DE102013100818B4 - Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips - Google Patents

Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips Download PDF

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Abstract

Optoelektronischer Halbleiterchip mit
- einem Halbleiterkörper (40), der einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (42) umfasst,
- eine erste Spiegelschicht (21), die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist,
- einer ersten Verkapselungsschicht (31), die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist,
- einem Träger (10), der dazu vorgesehen ist, die erste Verkapselungsschicht (31), die erste Spiegelschicht (21) und den Halbleiterkörper (40) mechanisch zu stützen, und
- zumindest einer Durchkontaktierung (51), wobei
- die erste Spiegelschicht (21) zwischen dem Träger (10) und dem Halbleiterkörper (40) angeordnet ist,
- die erste Verkapselungsschicht (31) zwischen dem Träger (10) und der ersten Spiegelschicht (21) angeordnet ist,
- die erste Verkapselungsschicht (31) eine ALD-Schicht ist,
- die zumindest eine Durchkontaktierung (51) die erste Verkapselungsschicht (31), die erste Spiegelschicht (21) und den aktiven Bereich (42) durchdringt, und
- der Halbleiterkörper (40) abgesehen von der zumindest einen Durchkontaktierung (51) vollständig von Verkapselungsschichten (31, 34) umschlossen ist, die ALD-Schichten sind.

Description

  • Die Druckschrift WO 2012/031852 A1 beschreibt einen optoelektronischen Halbleiterchip.
  • Die Druckschriften US 2012/0 001 221 A1 , DE 10 2010 044 986 A1 , US 8 445 937 B2 beschreiben jeweils optoelektronische Halbleiterchips.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der besonders langlebig ist und der eine erhöhte Effizienz aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips anzugeben.
  • Diese Aufgaben werden durch die unabhängigen Ansprüche 1, 16 und 18 gelöst.
  • Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Leuchtdiodenchip.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich umfasst. Bei dem Halbleiterkörper handelt es sich beispielsweise um einen epitaktisch gewachsenen Halbleiterkörper, der einen n-leitenden Bereich, einen p-leitenden Bereich und zwischen den beiden leitenden Bereichen einen aktiven Bereich aufweist.
  • Im aktiven Bereich kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung im Spektralbereich zwischen UV-Strahlung und Infrarotstrahlung, insbesondere im Spektralbereich von sichtbarem Licht erzeugt werden. Insbesondere ist es möglich, dass der Halbleiterkörper auf einem III-V-Halbleitermaterial, zum Beispiel auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
  • Im aktiven Bereich des Halbleiterkörpers wird bei Bestromung des Halbleiterkörpers die elektromagnetische Strahlung erzeugt, welche den Halbleiterkörper über Außenflächen des Halbleiterkörpers zumindest zum Teil verlassen kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine erste Spiegelschicht, die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist. Der Halbleiterkörper weist beispielsweise zwei Hauptflächen auf, die über zumindest eine Seitenfläche miteinander verbunden sind. Die erste Spiegelschicht kann an eine der beiden Hauptflächen angeordnet sein. Elektromagnetische Strahlung, die im aktiven Bereich des Halbleiterkörpers erzeugt wird, trifft zum Teil auf die erste Spiegelschicht und kann von dieser in Richtung der Außenfläche des Halbleiterkörpers reflektiert werden, wo sie dann zum Teil austritt.
  • Die Spiegelschicht kann beispielsweise metallisch ausgebildet sein. Insbesondere eignen sich Metalle wie Silber und/oder Aluminium zur Bildung der ersten Spiegelschicht. Diese Metalle weisen eine gut bis sehr gute Reflektivität für sichtbares Licht auf, können jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie, insbesondere wenn, wie im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips der Fall, ein elektromagnetisches Feld vorhanden ist, zur Diffusion oder Elektromigration neigen. Ferner können diese Metalle zum Beispiel in feuchter Umgebung oxidieren, was die Reflektivität vermindert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine erste Verkapselungsschicht, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Die erste Verkapselungsschicht ist insbesondere dazu vorgesehen, die Diffusion von Material aus der ersten Spiegelschicht in andere Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips zu unterbinden und/oder das Eindringen von atmosphärischen Gasen oder Feuchtigkeit zur ersten Spiegelschicht zu behindern oder zu verhindern. Die erste Verkapselungsschicht ist mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet und kann insbesondere elektrisch isolierend ausgebildet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Träger, der dazu vorgesehen ist, die erste Verkapselungsschicht, die erste Spiegelschicht und den Halbleiterkörper mechanisch zu stützen. Das heißt, bei dem Träger kann es sich um die mechanisch tragende Komponente des optoelektronischen Halbleiterchips handeln. Auf dem Träger sind dann die übrigen Komponenten des optoelektronischen Halbleiterchips, insbesondere die genannten Komponenten Verkapselungsschicht, Spiegelschicht und Halbleiterkörper angeordnet.
  • Der Träger kann elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgebildet sein. Für den Fall, dass der Träger zumindest stellenweise elektrisch leitend ausgebildet ist, kann er zum elektrischen Anschluss des optoelektronischen Halbleiterchips dienen.
  • Der Träger kann beispielsweise mit einem keramischen Material, einem Kunststoff-Material, einem Glas, einem Halbleitermaterial oder einem Metall gebildet sein. Für den Fall, dass der Träger mit einem Metall gebildet ist, kann der Träger zumindest stellenweise mit einem galvanisch oder stromlos abgeschiedenen Metall gebildet sein. Insbesondere ist es möglich, dass der Träger aus Materialien wie dotiertem oder undotiertem Silizium, Germanium, Kupfer oder Saphir gebildet ist.
  • Bei dem Träger handelt es sich bevorzugt nicht um ein Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers des optoelektronischen Halbleiterchips. Der Träger kann insbesondere an einer Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein, die dem ursprünglichen Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers gegenüber liegt. Das ursprüngliche Aufwachssubstrat kann zumindest teilweise, insbesondere vollständig vom Halbleiterkörper entfernt sein. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip ist dann insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Spiegelschicht zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnet. Das heißt, vom Träger aus gesehen folgt dem Träger zunächst die Spiegelschicht nach, an der dem Träger abgewandten Seite der Spiegelschicht ist der Halbleiterkörper angeordnet. Die erste Spiegelschicht kann dabei in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper stehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Verkapselungsschicht zumindest stellenweise zwischen dem Träger und der ersten Spiegelschicht angeordnet. Das heißt, vom Träger aus gesehen folgt zunächst die erste Verkapselungsschicht. An der dem Träger abgewandten Seite der ersten Verkapselungsschicht ist die erste Spiegelschicht angeordnet. Die erste Verkapselungsschicht kann dabei unmittelbar an die erste Spiegelschicht grenzen. Es ist insbesondere jedoch auch möglich, dass sich weitere elektrisch leitende und/oder elektrisch isolierende Schichten zwischen der ersten Verkapselungsschicht und dem Träger befinden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Verkapselungsschicht eine ALD-Schicht. Das heißt, die erste Verkapselungsschicht ist mittels eines ALD (Atomic Layer Deposition, Atomlagenabscheidung) -Verfahrens gebildet. Mittels eines ALD-Verfahrens können sehr dünne Schichten erzeugt werden, die eine polykristalline oder amorphe Struktur aufweisen. Da eine mittels ALD hergestellte Schicht proportional zur Zahl der Reaktionszyklen, mit denen die Schicht hergestellt wird, wächst, ist eine exakte Steuerung der Schichtdicke möglich. Mittels des ALD-Verfahrens lassen sich besonders gleichmäßige Schichten, das heißt Schichten besonders gleichmäßiger Dicke herstellen.
