DE102013212294A1 - Optoelektronischer Halbleiterchip - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip weist eine Halbleiterschichtenfolge auf, welche einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich und eine dazwischen angeordnete aktive Zone zur Strahlungserzeugung umfasst. Der Halbleiterchip weist einen elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich verbundenen ersten Kontakt, einen elektrisch mit dem zweiten Halbleiterbereich verbunden zweiten Kontakt und einen elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich verbundenen dritten Kontakt auf. Der erste Kontakt und der dritte Kontakt sind im Bereich von entgegen gesetzten Seiten des Halbleiterchips angeordnet. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung umfassend mehrere optoelektronische Halbleiterchips.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Halbleiterchip und eine Vorrichtung umfassend mehrere optoelektronische Halbleiterchips.
  • Ein optoelektronischer Halbleiterchip zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung weist eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf. Ein Beispiel ist ein Leuchtdiodenchip (LED, Light Emitting Diode) zum Abgeben einer Lichtstrahlung. Die aktive Zone befindet sich zwischen zwei Halbleiterbereichen mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten. Durch Anlegen einer Spannung wird ein Stromfluss durch die Halbleiterschichtenfolge hervorgerufen, wodurch eine Strahlung in der aktiven Zone erzeugt wird. Hierfür weist der Halbleiterchip Anschlusskontakte auf, welche mit den Halbleiterbereichen der Schichtenfolge elektrisch verbunden sind.
  • Eine Vorrichtung für Beleuchtungsanwendungen umfasst in der Regel mehrere LED-Chips. Bei der Herstellung einer als Package oder auch COB-Package (Chip-on-Board) bezeichneten Bauform werden ungehäuste Halbleiterchips auf einem gemeinsamen Träger, zum Beispiel einer Platine, angeordnet. Eine hohe Leistung und Strahlungsdichte kann mit einer hohen Packungsdichte vieler einzelner Halbleiterchips erzielt werden. Hierbei werden die Halbleiterchips auf engstem Raum in Serie oder parallel miteinander verschaltet.
  • Bekannte Halbleiterchips besitzen einen Vorderseitenkontakt und einen Rückseitenkontakt. Derartige Chips können mit den Rückseitenkontakten zum Beispiel über ein Lotmittel auf Kontaktflächen einer Platine angeordnet werden. Die Platine kann zusätzliche Kontaktflächen aufweisen, an welche zum Kontaktieren der Vorderseitenkontakte vorgesehene Bonddrähte angeschlossen werden. Eine solche Ausgestaltung geht jedoch zu Lasten der erzielbaren Packungsdichte.
  • Dieser Nachteil kann mit Hilfe von Flip-Chips umgangen werden, welche ein vorderseitiges transparentes Chipsubstrat und lediglich Rückseitenkontakte aufweisen. Daher entfällt die Verwendung von Bonddrähten. Mit diesem Ansatz ist jedoch keine Kombination von Halbleiterchips möglich, welche eine blaue und eine rote Lichtstrahlung emittieren. Für eine blaue Strahlung kann eine Halbleiterschichtenfolge basierend auf InGaN, und für eine rote Strahlung basierend auf AlInGaP eingesetzt werden. Eine InGaN-Schichtenfolge kann auf einem Saphir- oder SiC-Substrat ausgebildet werden. Für AlInGaP-Chips ist kein entsprechendes transparentes Substratmaterial verfügbar.
  • Bekannte Halbleiterchips lassen sich nur an denjenigen Seiten kontaktieren, an welchen die Anschlusskontakte ausgebildet sind. Dies schränkt die Möglichkeit ein, eine Bauform eines Halbleiterchips bei verschiedenen Leuchtvorrichtungen einzusetzen. Leuchtvorrichtungen können sich zum Beispiel durch unterschiedliche Träger, sowie unterschiedliche Verdrahtungen von Halbleiterchips voneinander unterscheiden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für einen verbesserten optoelektronischen Halbleiterchip, sowie eine entsprechende Vorrichtung umfassend mehrere optoelektronische Halbleiterchips, anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein optoelektronischer Halbleiterchip vorgeschlagen. Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine Halbleiterschichtenfolge umfassend einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich und eine dazwischen angeordnete aktive Zone zur Strahlungserzeugung auf. Der Halbleiterchip weist einen ersten Kontakt auf, welcher elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich verbunden ist. Der Halbleiterchip weist einen zweiten Kontakt auf, welcher elektrisch mit dem zweiten Halbleiterbereich verbunden ist. Der Halbleiterchip weist ferner einen dritten Kontakt auf, welcher ebenfalls elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich verbunden ist. Der erste Kontakt und der dritte Kontakt sind im Bereich von entgegen gesetzten Seiten des Halbleiterchips angeordnet.
  • Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann eine Kontaktierung entweder über den ersten Kontakt und den zweiten Kontakt oder über den zusätzlichen dritten Kontakt und den zweiten Kontakt erfolgen. Der erste Kontakt und der dritte Kontakt, welche elektrisch miteinander verbunden sind, sind im Bereich von entgegen gesetzten Seiten des Halbleiterchips angeordnet. Auf diese Weise ermöglicht der Halbleiterchip eine hohe Flexibilität für eine elektrische Kontaktierung. Es kann der erste Kontakt oder der dritte Kontakt genutzt werden, je nachdem, welcher für eine Kontaktierung bzw. Verschaltung des Halbleiterchips einfacher oder geeigneter ist. Hierbei können zum Beispiel Platzverhältnisse oder die Konfiguration einer Leuchtvorrichtung bzw. eines Trägers der Leuchtvorrichtung, für welche der Halbleiterchip vorgesehen ist, ausschlaggebend sein.
  • Der Halbleiterchip kann des Weiteren relativ nahe in Bezug auf einen anderen, gegebenenfalls baugleich ausgeführten optoelektronischen Halbleiterchip angeordnet werden. Hierbei kann eine direkte und platzsparende elektrische Verbindung zwischen Anschlusskontakten der Halbleiterchips über eine geeignete Kontaktstruktur verwirklicht werden. Möglich ist zum Beispiel eine Verbindung über einen Bonddraht oder über eine Struktur in Form einer sogenannten CPHF-Metallisierung (Compact Planar High Flux). Eine Verbindung von Kontakten der Halbleiterchips kann auch über eine metallische Verbindungsstruktur eines zum Tragen der Halbleiterchips eingesetzten Trägers, zum Beispiel in Form einer Kontaktfläche bzw. Leiterbahn, erfolgen.
  • Die oben beschriebene Bauform des optoelektronischen Halbleiterchips mit dem dritten Kontakt bietet infolgedessen die Möglichkeit, eine Vorrichtung auf flexible Art und Weise mit einer hohen Packungsdichte an Halbleiterchips zu verwirklichen. Durch die hohe Packungsdichte kann die Vorrichtung eine hohe Leistung und Strahlungsdichte aufweisen.
  • Das Merkmal, dass ein Kontakt elektrisch mit einem Halbleiterbereich der Halbleiterschichtenfolge verbunden ist, bedeutet, dass über den Kontakt ein elektrischer Anschluss zu dem betreffenden Halbleiterbereich herstellbar ist und infolgedessen mit Hilfe des Kontakts ein elektrisches Potential an den Halbleiterbereich angelegt werden kann. Der Anschlusskontakt kann zu diesem Zweck unmittelbar mit dem Halbleiterbereich verbunden sein, d.h. direkt an den Halbleiterbereich angrenzen und diesen kontaktieren. Möglich ist auch eine mittelbare Verbindung, so dass der Kontakt über eine oder mehrere elektrisch leitfähige Schichten, Komponenten und/oder Strukturen mit dem Halbleiterbereich verbunden sein kann.
  • Im Folgenden werden mögliche Ausführungsformen des Halbleiterchips beschrieben.
  • Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich insbesondere um einen Leuchtdiodenchip handeln. Die Halbleiterschichtenfolge kann zum Beispiel auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basieren. Der erste und zweite Halbleiterbereich der Halbleiterschichtenfolge weisen unterschiedliche Leitfähigkeiten bzw. Dotierungen auf. Beispielsweise kann der erste Halbleiterbereich n-leitend und kann der zweite Halbleiterbereich p-leitend sein. Möglich sind jedoch auch hierzu inverse Leitfähigkeiten des ersten und zweiten Halbleiterbereichs. Die aktive Zone kann zum Beispiel einen p-n-Übergang oder auch eine andere zur Strahlungserzeugung geeignete Struktur wie zum Beispiel eine Quantentopfstruktur bzw. eine Mehrfachquantentopfstruktur aufweisen.
  • Bei den entgegen gesetzten Seiten des Halbleiterchips, in deren Bereich der erste Kontakt und der dritte Kontakt vorgesehen sind, kann es sich um eine Vorderseite und um eine Rückseite des Halbleiterchips handeln. Der Halbleiterchip kann dazu ausgebildet sein, dass über die Vorderseite bzw. über eine vorderseitige Oberfläche ein wesentlicher Teil der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung abgegeben wird. Hierfür kann der Halbleiterchip in Form eines sogenannten Oberflächenemitters verwirklicht sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und zweite Kontakt im Bereich der gleichen Seite des Halbleiterchips angeordnet. Hierdurch ist es möglich, mehrere mit diesem Aufbau ausgestattete Halbleiterchips auf einfache und direkte Weise über deren erste und zweite Kontakte elektrisch miteinander zu verbinden.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und zweite Kontakt im Bereich einer Vorderseite des Halbleiterchips angeordnete Vorderseitenkontakte. Der dritte Kontakt ist ein im Bereich einer Rückseite des Halbleiterchips angeordneter Rückseitenkontakt. Diese Ausgestaltung bietet die Möglichkeit, den Halbleiterchip auf flexible Art und Weise entweder ausschließlich an der Vorderseite, oder alternativ an der Vorderseite und an der Rückseite zu kontaktieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und zweite Kontakt im Bereich einer Rückseite des Halbleiterchips angeordnete Rückseitenkontakte. Der dritte Kontakt ist ein im Bereich einer Vorderseite des Halbleiterchips angeordneter Vorderseitenkontakt. Diese Ausgestaltung bietet die Möglichkeit, den Halbleiterchip auf flexible Art und Weise entweder ausschließlich an der Rückseite, oder alternativ an der Vorderseite und an der Rückseite zu kontaktieren.
  • Für die elektrische Verbindung des ersten Kontakts und des dritten Kontakts mit dem ersten Halbleiterbereich, wobei der erste und der dritte Kontakt an entgegen gesetzten Chipseiten angeordnet sind, können unterschiedlichen Ausgestaltungen des Halbleiterchips in Betracht kommen.
