schicht, die zur Herauslösung von Metall aus der reflektierenden Schicht führen kann.
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Beispielsweise Ionen des Metalls können sich dann entlang der Feldlinien des elektrischen Feldes bewegen und können durch diese Migration in Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips gelangen, wo sie Schaden verursachen können. Ferner ist es möglich, dass das zur Migration neigende Metall aufgrund der Migrationsbewegung im elektrischen Feld aus dem Halbleiterchip hinaus in beispielsweise ein Gehäuse für den optoelektronischen Halbleiterchip gelangt, wo es ebenfalls Schaden verursachen kann.
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Der verursachte Schaden kann in einem Kurzschluss des optoelektronischen Halbleiterchips bestehen. Ferner wird durch die Migration im elektrischen Feld - das heißt durch die Elektromigration - aus der reflektierenden Schicht hinaus die reflektierende Schicht geschädigt, so dass ihre elektrischen und optischen Eigenschaften negativ beeinflusst werden.
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Das Problem der Neigung zur Migration im elektrischen Feld tritt dabei insbesondere auch bei feuchter Umgebung auf. Insgesamt reduziert die Migration des Metalls aus der reflektierenden Schicht die Lebensdauer des optoelektronischen Halbleiterchips.
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Beispielsweise ist es möglich, dass die reflektierende Schicht sich in direktem elektrischen Kontakt mit einer Anschlussstelle - beispielsweise dem p-Kontakt - des optoelektronischen Halbleiterchips befindet. Über die elektrisch reflektierende Schicht wird dann Strom in den optoelektronischen Halbleiterchip eingeprägt. Das elektrische Feld kann sich dabei zwischen der reflektierenden Schicht und einer zweiten Kontaktschicht des optoelektronischen Halbleiterchips - beispielsweise einem n-Kontakt - ausbilden.
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Die reflektierende Schicht ist vorzugsweise an einer Oberseite des Trägers, das heißt beispielsweise auf dem Träger, angeordnet. Zwischen Träger und Spiegelschicht können sich dabei weitere Schichten wie beispielsweise eine elektrische Kontaktschicht oder eine Diffusionsbarriere, welche ein Eindringen des zur Migration neigenden Metalls in den Träger verhindert, befinden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der an der dem Träger abgewandten Seite der reflektierenden Schicht angeordnet ist, und die reflektierende Schicht an einer Seitenfläche der reflektierenden Schicht überragt. Bei dem Halbleiterkörper handelt es sich vorzugsweise um einen epitaktisch hergestellten Halbleiterkörper, der zumindest einen aktiven Bereich umfasst, welcher zur Strahlungserzeugung oder Strahlungsdetektion vorgesehen ist. Handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip um einen Lumineszenzdiodenchip, das heißt um einen Laserdiodenchip oder einen Leuchtdiodenchip, so ist der aktive Bereich unter Bestromung zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignet.
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Der Halbleiterkörper weist einen Überhang auf, in dem er die reflektierende Schicht an einer Seitenfläche der reflektierenden Schicht überragt. Im Bereich des Überhangs weist der Halbleiterkörper eine Unterschneidung auf.
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Die Seitenfläche der reflektierenden Schicht verläuft quer zum Halbleiterkörper. Die Seitenfläche der reflektierenden Schicht schließt die reflektierende Schicht in lateraler Richtung ab.
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Der Überhang, mit dem der Halbleiterkörper die reflektierende Schicht an ihrer Seitenfläche überragt, kann durch einen Ätzprozess hergestellt werden. Das bedeutet, der Halbleiterkörper kann eine Unterätzung aufweisen. Im Bereich der Unterätzung liegt die reflektierende Schicht, welche sich nicht bis zum Rand des Halbleiterkörpers erstreckt, - ohne weitere Maßnahmen - frei.
