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Die vorliegende Anmeldung betrifft einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip.
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Für den effizienten Betrieb von strahlungsemittierenden Halbleiterchips wie beispielsweise Leuchtdioden wird eine in lateraler Richtung gleichmäßige Ladungsträgerinjektion angestrebt. Hierfür können beispielsweise metallische Kontaktfinger Anwendung finden. Um dennoch eine möglichst große Fläche zu erzielen, aus der Strahlung austreten kann, werden diese Kontaktfinger so dünn wie möglich gestaltet. Dies beschränkt jedoch deren Stromtragfähigkeit.
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Eine Aufgabe ist es, einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip anzugeben, der sich durch eine homogene Ladungsträgerinjektion auszeichnet und gleichzeitig eine effiziente Strahlungsauskopplung zeigt.
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Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Ein strahlungsemittierender Halbleiterchip weist gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich ist zum Beispiel zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Beispielsweise bildet eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, die den aktiven Bereich aufweist, den Halbleiterkörper. Zum Beispiel weist der Halbleiterkörper eine erste Halbleiterschicht und zweite Halbleiterschicht auf, wobei der aktive Bereich zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind insbesondere zumindest bereichsweise bezüglich des Leitungstyps voneinander verschieden, so dass sich der aktive Bereich in einem pn-Übergang befindet. Beispielsweise ist die gesamte erste Halbleiterschicht oder zumindest eine Teilschicht davon p-leitend und die gesamte zweite Halbleiterschicht oder eine Teilschicht davon n-leitend oder umgekehrt. Der Halbleiterkörper ist insbesondere auf einem Träger des Halbleiterchips angeordnet. Beispielsweise ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers.
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Der Halbleiterchip weist eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Die Strahlungsaustrittsfläche verläuft insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs. Zum Beispiel ist die Strahlungsaustrittsfläche auf der dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterkörpers ausgebildet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine erste Kontaktschicht mit einer ersten Kontaktfläche und einer ersten Kontaktfingerstruktur auf. Die erste Kontaktfläche ist zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen. Die Kontaktfingerstruktur ist mit der ersten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Insbesondere sind die erste Kontaktfläche und die erste Kontaktfingerstruktur Teilbereiche der insbesondere zusammenhängend ausgebildeten ersten Kontaktschicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine zweite Kontaktschicht mit einer zweiten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfingerstruktur auf. Die zweite Kontaktfläche ist zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen. Die Kontaktfingerstruktur ist mit der zweiten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Insbesondere sind die zweite Kontaktfläche und die zweite Kontaktfingerstruktur Teilbereiche der insbesondere zusammenhängend ausgebildeten zweiten Kontaktschicht.
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Durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche können Ladungsträger von unterschiedlichen Seiten in den aktiven Bereich des Halbleiterkörpers injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren. Insbesondere sind die erste Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und die zweite Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehen.
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Zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht besteht insbesondere kein direkter elektrischer Strompfad. Das bedeutet, Ladungsträger können nicht von der ersten Kontaktschicht zur zweiten Kontaktschicht gelangen, ohne den Halbleiterkörper, insbesondere den aktiven Bereich, zu passieren.
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Die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht sind insbesondere strahlungsundurchlässig ausgebildet. Beispielsweise sind die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht metallisch ausgebildet. Die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht können einschichtig oder auch mehrschichtig ausgebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise. Mit anderen Worten sind die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in vertikaler Richtung, also senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs, an zumindest einer Stelle des Halbleiterkörpers übereinander angeordnet. Solche Stellen sind also sowohl für die n-seitige als auch für die p-seitige Stromaufweitung nutzbar.
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In mindestens einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper auf, der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Der Halbleiterchip weist eine erste Kontaktschicht und eine zweite Kontaktschicht auf. Die erste Kontaktschicht weist eine erste Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur auf. Die zweite Kontaktschicht weist eine zweite Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur auf. Die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur überlappen in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise.
