DE102016100320A1

DE102016100320A1 - Optoelektronisches Bauelement, optoelektronisches Modul und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102016100320A1
Application number: DE102016100320.4A
Authority: DE
Inventors: Luca Haiberger; David Racz; Matthias Sperl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-01-11
Filing date: 2016-01-11
Publication date: 2017-07-13
Also published as: CN108521833B; US20210184092A1; US10944033B2; WO2017121725A1; US20190013451A1; CN108521833A; DE112017000333A5; US11588088B2

Abstract

Das optoelektronische Bauelement (100) umfasst eine Strahlungsseite (2), über die im Betrieb elektromagnetische Strahlung ein- oder ausgekoppelt wird. Der Strahlungsseite (2) gegenüber liegt eine Kontaktseite (3) mit zumindest zwei elektrisch leitenden Kontaktelementen (31, 32) zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements (100). Zwischen der Strahlungsseite (2) und der Kontaktseite (3) ist eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (10) angeordnet, die im bestimmungsgemäßen Betrieb die elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Die Kontaktelemente (31, 32) sind an der Kontaktseite (3) voneinander beabstandet und liegen im unmontierten Zustand des Bauelements (100) an der Kontaktseite (3) ganz oder teilweise frei. Der Bereich der Kontaktseite (3) zwischen den Kontaktelementen (31, 32) ist teilweise oder vollständig mit einem elektrisch isolierenden Kühlelement (33) bedeckt. Das Kühlelement (33) ist in direktem Kontakt mit der Kontaktseite (3) und weist eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 30 W/(m·K) auf.

Description

Es werden ein optoelektronisches Bauelement und ein optoelektronisches Modul angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement sowie ein optoelektronisches Modul mit einer effektiven Wärmeabfuhr anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche sowie durch den Gegenstand des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Strahlungsseite, über die im Betrieb elektromagnetische Strahlung, wie sichtbares Licht oder UV-Strahlung oder infrarote Strahlung, eingekoppelt oder ausgekoppelt wird. Die Strahlungsseite kann also als Strahlungseintrittsfläche oder Strahlungsaustrittsfläche ausgebildet sein.
Bei dem optoelektronischen Bauelement handelt es sich beispielsweise um einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er direkt nach dem Vereinzeln aus einem Waferverbund entsteht. Bei einem optoelektronischen Halbleiterchip sind die lateralen Ausdehnungen des Halbleiterchips parallel zur Strahlungsseite beispielsweise bis auf ±30 % so groß wie die laterale Ausdehnung einer aktiven Schicht in dem Halbleiterchip. Insbesondere weisen quer zur Strahlungsseite verlaufende Seitenflächen eines solchen Halbleiterchips dann zum Beispiel Spuren aus dem Vereinzelungsprozess des Waferverbunds auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine der Strahlungsseite gegenüberliegende Kontaktseite mit zumindest zwei, bevorzugt genau zwei, elektrisch leitenden Kontaktelementen. Die Kontaktseite kann zum Beispiel die gesamte der Strahlungsseite gegenüberliegende Rückseite des optoelektronischen Bauelements sein. Zum Beispiel bilden die Strahlungsseite und die Kontaktseite Hauptseiten, also solche Seiten des Bauelements mit der größten lateralen Ausdehnung.
Bei den Kontaktelementen handelt sich beispielsweise um metallische Kontaktelemente, insbesondere um Lötelemente oder Lötpads. Beispielsweise weisen die Kontaktelemente einen Schichtaufbau aus verschiedenen metallischen Einzelschichten auf. Denkbar sind dabei zum Beispiel Einzelschichten aus Nickel, Gold, Platin, Aluminium, Silber, Zinn.
Die Kontaktelemente bedecken die Kontaktseite beispielsweise zu zumindest 50 % oder zumindest 60 % oder zumindest 70 % oder zumindest 80 %. Insbesondere stehen die Kontaktelemente von der Kontaktseite hervor, überragen also die Kontaktseite in eine Richtung senkrecht und weg zur Kontaktseite. Die Dicke der Kontaktelemente, insbesondere der von der Kontaktseite hervorstehende Teil der Kontaktelemente, beträgt beispielsweise zumindest 500 nm oder zumindest 1 µm oder zumindest 2 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke der Kontaktelemente höchstens 5 µm oder höchstens 4 µm oder höchstens 3 µm.
Eines der Kontaktelemente ist bevorzugt ein p-Kontaktelement, ein anderes Kontaktelement ist bevorzugt ein n-Kontaktelement. Über das n-Kontaktelement werden Elektronen in das Bauelement injiziert, über das p-Kontaktelement werden Löcher in das Bauelement injiziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine zwischen der Strahlungsseite und der Kontaktseite angeordnete Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht. Die aktive Schicht emittiert oder absorbiert im bestimmungsgemäßen Betrieb bevorzugt die oben genannte elektromagnetische Strahlung. Ein Großteil der Kontaktseite und/oder der Strahlungsseite kann zum Beispiel durch die Halbleiterschichtenfolge gebildet sein.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert beispielsweise auf einem III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mN, oder um ein Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mP, oder auch um ein Arsenid-Verbindungs-Halbleitermaterial, wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und m + n ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Die aktive Schicht weist beispielsweise wenigstens einen pn-Übergang und/oder eine Quantentopfstruktur in Form eines einzelnen Quantentopfs, kurz SQW, oder in Form einer Multiquantentopfstruktur, kurz MQW, auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktelemente an der Kontaktseite voneinander beabstandet. Bevorzugt liegen die Kontaktelemente an der Kontaktseite im unmontierten Zustand des Bauelements ganz oder teilweise frei. Insbesondere sind die Kontaktelemente also im unmontierten Zustand an der Kontaktseite frei zugänglich und erlauben die elektrische Kontaktierung des Bauelements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Bereich der Kontaktseite zwischen den Kontaktelementen teilweise oder vollständig mit einem, insbesondere genau einem, elektrisch isolierenden Kühlelement bedeckt. Das Kühlelement ist bevorzugt einfach zusammenhängend ausgebildet. Beispielsweise weisen die Kontaktelemente in Draufsicht auf die Kontaktseite rechteckige Grundformen auf. Zwischen den beiden Kontaktelementen kann ein Zwischenraum oder Spalt ausgebildet sein. Der Zwischenraum oder Spalt kann in Draufsicht teilweise oder vollständig von dem Kühlelement bedeckt oder aufgefüllt sein. Insbesondere kann das Kühlelement die an den Zwischenraum grenzenden Bereiche der Kontaktseite und der Kontaktelemente formschlüssig nachformen.