  • Mit anderen Worten, die erste Verkapselungsschicht ist mit Hilfe eines ALD-Prozesses wie Flash-ALD, photoinduzierte ALD oder ein anderes ALD-Verfahren abgeschieden. Dabei kann insbesondere auch ein Hochtemperatur-ALD-Verfahren Verwendung finden, bei dem die erste Verkapselungsschicht bei Temperaturen von 100 °C oder mehr abgeschieden wird.
  • Eine mittels eines ALD-Verfahrens hergestellte Schicht ist über elektronenmikroskopische Untersuchungen und andere Analysemethoden der Halbleitertechnik eindeutig von Schichten unterscheidbar, die über alternative Verfahren wie beispielsweise herkömmliche CVD (Chemical Vapor Deposition, chemische Dampfphasenabscheidung) hergestellt sind. Bei dem Merkmal, wonach die Verkapselungsschicht eine ALD-Schicht ist, handelt es sich daher insbesondere um ein gegenständliches Merkmal, das am fertigen optoelektronischen Halbleiterchip nachweisbar ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich umfasst. Ferner umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine erste Spiegelschicht, die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist. Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst weiter eine erste Verkapselungsschicht, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst schließlich einen Träger, der dazu vorgesehen ist, die erste Verkapselungsschicht, die erste Spiegelschicht und den Halbleiterkörper mechanisch zu stützen. Beim optoelektronischen Halbleiterchip dieses Ausführungsbeispiels ist die erste Spiegelschicht zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnet, die erste Verkapselungsschicht ist zwischen dem Träger und der ersten Spiegelschicht angeordnet und die erste Verkapselungsschicht ist eine ALD-Schicht.
  • Dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde:
    • Optoelektronische Halbleiterchips, insbesondere Leuchtdiodenchips, müssen für eine lange Lebensdauer zuverlässig gegen die Einwirkung von Feuchte und atmosphärischen Gasen geschützt werden. Kommt im optoelektronischen Halbleiterchip eine erste Spiegelschicht zum Einsatz, die mit einem Metall gebildet ist, das zur Diffusion und/oder zur Elektromigration neigt, oder das eine geringe Widerstandsfähigkeit gegen Feuchte aufweist, wie das beispielsweise für Silber der Fall ist, erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Spiegelschicht vor der Feuchte und/oder den atmosphärischen Gasen geschützt wird.
  • Für diesen Schutz könnte beispielsweise eine Verkapselungsschicht Verwendung finden, die mit einem Metall gebildet ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass solche metallischen Schichten die im Halbleiterkörper im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung absorbieren können. Ferner bestünde die Möglichkeit, zur Verkapselung der ersten Schicht Schichten zu verwenden, die mittels eines herkömmlichen CVD-Verfahrens erzeugt sind. Insbesondere hinsichtlich ihrer Stabilität gegenüber von Feuchtigkeit erweisen sich diese Schichten jedoch als nachteilig.
  • Beim hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip kommt als erste Verkapselungsschicht eine ALD-Schicht zur Verwendung, welche die erste Spiegelschicht zuverlässig gegenüber von Feuchtigkeit schützen kann und gleichzeitig keine absorbierenden Eigenschaften für die im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung aufweist.
  • Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Sämtliche für den optoelektronischen Halbleiterchip offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Bei dem Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips wird die erste Verkapselungsschicht mittels eines ALD-Verfahrens erzeugt.
  • Die folgenden Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele beziehen sich sowohl auf den optoelektronischen Halbleiterchip als auch auf das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip zumindest eine Durchkontaktierung, wobei die zumindest eine Durchkontaktierung die erste Verkapselungsschicht, die erste Spiegelschicht und den aktiven Bereich durchdringt. Dabei ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip eine Vielzahl gleichartiger Durchkontaktierungen umfasst.
  • Die Durchkontaktierung ist mit einem elektrisch leitenden Material verbunden. Das elektrisch leitende Material durchdringt, elektrisch isoliert von der ersten Spiegelschicht, die erste Spiegelschicht und, elektrisch isoliert vom aktiven Bereich, den aktiven Bereich. Die Durchkontaktierung kann beispielsweise eine Ausnehmung im Halbleiterkörper umfassen, welche sich durch den p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers, den aktiven Bereich des Halbleiterkörpers bis zum n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers erstreckt. Über die Durchkontaktierung ist der aktive Bereich dann von einer Seite des Halbleiterkörpers, beispielsweise vom n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers her, elektrisch kontaktierbar.
  • Bei einem optoelektronischen Halbleiterchip, der zumindest eine solche Durchkontaktierung aufweist, ist es insbesondere möglich, dass die dem Träger abgewandte Deckfläche des Halbleiterkörpers frei von elektrischen Anschlussbereichen und/oder Leiterbahnen zur Stromverteilung ist. Dies ermöglicht einen optoelektronischen Halbleiterchip, bei dem elektromagnetische Strahlung möglichst kaum oder gar nicht durch Anschlussbereiche und/oder Leiterbahnen zur Stromverteilung absorbiert wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt die erste Verkapselungsschicht bis auf Bereiche, in denen die zumindest eine Durchkontaktierung die erste Verkapselungsschicht durchdringt, den Träger an seiner dem Halbleiterkörper zugewandten Oberseite vollständig. Das heißt, die erste Verkapselungsschicht ist als Schicht zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper ausgebildet und weist höchstens dort Unterbrechungen auf, wo eventuell vorhandene Durchkontaktierungen, die sich durch die erste Verkapselungsschicht hindurch erstrecken, ausgebildet sind. Ansonsten ist die erste Verkapselungsschicht gemäß dieser Ausführungsform ganzflächig ausgebildet und überdeckt die dem Halbleiterkörper zugewandte Oberseite des Trägers vollständig, ohne dass es notwendig ist, dass die erste Verkapselungsschicht in direktem Kontakt mit dem Träger steht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine zweite Spiegelschicht, die an der dem Träger zugewandten Unterseite der Durchkontaktierung angeordnet ist, wobei die erste Verkapselungsschicht stellenweise zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Spiegelschicht angeordnet ist.
  • Die zweite Spiegelschicht kann ebenfalls mit einem zur Diffusion und/oder zur Elektromigration neigenden Metall wie Silber gebildet sein. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die zweite Spiegelschicht mit dem gleichen Material wie die erste Spiegelschicht gebildet ist. Die zweite Spiegelschicht ist beispielsweise zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnet. Die zweite Spiegelschicht kann an der dem Träger zugewandten Unterseite der Durchkontaktierung ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht ist stellenweise zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Spiegelschicht angeordnet, so dass die Verkapselungsschicht sowohl für die erste als auch die zweite Spiegelschicht als Verkapselungsschicht wirken kann.