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Die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche sind insbesondere so dimensioniert, dass sie mittels einer Drahtbond-Verbindung elektrisch kontaktierbar sind. Zum Beispiel sind die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche so groß, dass in Draufsicht auf den Halbleiterchip ein gedachter Kreis mit einem Durchmesser von 50 µm vollständig innerhalb der ersten Kontaktfläche und/oder der zweiten Kontaktfläche platzierbar ist. Zum Beispiel ist die erste Kontaktfläche der einzige Bereich der ersten Kontaktschicht, in dem ein gedachter Kreis mit einem Durchmesser von 50 µm vollständig innerhalb der ersten Kontaktschicht platzierbar ist. Insbesondere weist die erste Kontaktfingerstruktur keinen solchen Bereich auf.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Kontaktfingerstruktur mindestens einen ersten Kontaktfinger auf, der sich entlang einer Längserstreckungsachse erstreckt. Die Längserstreckungsachse kann gerade, zumindest stellenweise gekrümmt oder an zumindest einer Stelle geknickt verlaufen. Die erste Kontaktfingerstruktur kann auch zwei oder mehr erste Kontaktfinger aufweisen. Die ersten Kontaktfinger können zum Beispiel stellenweise parallel zueinander oder zumindest stellenweise schräg oder senkrecht zueinander verlaufen.
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Insbesondere ist die gesamte erste Kontaktfingerstruktur durch einen oder mehrere Kontaktfinger gebildet, die jeweils eine Längserstreckungsachse aufweisen und an jeder Stelle der Längserstreckungsachse senkrecht zur Längserstreckungsachse eine geringe Querausdehnung aufweisen, insbesondere im Vergleich zur ersten Kontaktfläche und/oder im Vergleich zur Länge der Längserstreckungsachse. Zum Beispiel ist die Länge der Längserstreckungsachse mindestens dreimal, mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so groß wie die Querausdehnung.
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Beispielsweise weist der erste Kontaktfinger in Draufsicht auf den Halbleiterchip senkrecht zur Längserstreckungsachse eine Querausdehnung zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 20 µm auf. Je größer die Querausdehnung, desto höher ist die Stromtragfähigkeit des Kontaktfingers bei gleicher Ausdehnung in vertikaler Richtung. Andererseits wird die Strahlungsaustrittsfläche durch den ersten Kontaktfinger umso schwächer abgeschattet, je kleiner die Querausdehnung ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappt die Längserstreckungsachse zu mindestens 80 % ihrer Länge in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der zweiten Kontaktfingerstruktur. Je größer der Überlappungsgrad ist, desto mehr Stellen des Halbleiterchips können zur Stromaufweitung für beide Polaritäten, also Elektronen und Löcher, genutzt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der erste Kontaktfinger einen Teilbereich und einen schräg oder senkrecht zum Teilbereich verlaufenden weiteren Teilbereich auf, wobei der Teilbereich und der weitere Teilbereich mit der zweiten Kontaktfingerstruktur überlappen. Auch bei einem nicht geradlinig verlaufenden ersten Kontaktfinger folgt also der erste Kontaktfinger dem Verlauf der zweiten Kontaktfingerstruktur, insbesondere dem Verlauf eines zweiten Kontaktfingers der zweiten Kontaktfingerstruktur. Der zweite Kontaktfinger kann insbesondere wie im Zusammenhang mit dem ersten Kontaktfinger beschrieben ausgebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verlaufen der Teilbereich des ersten Kontaktfingers parallel zu einer Seitenfläche des Halbleiterchips und der weitere Teilbereich parallel zu einer an die Seitenfläche angrenzenden weiteren Seitenfläche des Halbleiterchips. Die Seitenfläche und die weitere Seitenfläche des Halbleiterchips verlaufen insbesondere schräg oder senkrecht zueinander.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen mindestens 70 % der gesamten Fläche der ersten Kontaktfingerstruktur mit der zweiten Kontaktfingerstruktur. Je höher der Überlappungsgrad ist, desto größer ist der Anteil der Fläche, die für die Stromaufweitung für beide Polaritäten gleichzeitig nutzbar ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen mindestens 70 % der gesamten Fläche der ersten Kontaktschicht mit der zweiten Kontaktschicht. Die erste Kontaktschicht kann auch vollständig oder nahezu vollständig, beispielsweise zu mindestens 90 %, mit der zweiten Kontaktschicht überlappen. Die erste Kontaktschicht ist also überwiegend an Stellen ausgebildet, an denen bereits die zweite Kontaktschicht vorgesehen ist. Ein zusätzlicher Flächenverlust durch die erste Kontaktschicht, insbesondere durch die erste Kontaktfingerstruktur, kann minimiert oder sogar vollständig vermieden werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Kontaktschicht auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Insbesondere sind sowohl die erste Kontaktfläche als auch die zweite Kontaktfläche von der Strahlungsaustrittsfläche her für eine externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips zugänglich. An der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips ist der Halbleiterchip frei von einem elektrischen Kontakt. Eine elektrische Kontaktierung durch den Träger hindurch erfolgt also nicht, sodass der Träger selbst auch elektrisch isolierend ausgebildet sein kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist zwischen der Strahlungsaustrittsfläche und der ersten Kontaktschicht eine Stromaufweitungsschicht angeordnet. Die Stromaufweitungsschicht ist insbesondere für die im Halbleiterchip erzeugte Strahlung strahlungsdurchlässig ausgebildet. Beispielsweise enthält die Stromaufweitungsschicht ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide, TCO). Die Stromaufweitungsschicht bedeckt die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers zweckmäßigerweise großflächig, beispielsweise mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 60 % oder mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 80 %.