Bei dem Kühlelement kann es sich beispielsweise um eine elektrisch isolierende Schicht handeln. Insbesondere beträgt die Dicke des Kühlelements gemessen quer oder senkrecht zur Kontaktseite beispielsweise zumindest 100 nm oder zumindest 200 nm oder zumindest 500 nm. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke des Kühlelements höchstens 5 µm oder höchstens 2 µm oder höchstens 1,5 µm oder höchstens 1 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Kühlelement in direktem mechanischem Kontakt mit der Kontaktseite. Insbesondere in dem Zwischenraum kann das Kühlelement mit der Kontaktseite und eventuell mit den Kontaktelementen in direktem mechanischem Kontakt stehen. Die thermische Leitfähigkeit des Kühlelements beträgt bevorzugt zumindest 30 W/(m·K) oder zumindest 60 W/(m·K) oder zumindest 100 W/(m·K) oder zumindest 150 W/(m·K).
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Bauelement eine Strahlungsseite, über die im Betrieb elektromagnetische Strahlung ein- oder ausgekoppelt wird. Der Strahlungsseite gegenüber liegt eine Kontaktseite mit zumindest zwei elektrisch leitenden Kontaktelementen zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements. Ferner umfasst das optoelektronische Bauelement eine zwischen der Strahlungsseite und der Kontaktseite angeordnete Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Schicht, die im bestimmungsgemäßen Betrieb die elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Die Kontaktelemente sind an der Kontaktseite voneinander beabstandet und liegen im unmontierten Zustand des Bauelements an der Kontaktseite ganz oder teilweise frei. Der Bereich der Kontaktseite zwischen den Kontaktelementen ist teilweise oder vollständig mit einem elektrisch isolierenden Kühlelement bedeckt. Das Kühlelement ist in direktem Kontakt mit der Kontaktseite und weist eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 30 W/(m·K) auf.
Der hier beschriebenen Erfindung liegt unter anderem die Idee zugrunde, dass Kontaktelemente oder Lötpads an der Rückseite von Bauelementen häufig gewissen Gestaltungsbedingungen unterliegen. Insbesondere sollte bevorzugt der Abstand zwischen den Kontaktelementen nicht zu klein gewählt werden, um beim Auflöten des Bauelements auf einem Anschlussträger ein Überfließen des Lotmaterials, sogenanntes Bridging, und damit einhergehende Kurzschlüsse zwischen den Kontaktelementen zu vermeiden. Bei üblichen Lötverfahren ist der Abstand zwischen den Kontaktelementen beispielsweise zwischen 150 µm und 250 µm.
Durch die steigende Nachfrage nach immer kleineren Bauelementen oder Halbleiterchips, beispielsweise mit Abmessungen in lateraler Richtung von höchstens 500 µm × 500 µm, werden die Kontaktelemente an der Rückseite entsprechend auch immer kleiner gewählt. Dies erschwert die effektive Entwärmung des Bauelements. Dadurch werden sowohl die Effizienz der Bauelemente als auch die maximal zulässigen Ströme geringer.
Um trotzdem eine effektive Entwärmung zu erreichen, kann der Abstand zwischen den Kontaktelementen geringer gewählt werden, beispielsweise auf Werte von höchstens 150 µm. Allerdings wird in diesem Fall oft auf aufwändigere Lötverfahren, beispielsweise eutektisches Löten, zurückgegriffen, die häufig bei deutlich höheren Temperaturen durchzuführen sind, was wiederum die Kosten der Herstellung steigert. Dies bedingt Einschränkungen für die möglichen verwendbaren Anschlussträger, auf die die Bauelemente aufgelötet werden können, da diese unter Umständen den hohen Temperaturen nicht standhalten können.
Bei der hier beschriebenen Erfindung wird unter anderem von der Idee Gebrauch gemacht, die Entwärmung des Bauelements dadurch zu verbessern, dass die Fläche an der Rückseite, über die eine effektive Entwärmung stattfindet, vergrößert wird. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass zwischen den Kontaktelementen ein isolierendes Kühlelement angebracht wird. Die Kontaktelemente zusammen mit dem Kühlelement können dann beispielsweise nahezu die gesamte Rückseite oder Kontaktseite des Bauelements bedecken. Der erforderliche Zwischenraum oder Spalt zwischen den Kontaktelementen wird auf diese Weise ebenfalls zur Abführung von Wärme verwendet. Außerdem kann durch das Kühlelement aufgrund einer gegenüber den Kontaktelementen reduzierten Benetzbarkeit mit Lötmaterial ein Überfließen des Lötmaterials verhindert werden, was kleinere Abstände zwischen den Kontaktelementen, von beispielsweise höchstens 50 µm, erlaubt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Bauelement einen das Bauelement stabilisierenden Träger auf. Der Träger kann dabei zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Kontaktseite angeordnet sein, wobei die Kontaktseite dann beispielsweise durch den Träger gebildet ist beziehungsweise Teil des Trägers ist. Der Träger umfasst bevorzugt ein elektrisch isolierendes Material oder besteht daraus. Durch den Träger kann das Bauelement selbsttragend sein.
