DE102014117764A1

DE102014117764A1 - Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102014117764A1
Application number: DE102014117764.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwarz; Frank Singer; Stefan Illek; Michael Zitzlsperger; Britta Göötz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-09
Also published as: DE112015005473A5; JP2018500755A; CN107004747A; WO2016087444A1; US20180261735A1

Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben mit – einer Strahlungsdurchtrittsfläche (S), durch die im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugtes Licht (R) tritt, – einer ersten Barriereschicht (1), die an einer Oberseite der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) angeordnet ist und dort zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) steht, – einem Konversionselement (3), welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) abgewandten Oberseite der ersten Barriereschicht (1) angeordnet ist, – einer zweiten Barriereschicht (2), die an der der ersten Barriereschicht (1) abgewandten Oberseite des Konversionselements (3) und an der Oberseite der ersten Barriereschicht (1) angeordnet ist, wobei – die erste Barriereschicht (1) und die zweite Barriereschicht (2) das Konversionselement (3) gemeinsam vollständig umschließen, und – die erste Barriereschicht (1) und die zweite Barriereschicht (2) stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.

Description

Es wird ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben.
Die Druckschrift DE 102012110668 beschreibt ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer erhöhten Lebensdauer anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil besonders kostengünstig hergestellt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterbauteil eine Strahlungsdurchtrittsfläche, durch die im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugtes Licht tritt. Bei dem strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteil kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handeln. Bei dem erzeugten Licht kann es sich um Licht aus dem Spektralbereich von UV-Strahlung bis Infrarotstrahlung handeln. Die Strahlungsdurchtrittsfläche des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils ist eine Fläche, die beispielsweise durch die Außenfläche einer Komponente des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils gebildet ist, durch die im Betrieb des Halbleiterbauteils zumindest ein Teil des im Betrieb erzeugten Lichts tritt. Beispielsweise tritt wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 75 %, bevorzugt wenigstens 95 % des erzeugten Lichts durch die Strahlungsdurchtrittsfläche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil eine erste Barriereschicht, die an einer Oberseite der Strahlungsdurchtrittsfläche angeordnet ist und dort zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Strahlungsdurchtrittsfläche steht. Das heißt, die erste Barriereschicht ist verbindungsmittelfrei mit der Strahlungsdurchtrittsfläche und damit beispielsweise mit einer Komponente des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils verbunden. Die Barriereschicht ist vorzugsweise strahlungsdurchlässig ausgebildet. "Strahlungsdurchlässig" heißt hier und im Folgenden, dass wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 75 %, bevorzugt wenigstens 95 % des von der Strahlungsdurchtrittsfläche in die erste Barriereschicht eintretenden Lichts die Barriereschicht durchdringt, ohne dabei absorbiert zu werden. Beispielsweise ist die erste Barriereschicht klarsichtig transparent ausgebildet. Die Barriereschicht stellt eine Barriere gegen atmosphärische Gase und/oder Feuchtigkeit dar. Die erste Barriereschicht ist daher im Rahmen der Herstellungstoleranz luftundurchlässig und/oder wasserundurchlässig ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil ein Konversionselement, welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Oberseite der ersten Barriereschicht angeordnet ist. Beispielsweise kann das Konversionselement mit der ersten Barriereschicht in direktem Kontakt stehen. Das Konversionselement ist dann verbindungsmittelfrei mit der ersten Barriereschicht verbunden. Das Konversionselement umfasst beispielsweise Partikel zumindest eines Konversionsstoffes und ein Matrixmaterial, in das die Partikel des Konversionsstoffes eingebracht sind. Ferner kann das Konversionselement aber auch aus dem Konversionsstoff bestehen und frei von einem Matrixmaterial sein.
Das Konversionselement ist dazu eingerichtet, aus der Strahlungsdurchtrittsfläche durch die erste Barriereschicht in das Konversionselement eintretendes Licht zumindest teilweise zu Licht insbesondere größerer Wellenlänge zu konvertieren. Das Konversionselement emittiert dann Sekundärstrahlung, die mit dem im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugten und durch die Strahlungsdurchtrittsfläche tretenden Lichts, also der Primärstrahlung, eine Mischstrahlung bilden kann, bei der es sich beispielsweise um weißes Licht handelt. Alternativ ist es auch möglich, dass das Konversionselement im Rahmen der Herstellungstoleranz das eintretende Licht vollständig konvertiert, so dass lediglich Sekundärstrahlung abgestrahlt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil eine zweite Barriereschicht, die an der der ersten Barriereschicht abgewandten Oberseite des Konversionselements und an der Oberseite der ersten Barriereschicht angeordnet ist. Die zweite Barriereschicht kann dabei mit dem Konversionselement in direktem Kontakt stehen, das heißt, sie ist in diesem Fall verbindungsmittelfrei mit dem Konversionselement verbunden. Die zweite Barriereschicht kann wie die erste Barriereschicht strahlungsdurchlässig ausgebildet sein, wobei wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 75 %, bevorzugt wenigstens 95 % der vom Konversionselement und der ersten Barriereschicht kommenden elektromagnetischen Strahlung durch die zweite Barriereschicht gelangen, ohne von dieser absorbiert zu werden. Die zweite Barriereschicht kann dazu beispielsweise klarsichtig transparent ausgebildet sein.