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Insbesondere erfolgt die Ladungsträgerinjektion in den Halbleiterchip von der ersten Kontaktfläche über die erste Kontaktfingerstruktur in die Stromaufweitungsschicht und von dort in den Halbleiterkörper. Die Stromaufweitungsschicht grenzt beispielsweise unmittelbar an den Halbleiterkörper, insbesondere an die erste Halbleiterschicht, an.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung auf, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche durch den aktiven Bereich hindurch erstreckt, wobei die zweite Kontaktschicht in der Ausnehmung mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist. Die Ausnehmung dient also der elektrischen Kontaktierung der vergrabenen zweiten Halbleiterschicht von der Strahlungsaustrittsfläche her.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht eine Isolationsschicht angeordnet. Insbesondere bedeckt die Isolationsschicht zumindest stellenweise die Seitenflächen der Ausnehmung. Mittels der Isolationsschicht ist auf einfache und zuverlässige Weise gewährleistet, dass auch an Stellen, an denen in Draufsicht auf den Halbleiterchip ein Überlapp zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht besteht, kein direkter Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht existiert.
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Insbesondere bedeckt die Isolationsschicht die Seitenflächen der Ausnehmung vollständig. Weiterhin kann die Ausdehnung der Isolationsschicht in der Ausnehmung senkrecht zur Längserstreckungsachse des zugehörigen Kontaktfingers über die Ausnehmung hinausragen. Die Isolationsschicht bedeckt also auch die Strahlungsaustrittsfläche stellenweise. Die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses im Halbleiterchip wird so noch weiter verringert, insbesondere auch für den Fall von fertigungsbedingten Schwankungen in der Position der Isolationsschicht relativ zur Ausnehmung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überdeckt die Stromaufweitungsschicht die Isolationsschicht stellenweise. An diesen Stellen können Ladungsträger von der ersten Kontaktschicht in vertikaler Richtung in die Stromaufweitungsschicht injiziert werden, ohne dass die Ladungsträger direkt in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper oder die zweite Kontaktschicht gelangen können.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips besteht an keiner Stelle des Halbleiterchips ein direkter vertikaler Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und dem Halbleiterkörper. Eine Ladungsträgerinjektion direkt unter der ersten Kontaktschicht wird also vollständig vermieden. Absorptionsverluste bedingt durch eine Strahlungsabsorption durch die erste Kontaktschicht werden minimiert.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist eine Querausdehnung der Ausnehmung senkrecht zur Längserstreckungsachse des Kontaktfingers an jeder Stelle des Kontaktfingers größer als die Querausdehnung des ersten Kontaktfingers.
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Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
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Es zeigen:
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1A und 1B ein erstes Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in Draufsicht (1A) und zugehöriger Schnittansicht eines Ausschnitts entlang der Linie AA‘ (1B);
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Draufsicht; und
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3 ein Beispiel für eine konventionelle Anordnung von Kontakten in Draufsicht auf einen Halbleiterchip.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
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In 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 in Draufsicht auf den Halbleiterchip gezeigt. Eine Schnittansicht eines Ausschnitts entlang der in 1A eingetragenen Linie AA‘ ist in 1B dargestellt.
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Der Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterkörper 2 mit einer Halbleiterschichtenfolge auf. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20. Der aktive Bereich ist zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten Leitungstyps angeordnet. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht p-leitend und die zweite Halbleiterschicht n-leitend oder umgekehrt.
