DE102015111558B4

DE102015111558B4 - Optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102015111558B4
Application number: DE102015111558.1A
Authority: DE
Inventors: Korbinian Perzlmaier; Christian Leirer
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-07-16
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: DE102015111558A1; US20180204876A1; US10411064B2; WO2017009332A1

Abstract

Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), bei dem- der Halbleiterkörper zumindest ein erstes Segment (210) und ein zweites Segment (220) aufweist, wobei die Segmente gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine dem Träger abgewandte erste Halbleiterschicht (21), eine dem Träger zugewandte zweite Halbleiterschicht (22) und eine in vertikaler Richtung zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht (23) aufweisen,- der Träger einen Formkörper (5) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und eine Metallschicht (4) aufweist, wobei die Metallschicht einen ersten Teilbereich (41) und einen zweiten Teilbereich (42) umfasst und sich mindestens einer der Teilbereiche (41, 42) in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstreckt,- das erste und zweite Segment in lateraler Richtung voneinander räumlich beabstandet und über eine Verbindungsstruktur (43) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an den Formkörper angrenzen und auf derselben Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind,- der Halbleiterkörper einen zwischen den Segmenten angeordneten Trenngraben (230) aufweist, wobei die Verbindungsstruktur den Trenngraben lateral überbrückt, dabei den Trenngraben zumindest stellenweise auffüllt und in Draufsicht mit den beiden benachbarten Segmenten überlappt,- der Formkörper den ersten Teilbereich und den zweiten Teilbereich in lateralen Richtungen vollumfänglich umgibt, und- die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich durch den Formkörper miteinander zusammengehalten sind, sodass die Verbindungsstruktur als Bestandteil des Trägers ausgebildet ist und somit zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements beiträgt.

Description

Die Anmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen.
Leuchtdiodenchips wie etwa Saphirchips weisen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Entladungen auf. Zum Schutz eines Leuchtdiodenchips vor elektrostatischen Entladungen wird bisher eine vom Leuchtdiodenchip separate hergestellte Schutzdiode verwendet, die antiparallel zum Leuchtdiodenchip verschaltet ist. Um Leuchtdiodenchips mit einer hohen Betriebsspannung zu betreiben, werden in der Regel eine Mehrzahl von separaten Leuchtdiodenchips miteinander in Reihe verschaltet.
Druckschrift US 2014 / 0 183 444 A beschreibt ein Bauelement mit einem Halbleiterkörper, der eine Mehrzahl von lateral angeordnete Teilebereiche aufweist, wobei die Teilbereiche über elektrische Verbindungsschichten miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Druckschrift US 2014 / 0 175 471 A1 beschreibt ein lichtemittierendes Halbleiterbauelement, das eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Halbleiterchips auf einer gemeinsamen Harzschicht aufweist. Die Halbleiterchips weisen jeweils eine Halbleiterschichtenfolge mit einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht auf und können über Kontaktsäulen, die sich durch die Harzschicht hindurch erstrecken, auf einer den Halbleiterchips abgewandten Oberfläche der Harzschicht elektrisch kontaktiert werden. Außerdem können die Halbleiterchips über Verdrahtungsschichten mit einander elektrisch verbunden sein.
Druckschrift DE 10 2012 110 909 A1 beschreibt einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip, der einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge aufweist, wobei die Halbleiterschichtenfolge einen zum Erzeugen von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Die Halbleiterschichtenfolge ist in einen ersten Emissionsbereich und einen lateral beabstandeten zweiten Emissionsbereich unterteilt. Der Halbleiterchip ist über einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt extern elektrisch kontaktierbar. Der erste Emissionsbereich und der zweite Emissionsbereich sind bezüglich ihrer Durchlassrichtungen antiparallel zueinander verschaltet.
Druckschriften US 2013 / 0 214 247 A1 , US 2017 / 0 025 580 A1 , DE 20 2004 011 869 U1 , DE 10 2012 222 772 A1 beschreiben jeweils einen Halbleiterchip und unterschiedliche Kontaktierungsmöglichkeiten des Halbleiterchips oder unterschiedlicher Teilbereiche des Halbleiterchips.
Eine Aufgabe ist es, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement anzugeben, das vereinfacht herstellbar und kompakt ausgestaltet ist. Des Weiteren ist es eine weitere Aufgabe, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von solchen Bauelementen anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1gelöst. Weiterbildungen des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs 1 oder Herstellungsverfahren, bei dem der Gegenstand des Anspruchs 1 hergestellt ist, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das Bauelements weist einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Träger weist eine dem Halbleiterkörper zugewandte Vorderseite und eine dem Halbleiterkörper abgewandte Rückseite auf. Insbesondere ist der Träger unmittelbar am Halbleiterkörper hergestellt. Das bedeutet, dass der Träger etwa nicht in einem von dem Halbleiterkörper separaten Produktionsschritt hergestellt und anschließend an dem Halbleiterkörper befestigt wird, sondern direkt auf den Halbleiterkörper aufgebracht und somit direkt am Halbleiterkörper ausgebildet ist. Der Träger weist insbesondere einen Formkörper auf, der etwa als Moldkörper ausgebildet ist. Zum Beispiel ist der Formkörper durch ein Gießverfahren ausgebildet. Insbesondere wird der Halbleiterkörper dabei von einem Kunststoff, etwa von einem gießbaren Polymer, zum Beispiel von einem Harz, Epoxid oder Silikon, umgossen.
Unter einem Gießverfahren wird allgemein ein Verfahren verstanden, mit dem eine Formmasse gemäß einer vorgegebenen Form ausgestaltet und erforderlichenfalls ausgehärtet werden kann. Insbesondere umfasst der Begriff „Gießverfahren“ Gießen (molding), Folien assistiertes Gießen (film assisted molding), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding).
Der Halbleiterkörper weist eine dem Träger abgewandte erste Hauptfläche und eine dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche auf. Die Hauptflächen begrenzen den Halbleiterkörper insbesondere in vertikaler Richtung. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers gerichtet ist. Insbesondere ist die vertikale Richtung die Wachstumsrichtung der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die etwa parallel zu der Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers verläuft. Insbesondere sind die vertikale Richtung und die laterale Richtung quer, etwa senkrecht zueinander gerichtet.
Der Halbleiterkörper weist insbesondere eine der Vorderseite des Trägers abgewandte erste Halbleiterschicht, eine der Vorderseite des Trägers zugewandte zweite Halbleiterschicht und eine in der vertikalen Richtung zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht auf. Im Betrieb des Bauelements ist die aktive Schicht bevorzugt zur Erzeugung oder zur Detektion einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet. Zum Beispiel ist die aktive Schicht eine pn-Übergangszone, die als eine Schicht oder als eine Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet sein kann.
Die aktive Schicht ist insbesondere dazu eingerichtet, eine elektromagnetische Strahlung etwa im sichtbaren, ultravioletten oder im infraroten Spektralbereich zu emittieren oder eine elektromagnetische Strahlung zu absorbieren und diese in elektrische Signale oder elektrische Energie umzuwandeln. Der Halbleiterkörper kann mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht sein. Das Aufwachssubstrat kann jedoch in einem nachfolgenden Verfahrensschritt von dem Halbleiterkörper entfernt werden, sodass das Bauelement insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist.
Der Träger weist eine Metallschicht auf. Die Metallschicht umfasst etwa einen ersten Teilbereich und einen von dem ersten Teilbereich lateral beabstandeten zweiten Teilbereich. Die Metallschicht ist zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet. Dabei kann sich mindestens einer der Teilbereiche in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch, insbesondere bis zur Vorderseite des Trägers, zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstrecken. Insbesondere können alle Teilbereiche der Metallschicht sich durch den Formkörper, insbesondere in der vertikalen Richtung von der Rückseite des Trägers bis zu der Vorderseite des Trägers, hindurch erstrecken.
Zweckmäßig sind der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich der Metallschicht verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet. Dabei kann der erste Teilbereich zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und der zweite Teilbereich zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht eingerichtet sein, oder umgekehrt.
Die Vorderseite und die Rückseite des Trägers können jeweils zumindest bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers und bereichsweise durch Oberflächen der Metallschicht, insbesondere der Teilbereiche der Metallschicht, gebildet sein. Die Teilbereiche der Metallschicht können auf der Rückseite des Trägers elektrisch kontaktierbar ausgebildet sein. Dabei können die Teilbereiche der Metallschicht an der Rückseite des Trägers freiliegend vorliegen oder jeweils von einer elektrisch leitfähigen, bevorzugt lötfähigen Kontaktschicht bereichsweise oder vollständig bedeckt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Halbleiterkörper segmentiert. Der Halbleiterkörper des Bauelements weist zumindest ein erstes Segment und ein zweites Segment auf. Der Halbleiterkörper kann auch in eine Mehrzahl von ersten Segmenten und eine Mehrzahl von zweiten Segmenten oder weiterer Segmente unterteilt sein. Die Segmente des Halbleiterkörpers können dabei voneinander lateral beabstandet oder durch eine zumindest hinsichtlich der lateralen Richtung elektrisch isolierend ausgebildete Schicht des Halbleiterkörpers mechanisch verbunden sein.