Die zweite Barriereschicht stellt ebenso wie die erste Barriereschicht eine Barriere gegen atmosphärische Gase und/oder Feuchtigkeit dar und kann dazu luftundurchlässig und/oder wasserundurchlässig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils umschließen die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht das Konversionselement gemeinsam vollständig. Das heißt, das Konversionselement ist von den beiden Barriereschichten vollständig eingekapselt und es gibt keinen Bereich der Außenfläche des Konversionselements, der nicht von einer der beiden Barriereschichten umhüllt ist. Dabei ist es auch möglich, dass die beiden Barriereschichten im Rahmen der Herstellungstoleranz die Außenfläche des Konversionselements vollständig bedecken und sich im Rahmen der Herstellungstoleranz über die gesamte Außenfläche des Konversionselements hinweg in direktem Kontakt mit dem Konversionselement befinden, wobei sich stellenweise die erste oder die zweite Barriereschicht in direktem Kontakt mit dem Konversionselement befindet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils stehen die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht stellenweise in direktem Kontakt miteinander. Das heißt, die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht stehen an den einander zugewandten Oberflächen stellenweise in direktem Kontakt mit dem Konversionselement und stellenweise in direktem Kontakt zueinander. Das Konversionselement ist damit gleichsam in einer Kavität angeordnet, die von den beiden Barriereschichten umschlossen ist.
Mit anderen Worten können die beiden Barriereschichten zumindest stellenweise stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Eine "stoffschlüssige Verbindung" ist hierbei und im Folgenden eine Verbindung, bei der die Verbindungspartner durch atomare und/oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Insbesondere kann mit einer stoffschlüssigen Verbindung eine hermetische Abdichtung eines Freiraums zwischen zwei Verbindungspartnern erfolgen. Beispielsweise handelt es sich bei einer stoffschlüssigen Verbindung um eine van-der-Waals-Verbindung. Eine stoffschlüssige Verbindung ist insbesondere nicht zerstörungsfrei lösbar. Mit anderen Worten, die Verbindungspartner können nur unter Verwendung eines chemischen Lösungsmittels und/oder durch Zerstörung getrennt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil eine Strahlungsdurchtrittsfläche, durch die im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugtes Licht tritt, eine erste Barriereschicht, die an einer Oberseite der Strahlungsdurchtrittsfläche angeordnet ist und dort zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Strahlungsdurchtrittsfläche steht, ein Konversionselement, welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Oberseite der ersten Barriereschicht angeordnet ist, eine zweite Barriereschicht die an der der ersten Barriereschicht abgewandten Oberseite des Konversionselements und an der Oberseite der ersten Barriereschicht angeordnet ist, wobei die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht das Konversionselement gemeinsam vollständig umschließen und die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.
Bei dem hier beschriebenen strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteil ist das Konversionselement zwischen zwei Barriereschichten angeordnet, welche das Konversionselement vor äußeren Einflüssen wie atmosphärischen Gasen und Feuchtigkeit schützen können. Dabei befindet sich die erste Barriereschicht in direktem Kontakt mit einer Komponente des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils und kann beispielsweise direkt auf dieser Komponente erzeugt werden. Das Konversionselement kann dann beispielsweise direkt auf der ersten Barriereschicht erzeugt werden und die zweite Barriereschicht kann direkt auf der ersten Barriereschicht und dem Konversionselement erzeugt werden.
Auf diese Weise ist es nicht nötig, das Konversionselement separat vom Halbleiterbauteil zu fertigen. Das Konversionselement muss daher nicht selbsttragend ausgebildet sein, sondern bei den Barriereschichten kann es sich um flexible, elastische Dichtschichten handeln, die auch bei Zyklenbelastung im Betrieb des Halbleiterbauteils ihre vor atmosphärischen Gasen und/oder Feuchtigkeit schützende Eigenschaft beibehalten.
Das hier beschriebene Halbleiterbauteil zeichnet sich daher unter anderem durch seine besonders hohe Lebensdauer aus. Ferner können im Konversionselement empfindliche Konversionsstoffe wie beispielsweise organische Konversionsstoffe oder so genannte Quantendot-Konverter Verwendung finden, die vom erhöhten Schutz vor atmosphärischen Gasen und/oder Feuchtigkeit durch die Barriereschichten profitieren und dadurch im Halbleiterbauteil eine erhöhte Lebensdauer aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils stehen die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht in einem Kontaktbereich in direktem Kontakt miteinander, wobei der Kontaktbereich das Konversionselement in lateralen Richtungen vollständig umgibt. Der Kontaktbereich umschließt das Konversionselement dabei beispielsweise nach Art eines Rahmens, wobei der Verlauf des Kontaktbereichs dabei nicht rechteckförmig sein muss.
Das Konversionselement bedeckt damit nur einen Teil der ihr zugewandten Oberseite der ersten Barriereschicht und das Konversionselement bedeckt nur einen Teil der ihr zugewandten Unterseite der zweiten Barriereschicht. Die erste und die zweite Barriereschicht weisen damit eine größere Fläche auf als das Konversionselement. In Bereichen, in denen die Oberseite der ersten Barriereschicht und die Unterseite der zweiten Barriereschicht nicht mit dem Konversionselement in Kontakt stehen, können die erste und die zweite Barriereschicht in direktem Kontakt miteinander stehen, wobei im Bereich des direkten Kontakts der Kontaktbereich zwischen den beiden Barriereschichten ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils steht das Konversionselement in direktem Kontakt mit der ersten Barriereschicht und der zweiten Barriereschicht. Das heißt, zwischen dem Konversionselement und den beiden Barriereschichten sind jeweils keine weiteren Schichten angeordnet, und es ist insbesondere möglich, dass sich zwischen den Barriereschichten und den Konversionselementen kein beispielsweise luftgefüllter Gaseinschluss befindet.