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Für die Erzeugung von Strahlung im ultravioletten oder sichtbaren Spektralbereich enthält der Halbleiterkörper 2 beispielsweise ein Halbleitermaterial auf der Basis von nitridischem Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere AlxInyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Es kann jedoch auch ein anderes Materialsystem Anwendung finden, beispielsweise AlxInyGa1-x-yP oder AlxInyGa1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
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Der Halbleiterkörper 2 ist auf einem Träger 29 angeordnet. Die erste Halbleiterschicht 21 ist auf der dem Träger 29 abgewandten Seite des aktiven Bereichs 20 angeordnet. Beispielsweise ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers. Für nitridisches Verbindungshalbleitermaterial eignet sich beispielsweise Saphir oder Siliziumkarbid als Aufwachssubstrat. Alternativ kann der Träger von einem Aufwachssubstrat verschieden und mittels einer Verbindungsschicht an dem Halbleiterkörper befestigt sein.
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Der Halbleiterchip weist weiterhin eine erste Kontaktschicht 3 mit einer ersten Kontaktfläche 31 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und einer ersten Kontaktfingerstruktur 35 auf. Weiterhin weist der Halbleiterchip eine zweite Kontaktschicht 4 mit einer zweiten Kontaktfläche 41 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur 45 auf. Durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung zwischen der ersten Kontaktfläche 31 und der zweiten Kontaktfläche 41 können Ladungsträger von unterschiedlichen Seiten in den aktiven Bereich 20 injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren.
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Der Halbleiterkörper 2 weist eine parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 20 verlaufende Strahlungsaustrittsfläche 25 auf. Die erste Halbleiterschicht 21 bildet die Strahlungsaustrittsfläche. Die erste Kontaktschicht 3 ist auf der Strahlungsaustrittsfläche 25 angeordnet.
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Zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und dem Halbleiterkörper 2 ist eine Stromaufweitungsschicht 5 angeordnet. Die Stromaufweitungsschicht bedeckt die Strahlungsaustrittsfläche 25 großflächig, beispielsweise mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 60 % oder mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 80 %. Insbesondere überdeckt die Stromaufweitungsschicht stellenweise auch die zweite Kontaktschicht 4. Die Stromaufweitungsschicht grenzt stellenweise unmittelbar an den Halbleiterkörper 2, insbesondere an die erste Halbleiterschicht 21, an.
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Die Stromaufweitungsschicht ist für die im aktiven Bereich erzeugte Strahlung durchlässig und enthält beispielsweise ein TCO-Material, etwa Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Zinkoxid (ZnO).
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Die erste Kontaktfingerstruktur 35 ist zur lateralen Verteilung der im Betrieb über die erste Kontaktschicht 3 eingeprägten Ladungsträger einer ersten Polarität vorgesehen. Im Falle einer p-leitenden ersten Halbleiterschicht sind die Ladungsträger Löcher, im Fall einer n-leitenden ersten Halbleiterschicht sind die Ladungsträger Elektronen.
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Entsprechend ist die zweite Kontaktfingerstruktur 45 zur lateralen Verteilung der über die zweite Kontaktfläche 41 im Betrieb injizierten Ladungsträger einer von der ersten Polarität verschiedenen zweiten Polarität vorgesehen.
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In Draufsicht auf den Halbleiterchip überlappen die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 stellenweise.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die erste Kontaktfingerstruktur 35 zwei erste Kontaktfinger 32 auf, die jeweils von der ersten Kontaktfläche 31 ausgehen. Eine Längserstreckungsachse 320 der ersten Kontaktfinger 32 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils einen Knick auf. Ein Teilbereich 321 des ersten Kontaktfingers 32 verläuft parallel zu einer Seitenfläche 11 des Halbleiterchips 1. Ein weiterer Teilbereich 322 des ersten Kontaktfingers 32 verläuft parallel zu einer weiteren Seitenfläche 12 des Halbleiterchips, welche an die Seitenfläche 11 angrenzt und senkrecht zu dieser steht.
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Die zweite Kontaktfläche 41 ist im Unterschied zu den zweiten Kontaktfingern 42 nicht von der ersten Kontaktschicht 3 überdeckt, sodass die zweite Kontaktfläche 41 von der Strahlungsaustrittsfläche 25 des Halbleiterchips 1 her für eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips zugänglich ist.
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Die erste Kontaktfläche 31 und die zweite Kontaktfläche 41 sind jeweils so groß, dass diese Kontaktflächen beispielsweise mittels einer Drahtbond-Verbindung extern elektrisch kontaktierbar sind.
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Die ersten Kontaktfinger 32 der ersten Kontaktfingerstruktur 35 weisen entlang der Längserstreckungsachse 320 jeweils verglichen zur gesamten Länge der Längserstreckungsachse des Kontaktfingers eine vergleichsweise geringe Querausdehnung auf. Beispielsweise ist die Länge der Längserstreckungsachse mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so groß wie die Querausdehnung. Beispielsweise beträgt die Querausdehnung zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 20 µm.