Insbesondere weist der Halbleiterkörper einen Trenngraben auf, der etwa zwischen den Segmenten des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Dabei kann der Graben so ausgebildet sein, dass sich dieser in der vertikalen Richtung zumindest durch eine Halbleiterschicht, etwa durch die erste und/oder zweite Halbleiterschicht, und durch die aktive Schicht hindurch erstreckt. Der Halbleiterkörper kann eine Mehrzahl von solchen Trenngräben aufweisen. Durch die Segmentierung des Halbleiterkörpers weist der Halbleiterkörper somit eine Mehrzahl von Segmenten auf, die etwa ohne weitere elektrische Verbindungsmittel voneinander elektrisch getrennt sind.
Die Segmente des Halbleiterkörpers sind gleichartig aufgebaut. Gleichartig aufgebaut bedeutet, dass die Segmente insbesondere die gleiche Abfolge von Halbleiterschichten entlang der vertikalen Richtung aufweisen. Dabei können die Segmente gleiche vertikale Höhe aufweisen. Unter der gleichen vertikalen Höhe wird eine im Rahmen der Herstellungstoleranz etwa beim epitaktischen Abscheiden oder nach dem Aufrauen des Halbleiterkörpers erreichbare gleiche Höhe verstanden. Segmente, die gleichartig aufgebaut sind und die gleiche vertikale Höhe aufweisen, können beispielsweise durch laterales Strukturieren eines zusammenhängenden, insbesondere einstückig ausgebildeten Halbleiterkörpers beziehungsweise Halbleiterschichtenstapels ausgebildet werden. Solcher Halbleiterkörper oder Halbleiterschichtenstapel kann mittels eines Beschichtungsverfahrens etwa auf einem Aufwachssubstrat ausgebildet werden.
Das Bauelement weist eine Verbindungsstruktur auf. Die Verbindungsstruktur verbindet etwa zwei benachbarte Segmente miteinander elektrisch. Die Verbindungsstruktur ist dabei so ausgebildet, dass diese den zwischen den benachbarten Segmenten angeordneten Trenngraben lateral überbrückt. Das bedeutet, dass die Verbindungsstruktur in Draufsicht etwa mit den beiden benachbarten Segmenten überlappt. Die Verbindungsstruktur kann dabei auf derselben Seite wie die Teilbereiche der Metallschicht auf dem Halbleiterkörper angeordnet sein. In Draufsicht auf die Rückseite des Trägers können die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich in der lateralen Richtung räumlich beabstandet und in Draufsicht überlappungsfrei sein. Beispielsweise grenzen die Verbindungsstruktur und die Teilbereiche in der lateralen Richtung an den Formkörper an. Der Formkörper umgibt dabei die Verbindungsstruktur, den ersten Teilbereich und/oder den zweiten Teilbereich in lateralen Richtungen vollumfänglich. Es ist auch möglich, dass die Verbindungsstruktur an den ersten Teilbereich oder an den zweiten Teilbereich angrenzt oder als Teil eines der Teilbereiche ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Halbleiterkörper weist zumindest ein erstes Segment und ein zweites Segment auf, wobei die Segmente gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine dem Träger abgewandte erste Halbleiterschicht, eine dem Träger zugewandte zweite Halbleiterschicht und eine in der vertikalen Richtung zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht aufweisen. Der Träger enthält einen Formkörper aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und eine Metallschicht, wobei die Metallschicht einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich umfasst, wobei sich mindestens einer der Teilbereiche in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstreckt. Das erste und zweite Segment sind in der lateralen Richtung voneinander räumlich beabstandet und über eine Verbindungsstruktur miteinander elektrisch leitend verbunden, wobei die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an den Formkörper angrenzen. Der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich sind auf derselben Seite des Halbleiterkörpers angeordnet.
Ein solches Bauelement mit einem Träger und einem darauf angeordneten segmentierten Halbleiterkörper kann auf Waferebene, etwa im Waferverbund, vereinfacht hergestellt werden. Durch die Prozessierung im Waferverbund ist es unter anderem nicht notwendig, Träger für Bauelemente separat herzustellen und die Halbleiterkörper auf solche separat hergestellten Träger aufzubringen und elektrisch anzuschließen. Auf solche Montageschritte bezüglich Einzelchipprozesse wie etwa Pick&Place, die einen erheblichen Anteil der Gesamtherstellungskosten von Bauelementen darstellen, kann verzichtet werden, wodurch die Bauelemente kostengünstig hergestellt werden können. Die Segmentierung des einzelnen Halbleiterkörpers kann auch gleichzeitig bei der Ausbildung der Halbleiterkörper aus einem Halbleiterschichtenstapel erfolgen, sodass etwa nur eine zusätzliche Fotoebene zur Segmentierung des einzelnen Halbleiterkörpers benötigt wird.
Die elektrische Verschaltung der verschiedenen Segmente des Halbleiterkörpers erfolgt bevorzugt vor oder während der Herstellung des Trägers. Dabei können die Segmente des Halbleiterkörpers etwa über die Verbindungsstruktur beziehungsweise über eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen, miteinander in Reihe, parallel zueinander oder antiparallel zueinander verschaltet werden. Die Verbindungsstrukturen können dabei als eigenständige Schichten, die von den Teilbereichen räumlich beabstandet sind, oder jeweils an einen der Teilbereiche angrenzen. Es ist auch möglich, dass die Verbindungsstrukturen in Form von Leiterbahnen ausgebildet sind, die zum Beispiel elektrische Anschlüsse etwa in Form von Anschlussschichten oder Durchkontaktierungen verschiedener Segmente miteinander elektrisch verbinden. Auch ist es möglich, dass die Verbindungsstruktur als Teil eines Teilbereichs der Metallschicht ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Teilbereich mit der Verbindungsstruktur Überlappungen mit zumindest zwei insbesondere benachbarten Segmenten des Halbleiterkörpers aufweisen.
Bei einer seriellen Verschaltung der Segmente kann das Bauelement als Hochvoltchip beziehungsweise als Hochvolt-LED ausgeführt werden, wodurch das Bauelement etwa ohne ein Vorschaltgerät bei einer vergleichsweise hohen Betriebsspannung, etwa zwischen einschließlich 3 V und 350 V, etwa zwischen einschließlich 5 V und 12 V, zwischen 5 V und 24 V oder zwischen 5 V und 50 V oder zwischen 24 V und 250 V betrieben werden, wodurch eine Vorwärtsspannung und dadurch auch die Effizienz des Bauelements insgesamt vorteilhaft erhöht werden kann. Bei einer antiparallelen Verschaltung zweier Segmente des Halbleiterkörpers kann ein Segment im Betrieb des Bauelements als ESD-Schutzdiode für das andere Segment dienen, wodurch das Bauelement besonders kompakt und weiterhin besonders unempfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen gestaltet ist. Insbesondere weisen alle Segmente jeweils eine pn-Übergangszone mit einer Durchlassrichtung und einer Sperrrichtung auf. Das bedeutet, dass die Segmente jeweils als eine selbständige Diode ausgeführt werden können. Insbesondere basieren die Segmente auf GaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Formkörper ein zusammenhängender, insbesondere einstückig ausgebildeter Moldkörper. Der Formkörper kann dabei in einem einzigen Verfahrensschritt ausgebildet sein, etwa durch ein Gießverfahren. Dabei ist es möglich, dass zunächst ein Formkörperverbund auf einem Halbleiterschichtenstapel ausgebildet wird und somit mit dem Halbleiterschichtenstapel einen Verbund bildet, wobei der Verbund in eine Mehrzahl von Bauelementen vereinzelt werden kann, die jeweils einen etwa zusammenhängenden und einstückig ausgebildeten Formkörper aufweisen, wobei der Halbleiterkörper und der Formkörper des jeweiligen Bauelements bei der Vereinzelung des Verbunds aus dem Halbleiterschichtenstapel beziehungsweise aus dem Formkörperverbund hervorgehen. Die vereinzelten Bauelemente können jeweils einen Träger aus einem Formkörper und einer Metallschicht aufweisen, wobei die Metallschicht insbesondere Teilbereiche enthält. Der Träger kann auch eine zur elektrischen Verschaltung der Segmente eingerichtete Verbindungsstruktur umfassen. Die Teilbereiche der Metallschicht und die Verbindungsstruktur sind dabei durch den Formkörper zusammengehalten, wodurch ein besonders kompakter und mechanisch stabiler Träger ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind der Formkörper und die Verbindungsstruktur so ausgebildet, dass die dem Halbleiterkörper abgewandte Rückseite des Formkörpers frei von einer Oberfläche der Verbindungsstruktur ist. Die Verbindungsstruktur kann dabei vor dem Ausbilden des Formkörpers auf den Halbleiterkörper aufgebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die aktive Schicht des ersten Segments und die aktive Schicht des zweiten Segments jeweils als eine pn-Übergangszone ausgebildet, wobei das erste Segment und das zweite Segment über die Verbindungsstruktur miteinander elektrisch in Reihe verschaltet sind. Dabei kann eine Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps eines Segments über die Verbindungsstruktur mit einer Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps eines weiteren Segments elektrisch verbunden werden. Zum Beispiel ist die Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps n-leitend und die Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps p-leitend ausgebildet, oder umgekehrt. Ist die aktive Schicht des jeweiligen Segments zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, können die miteinander in Reihe verschalteten Segmente im Betrieb des Bauelements gleichzeitig Licht emittieren. Durch die serielle Verschaltung der Segmente kann das Bauelement auch ohne ein Vorschaltgerät mit einer vergleichsweise höheren Betriebsspannung betrieben und somit etwa als Hochvolt-LED ausgebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung eines Bauelements sind das erste Segment und das zweite Segment des Halbleiterkörpers zueinander antiparallel verschaltet. Eines von diesen Segmenten kann somit im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet werden, wobei das andere Segment dabei als Schutzdiode dient. Die Segmente können dabei unterschiedliche Flächen aufweisen. Insbesondere weist das zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehene Segment eine größere Fläche auf als das als Schutzdiode dienende Segment. Es ist jedoch auch denkbar, dass beide Segmente etwa die gleiche Fläche aufweisen, sodass bei einer elektrischen Umpolung das zuletzt als Schutzdiode dienende Segment nunmehr als zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtetes Segment fungiert und umgekehrt, ohne dabei die Strahlungsleistung des Bauelements wesentlich zu beeinflussen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Lebensdauer des Bauelements insgesamt erhöht werden. Auch wird die Kontaktierung des Bauelements dadurch vereinfacht.