  • Eine weitere Ausführungsform schlägt hierzu vor, dass der Halbleiterchip ein elektrisch leitfähiges Substrat aufweist. Das Substrat kann als Träger der Halbleiterschichtenfolge dienen, und gleichzeitig für eine elektrische Verbindung sorgen. In dieser Ausgestaltung kann der dritte Kontakt auf dem elektrisch leitfähigen Substrat angeordnet sein. Auf diese Weise kann der dritte Kontakt über das elektrisch leitfähige Substrat, und gegebenenfalls eine oder mehrere weitere Schichten bzw. Strukturen, elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich der Halbleiterschichtenfolge verbunden sein. Das elektrisch leitfähige Substrat kann ein dotiertes Halbleitermaterial aufweisen.
  • Es ist zum Beispiel möglich, dass das elektrisch leitfähige Substrat ein rückseitiges Trägersubstrat des Halbleiterchips bildet. Der dritte Kontakt kann ein auf dem Trägersubstrat angeordneter Rückseitenkontakt sein. Die Halbleiterschichtenfolge kann in dieser Ausgestaltung vorderseitig angeordnet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch leitfähige Substrat durchlässig für die in der aktiven Zone erzeugte Strahlung. In dieser Ausgestaltung kann das elektrisch leitfähige Substrat im Bereich einer Vorderseite, und kann die Halbleiterschichtenfolge im Bereich einer Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sein. Der dritte Kontakt, welcher auf dem elektrisch leitfähigen Substrat angeordnet sein kann, kann hierbei ein Vorderseitenkontakt sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Halbleiterchip eine Durchkontaktierung auf. Die Durchkontaktierung kann sich durch einen Teil der Halbleiterschichtenfolge erstrecken. Möglich ist es auch, dass sich die Durchkontaktierung zusätzlich durch ein elektrisch leitfähiges Substrat des Halbleiterchips erstreckt. Die Durchkontaktierung ermöglicht eine direkte platzsparende elektrische Verbindung. Es kann vorgesehen sein, dass der erste Kontakt und gegebenenfalls auch der dritte Kontakt über die Durchkontaktierung elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich der Halbleiterschichtenfolge verbunden sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der erste und zweite Kontakt jeweils seitlich neben der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. In dieser Ausgestaltung kann die Halbleiterschichtenfolge im Bereich der Vorderseite des Halbleiterchips vorliegen, und können der erste und zweite Kontakt Vorderseitenkontakte sein. Durch die Positionierung des ersten und zweiten Kontakts seitlich neben der Halbleiterschichtenfolge kann erzielt werden, dass der erste und zweite Kontakt keine Abschattung und/oder Absorption einer aus der Halbleiterschichtenfolge austretenden Strahlung hervorrufen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Halbleiterschichtenfolge eine Stufenform auf. Der erste Kontakt ist auf dem ersten Halbleiterbereich, und der zweite Kontakt ist auf dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet. Durch die Stufenform der Halbleiterschichtenfolge können sowohl der erste Halbleiterbereich als auch der zweite Halbleiterbereich für eine unmittelbare Kontaktierung zugängige Teilbereiche aufweisen, auf welchen der erste und zweite Kontakt angeordnet sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Halbleiterchip mehrere erste, mehrere zweite und/oder mehrere dritte Kontakte auf. Die mehreren Kontakte können an unterschiedlichen Stellen bzw. lateralen Positionen im Bereich einer jeweiligen Seite (Vorderseite bzw. Rückseite) des Halbleiterchips angeordnet sein. Hierdurch kann die Flexibilität für eine Kontaktierung des Halbleiterchips weiter verbessert werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche einen Träger und mehrere optoelektronische Halbleiterchips umfasst. Die mehreren Halbleiterchips weisen den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auf. Hierdurch kann eine hohe Flexibilität für ein im Rahmen der Herstellung der Vorrichtung vorgenommenes elektrisches Verbinden von Halbleiterchips zur Verfügung gestellt werden. Die Halbleiterchips können in direkter Weise miteinander verbunden und platzsparend bzw. mit einer hohen Packungsdichte auf dem Träger angeordnet werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung eine hohe Leistung und Leuchtdichte besitzen.
  • Dies erweist sich zum Beispiel als vorteilhaft in einer Ausgestaltung der Vorrichtung als gerichtete Lichtquelle. Durch die hohe Leuchtdichte ist es möglich, ein den Halbleiterchips nachgelagertes optisches System, welches zum Beispiel eine Linse und/oder einen Reflektor aufweisen kann, mit kleinen Abmessungen auszubilden.
  • In einer möglichen Ausführungsform der Vorrichtung weisen die mehreren Halbleiterchips jeweils zwei Vorderseitenkontakte und einen Rückseitenkontakt auf. Die Vorderseitenkontakte von zwei der mehreren Halbleiterchips sind über eine Kontaktstruktur elektrisch verbunden. Hierbei kann es sich zum Beispiel um einen Bonddraht oder um eine planare Verbindung bzw. CPHF-Verbindung handeln.
  • Es ist möglich, eine Reihenverbindung sämtlicher Halbleiterchips in der vorgenannten Weise vorzusehen, d.h. dass die Vorderseitenkontakte von jeweils zwei der mehreren Halbleiterchips über eine entsprechende Kontaktstruktur elektrisch verbunden sind. Die Rückseitenkontakte der auf diese Weise verschalteten Halbleiterchips werden hierbei nicht genutzt.
  • Die Flexibilität der elektrischen Kontaktierung bei Halbleiterchips mit zwei Vorderseitenkontakten und einem Rückseitenkontakt ermöglicht jedoch auch andere elektrische Verbindungen.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht hierzu vor, dass die Vorrichtung mehrere erste optoelektronische Halbleiterchips umfasst, welche für ein flexibles Kontaktieren ausgebildet sind und jeweils zwei Vorderseitenkontakte und einen Rückseitenkontakt aufweisen. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip, welcher einen Vorderseitenkontakt und einen Rückseitenkontakt aufweist. Der Vorderseitenkontakt des zweiten Halbleiterchips und ein Vorderseitenkontakt eines der ersten Halbleiterchips sind über eine Kontaktstruktur, zum Beispiel ein Bonddraht, elektrisch verbunden. Der Rückseitenkontakt des zweiten Halbleiterchips und der Rückseitenkontakt eines anderen der ersten Halbleiterchips sind über eine Verbindungsstruktur des Trägers elektrisch verbunden. In dieser Ausgestaltung ist einer der ersten Halbleiterchips unter Verwendung eines Vorderseitenkontakts, und ist ein anderer der ersten Halbleiterchips unter Verwendung eines Rückseitenkontakts elektrisch an den zweiten Halbleiterchip angeschlossen.
  • Die Vorrichtung kann mit mehreren zweiten Halbleiterchips verwirklicht sein, wobei eine Verbindung mit den ersten Halbleiterchips jeweils in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellt sein kann. Des Weiteren kann eine elektrische Verbindung von ersten Halbleiterchips untereinander ausschließlich über deren Vorderseitenkontakte erfolgen. Hierdurch können sämtliche erste und zweite Halbleiterchips der Vorrichtung in Reihe verbunden sein. Es ist ferner möglich, dass ein zweiter Halbleiterchip ebenfalls für ein flexibles Kontaktieren ausgebildet ist und zwei Vorderseitenkontakte und einen Rückseitenkontakt aufweist.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mehrere optoelektronische Halbleiterchips, welche jeweils zwei Rückseitenkontakte und einen Vorderseitenkontakt aufweisen. Die Rückseitenkontakte von zwei der mehreren Halbleiterchips sind über eine Verbindungsstruktur des Trägers elektrisch verbunden.
  • Es ist möglich, eine Reihenverbindung sämtlicher Halbleiterchips in der vorgenannten Weise vorzusehen, d.h. dass die Rückseitenkontakte von jeweils zwei der mehreren Halbleiterchips über eine entsprechende Verbindungsstruktur des Trägers elektrisch verbunden sind. Die Vorderseitenkontakte der auf diese Weise verschalteten Halbleiterchips werden hierbei nicht genutzt.
  • Die Flexibilität der elektrischen Kontaktierung bei Halbleiterchips mit zwei Rückseitenkontakten und einem Vorderseitenkontakt ermöglicht jedoch auch andere elektrische Verbindungen.
  • In dieser Hinsicht ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Vorrichtung mehrere erste optoelektronische Halbleiterchips umfasst, welche für ein flexibles Kontaktieren ausgebildet sind und jeweils zwei Rückseitenkontakte und einen Vorderseitenkontakt aufweisen. Die Vorrichtung umfasst wenigstens einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip, welcher einen Vorderseitenkontakt und einen Rückseitenkontakt aufweist. Der Rückseitenkontakt des zweiten Halbleiterchips und ein Rückseitenkontakt eines der ersten Halbleiterchips sind über eine Verbindungsstruktur des Trägers elektrisch verbunden. Der Vorderseitenkontakt des zweiten Halbleiterchips und der Vorderseitenkontakt eines anderen der ersten Halbleiterchips sind über eine Kontaktstruktur elektrisch verbunden. In dieser Ausgestaltung ist einer der ersten Halbleiterchips unter Verwendung eines Rückseitenkontakts, und ist ein anderer der ersten Halbleiterchips unter Verwendung eines Vorderseitenkontakts elektrisch an den zweiten Halbleiterchip angeschlossen.
  • Die Vorrichtung kann mit mehreren zweiten Halbleiterchips verwirklicht sein, wobei eine Verbindung mit den ersten Halbleiterchips jeweils in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sein kann. Ferner kann eine elektrische Verbindung von ersten Halbleiterchips untereinander ausschließlich über deren Rückseitenkontakte erfolgen. Hierdurch können sämtliche Halbleiterchips der Vorrichtung in Reihe verbunden sein. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass ein zweiter Halbleiterchip ebenfalls für ein flexibles Kontaktieren ausgebildet ist und zwei Rückseitenkontakte und einen Vorderseitenkontakt aufweist.
  • Wie oben angedeutet wurde, kann ein für ein flexibles Kontaktieren geeigneter optoelektronischer Halbleiterchip in Form eines Oberflächenemitters verwirklicht sein. Eine Vorrichtung, für welche ein Aufbau wie vorstehend beschrieben vorgesehen sein kann, kann ausschließlich mit Oberflächenemittern ausgebildet werden. Hierdurch kann das Erzielen einer hohen Leuchtdichte begünstigt werden. Denn Oberflächenemitter können einen wesentlichen Teil der erzeugten Strahlung über die Vorderseite bzw. eine vorderseitige Oberfläche nach oben abstrahlen. Eine seitliche Abstrahlung mit der Folge einer lateralen Absorption von Strahlung an jeweils benachbarten Halbleiterchips kann demgegenüber vermieden werden.
  • Für Vorrichtungen mit mehreren optoelektronischen Halbleiterchips sind darüber hinaus weitere Ausgestaltungen denkbar. Beispielsweise können anstelle von Reihenverbindungen auch Parallelverbindungen, oder Kombinationen von Reihen- und Parallelverbindungen von Halbleiterchips vorgesehen sein.