Bei dem Träger handelt es sich insbesondere um einen Kunststoffträger oder Silikonträger oder Siliziumträger oder SiC-Träger oder Germaniumträger oder Glasträger. Auch kann der Träger Siliziumoxid, wie SiO₂, oder ein Epoxid aufweisen oder daraus bestehen. Das Material des Trägers unterscheidet sich insbesondere von dem Material des Kühlelements. Bevorzugt handelt es sich bei dem Träger um einen Verguss, englisch Mold, bevorzugt um einen Kunststoffverguss oder Silikonverguss oder SiO₂-Verguss, der noch im Waferverbund auf die Halbleiterschichtenfolge gegossen wird und anschließend ausgehärtet wird. Bevorzugt ist das Bauelement frei von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge.
Bei dem Bauelement handelt es sich beispielsweise um einen selbsttragenden, vergossenen Halbleiterchip, englisch Mold Supported Chip, kurz MSC. Bei einem solchen Bauelement ist das Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge entfernt und der stabilisierende Träger ist durch einen Verguss gebildet.
Die Dicke des Trägers, gemessen senkrecht zur Kontaktseite, beträgt beispielsweise zumindest 100 µm oder zumindest 120 µm oder zumindest 150 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke des Trägers höchstens 200 µm oder höchstens 180 µm oder höchstens 170 µm. Insbesondere ist das Bauelement ohne den Träger mechanisch nicht selbsttragend. Es umfasst das Bauelement also beispielsweise neben dem Träger keinen weiteren Träger, insbesondere keinen weiteren mechanisch selbsttragenden Träger.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement zumindest ein Kühlloch sowie zumindest zwei Kontaktlöcher, wobei sich das Kühlloch und die Kontaktlöcher von der Kontaktseite aus durch den gesamten Träger erstrecken und bis zur Halbleiterschichtenfolge reichen. Bei den Kontaktlöchern und dem Kühlloch kann es sich beispielsweise um zylinderförmige oder quaderförmige Ausnehmungen in dem Träger handeln, wobei die Bodenflächen der Zylinder oder Quader im Bereich der Kontaktseite und der Halbleiterschichtenfolge gebildet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktlöcher, bevorzugt auch das Kühlloch, mit einem elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel einem Metall, aufgefüllt, insbesondere vollständig aufgefüllt. Das Metall kann beispielsweise Nickel und/oder Kupfer aufweisen oder daraus bestehen. Die Halbleiterschichtenfolge kann über das elektrisch leitende Material in den Kontaktlöchern elektrisch leitend mit den Kontaktelementen verbunden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine thermisch leitfähige Füllung im Kühlloch, beispielsweise das oben genannte Metall, mit der Halbleiterschichtenfolge und/oder mit dem Kühlelement an der Kontaktseite in direktem Kontakt. Die thermisch leitfähige Füllung dient im bestimmungsgemäßen Betrieb bevorzugt nicht zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements, sondern zur thermischen Ankopplung des Kühlelements an die Halbleiterschichtenfolge. Über das Kühlloch oder die Füllung werden bevorzugt also keine Ladungsträger zwischen der Kontaktseite und der Halbleiterschichtenfolge ausgetauscht. Die thermische Leitfähigkeit der Füllung beträgt beispielsweise zumindest 30 W/(m·K).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger eine thermische Leitfähigkeit von höchstens 10 W/(m·K) oder höchstens 5 W/(m·K) oder höchstens 1 W/(m·K) auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Bauelement eine Mehrzahl von Kühllöchern. Beispielsweise ist jeweils zwischen zwei Kontaktlöchern ein Kühlloch angeordnet. Beispielsweise ist jeweils zwischen einem dem n-Kontaktelement zugeordneten Kontaktloch und einem nächstliegendem, dem p-Kontaktelement zugeordnetem Kontaktloch, ein Kühlloch angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen der Strahlungsseite und der Halbleiterschichtenfolge ein das Bauelement stabilisierender Träger angeordnet, wie ein Saphirträger. Der Träger dient dann beispielsweise auch als Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge. Ein weiterer, das Bauelement stabilisierender Träger oder ein weiterer selbsttragender Träger neben dem Aufwachssubstrat ist dann bevorzugt nicht verwendet. Insbesondere kann es sich bei dem Bauelement um einen sogenannten Flip-Chip handeln.