  • Aufgrund der verwendeten Materialien wie Al2O3 oder Si02 ist die Verkapselungsschicht für im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung besonders gut durchlässig. Die zweite Spiegelschicht ist wie die erste Spiegelschicht dazu eingerichtet, im Halbleiterkörper erzeugte elektromagnetische Strahlung zu reflektieren. Aufgrund der guten Durchlässigkeit der ersten Verkapselungsschicht kann ein besonders großer Anteil der elektromagnetischen Strahlung auf die zweite Spiegelschicht treffen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine dritte Spiegelschicht, die eine Seitenfläche des Halbleiterkörpers in einer lateralen Richtung überragt, wobei die erste Verkapselungsschicht zumindest stellenweise an der dem Träger abgewandten Seite der dritten Spiegelschicht verläuft. Die dritte Spiegelschicht ist dabei ebenfalls zur Reflexion von im Halbleiterkörper im Betrieb erzeugter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Die dritte Spiegelschicht kann mit den gleichen Materialien wie die erste oder die zweite Spiegelschicht gebildet sein. Das heißt, insbesondere ist es möglich, dass die dritte Spiegelschicht mit einem zur Diffusion und/oder zur Elektromigration neigendem Metall wie Silber oder Aluminium gebildet ist oder aus einem dieser Materialien besteht.
  • Die dritte Spiegelschicht überragt den Halbleiterkörper in einer lateralen Richtung. Eine laterale Richtung ist dabei eine Richtung, die zur Haupterstreckungsebene des Trägers parallel verläuft. Das heißt, die dritte Spiegelschicht steht seitlich über den Halbleiterkörper über. Auf diese Weise kann die dritte Spiegelschicht auch elektromagnetische Strahlung, die aus den Seitenflächen des Halbleiterkörpers austritt und anschließend auf den Träger trifft, reflektieren. Die erste Verkapselungsschicht ist an der dem Träger abgewandten Seite der dritten Spiegelschicht und damit zumindest mittelbar zwischen der dritten Spiegelschicht und dem Halbleiterkörper angeordnet. Aufgrund der guten Durchlässigkeit der ersten Verkapselungsschicht für elektromagnetische Strahlung, die im Betrieb im Halbleiterkörper erzeugt wird, trifft ein besonders großer Anteil der durch die erste Verkapselungsschicht tretenden elektromagnetischen Strahlung auf die dritte Spiegelschicht und kann auf diese Weise aus dem optoelektronischen Halbleiterchip reflektiert werden.
  • Dabei ist es auch möglich, dass die zweite Spiegelschicht und die dritte Spiegelschicht zusammenhängen und auf diese Weise eine gemeinsame weitere Spiegelschicht ausbilden. Diese weitere Spiegelschicht hängt dann nicht mit der ersten Spiegelschicht zusammen und ist insbesondere in einer anderen Ebene des optoelektronischen Halbleiterchips als die erste Spiegelschicht ausgebildet. Das heißt, die erste Spielschicht und die weitere(n) Spiegelschicht(en) sind zumindest stellenweise in einer vertikalen Richtung voneinander beabstandet. Die vertikale Richtung verläuft dabei parallel zu einer Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers und/oder senkrecht zur lateralen Richtung.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Seitenfläche der ersten Spiegelschicht frei von der ersten Verkapselungsschicht. Insbesondere ist es möglich, dass sämtliche Seitenflächen der ersten Spiegelschicht frei von der ersten Verkapselungsschicht sind. Das heißt, die erste Verkapselungsschicht steht in diesem Fall mit einer Seitenfläche der ersten Spiegelschicht nicht in direktem Kontakt. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die erste Verkapselungsschicht an keiner Stelle mit der ersten Spiegelschicht in direktem Kontakt steht. Ferner ist es möglich, dass die erste Verkapselungsschicht mit keiner der Spiegelschichten des optoelektronischen Halbleiterchips in direktem Kontakt steht.
  • Ferner ist es möglich, dass zwischen den Spiegelschichten und der ersten Verkapselungsschicht wenigstens eine weitere Verkapselungsschicht angeordnet ist, die ebenfalls eine Sperre gegen Feuchtigkeit und/oder atmosphärische Gase darstellt. Zusammen mit der ersten Verkapselungsschicht kann auf diese Weise eine besonders dichte Verkapselung der Spiegelschichten erreicht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Verkapselungsschicht mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet und weist eine Dicke zwischen wenigstens 0,05 nm und höchstens 500 nm, insbesondere wenigstens 30 nm und höchstens 50 nm, zum Beispiel 40 nm auf. Die erste Verkapselungsschicht kann dabei eine Vielzahl von Unterschichten umfassen, die aufeinander angeordnet sind. Die erste Verkapselungsschicht enthält oder besteht beispielsweise aus einem der folgenden Materialien: Al2O3, SiO2, SiN. Dabei ist es insbesondere auch möglich, dass die erste Verkapselungsschicht eine Kombination dieser Materialien enthält. Beispielsweise kann die erste Verkapselungsschicht als Abfolge von Unterschichten ausgebildet sein, die abwechselnd aus den Materialien Al2O3 und SiO2 bestehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine zweite Verkapselungsschicht, die zwischen dem Träger und der ersten Verkapselungsschicht angeordnet ist, wobei die zweite Verkapselungsschicht elektrisch isolierend ist, die zweite Verkapselungsschicht in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht steht und die zweite Verkapselungsschicht zumindest 90 % der ihr zugewandten Außenfläche der ersten Verkapselungsschicht bedeckt.
  • Bei der zweiten Verkapselungsschicht kann es sich beispielsweise um eine Schicht handeln, die mit einem CVD-Verfahren oder mit einem Spin-Coating-Verfahren hergestellt wird. Die zweite Verkapselungsschicht kann zumindest stellenweise zwischen der ersten Verkapselungsschicht und der zweiten Spiegelschicht und/oder der dritten Spiegelschicht angeordnet sein. Dabei ist es möglich, dass die zweite Verkapselungsschicht direkt an die zweite Spiegelschicht und/oder dritte Spiegelschicht grenzt. Die zweite Verkapselungsschicht ist in diesem Fall an der dem Träger abgewandten Oberseite der zweiten Spiegelschicht und/oder der dritten Spiegelschicht angeordnet.