Ein erstes Segment und ein zweites Segment sind antiparallel verschaltet, wenn die Segmente derart parallel zueinander geschaltet sind, dass ein p-leitender Bereich des ersten Segments mit einem n-leitenden Bereich des zweiten Segments und zugleich ein n-leitender Bereich des ersten Segments mit dem p-leitenden Bereich des zweiten Segments elektrisch leitend verbunden ist. Aufgrund der pn-Übergänge bilden das erste und das zweite Segment Dioden, die zum Beispiel mittels Verbindungsstrukturen, auch in Form vonLeiterbahnen, antiparallel zueinander verschaltet sind.
Der Halbleiterkörper kann eine Mehrzahl von ersten Segmenten aufweisen, wobei die ersten Segmente untereinander in Reihe verschaltet sind. Die Mehrzahl von in Reihe verschalteten ersten Segmenten kann zu einem zweiten Segment des Halbleiterkörpers antiparallel verschaltet sein. Auch kann der Halbleiterkörper eine Mehrzahl von zweiten Segmenten aufweisen, die etwa untereinander in Reihe verschaltet sind. Die Mehrzahl von in Reihe verschalteten ersten Segmenten kann zu der Mehrzahl von in Reihe verschalteten zweiten Segmenten antiparallel verschaltet sein. Das bedeutet, das Bauelement so ausgestaltet sein kann, dass dieses eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten etwa zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Segmenten und zusätzlich eine Schutzdioden-Struktur aufweist, wobei die Schutzdioden-Struktur wiederum aus einer Mehrzahl von in Reihe verschalteten Segmenten ausgebildet ist.
Durch eine Mehrzahl von zueinander in Reihe verschalteten etwa ersten Segmenten kann die Betriebsspannung des Bauelements weiterhin erhöht werden. Dementsprechend kann die Mehrzahl vom zueinander in Reihe verschalteten etwa zweiten Segmenten als ESD-Schutzdiode für die Mehrzahl von den ersten Segmenten dienen, wobei die ESD-Schutzdiode der Betriebsspannung des Bauelements mit einer entsprechenden Anzahl von in Reihe verschalteten Segmenten angepasst werden kann. Zum Beispiel weist der Halbleiterkörper mindestens drei oder mindestens vier Segmente auf, wobei mindestens zwei Segmente zueinander elektrische in Reihe verschaltet und etwa zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet sind und wobei mindestens eines oder einer Mehrzahl von weiteren Segmenten als ESD-Schutzdiode ausgebildet und zu den mindestens zwei Segmenten antiparallel verschaltet ist.
Insbesondere ist das Bauelement als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung von mindestens 3 V, etwa mit einer Betriebsspannung zwischen 3 V und 24 V, ausgebildet. Dabei kann der Halbleiterkörper eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten, im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Segmente aufweisen. Auch kann das Bauelement als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung zwischen einschließlich 24 V und 250 V oder zwischen 24 V und 350 V ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die Segmente so ausgebildet, dass in Draufsicht auf die erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine Identifizierung der Teilbereiche bezüglich deren Position und/oder deren zugeordneter elektrischer Polaritäten durch eine vorgegebene Formgebung der Segmente oder durch eine vorgegebene Formgebung eines zwischen den Segmenten ausgebildeten Trenngrabens gegeben ist. Zum Beispiel können die Segmente unterschiedlich groß ausgebildet sein. Auch können die Segmente verschiedene Formen aufweisen. Der Trenngraben kann auch eine spezifische Form, etwa eine asymmetrische Form, aufweisen, sodass anhand der Formgebung des Trenngrabens die Position oder die elektrische Polarität des jeweiligen Teilbereiches der Metallschicht etwa beim Anblick der ersten Hauptfläche oder der Strahlungsaustrittfläche des Bauelements identifizierbar ist. Insbesondere ist die Formgebung des Trenngrabens und/oder der Segmente in Draufsicht auf die erste Hauptfläche, das heißt in Draufsicht auf eine dem Träger abgewandte Hauptfläche des Halbleiterkörpers erkennbar, etwa von außen sichtbar, ausgebildet. Mit anderen Worten können dadurch die Positionen beziehungsweise die elektrische Polaritäten der als Anode beziehungsweise Kathode ausgebildeten Teilbereiche der Metallschicht von einer Vorderseite des Bauelements, das heißt von der Strahlungsaustrittsseite des Bauelements, her durch die Formgebung der Segmente und/oder durch die Formgebung des zwischen den Segmenten angeordneten Trenngrabens gekennzeichnet werden.
Der Trenngraben kann dabei in der lateralen Richtung zwischen den Segmenten und in der vertikalen Richtung durch den Halbleiterkörper hindurch ausgebildet sein. Insbesondere weist der Trenngraben in Draufsicht auf die dem Träger abgewandte erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine asymmetrische Form auf, sodass eine Identifizierung der Teilbereiche bezüglich deren Position und/oder zugeordneter elektrischer Polaritäten anhand der Asymmetrie sichtbar gegeben ist. Die Asymmetrie des Trenngrabens kann beispielsweise durch unterschiedlich schräg ausgebildete Seitenwände des Trenngrabens oder durch einen asymmetrischen lateralen Querschnitt des Trenngrabens realisiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Halbleiterkörper auf seiner dem Träger abgewandten Seite eine Pufferschicht mit verschwindender elektrischer Querleitfähigkeit auf, wobei die Segmente des Halbleiterkörpers über die Pufferschicht miteinander mechanisch verbunden sind. Die Pufferschicht kann zum Beispiel ein Halbleitermaterial aufweisen. Insbesondere ist die Pufferschicht als Teil des Halbleiterkörpers ausgebildet. In diesem Fall kann der Halbleiterkörper zusammenhängend ausgebildet sein, wobei die Segmente des Halbleiterkörpers in der lateralen Richtung räumlich beanstandet und auf der gemeinsamen Pufferschicht angeordnet sind. Die Pufferschicht ist dabei so ausgebildet, dass verschiedene Segmente, auch wenn sie über die Pufferschicht mechanisch miteinander verbunden sind, ohne weitere elektrische Verbindungsmittel zueinander elektrisch getrennt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Konverterschicht auf einer dem Träger abgewandten Oberfläche des Halbleiterkörpers auf. Die Konverterschicht kann ein Konvertermaterial enthalten, welches dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung einer ersten Peak-Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung einer zweiten Peak-Wellenlänge umzuwandeln. Insbesondere emittiert die aktive Schicht im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Strahlung mit der ersten Peak-Wellenlänge, wobei die erste Peak-Wellenlänge kleiner ist als die zweite von der Konverterschicht umgewandelte Peak-Wellenlänge. Das Konvertermaterial kann in einem Matrixmaterial, etwa Silikon, eingebettet sein.