Insbesondere ist es möglich, dass die beiden Barriereschichten im Kontaktbereich direkt aneinander grenzen und außerhalb des Kontaktbereichs jeweils direkt an das Konversionselement grenzen. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Verbindung zwischen den Barriereschichten und dem Konversionselement verbindungsmittelfrei ist und diese Komponenten des Halbleiterbauteils besonders gut mechanisch miteinander verbunden sind. Die Barriereschichten und das Konversionselement sind dabei insbesondere nicht zerstörungsfrei voneinander lösbar, das heißt nur durch das Zerstören zumindest einer der Komponenten kann der Verbund aus Barriereschichten und Konversionselement aufgebrochen werden. Ferner ist es möglich, dass die erste Barriereschicht nicht zerstörungsfrei lösbar mit einer weiteren Komponente des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils verbunden ist. Das strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterbauteil ist damit insgesamt besonders stabil ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils beträgt eine Wasserdampf-Transmissionsrate in das Konversionselement höchstens 1 × 10–3 g/m2/Tag, bevorzugt höchstens 3 × 10–4 g/m2/Tag. Mit anderen Worten ist das Konversionselement durch die Barriereschichten nach außen abgedichtet. Die Barriereschichten und der Kontaktbereich zwischen den Barriereschichten sind derart ausgebildet, dass die Wasserdampf-Transmissionsrate besonders gering ist. Dies ist durch die Materialauswahl für die Barriereschichten sowie das direkte Anordnen der Barriereschichten im Kontaktbereich aneinander möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils sind die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht mit dem gleichen Material gebildet oder sie bestehen aus dem gleichen Material. Das heißt, die erste und die zweite Barriereschicht teilen sich zumindest eine Materialkomponente oder bestehen aus dem gleichen Material. Auf diese Weise ist es möglich, dass die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht im Kontaktbereich besonders gut aneinander haften, wodurch die genannten niedrigen Wasserdampf-Transmissionsraten ermöglicht sind.
Die erste und/oder die zweite Barriereschicht sind gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils insbesondere mit einem der folgenden Materialien gebildet. Das heißt, die erste und/oder die zweite Barriereschicht umfassen zumindest eines der folgenden Materialien oder bestehen aus zumindest einem der folgenden Materialien: einem Parylene, einem PVC, einem Polyvenylidenchlorid, einem Polyvenylalkohol, einem Polysilazan, einem Ormocer, einem Epoxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils weist die erste Barriereschicht und/oder die zweite Barriereschicht ein Elastizitätsmodul von höchstens 5,0 GPa auf. Das heißt, bei den Barriereschichten handelt es sich um besonders elastische Dichtschichten. Die Barriereschichten sind insbesondere elastisch im Vergleich zu herkömmlichen Verkapselungsmaterialien wie Glas, Siliziumdioxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumoxid. Es ist daher möglich, auf teure Materialien und Prozesse zu deren Herstellung und Aufbringung im Halbleiterbauteil zu verzichten.
Bei den Barriereschichten handelt es sich insbesondere nicht um Gläser oder Metalle, die über aufwändige Verfahren wie anodisches Bonden, Löten, Schweißen oder Ansprengen miteinander verbunden sind. Aufgrund der Elastizität der Barriereschichten ist die Gefahr von Rissbildung in den Barriereschichten im Vergleich zu harte Barriereschichten, die beispielsweise mit Al₂O₃ über ein ALD(Atomic Layer Deposition-Atomlagenabscheidung)-Verfahren gebildet sind, reduziert. Der oft starke Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Komponenten des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils führt zu unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der Komponenten im Betrieb. Aufgrund der elastisch ausgebildeten Barriereschichten ist jedoch die Gefahr der Rissbildung unter Zyklenbelastung stark reduziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Konversionselement wellenlängenkonvertierende Quantenpunkte oder besteht aus wellenlängenkonvertierenden Quantenpunkten.
Bei wellenlängenkonvertierenden Quantenpunkten handelt es sich um ein empfindliches Konversionsmaterial. Bevorzugt handelt es sich bei den Quantenpunkten um Nanopartikel, das heißt Teilchen mit einer Größe im Nanometer-Bereich mit einem Partikeldurchmesser d50 in Q0 gemessen zum Beispiel zwischen wenigstens 1 nm und höchstens 1000 nm. Die Quantenpunkte umfassen einen Halbleiterkern, der wellenlängenkonvertierende Eigenschaften aufweist. Der Halbleiterkern kann beispielsweise mit CDSE, CDS, EANS und/oder ENP gebildet sein. Der Halbleiterkern kann von mehreren Schichten ummantelt sein. Mit anderen Worten, der Halbleiterkern kann an dessen Außenflächen vollständig oder nahezu vollständig von weiteren Schichten bedeckt sein.
Eine erste ummantelnde Schicht eines Quantenpunkts ist beispielsweise mit einem anorganischen Material, wie beispielsweise ZNS, CDS und/oder CDSE, gebildet und dient der Erzeugung des Quantenpunkt-Potenzials. Die erste ummantelnde Schicht und der Halbleiterkern werden von zumindest einer zweiten ummantelnden Schicht an der freiliegenden Außenfläche nahezu vollständig umschlossen. Die zweite Schicht kann beispielsweise mit einem organischen Material, wie beispielsweise Cystamin oder Cystein, gebildet sein und dient mitunter der Verbesserung der Löslichkeit der Quantenpunkte in beispielsweise einem Matrixmaterial und/oder einem Lösungsmittel. Hierbei ist es möglich, dass aufgrund der zweiten ummantelnden Schicht eine räumlich gleichmäßige Verteilung der Quantenpunkte in einem Matrixmaterial verbessert wird.
Das Matrixmaterial kann zum Beispiel mit zumindest einem der folgenden Stoffe gebildet sein: Acrylat, Silikon, Hybridmaterialien wie Ormocere.
Hierbei ergibt sich das Problem, dass die zweite ummantelnde Schicht des Quantenpunkts bei Kontakt mit Luft oxidieren und damit zerstört werden könnte, wodurch die Löslichkeit der Quantenpunkte reduziert werden würde. Dies würde dann beispielsweise zu einem Agglomerieren der Quantenpunkte, also zu einer Klumpen-Bildung, im Matrixmaterial führen. Im Fall einer Klumpen-Bildung würden sich die Quantenpunkte im Matrixmaterial zu nahe kommen und die Anregungsenergien könnten strahlungslos zwischen den Quantenpunkten ausgetauscht werden. Dies hätte einen Effizienzverlust bei der Wellenlängenkonversion zur Folge.