  • Eine Vorrichtung kann ferner mit dicht gepackten optoelektronischen Halbleiterchips verwirklicht werden, deren Halbleiterschichtenfolgen auf unterschiedlichen Halbleitermaterialien basieren. Hierdurch können die Halbleiterchips Lichtstrahlungen unterschiedlicher Wellenlängenbereiche bzw. Farben, zum Beispiel blau und rot, emittieren. Die Halbleiterchips können, abgesehen von den unterschiedlichen Halbleitermaterialien, ansonsten im Wesentlichen baugleich bzw. gemäß einer der oben beschriebenen und für eine flexible Kontaktierung geeigneten Ausführungsform ausgebildet sein.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale und Details, welche oben in Bezug auf den Aufbau des optoelektronischen Halbleiterchips mit der flexiblen Kontaktierungsmöglichkeit genannt wurden, auch bei der Vorrichtung bzw. bei deren Ausführungsformen zur Anwendung kommen können.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
  • 1 eine vereinfachte seitliche Darstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips, welcher zwei Vorderseitenkontakte und einen Rückseitenkontakt aufweist, wobei einer der Vorderseitenkontakte und der Rückseitenkontakt elektrisch mit demselben Halbleiterbereich einer Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips verbunden sind;
  • 2 bis 4 seitliche Darstellungen möglicher Ausgestaltungen des optoelektronischen Halbleiterchips von 1;
  • 5 eine Aufsichtsdarstellung eines Trägers einer Leuchtvorrichtung mit Chippositionen optoelektronischer Halbleiterchips, für welche eine elektrische Reihenverbindung vorgesehen ist;
  • 6 eine Aufsichtsdarstellung einer Leuchtvorrichtung, umfassend auf einem Träger angeordnete optoelektronische Halbleiterchips mit einem Aufbau entsprechend 1, deren Vorderseitenkontakte über Bonddrähte elektrisch verbunden sind;
  • 7 eine seitliche Darstellung der Vorrichtung von 6 zur Veranschaulichung eines Schichtaufbaus;
  • 8 eine seitliche Darstellung der Vorrichtung von 6, in welcher die elektrische Verbindung der Halbleiterchips über Bonddrähte veranschaulicht ist;
  • 9 eine weitere seitliche Darstellung der Vorrichtung von 6 zur Veranschaulichung eines alternativen Schichtaufbaus;
  • 10 eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung mit auf einem Träger angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips, wobei optoelektronische Halbleiterchips gemäß 1 mit weiteren optoelektronische Halbleiterchips kombiniert sind und eine elektrische Verbindung abwechselnd über Bonddrähte und Verbindungsstrukturen des Trägers hergestellt ist;
  • 11 eine seitliche Darstellung der Vorrichtung von 10 zur Veranschaulichung eines Schichtaufbaus;
  • 12 und 13 seitliche Darstellungen möglicher Ausgestaltungen der Leuchtvorrichtung von 10 mit unterschiedlichen optoelektronischen Halbleiterchips, wobei die elektrische Verbindung der Halbleiterchips untereinander veranschaulicht ist;
  • 14 eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung mit auf einem Träger angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips, wobei optoelektronische Halbleiterchips gemäß 1 mit weiteren optoelektronischen Halbleiterchips kombiniert sind und eine elektrische Verbindung sowohl über Bonddrähte als auch Verbindungsstrukturen des Trägers hergestellt ist;
  • 15 eine seitliche Darstellung der Vorrichtung von 14 zur Veranschaulichung eines Schichtaufbaus;
  • 16 eine seitliche Darstellung einer möglichen Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung von 14, wobei die elektrische Verbindung von Halbleiterchips untereinander veranschaulicht ist;
  • 17 eine Aufsichtsdarstellung eines Halbleiterchips mit mehreren Vorderseitenkontakten;
  • 18 eine vereinfachte seitliche Darstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips, welcher zwei Rückseitenkontakte und einen Vorderseitenkontakt aufweist, wobei einer der Rückseitenkontakte und der Vorderseitenkontakt elektrisch mit demselben Halbleiterbereich einer Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips verbunden sind;
  • 19 bis 21 seitliche Darstellungen möglicher Ausgestaltungen des optoelektronischen Halbleiterchips von 18;
  • 22 eine Aufsichtsdarstellung einer Leuchtvorrichtung, umfassend auf einem Träger angeordnete optoelektronische Halbleiterchips mit einem Aufbau entsprechend 18, deren Rückseitenkontakte über Verbindungsstrukturen des Trägers elektrisch verbunden sind;
  • 23 eine seitliche Darstellung der Vorrichtung von 22 zur Veranschaulichung eines Schichtaufbaus;
  • 24 eine seitliche Darstellung der Vorrichtung von 22, in welcher die elektrische Verbindung der Halbleiterchips über Verbindungsstrukturen des Trägers veranschaulicht ist;
  • 25 eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung mit auf einem Träger angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips, wobei optoelektronische Halbleiterchips gemäß 18 mit weiteren optoelektronische Halbleiterchips kombiniert sind und eine elektrische Verbindung abwechselnd über Verbindungsstrukturen des Trägers und Bonddrähte hergestellt ist;
  • 26 und 27 seitliche Darstellungen möglicher Ausgestaltungen der Leuchtvorrichtung von 25 mit unterschiedlichen optoelektronischen Halbleiterchips, wobei die elektrische Verbindung der Halbleiterchips untereinander veranschaulicht ist;
  • 28 eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung mit auf einem Träger angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips, wobei optoelektronische Halbleiterchips gemäß 18 mit weiteren optoelektronische Halbleiterchips kombiniert sind und eine elektrische Verbindung sowohl über Verbindungsstrukturen des Trägers als auch Bonddrähte hergestellt ist;
  • 29 eine seitliche Darstellung einer möglichen Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung von 28, wobei die elektrische Verbindung der Halbleiterchips untereinander veranschaulicht ist;
  • 30 eine vereinfachte seitliche Darstellung eines weiteren optoelektronischen Halbleiterchips, welcher im Vergleich zu dem Halbleiterchip von 18 mehrere Vorderseitenkontakte aufweist; und
  • 31 eine Darstellung einer Rückseite eines optoelektronischen Halbleiterchips mit mehreren Rückseitenkontakten.
  • Auf der Grundlage der folgenden schematischen Figuren wird ein Konzept beschrieben, mit dessen Hilfe sich Anordnungen optoelektronischer Halbleiterchips für Leuchtvorrichtungen auf platzsparende und flexible Weise verwirklichen lassen. Zu diesem Zweck kommt eine Bauform eines optoelektronischen Halbleiterchips zum Einsatz, welche für ein flexibles Kontaktieren geeignet ist. Hierbei ist ein Halbleiterbereich einer Halbleiterschichtenfolge elektrisch mit Anschlusskontakten des Halbleiterchips verbunden, welche auf unterschiedlichen Seiten des Halbleiterchips angeordnet sind. Dadurch kann wahlweise einer der Kontakte zum Herstellen eines elektrischen Anschlusses zu dem betreffenden Halbleiterbereich genutzt werden.
  • Die in den Figuren gezeigten und im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen können mit Hilfe von aus der Halbleitertechnik und aus der Fertigung optoelektronischer Halbleiterchips und optoelektronischer Vorrichtungen bekannter Prozesse hergestellt werden. Auch können in diesem Gebiet übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise ist es denkbar, dass neben gezeigten und beschriebenen Komponenten und Strukturen weitere Komponenten, Strukturen und/oder Schichten, insbesondere bei den Halbleiterchips, vorliegen können. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
  • 1 zeigt eine stark vereinfachte seitliche Darstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips 100, welcher zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist. Der Halbleiterchip 100 kann insbesondere ein Leuchtdiodenchip zum Erzeugen einer Lichtstrahlung sein. Der Halbleiterchip 100 weist eine Vorderseite 105 und eine hierzu entgegen gesetzte Rückseite 106 auf. Über die Vorderseite 105 kann der Halbleiterchip 100 im Betrieb bei Zufuhr von elektrischer Energie einen wesentlichen Teil der Strahlung abgeben. Zum Kontaktieren und dadurch Ermöglichen eines Anlegens einer elektrischen Spannung weist der Halbleiterchip 100 mehrere Anschlusskontakte 101, 102, 103 auf. Im Bereich der Vorderseite 105 sind zwei Kontakte 101, 102 angeordnet, welche somit Vorderseitenkontakte 101, 102 des Halbleiterchips 100 darstellen. Im Bereich der Rückseite 106 ist ein weiterer Kontakt 103 angeordnet, welcher somit ein Rückseitenkontakt 103 ist.
  • Für das Erzeugen der Lichtstrahlung weist der Halbleiterchip 100 eine Halbleiterschichtenfolge 120 mit einer aktiven Zone 125 auf. Die aktive Zone 125 ist zwischen zwei Halbleiterbereichen 121, 122 mit unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen angeordnet (nicht in 1 gezeigt, vgl. die Ausgestaltungen der 2 bis 4). Im Folgenden werden die beidseitig der aktiven Zone 125 angeordneten Halbleiterbereiche 121, 122 auch als erster Halbleiterbereich 121 und zweiter Halbleiterbereich 122 bezeichnet. Einer der beiden Halbleiterbereiche 121, 122 ist n-leitend, und der andere der beiden Halbleiterbereiche 121, 122 ist p-leitend. Die aktive Zone 125, in welcher die Strahlung im Betrieb des Halbleiterchips 100 erzeugt wird, kann einen p-n-Übergang, oder auch eine andere zur Strahlungserzeugung geeignete Struktur, zum Beispiel eine Mehrfachquantentopfstruktur, aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge 120 kann auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial basieren.
  • Für das Erzeugen der Strahlung wird eine elektrische Spannung an die Halbleiterschichtenfolge 120 bzw. an den ersten und zweiten Halbleiterbereich 121, 122 angelegt, um einen elektrischen Stromfluss durch die Halbleiterschichtenfolge 120 und damit durch die aktive 125 hervorzurufen. Dies kann mit Hilfe der in 1 gezeigten Kontakte 101, 102, 103 des Halbleiterchips 100 verwirklicht werden, über welche ein elektrischer Anschluss zu den unterschiedlichen Halbleiterbereichen 121, 122 herstellbar ist. Die Kontakte 101, 102, 103 können aus einem metallischen Material ausgebildet sein, und in Form von Kontaktflächen vorliegen.
  • Bei dem Halbleiterchip 100 ist der vorderseitige Kontakt 101 elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden. Der andere vorderseitige Kontakt 102 ist elektrisch mit dem zweiten Halbleiterbereich 122 verbunden. Die Vorderseitenkontakte 101, 102 werden im Folgenden auch als erster Kontakt 101 und zweiter Kontakt 102 bezeichnet. Der Rückseitenkontakt 103 ist ebenfalls elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden. Der Kontakt 103 wird im Folgenden als dritter Kontakt bzw. Zusatzkontakt 103 bezeichnet.