In einem Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl der etwa hier beschriebenen Bauelemente wird der Träger des jeweiligen Bauelements nicht separat von dem zugehörigen Halbleiterkörper des Bauelements hergestellt, sondern unmittelbar an dem zugehörigen Halbleiterkörper ausgebildet. Bei der Herstellung einer Mehrzahl von solchen Bauelementen können die Formkörper der Mehrzahl von Bauelementen zunächst durch das Aufbringen eines Kunststoffes auf einen Halbleiterschichtenstapel zur Bildung eines zusammenhängenden Formkörperverbunds ausgebildet sein. Der Halbleiterschichtenstapel kann in einem separaten Verfahrensschritt in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern unterteilt werden. Die Halbleiterkörper können jeweils weiterhin in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Segmenten, etwa durch laterales Strukturieren, segmentiert werden. Zur elektrischen Kontaktierung des jeweiligen Halbleiterkörpers und zur Verschaltung benachbarter Segmente können die Teilbereiche der Metallschicht und/oder die Verbindungsstruktur oder eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen etwa vor oder nach dem Ausbilden des Formkörperverbundes beispielsweise mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens auf den jeweiligen Halbleiterkörper aufgebracht werden.
Werden die Teilbereiche und/oder die Verbindungsstruktur oder die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen nach dem Ausbilden des Formkörperverbunds ausgebildet, können Öffnungen in dem Formkörperverbund zur Freilegung von elektrischen Anschlussschichten oder Durchkontaktierungen ausgebildet werden, wobei die Teilbereiche der Metallschicht und/oder die Verbindungsstrukturen jeweils in den Öffnungen ausgebildet und etwa über die elektrischen Anschlussschichten oder Durchkontaktierungen mit dem jeweiligen Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden werden können.
Durch Vereinzelung des Verbunds kann eine Mehrzahl von Bauelementen gebildet werden. Die vereinzelten Bauelemente können jeweils einen Halbleiterkörper aus dem Halbleiterschichtenstapel und einen Träger mit einem Formkörper und einer Metallschicht mit einem ersten und einem zweiten Teilbereich aufweisen, wobei der Formkörper etwa aus dem Formkörperverbund hervorgeht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Halbleiterkörper zunächst zusammenhängend auf dem Substrat, etwa auf einem Aufwachssubstrat bereitgestellt. Der Halbleiterkörper kann vor dem Ausbilden des Formkörpers in eine Mehrzahl von Segmenten zertrennt werden, wobei zumindest ein Trenngraben oder eine Mehrzahl von Trenngräben von einer dem Substrat abgewandten Hauptfläche des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente ausgebildet wird. Nach dem Ausbilden des Formkörpers wird das Aufwachssubstrat vorzugsweise von den herzustellenden Bauelementen entfernt.
Alternativ ist es auch möglich, den Halbleiterkörper nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats in eine Mehrzahl von Segmenten zu zertrennen. Dabei kann zumindest ein Trenngraben oder eine Mehrzahl von Trenngräben von einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Hauptfläche des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Trenngraben sich durch die falls noch vorhandene Pufferschicht hindurch erstrecken, wodurch die Pufferschicht etwa in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Teilpufferschichten zertrennt werden kann. Der Formkörper wird bevorzugt vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats auf dem Halbleiterkörper beispielsweise mittels eines Gießverfahrens ausgebildet.
Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Verfahrens sowie des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 4G erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1A bis 3A schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in Schnittansichten,
3B und 3C jeweils schematischen Aufbau verschiedener Ausführungsbeispiele für ein Bauelement, und
4A bis 4G schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in Draufsicht auf die Rückseite des Bauelements.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
1A zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100. Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen Halbleiterkörper 2 auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine den Träger abgewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Träger 1 zugewandte zweite Hauptfläche 202 auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine etwa n-leitende Halbleiterschicht 21, eine zweite etwa p-leitende Halbleiterschicht 22 und eine zwischen den Halbleiterschichten angeordnete aktive Schicht 23 auf. Alternativ kann die erste Halbleiterschicht 21 p-leitend und die zweite Halbleiterschicht 22 n-leitend ausgebildet sein.
Der Halbleiterkörper 2 kann aus einem III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet sein. Ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial weist ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie etwa B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie etwa N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff „III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial“ die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Insbesondere weist der Halbleiterkörper 2 GaN auf. Abweichend davon kann der Halbleiterkörper 2 aus einem II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet sein.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine Pufferschicht 24 auf. Die Pufferschicht 24 grenzt in der 1A an die erste Halbleiterschicht 21 an. Dabei kann die Pufferschicht 24 ein Halbleitermaterial aufweisen. Die Pufferschicht 24 ist insbesondere in der vertikalen Richtung zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und einem Aufwachssubstrat (hier nicht dargestellt) angeordnet. Die Pufferschicht 24 und die weiteren Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 2 können schichtenweise mittels eines Epitaxie-Verfahrens auf das Aufwachssubstrat aufgebracht sein, wobei das Aufwachssubstrat bevorzugt in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mittels eines mechanischen, eines thermischen Verfahrens oder mittels eines Laserabhebeverfahrens teilweise oder vollständig von dem Halbleiterkörper 2 entfernt wird.
Das Bauelement 100 weist eine Strahlungsdurchtrittsfläche 101 und eine der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandte Rückseite 102 auf. Die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 ist gemäß 1A durch eine Oberfläche der Pufferschicht 24 gebildet. Abweichend davon kann die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21 und/oder strukturiert ausgebildet sein. Insbesondere wird die von der aktiven Schicht 23 erzeugte Strahlung an der Strahlungsdurchtrittsfläche 101 aus dem Bauelement 100 ausgekoppelt. Auch kann das Bauelement eine Konverterschicht (hier nicht dargestellt) auf der Strahlungsdurchtrittsfläche aufweisen. Für das Aufbringen der Konverterschicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche eignen sich verschiedene Methoden wie Sedimentation, „Dam & Fill“, Beschichten wie Sprühbeschichtung (spray coating) oder EPD (electrophoretic deposition) und so weiter. Auch kann die Konverterschicht als Keramik-Konverter ausgebildet sein. Das Konvertermaterial kann zum Beispiel in eine Keramikschicht eingebettet werden. Es ist auch möglich, dass eine Abschlusspassivierung, etwa eine elektrisch isolierende Schicht, in der vertikalen Richtung zwischen der Konverterschicht und dem Halbleiterkörper 2 angeordnet ist.
Der Träger 1 weist einen Formkörper 5 und eine zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 2 vorgesehene Metallschicht 4 auf. Die Metallschicht 4 umfasst einen ersten Teilbereich 41 und einen zweiten Teilbereich 42, die etwa unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet sind. Der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 erstrecken sich jeweils in der vertikalen Richtung durch den Formkörper 5 hindurch. Der Träger 1 weist insbesondere eine dem Halbleiterkörper 2 zugewandte Vorderseite und eine dem Halbleiterkörper 2 angewandte Rückseite auf. Die Vorderseite und die Rückseite des Trägers 1 sind jeweils bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers 5 und bereichsweise durch Oberflächen der Metallschicht 4, etwa durch Oberflächen der Teilbereiche 41 und 42 gebildet. In der vertikalen Richtung erstrecken sich die Teilbereiche 41 und 42 somit etwa von der Rückseite des Trägers 1 bis zur Vorderseite des Trägers 1. Die Rückseite 102 des Bauelements ist zumindest bereichsweise durch die Rückseite des Trägers 1 gebildet.
Zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 2 weist das Bauelement 100 eine Verdrahtungsstruktur 8 auf. Die Verdrahtungsstruktur 8 kann eine oder eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 81 und eine oder eine Mehrzahl von Anschlussschichten 82 aufweisen. Insbesondere ist der erste Teilbereich 41 über die Durchkontaktierung 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch verbunden. Die Durchkontaktierung 81 erstreckt sich in der vertikalen Richtung insbesondere durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. Die Durchkontaktierung 81 weist einen lateralen Querschnitt auf, der sich entlang der vertikalen Richtung von der zweiten Hauptfläche 202 zu der ersten Hauptfläche 201 hin verjüngt. Abweichend davon ist es auch möglich, dass der laterale Querschnitt entlang der vertikalen Richtung gleich bleibt oder von der zweiten Hauptfläche 202 zu der ersten Hauptfläche 201 hin zunimmt. Der zweite Teilbereich ist etwa über die Anschlussschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 elektrisch verbunden. Insbesondere grenzt die Anschlussschicht 82 an die zweite Halbleiterschicht 22 und etwa gleichzeitig an den zweiten Teilbereich 42 der Metallschicht 4 an. In der 1A ist die Verdrahtungsstruktur 8 vereinfacht dargestellt. Abweichend davon kann die Verdrahtungsstruktur 8 etwa eine Spiegelschicht, eine Stromaufweitungsschicht und/oder weitere Elemente aufweisen.