Die Zerstörung der zweiten ummantelnden Schicht kann durch die hermetische Abdichtung der Quantenpunkte von der das Konversionselement umgebenden Luft verhindert werden. Diese hermetische Abdichtung erfolgt vorliegend über die stoffschlüssige Verbindung der beiden Barriereschichten.
Alternativ oder zusätzlich zu Quantenpunkten als Konversionsmaterial kann das Konversionselement ein organisches Konversionsmaterial beinhalten. Beispielsweise handelt es sich bei dem organischen Konversionsmaterial um organische Farbstoffe. Solche organischen Farbstoffe sind beispielsweise auch aus der deutschen Veröffentlichungsschrift DE 10 2007 049 005 A1 bekannt, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einen strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörper, der den Halbleiterchip stellenweise umgibt, wobei eine dem Halbleiterchip abgewandte Außenfläche des strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörpers die Strahlungsdurchtrittsfläche umfasst und die erste Barriereschicht in direktem Kontakt mit dem Umhüllungskörper steht. Der Umhüllungskörper kann beispielsweise durch Verfahren wie Spritzgießen oder Formpressen um den Halbleiterchip herum ausgebildet sein. Der strahlungsdurchlässige Umhüllungskörper kann dabei mit einem Material wie Epoxid, Silikon oder einem Epoxid-Silikon-Hybridmaterial gebildet sein. Der strahlungsdurchlässige Umhüllungskörper kann mit streuenden und/oder konvertierenden Partikeln gefüllt sein. Die erste Barriereschicht befindet sich vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Umhüllungskörper, so dass die erste Barriereschicht verbindungsmittelfrei mit dem Umhüllungskörper verbunden ist.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass sich das Material des strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörpers vom Material der ersten Barriereschicht unterscheidet. Das heißt, der strahlungsdurchlässige Umhüllungskörper und die erste Barriereschicht sind dann aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Damit kann das Material des strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörpers besonders gut an die optischen Anforderungen des optoelektronischen Halbleiterbauteils angepasst sein und das Material der ersten Barriereschicht wird hinsichtlich seiner gegen Feuchtigkeit und/oder atmosphärischen Gasen schützenden Eigenschaften ausgewählt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterbauteil einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, wobei eine Außenfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips die Strahlungsdurchtrittsfläche umfasst und die erste Barriereschicht in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip steht. Das heißt, der strahlungsemittierende Halbleiterchip ist in dieser Ausführungsform zumindest stellenweise nicht von einem strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörper umgeben und die erste Barriereschicht grenzt zumindest bereichsweise direkt an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Auf diese Weise ist es möglich, das Konversionselement besonders nah an den strahlungsemittierenden Halbleiterchip anzuordnen.
Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich von UV-Strahlung bis zu sichtbarem Licht, beispielsweise blauem Licht, emittiert. Das strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterbauteil kann dabei mehrere strahlungsemittierende Halbleiterchips umfassen, die gleich oder unterschiedlich zueinander ausgeführt sein können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil einen Gehäusekörper, der eine Kavität aufweist, in der der strahlungsemittierende Halbleiterchip angeordnet ist. Der Gehäusekörper kann dabei den strahlungsemittierenden Halbleiterchip beispielsweise in lateralen Richtungen, das heißt seitlich, umgeben. Die dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip zugewandten Außenflächen des Gehäusekörpers können für im strahlungsemittierenden Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung reflektierend ausgebildet sein. Der Gehäusekörper kann dabei beabstandet zum strahlungsemittierenden Halbleiterchip angeordnet sein, oder der Gehäusekörper befindet sich an Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils ist die erste Barriereschicht zumindest stellenweise in der Kavität angeordnet und/oder steht in direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper. Das heißt, es ist möglich, dass zumindest die erste Barriereschicht ebenfalls stellenweise seitlich vom Gehäusekörper umgeben ist. Die erste Barriereschicht kann dadurch durch den Gehäusekörper zumindest stellenweise mechanisch geschützt sein. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die erste Barriereschicht sich stellenweise in direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper befindet. Das heißt, die erste Barriereschicht und der Gehäusekörper sind dann verbindungsmittelfrei miteinander verbunden. Die erste Barriereschicht steht dann mit einer weiteren Komponente des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils, beispielsweise dem strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörper und/oder dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip in direktem Kontakt. Durch den Kontakt der ersten Barriereschicht mit mehreren Komponenten des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils haftet die erste Barriereschicht besonders gut und die mechanische Stabilität des strahlungsemittierenden Halbleiterbauteils ist auf diese Weise erhöht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils weist die Kavität eine dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip abgewandte Öffnung auf, wobei die Öffnung zu wenigstens 95 % ihrer Fläche vom Konversionselement überdeckt ist. Das heißt, das Konversionselement füllt nahezu den gesamten Flächeninhalt der Öffnung aus und fast die gesamte im optoelektronischen Halbleiterbauteil erzeugte elektromagnetische Strahlung muss auf diese Weise durch das Konversionselement treten, um das optoelektronische Halbleiterbauteil zu verlassen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass ein nennenswerter Anteil von unkonvertiertem Licht im Bereich zwischen Gehäusekörper und Konversionselement, beispielsweise über die erste Barriereschicht, aus dem Halbleiterbauteil austritt. Damit ist die Leckage von beispielsweise blauem, unkonvertiertem Licht reduziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses zumindest ein weiteres Konversionselement, welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandten Oberseite der zweiten Barriereschicht angeordnet ist, und zumindest eine weitere Barriereschicht, die an der der zweiten Barriereschicht abgewandten Oberseite des weiteren Konversionselements und an der Oberseite der zweiten Barriereschicht angeordnet ist, wobei die zweite Barriereschicht und die weitere Barriereschicht das weitere Konversionselement gemeinsam vollständig umschließen, und die zweite Barriereschicht und die weitere Barriereschicht stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.