  • Die zweite Verkapselungsschicht hat den Vorteil, dass sie für die zweite Spiegelschicht und/oder die dritte Spiegelschicht beim Abscheiden der ersten Verkapselungsschicht einen Schutz bildet. Bei der Abscheidung der ersten Verkapselungsschicht können dann Materialien, beispielsweise Precursor-Materialien, Verwendung finden, die das Material der Spiegelschichten ansonsten schädigen würden. Sind die zweite Spiegelschicht und die dritte Spiegelschicht beispielsweise mit Silber gebildet, so kann bei der Herstellung der ersten Verkapselungsschicht Ozon als Precursor-Material verwendet werden, ohne dass eine Schädigung des Silberspiegels oder der Silberspiegel eintritt, da die zweite Verkapselungsschicht einen Schutz für die Spiegelschichten bildet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine dritte Verkapselungsschicht, die zwischen der ersten Verkapselungsschicht und dem Halbleiterkörper angeordnet ist, wobei die dritte Verkapselungsschicht elektrisch isolierend ist, die dritte Verkapselungsschicht in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht steht und die dritte Verkapselungsschicht zumindest 90 % der ihr zugewandten Außenfläche der ersten Verkapselungsschicht bedeckt.
  • Die dritte Verkapselungsschicht kann dabei identisch zur zweiten Verkapselungsschicht ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass die dritte Verkapselungsschicht direkt an die erste Spiegelschicht grenzt. Ferner ist es möglich, dass zwischen der dritten Verkapselungsschicht und der ersten Verkapselungsschicht eine weitere Schicht, zum Beispiel eine Anschlussschicht aus einem Metall angeordnet ist. Die dritte Verkapselungsschicht kann ebenso wie die zweite Verkapselungsschicht angrenzende, insbesondere metallische Schichten, bei der Herstellung der ersten Verkapselungsschicht mittels eines ALD-Verfahrens vor im Verfahren verwendeten Materialien schützen.
  • Sowohl die zweite Verkapselungsschicht als auch die dritte Verkapselungsschicht können die ihnen jeweils zugewandten Außenflächen der ersten Verkapselungsschicht zu wenigstens 90 %, insbesondere vollständig bedecken. Das heißt, die erste Verkapselungsschicht kann an ihren Hauptflächen vollständig von der zweiten und von der dritten Verkapselungsschicht bedeckt sein. Die erste Verkapselungsschicht ist auf diese Weise von den beiden weiteren Verkapselungsschichten eingeschlossen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Dicke der zweiten Verkapselungsschicht und/oder die Dicke der dritten Verkapselungsschicht wenigstens das Sechsfache der Dicke der ersten Verkapselungsschicht. Das heißt, die zweite und die dritte Verkapselungsschicht weisen jeweils eine wesentlich größere Dicke als die erste Verkapselungsschicht auf. Die zweite und die dritte Verkapselungsschicht können dabei Schichtdicken von 300 nm und mehr aufweisen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine vierte Verkapselungsschicht, die die nicht vom Träger überdeckten Bereiche einer Außenfläche des Halbleiterkörpers vollständig bedeckt, wobei die vierte Verkapselungsschicht zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht steht und wobei die vierte Verkapselungsschicht eine ALD-Schicht ist. Mit anderen Worten kann der Halbleiterkörper an seinen nicht bedeckten Bereichen, zum Beispiel an seiner dem Träger abgewandten Hauptfläche und an seinen Seitenflächen von einer vierten Verkapselungsschicht überzogen sein, bei der es sich ebenfalls um eine ALD-Schicht handelt. Die vierte Verkapselungsschicht kann dabei zum Beispiel identisch zur ersten Verkapselungsschicht ausgebildet sein. An Stellen, an denen die erste Verkapselungsschicht frei liegt, also nicht von weiteren Schichten bedeckt ist, befindet sich die erste Verkapselungsschicht mit der vierten Verkapselungsschicht in direktem Kontakt. Auf diese Weise bilden sich Stellen (im Folgenden auch: Tripplepunkte) aus, an denen ALD-Schichten direkt aneinander grenzen. Mit einer solchen vierten Verkapselungsschicht ist es insbesondere möglich, dass der Halbleiterkörper vollständig von Verkapselungsschichten, die mit einem ALD-Verfahren hergestellt sind, umschlossen ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine fünfte Verkapselungsschicht, die elektrisch isolierend ist und in direktem Kontakt mit der vierten Verkapselungsschicht steht. Die fünfte Verkapselungsschicht kann beispielsweise identisch zur zweiten und/oder zur dritten Verkapselungsschicht ausgebildet sein. Die fünfte Verkapselungsschicht stellt einen Schutz der vierten Verkapselungsschicht und der ersten Verkapselungsschicht dar. Dabei ist es möglich, dass die fünfte Verkapselungsschicht stellenweise auch in direktem Kontakt zur ersten Verkapselungsschicht steht. Die fünfte Verkapselungsschicht ist dabei wiederum wesentlich dicker als die erste Verkapselungsschicht und die vierte Verkapselungsschicht ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass die Schichtdicke der fünften Verkapselungsschicht wenigstens dem Sechsfachen der Schichtdicke der ersten Verkapselungsschicht und/oder der vierten Verkapselungsschicht entspricht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst zumindest eine der folgenden Verkapselungsschichten zumindest zwei Teilschichten, die mit voneinander unterschiedlichen Materialien gebildet sind: Die zweite Verkapselungsschicht, die dritte Verkapselungsschicht, die fünfte Verkapselungsschicht. Beispielsweise handelt es sich bei zumindest einer dieser Schichten, insbesondere bei allen dieser Schichten, um Schichten, die mittels eines CVD-Verfahrens hergestellt sind. Die Schichten können beispielsweise Unterschichten umfassen. Beispielsweise können die Schichten jeweils eine erste Unterschicht umfassen, die mit SiO2, eine zweite Unterschicht, die mit SiN, eine dritte Unterschicht, die mit SiO2 und eine vierte Unterschicht, die mit SiN gebildet ist. Die Unterschichten sind dabei in einer vertikalen Richtung, senkrecht zur lateralen Richtung, übereinander angeordnet.
  • Beispielsweise weisen die mit SiO2 gebildeten Unterschichten eine Dicke zwischen 130 nm und 170 nm, insbesondere von 150 nm auf. Die mit SiN gebildeten Unterschichten können eine Dicke zwischen 10 nm und 14 nm, insbesondere von 12 nm aufweisen. Insbesondere sind auf diese Weise Verkapselungsschichten gebildet, die auch gegen Materialien, die bei der Herstellung der ALD-Schichten, das heißt der ersten Verkapselungsschicht und der vierten Verkapselungsschicht, zum Einsatz kommen, besonders undurchlässig ausgeführt sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Anschlussbereich, der lateral beabstandet zum Halbleiterkörper angeordnet ist, wobei der elektrische Anschlussbereich seitlich vollständig von der ersten Verkapselungsschicht und/oder der vierten Verkapselungsschicht umgeben ist. Bei dem ersten Anschlussbereich handelt es sich beispielsweise um einen Anschlussbereich, der zur Drahtkontaktierung vorgesehen ist. Das heißt, über so genanntes „Wirebonding“ kann der elektrische Anschlussbereich mittels einer Drahtkontaktierung elektrisch kontaktiert werden. Der erste Anschlussbereich ist beispielsweise über die erste Spiegelschicht elektrisch leitend mit dem Halbleiterkörper verbunden. Der erste Anschlussbereich kann dann zum Beispiel zur p-seitigen Kontaktierung des Halbleiterkörpers Verwendung finden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips ist der Träger elektrisch leitend ausgebildet, wobei der Träger mit der zumindest einen Durchkontaktierung elektrisch leitend verbunden ist. In diesem Fall kann eine elektrische Kontaktierung, beispielsweise von der n-leitenden Seite her, des Halbleiterkörpers über den Träger durch die Durchkontaktierung hindurch erfolgen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die erste Verkapselungsschicht, bei der es sich um eine ALD-Schicht handelt, mittels eines ALD-Verfahrens erzeugt, wobei die erste Verkapselungsschicht zumindest stellenweise unter der Verwendung von Ozon als Precursor abgeschieden wird. Dabei ist es möglich, dass die gesamte Verkapselungsschicht unter der Verwendung von Ozon als Precursor abgeschieden wird. Ferner ist es möglich, dass die Verkapselungsschicht wenigstens zwei Unterschichten aufweist, die beispielsweise aufeinandergestapelt angeordnet sind, wobei zumindest eine der Unterschichten mittels eines ALD-Verfahrens erzeugt wird, bei dem Ozon als Precursor Verwendung findet.