Zum Beispiel sind die Teilbereiche 41 und 42 der Metallschicht 4 an der Rückseite 102 des Bauelements 100 beziehungsweise des Trägers 1 elektrisch kontaktierbar ausgebildet. Das bedeutet, dass die Teilbereiche 41 und 42 an der Rückseite 102 etwa mittelbar oder unmittelbar mit einer externen elektrischen Spannungsquelle elektrisch kontaktiert werden können. In der 1A sind die Teilbereiche 41 und 42 jeweils von einer Kontaktschicht 410 oder 420 bedeckt, die insbesondere als Lötschicht oder Schutzschicht ausgebildet ist und etwa ein Edelmetall enthält. Die Kontaktschicht kann zum Beispiel Gold und/oder Palladium, Ag, Sn, Cu, Ni und/oder Pt enthalten. Insbesondere ist die Kontaktschicht eine CuSn-, NiSn-, CuNiSn-, TiAu-, TiPtAu-, NiAu-, TiAuSn- oder NiPdAu-Schicht. Auch kann die Kontaktschicht eine SnAgCu-Schicht (SAC-Lotschicht), AuSn-, CuAgNi-Schicht oder eine reine Ag-, Cu- oder Au-Schicht sein.
An der Rückseite 102 sind der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 zum Beispiel jeweils von einer ersten Kontaktschicht 410 beziehungsweise von einer zweiten Kontaktschicht 420 vollständig bedeckt. Die Metallschicht 4 kann dabei ein Metall, etwa Kupfer, Nickel, aufweisen oder aus Kupfer oder Nickel bestehen. Durch eine vollständige Bedeckung der Teilbereiche 41 und 42 an der Rückseite 102 durch die Kontaktschichten 410 und 420 wird die Metallschicht 4 insbesondere gegenüber äußeren Umwelteinflüssen wie Sauerstoff oder Flüssigkeiten geschützt, wodurch etwa eine mögliche Oxidation der Metallschicht 4 an der Rückseite 102 verhindert wird.
1A zeigt einen segmentierten Halbleiterkörper 2 des Bauelements 100. Der Halbleiterkörper 2 weist ein erstes Segment 210 und ein zweites Segment 220 auf. Die Segmente 210 und 220 sind gleichartig aufgebaut und weisen jeweils die erste Halbleiterschicht 21, die zweite Halbleiterschicht 22 und die zwischen den Halbleiterschichten angeordnete aktive Schicht 23 auf. In der 1A sind die Segmente 210 und 220 durch die Pufferschicht 24 mechanisch verbunden. Die Pufferschicht 24 kann dabei zusammenhängend ausgebildet sein und kann in Draufsicht auf den Träger 1 das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 vollständig bedecken. Die Pufferschicht 24 ist insbesondere in lateralen Richtungen elektrisch isolierend ausgebildet. Das bedeutet, dass die Pufferschicht etwa eine verschwindende Querleitfähigkeit aufweist. Ohne weitere elektrische Verbindungsmittel ist der Halbleiterkörper 2 somit in eine Mehrzahl von Segmenten 210 und 220 unterteilt, wobei die Segmente jeweils voneinander lateral beabstandet und elektrisch getrennt sind, auch wenn sie jeweils an die Pufferschicht 24 angrenzen, welche zusammenhängend ausgebildet und die Segmente in Draufsicht auf den Träger 1 vollständig bedecken kann. Mit anderen Worten zählt die Pufferschicht 24 insbesondere nicht als Bestandteil der Segmente 210 und 220. Der Halbleiterkörper 2 kann eine Mehrzahl von solchen ersten Segmenten 210 und/oder eine Mehrzahl von solchen zweiten Segmenten 220 aufweisen.
Zur Segmentierung des Halbleiterkörpers 2 wird ein oder eine Mehrzahl von Trenngräben 230 in den Halbleiterkörper 2 etwa mittels eines Ätzverfahrens erzeugt. Der jeweilige Trenngraben 230 kann so ausgebildet sein, dass sich dieser in der vertikalen Richtung von der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterkörpers 2 durch die zweite Halbleiterschicht 22, die aktive Schicht 23 und die erste Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers 2 hindurch etwa in die Pufferschicht 24 erstreckt. Insbesondere erfolgt das Ausbilden des Trenngrabens 230 beziehungsweise der Mehrzahl von Trenngräben 230 vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats. Nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats kann die Pufferschicht 24 zusammenhängend ausgebildet sein oder eine Mehrzahl von getrennten Teilpufferschichten aufweisen.
Zur elektrischen Verschaltung der Segmente 210 und 220 weist das Bauelement 100 eine oder eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 auf. Die Verbindungsstruktur 43 oder die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 kann so ausgestaltet sein, dass zwei benachbarte Segmente des Halbleiterkörpers 2 mittels der Verbindungsstruktur 43 oder der Mehrzahl von Verbindungsstrukturen in Reihe, parallel oder antiparallel zueinander verschaltet werden. Die Verbindungsstruktur 43 weist zum Beispiel ein Metall, etwa Kupfer, auf. Insbesondere können die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 ein gleiches Metall aufweisen. Die Teilbereiche 41 und 42 der Metallschicht 4 und die Verbindungsstruktur 43 beziehungsweise die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 sind auf derselben Seite des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. In Draufsicht sind sie zweckmäßig überlappungsfrei. Insbesondere können die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 oder eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 in einem gemeinsamen Verfahrensschritt, etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens, zum Beispiel mittels eines galvanischen Verfahrens, auf dem Halbleiterkörper 2 ausgebildet werden. Die Verbindungsstruktur 43 kann dabei den Trenngraben 230 stellenweise oder vollständig auffüllen. In Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 kann die Verbindungsstruktur 43 den Trenngraben 230 vollständig bedecken und in der lateralen Richtung über Seitenflächen des Trenngrabens 230 hinausragen. Dabei weist die Verbindungsstruktur 43 Überlappungen mit beiden benachbarten Segmenten des Halbleiterkörpers 2 auf. Das Bauelement 100 kann eine Mehrzahl von solchen Verbindungsstrukturen 43 aufweisen.
Der Träger 1 weist einen Formkörper 5 auf. Der Formkörper 5 ist insbesondere ein Moldkörper. Das bedeutet, dass der Formkörper 5 etwa mittels eines Gießverfahrens ausgebildet ist. In der 1A sind die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 in den lateralen Richtungen jeweils von dem Formkörper 5 vollumfänglich umschlossen. Durch den Formkörper 5, der insbesondere zusammenhängend ausgebildet ist, werden die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 miteinander zusammengehalten. Die Verbindungsstruktur 43 ist somit als Bestandteil des Trägers 1 ausgebildet und trägt somit zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements 100 bei. Durch die Verbindungsstruktur 43 ist eine Halbleiterschicht eines Segments mit einer Halbleiterschicht eines weiteren Segments elektrisch verbunden. In 1A verbindet die Verbindungsstruktur 43 die dem ersten Segment 210 zugeordnete Anschlussschicht 82 mit der dem zweiten Segment 220 zugeordneten Durchkontaktierung 81.
Gemäß 1A ist die Verbindungsstruktur 43 so ausgebildet, dass sich diese durch den Formkörper 5 hindurch erstreckt. Die Rückseite 102 des Bauelements 100 kann dabei bereichsweise durch eine Oberfläche der Verbindungsstruktur 43 gebildet sein. Die Verbindungsstruktur 43 weist einen Teilbereich 83 auf, der den Trenngraben 230 auffüllt und sich so durch die zweite Halbleiterschicht 22, die aktive Schicht 23 sowie die erste Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers 2 hindurch in die Pufferschicht 24 erstreckt.
Das Bauelement 100 weist eine Isolierungsstruktur 9 auf. Die Isolierungsstruktur 9 ist etwa zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Träger 1 angeordnet. Die Isolierungsstruktur 9 kann sich dabei in der vertikalen Richtung bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein erstrecken, sodass die Durchkontaktierungen 81 in lateralen Richtungen von der zweiten Halbleiterschicht 22 und von der aktiven Schicht 23 elektrisch getrennt sind. Durch die Isolierungsstruktur 9 bleiben außerdem die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 frei von einem direkten physischen Kontakt mit den Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 2. In 1A weist die Isolierungsstruktur 9 eine Mehrzahl von Öffnungen zur Freilegung der Anschlussschichten 82 und der Durchkontaktierungen 81 auf. In der 1A sind laterale Seitenflächen der Anschlussschichten 82 und/oder der Durchkontaktierungen 81 von der Isolierungsstruktur 9 vollständig bedeckt. Abgesehen davon ist es auch möglich, dass die Seitenflächen der Anschlussschichten 82 und/oder der Durchkontaktierungen 81 von der Isolierungsstruktur 9 lediglich teilweise bedeckt sind, sodass die Anschlussschichten 82 und/oder der Durchkontaktierungen 81 etwa über deren Seitenflächen unmittelbar mit dem ersten Teilbereich 41 oder dem zweiten Teilbereich 42 oder der Verbindungsstruktur 43 elektrisch leitend verbunden sind.