Alternativ ist das Bauelement beispielsweise frei von einem Träger und ist mechanisch nicht selbsttragend. Erst durch das Auflöten oder Montieren auf einem Anschlussträger ist das Bauelement mechanisch stabilisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind in Draufsicht auf die Kontaktseite zumindest 70 % oder zumindest 80 % oder zumindest 90 % der Kontaktseite von dem Kühlelement und den Kontaktelementen bedeckt. Das heißt zum Beispiel, zumindest 70 % der Kontaktseite können zur Abführung von Wärme, die im Betrieb in dem Bauelement entsteht, genutzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Abstand, beispielsweise der Mindestabstand oder der mittlere Abstand, zwischen den Kontaktelementen an der Kontaktseite höchstens 50 µm oder höchstens 30 µm oder höchstens 10 µm oder höchstens 5 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt in Draufsicht auf die Kontaktseite das Kühlelement eines oder beide Kontaktelemente teilweise. Das heißt, das Kühlelement ist von dem Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktelementen bis auf die der Strahlungsseite abgewandte Seite des Kontaktelements oder der Kontaktelemente geführt. Insbesondere kann das Kühlelement die an den Zwischenraum grenzenden Kanten der Kontaktelemente konform oder formschlüssig nachformen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Mindestabstand zwischen nicht von dem Kühlelement bedeckten Bereichen der beiden Kontaktelemente zumindest 150 µm oder zumindest 170 µm oder zumindest 200 µm. In diesem Fall kann, obwohl die Kontaktelemente nah aneinandergebracht sind, der frei zugängliche Bereich der Kontaktelemente, der beispielsweise für eine Lotverbindung verwendet wird, den oben beschriebenen Mindestanforderungen an den Mindestabstand genügen. Mit anderen Worten ist die kürzeste Verbindung zwischen einem nicht mit dem Kühlelement bedeckten Bereich des einen Kontaktelements zu einem nicht mit dem Kühlelement bedeckten Bereich des anderen Kontaktelements zumindest 150 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht das Kühlelement mit einem oder mit beiden Kontaktelementen in direktem mechanischem Kontakt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform schließt das Kühlelement in Richtung weg von dem Bauelement bündig mit den Kontaktelementen ab. Das Kühlelement hat dann beispielsweise eine Dicke gemessen senkrecht zur Kontaktseite, die im Wesentlichen der Dicke der Kontaktelemente entspricht. "Im Wesentlichen" heißt dabei beispielsweise, dass Abweichungen von höchstens 20 % oder 10 % auftreten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Kühlelement eine oxidische oder eine nicht-oxidische Keramik oder ein Epoxid oder eine Lotstopppaste auf oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Kühlelement eines oder mehrere der folgenden Materialien auf oder besteht daraus: Aluminiumnitrid, wie AlN, Siliziumcarbid, wie SiC, insbesondere SSiC, αSiC, SSiC mit Graphit oder SiSiC, Siliziumnitrid, wie SiN, Aluminiumoxid, wie Al₂O₃.
Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Modul angegeben. Das optoelektronische Modul weist beispielsweise ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement auf. Alle für das optoelektronische Bauelement offenbarten Merkmale sind somit auch für das optoelektronische Modul offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Modul einen Anschlussträger auf. Bei dem Anschlussträger handelt es sich beispielsweise um eine Platine, wie eine bedruckte Leiterplatte, englisch Printed Circuit Board, kurz PCB, oder um eine Metallkernplatine, kurz MCB, oder um einen Siliziumträger mit integrierter Mikroelektronik oder um einen Keramikträger mit beispielsweise elektrischen Anschlüssen.
Der Anschlussträger weist bevorzugt zumindest zwei elektrisch leitfähige, zum Beispiel metallische, Anschlusselemente auf. Die Anschlusselemente liegen vor der Montage des Bauelements beispielsweise frei und können Lötbereiche oder Lötpads auf dem Anschlussträger bilden.
Das optoelektronische Bauelement ist bevorzugt mit der Kontaktseite voran auf dem Anschlussträger montiert und mit dem Anschlussträger fest verbunden. Dabei ist insbesondere jedes der beiden Kontaktelemente auf einem eigens eineindeutig zugeordneten Anschlusselement aufgelegt und mit diesem jeweils über eine elektrisch leitende Verbindungsschicht elektrisch leitend verbunden. Bei den elektrisch leitenden Verbindungsschichten kann es sich beispielsweise um eine Lotpaste oder einen elektrisch leitfähigen Kleber handeln. Die elektrisch leitenden Verbindungsschichten sind beispielsweise in direktem mechanischem Kontakt sowohl mit den zugeordneten Kontaktelementen als auch mit den zugeordneten Anschlusselementen. Auch können die Kontaktelemente des optoelektronischen Bauelements mit den Anschlusselementen des Anschlussträgers in direktem elektrischem und mechanischem Kontakt stehen.
Über den Anschlussträger wird bevorzugt im vorgesehenen Betrieb Strom in das optoelektronische Bauelement injiziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die elektrisch leitenden Verbindungsschichten der Kontaktelemente voneinander getrennt und beabstandet und auf diese Weise voneinander isoliert. Ein Kurzschluss zwischen den Kontaktelementen beziehungsweise Verbindungsschichten ist damit verhindert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen den elektrisch leitenden Verbindungsschichten eine wärmeleitende Verbindungsschicht angeordnet. Die wärmeleitende Verbindungsschicht ist bevorzugt elektrisch isolierend. Beispielsweise handelt es sich dabei um eine Wärmeleitpaste, zum Beispiel auf Basis von Silikon oder Zinkoxid, mit einer bevorzugten thermischen Leitfähigkeit von zumindest 10 W/(m·K) oder 30 W/(m·K) oder 50 W/(m·K) oder 100 W/(m·K).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die wärmeleitende Verbindungschicht in direktem Kontakt mit dem Kühlelement und dem Anschlussträger. Auf diese Weise kann über das Kühlelement und die wärmeleitende Verbindungsschicht im Betrieb erzeugte Wärme von dem Bauelement auf den Anschlussträger abgeleitet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hängen die elektrisch leitenden Verbindungsschichten der beiden Kontaktelemente zusammen und bilden eine gemeinsame elektrisch leitende Verbindungsschicht. In diesem Fall hat die gemeinsame elektrisch leitende Verbindungsschicht bevorzugt in lateraler Richtung, parallel zur Kontaktseite, eine elektrisch isolierende Wirkung. Beispielsweise handelt es sich um eine sogenannte anisotrop leitfähige Paste, englisch Anistropic Conductive Paste, kurz ACP. Solche Pasten umfassen beispielsweise ein isolierendes Matrixmaterial und darin eingebettete metallische Kügelchen. In lateraler Richtung sind die Kügelchen durch das Matrixmaterial voneinander beabstandet, so dass in lateraler Richtung kein Stromfluss stattfindet. In vertikaler Richtung, senkrecht zur Kontaktseite, sind das Bauelement und der Anschlussträger dagegen so stark aufeinandergepresst, dass die Dicke der elektrisch leitenden Verbindungsschicht auf den Durchmesser der metallischen Kügelchen reduziert ist und somit ein Stromfluss in vertikaler Richtung über die metallischen Kügelchen auftreten kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt die gemeinsame elektrisch leitende Verbindungsschicht in Draufsicht auf die Kontaktseite das Kühlelement und ist mit dem Kühlelement und bevorzugt auch dem Anschlussträger in direktem Kontakt.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements angegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements. Alle im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Bauelement offenbarten Merkmale sind daher auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt A), in dem ein Bauteil mit einer Strahlungsseite, einer der Strahlungsseite gegenüberliegenden Kontaktseite und einer Halbleiterschichtenfolge zwischen der Kontaktseite und der Strahlungsseite bereitgestellt wird. Die Halbleiterschichtenfolge weist dabei eine aktive Schicht auf, die im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Die Kontaktseite weist ferner zumindest zwei elektrisch leitende Kontaktelemente zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements auf. Dabei sind die Kontaktelemente an der Kontaktseite voneinander beabstandet und liegen frei.