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Mit anderen Worten liegt die reflektierende Schicht an ihrer Seitenfläche frei und wird vom Halbleiterkörper seitlich überragt. Auf diese Weise ist zwischen Halbleiterkörper und Träger ein Bereich gebildet, der beispielsweise mit Luft gefüllt sein kann. Da die reflektierende Schicht in diesem Bereich - das heißt im Bereich der Mesakante des Halbleiterkörpers - teilweise offen liegt, ist die Migration des zur Migration neigenden Metalls insbesondere in feuchter Umgebung aus diesem Bereich hinaus insbesondere entlang von Chipflanken verstärkt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine Migrationssperre auf, welche die Seitenfläche der reflektierenden Schicht überdeckt, wobei die Migrationssperre ein Metall enthält. Das heißt, um der Gefahr einer Migration des zur Migration neigenden Metalls von der freiliegenden Seitenfläche der reflektierenden Schicht zu reduzieren, ist eine Migrationssperre im optoelektronischen Halbleiterchip vorgesehen, welche die Seitenfläche der reflektierenden Schicht überdeckt. Diese Migrationssperre enthält ein Metall oder besteht aus einem Metall. Die Migrationssperre befindet sich vorzugsweise in direktem Kontakt mit der Seitenfläche der reflektierenden Schicht und bedeckt diese vollständig, so dass es keine frei liegenden Bereiche der reflektierenden Schicht gibt.
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Der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip macht dabei - unter anderem - von der Erkenntnis Gebrauch, dass eine Migrationssperre, die mit einem Metall gebildet ist, einen überraschend guten Schutz gegen Migration des zur Migration neigenden Metalls bilden kann.
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Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst einen Träger, eine reflektierende Schicht, die ein zur Migration neigendes Metall enthält, wobei die reflektierende Schicht auf dem Träger angeordnet ist, einen Halbleiterkörper, der an der dem Träger abgewandten Seite der reflektierenden Schicht angeordnet ist und die reflektierende Schicht an einer Seitenfläche der reflektierenden Schicht überragt, und eine die Migrationssperre, welche die Seitenfläche der reflektierenden Schicht überdeckt, wobei die Migrationssperre ein Metall enthält.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips befindet sich die Migrationssperre mit dem Halbleiterkörper und dem Träger in direktem Kontakt. Das heißt, die Migrationssperre erstreckt sich vom Halbleiterkörper zum Träger entlang der Seitenfläche der reflektierenden Schicht. Die reflektierende Schicht selbst grenzt mittelbar oder unmittelbar an Halbleiterkörper und Träger. Auf diese Weise ist die reflektierende Schicht vorzugsweise vollständig von Migrationssperre, Halbleiterkörper und Träger eingeschlossen. Das heißt, es gibt vorzugsweise keinen Bereich, in dem die reflektierende Schicht von außerhalb des optoelektronischen Halbleiterchips frei zugängig ist. Die Migrationssperre verkapselt dann die reflektierende Schicht an ihrer Seitenfläche im optoelektronischen Halbleiterchip.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips füllt die Migrationssperre einen durch die Seitenfläche der reflektierenden Schicht, den Halbleiterkörper und den Träger gebildeten Bereich aus. Das heißt, durch den über die Seitenfläche der reflektierenden Schicht überstehenden Halbleiterkörper ist ein offener Bereich gebildet, welcher durch Halbleiterkörper, reflektierende Schicht sowie Träger begrenzt ist. Dieser Bereich ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit dem Material der Migrationssperre ausgefüllt. Dabei ist es möglich, dass die Migrationssperre den Bereich vollständig ausfüllt und sich auch noch außerhalb des Bereiches erstreckt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips erstreckt sich die Migrationssperre entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers, welche quer zum Träger verläuft. Das heißt, der Halbleiterkörper weist eine Seitenfläche - beispielsweise eine Mesakante - auf, welche den Halbleiterkörper in lateraler Richtung abschließt und sich in einer Richtung erstreckt, die quer zum Träger verläuft. Die Migrationssperre ist beispielsweise in den durch die Seitenfläche der reflektierenden Schicht, den Halbleiterkörper und den Träger gebildeten Bereich eingebracht und reicht auch aus diesem hinaus, so dass sich die Migrationssperre entlang der Seitenfläche des Halbleiterkörpers erstreckt. Dabei muss sich die Migrationssperre nicht entlang der gesamten Seitenfläche erstrecken, sondern es ist ausreichend, dass sie sich entlang eines Teilstücks der Seitenfläche des Halbleiterchips erstreckt. Die Migrationssperre muss dabei nicht direkt auf der Seitenfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein, sondern es ist möglich, dass sich zwischen Migrationssperre und Halbleiterkörper weiteres Material befindet. Darüber hinaus ist es möglich, dass sich die Migrationssperre in diesem Fall auch entlang des Trägers zumindest stellenweise erstreckt.