Der Träger 1 gemäß 1A weist Seitenflächen 10 auf, die etwa ausschließlich durch Oberflächen des Formkörpers 5 gebildet sind. Das Bauelement 100 weist Seitenflächen 110 auf, die teilweise durch Seitenflächen 10 des Trägers 1 gebildet sind. Abweichend von der 1A kann der Halbleiterkörper 2 in lateralen Richtungen ebenfalls durch ein Material des Formkörpers 5 bedeckt sein. Zum Beispiel kann der Formkörper 5 so ausgebildet sein, dass dieser sich in der vertikalen Richtung bis zu der Pufferschicht 24 erstreckt, so dass der Halbleiterkörper 2 in lateralen Richtungen etwa von dem Formkörper 5 umschlossen ist.
1B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied hierzu kann der Träger 1 so ausgebildet sein, dass zumindest eine Seitenfläche 10 bereichsweise durch eine Oberfläche des zweiten Teilbereichs 42 ausgebildet ist. Der zweite Teilbereich 42 kann somit auch von der Seitenfläche 10 des Trägers 1 elektrisch kontaktiert werden.
2A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100, das im Wesentlichen dem in der 1A dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu ist die Verbindungsstruktur 43 so ausgebildet, dass die Rückseite 102 des Trägers beziehungsweise des Bauelements 100 frei von einer Oberfläche der Verbindungsstruktur 43 ist. Mit anderen Worten wird der Formkörper 5 so auf den Halbleiterkörper 2 aufgebracht, dass der Formkörper 5 in Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 die Verbindungsstruktur 43 vollständig bedeckt. Die dem Halbleiterkörper 2 abgewandten Oberflächen der Teilbereiche und der Verbindungsstruktur sind somit auf zwei verschiedenen Ebenen entlang der vertikalen Richtung. Des Weiteren wird der Trenngraben 230 im Unterschied zur 1A so ausgebildet, dass sich der Trenngraben 230 durch den gesamten Halbleiterkörper 2 hindurch erstreckt. Der Trenngraben 230 kann beispielsweise nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats ausgebildet werden. Dabei kann das Aufwachssubstrat nach dem Ausbilden des Formkörpers 5 von dem Halbleiterkörper 2 entfernt werden. Der Trenngraben 230 und/oder eine Mehrzahl von Trenngräben 230 kann von der Strahlungsdurchtrittsfläche 201 des Bauelements 100 her in den Halbleiterkörper 2 zur Bildung der voneinander elektrisch getrennten Segmenten 210 und 220 erzeugt werden. Durch die Erzeugung des Trenngrabens 230 kann die Verbindungsstruktur 43 im Bereich des Trenngrabens 230 teilweise freigelegt sein.
Durch die Ausbildung des Trenngrabens 230 oder der Mehrzahl von Trenngräben 230 kann der Halbleiterkörper 2 in Segmenten unterschiedlicher Formgebung, etwa unterschiedlicher Größen oder Formen unterteilt sein, so dass in Draufsicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 eine Identifizierung der Teilbereiche 41 und 42 bezüglich deren Positionen und/oder deren zugeordneten elektrischer Polaritäten gegeben ist. Eine solche Identifikation kann alternativ oder zusätzlich durch eine Formgebung des Trenngrabens 230 gegeben sein. Insbesondere kann der Trenngraben 230 eine vorgegebene Form aufweisen, durch die eine Identifizierung der Teilbereiche 41 und 42 bezüglich deren Position und/oder elektrischen Polaritäten in Draufsicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 erkennbar, insbesondere sichtbar gegeben ist. In der 2A weist der Trenngraben 230 zum Bespiel eine symmetrische Form auf, dessen Querschnitt entlang der vertikalen Richtung von der Verbindungsstruktur 43 zur Strahlungsdurchtrittsfläche 101 kontinuierlich wächst.
2B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100, das im Wesentlichen dem in der 2A dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu weist der Trenngraben 230 eine asymmetrische Form auf. Des Weiteren kann der Trenngraben 230 von einer Passivierungsschicht 91 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Anhand der Asymmetrie des Trenngrabens können etwa die elektrischen Polaritäten der Teilbereiche 41 und 42 auf der Rückseite 102 des Bauelements gekennzeichnet werden. In 2B weist der Graben 230 eine zu der Strahlungsdurchtrittsfläche 101 senkrecht verlaufende und eine zu der Strahlungsdurchtrittsfläche 101 schräg verlaufende Innenwand auf. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtungen der Innenwände des Trenngrabens 230 und des dadurch entstehenden asymmetrischen Querschnitts des Trenngrabens 230 kann zum Beispiel durch Festlegung von außen erkannt werden, dass sich etwa die p-Polarität des Bauelements 100 auf Seiten der senkrechten Seitenwand und sich etwa die n-Polarität des Bauelements 100 auf Seiten der schrägen Innenwand des Trenngrabens 230 auf der Rückseite 102 des Bauelements befindet. Im Unterschied zur 2A sind die Kontaktschichten 410 und 420 derart ausgebildet, dass diese in sowohl die Verbindungsstruktur 43 als auch den ersten Teilbereich 41 oder den zweiten Teilbereich 42 bedeckt. Die Kontaktschichten 410 und 420 können zusammen einen Großteil der Rückseite 102 des Bauelements 100, etwa mehr als 50 %, zum Beispiel mindestens 70 % oder mindestens 80 % der Rückseite 102 bedecken.
In den 1A bis 2B sind das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 insbesondere elektrisch in Reihe geschaltet. Dabei ist die zweite Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 über die Verbindungsstruktur 43 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 elektrisch verbunden. Sind sowohl die aktive Schicht 23 des ersten Segments 210 als auch die aktive Schicht 23 des zweiten Segments 220 zur Erzeugung von elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, können das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 aufgrund der Reihenschaltung bei einer vergleichsweise höheren Betriebsspannung Licht erzeugen. Mit anderen Worten kann das Bauelement 100 bei einer Reihenschaltung der Segmente des Halbleiterkörpers 2 bei einer vergleichsweise höheren elektrischen Spannung betrieben werden. Abweichend von den 1A bis 2B kann das Bauelement 100 eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Segmenten aufweisen, so dass mehr als zwei Segmente, etwa mindestens drei oder mindestens 5 oder mindestens 10, mit einander elektrisch in Reihe verschaltet werden können, wodurch das Bauelement etwa als Hochvolt-LED ausgestaltet ist. Ein solches Bauelement kann etwa bei einer Betriebsspannung von mindestens 3 V, 5 V, 12 V, 24 V, 50 V bis etwa 250 V oder 350 V betrieben werden. Die Segmente 210 und 220 können dabei in Draufsicht gleiche oder unterschiedliche Flächen aufweisen.
3A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 2A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu sind die Segmente 210 und 220 des Halbleiterkörpers 2 über die Verbindungsstruktur 43 beziehungsweise über die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 so zueinander elektrisch leitend verbunden, so dass die Segmente 210 und 220 zueinander antiparallel verschaltet sind. Insbesondere sind das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 jeweils als eine Diode ausgebildet.
Zur antiparallelen Verschaltung der Segmente 210 und 220 wird die zweite Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 etwa über die dem ersten Segment 210 zugehörige Anschlussschicht 82, die Verbindungsstruktur 43 und die dem zweiten Segment 220 zugehörige Durchkontaktierung 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 elektrisch verbunden. Die erste Halbleiterschicht 21 des ersten Segments 210 kann etwa über die dem ersten Segment 210 zugehörige Durchkontaktierung 81, den ersten Teilbereich 41, den zweiten Teilbereich 42 und die dem zweiten Segment 220 zugehörige Anschlussschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des zweiten Segments 220 elektrisch leitend verbunden sein. Gemäß dieser Ausgestaltungsvariante sind der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 einer gleichen elektrischen Polarität des Bauelements 100 zugeordnet. Diese Teilbereiche 41 und 42 kann über eine weitere Verbindungsstruktur 43 oder über eine Leiterbahn (hier in der 3A nicht dargestellt) oder über die zweite Kontaktschicht 420 elektrisch leitend verbunden werden. Insbesondere sind die ersten Halbleiterschichten 21 der Segmente 210 und 220 n-leitend und die zweiten Halbleiterschichten 22 der Segmente 210 und 220 p-leitend ausgebildet, oder umgekehrt.