Für die weitere Barriereschicht sowie das weitere Konversionselement sind sämtliche Merkmale offenbart, die auch für das Konversionselement sowie für die erste Barriereschicht und die zweite Barriereschicht offenbart sind.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass das weitere Konversionselement mit einem Konversionsmaterial gebildet ist, welches empfindlicher zum Beispiel gegen elektromagnetische Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, und/oder empfindlicher gegen hohe Temperaturen ist als das Konversionsmaterial des Konversionselements. Insbesondere ist es möglich, dass das Halbleiterbauteil eine Vielzahl von Konversionselementen und Barriereschichten umfasst, die in der beschriebenen Weise übereinandergestapelt angeordnet sind. Dabei ist es möglich, dass die unterschiedlichen Konversionselemente unterschiedliche Konversionsmaterialien umfassen, wobei ein Konversionselement umso weiter von der Strahlungsdurchtrittsfläche entfernt ist, je empfindlicher das im Konversionselement verwendete Konversionsmaterial ist. Alternativ ist es möglich, dass sämtliche Konversionselemente gleich ausgebildet sind. Ferner ist es möglich, dass aneinander angrenzende Barriereschichten jeweils in einem Kontaktbereich in direktem Kontakt miteinander stehen, wobei der Kontaktbereich das zwischen den angrenzenden Barriereschichten eingeschlossene Konversionselement in lateralen Richtungen vollständig umgibt. Das eingeschlossene Konversionselement kann dabei mit den angrenzenden Barriereschichten jeweils in direktem Kontakt stehen.
Es werden weiter Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteilen angegeben. Die Verfahren können insbesondere zur Herstellung von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen dienen, so dass die für die optoelektronischen Halbleiterbauteile offenbarten Merkmale auch für das Verfahren offenbart sind und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem die erste Barriereschicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche aufgebracht wird. Die erste Barriereschicht wird dabei vorzugsweise in einem parallelen Prozess auf die Strahlungsdurchtrittsflächen einer Vielzahl herzustellender strahlungsemittierender optoelektronischer Halbleiterbauteile aufgebracht. Beispielsweise kann das Aufbringen durch Abscheidung in Vakuum oder großflächiges Sprühen direkt und ganzflächig auf einer Komponente des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils, welche die Strahlungsdurchtrittsfläche umfasst, erfolgen. Auf diese Weise entsteht eine direkte Verbindung zwischen der Komponente oder den Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils, auf welche die erste Barriereschicht aufgebracht wird, und der ersten Barriereschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird in einem weiteren Verfahrensschritt das Konversionsmaterial strukturiert auf die der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandte Oberseite der ersten Barriereschicht zur Bildung des Konversionselements aufgebracht, derart, dass die erste Barriereschicht stellenweise vom Konversionselement unbedeckt bleibt. Mit anderen Worten wird das Konversionsmaterial nicht ganzflächig auf die dem späteren Konversionselement zugewandte Außenfläche der ersten Barriereschicht aufgebracht, sondern ein Teil der ersten Barriereschicht bleibt vom Konversionsmaterial unbedeckt. Ferner ist es möglich, dass ein strukturiertes Aufbringen des Konversionsmaterials derart erfolgt, dass das Konversionsmaterial in bestimmten Mustern auf der ersten Barriereschicht angeordnet ist. Das strukturierte Aufbringen kann beispielsweise durch Dosieren, Siebdrucken, Schablonendrucken, Jetting oder Sprühen mit einer Maske erfolgen. Insbesondere grenzt das Konversionsmaterial und damit das herzustellende Konversionselement dann stellenweise direkt an die erste Barriereschicht und ist verbindungsmittelfrei mit dieser verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt das Aufbringen der zweiten Barriereschicht auf die der ersten Barriereschicht abgewandten Oberseite des Konversionselements und auf die vom Konversionselement unbedeckten Bereiche der ersten Barriereschicht. Auch hier kann ein Aufbringen der zweiten Barriereschicht beispielsweise durch Abscheiden in Vakuum oder großflächiges Sprühen in einem parallelen Prozess erfolgen, bei dem das Material der zweiten Barriereschicht für eine Vielzahl von herzustellenden optoelektronischen Halbleiterbauteilen aufgebracht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:

– Aufbringen der ersten Barriereschicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche,
– strukturiertes Aufbringen von Konversionsmaterial auf die der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandte Oberseite der ersten Barriereschicht zur Bildung des Konversionselements, derart, dass die erste Barriereschicht stellenweise vom Konversionselement unbedeckt bleibt,
– Aufbringen der zweiten Barriereschicht auf die der ersten Barriereschicht abgewandten Oberseite des Konversionselements und auf vom Konversionselement unbedeckte Bereiche der ersten Barriereschicht.

Das Verfahren kann dabei insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, das heißt das fertige Konversionselement wird auf zumindest einer Komponente des optoelektronischen Halbleiterbauteils direkt erzeugt und nicht getrennt von den übrigen Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauteils hergestellt und dann mit diesen zum Beispiel durch ein Verbindungsmittel verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Verfahren einen Schritt, wobei der Istwert der Lichtcharakteristik des vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip und dem Konversionselement im Betrieb des Halbleiterchips erzeugten Mischlichts bestimmt wird. Bei der Lichtcharakteristik kann es sich beispielsweise um den Farbort und/oder die Farbtemperatur des vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip und dem Konversionselement im Betrieb erzeugten Mischlichts handeln.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird dieser Istwert dann mit einem Sollwert verglichen und es erfolgt in einem anschließenden Verfahrensschritt ein strukturiertes Aufbringen von weiterem Konversionsmaterial zur Erreichung des Sollwerts.