In einem Schritt B) wird eine Maske mit einer Öffnung auf die Kontaktseite aufgebracht. Dabei überdeckt die Maske die Kontaktelemente teilweise oder vollständig. In der Öffnung der Maske ist der Bereich der Kontaktseite zwischen den Kontaktelementen teilweise oder vollständig freigelegt.
In einem Schritt C) wird ein elektrisch isolierendes Material auf die Maske und innerhalb der Öffnung abgeschieden, wobei das elektrisch isolierende Material eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 30 W/(m·K) aufweist und in direkten mechanischen Kontakt mit der Kontaktseite im Bereich zwischen den Kontaktelementen gebracht wird.
In einem weiteren Schritt D) wird die Maske mit dem darauf befindlichen elektrisch isolierenden Material entfernt, wobei das auf dem Bauteil verbleibende elektrisch isolierende Material zwischen den Kontaktelementen ein Kühlelement für das optoelektronische Bauelement bildet.
Die Schritte A) bis D) werden bevorzugt einzeln und nacheinander in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Maske mit der Öffnung mittels eines Lithografieverfahrens hergestellt. Die Maske ist dann beispielsweise aus einem Fotolack gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das elektrisch isolierende Material über Atomlagenabscheidung, kurz ALD, oder über chemische Gasphasenabscheidung, kurz CVD, oder über Sputtering abgeschieden.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement, ein hier beschriebenes optoelektronisches Modul sowie ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1A und 1B ein Ausführungsbeispiel und eine Abwandlung eines optoelektronischen Bauelements in Draufsicht auf die Kontaktseite,
2A bis 2D verschiedene Positionen in einem Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens in seitlicher Querschnittsansicht und in Draufsicht auf die Kontaktseite,
3A und 3B Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Bauelements in seitlicher Querschnittsansicht und in Draufsicht auf die Kontaktseite, und
4A und 4B Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Moduls in seitlicher Querschnittsansicht.
In 1A ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 in Draufsicht auf eine Kontaktseite 3 dargestellt. Zu erkennen sind zwei rechteckig ausgeführte Kontaktelemente 31, 32, die auf der Kontaktseite 3 angeordnet sind. Die Kontaktelemente 31, 32 weisen beispielsweise unterschiedliche Polaritäten auf. Beispielsweise ist das linke Kontaktelement 31 ein n-Kontaktelement, das rechte Kontaktelement 32 ein p-Kontaktelement. Die Kontaktelemente 31, 32 dienen im bestimmungsgemäßen Betrieb zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements 100.
Die Kontaktelemente sind beispielsweise von der Kontaktseite 3 aus der Zeichenebene hervorstehende Lötkontakte oder Lötpads, die einen Schichtaufbau aus Ni/Au, Ni/Pt/Au oder Au/Sn aufweisen oder daraus bestehen.
Zwischen den beiden Kontaktelementen 31, 32 ist ein Zwischenraum oder Spalt gebildet, der die beiden Kontaktelemente 31, 32 voneinander beabstandet. In diesem Bereich ist ein elektrisch isolierendes Kühlelement 33 angeordnet, das den Zwischenraum oder Spalt vollständig überdeckt oder auffüllt. Ferner überdeckt das Kühlelement 33 in Draufsicht auf die Kontaktseite 3 die an den Zwischenraum grenzenden Bereiche der beiden Kontaktelemente 31, 32 teilweise. Auch das Kühlelement 33 ist in Draufsicht rechteckig und insbesondere einfach zusammenhängend ausgebildet.
Der Abstand zwischen den beiden Kontaktelementen 31, 32 beträgt in 1A beispielsweise höchstens 50 µm, wohingegen die Breite des Kühlelements 33 beispielsweise zumindest 150 µm beträgt. Auf diese Weise ist der Abstand von den Bereichen der Kontaktelemente 31, 32, die nicht von dem Kühlelement 33 überdeckt sind, ebenfalls zumindest 150 µm. Dadurch kann verhindert werden, dass beim Kontaktieren des Bauelements 100, beispielsweise über eine Lotverbindung, es zu einem Überfließen des Lotmaterials und somit zu Kurzschlüssen kommt.
Das Kühlelement 33 ist beispielsweise aus einer oxidischen Keramik, wie Al₂O₃, oder einer nicht-oxidischen Keramik, wie AlN oder SiC, gebildet. Bevorzugt beträgt die thermische Leitfähigkeit des Kühlelements 33 zumindest 30 W/(m·K).
In 1A sind beispielsweise zumindest 90 % der Kontaktseite 3 von dem Kühlelement 33 und den Kontaktelementen 31, 32 überdeckt. Auf diese Weise kann eine effektive Wärmeabfuhr von dem Bauelement 100 über die Kontaktseite 3 erfolgen.