Abweichend von der 3A ist es auch möglich, dass das Bauelement 100 zur antiparallelen Verschaltung der Segmente 210 und 220 zwei Verbindungsstrukturen 43 aufweist, wobei eine erste Verbindungsstruktur 43 - wie etwa in der 3A dargestellt - die zweite Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 elektrisch leitend verbindet und eine weitere Verbindungsstruktur 23 (hier nicht dargestellt) die erste Halbleiterschicht 21 des ersten Segments 210 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des zweiten Segments 220 elektrisch leitend verbindet. Dem ersten Segment 210 und dem zweiten Segment 220 können jeweils zwei Anschlussschichten 82 und mindestens zwei Durchkontaktierungen 81 zugeordnet sein. Die in der 3A dargestellten Teilbereiche 41 und 42 können weiterhin zur elektrischen Kontaktierung des gesamten Halbleiterkörpers 2 eingerichtet und so verschiedenen elektrischen Polaritäten zugeordnet sein. Abweichend von der 3A können die zwei hier genannten Verbindungsstrukturen 43 so wie in den 2A und 2B ausgebildet sein, dass die Rückseite 102 des Trägers 1 beziehungsweise des Bauelements 100 frei von Oberflächen der Verbindungsstrukturen sind.
3B zeigt einen schematischen Schaltplan des Bauelements 100, bei dem zwei Segmente 210 und 220 antiparallel verschaltet sind. Das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 sind jeweils als Dioden ausgebildet und etwa über Verbindungsstrukturen 43, auch in Form vonLeiterbahnen 43 zueinander antiparallel verschaltet. Über die erste Kontaktschicht 410 sowie die zweite Kontaktschicht 420, welche etwa auf der Rückseite 102 des Bauelements angeordnet und mit dem ersten Teilbereich 41 oder mit dem zweiten Teilbereich 42 oder mit der Verbindungsstruktur 43 elektrisch leitend verbunden sind, kann das Bauelement 100 mit einer externen Spannungsquelle elektrisch kontaktiert werden.
Das in der 3C dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem in der 3B dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement 100 eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten ersten Segmenten 210 und eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten zweiten Segmenten 220 auf. Die Mehrzahl von ersten Segmenten 210 ist weiterhin mit der Mehrzahl von zweiten Segmenten 220 antiparallel verschaltet. Durch die antiparallele Verschaltung unterschiedlicher Segmente 210 und 220 des Halbleiterkörpers 2 kann ein Segment oder eine Mehrzahl von Segmenten im Betrieb des Bauelements 100 elektromagnetische Strahlungen emittieren, während ein weiteres Segment oder eine Mehrzahl von weiteren Segmenten etwa als ESD-Schutzdiode oder als Schutzdioden-Struktur aus einer Mehrzahl von in Reihen verschalteten ESD-Schutzdioden für das Bauelement 100 wirkt. Die Anzahl der für die Lichterzeugung vorgesehenen Segmente ist bevorzugt größer als die Anzahl der für die Ausbildung der ESD-Schutzdioden vorgesehenen Segmente. Durch die Mehrzahl von in Reihen verschalteten und als Schutzdioden wirkenden Segmenten kann erzielt werden, dass das Bauelement 100 auch bei einer besonders hohen Betriebsspannung vor möglichen elektrostatischen Entladungen ausreichend geschützt ist.
4A bis 4G zeigen verschiedene Ausgestaltungsvarianten eines Bauelements 100 in Draufsicht auf die Rückseite 102.
4A zeigt ein Bauelement 100 mit zwei Segmenten 210 und 220, die über eine Verbindungsstruktur 43 seriell verschaltet sind. Das Bauelement 100 weist auf der Rückseite 102 die erste Kontaktschicht 410 und die zweite Kontaktschicht 420 auf, die etwa den ersten Teilbereich 41 und den zweiten Teilbereich 42 vollständig bedecken. Der Formkörper 5 bedeckt dabei die Verbindungsstruktur 43 und den Trenngraben 230 vollständig. Ohne die Verbindungsstruktur 43 ist das erste Segment 210 etwa durch die Isolierungsstruktur 9, die den Trenngraben 230 zumindest bereichsweise oder vollständig bedeckt, von dem zweiten Segment 220 elektrisch getrennt. Das Bauelement 100 gemäß 4A ist etwa als Dual-Junction-LED ausgebildet.
Das in der 4B dargestellte Bauelement weist eine Mehrzahl von Segmenten, in diesem Fall vier Segmente, auf, die etwa über eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43, in diesem Fall drei Verbindungsstrukturen 43, in Reihe verschaltet sind. Die zwischen benachbarten Segmenten angeordneten Trenngräben 230 sind so ausgebildet, dass sie in der lateralen Richtung parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Teilbereiche 41 und 42 sind für die elektrische Kontaktierung, insbesondere für die externe elektrische Kontaktierung, des Bauelements 100 vorgesehen. Die Teilbereiche 41 und/oder 42 können dabei jeweils derart ausgebildet sein, dass sie Überlappungen mit zwei oder mehreren Segmenten aufweisen. In der 4B weisen die Teilbereiche 41 und 42 in Draufsicht jeweils Überlappungen mit zwei benachbarten Segmenten 210 und 220 auf. Dabei können die Teilbereiche 41 und 42 jeweils zumindest einen Trenngraben 230 lateral überbrücken.
Der erste Teilbereich 41 kann über eine Durchkontaktierung 81 (wie etwa in 1A dargestellt) mit der ersten Halbleiterschicht 21 des Bauelements 100 elektrisch leitend verbunden sein. Der erste Teilbereich 41 kann dabei von dem benachbarten Segment 220 elektrisch isoliert sein. Die elektrische Verbindung zwischen den zueinander benachbarten Segmenten 210 und 220 erfolgt weiterhin bevorzugt durch die Verbindungsstruktur 43, wie sie etwa in der 4B dargestellt ist, wobei die Verbindungsstruktur 43 einen zwischen den benachbarten Segmenten 210 und 220 angeordneten Trenngraben überbrückt. Der zweite Teilbereich 42 kann analog zum ersten Teilbereich 41 ausgestaltet sein, jedoch mit dem Unterschied, dass der zweite Teilbereich 42 etwa über eine Anschlusschicht 82 (wie etwa in 1A dargestellt) mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des Bauelements elektrisch leitend verbunden sein kann. In Draufsicht können die Teilbereiche 41 und 42 von den Kontaktschichten 410 und 420 vollständig bedeckt sein.
Das in der 4C dargestellte Bauelement weist vier Segmente 210 und 220 auf, die durch drei Verbindungsstrukturen 43 zueinander in Reihe verschaltet sind. Die vier Segmente sind durch zwei sich durchkreuzende Trenngräben 230 voneinander räumlich und somit elektrisch getrennt. Das Bauelement 100 gemäß 4B oder 4C ist etwa als Multi-Junction-LED ausgebildet.
4D zeigt ein Bauelement 100 mit einem Halbleiterkörper 2 aufweisend ein erstes Segment 210 und ein zweites Segment 220, wobei die Segmente 210 und 220 über Verbindungsstrukturen 43 zueinander antiparallel verschaltet sind. Es ist möglich, dass die Verbindungsstrukturen 43 etwa als Leiterbahnen ausgebildet sind. In der 4D weist der Halbleiterkörper 2 einen U-förmigen Trenngraben 230 auf, der randseitig angeordnet ist und dabei das erste Segment 210 in lateralen Richtungen umgibt. Der Trenngraben 230 kann auch andere, etwa geschlossene Formen aufweisen. Ein schematischer Schaltplan dieses Bauelements ist zum Beispiel in der 3B dargestellt. Das erste Segment 210 ist insbesondere als ESD-Schutzdiode ausgebildet. Dieses Segment 210 wird etwa in Sperrrichtung elektrisch angeschlossen. Das zweite Segment 220 wird im Betrieb des Bauelements 100 in Durchlassrichtung elektrisch angeschlossen und kann zur Erzeugung von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet sein. Das zweite Segment 220 kann eine Fläche aufweisen, die größer ist als eine Fläche des ersten Segments. Zum Beispiel ist die Fläche des zweiten Segments 220 mindestens fünfmal, etwa mindestens zehnmal oder mindestens zwanzigmal so groß ist wie die Fläche des als ESD-Schutzdiode eingerichteten ersten Segments 210.
Das in der 4E dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement entspricht im Wesentlichen dem in der 4D dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird schematisch dargestellt, dass die Verbindungsstruktur 43 an den ersten Teilbereich 41 oder an den zweiten Teilbereich 42 angrenzen oder als Teil eines der Teilbereiche 41 oder 42 ausgebildet sein kann. Ist die Verbindungsstruktur 43 als Teil des ersten Teilbereichs 41 oder des zweiten Teilbereichs 42 ausgebildet, kann der erste Teilbereich 41 oder der zweite Teilbereich 42 einen zwischen den Segmenten 210 und 220 angeordneten Trenngraben überbrücken.