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Insgesamt ist in diesem Ausführungsbeispiel derart viel Material der Migrationssperre in den Bereich zwischen Halbleiterkörper, reflektierender Schicht und Träger eingebracht, so dass sich die Migrationssperre aus diesem Bereich hinaus auch noch entlang der Seitenfläche des Halbleiterkörpers erstreckt. Eine Migrationssperre, die mit derart viel Metall gebildet ist, stellt einen besonders guten Migrationsschutz dar.
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Auf einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers und dem Träger ist zumindest stellenweise eine Passivierungsschicht angeordnet, wobei die Passivierungsschicht zwischen Träger und Halbleiterkörper eine Öffnung aufweist.
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Beispielsweise wird zur Herstellung der Öffnung zunächst ein Träger bereitgestellt. Der Halbleiterkörper mit der reflektierenden Schicht wird auf dem Träger angeordnet. Nachfolgend wird ein Ätzschritt durchgeführt, der einen Überhang erzeugt, in welchem der Halbleiterkörper die Spiegelschicht seitlich überragt. Nachfolgend wird eine Passivierungsschicht vorzugsweise mittels eines gerichteten Beschichtungsverfahrens wie physikalischer Dampfphasenabscheidung auf Halbleiterkörper und Träger aufgebracht. Die Passivierungsschicht besteht vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material.
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Aufgrund des Überstands des Halbleiterkörpers bildet sich keine geschlossene Passivierungsschicht aus, sondern zwischen Träger und Halbleiterkörper weist die Passivierungsschicht eine Öffnung auf. In dieser Öffnung wäre die reflektierende Schicht von ihrer Seitenfläche her frei zugänglich, wenn keine Migrationssperre an der Seitenfläche der reflektierenden Schicht angeordnet wäre, welche die Seitenfläche der reflektierenden Schicht überdeckt.
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Die Öffnung in der Passivierungsschicht führt dazu, dass sich Risse in der Passivierungsschicht auf dem Träger nicht in die Passivierungsschicht auf dem Halbleiterkörper fortpflanzen können.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Passivierungsschicht von der Migrationssperre durchbrochen. Das heißt, es ist derart viel Material der Migrationssperre zwischen Halbleiterkörper und Träger eingebracht, dass die Migrationssperre aus der Öffnung in der Passivierungsschicht herausragt, und diese damit durchbricht. Die Migrationssperre grenzt dabei vorzugsweise unmittelbar an die Passivierungsschicht an der Seitenfläche des Halbleiterkörpers sowie an die Passivierungsschicht auf dem Träger. Die Öffnung in der Passivierungsschicht ist also mit der Migrationssperre befüllt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Migrationssperre elektrisch leitend an die reflektierende Schichtenfolge angeschlossen und befindet sich auf demselben elektrischen Potential wie die reflektierende Schichtenfolge, wobei sich die Migrationssperre zumindest stellenweise entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers erstreckt. Das heißt, entlang der Seitenfläche des Halbleiterkörpers erstreckt sich stellenweise ein Material - die Migrationssperre - das elektrisch leitend ist, und sich auf dem gleichen elektrischen Potential wie die reflektierende Schichtenfolge befindet. Aufgrund dieses Materials ist ein elektrisches Feld zwischen der reflektierenden Schicht und einer Kontaktstelle des optoelektronischen Halbleiterchips, welche sich auf einem anderen elektrischen Potential als die reflektierende Schicht befindet, elektrisch abgeschirmt. Die Migrationssperre hemmt oder verhindert auf diese Weise nicht nur aufgrund der Verwendung eines Metalls, welches die Migration des zur Migration neigenden Metalls der reflektierenden Schicht hemmt oder unterbindet, sondern auch aufgrund ihrer elektrisch abschirmenden Eigenschaften die Migration des Metalls.