  • Es hat sich dabei herausgestellt, dass eine ALD-Schicht, bei der Ozon als Precursor verwendet wird, eine besonders hohe Dichtigkeit gegenüber Feuchtigkeit aufweist. Bei der Schicht oder Unterschicht, die mit Ozon als Precursor abgeschieden wird, handelt es sich beispielsweise um eine Al2O3-Schicht oder eine SiO2-Schicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die erste Verkapselungsschicht eine erste Unterschicht, die unter Verwendung eines Precursors abgeschieden wird, der frei von Ozon ist, wobei die erste Unterschicht direkt auf eine der Spiegelschichten abgeschieden wird. Das heißt, die erste Verkapselungsschicht umfasst eine Unterschicht, die direkt an eine der Spiegelschichten, zum Beispiel die erste Spiegelschicht, grenzt. Die Spiegelschicht ist dabei beispielsweise mit Silber gebildet. Da eine silberhaltige Schicht bei der Verwendung von Ozon als Precursor-Material geschädigt werden kann, erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die erste Verkapselungsschicht in diesem Fall eine erste Unterschicht aufweist, die ohne Ozon als Precursor abgeschieden wird. Beispielsweise kann in diesem Fall Wasser oder Sauerstoff als Precursor-Material Verwendung finden.
  • Die erste Verkapselungsschicht weist ferner eine zweite Unterschicht auf, die unter Verwendung eines Precursors abgeschieden wird, der Ozon umfasst, wobei die zweite Unterschicht direkt auf die erste Unterschicht abgeschieden wird. Das heißt, die zweite Unterschicht grenzt an der der Spiegelschicht abgewandten Seite direkt an die erste Unterschicht. Die zweite Unterschicht wird unter der Verwendung von Ozon als Precursor-Material abgeschieden und weist daher eine besonders hohe Dichte gegenüber Feuchtigkeit auf. Die erste Unterschicht schützt die Spiegelschicht, an der sie ausgebildet ist, vor dem Ozon, das beim Abscheiden der zweiten Unterschicht Verwendung findet.
  • Die erste Unterschicht kann dabei beispielsweise eine Dicke zwischen 5 und 10 nm aufweisen. Die zweite Unterschicht kann dann beispielsweise eine Dicke zwischen 25 und 45 nm aufweisen.
  • Im Folgenden wird der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
    • Die 1A, 1B, 1C, 1D zeigen schematische Schnittdarstellungen zu Verfahrensschritten zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips.
    • In Verbindung mit den 2, 3, 4, 5, 6, 7 sind weitere Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen Halbleiterchips sowie eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen 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 für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • Die 1D zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst einen Träger 10. Der Träger 10 kann beispielsweise mit einem Metall wie Kupfer oder einem Halbleitermaterial wie Germanium oder Silizium gebildet sein. Im Ausführungsbeispiel der 1D ist der Träger 10 elektrisch leitend ausgebildet.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst weiter einen Halbleiterkörper 40. Der Halbleiterkörper 40 umfasst einen p-leitenden Bereich 41, der dem Träger 10 zugewandt ist, einen n-leitenden Bereich 43, der dem Träger 10 abgewandt ist und einen aktiven Bereich 42 zwischen dem p-leitenden Bereich 41 und dem n-leitenden Bereich 43. Der Halbleiterkörper 40 weist an seiner dem Träger 10 abgewandten Oberseite, das heißt im n-leitenden Bereich 43, Aufrauungen auf, welche einen Lichtaustritt aus der aufgerauten Oberfläche wahrscheinlicher machen.
  • Der Träger 10 umfasst an seiner Unterseite eine Metallschicht 11, bei der es sich beispielsweise um eine Lotmetallisierung handeln kann. Mit der Metallschicht 11 kann der optoelektronische Halbleiterchip am Bestimmungsort beispielsweise mittels Löten oder elektrisch leitfähigem Klebstoff befestigt werden.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1D ist der Träger 10 elektrisch leitend ausgebildet. Ein elektrischer Anschluss von der n-leitenden Seite her erfolgt für den optoelektronischen Halbleiterchip des Ausführungsbeispiels der 1D über den Träger 10.
  • An der der Metallschicht 11 abgewandten Oberseite des Trägers 10 ist eine Verbindungsschicht 12 angeordnet, die beispielsweise Gold enthalten kann oder aus Gold besteht. Bei der Verbindungsschicht 12 kann es sich insbesondere um eine Lotschicht handeln.
  • Der Verbindungsschicht 12 folgt die Sperrschicht 13 nach. Die Sperrschicht 13 verhindert beispielsweise Diffusionsprozesse zwischen der Verbindungsschicht 12 und den nachfolgenden Komponenten des optoelektronischen Halbleiterchips. Die Sperrschicht 13 kann beispielsweise Titan enthalten oder aus Titan bestehen.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst an der dem Träger 10 abgewandten Seite der Sperrschicht 13 stellenweise die zweite Spiegelschicht 22 und die dritte Spiegelschicht 23. Die zweite Spiegelschicht 22 ist dabei an der Unterseite einer Durchkontaktierung 51 ausgebildet. Die dritte Spiegelschicht 23 überragt den Halbleiterkörper 40 in lateralen Richtungen zumindest stellenweise.
  • Der Halbleiterkörper 40 ist an der der Metallschicht 11 abgewandten Oberseite des Trägers mit dem Träger 10 verbunden.
  • Die zweite und die dritte Spiegelschicht können zusammenhängen und damit gemeinsam eine weitere Spiegelschicht bilden. Dabei ist es insbesondere auch möglich, dass sich die zweite und die dritte Spiegelschicht unterbrechungsfrei über die gesamte Querschnittsfläche des optoelektronischen Halbleiterchips erstrecken.
  • Die zweite und die dritte Spiegelschicht sind im Ausführungsbeispiel der 1D mit Silber gebildet.