In der 4E weisen die Teilbereiche 41 und 42 mit den Verbindungsstrukturen 43 in Draufsicht Überlappungen sowohl mit dem ersten Segment 210 als auch mit dem zweiten Segment 220 auf. Der erste Teilbereich 41 ist zum Beispiel über die Durchkontaktierung 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 und über die ihm zugehörigen Verbindungsstruktur 43 und die Anschlusschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 elektrisch verbunden. Der zweite Teilbereich 42 ist zum Beispiel über eine weitere Anschlussschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des zweiten Segments 220 und über die ihm zugehörigen Verbindungsstruktur 43 und eine weitere Durchkontaktierung 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des ersten Segments 210 elektrisch verbunden. Über die Teilbereiche 41 und 42 kann das Bauelement extern elektrisch kontaktiert werden. Im Unterschied zu 4B sind die Teilbereiche 41 und 42 sowohl für die externe Kontaktierung des Bauelements 100 als auch für die elektrische Verbindung zweier benachbarter Segmente 210 und 220 eingerichtet. Ein schematischer Schaltplan dieses Bauelements ist zum Beispiel in der 3B dargestellt.
Das in der 4F dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement entspricht im Wesentlichen dem in der 4D dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement zwei Segmente 210 und 220 auf, die über die Verbindungsstruktur 43 zueinander in Reihe verschaltet und im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischen Strahlungen vorgesehen sind. Diese zwei Segmente sind weiterhin zu einem weiteren Segment antiparallel verschaltet, wobei das weitere Segment im Betrieb des Bauelements 100 als ESD-Schutzdiode dient.
Das in der 4G dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der 4C dargestellten Ausführungsbeispiel mit vier in Reihe verschalteten Segmenten, wobei die vier Segmente des Bauelements zu einem weiteren Segment, das als ESD-Schutzdiode für das Bauelement wirkt, antiparallel verschaltet sind. Das Bauelement 100 gemäß den 4D bis 4G ist insbesondere als LED-Bauteil mit integrierter Schutzdiode ausgebildet.

Claims

Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), bei dem - der Halbleiterkörper zumindest ein erstes Segment (210) und ein zweites Segment (220) aufweist, wobei die Segmente gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine dem Träger abgewandte erste Halbleiterschicht (21), eine dem Träger zugewandte zweite Halbleiterschicht (22) und eine in vertikaler Richtung zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht (23) aufweisen, - der Träger einen Formkörper (5) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und eine Metallschicht (4) aufweist, wobei die Metallschicht einen ersten Teilbereich (41) und einen zweiten Teilbereich (42) umfasst und sich mindestens einer der Teilbereiche (41, 42) in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstreckt, - das erste und zweite Segment in lateraler Richtung voneinander räumlich beabstandet und über eine Verbindungsstruktur (43) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an den Formkörper angrenzen und auf derselben Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind, - der Halbleiterkörper einen zwischen den Segmenten angeordneten Trenngraben (230) aufweist, wobei die Verbindungsstruktur den Trenngraben lateral überbrückt, dabei den Trenngraben zumindest stellenweise auffüllt und in Draufsicht mit den beiden benachbarten Segmenten überlappt, - der Formkörper den ersten Teilbereich und den zweiten Teilbereich in lateralen Richtungen vollumfänglich umgibt, und - die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich durch den Formkörper miteinander zusammengehalten sind, sodass die Verbindungsstruktur als Bestandteil des Trägers ausgebildet ist und somit zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements beiträgt.
Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsstruktur (43), der erste Teilbereich (41) und der zweite Teilbereich (42) in Draufsicht überlappungsfrei sind.
Bauelement nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsstruktur (43) an einen der Teilbereiche (41, 42) angrenzt oder als Teil eines der Teilbereiche (41, 42) ausgebildet ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (5) ein zusammenhängender und unmittelbar am Halbleiterkörper (2) ausgebildeter Moldkörper ist, der die Teilbereiche (41, 42) der Metallschicht (4) und die Verbindungsstruktur (43) zusammenhält.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (5) und die Verbindungsstruktur (43) so ausgebildet sind, dass der Formkörper eine dem Halbleiterkörper (2) abgewandte Rückseite (101) aufweist, die frei von einer Oberfläche der Verbindungsstruktur (43) ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) des ersten Segments (210) und die aktive Schicht (23) des zweiten Segments (220) als pn-Übergangszonen ausgebildet sind, wobei das erste Segment und das zweite Segment über die Verbindungsstruktur (43) miteinander in Reihe elektrisch verschaltet sind.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das erste Segment (210) und das zweite Segment (220) des Halbleiterkörpers (2) zueinander antiparallel verschaltet sind, sodass eines von diesen Segmenten im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist und das andere Segment als ESD-Schutzdiode dient.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) mindestens drei Segmente (210, 220) aufweist, wobei mindestens zwei Segmente (210, 220) zueinander elektrisch in Reihe verschaltet sind und mindestens eines der Segmente (210, 220) als ESD-Schutzdiode ausgebildet ist und zu den mindestens zwei Segmenten antiparallel verschaltet ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) eine Mehrzahl von ersten zueinander in Reihe verschalteten Segmenten (210) und eine Mehrzahl von zweiten zueinander in Reihe verschalteten Segmenten (220) aufweist, wobei die Mehrzahl von ersten Segmenten zu der Mehrzahl von zweiten Segmenten antiparallel verschaltet ist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung von mindestens 3 Volt ausgebildet ist, wobei der Halbleiterkörper (2) eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten, im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Segmenten (210, 220) aufweist.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung zwischen einschließlich 24 Volt und 350 Volt ausgebildet ist, wobei der Halbleiterkörper (2) eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten, im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten ersten Segmenten (210) und eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten, insgesamt als ESD-Schutzdiode wirkenden zweiten Segmenten (220) aufweist, wobei die ersten Segmente (210) und die zweiten Segmente (220) zueinander antiparallel verschaltet sind.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Segmente (210, 220) so ausgebildet sind, dass in Draufsicht auf eine dem Träger (1) abgewandte Hauptfläche (201) des Halbleiterkörpers (2) eine Identifizierung der Teilbereiche (41, 42) bezüglich deren Positionen und/oder deren zugeordneter elektrischer Polaritäten durch eine vorgegebene Formgebung der Segmente (210, 220) oder durch eine vorgegebene Formgebung eines zwischen den Segmenten ausgebildeten Trenngrabens (230) gegeben ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem zumindest ein Trenngraben (230) in der lateralen Richtung zwischen den Segmenten (210, 220) und in der vertikalen Richtung durch den Halbleiterkörper (2) hindurch ausgebildet ist, wobei der Trenngraben in Draufsicht auf eine dem Träger (1) abgewandte Hauptfläche (201) des Halbleiterkörpers eine asymmetrische Form aufweist, sodass eine Identifizierung der Teilbereiche (41, 42) bezüglich deren Positionen und/oder zugeordneter elektrischer Polaritäten anhand der Asymmetrie sichtbar gegeben ist.
Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem der Halbleiterkörper (2) auf seiner dem Träger abgewandten Seite eine Pufferschicht (24) mit verschwindender elektrischer Querleifähigkeit aufweist, wobei die Segmente (210, 220) des Halbleiterkörpers über die Pufferschicht miteinander mechanisch verbunden sind.
Verfahren, bei dem eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellt wird, wobei der Träger (1) nicht separat von dem Halbleiterkörper (2) hergestellt sondern an dem Halbleiterkörper (2) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Halbleiterkörper (2) zunächst zusammenhängend auf einem Aufwachssubstrat ausgebildet wird und vor dem Ausbilden des Formkörpers (5) in eine Mehrzahl von Segmenten (210, 220) zertrennt wird, wobei zumindest ein Trenngraben (230) von einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Hauptfläche (202) des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem - der Halbleiterkörper (2) zunächst zusammenhängend auf einem Aufwachssubstrat ausgebildet wird, - der Formkörper (5) vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats auf dem Halbleiterkörper ausgebildet wird, und - der Halbleiterkörper nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats in eine Mehrzahl von Segmenten (210, 220) zertrennt wird, wobei zumindest ein Trenngraben (230) von einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Hauptfläche (202) des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem der Formkörper (5) durch ein Gießverfahren auf den Halbleiterkörper (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Verbindungsstruktur (43) und/oder die Metallschicht (4) mit dem ersten und zweiten Teilbereich (41, 42) mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens auf den Halbleiterkörper (2) aufgebracht wird.