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Beispielsweise ist die reflektierende Schicht mit dem positiven p-Kontakt des optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch leitend verbunden und befindet sich auf dem gleichen elektrischen Potential wie dieser Kontakt. Die Migrationssperre ist elektrisch leitend an die reflektierende Schichtenfolge angeschlossen und befindet sich ebenfalls auf diesem elektrischen Potential. Positiv elektrisch geladene Ionen aus der reflektierenden Schicht werden nun aufgrund der sich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterkörpers erstreckenden Migrationssperre von einer Migration entlang dieser Seitenfläche abgehalten. Auf diese Weise ist auch durch die elektrisch abschirmenden Eigenschaften der Migrationssperre die Gefahr eines Kurzschließens beispielsweise eines pn-Übergangs an einem aktiven Bereich des Halbleiterkörpers reduziert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Migrationssperre eine Galvanik. Das heißt, die Migrationssperre ist mittels eines galvanischen Abscheide-Verfahrens an die elektrisch leitende, reflektierende Schicht abgeschieden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Migrationssperre aus einer Lösung abgeschieden.
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Dabei kann die Migrationssperre beispielsweise durch ein Reduktionsverfahren abgeschieden sein, bei dem ein Reduktionsmittel in eine Lösung gegeben wird, welche das Metall der Migrationssperre enthält. Auf diese Weise scheidet sich das reduzierte Metall der Migrationssperre gleichmäßig beispielsweise auf der Oberfläche eines Wafers ab, auf der eine Vielzahl der optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet ist. Dadurch kann ein optoelektronischer Halbleiterchip erzeugt sein, bei dem die Seitenflächen des Halbleiterchips möglichst großflächig vom Material der Migrationssperre bedeckt sind. Bei dem Reduktionsmittel kann es sich dann zum Beispiel um Hypophosphorsäure handeln. Das Metall, mit dem die Migrationssperre gebildet ist, ist dann zum Beispiel Nickel.
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Ferner ist das stromlose Abscheiden der Migrationssperre aus einer Lösung mittels eines Tauchverfahrens möglich. Hierbei dient das zur Migration neigende Metall der reflektierenden Schicht selbst als ein Reduktionsmittel, so dass sich hier das in einer Lösung befindliche Metall der Migrationssperre nur an der freiliegenden Seitenfläche der reflektierenden Schicht abscheidet. Auf diese Weise ist eine besonders gezielte Abscheidung des Materials der Migrationssperre an den Seitenflächen der reflektierenden Schicht möglich. Hierbei besteht die reflektierende Schicht zum Beispiel aus Silber. Das Metall, mit dem die Migrationssperre gebildet ist, ist dann zum Beispiel Nickel.