  • Der zweiten und der dritten Spiegelschicht 22, 23 folgt an ihrer dem Träger 10 abgewandten Seite die zweite Verkapselungsschicht 32 nach. Die zweite Verkapselungsschicht 32 ist elektrisch isolierend ausgebildet und beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens hergestellt. Beispielsweise umfasst die zweite Verkapselungsschicht 32 eine erste, der zweiten Spiegelschicht 22 und der dritten Spiegelschicht 23 zugewandte Unterschicht, die mit Siliziumdioxid gebildet ist und eine Dicke von zirka 150 nm aufweist. An der dem Träger 10 abgewandten Seite folgt dieser Unterschicht eine mit Siliziumnitrid gebildete Unterschicht nach, die eine Dicke von zirka 12 nm aufweist. Dieser folgt wiederum eine zirka 150 nm dicke Siliziumdioxid-Schicht nach, der wiederum eine 12 nm dicke Siliziumnitrid-Schicht nachfolgt.
  • Die zweite Verkapselungsschicht 32 schützt dabei insbesondere die zweite Spiegelschicht 22 und die dritte Spiegelschicht 23 vor Feuchtigkeit, atmosphärischen Gasen und Materialien, die bei der Herstellung der nachfolgenden ersten Verkapselungsschicht Verwendung finden. So kann die erste Verkapselungsschicht beispielsweise unter der Verwendung von Ozon hergestellt werden, ohne dass damit die silberhaltige zweite Spiegelschicht oder die silberhaltige dritte Spiegelschicht beschädigt wird.
  • Die erste Verkapselungsschicht ist eine ALD-Schicht, die mittels eines ALD-Verfahrens hergestellt wird. Die erste Verkapselungsschicht besteht beispielsweise aus Aluminiumoxid oder aus Siliziumdioxid und weist eine Dicke von zirka 40 nm auf. Die erste Verkapselungsschicht 31 zeichnet sich durch ihre besonders gute Dichte gegenüber Feuchtigkeit und atmosphärischen Gasen aus. Darüber hinaus ist die erste Verkapselungsschicht 31 besonders gut für elektromagnetische Strahlung durchlässig, die im Betrieb im aktiven Bereich 42 des Halbleiterkörpers 40 erzeugt wird. Damit ist der optoelektronische Halbleiterchip besonders effizient und besonders langlebig.
  • An der der zweiten Verkapselungsschicht 32 abgewandten Oberseite der ersten Verkapselungsschicht 31 ist beim Ausführungsbeispiel der 1D zumindest stellenweise die dritte Verkapselungsschicht 33 angeordnet. Die dritte Verkapselungsschicht 33 kann dabei identisch zur zweiten Verkapselungsschicht 32 aufgebaut sein.
  • An der der ersten Verkapselungsschicht 31 abgewandten Oberseite der zweiten Verkapselungsschicht 32 ist zumindest stellenweise die Anschlussschicht 14 angeordnet, die mit einem elektrisch leitenden Material gebildet ist.
  • Die Anschlussschicht 14 ist dabei über die erste Verkapselungsschicht 31, die zweite Verkapselungsschicht 32 und die dritte Verkapselungsschicht 33 elektrisch von der zweiten Spiegelschicht 22 und zumindest stellenweise von der Durchkontaktierung 51 getrennt.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst weiter eine erste Spiegelschicht 21, die elektrisch leitend mit der Anschlussschicht 14 verbunden ist. Die erste Spiegelschicht 21 ist im Ausführungsbeispiel der 1D ebenfalls mit Silber gebildet und befindet sich an der Unterseite des Halbleiterkörpers 40 am p-leitenden Bereich 41.
  • Die erste Verkapselungsschicht 31, die zweite Verkapselungsschicht 32, die dritte Verkapselungsschicht 33, die Anschlussschicht 14 und die erste Spiegelschicht 21 sind durch die Durchkontaktierung 51 durchdrungen, die sich auch durch den p-leitenden Bereich 41 und den aktiven Bereich 42 des Halbleiterkörpers 40 bis in den n-leitenden Bereich 43 hindurch erstreckt.
  • Dabei ist es möglich, dass die zweite Verkapselungsschicht 32 sich ebenfalls in den Halbleiterkörper 40 bis zum n-leitenden Bereich 43 erstreckt und auf diese Weise zur Isolation der Durchkontaktierung 51 vor den p-leitenden Bereichen des optoelektronischen Halbleiterchips schützt.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst weiter einen elektrischen Anschlussbereich 52, der vorliegend zur Drahtkontaktierung geeignet ist. Der Anschlussbereich 52 ist dabei mittels der Anschlussschicht 14 und der ersten Spiegelschicht 21 mit dem p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers 40 elektrisch leitend verbunden. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip ist p-seitig über den Anschlussbereich 52 anschließbar.
  • N-seitig kann der optoelektronische Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1D über den Träger 10 und die Durchkontaktierung 51, die sich bis in den n-leitenden Bereich 43 hinein erstreckt, angeschlossen werden.
  • Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst weiter eine vierte Verkapselungsschicht 34, welche die Außenfläche des Halbleiterkörpers 40, die dem Träger 10 abgewandt ist, bedeckt. Die vierte Verkapselungsschicht 34 ist wie die erste Verkapselungsschicht 31 eine ALD-Schicht und kann beispielsweise identisch zur ersten Verkapselungsschicht 31 ausgeführt sein. Dabei steht die vierte Verkapselungsschicht 34 mit der ersten Verkapselungsschicht 31 stellenweise an den Tripplepunkten 30 in direktem Kontakt. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Halbleiterkörper 40 vollständig mittels einer ALD-Schicht verkapselt ist.
  • Die vierte Verkapselungsschicht 34 umschließt den Anschlussbereich 52 seitlich vollständig.
  • Die vierte Verkapselungsschicht 34 bedeckt auch die Seitenflächen 40a des Halbleiterkörpers 40.
  • Die vierte Verkapselungsschicht 34 weist an ihrer dem Halbleiterkörper 40 abgewandten Seite eine fünfte Verkapselungsschicht 35 auf, die beispielsweise identisch zur zweiten und zur dritten Verkapselungsschicht ausgebildet ist.
  • Insgesamt ist der optoelektronische Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1D über wenigstens zwei ALD-Schichten 31, 34 besonders gut gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit und atmosphärische Gase geschützt.
  • In Verbindung mit den 1A bis 1D sind Verfahrensschritte zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips gemäß der 1D näher erläutert.
  • Im ersten Verfahrensschritt, 1A, wird eine Maskenschicht 15 stellenweise auf den noch nicht mesageätzten Halbleiterkörper 40 aufgebracht. Bei der Maskenschicht 15 handelt es sich beispielsweise um eine Hartmaske aus Siliziumdioxid, die eine Dicke von wenigstens 300 nm, beispielsweise 324 nm aufweisen kann.