  • In 1, aber auch in anderen Figuren, ist die Zugehörigkeit bzw. elektrische Verbindung von Kontakten und Halbleiterbereichen und damit die Polarität der Kontakte anhand von unterschiedlichen Darstellungen der Kontakte, vorliegend in Form einer schraffierten oder nicht schraffierten Kontaktdarstellung, veranschaulicht. Sofern der erste Halbleiterbereich 121 n-leitend und der zweite Halbleiterbereich 122 p-leitend sind, können die Kontakte 101, 103 n-Kontakte, und kann der Kontakt 102 ein p-Kontakt sein. Alternativ kann eine inverse Ausgestaltung mit umgekehrten Leitfähigkeiten und damit Polaritäten der Kontakte 101, 102, 103 vorgesehen sein.
  • Der Aufbau des Halbleiterchips 100 ermöglicht eine Kontaktierung über den ersten Kontakt 101 und den zweiten Kontakt 102 oder über den dritten Kontakt 103 und den zweiten Kontakt 102. Ein Kontaktieren zum Herstellen eines elektrischen Anschlusses zu dem ersten Halbleiterbereich 121 kann wahlweise über den vorderseitigen Kontakt 101 oder den rückseitigen zusätzlichen Kontakt 103 erfolgen. Der Halbleiterchip 100 bietet daher eine hohe Flexibilität in Bezug auf eine Verwendung bzw. Verdrahtung in einer Leuchtvorrichtung. Ferner kann eine Chipanordnung mit einer hohen Packungsdichte verwirklicht werden.
  • Anhand der folgenden 2 bis 4 werden mögliche Ausgestaltungen des Halbleiterchips 100 näher beschrieben. Hierbei kann es sich jeweils um Oberflächenemitter handeln. Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt werden, auch in Bezug auf andere Ausgestaltungen zutreffen können.
  • 2 zeigt eine seitliche Darstellung einer möglichen Ausführungsform eines Halbleiter- bzw. Leuchtdiodenchips 111, welche für den Halbleiterchip 100 von 1 in Betracht kommen kann. Der Halbleiterchip 111 weist die oben bereits erwähnte Halbleiterschichtenfolge 120 mit dem ersten Halbleiterbereich 121, dem zweiten Halbleiterbereich 122 und der dazwischen angeordneten aktiven Zone 125 auf. Die vorderseitig vorgesehene Halbleiterschichtenfolge 120 ist in Form eines Halbleiterkörpers strukturiert, und ist mit dem zweiten Halbleiterbereich 122 auf einer elektrisch leitfähigen Stromaufweitungsschicht 133 angeordnet. Die Stromaufweitungsschicht 133 kontaktiert den zweiten Halbleiterbereich 122. Auf der Stromaufweitungsschicht 133 ist seitlich neben der Halbleiterschichtenfolge 120 der vorderseitige zweite Kontakt 102 angeordnet.
  • Der Halbleiterchip 111 weist des Weiteren eine Durchkontaktierung 135 auf. Für die Durchkontaktierung 135 ist eine sich vertikal durch die Stromaufweitungsschicht 133, den zweiten Halbleiterbereich 122, die aktive Zone 125 und in den ersten Halbleiterbereich 121 hinein erstreckende Ausnehmung ausgebildet, welche am Rand mit einer Isolationsschicht 132, und mit einer von der Isolationsschicht 132 umgebenen elektrisch leitfähigen Schicht 131 verfüllt ist. Die leitfähige Schicht 131 kontaktiert den ersten Halbleiterbereich 121. Außerhalb der Durchkontaktierung 135 liegen die Stromaufweitungsschicht 133, die Isolationsschicht 132 und die leitfähige Schicht 131 übereinander in Form eines Schichtenstapels vor. Es ist möglich, den Halbleiterchip 111 mit mehreren lateral nebeneinander angeordneten Durchkontaktierungen 135 zu verwirklichen.
  • Wie des Weiteren in 2 gezeigt ist, weist die leitfähige Schicht 131 seitlich neben der Halbleiterschichtenfolge 120 einen freiliegenden Teilbereich auf, auf welchem der vorderseitige erste Kontakt 101 angeordnet ist. Die leitfähige Schicht 131 ist ferner auf einem elektrisch leitfähigen Substrat 130 angeordnet. Es ist möglich, dass zwischen der Schicht 131 und dem Substrat 130 eine zusätzliche elektrisch leitfähige Verbindungsschicht angeordnet ist (nicht dargestellt). Auf dem Substrat 130 ist rückseitig der dritte Kon- takt 103 angeordnet. Das leitfähige Substrat 130 kann ein dotiertes Halbleitermaterial aufweisen. Die leitfähigen Schichten 131, 133 können aus geeigneten elektrisch leitfähigen Materialien, zum Beispiel metallischen Materialien oder dotierten Halbleitermaterialien, ausgebildet sein.
  • Anhand von 2 wird die elektrische Verbindung zwischen den unterschiedlichen Halbleiterbereichen 121, 122 der Halbleiterschichtenfolge 120 und den zugeordneten Kontakten 101, 102, 103 deutlich. Der zweite Kontakt 102 ist über die Stromaufweitungsschicht 133 elektrisch mit dem zweiten Halbleiterbereich 122 verbunden. Der erste Kontakt 101 ist über die leitfähige Schicht 131 und die Durchkontaktierung 135 elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden. Der dritte Kontakt 103 ist über das leitfähige Substrat 130, die leitfähige Schicht 131 und die Durchkontaktierung 135 an den ersten Halbleiterbereich 121 angeschlossen. Durch die Positionierung des ersten und zweiten Kontakts 101, 102 seitlich neben der Halbleiterschichtenfolge 120 kann eine Abschattung bzw. Absorption einer aus der Halbleiterschichtenfolge 120 austretenden Strahlung vermieden werden.
  • Bei dem Halbleiterchip 111 sind die Kontakte 101, 102, 103 über Komponenten wie das Substrat 130, die Durchkontaktierung 135 und entsprechende Schichten 131, 133 elektrisch mit den zugehörigen Halbleiterbereichen 121, 122 der Halbleiterschichtenfolge 120 verbunden. Möglich sind jedoch auch unmittelbare elektrische Verbindungen, wie es in den folgenden Ausgestaltungen der Fall ist.
  • 3 zeigt eine seitliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterchips 112, welche für den Halbleiterchip 100 von 1 in Betracht kommen kann. Bei dem Halbleiterchip 112 ist die Halbleiterschichtenfolge 120 mit dem ersten Halbleiterbereich 121 auf einem elektrisch leitfähigen Substrat 130 angeordnet. Es liegt eine im Vergleich zu 2 umgekehrte Anordnung der Halbleiterbereiche 121, 122 vor. Die Halbleiterschichtenfolge 120 besitzt eine Stufenform. Hierdurch weisen der erste Halbleiterbereich 121 und der zweite Halbleiterbereich 122 für eine vorderseitige Kontaktierung zugängige Teilbereiche auf. In diesen Bereichen sind der erste und zweite Kontakt 101, 102 direkt auf dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 121, 122 angeordnet, so dass diese unmittelbar von den Kontakten 101, 102 kontaktiert werden. Zwischen der Halbleiterschichtenfolge 120 und dem Substrat 130 kann eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht vorgesehen sein (nicht dargestellt). Auf dem leitfähigen Substrat 130 ist rückseitig der dritte Kontakt 103 angeordnet. Der Kontakt 103 ist über das leitfähige Substrat 130 elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden.
  • 4 zeigt eine seitliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterchips 113, welche für den Halbleiterchip 100 von 1 vorgesehen sein kann. Die Halbleiterschichtenfolge 120 des Halbleiterchips 113 ist ebenfalls mit dem ersten Halbleiterbereich 121 auf einem elektrisch leitfähigen Substrat 130 angeordnet. Vorderseitig ist der zweite Kontakt 102 direkt auf dem zweiten Halbleiterbereich 122 der Halbleiterschichtenfolge 120 angeordnet. Zwischen der Halbleiterschichtenfolge 120 und dem Substrat 130 kann eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht vorgesehen sein (nicht dargestellt). Auf dem leitfähigen Substrat 130 ist rückseitig der dritte Kontakt 103 angeordnet. Der Kontakt 103 ist über das leitfähige Substrat 130 elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden.
  • Der Halbleiterchip 113 weist ferner eine Durchkontaktierung 155 auf. Für die Durchkontaktierung 155 ist eine sich vertikal durch den zweiten Halbleiterbereich 122, die aktive Zone 125 und in den ersten Halbleiterbereich 121 hinein erstreckende Ausnehmung ausgebildet, welche am Rand mit einer Isolationsschicht 152 und mit einer von der Isolationsschicht 152 umgebenen elektrisch leitfähigen Schicht 151, zum Beispiel aus einem metallischen Material, verfüllt ist. Die leitfähige Schicht 151 kontaktiert den ersten Halbleiterbereich 121. Außerhalb der Durchkontaktierung 155 bzw. im Bereich der Vorderseite 105 weist die Isolationsschicht 152 einen seitlich auskragenden Teilbereich auf. In diesem Bereich und auf der Isolationsschicht 152 ist der erste Kontakt 101 angeordnet. Der erste Kontakt 101 kann, wie in 4 angedeutet ist, ein Teilbereich der leitfähigen Schicht 151 sein. Es ist jedoch auch möglich, den Kontakt 101 in Form einer separaten, mit der Schicht 151 verbundenen Schicht auszubilden. Über die Durchkontaktierung 155 ist der erste Kontakt 101 an den ersten Halbleiterbereich 121 angeschlossen.
  • Der Aufbau des Halbleiterchips 100 von 1, für welchen die Ausgestaltungen der 2 bis 4 oder auch andere Ausgestaltungen in Betracht kommen können, ermöglicht es, eine Leuchtvorrichtung auf flexible Art und Weise mit eng nebeneinander angeordneten Halbleiterchips zu verwirklichen. Mögliche Ausgestaltungen werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Hierbei kommt jeweils, wie in der Aufsichtsdarstellung von 5 gezeigt ist, ein Träger 160 für einundzwanzig optoelektronische Halbleiterchips zum Einsatz. Diese werden in Form einer Matrix angeordnet, wie anhand von Chippositionen 168 angedeutet ist. Da ungehäuste Chips zum Einsatz kommen, kann die Vorrichtung als Package oder auch COB-Package (Chip-on-Board) bezeichnet werden. Die Chips sind relativ nahe zueinander positioniert, wodurch die Vorrichtung eine hohe Leistung und Leuchtdichte besitzen kann. Des Weiteren sind die Chips platzsparend bzw. in direkter Weise in Reihe elektrisch miteinander verbunden. Die Reihenverbindung besitzt einen in 5 anhand eines Pfeils angedeuteten mäanderförmigen Verlauf, und erstreckt sich zwischen zwei mit „+“ und „–“ gekennzeichneten und an den Enden der Reihe vorliegenden Chips.