Diese Verfahrensschritte können so lange wiederholt werden, bis der gemessene Istwert innerhalb einer vorgebbaren Fehlertoleranz mit dem Sollwert übereinstimmt.
Es erfolgt also beispielsweise die Steuerung des Farborts oder der Farbtemperatur des resultierenden Mischlichts durch ein Nachdosieren oder Nachsprühen vor dem Verschließen der Anordnung mit der zweiten Barriereschicht. Die gezielte Einstellung eines gewünschten Farbortes ist auf diese Weise besonders einfach möglich.
Vorliegend wird das Konversionselement also nicht aufwändig getrennt von den übrigen Komponenten des Halbleiterbauteils erzeugt, sondern es erfolgt eine Herstellung direkt auf dem Halbleiterbauteil, wodurch schon während der Herstellung eine Lichtcharakteristik des erzeugten Mischlichts bestimmt werden kann. Da ein Einschließen des Konversionselements mit der zweiten Barriereschicht erst erfolgt, wenn die gewünschte Lichtcharakteristik erreicht ist, ist ein Nachjustieren des Konversionselements durch zusätzliches Aufbringen von Konversionsmaterial besonders einfach möglich.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren können strahlungsemittierende optoelektronische Halbleiterbauteile erzeugt werden, bei denen eine Konversion von elektromagnetischer Strahlung direkt im Halbleiterbauteil in unmittelbarer Nähe zum optoelektronischen Halbleiterchip erfolgt, was zu einer Vereinfachung des Systems und zu einer Kostenreduktion führt.
Im Folgenden werden die hier beschriebenen strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteile sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die schematischen Schnittdarstellungen der 1A, 1B, 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteilen.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 1A ist das Prinzip eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils erläutert. Das optoelektronische Halbleiterbauteil umfasst eine Strahlungsdurchtrittsfläche S. Bei der Strahlungsdurchtrittsfläche S kann es sich beispielsweise um die Außenfläche eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips 4 und/oder die Außenfläche eines strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörpers 5 handeln. Auf der Strahlungsdurchtrittsfläche S ist die erste Barriereschicht 1 aufgebracht, die direkt an die Strahlungsdurchtrittsfläche S grenzt und mit den zugehörigen Komponenten, welche die Strahlungsdurchtrittsfläche S umfassen, verbindungsmittelfrei und insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Die erste Barriereschicht 1 wird beispielsweise durch ein hier beschriebenes Verfahren aufgebracht.
Anschließend wird Konversionsmaterial zur Bildung des Konversionselements 3 auf einen Teil der der Strahlungsdurchtrittsfläche S abgewandten Oberseite der ersten Barriereschicht 1 aufgebracht, derart, dass die erste Barriereschicht 1 nicht vollständig vom Konversionsmaterial bedeckt ist. Zur Einstellung einer geeigneten Dicke des Konversionselements 3 kann ein hier beschriebenes Verfahren Verwendung finden, bei dem während des Aufbringens des Konversionsmaterials der Istwert einer Lichtcharakteristik mit einem Sollwert verglichen wird und die Aufbringung von Konversionsmaterial gestoppt wird, sobald der Istwert dem Sollwert innerhalb einer vorgebbaren Fehlertoleranz entspricht.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine zweite Barriereschicht 2 auf die der Strahlungsdurchtrittsfläche S abgewandte freie Oberfläche der ersten Barriereschicht 1 und des Konversionselements 3 aufgebracht.
Das Halbleiterbauelement umfasst dann eine erste Barriereschicht 1, die direkt auf die Strahlungsdurchtrittsfläche S aufgebracht ist und ein Konversionselement 3, das zwischen der ersten Barriereschicht 1 und der zweiten Barriereschicht 2 angeordnet ist. Die beiden Barriereschichten können dadurch untereinander und mit dem Konversionselement 3 jeweils stoffschlüssig verbunden sein.
Im vom Konversionselement unbedeckten Bereich der der Strahlungsdurchtrittsfläche S abgewandten Oberseite der ersten Barriereschicht 1 bildet sich ein Kontaktbereich 12 zwischen der ersten Barriereschicht 1 und der zweiten Barriereschicht 2 aus, in welchem die beiden Barriereschichten direkt aneinandergrenzen. Der Kontaktbereich 12 umgibt das Konversionselement 3 in lateralen Richtungen, das heißt seitlich, vollständig.
In der schematischen Schnittdarstellung der 1B des strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses zumindest ein weiteres Konversionselement 3‘, welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche S abgewandten Oberseite der zweiten Barriereschicht 2 angeordnet ist, und zumindest eine weitere Barriereschicht 2‘, die an der der zweiten Barriereschicht 2 abgewandten Oberseite des weiteren Konversionselements 3‘ und an der Oberseite der zweiten Barriereschicht 2 angeordnet ist, wobei die zweite Barriereschicht 2 und die weitere Barriereschicht 2‘ das weitere Konversionselement 3‘ gemeinsam vollständig umschließen, und die zweite Barriereschicht 2 und die weitere Barriereschicht 2‘ stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.
Dabei ist es insbesondere möglich, dass das weitere Konversionselement 3‘ mit einem Konversionsmaterial 3 gebildet ist, welches empfindlicher zum Beispiel gegen elektromagnetische Strahlung, insbesondere UV-Strahlung, und/oder empfindlicher gegen hohe Temperaturen ist als das Konversionsmaterial des Konversionselements 3. Die aneinander angrenzenden Barriereschichten 2, 2‘ stehen in einem weiteren Kontaktbereich 12‘ in direktem Kontakt miteinander, wobei der Kontaktbereich das zwischen den angrenzenden Barriereschichten 2, 2‘ eingeschlossene weitere Konversionselement 3‘ in lateralen Richtungen vollständig umgibt. Das eingeschlossene weitere Konversionselement 3‘ kann dabei mit den angrenzenden Barriereschichten 2, 2‘ jeweils in direktem Kontakt stehen.