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Ferner ist das stromlose Abscheiden aus einer Lösung mittels eines Kontaktverfahrens möglich. Hier führt der Kontakt eines Grundmetalls mit einem Kontaktmetall zur Abscheidung des Schutzmetalls der Migrationssperre an den freiliegenden Bereichen der reflektierenden Schicht. Hierbei handelt es sich beim Grundmetall zum Beispiel um Silber, das Kontaktmetall kann Aluminium sein und das Schutzmetall ist dann Palladium.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist in einem Überlappbereich zwischen reflektierender Schicht und Migrationssperre eine Legierung ausgebildet, die das zur Migration neigende Metall sowie Material der Migrationssperre enthält. Beispielsweise kann die Migrationssperre nach dem Einbringen in Bereiche, in welchen die reflektierende Schicht frei liegt, erhitzt werden. Diese Temperaturbehandlung findet vorzugsweise im Grenzbereich zwischen der Seitenfläche der reflektierenden Schichtenfolge und der Migrationssperre statt. Beispielsweise kann das Erhitzen mittels Ultraschall oder Laserstrahlung erfolgen. Durch die Temperaturbehandlung wird das zur Migration neigende Metall der reflektierenden Schicht sowie das Metall der Migrationssperre in eine Legierung überführt. Es hat sich gezeigt, dass eine solche Legierung die Diffusion von weiterem Metall aus der reflektierenden Schicht besonders effizient hemmt oder gar unterbindet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips enthält die Migrationssperre zumindest eines der folgenden Materialien oder besteht aus einem der folgenden Materialien: Gold, Nickel, Chrom, Palladium. Diese Metalle haben sich als besonders effektiv in der Unterbindung von Migration von Metall aus der reflektierenden Schicht erwiesen.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips enthält oder besteht die reflektierende Schicht aus Silber. Silber ist aufgrund seiner hohen Reflektivität als Metall zur Bildung einer Spiegelschicht in einem optoelektronischen Halbleiterchip besonders gut geeignet. Silber weist jedoch eine besonders hohe Neigung - insbesondere in Form von positiv geladenen Silberionen - zur Migration im elektrischen Feld auf. Die Migration von Silberionen kann dabei zum einen zur Verschlechterung der reflektierenden Schicht führen, da die optischen Eigenschaften der Silberschicht durch den Austrag von Material negativ beeinflusst werden. Das heißt, aufgrund der Elektromigration sinkt die Reflektivität der Silberschicht. Andererseits kann das migrierte Silber insbesondere an den Seitenflächen des Halbleiterkörpers zu einem Kurzschluss beispielsweise eines pn-Übergangs führen.
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Im Folgenden wird der hier optoelektronische Halbleiterchip anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
- 1A zeigt einen hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip ohne Migrationssperre in einer schematischen Schnittdarstellung,
- 1B zeigt den in Verbindung mit der 1A beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip mit einer Migrationssperre,
- 2A und 2B zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips in schematischen Schnittdarstellungen.
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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.
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In 1A ist ein Beispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips in einer schematischen Schnittdarstellung näher erläutert.
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Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine reflektierende Schicht 1. Bei der reflektierenden Schicht 1 handelt es sich um einen Spiegel. Die reflektierende Schicht 1 enthält Silber oder besteht aus Silber. Das heißt, Silber ist vorliegend das zur Migration neigende Metall. Insbesondere in Form von positiv geladen Silberionen neigt Silber besonders stark zu Migration in einem äußeren elektrischen Feld. Die reflektierende Schicht 1 ist zwischen einem Träger 3 des optoelektronischen Halbleiterchips und einem Halbleiterkörper 2 des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet.
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Beim Träger 3 handelt es sich beispielsweise um eine Platte oder Scheibe aus Halbleitermaterial. Zwischen dem Träger 3 und der reflektierenden Schicht 1 können Diffusionsbarriereschichten angeordnet sein, welche eine Diffusion des Silbers aus der reflektierenden Schicht 1 in den Träger 3 unterbinden.
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Der Halbleiterkörper 2 umfasst einen aktiven Bereich 2b, der zur Strahlungserzeugung geeignet ist. Beim optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich dann um einen Leuchtdiodenchip. Der aktive Bereich 2b ist zwischen einem n-leitenden Bereich 21 und einem p-leitenden Bereich 22 des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Beispielsweise basiert der Halbleiterkörper 2 auf Galliumnitrid.
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Der Halbleiterkörper 2 weist einen Überhang 6 auf, in dem er eine Seitenfläche 1a der reflektierenden Schicht 1 überragt. Der Überhang 6 ist beispielsweise durch einen Ätzprozess erzeugt, welcher vor dem Auftragen von Passivierungsschichten 5a, 5b ausgeführt wird.
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Nach der Herstellung des Überhangs 6 wird auf den Träger 3 sowie auf den Halbleiterkörper 2 mittels eines gerichteten Beschichtungsverfahrens wie beispielsweise physikalischer Dampfphasenepitaxie eine Passivierungsschicht 5a, 5b abgeschieden. Die Passivierungsschichten 5a, 5b besteht vorliegend aus Siliziumoxid und ist elektrisch isolierend. Aufgrund der Verwendung eines gerichteten Abscheideverfahrens entsteht im Bereich des Überhangs 6 in der Passivierungsschicht 5a, 5b eine Öffnung 7.