  • Im nächsten Verfahrensschritt wird eine Mesa-Ätzung entlang der Kristallachsen des Halbleiterkörpers 40 durchgeführt. Die Ätzung stoppt auf der Anschlussschicht 14, die beispielsweise an ihrer dem Halbleiterkörper 40 zugewandten Seite eine Schicht aufweist, die aus Platin besteht. Weiter stoppt die Mesa-Ätzung auf der dritten Verkapselungsschicht 33, die an ihrer dem Halbleiterkörper 40 abgewandten Außenfläche beispielsweise mit Siliziumdioxid gebildet ist.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1C, erfolgt eine trockenchemische Ätzung der Maskenschicht 15 sowie der freiliegenden Stellen der dritten Verkapselungsschicht 33. Dazu sind die Maskenschicht 15 und die dritte Verkapselungsschicht 33 beispielsweise identisch aufgebaut oder weisen zumindest die gleiche Dicke auf. Je nach der ursprünglichen Dicke der Maskenschicht 15 sowie der dritten Verkapselungsschicht 33 werden diese an den freiliegenden Bereichen teilweise oder vollständig entfernt. Die Ätztiefe kann beispielsweise mittels Endpunktdetektion auf der ersten Verkapselungsschicht 31, die beispielsweise mit Aluminiumoxid gebildet ist, erfolgen. Nachfolgend erfolgt, falls notwendig, eine Reinigung des p/n-Übergangs an der Seitenfläche 40a des Halbleiterkörpers 40.
  • Nachfolgend, 1D, erfolgt das Aufbringen der bereits beschriebenen vierten Verkapselungsschicht 34 und fünften Verkapselungsschicht 35. Insgesamt kann über das Verfahren ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip auf besonders einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden.
  • Die 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip kann einen wie in Verbindung mit der 1D beschriebenen Halbleiterkörper aufweisen, der eine Durchkontaktierung 51 umfasst. Ferner ist es möglich, dass der Halbleiterkörper 40 keine Durchkontaktierung 51 aufweist, sondern beispielsweise eine n-seitige Kontaktierung des Halbleiterkörpers 40 von der der ersten Spiegelschicht 21 abgewandten Oberseite des Halbleiterkörpers 40 her erfolgt.
  • Gemäß dem in Verbindung mit der 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel grenzt die erste Verkapselungsschicht 31, bei der es sich um eine ALD-Schicht handelt, direkt an die erste Spiegelschicht 21, die beispielsweise mit Silber gebildet ist. Die erste Verkapselungsschicht 31 bedeckt dabei die dem Halbleiterkörper 40 abgewandte Unterseite der ersten Spiegelschicht 21 vollständig. Ferner bedeckt die erste Verkapselungsschicht 31 auch Seitenflächen 21c der ersten Spiegelschicht 21 vollständig. Die erste Verkapselungsschicht 31 ist dabei mit einem Precursor-Material gebildet, das frei von Ozon ist. Beispielsweise umfasst die erste Verkapselungsschicht 31 Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid als Material und weist eine Dicke von 40 nm auf.
  • Im Unterschied dazu zeigt die 3 einen optoelektronischen Halbleiterchip, bei dem zwischen der ersten Verkapselungsschicht 31 und der ersten Spiegelschicht 21 eine Anschlussschicht 14 angeordnet ist, die zumindest eine metallische Schicht umfasst. Auch Seitenflächen 14c der Anschlussschicht 14 sind vollständig von der ersten Verkapselungsschicht 31 bedeckt. Die zweite Spiegelschicht 22 und/oder die dritte Spiegelschicht 23 ist an der der ersten Spiegelschicht 21 abgewandten Unterseite der ersten Verkapselungsschicht 31 angeordnet. Die weiteren Spiegelschichten 22, 23 überragen die Anschlussschicht 14 dabei in lateraler Richtung, sodass elektromagnetische Strahlung, die nicht auf die erste Spiegelschicht 21 trifft, von zumindest einer der weiteren Spiegelschichten reflektiert wird.
  • In Verbindung mit der 4 ist ein optoelektronischer Halbleiterchip beschrieben, bei dem im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 3 zwischen der Anschlussschicht 14 und der ersten Spiegelschicht 21 eine zusätzliche strahlungsdurchlässige Anschlussschicht 16 angeordnet ist. In diesem Fall ist es auch möglich, auf die metallische Anschlussschicht 14 zu verzichten, sodass die erste Verkapselungsschicht 31 direkt an die strahlungsdurchlässige Anschlussschicht 16 grenzt. Die strahlungsdurchlässige Anschlussschicht 16 ist beispielsweise mit einem TCO-(Transparent Conductive Oxide) Material wie ITO oder ZnO gebildet. Die strahlungsdurchlässige Anschlussschicht 16 kann ebenfalls dazu geeignet sein, die Diffusion von Material aus der Spiegelschicht 21 in andere Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips zu behindern.
  • In Verbindung mit der 5 ist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 3 ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die erste Verkapselungsschicht 31 strukturiert aufgebracht ist und lediglich im Bereich der Seitenflächen 21c der ersten Spiegelschicht ausgebildet ist.
  • In Verbindung mit der 6 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwischen der ersten Verkapselungsschicht 31 und der ersten Spiegelschicht 21 eine Verkapselungsschicht 33 angeordnet ist, die beispielsweise mit Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid gebildet ist. Die Verkapselungsschicht 33 bedeckt dabei die Unterseite sowie Seitenflächen 21c des Silberspiegels 21 vollständig. In diesem Fall ist es möglich, dass zur Herstellung der ersten Verkapselungsschicht 31 ein ALD-Verfahren Verwendung findet, bei dem Ozon als Precursor-Material eingesetzt wird.
  • In Verbindung mit der 7 ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die erste Verkapselungsschicht 31 eine erste Unterschicht 31a aufweist, die direkt an die erste Spiegelschicht 21 grenzt, und eine zweite Unterschicht 31b, die direkt an die erste Unterschicht 31a grenzt. Die erste Unterschicht 31a wird beispielsweise mit einem ALD-Verfahren gebildet, das frei von Ozon als Precursor-Material ist. Zum Beispiel kommt hier Wasser oder Sauerstoff als Precursor-Material zur Verwendung. Die erste Unterschicht 31a weist beispielsweise eine Dicke zwischen 5 und 10 nm auf. Die erste Unterschicht 31a bedeckt die erste Spiegelschicht 21 an ihrer dem Träger zugewandten Unterseite sowie an ihren Seitenflächen 21c vollständig.
  • An der der Spiegelschicht 21 abgewandten Unterseite sowie an den Seitenflächen der ersten Unterschicht 31a ist die zweite Unterschicht 31b ausgebildet, bei der ein ALD-Verfahren Verwendung findet, das Ozon als Precursor-Material verwendet. Damit kann zum einen die erste Verkapselungsschicht 31 schonend auf die Spiegelschicht 21 aufgebracht werden und zum anderen zeichnet sich die erste Spiegelschicht 31 durch eine besonders hohe Dichte gegen Feuchtigkeit aus. Insgesamt weist die erste Schicht 31 beispielsweise eine Dicke von 40 nm auf.