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Die zweite Kontaktfingerstruktur 45 weist ebenfalls zwei Kontaktfinger 42 auf, wobei die ersten Kontaktfinger 32 und die zweiten Kontaktfinger 42 stellenweise, insbesondere an Stellen, die parallel zur weiteren Seitenfläche 12 verlaufen, deckungsgleich oder nahezu deckungsgleich verlaufen. Die weitere Seitenfläche verläuft parallel zu einer Verbindungslinie der Mittelpunkte der ersten Kontaktfläche 31 und der zweiten Kontaktfläche 41.
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In der 1A weisen die zweiten Kontaktfinger 42 lediglich zur besseren Darstellbarkeit eine geringere Querausdehnung auf als die ersten Kontaktfinger 32. Die Querausdehnungen der ersten Kontaktfinger 32 und der zweiten Kontaktfinger 42 können aber auch gleich sein. Weiterhin ist auch denkbar, dass die zweiten Kontaktfinger eine größere Querausdehnung aufweisen als die ersten Kontaktfinger.
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In dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel überlappt die Längserstreckungsachse der ersten Kontaktfinger 42 entlang ihrer gesamten Länge oder zumindest im Wesentlichen der gesamten Länge in Draufsicht auf den Halbleiterchip 1 mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45. Die ersten Kontaktfinger 32 sind somit überwiegend in Bereichen des Halbleiterchips 1 ausgebildet, in denen der aktive Bereich 20 ohnehin zur Strahlungserzeugung nicht zur Verfügung steht, da der aktive Bereich 20 für die Ausbildung der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 entfernt ist.
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Der Halbleiterkörper 2 weist eine Ausnehmung 27 auf, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche 25 durch den aktiven Bereich 20 hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22 hinein erstreckt. In dieser Ausnehmung ist die zweite Kontaktschicht 4 elektrisch leitend mit dem Halbleiterkörper 2, insbesondere der zweiten Halbleiterschicht 22, verbunden.
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Vorzugsweise ist die Querausdehnung der ersten Kontaktfinger 32 kleiner als die Querausdehnung der Ausnehmungen 27, insbesondere an jeder Stelle der Längserstreckungsachse 320. Die erste Kontaktfingerstruktur 35 überdeckt also in diesem Fall keinen Bereich des Halbleiterkörpers 2, in dem der aktive Bereich 20 vorhanden ist. Die Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 25 durch die erste Kontaktschicht 3, insbesondere durch die erste Kontaktfingerstruktur 35, wird dadurch minimiert.
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Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend kann es jedoch auch ausreichend sein, wenn die Längserstreckungsachse der ersten Kontaktfinger 32 nur zu mindestens 60 % ihrer Länge, bevorzugt zu mindestens 80 % ihrer Länge in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 überlappt.
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In 1A ist die Umrandung des Bereichs der zweiten Kontaktschicht 4, der von der ersten Kontaktschicht 3 überdeckt wird, gestrichelt dargestellt. Die zweite Kontaktschicht 4 ist auch unterhalb der ersten Kontaktfläche 31 vorhanden und dient an dieser Stelle ebenfalls der Ladungsträgerinjektion.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel überlappt nahezu die gesamte Fläche der ersten Kontaktfingerstruktur 35 mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45. Weiterhin überlappt nahezu die gesamte Fläche der ersten Kontaktschicht 3 mit der zweiten Kontaktschicht 4. Eine gesteigerte Effizienz des Halbleiterchips 1 kann jedoch auch bereits bei einem geringeren Überlappungsgrad erzielt werden. Vorzugsweise überlappen mindestens 70 % der gesamten Fläche der ersten Kontaktfingerstruktur 35 mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45. Vorzugsweise überlappen mindestens 70 % der gesamten Fläche der ersten Kontaktschicht 3 mit der zweiten Kontaktschicht 4.
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Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 sind jeweils strahlungsundurchlässig für die im Halbleiterchip 1 erzeugte Strahlung ausgebildet. Beispielsweise sind die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 jeweils metallisch ausgebildet. Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 können insbesondere auch mehrschichtig ausgebildet sein.