In 1B ist eine Abwandlung eines optoelektronischen Bauelements 100 in Draufsicht auf die Kontaktseite 3 gezeigt. Im Unterschied zu 1A fehlt das elektrisch isolierende Kühlelement 33, das bevorzugt nicht oder schlecht von dem Lotmaterial benetzbar ist. Dies hat zweierlei Konsequenzen. Zum einen ist der Abstand zwischen den beiden Kontaktelementen 31, 32 größer gewählt, um ein Überfließen des Lotmaterials beim Ankontaktieren zu verhindern. Zum anderen ist durch das fehlende Kühlelement 33 der Anteil der Kontaktseite 3, über den Wärme abtransportiert werden kann, überwiegend auf die Bereiche der Kontaktelemente 31, 32 beschränkt. Die effektive, zum Wärmeabtransport geeignete Fläche der Kontaktseite 3 ist damit gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1A reduziert.
In der 2A ist eine erste Position in einem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 100 dargestellt. Das linke Bild der 2A zeigt ein Bauteil mit einer Halbleiterschichtenfolge 1 und einem Träger 4 in seitlicher Querschnittsansicht. Die Halbleiterschichtenfolge 1 basiert beispielsweise auf GaN. Der Träger 4 ist beispielsweise ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 1, zum Beispiel ein Saphirsubstrat. Die Halbleiterschichtenfolge 1 umfasst eine aktive Schicht 10, über die im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert wird. Eine der Halbleiterschichtenfolge 1 abgewandte Seite des Trägers 4 bildet eine Strahlungsseite 2, über die die elektromagnetische Strahlung aus dem Bauteil ausgekoppelt oder in das Bauteil eingekoppelt wird. Eine dem Träger 4 abgewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge 1 bildet die Kontaktseite 3 mit den beiden Kontaktelementen 31, 32. Bei dem in 2A dargestellten Bauteil handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten Flip-Chip.
Das rechte Bild der 2A zeigt das Bauteil in Draufsicht auf die Kontaktseite 3.
In 2B ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, bei dem auf die Kontaktseite 3 eine Maske 5 aufgebracht ist. Die Maske 5 besteht beispielsweise aus einem Fotolack. Ferner weist die Maske 5 eine Öffnung 50 auf. Die Öffnung 50 kann über ein Lithografieverfahren in die Maske 5 eingebracht sein.
Im Bereich der Öffnung 50 ist der Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktelementen 31, 32 vollständig freigelegt. Außerdem ist im Bereich der Öffnung 50 jeweils ein Teil der beiden Kontaktelemente 31, 32 freigelegt. Der Rest der Kontaktseite 3, insbesondere der Rest der Kontaktelemente 31, 32, ist, wie auch in der Draufsicht im rechten Bild der 2B zu erkennen, vollständig von der Maske 5 überdeckt.
In der 2C ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, bei dem auf die Kontaktseite 3 und auf die Maske 5 ein elektrisch isolierendes Material 330 in Form einer Schicht abgeschieden ist. Das Abscheiden erfolgt beispielsweise mittels ALD oder CVD oder Sputtering. Bei dem elektrisch isolierenden Material handelt es sich beispielsweise um AlN oder ein SiC. Das elektrisch isolierende Material 330 wird bei dem Aufbringen in direkten mechanischen Kontakt mit den Kontaktelementen 31, 32 und der Kontaktseite 3 im Bereich der Öffnung 50 der Maske 5 gebracht. Insbesondere füllt das elektrisch isolierende Material 330 den Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktelementen 31, 32 vollständig auf und überdeckt jeweils den freiliegenden Bereich der Kontaktelemente 31, 32.
Die Schichtdicke des elektrisch isolierenden Materials 330 auf den Kontaktelementen 31, 32 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 100 nm und 5 µm.
In der 2D ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, nachdem die Maske 5 von der Kontaktseite 3 abgelöst ist. Dabei werden solche Bestandteile des elektrisch isolierenden Materials 330, die auf der Maske 5 abgeschieden worden sind, mit der Maske 5 zusammen entfernt. Übrig bleibt ein elektrisch isolierendes Kühlelement 33, das den Zwischenraum zwischen den beiden Kontaktelementen 31, 32 auffüllt und Teile der Kontaktelemente 31, 32 überdeckt.
In 3A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements 100 in Querschnittsansicht und Draufsicht auf die Kontaktseite 3 gezeigt. Zu erkennen ist, dass, anders als in den vorherigen Ausführungsbeispielen, die Halbleiterschichtenfolge 1 zwischen dem Träger 4 und der Strahlungsseite 2 angeordnet ist. Der Träger 4 ist in dem Fall nicht das Aufwachssubstrat, sondern zum Beispiel ein Kunststoffträger. Das Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge 1 ist bereits entfernt. Das Bauelement 100 der 3A ist insbesondere ein selbsttragender, vergossener Halbleiterchip, ein sogenannter Mold Supported Chip, kurz MSC. In diesem Fall ist der Träger 4 zum Beispiel ein Kunststoffverguss.
Der Träger 4 weist Kontaktlöcher 41, 42 und Kühllöcher 43 auf. Die Kontaktlöcher 41, 42 und die Kühllöcher 43 erstrecken sich von der Kontaktseite 3 aus bis hin zur Halbleiterschichtenfolge 1.
Die Kontaktlöcher 41, 42 sowie die Kühllöcher 43 sind zum Beispiel mit einem Metall, wie Nickel oder Kupfer aufgefüllt. An der Kontaktseite 3 steht das Metall der Kontaktlöcher 41, 42 und der Kühllöcher 43 in direktem Kontakt mit den Kontaktelementen 31, 32 und dem Kühlelement 33. Über die Kontaktlöcher 41, 42 findet im Betrieb eine Bestromung der Halbleiterschichtenfolge 1 statt. Die Kühllöcher 43 dienen dagegen nicht zum Austausch von Ladungsträger zwischen Kontaktseite 3 und Halbleiterschichtenfolge 1.