Claims (18)

  1. Optoelektronischer Halbleiterchip mit - einem Halbleiterkörper (40), der einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (42) umfasst, - eine erste Spiegelschicht (21), die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist, - einer ersten Verkapselungsschicht (31), die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, - einem Träger (10), der dazu vorgesehen ist, die erste Verkapselungsschicht (31), die erste Spiegelschicht (21) und den Halbleiterkörper (40) mechanisch zu stützen, und - zumindest einer Durchkontaktierung (51), wobei - die erste Spiegelschicht (21) zwischen dem Träger (10) und dem Halbleiterkörper (40) angeordnet ist, - die erste Verkapselungsschicht (31) zwischen dem Träger (10) und der ersten Spiegelschicht (21) angeordnet ist, - die erste Verkapselungsschicht (31) eine ALD-Schicht ist, - die zumindest eine Durchkontaktierung (51) die erste Verkapselungsschicht (31), die erste Spiegelschicht (21) und den aktiven Bereich (42) durchdringt, und - der Halbleiterkörper (40) abgesehen von der zumindest einen Durchkontaktierung (51) vollständig von Verkapselungsschichten (31, 34) umschlossen ist, die ALD-Schichten sind.
  2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Verkapselungsschicht (31) bis auf Bereiche, in denen die zumindest eine Durchkontaktierung (51) die erste Verkapselungsschicht (31) durchdringt, den Träger (10) an seiner dem Halbleiterkörper (40) zugewandten Oberseite vollständig überdeckt.
  3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer zweiten Spiegelschicht (22), die an der dem Träger (10) zugewandten Unterseite der Durchkontaktierung (51) angeordnet ist, wobei die erste Verkapselungsschicht (31) stellenweise zwischen der ersten Spiegelschicht (21) und der zweiten Spiegelschicht (22) angeordnet ist.
  4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer dritten Spiegelschicht (23), die eine Seitenfläche (40a) des Halbleiterkörpers (40) in einer lateralen Richtung überragt, wobei die erste Verkapselungsschicht (31) zumindest stellenweise an der dem Träger (10) abgewandten Seite der dritten Spiegelschicht (23) verläuft.
  5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Seitenfläche der ersten Spiegelschicht (21) frei von der ersten Verkapselungsschicht (31) ist.
  6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Verkapselungsschicht (31) mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist und eine Dicke zwischen wenigstens 0,05 nm und höchstens 500 nm aufweist.
  7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer zweiten Verkapselungsschicht (32), die zwischen dem Träger (10) und der ersten Verkapselungsschicht (31) angeordnet ist, wobei die zweite Verkapselungsschicht (32) elektrisch isolierend ist, die zweite Verkapselungsschicht (32) in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht (31) steht und die zweite Verkapselungsschicht (32) zumindest 90 % der ihr zugewandten Außenfläche der ersten Verkapselungsschicht (31) bedeckt.
  8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer dritten Verkapselungsschicht (33), die zwischen der ersten Verkapselungsschicht (31) und dem Halbleiterkörper (40) angeordnet ist, wobei die dritte Verkapselungsschicht (33) elektrisch isolierend ist, die dritte Verkapselungsschicht (33) in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht (31) steht und die dritte Verkapselungsschicht (33) zumindest 90 % der ihr zugewandten Außenfläche der ersten Verkapselungsschicht (31) bedeckt.
  9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach den Ansprüchen 7 und 8, bei dem die Dicke der zweiten Verkapselungsschicht (32) und der dritten Verkapselungsschicht (33) wenigstens das Sechsfache der Dicke der ersten Verkapselungsschicht (31) beträgt.
  10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer vierten Verkapselungsschicht (34), die die nicht vom Träger (10) überdeckten Bereiche einer Außenfläche des Halbleiterkörpers (40) vollständig bedeckt, wobei die vierte Verkapslungsschicht (34) zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht (31) steht und wobei die vierte Verkapselungsschicht (34) eine ALD-Schicht ist.
  11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Verkapselungsschicht (31) und die vierte Verkapselungsschicht (34) stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.
  12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 10 oder 11 mit einer fünften Verkapselungsschicht (35), die elektrisch isolierend ist und in direktem Kontakt mit der vierten Verkapselungsschicht (34) steht.
  13. Halbleiterchip nach den Ansprüchen 7 bis 12, bei dem zumindest eine der folgenden Verkapselungsschichten zumindest zwei Teilschichten umfasst, die mit voneinander unterschiedlichem Material gebildet sind: zweite Verkapselungsschicht (32), dritte Verkapselungsschicht (33), fünfte Verkapselungsschicht (35).
  14. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem elektrischen Anschlussbereich (52), der lateral beabstandet zum Halbleiterkörper (40) angeordnet ist, wobei der elektrische Anschlussbereich (52) seitlich vollständig von der ersten Verkapselungsschicht (31) und/oder der vierten Verkapselungsschicht (34) umgeben ist.
  15. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Träger (10) elektrisch leitend ausgebildet ist, wobei der Träger (10) mit der zumindest einen Durchkontaktierung (51) elektrisch leitend verbunden ist.
  16. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips, wobei die erste Verkapselungsschicht (31) mittels eines ALD-Verfahrens erzeugt wird, wobei die erste Verkapselungsschicht (31) zumindest stellenweise unter der Verwendung von Ozon als Precursor abgeschieden wird, und wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt wird.
  17. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die erste Verkapselungsschicht (31) eine erste Unterschicht (31a) umfasst, die unter Verwendung eines Precursors abgeschieden wird, der frei von Ozon ist, wobei die erste Unterschicht (31a) direkt auf eine der Spiegelschichten (21, 22, 23) abgeschieden wird, und die erste Verkapselungsschicht (31) eine zweite Unterschicht (31b) umfasst, die unter Verwendung eines Precursors abgeschieden wird, der Ozon umfasst, wobei die zweite Unterschicht (31b) direkt auf die erste Unterschicht (31a) abgeschieden wird.
  18. Optoelektronischer Halbleiterchip mit - einem Halbleiterkörper (40), der einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (42) umfasst, - eine erste Spiegelschicht (21), die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist, - einer ersten Verkapselungsschicht (31), die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, - einem Träger (10), der dazu vorgesehen ist, die erste Verkapselungsschicht (31), die erste Spiegelschicht (21) und den Halbleiterkörper (40) mechanisch zu stützen, und - einer dritten Verkapselungsschicht (33), die zwischen der ersten Verkapselungsschicht (31) und dem Halbleiterkörper (40) angeordnet ist, wobei - die erste Spiegelschicht (21) zwischen dem Träger (10) und dem Halbleiterkörper (40) angeordnet ist, - die erste Verkapselungsschicht (31) zwischen dem Träger (10) und der ersten Spiegelschicht (21) angeordnet ist, - die erste Verkapselungsschicht (31) eine ALD-Schicht ist, - die dritte Verkapselungsschicht (33) elektrisch isolierend ist, - die dritte Verkapselungsschicht (33) in direktem Kontakt mit der ersten Verkapselungsschicht (31) steht und - die dritte Verkapselungsschicht (33) zumindest 90 % der ihr zugewandten Außenfläche der ersten Verkapselungsschicht (31) bedeckt.
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