  • 6 zeigt eine Aufsichtsdarstellung einer Leuchtvorrichtung 191, bei welcher auf einem Träger 160 (lediglich) optoelektronische Halbleiterchips 100 von 1 angeordnet und über Bonddrähte 165 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Ein dazugehöriger seitlicher Schichtaufbau ist in 7 gezeigt. Der Träger 160 weist ein Basissubstrat 161, zum Beispiel aus einem keramischen Material oder einem metallischen Material wie Kupfer, und eine großflächige Isolationsschicht 162 auf. Die Halbleiterchips 100 sind auf der Isolation 162 angeordnet, und können zum Beispiel unter Verwendung eines nicht gezeigten Klebstoffs hierauf befestigt sein.
  • Die Reihenverbindung der Halbleiterchips 100 bei der Vorrichtung 191 über die Bonddrähte 165 ist ausschnittsweise in 8 veranschaulicht. Der in 8 links angeordnete Halbleiterchip 100 ist der in 6 mit „+“gekennzeichnete Chip 100. In 8 ist abweichend von der Aufsichtsdarstellung von 6 eine sich lediglich in eine Richtung erstreckende Anordnung nebeneinander positionierter Chips 100 gezeigt. Eine solche Darstellung ist auch für weiter unten beschriebene Vorrichtungen gewählt.
  • Anhand von 8 wird deutlich, dass über die Bonddrähte 165 jeweils ein vorderseitiger erster Kontakt 101 und ein vorderseitiger zweiter Kontakt 102 zweier benachbarter Halbleiterchips 100 direkt verbunden sind. Hierdurch sind jeweils n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche benachbarter Halbleiterchips 100 in Reihe geschaltet. Die Halbleiterchips 100 können zum Beispiel einen n-leitenden ersten Halbleiterbereich 121 und einen p-leitenden zweiten Halbleiterbereich 122 aufweisen, wodurch jeweils ein n-Kontakt 101 an einen p-Kontakt 102 angeschlossen ist. Alternativ sind hierzu inverse Polaritäten möglich. Der Zusatzkontakt 103 der Halbleiterchips 100 ist in dieser Ausgestaltung nicht genutzt.
  • 9 zeigt einen alternativen Schichtaufbau der Vorrichtung 191. Hierbei weist der Träger 160 das Basissubstrat 161 ohne eine großflächige Isolation auf. Stattdessen sind auf dem Basissubstrat 161 separate Teilabschnitte einer Isolation 162 im Bereich der einzelnen Halbleiterchips 100 angeordnet. Hierdurch kann eine Montageposition für die Halbleiterchips 100 auf dem Träger 160 vorgegeben werden. Möglich ist es auch, dass es sich bei der Isolation 162 zum Beispiel um einen zum Befestigen der Chips 100 auf dem Basissubstrat 161 eingesetzten isolierenden Klebstoff handelt.
  • Anhand der folgenden Figuren werden weitere Leuchtvorrichtungen mit Halbleiterchips 100 beschrieben, bei denen bei sämtlichen oder einem Teil der Halbleiterchips 100 der Zusatzkontakt 103 anstelle des Kontakts 101 für eine elektrische Kontaktierung genutzt wird. Gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Es wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Auch können Merkmale und Details, welche hinsichtlich einer Ausgestaltung genannt werden, in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zutreffen.
  • 10 zeigt eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 192 mit einer Chipanordnung auf einem Träger 160. Hierbei kommt eine Kombination von optoelektronischen Halbleiterchips 100 mit optoelektronischen Halbleiterchips 170 zum Einsatz. Die Halbleiterchips 100, 170 sind in Reihe verbunden, wobei in periodischer Weise jeweils ein Halbleiterchip 100 mit einem Halbleiterchip 170 verschaltet ist. Eine Variante mit Halbleiterchips 180 statt der Halbleiterchips 170 wird weiter unten näher beschrieben.
  • 10 zeigt, dass eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Chips 100, 170 abwechselnd über Bonddrähte 165 und eine Metallisierung des Trägers 160 in Form von separaten und an die Reihenverbindung angepassten flächigen Verbindungsstrukturen 163 hergestellt ist. Die Verbindungsstrukturen 163 dienen als Kontaktflächen und Leiterbahnen, und werden im Folgenden als Kontaktflächen 163 bezeichnet. Jede der Kontaktflächen 163 trägt jeweils zwei Halbleiterchips 100, 170. Wie in dem dazugehörigen seitlichen Schichtaufbau von 11 gezeigt ist, weist der Träger 160 ein Basissubstrat 161, eine hierauf angeordnete großflächige Isolation 162, und hierauf die Kontaktflächen 163 auf.
  • Die Reihenverbindung der Halbleiterchips 100, 170 bei der Vorrichtung 192 über die Bonddrähte 165 und Kontaktflächen 163 ist ausschnittsweise in 12 veranschaulicht. Hierbei ist ferner der Aufbau der Halbleiterchips 170 anhand der unterschiedlichen Kontaktdarstellungen angedeutet. Ein Halbleiterchip 170 ist vergleichbar zu einem Halbleiterchip 100 für ein flexibles Kontaktieren ausgebildet und weist zwei Vorderseitenkontakte 171, 172 und einen Rückseitenkontakt 173 auf. Die Vorderseitenkontakte 171, 172 eines Chips 170 sind elektrisch mit unterschiedlichen, beidseitig einer aktiven Zone angeordneten Halbleiterbereichen einer Halbleiterschichtenfolge verbunden. Der rückseitige Kontakt 173 ist an denselben Halbleiterbereich wie der vorderseitige Kontakt 171 angeschlossen. Ein Halbleiterchip 170 kann zum Beispiel einen Aufbau analog der 2 bis 4 aufweisen.
  • Wie in 12 gezeigt ist, sind die Halbleiterchips 100, 170 mit den Rückseitenkontakten 103, 173 auf den Kontaktflächen 163 des Trägers 160 angeordnet. Eine Befestigung und elektrische Anbindung an die Kontaktflächen 163 kann zum Beispiel über ein Lotmittel oder einen elektrisch leitfähigen Klebstoff verwirklicht sein (nicht dargestellt). Die Reihenverbindung ist dadurch hergestellt, dass bei jeweils zwei benachbarten und auf einer gemeinsamen Kontaktfläche 163 angeordneten Halbleiterchips 100, 170 die Rückseitenkontakte 103, 173 elektrisch über die zugehörige Kontaktfläche 163 verbunden sind. Bei jeweils zwei benachbarten und auf unterschiedlichen Kontaktflächen 163 angeordneten Halbleiterchips 100, 170 ist ein Vorderseitenkontakt 102 über einen Bonddraht 165 an einen Vorderseitenkontakt 172 angeschlossen. Die Kontakte 101, 171 der Halbleiterchips 100, 170 sind in dieser Ausgestaltung nicht genutzt.
  • Die Halbleiterchips 100, 170 sind derart ausgebildet und miteinander verschaltet, dass n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche benachbarter Halbleiterchips 100, 170 elektrisch in Reihe verbunden sind. Die über die Bonddrähte 165 zusammen geschalteten Kontakte 102, 173 und die über die Kontaktflächen 163 zusammen geschalteten Kontakte 103, 173 stellen hierbei Kontakte unterschiedlicher Polaritäten (n- und p-Kontakte) dar, welche bei den jeweiligen Halbleiterchips 100, 170 elektrisch mit Halbleiterbereichen unterschiedlicher Leitfähigkeiten verbunden sind. Dies ist in 12 anhand der unterschiedlichen Kontaktdarstellungen angedeutet. Die Halbleiterchips 100, 170 können zu diesem Zweck baugleich, aber mit umgekehrten Leitfähigkeiten der jeweiligen Halbleiterbereiche der Halbleiterschichtenfolgen hergestellt sein.
  • 13 zeigt ausschnittsweise eine modifizierte Ausgestaltung der Vorrichtung 192, bei der die Halbleiterchips 170 durch optoelektronische Halbleiterchips 180 ersetzt sind. Die 10, 11 können analog zur Anwendung kommen. Die Halbleiterchips 100, 180 sind auch hier abwechselnd über Bonddrähte 165 und Kontaktflächen 163 des Trägers 160 in Reihe geschaltet. Ein Halbleiterchip 180 weist einen vorderseitigen Kontakt 181 und einen rückseitigen Kontakt 182 auf. Die Kontakte 181, 182 sind elektrisch mit unterschiedlichen, beidseitig einer aktiven Zone angeordneten Halbleiterbereichen einer Halbleiterschichtenfolge verbunden, wie anhand der Kontaktdarstellungen angedeutet ist. Die Halbleiterchips 100, 180 sind mit den Rückseitenkontakten 103, 182 auf den Kontaktflächen 163 des Trägers 160 angeordnet, und zum Beispiel über ein Lotmittel oder einen leitfähigen Klebstoff hierauf befestigt. Bei jeweils zwei benachbarten und auf einer gemeinsamen Kontaktfläche 163 angeordneten Halbleiterchips 100, 180 sind die Rückseitenkontakte 103, 182 elektrisch über die zugehörige Kontaktfläche 163 verbunden. Bei jeweils zwei benachbarten und auf unterschiedlichen Kontaktflächen 163 angeordneten Halbleiterchips 100, 180 ist ein Vorderseitenkontakt 102 über einen Bonddraht 165 an einen Vorderseitenkontakt 181 angeschlossen. Die Kontakte 101 der Halbleiterchips 100 sind in dieser Ausgestaltung nicht genutzt.
  • Bei der Ausgestaltung von 13 sind ebenfalls abwechselnd n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche der Halbleiterchips 100, 180 elektrisch in Reihe geschaltet. Hierbei stellen die Kontakte 102, 181 und die Kontakte 103, 182 Kontakte unterschiedlicher Polaritäten dar, welche bei den jeweiligen Halbleiterchips 100, 180 elektrisch mit Halbleiterbereichen unterschiedlicher Leitfähigkeiten verbunden sind.
  • 14 zeigt eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 193, bei welcher Halbleiterchips 100 mit Halbleiterchips 170 oder 180 kombiniert und über Bonddrähte 165 und eine Metallisierung eines Trägers 160 in Form von Verbindungsstrukturen bzw. Kontaktflächen 163 in Reihe geschaltet sind. Die Vorrichtung 193 stellt eine Kombination der zuvor erläuterten Vorrichtungen 191, 192 dar. Ein Teil der Halbleiterchips 100 ist auf eines Isolation 162, und ein anderer Teil der Halbleiterchips 100 ist auf Kontaktflächen 163 des Trägers 160, hier zusammen mit Halbleiterchips 170 oder 180, angeordnet. Dies ist ebenfalls in dem seitlichen Schichtaufbau von 15 gezeigt.
  • 16 zeigt ausschnittsweise die bei der Vorrichtung 193 vorliegende Reihenschaltung bei Verwendung der Halbleiterchips 170. Mehrere Halbleiterchips 100 sind in der anhand von 8 erläuterten Art und Weise verbunden, indem Bonddrähte 165 an die Vorderseitenkontakte 101, 102 angeschlossen sind. In Bezug auf die Halbleiterchips 170 ergibt sich eine zu 12 vergleichbare Ausgestaltung. Der Rückseitenkontakt 173 eines Halbleiterchips 170 ist über eine Kontaktfläche 163 mit dem Rückseitenkontakt 103 eines Halbleiterchips 100 verbunden. Auf der Kontaktfläche 163 sind die beiden Chips 100, 170 angeordnet. Eine Verbindung des betreffenden Halbleiterchips 170 mit einem anderen, auf der Isolation 162 angeordneten Halbleiterchip 100 ist über einen Bonddraht 165 hergestellt, welcher an die Vorderseitenkontakte 102, 172 angeschlossen ist. Anhand der Kontaktdarstellungen wird deutlich, dass n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche der Halbleiterchips 100, 170 seriell verbunden sind.