Die schematische Schnittdarstellung der 2 zeigt ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil, das in der so genannten "Chip in a Frame"(CIF)-Bauweise ausgeführt ist.
Ein solches Bauteil ist in einem anderen Zusammenhang, beispielsweise in der Druckschrift DE 10 2012 215 524 A1 , beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich des Aufbaus eines Bauteils in der "Chip in a Frame"-Bauweise ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird. Insbesondere weist ein "Chip in a Frame"-Bauteil einen Formkörper als Gehäusekörper 6 auf, der beispielsweise mit einem Silikon- und/oder einem Epoxidharz gebildet sein kann. Solche Materialien haben den Nachteil, dass sie nicht hermetisch dicht ausgebildet sind und somit Luft und/oder Feuchtigkeit durch den Formkörper dringen können. In dem Fall, dass ein nicht hermetisch abgedichtetes Konversionselement bei einem solchen "Chip in a Frame"-Bauteil verwendet wird, kann es somit bei der Verwendung eines empfindlichen Konversionsmaterials zur Zerstörung des Konversionsmaterials kommen.
Das Halbleiterbauteil umfasst in diesem Fall den strahlungsemittierenden Halbleiterchip 4, der in einen Gehäusekörper 6 eingebettet ist, welcher eine Kavität 61 für den Chip aufweist. Die Seitenflächen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 4 können dabei direkt an den Gehäusekörper 6 grenzen, der beispielsweise strahlungsreflektierend ausgebildet sein kann. Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 4 ist an seiner Oberseite mit dem Kontaktierungselement 41 verbunden, das beispielsweise strahlungsdurchlässig ausgebildet ist und dazu ein transparentes leitfähiges Oxid umfassen kann. Über ein Kontaktelement, beispielsweise ein Bondpad 46, ist das Kontaktierungselement 41 elektrisch leitend mit dem Kontaktierungselement 45 verbunden, welches sich vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip 4 über den Gehäusekörper 6 bis zu einer Durchkontaktierung 44 erstreckt.
An der dem Kontaktierungselement 41 zugewandten Oberseite des strahlungsemittierenden Halbleiterchips 4 ist der strahlungsdurchlässige Umhüllungskörper 5 ausgebildet, der vorliegend als gewölbter Verguss ausgeführt ist. Aufgrund der Wölbung des Vergusses ist eine Wahrscheinlichkeit für den Austritt elektromagnetischer Strahlung erhöht. An der dem Umhüllungskörper 5 abgewandten Unterseite des strahlungsemittierenden Halbleiterchips und der Durchkontaktierung 44 sind Anschlussstellen 42, 43 zur Oberflächenmontage des Halbleiterbauteils angeordnet.
Der gewölbt ausgeführte Umhüllungskörper 5 sorgt weiter dafür, dass der Abstand zwischen dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 4 und dem Konversionselement 3 erhöht ist, so dass eine zu hohe Strahldichte am Konversionselement 3 vermieden wird. Auf diese Weise ist die beschriebene Bauform für die Verwendung empfindlicher Konversionsmaterialien wie beispielsweise Quantendot-Konverter besonders geeignet. Ferner ermöglicht der gewölbt ausgeführte Umhüllungskörper 5 eine Homogenisierung des abgestrahlten Mischlichts bezüglich der Farbe des Lichts abhängig vom Betrachtungswinkel.
Die erste Barriereschicht 1 befindet sich in direktem Kontakt mit Bereichen des strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörpers 5 sowie des Gehäusekörpers 6 und des Kontaktierungselements 45. Insbesondere überdeckt die erste Barriereschicht 1 die Oberseite des Halbleiterbauelements vollständig, so dass sie eine besonders große Kontaktfläche zu den Komponenten des Halbleiterbauteils aufweist und damit mechanisch besonders fest mit diesen Komponenten verbunden ist. Die Verwendung von elastischen Materialien zur Bildung der ersten und der zweiten Barriereschicht 1, 2 erlaubt darüber hinaus, dass das Konversionselement der Wölbung des Umhüllungskörpers 5 folgt.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Halbleiterbauelements näher erläutert. In diesem Ausführungsbeispiel ist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 2 der Gehäusekörper 6 seitlich beabstandet zum strahlungsemittierenden Halbleiterchip 4 ausgebildet und die Kavität des Gehäusekörpers 6 ist stellenweise mit dem strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörper 5 ausgefüllt.