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Zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4, insbesondere zwischen der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45, ist eine Isolationsschicht 6 angeordnet. Trotz des bereichsweisen Überlapps der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4 besteht somit an keiner Stelle ein direkter elektrischer Kontakt zwischen diesen Kontaktschichten. Die Isolationsschicht 6 bedeckt auch die Seitenflächen 270 der Ausnehmungen 27. Die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses wird so weitgehend vermieden. Weiterhin ist die Querausdehnung der Isolationsschicht 6 größer als die Querausdehnung der Ausnehmung 27, sodass die Isolationsschicht 6 die Strahlungsaustrittsfläche 25 des Halbleiterkörpers 2 bereichsweise bedeckt.
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Die erste Kontaktschicht 3 grenzt an keiner Stelle unmittelbar an die erste Halbleiterschicht 21 an. Die Ladungsträgerinjektion in die erste Halbleiterschicht erfolgt ausschließlich von der ersten Kontaktschicht 3 über die Stromaufweitungsschicht 5. Insbesondere verläuft die gesamte erste Kontaktfingerstruktur 35 in Draufsicht auf den Halbleiterchip vollständig innerhalb der Ausnehmung 27, so dass die erste Halbleiterschicht 21 unterhalb der ersten Kontaktfingerstruktur entfernt ist.
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Die Stromaufweitungsschicht 5 überdeckt stellenweise die Isolationsschicht 6 und die Ausnehmung 27. Unterhalb der ersten Kontaktschicht 3 ist die Ausnehmung 27 angeordnet, wobei die Ausnehmung 27 von der Isolationsschicht 6 bedeckt ist. Die Ladungsträger fließen im Betrieb des Halbleiterchips von der ersten Kontaktschicht 3 zunächst in vertikaler Richtung in die Stromaufweitungsschicht und werden in der Stromaufweitungsschicht in lateraler Richtung verteilt, so dass die Ladungsträger seitlich der ersten Kontaktschicht 3 in die erste Halbleiterschicht 21 injiziert werden. Eine Ladungsträgerinjektion und damit eine Strahlungserzeugung unterhalb der ersten Kontaktschicht 3 werden so weitestgehend vermieden. Es besteht kein direkter vertikaler Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und dem Halbleiterkörper 2.
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Die Anordnung der ersten Kontaktfläche 31 und der zweiten Kontaktfläche 41 sowie die Ausgestaltungen der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 können in weiten Grenzen variiert werden, solange ein Überlapp zwischen der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 besteht. Beispielsweise können die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 jeweils nur einen ersten Kontaktfinger oder mehr als zwei erste Kontaktfinger beziehungsweise nur einen zweiten Kontaktfinger oder mehr als zwei zweite Kontaktfinger aufweisen. Weiterhin können die Kontaktfinger 32 geradlinig verlaufen oder stellenweise gekrümmt ausgebildet sein.
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Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die erste Kontaktfingerstruktur 35 erste Kontaktfinger 32 auf, wobei zwei erste Kontaktfinger 32 parallel zu jeweils einer Seitenfläche des Halbleiterchips verlaufen und ein weiterer erster Kontaktfinger 32 schräg zu den Seitenflächen verläuft, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel entlang einer Diagonalen des Halbleiterchips 1. Die erste Kontaktfläche 31 und die zweite Kontaktfläche 41 sind in diesem Ausführungsbeispiel in einander gegenüberliegenden Ecken des Halbleiterchips 1 angeordnet. Selbstverständlich sind auch weitere Ausgestaltungen der Kontaktfingerstrukturen denkbar, beispielsweise Kontaktfingerstrukturen, die kammartig ausgebildet sind oder Ausgestaltungen, bei denen die Kontaktfingerstruktur ähnlich den Adern eines Blattes verzweigt ist.
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In dem anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Halbleiterchip 1 kann eine in lateraler Richtung gleichmäßige Ladungsträgerinjektion bei gleichzeitig minimierter Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 25 erzielt werden. Insbesondere ist die für die Stromaufweitung durch die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 nutzbare Fläche aufgrund des Überlapps dieser Kontaktfingerstrukturen erhöht, ohne dass hierfür die unerwünschte Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 25 verstärkt wird.
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Mittels der vergleichsweise großflächigen Ladungsträgerinjektion in die zweite Halbleiterschicht 22 kann weiterhin die Vorwärtsspannung des Halbleiterchips verringert werden.
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Im Unterschied hierzu ist bei einer konventionellen Anordnung von Kontakten, wie in 3 dargestellt, ein Halbleiterchip 70 mittels zweier Kontakte 7 kontaktiert, die in Draufsicht auf den Halbleiterchip 70 voneinander beabstandet und völlig überlappungsfrei angeordnet sind. Die durch die Kontakte abgeschattete Fläche ergibt sich somit aus der Summe der Fläche der beiden Kontakte 7.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