  • Bei Einsatz von Halbleiterchips 180 liegt eine zu 16 vergleichbare Struktur vor. Hierbei ist ein Halbleiterchip 180 über einen Bonddraht 165 an einen Halbleiterchip 100, und über eine Kontaktfläche 163 an einen anderen Halbleiterchip 100 angeschlossen (vgl. 13).
  • Die Vorrichtungen 191, 192, 193 stellen mögliche Beispiele dar, anhand derer die flexiblen Kontaktierungsmöglichkeiten eines Halbleiterchips 100, d.h. über die Kontakte 101, 102 oder über die Kontakte 103, 102, deutlich werden. Es sind weitere Vorrichtungen denkbar, welche zum Beispiel andere Anzahlen und geometrische Anordnungen von Chips aufweisen können. Ferner können anstelle von Reihenverbindungen Parallelverbindungen oder auch Kombinationen aus Reihen- und Parallelverbindungen von Chips vorgesehen sein. Die unterschiedlichen Vorrichtungen können jeweils mit mehreren und identisch aufgebauten Halbleiterchips 100 verwirklicht werden. Ein unterschiedliches Verschalten der Halbleiterchips 100 kann zum Beispiel durch Platzverhältnisse, die Ausgestaltung eines Trägers oder anderer Komponenten einer Vorrichtung vorgegeben sein.
  • 17 zeigt in einer Aufsichtsdarstellung eine weitere Variante eines Halbleiterchips 100. Der Halbleiterchip 100 besitzt eine rechteckige bzw. quadratische Kontur. Der Halbleiterchip 100 weist an der Vorderseite zwei erste Kontakte 101 und zwei zweite Kontakte 102 auf. Die Kontakte 101, 102 sind im Bereich der Ecken des Halbleiterchips 100 angeordnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine noch höhere Flexibilität für das Kontaktieren des Halbleiterchips 100. Dadurch können relativ platzsparende und kurze elektrische Verbindungen zu anderen Chips verwirklicht werden.
  • Abgesehen von der Darstellung in 17 sind weitere mögliche Varianten des Halbleiterchips 100 mit mehreren Vorderseitenkontakten 101, 102 denkbar. Beispielsweise können drei erste Kontakte 101 und lediglich ein zweiter Kontakt 102, oder auch eine andere Anzahl und/oder Positionierung von Kontakten 101, 102 in Betracht kommen.
  • Anhand der folgenden Figuren werden weitere mögliche Ausführungsformen von optoelektronischen Halbleiterchips und Leuchtvorrichtungen beschrieben. Diese weisen einen ähnlichen Aufbau wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf. Im Hinblick auf Details zu übereinstimmenden Merkmalen, Vorteilen usw. wird auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen.
  • 18 zeigt eine stark vereinfachte seitliche Darstellung eines weiteren optoelektronischen Halbleiterchips 200, welcher zum Erzeugen einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist. Der Halbleiterchip 200, welcher ein Leuchtdiodenchip sein kann, weist einen Kontakt 203 im Bereich einer Vorderseite 105 und zwei Kontakte 201, 202 im Bereich einer zu der Vorderseite 105 entgegen gesetzten Rückseite 106 auf. Zur Strahlungserzeugung weist der Halbleiterchip 200 eine Halbleiterschichtenfolge 120 auf, welche die bereits genannte Struktur, d.h. mit einer aktiven Zone 125 zwischen einem ersten und zweiten Halbleiterbereich 121, 122 mit unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen umfasst (nicht in 18 gezeigt, vgl. die Ausgestaltungen der 19 bis 21). Die Kontakte 201, 202, 203 können aus einem metallischen Material ausgebildet sein, und in Form von Kontaktflächen vorliegen.
  • Der rückseitige Kontakt 201 des Halbleiterchips 200 ist elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden. Der weitere rückseitige Kontakt 202 ist elektrisch mit dem zweiten Halbleiterbereich 122 verbunden. Die Rückseitenkontakte 201, 202 werden im Folgenden auch als erster Kontakt 201 und zweiter Kontakt 202 bezeichnet. Der vorderseitige Kontakt 203, welcher ebenfalls elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden ist, wird im Folgenden als dritter Kontakt bzw. Zusatzkontakt 203 bezeichnet. Die Zugehörigkeit zu den Halbleiterbereichen 121, 122 und ist anhand der unterschiedlichen Kontaktdarstellungen angedeutet. Sofern der erste Halbleiterbereich 121 n-leitend und der zweite Halbleiterbereich 122 p-leitend sind, können die Kontakte 201, 203 n-Kontakte, und kann der Kontakt 202 ein p-Kontakt sein. Alternativ ist eine inverse Ausgestaltung möglich.
  • Der Aufbau des Halbleiterchips 200 ermöglicht eine Kontaktierung über die Kontakte 201, 202 oder über die Kontakte 203, 202. Der Halbleiterchip 200 bietet daher, wie der zuvor beschriebene Halbleiterchip 100, eine hohe Flexibilität in Bezug auf eine Verwendung bzw. Verdrahtung in einer Leuchtvorrichtung.
  • Anhand der folgenden 19 bis 21 werden mögliche Ausgestaltungen des Halbleiterchips 200 näher beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt werden, auch in Bezug auf andere Ausgestaltungen zutreffen können.
  • 19 zeigt eine seitliche Darstellung einer Ausführungsform eines Halbleiterchips 211, welche für den Halbleiterchip 200 vorgesehen sein kann. Bei dem Halbleiterchip 211 ist die Halbleiterschichtenfolge 120 auf einem Substrat 140 angeordnet. Im Gegensatz zu den Halbleiterchips 111, 112, 113 ist die Halbleiterschichtenfolge 120 rückseitig, und ist das Substrat 140 demgegenüber vorderseitig vorgesehen. Die Halbleiterschichtenfolge 120 besitzt eine Stufenform, wodurch der erste und zweite Halbleiterbereich 121, 122 für eine rückseitige Kontaktierung zugängige Teilbereiche aufweisen. In diesen Bereichen sind der erste und zweite Kontakt 201, 202 direkt auf dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 121, 122 angeordnet, so dass diese unmittelbar von den Kontakten 201, 202 kontaktiert werden.
  • Das Substrat 140 des Halbleiterchips 211 ist elektrisch leitfähig und durchlässig für die in der aktiven Zone 125 erzeugte Strahlung. Das Substrat 140 kann zum Beispiel aus dotiertem SiC ausgebildet sein. Infolge der durchlässigen Ausgestaltung kann die von der Halbleiterschichtenfolge 120 kommende Strahlung in das Substrat 140 eingekoppelt, und über das Substrat 140 wieder abgegeben werden. Auf dem Substrat 140 ist der dritte Kontakt 203 angeordnet. Der Kontakt 203 ist über das leitfähige Substrat 140 elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich 121 verbunden.
  • 20 zeigt eine seitliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Halbleiterchips 212, welche für den Halbleiterchip 200 von 18 vorgesehen sein kann. Hierbei ist ebenfalls eine rückseitige Halbleiterschichtenfolge 120 auf einem leitfähigen und strahlungsdurchlässigen Substrat 140 angeordnet. Der zweite Kontakt 202 befindet sich direkt auf dem zweiten Halbleiterbereich 122 der Halbleiterschichtenfolge 120. Der dritte Kontakt 203 ist auf dem Substrat 140 angeordnet und über das Substrat 140 an den ersten Halbleiterbereich 121 angeschlossen.
  • Der Halbleiterchip 212 weist ferner eine Durchkontaktierung 155 auf. Hierfür ist eine sich vertikal durch den zweiten Halbleiterbereich 122, die aktive Zone 125 und in den ersten Halbleiterbereich 121 hinein erstreckende Ausnehmung ausgebildet, welche mit einer Isolationsschicht 152 und mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 151 verfüllt ist. Die leitfähige Schicht 151 kontaktiert den ersten Halbleiterbereich 121. Außerhalb der Durchkontaktierung 155 bzw. im Bereich der Rückseite 106 weist die Isolationsschicht 152 einen seitlich auskragenden Teilbereich auf. In diesem Bereich und auf der Isolationsschicht 152 ist der erste Kontakt 201 angeordnet. Der erste Kontakt 201 kann ein Teilbereich der leitfähigen Schicht 151 oder eine separate, mit der Schicht 151 verbundene Schicht sein. Über die Durchkontaktierung 155 ist der erste Kontakt 201 an den ersten Halbleiterbereich 121 angeschlossen.
  • Die Halbleiterchips 211, 212 stellen, aufgrund der Ausgestaltung mit dem vorderseitig vorgesehenen transparenten Substrat 140, mögliche Varianten eines Flip-Chip-Aufbaus dar. Daher kann es sich bei den Halbleiterchips 211, 212 um sogenannte Volumenemitter handeln, bei denen eine Strahlung sowohl über eine vorderseitige Oberfläche bzw. nach oben als auch seitlich abgestrahlt werden kann.
  • 21 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halbleiterchips 213, welche für den Halbleiterchip 200 von 18 vorgesehen sein kann. Der Halbleiterchip 213 kann ein Oberflächenemitter sein, bei dem im Unterschied zu den Halbleiterchips 211, 212 die Halbleiterschichtenfolge 120 vorderseitig platziert ist. Die Halbleiterschichtenfolge 120 ist mit dem zweiten Halbleiterbereich 122 auf einem elektrisch leitfähigen Substrat 130 angeordnet. Zwischen der Halbleiterschichtenfolge 120 und dem Substrat 130 kann eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht vorgesehen sein (nicht dargestellt). Der dritte Kontakt 203 ist auf dem ersten Halbleiterbereich 121 der Schichtenfolge 120, und der zweite Kontakt 202 ist rückseitig auf dem Substrat 130 angeordnet. Über das Substrat 130 ist der Kontakt 202 an den zweiten Halbleiterbereich 122 angeschlossen.
  • Der Halbleiterchip 213 weist ebenfalls eine Durchkontaktierung 155 auf. Hierfür ist eine sich vertikal durch das Substrat 130, den zweiten Halbleiterbereich 122, die aktive Zone 125 und in den ersten Halbleiterbereich 121 hinein erstreckende Ausnehmung ausgebildet, welche mit einer Isolationsschicht 152 und einer elektrisch leitfähigen Schicht 151 verfüllt ist. Die Schicht 151 kontaktiert den ersten Halbleiterbereich 121. Im Bereich der Rückseite 106 weist die Isolationsschicht 152 einen seitlich auskragenden Teilbereich auf. In diesem Bereich befindet sich der erste Kontakt 201, welcher ein Teilbereich der Schicht 151 oder eine separate, an die Schicht 151 angrenzende Schicht sein kann. Über die Durchkontaktierung 155 ist der erste Kontakt 201 an den ersten Halbleiterbereich 121 angeschlossen.