Über die Kontaktlöcher 41, 42 und die Kühllöcher 43 findet ein Wärmeabtransport von der von der Halbleiterschichtenfolge 1 im Betrieb erzeugten Wärme in Richtung Kontaktseite 3 statt.
In der 3B ist eine Draufsicht auf die Kontaktseite 3 gezeigt, wobei die Kontaktelemente 31, 32 und das Kühlelement 33 entfernt sind. Zu erkennen ist, dass die Kontaktlöcher 41, 42 und die Kühllöcher 43 matrixartig angeordnet sind. Eine Spalte mit mehreren Kühllöchern 43 ist zwischen zwei Spalten mit jeweils mehreren Kontaktlöchern 41, 42 angeordnet. In der 3A ist die Spalte der mehreren Kühllöcher 43 von einem einzigen Kühlelement 33 überdeckt, die beiden Spalten mit den Kontaktlöchern 41, 42 sind jeweils von einem einzigen Kontaktelement 31, 32 überdeckt.
In den Ausführungsbeispielen der 4A und 4B ist jeweils ein optoelektronisches Modul 1000 in seitlicher Querschnittsansicht gezeigt. Das optoelektronische Modul 1000 umfasst dabei ein optoelektronisches Bauelement 100 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3A, 3B. Ferner umfasst das optoelektronische Modul 1000 einen Anschlussträger 200 mit zumindest zwei Anschlusselementen 201, 202. Das optoelektronische Bauelement 100 ist mit der Kontaktseite 3 voran auf dem Anschlussträger 200 befestigt. Dabei sind die Kontaktelemente 31, 32 jeweils über elektrisch leitende Verbindungsschichten 231, 232 mit den vorzugsweise metallischen Anschlusselementen 201, 202 verbunden. Bei den elektrisch leitenden Verbindungsschichten 231, 232 handelt es sich beispielsweise um eine Lotpaste oder um einen elektrisch leitfähigen Kleber.
Der Anschlussträger 200 ist beispielsweise ein Siliziumträger mit Mikroelektronik, über den das Bauelement 100 im vorgesehenen Betrieb elektrisch kontaktiert wird.
Außerdem ist in 4A zu erkennen, dass das Kühlelement 33 über eine wärmeleitende Verbindungsschicht 233 mit dem Anschlussträger 200 verbunden ist. Die wärmeleitende Verbindungschicht 233 ist dabei sowohl in direktem Kontakt mit dem Kühlelement 33 als auch mit einer, beispielsweise metallischen, Kühlfläche 203 des Anschlussträgers 200. Auf diese Weise kann über das Kühlelement 33 und die wärmeleitende Verbindungsschicht 233 Wärme von dem Bauelement 100 auf den Anschlussträger 200 abtransportiert werden. Bei der wärmeleitenden Verbindungsschicht 233 handelt es sich beispielsweise um eine Wärmeleitpaste.
In der 4B ist im Unterschied zur 4A eine einzige zusammenhängende Verbindungsschicht 231, 232 zwischen dem Bauelement 100 und dem Anschlussträger 200 gebildet. Die gemeinsame Verbindungsschicht 231, 232 ist sowohl in direktem Kontakt mit dem ersten Kontaktelement 31 als auch mit dem zweiten Kontaktelement 32 und dem Kühlelement 33. Beispielsweise ist die gemeinsame Verbindungsschicht 231, 232 aus einer anisotropen leitfähigen Paste, ACP, gebildet. Auf diese Weise ist ein Kurzschluss zwischen den Kontaktelementen 31, 32 verhindert, aber eine Stromzuführung über den Anschlussträger 200 zu dem Bauelement 100 trotzdem gewährt. Über die gemeinsame Verbindungsschicht 231, 232 wird außerdem die von den Kontaktelementen 31, 32 und dem Kühlelement 33 abgegebene Wärme auf den Anschlussträger 200 übertragen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibungen anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen aus den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterschichtenfolge
2: Strahlungsseite
3: Kontaktseite
4: Träger
10: aktive Schicht
31: Kontaktelement
32: Kontaktelement
33: Kühlelement
41: Kontaktloch
42: Kontaktloch
43: Kühlloch
100: optoelektronisches Bauelement
200: Anschlussträger
201: Anschlusselement
202: Anschlusselement
203: Kühlfläche
231: elektrisch leitende Verbindungsschicht
232: elektrisch leitende Verbindungsschicht
233: wärmeleitende Verbindungsschicht
330: elektrisch isolierendes Material
1000: optoelektronisches Modul

Claims

Optoelektronisches Bauelement (100) aufweisend: – eine Strahlungsseite (2), über die im Betrieb elektromagnetische Strahlung ein- oder ausgekoppelt wird, – eine der Strahlungsseite (2) gegenüberliegende Kontaktseite (3) mit zumindest zwei elektrisch leitenden Kontaktelementen (31, 32) zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements (100), – einer zwischen der Strahlungsseite (2) und der Kontaktseite (3) angeordneten Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer aktiven Schicht (10), die im bestimmungsgemäßen Betrieb die elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert, wobei – die Kontaktelemente (31, 32) an der Kontaktseite (3) voneinander beabstandet sind und im unmontierten Zustand des Bauelements (100) an der Kontaktseite (3) ganz oder teilweise freiliegen, – der Bereich der Kontaktseite (3) zwischen den Kontaktelementen (31, 32) teilweise oder vollständig mit einem elektrisch isolierenden Kühlelement (33) bedeckt ist, – das Kühlelement (33) in direktem Kontakt mit der Kontaktseite (3) steht und eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 30 W/(m·K) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1 weiter aufweisend: – einen das Bauelement (100) mechanisch stabilisierenden Träger (4) zwischen der Halbleiterschichtenfolge (1) und der Kontaktseite (3), wobei die Kontaktseite (3) durch den Träger (4) gebildet ist, – zumindest ein Kühlloch (43) sowie zumindest zwei Kontaktlöcher (41, 42), wobei sich das Kühlloch (43) und die Kontaktlöcher (41, 42) von der Kontaktseite (3) aus