Die erste Barriereschicht 1 befindet sich teilweise innerhalb der Kavität und ist auf diese Weise vor mechanischer Beschädigung besonders gut geschützt. Die erste Barriereschicht 1 erstreckt sich entlang des Umhüllungskörpers 5, dessen dem Halbleiterchip 4 abgewandte Außenfläche die Strahlungsdurchtrittsfläche S bildet. Ferner befindet sich die erste Barriereschicht 1 in direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper 6. Das Konversionselement 3 ist besonders großflächig über dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip 4 angeordnet und bedeckt die Öffnung 62 der Kavität 61 des Gehäusekörpers 6 zu zumindest 95 %.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterbauelement an seiner Oberseite vollständig vom Material der ersten Barriereschicht 1 abgedeckt. Im Bereich über dem Gehäusekörper 6 befindet sich der Kontaktbereich 12 zwischen der ersten Barriereschicht 1 und der zweiten Barriereschicht 2, welcher das Konversionselement 3 lateral vollständig umgibt.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, den Ausführungsformen und den Ausführungsbeispielen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen, den Ausführungsformen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: erste Barriereschicht
2: zweite Barriereschicht
2‘: weitere Barriereschicht
12: Kontaktbereich
12‘: weiterer Kontaktbereich
3: Konversionselement
3‘: weiteres Konversionselement
4: strahlungsemittierender Halbleiterchip
41: Kontaktierungselement
42: Anschlussstelle
43: Anschlussstelle
44: Durchkontaktierung
45: Kontaktierungselement
46: Kontaktelement
47: Schutzelement
5: Umhüllungskörper
6: Gehäusekörper
61: Kavität
62: Öffnung
S: Strahlungsdurchtrittsfläche
R: Licht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012110668 [0002]
DE 102007049005 A1 [0032]
DE 102012215524 A1 [0066]

Claims

Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil mit – einer Strahlungsdurchtrittsfläche (S), durch die im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugtes Licht (R) tritt, – einer ersten Barriereschicht (1), die an einer Oberseite der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) angeordnet ist und dort zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) steht, – einem Konversionselement (3), welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) abgewandten Oberseite der ersten Barriereschicht (1) angeordnet ist, – einer zweiten Barriereschicht (2), die an der der ersten Barriereschicht (1) abgewandten Oberseite des Konversionselements (3) und an der Oberseite der ersten Barriereschicht (1) angeordnet ist, wobei – die erste Barriereschicht (1) und die zweite Barriereschicht (2) das Konversionselement (3) gemeinsam vollständig umschließen, und – die erste Barriereschicht (1) und die zweite Barriereschicht (2) stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Barriereschicht (1) und die zweite Barriereschicht (2) in einem Kontaktbereich (12) in direktem Kontakt miteinander stehen, wobei der Kontaktbereich (12) das Konversionselement (3) in lateralen Richtungen (L) vollständig umgibt.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Konversionselement (3) in direktem Kontakt mit der ersten Barriereschicht (1) und der zweiten Barriereschicht (2) steht.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Wasserdampf-Transmissionsrate in das Konversionselement (3) höchstens 1 × 10–3 g/m2/Tag, bevorzugt höchstens 3 × 10–4 g/m2/Tag, beträgt.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Barriereschicht (1) und die zweite Barriereschicht (2) mit dem gleichen Material gebildet sind oder aus dem gleichen Material bestehen.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Barriereschicht (1) und/oder die zweite Barriereschicht (2) ein Elastizitätsmodul von höchstens 5,0 GPa aufweist.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Konversionselement (3) wellenlängenkonvertierende Quantenpunkte umfasst oder aus wellenlängenkonvertierenden Quantenpunkten besteht.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche mit – einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (4), und – einem strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörper (5), der den Halbleiterchip (4) stellenweise umgibt, wobei – eine dem Halbleiterchip (4) abgewandte Außenfläche des strahlungsdurchlässigen Umhüllungskörpers (5) die Strahlungsdurchtrittsfläche (S) umfasst, und – die erste Barriereschicht (1) in direktem Kontakt mit dem Umhüllungskörper (5) steht.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche mit – einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (4), wobei – eine Außenfläche des strahlungsemittierenden Halbleiterchips die Strahlungsdurchtrittsfläche (S) umfasst, und – die erste Barriereschicht (1) in direktem Kontakt mit dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (4) steht.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der beiden vorherigen Ansprüche mit – einem Gehäusekörper (6), der eine Kavität (61) aufweist, in der der strahlungsemittierende Halbleiterchip (4) angeordnet ist, wobei – die erste Barriereschicht (1) zumindest stellenweise in der Kavität (61) angeordnet ist und/oder in direktem Kontakt mit dem Gehäusekörper (6) steht.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Kavität (61) eine dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip (4) abgewandte Öffnung (62) aufweist, wobei die Öffnung (62) zu wenigstens 95 % ihrer Fläche vom Konversionselement (3) überdeckt ist.
Strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche mit – einem weiteren Konversionselement (3‘), welches an der der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) abgewandten Oberseite der zweiten Barriereschicht (2) angeordnet ist, – einer weiteren Barriereschicht (2‘), die an der der zweiten Barriereschicht (2) abgewandten Oberseite des weiteren Konversionselements (3‘) und an der Oberseite der zweiten Barriereschicht (2) angeordnet ist, wobei – die zweite Barriereschicht (2) und die weitere Barriereschicht (2‘) das weitere Konversionselement (3‘) gemeinsam vollständig umschließen, und – die zweite Barriereschicht (2) und die weitere Barriereschicht (2‘) stellenweise in direktem Kontakt miteinander stehen.
Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils nach einem der vorherigen Ansprüche mit den folgenden Schritten: – Aufbringen der ersten Barriereschicht (1) auf die Strahlungsdurchtrittsfläche (S), – strukturiertes Aufbringen von Konversionsmaterial (3) auf die der Strahlungsdurchtrittsfläche (S) abgewandte Oberseite der ersten Barriereschicht (1) zur Bildung des Konversionselements (3), derart, dass die erste Barriereschicht (1) stellenweise vom Konversionselement (3) unbedeckt bleibt, – Aufbringen der zweiten Barriereschicht (2) auf die der ersten Barriereschicht (1) abgewandte Oberseite des Konversionselements (3) und auf vom Konversionselement (3) unbedeckte Bereiche der ersten Barriereschicht (1).
Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterbauteils nach dem vorherigen Anspruch mit den folgenden Schritten vor dem Aufbringen der zweiten Barriereschicht: – Bestimmen eines Istwerts einer Lichtcharakteristik des vom strahlungsemittierenden Halbleiterchip (4) und dem Konversionselement (3) im Betrieb des Halbleiterchips (5) erzeugten Mischlichts, – Vergleichen des Istwerts mit einem Sollwert, – strukturiertes Aufbringen von weiterem Konversionsmaterial zur Erreichung des Sollwerts.