  • Der Aufbau des Halbleiterchips 200 von 18, für welchen die Ausgestaltungen der 19 bis 21 oder auch andere Ausgestaltungen vorgesehen sein können, ermöglicht es, eine Leuchtvorrichtung auf flexible Art und Weise mit eng gepackten Halbleiterchips zu verwirklichen. Mögliche Ausgestaltungen werden im Folgenden näher beschrieben. Hierbei wird erneut jeweils ein Träger 160 eingesetzt, und sind die Chips entsprechend des Schemas von 5 positioniert und in Reihe elektrisch miteinander verbunden.
  • 22 zeigt eine Aufsichtsdarstellung einer Leuchtvorrichtung 291, bei welcher auf einem Träger 160 (lediglich) optoelektronische Halbleiterchips 200 von 18 angeordnet sind. Die Halbleiterchips 200 sind über eine Metallisierung des Trägers 160 in Form von entsprechend angepassten Verbindungsstrukturen bzw. Kontaktflächen 163 elektrisch miteinander verbunden. Der Träger 160 weist ferner, wie in dem dazugehörigen seitlichen Schichtaufbau von 23 gezeigt ist, ein Basissubstrat 161 und eine großflächige Isolation 162 auf, auf welcher die Kontaktflächen 163 angeordnet sind.
  • 24 veranschaulicht ausschnittsweise die bei der Vorrichtung 291 vorliegende Reihenverbindung der Halbleiterchips 200. Die Halbleiterchips 200 sind mit den Rückseitenkontakten 201, 202 auf den Kontaktflächen 163 des Trägers 160 angeordnet. Eine Befestigung und elektrische Anbindung an die Kontaktflächen 163 kann zum Beispiel über ein Lotmittel oder einen elektrisch leitfähigen Klebstoff verwirklicht sein (nicht dargestellt). Jeder Halbleiterchip 200 ist mit den rückseitigen Kontakten 201, 202 auf zwei Kontaktflächen 163 angeordnet. Über eine Kontaktfläche 163 sind daher jeweils ein erster Kontakt 201 und ein zweiter Kontakt 202 zweier benachbarter Halbleiterchips 200 in direkter Weise verbunden. Hierdurch sind jeweils n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche benachbarter Halbleiterchips 200 in Reihe geschaltet. Die Halbleiterchips 200 können zum Beispiel einen n-leitenden ersten Halbleiterbereich 121 und einen p-leitenden zweiten Halbleiterbereich 122 aufweisen, wodurch jeweils ein n-Kontakt 201 an einen p-Kontakt 202 angeschlossen ist. Alternativ sind hierzu inverse Polaritäten möglich. Der Zusatzkontakt 203 der Halbleiterchips 200 ist in dieser Ausgestaltung nicht genutzt.
  • Anhand der folgenden Figuren werden weitere Leuchtvorrichtungen mit Halbleiterchips 200 beschrieben, bei denen bei sämtlichen oder einem Teil der Halbleiterchips 200 der Zusatzkontakt 203 anstelle des Kontakts 201 für eine elektrische Kontaktierung genutzt wird. Gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Es wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Auch können Merkmale und Details, welche hinsichtlich einer Ausgestaltung genannt werden, in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zutreffen.
  • 25 zeigt eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 292, bei welcher eine Kombination von optoelektronischen Halbleiterchips 200 mit optoelektronischen Halbleiterchips 270 auf einem Träger 160 zum Einsatz kommt. Die Halbleiterchips 200, 270 sind in Reihe verbunden, wobei in periodischer Weise jeweils ein Halbleiterchip 200 mit einem Halbleiterchip 270 verschaltet ist. Eine Variante mit Halbleiterchips 280 statt der Halbleiterchips 270 wird weiter unten näher beschrieben. Eine Reihenverbindung der Halbleiterchips 200, 270 ist abwechselnd über Bonddrähte 165 und Kontaktflächen 163 des Trägers 160 hergestellt. Jede der Kontaktflächen 163 trägt jeweils zwei Halbleiterchips 200, 270.
  • Die Reihenverbindung der Halbleiterchips 200, 270 bei der Vorrichtung 292 ist ausschnittsweise in 26 veranschaulicht. Anhand der unterschiedlichen Kontaktdarstellungen ist ferner der Aufbau der Halbleiterchips 270 angedeutet. Ein Halbleiterchip 270 ist vergleichbar zu einem Halbleiterchip 200 für ein flexibles Kontaktieren ausgebildet und weist zwei Rückseitenkontakte 271, 272 und einen Vorderseitenkontakt 273 auf. Die Rückseitenkontakte 271, 272 eines Chips 270 sind elektrisch mit unterschiedlichen, beidseitig einer aktiven Zone angeordneten Halbleiterbereichen einer Halbleiterschichtenfolge verbunden. Der rückseitige Kontakt 271 ist an denselben Halbleiterbereich wie der vorderseitige Kontakt 273 angeschlossen. Ein Halbleiterchip 270 kann zum Beispiel einen Aufbau analog der 19 bis 21 aufweisen.
  • Die Halbleiterchips 200, 270 sind mit den Rückseitenkontakten 202, 272 auf den Kontaktflächen 163 des Trägers 160 angeordnet, und zum Beispiel über ein Lotmittel oder einen elektrisch leitfähigen Klebstoff an diese angebunden. Bei jeweils zwei benachbarten und auf einer gemeinsamen Kontaktfläche 163 angeordneten Halbleiterchips 200, 270 sind die Kontakte 202, 272 elektrisch über die zugehörige Kontaktfläche 163 verbunden. Bei jeweils zwei benachbarten und auf unterschiedlichen Kontaktflächen 163 angeordneten Halbleiterchips 100, 170 ist ein Vorderseitenkontakt 273 über einen Bonddraht 165 an einen Vorderseitenkontakt 203 angeschlossen. Die Kontakte 201, 271 der Halbleiterchips 100, 170 bleiben in dieser Ausgestaltung ungenutzt.
  • Bei den Halbleiterchips 200, 270 sind ebenfalls n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche benachbarter Halbleiterchips 200, 270 elektrisch in Reihe verbunden sind. In diesem Zusammenhang ist in 26 angedeutet, dass es sich bei den über die Kontaktflächen 163 zusammen geschalteten Kontakte 202, 272 und die über die Bonddrähte 165 zusammen geschalteten Kontakte 203, 273 um Kontakte verschiedener Polaritäten handelt, welche elektrisch mit Halbleiterbereichen unterschiedlicher Leitfähigkeiten verbunden sind. Die Halbleiterchips 200, 270 können zu diesem Zweck baugleich, aber mit umgekehrten Leitfähigkeiten der jeweiligen Halbleiterbereiche der Halbleiterschichtenfolgen hergestellt sein.
  • 27 zeigt ausschnittsweise eine modifizierte Ausgestaltung der Vorrichtung 292, bei der die Halbleiterchips 270 durch optoelektronische Halbleiterchips 280 ersetzt sind. Die Aufsichtsdarstellung von 25 kann analog zur Anwendung kommen. Auch hier sind die Halbleiterchips 200, 280 abwechselnd über Bonddrähte 165 und Kontaktflächen 163 des Trägers 160 in Reihe geschaltet. Ein Halbleiterchip 280 weist einen vorderseitigen Kontakt 281 und einen rückseitigen Kontakt 282 auf, welche elektrisch mit unterschiedlichen, beidseitig einer aktiven Zone angeordneten Halbleiterbereichen einer Halbleiterschichtenfolge verbunden sind. Die Halbleiterchips 200, 280 sind mit den Rückseitenkontakten 202, 282 auf den Kontaktflächen 163 des Trägers 160 angeordnet, und zum Beispiel über ein Lotmittel oder einen leitfähigen Klebstoff hierauf befestigt. Bei jeweils zwei benachbarten und auf einer gemeinsamen Kontaktfläche 163 angeordneten Halbleiterchips 200, 280 sind die Rückseitenkontakte 202, 282 elektrisch über die betreffende Kontaktfläche 163 verbunden. Bei jeweils zwei benachbarten und auf unterschiedlichen Kontaktflächen 163 angeordneten Halbleiterchips 200, 280 ist ein Vorderseitenkontakt 203 über einen Bonddraht 165 an einen Vorderseitenkontakt 281 angeschlossen. Die Kontakte 201 der Halbleiterchips 200 sind in dieser Ausgestaltung nicht genutzt.
  • Auch bei der Ausgestaltung von 27 sind abwechselnd n-leitende und p-leitende Halbleiterbereiche der Halbleiterchips 200, 280 elektrisch in Reihe geschaltet. Die Kontakte 202, 282 und die Kontakte 203, 281 sind Kontakte verschiedener Polaritäten, welche bei den jeweiligen Halbleiterchips 100, 180 elektrisch mit Halbleiterbereichen unterschiedlicher Leitfähigkeiten verbunden sind.
  • 28 zeigt eine Aufsichtsdarstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 293 mit Halbleiterchips 200 und Halbleiterchips 270 oder 280, welche über Bonddrähte 165 und Kontaktflächen 163 eines Trägers 160 in Reihe geschaltet sind. Die Vorrichtung 293 stellt eine Kombination der zuvor erläuterten Vorrichtungen 291, 292 dar. Die bei der Vorrichtung 293 vorliegende Reihenschaltung bei Verwendung der Halbleiterchips 270 ist ausschnittsweise in 29 gezeigt. Mehrere Halbleiterchips 200 bzw. deren Rückseitenkontakte 201, 202 sind in der anhand von 24 erläuterten Art und Weise über die Kontaktflächen 163 verbunden. In Bezug auf einen Halbleiterchip 270 liegt eine zu 26 vergleichbare Ausgestaltung vor. Der Rückseitenkontakt 272 des Halbleiterchips 270 ist über eine Kontaktfläche 163 mit dem Rückseitenkontakt 202 ei- nes Halbleiterchips 200 verbunden. Auf der Kontaktfläche 163 sind die beiden Chips 200, 270 angeordnet. Eine Verbindung des Halbleiterchips 270 mit einem anderen Halbleiterchip 200 ist über einen Bonddraht 165 verwirklicht, welcher an die Vorderseitenkontakte 203, 273 angeschlossen ist. Anhand der Kontaktdarstellungen wird die Reihenverbindung n-leitender und p-leitender Halbleiterbereiche der Halbleiterchips 200, 270 deutlich.
  • Bei Einsatz von Halbleiterchips 280 liegt eine zu 29 vergleichbare Struktur vor. Hierbei ist ein Halbleiterchip 280 über eine Kontaktfläche 163 an einen Halbleiterchip 200, und über einen Bonddraht 165 an einen anderen Halbleiterchip 200 angeschlossen (vgl. 27).