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Der Halbleiterkörper 2, die Seitenfläche 1a der Spiegelschicht der reflektierenden Schicht 1, der Träger 3 sowie die Passivierungsschichten 5b, 5a begrenzen einen Bereich 10, in welchem die Seitenfläche 1a der reflektierenden Schicht 1 frei zugänglich ist.
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Die Öffnung 7 in der Passivierungsschicht 5a, 5b hat den Vorteil, dass beim Zerteilen eines Wafers mit einer Vielzahl von Halbleiterchips in einzelne Halbleiterchips eine Beschädigung der Passivierungsschicht 5b sich nicht in die Passivierungsschicht 5a fortpflanzen kann. Die Öffnung 7 hat jedoch den Nachteil, dass - insbesondere in feuchter Umgebung - zur Migration neigendes Metall - hier Silber - aus der reflektierenden Schicht 1 diffundieren kann und beispielsweise entlang der Seitenfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 migriert. Diese Migrationsbewegung findet im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips im elektrischen Feld zwischen dem p-leitenden Bereich 22 und dem n-leitenden Bereich 21 statt. Das migrierende Metall kann dabei zu einem Kurzschluss, insbesondere im Bereich des aktiven Bereichs 2b des Halbleiterkörpers 2 führen.
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Im Ausführungsbeispiel der 1B ist der in Verbindung mit der 1A beschriebene, optoelektronische Halbleiterchip um eine Migrationssperre 4 ergänzt. Die Migrationssperre 4 besteht aus einem Metall, vorliegend beispielsweise aus Gold. Die Migrationssperre 4 ist mittels eines galvanischen Verfahrens im Bereich 10 eingebracht. Die Migrationssperre 4 erstreckt sich vom Halbleiterkörper 2 über die Seitenfläche 1a der reflektierenden Schicht 1 zum Träger 3. Die Migrationssperre 4 kann beispielsweise direkt an den Halbleiterkörper 2, die Seitenfläche 1a der reflektierenden Schicht 1 sowie den Träger 3 grenzen. Die Migrationssperre 4 überdeckt die Seitenfläche 1a des Spiegels 1 vollständig. Die Migrationssperre 4 verkapselt damit die reflektierende Schicht 1 an ihrer Seitenfläche 1a. Die migrationshemmende oder migrationsverhindernde Wirkung der Migrationssperre 4 ist zum einen auf das verwendete Metall zurückzuführen. Beispielsweise haben sich Metalle, wie Gold, Nickel, Chrom oder Palladium oder Mischungen aus diesen Metallen, als besonders geeignet erwiesen, um die Migration von Silber zu hemmen oder zu stoppen.
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Die Migrationssperre 4 durchbricht die Passivierungsschicht 5a, 5b und füllt die Öffnung 7 in der Passivierungsschicht 5a, 5b vollständig aus. Mögliche mechanische Belastungen durch ein Vereinzeln eines Wafers zu einer Vielzahl von einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips können sich in der Passivierungsschicht 5b nicht durch die metallische Migrationssperre 4 in die Passivierungsschicht 5a ausbreiten.
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Neben der migrationshemmenden oder migrationshindernden Eigenschaft des für die Migrationssperre 4 verwendeten Metalls tritt vorliegend auch ein migrationshemmender oder migrationsverhindernder Effekt aufgrund der elektrischen Eigenschaften der Migrationssperre 4 auf.
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Die reflektierende Schicht 1 liegt beispielsweise auf einem Potential U1, da sie elektrisch leitend mit einem p-Kontakt für den optoelektronischen Halbleiterchip verbunden ist. Die Migrationssperre 4 ist elektrisch leitend ausgebildet und direkt elektrisch an die reflektierende Schicht 1 angeschlossen. Sie befindet sich daher auf demselben elektrischen Potential U1. Die Migrationssperre 4 erstreckt sich stellenweise entlang der Seitenfläche 2a des Halbleiterkörpers 2. Sie kann daher eine Migration von positiv geladenen Metallionen im elektrischen Feld zwischen den unterschiedlichen Potentialen U1 und U2 entlang der Seitenfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 abschirmen. Das elektrische Potential U2 ist dabei beispielsweise das Potential eines n-Kontakts. Der n-leitende Bereich 21 des Halbleiterkörpers 2 befindet sich daher auf dem Potential U2.