  • Die Vorrichtungen 291, 292, 293 stellen mögliche Beispiele dar, anhand derer die flexiblen Kontaktierungsmöglichkeiten eines Halbleiterchips 200, d.h. über die Kontakte 201, 202 oder über die Kontakte 203, 202, deutlich werden. Es sind weitere Vorrichtungen denkbar, welche zum Beispiel andere Anzahlen und geometrische Anordnungen von Chips, anstelle von Reihenverbindungen Parallelverbindungen, oder auch Kombinationen aus Reihen- und Parallelverbindungen von Chips aufweisen können. Die unterschiedlichen Vorrichtungen können jeweils mit mehreren und identisch aufgebauten Halbleiterchips 200 verwirklicht werden.
  • 30 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines Halbleiterchips 200, bei dem im Unterschied zu 18 zwei dritte Kontakte 203 im Bereich der Vorderseite 105 angeordnet sind. Die beiden Kontakte 203 befinden sich jeweils am Rand des Halbleiterchips 200. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine noch höhere Flexibilität für das Kontaktieren des Halbleiterchips 200. Dadurch können relativ platzsparende und kurze elektrische Verbindungen zu anderen Chips verwirklicht werden.
  • Dies trifft in gleicher Weise auf die in 31 gezeigte Ausgestaltung eines Halbleiterchips 200 zu. Hier gezeigt ist eine Rückseite des Halbleiterchips 200. Der Halbleiterchip 200 weist, neben einem zweiten Kontakt 202, zwei erste, im Bereich von Ecken angeordnete Kontakte 201 auf.
  • Abgesehen von den 30, 31 sind weitere mögliche Varianten des Halbleiterchips 200 denkbar, welche andere Anzahlen und/oder Positionen von Kontakten 201, 202, 203 aufweisen können. Es ist ferner möglich, die anhand der 30 und 31 beschriebenen Ausgestaltungen in einem Halbleiterchip 200 zu kombinieren.
  • Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen bzw. Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist insbesondere möglich, flexibel kontaktierbare Halbleiterchips abweichend von den in den Figuren dargestellten und beschriebenen Ausgestaltungen mit einem anderen Aufbau zu verwirklichen. Auch für Leuchtvorrichtungen sind anstelle der gezeigten Beispiele weitere Ausgestaltungen denkbar. Des Weiteren können anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zum Einsatz kommen.
  • Es wird ferner auf die Möglichkeit hingewiesen, eine Vorrichtung mit optoelektronischen Halbleiterchips zu verwirklichen, deren Halbleiterschichtenfolgen auf unterschiedlichen Halbleitermaterialien basieren. Auf diese Weise können die Halbleiterchips Lichtstrahlungen mit unterschiedlichen Farben, zum Beispiel blau und rot, abgeben. Es ist möglich, dass sich die Halbleiterchips durch die Halbleitermaterialien voneinander unterscheiden, und ansonsten im Wesentlichen baugleich sind.
  • Ferner können Halbleiterchips mit weiteren Komponenten kombiniert werden. Hierunter fällt zum Beispiel der Einsatz eines oder mehrerer Konversionsmaterialien, zum Beispiel in Form von plättchenförmigen und auf den Halbleiterchips angeordneten Konversionselementen, um eine von den Halbleiterchips erzeugte primäre Lichtstrahlung wenigstens zum Teil in eine sekundäre Lichtstrahlung eines anderen Wellenlängenbereichs (oder auch in mehrere sekundäre Lichtstrahlungen) zu konvertieren.
  • Eine weitere Variante besteht darin, zur direkten elektrischen Verbindung von Vorderseitenkontakten von Halbleiterchips keine Bonddrähte, sondern andere Kontaktstrukturen einzusetzen. In Betracht kommt zum Beispiel die Verwendung einer CPHF-Metallisierung (Compact Planar High Flux). Die Herstellung kann dadurch erfolgen, indem auf einen mit Halbleiterchips bestückten Träger einer Leuchtvorrichtung eine Vergussschicht (beispielsweise aus Silikon) aufgebracht wird, an die Vorderseitenkontakte heranreichende Öffnungen in der Vergussschicht erzeugt werden, und nachfolgend metallische Kontaktstrukturen auf der Vergussschicht und in den Öffnungen ausgebildet werden, welche an die Vorderseitenkontakte heranreichen.
  • Auch eine Leuchtvorrichtung kann weitere Komponenten aufweisen. Hierunter fällt zum Beispiel ein optisches System, welches eine Linse und/oder einen Reflektor umfassen kann. Eine hohe Packungsdichte an Halbleiterchips, vorzugsweise in Form von Oberflächenemittern, ermöglicht hierbei eine hohe Leuchtdichte, wodurch das optische System klein ausgebildet sein kann.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Halbleiterchip
    101, 102
    Kontakt
    103
    Kontakt
    105
    Vorderseite
    106
    Rückseite
    111, 112
    Halbleiterchip
    113
    Halbleiterchip
    120
    Halbleiterschichtenfolge
    121, 122
    Halbleiterbereich
    125
    Aktive Zone
    130
    Substrat
    131
    Leitfähige Schicht
    132
    Isolationsschicht
    133
    Stromaufweitungsschicht
    135
    Durchkontaktierung
    140
    Substrat
    151
    Leitfähige Schicht
    152
    Isolationsschicht
    155
    Durchkontaktierung
    160
    Träger
    161
    Basissubstrat
    162
    Isolation
    163
    Kontaktfläche
    165
    Bonddraht
    168
    Chipposition
    170
    Halbleiterchip
    171, 172
    Kontakt
    173
    Kontakt
    180
    Halbleiterchip
    181, 182
    Kontakt
    191, 192
    Vorrichtung
    193
    Vorrichtung
    200
    Halbleiterchip
    201, 202
    Kontakt
    203
    Kontakt
    211, 212
    Halbleiterchip
    213
    Halbleiterchip
    270
    Halbleiterchip
    271, 272
    Kontakt
    273
    Kontakt
    280
    Halbleiterchip
    281, 282
    Kontakt
    291, 292
    Vorrichtung
    293
    Vorrichtung

Claims (14)

  1. Optoelektronischer Halbleiterchip (100, 111, 112, 113, 200, 211, 212, 213), aufweisend: eine Halbleiterschichtenfolge (120) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (121), einen zweiten Halbleiterbereich (122) und eine dazwischen angeordnete aktive Zone (125) zur Strahlungserzeugung; einen ersten Kontakt (101, 201), welcher elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich (121) verbunden ist; einen zweiten Kontakt (102, 202), welcher elektrisch mit dem zweiten Halbleiterbereich (122) verbunden ist; und einen dritten Kontakt (103, 203), welcher elektrisch mit dem ersten Halbleiterbereich (121) verbunden ist, wobei der erste Kontakt (101, 201) und der dritte Kontakt (103, 203) im Bereich von entgegen gesetzten Seiten des Halbleiterchips angeordnet sind.
  2. Optoelektronischer Halbleiterchip Anspruch 1, wobei der erste und zweite Kontakt (101, 102) im Bereich einer Vorderseite (105) des Halbleiterchips angeordnete Vorderseitenkontakte sind, und wobei der dritte Kontakt (103) ein im Bereich einer Rückseite (106) des Halbleiterchips angeordneter Rückseitenkontakt ist.
  3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Kontakt (201, 202) im Bereich einer Rückseite (106) des Halbleiterchips angeordnete Rückseitenkontakte sind, und wobei der dritte Kontakt (203) ein im Bereich einer Vorderseite (105) des Halbleiterchips angeordneter Vorderseitenkontakt ist.
  4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend ein elektrisch leitfähiges Substrat (130, 140).
  5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 4, wobei das elektrisch leitfähige Substrat (140) durchlässig ist für die in der aktiven Zone (125) erzeugte Strahlung.
  6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend eine Durchkontaktierung (135, 155).
  7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Kontakt (101, 102) jeweils seitlich neben der Halbleiterschichtenfolge (120) angeordnet sind.
  8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Halbleiterschichtenfolge (120) eine Stufenform aufweist, und wobei der erste Kontakt (101, 201) auf dem ersten Halbleiterbereich (121) und der zweite Kontakt (102, 202) auf dem zweiten Halbleiterbereich (122) angeordnet sind.
  9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend mehrere erste, mehrere zweite und/oder mehrere dritte Kontakte.
  10. Vorrichtung, umfassend einen Träger (160) und mehrere optoelektronische Halbleiterchips nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die mehreren Halbleiterchips (100) jeweils zwei Vorderseitenkontakte (101, 102) und einen Rückseitenkontakt (103) aufweisen, und wobei die Vorderseitenkontakte (101, 102) von zwei der Halbleiterchips (100) über eine Kontaktstruktur (165) elektrisch verbunden sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, umfassend mehrere erste optoelektronische Halbleiterchips (100), welche jeweils zwei Vorderseitenkontakte (101, 102) und einen Rückseitenkontakt (103) aufweisen, wobei die Vorrichtung wenigstens einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip (170, 180) umfasst, welcher einen Vorderseitenkontakt (172, 181) und einen Rückseitenkontakt (173, 182) aufweist, wobei der Vorderseitenkontakt (172, 181) des zweiten Halbleiterchips (170, 180) und ein Vorderseitenkontakt (102) eines ersten Halbleiterchips (100) über eine Kontaktstruktur (165) elektrisch verbunden sind, und wobei der Rückseitenkontakt (173, 182) des zweiten Halbleiterchips (170, 180) und der Rückseitenkontakt (103) eines anderen der ersten Halbleiterchips (100) über eine Verbindungsstruktur (163) des Trägers (160) elektrisch verbunden sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die mehreren Halbleiterchips (200) jeweils zwei Rückseitenkontakte (201, 202) und einen Vorderseitenkontakt (203) aufweisen, und wobei die Rückseitenkontakte (201, 202) von zwei der Halbleiterchips (200) über eine Verbindungsstruktur (163) des Trägers (160) elektrisch verbunden sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 13, umfassend mehrere erste optoelektronische Halbleiterchips (200), welche jeweils zwei Rückseitenkontakte (201, 202) und einen Vorderseitenkontakt (203) aufweisen, wobei die Vorrichtung wenigstens einen zweiten optoelektronischen Halbleiterchip (270, 280) umfasst, welcher einen Vorderseitenkontakt (273, 281) und einen Rückseitenkontakt (272, 282) aufweist, wobei der Rückseitenkontakt (272, 282) des zweiten Halbleiterchips (270, 280) und ein Rückseitenkontakt (202) eines ersten Halbleiterchips (200) über eine Verbindungsstruktur (163) des Trägers (160) elektrisch verbunden sind, und wobei der Vorderseitenkontakt (273, 281) des zweiten Halbleiterchips (270, 280) und der Vorderseitenkontakt (203) eines anderen der ersten Halbleiterchips (200) über eine Kontaktstruktur (165) elektrisch verbunden sind.
DE102013212294.2A 2013-06-26 2013-06-26 Optoelektronischer Halbleiterchip Withdrawn DE102013212294A1 (de)

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