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Das heißt, im Ausführungsbeispiel der 1 ist eine Migration aus der reflektierenden Schicht 1 von zur Migration neigenden Metall neben den Materialeigenschaften der Migrationssperre 4 auch durch ihre elektrisch abschirmende Wirkung unterbunden.
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In Verbindung mit der 2A ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit der 1B erläutert wurde, durchbricht in diesem Ausführungsbeispiel die Migrationssperre 4 die Passivierungsschicht 5a, 5b nicht. Die Migrationssperre 4 ist lediglich in einem Bereich an die Seitenfläche 1a der reflektierenden Schicht 1 angebracht, der vom Halbleiterkörper 2 - das heißt von dessen Überlapp 6 - noch überdeckt ist. Bei einer derartigen Migrationssperre 4 spielen die elektrisch abschirmenden Eigenschaften der Migrationssperre 4 keine Rolle. Die Migrationssperre 4 verhindert eine Migration des zur Migration neigenden Metalls aus der reflektierenden Schicht 1 lediglich aufgrund ihrer Materialeigenschaften. Da die elektrischen Eigenschaften eine verringerte Rolle spielen, können für die Migrationssperre 4 auch Metalle verwendet werden, welche eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
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In Verbindung mit der 2B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist in einem Überlappbereich 11 eine Legierung 8 zwischen dem zur Migration neigenden Metall aus der reflektierenden Schicht 1 und Metall der Migrationssperre 4 gebildet.
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Beispielsweise kann dabei ein optoelektronischer Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit der 2A dargestellt ist, eine Vorstufe bilden: Eine Migrationssperre, die zunächst nur in einem Bereich eingebracht wird, der vom Halbleiterkörper 2 überdeckt ist, wird mittels lokalem Erhitzen erwärmt, sodass sich die Legierung 8 bilden kann. Anschließend kann - wie in der 2B gezeigt - weiteres Metall beispielsweise galvanisch oder stromlos aus einer Lösung abgeschieden werden, sodass sich die Migrationssperre 4 stellenweise entlang der Seitenfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 erstreckt.
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Die in Verbindung mit der 2B gezeigte Migrationssperre 4 zeichnet sich nun neben den Materialeigenschaften der Migrationssperre 4 und ihren elektrischen Eigenschaften ferner durch die Legierung 8 aus. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Legierungsbildung zwischen Metall aus der reflektierenden Schicht 1 und Metall aus der Migrationssperrschicht 4 eine zusätzliche Verbesserung der migrationshemmenden beziehungsweise migrationsverhindernden Eigenschaften der Migrationssperrschicht mit sich bringt. Die Migrationssperre 4 des in Verbindung mit der 2B beschriebenen Ausführungsbeispiels bringt also einen dreifachen Schutz von Migration mit sich: Zum einen stellt das Metall der Migrationssperre 4 einen Migrationsschutz dar, da es Bewegung von Metall aus der reflektierenden Schicht 1 hemmt. Ferner befindet sich die Migrationssperre 4 auf demselben elektrischen Potential wie die reflektierende Schicht 1 und stellt daher aufgrund ihrer elektrostatisch abschirmenden Eigenschaften einen Migrationsschutz vor Migration entlang der Seitenfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 dar. Schließlich bildet die Legierung 8 im Überlappbereich 11 einen weiteren, materialbedingten Migrationsschutz, welcher gegenüber dem materialbedingten Migrationsschutz der Migrationssperre 4 noch verbessert ist.
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Insgesamt zeichnen sich die hier beschriebenen optoelektronischen Bauelemente durch eine verlängerte Lebensdauer aus, da die Migration von Metall aus der reflektierenden Schicht 1 gehemmt beziehungsweise unterbunden ist.