durch den gesamten Träger (4) erstrecken und bis zur Halbleiterschichtenfolge (1) reichen, – die Kontaktlöcher (41, 42) sowie das Kühlloch (43) mit einem Metall aufgefüllt sind, – die Halbleiterschichtenfolge (1) über das Metall in den Kontaktlöchern (31, 32) elektrisch mit den Kontaktelementen (31, 32) verbunden ist, – das Metall in dem Kühlloch (43) mit dem Kühlelement (33) an der Kontaktseite (3) in direktem Kontakt steht und im bestimmungsgemäßen Betrieb nicht zur elektrischen Kontaktierung des Bauelements (100) dient, – der Träger (4) eine thermische Leitfähigkeit von höchstens 10 W/(m·K) aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei – zwischen der Strahlungsseite (2) und der Halbleiterschichtenfolge (1) ein das Bauelement (100) stabilisierender Träger (4) angeordnet ist oder – das Bauelement (100) frei von einem Träger (4) ist und mechanisch nicht selbsttragend ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die thermische Leitfähigkeit des Kühlelements (33) zumindest 100 W/(m·K) beträgt, – in Draufsicht auf die Kontaktseite (3) zumindest 70 % der Kontaktseite (3) von dem Kühlelement (33) und den Kontaktelementen (31, 32) bedeckt ist.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Abstand zwischen den Kontaktelementen (31, 32) an der Kontaktseite (3) höchstens 50 µm beträgt, – das Kühlelement (33) in Draufsicht auf die Kontaktseite (3) eines oder beide Kontaktelemente (31, 32) teilweise überdeckt, – der Mindestabstand zwischen nicht von dem Kühlelement (33) bedeckten Bereichen der beiden Kontaktelemente (31, 32) zumindest 150 µm beträgt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (33) mit einem oder beiden der Kontaktelemente (31, 32) in direktem Kontakt steht.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6, wobei das Kühlelement (33) in Richtung weg von dem Bauelement (100) bündig mit den Kontaktelementen (31, 32) abschließt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dicke des Kühlelementes (33), gemessen in Richtung senkrecht zu Kontaktseite (3), zwischen einschließlich 100 nm und 5 µm beträgt.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (33) eine oxidische Keramik oder eine nicht-oxidische Keramik oder ein Epoxid oder eine Lotstopppaste aufweist oder daraus besteht.
Optoelektronisches Bauelement (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Kühlelement (33) eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweist oder daraus besteht: Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid, Aluminiumoxid, Siliziumnitrid.
Optoelektronisches Modul (1000) aufweisend: – einen Anschlussträger (200) mit zumindest zwei elektrisch leitfähigen Anschlusselementen (201, 202), – ein optoelektronisches Bauelement (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das mit der Kontaktseite (3) voran auf dem Anschlussträger (200) montiert und mit dem Anschlussträger (200) fest verbunden ist, – jedes der beiden Kontaktelemente (31, 32) auf einem eigens zugeordneten Anschlusselement (201, 202) aufliegt und mit diesem jeweils über eine elektrisch leitende Verbindungsschicht (231, 232) elektrisch leitend verbunden ist.
Optoelektronisches Modul (1000) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei – die elektrisch leitenden Verbindungsschichten (231, 232) der Kontaktelemente (31, 32) voneinander getrennt und beabstandet sind, – zwischen den elektrisch leitenden Verbindungsschichten (231, 232) eine wärmeleitende Verbindungsschicht (233) angeordnet ist, – die wärmeleitende Verbindungsschicht (233) in direktem Kontakt mit dem Kühlelement (33) und dem Anschlussträger (200) steht.
Optoelektronisches Modul (1000) nach Anspruch 11, wobei – die elektrisch leitenden Verbindungsschichten (231, 232) der Kontaktelemente (31, 32) zusammenhängen und eine gemeinsame elektrisch leitende Verbindungsschicht bilden, – die gemeinsame elektrisch leitende Verbindungsschicht in lateraler Richtung, parallel zur Kontaktseite (3), isolierend wirkt, – die gemeinsame elektrisch leitende Verbindungsschicht in Draufsicht auf die Kontaktseite (3) das Kühlelement (33) überdeckt und mit diesem in direktem Kontakt steht.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements (100) mit den Schritten: A) Bereitstellen eines Bauteils mit einer Strahlungsseite (2), einer gegenüberliegenden Kontaktseite (3) und einer Halbleiterschichtenfolge (1) zwischen der Kontaktseite (3) und der Strahlungsseite (2), wobei – die Halbleiterschichtenfolge (1) eine aktive Schicht (10) aufweist, die im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert, – die Kontaktseite (3) zumindest zwei elektrisch leitende Kontaktelemente (31, 32) zur externen elektrischen Kontaktierung des Bauelements (100) aufweist, – die Kontaktelemente (31, 32) an der Kontaktseite (3) voneinander beabstandet sind und freiliegen; B) Aufbringen einer Maske (5) mit einer Öffnung (50) auf die Kontaktseite (3), wobei – die Maske (5) die Kontaktelemente (31, 32) teilweise oder vollständig bedeckt, – in der Öffnung (50) der Bereich der Kontaktseite (3) zwischen den Kontaktelementen (31, 32) teilweise oder vollständig freigelegt ist, C) Abscheiden eines elektrisch isolierenden Materials (330) auf die Maske (5) und innerhalb der Öffnung (50), wobei das elektrisch isolierende Material (330) eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 30 W/(m·K) aufweist und in direkten Kontakt mit der Kontaktseite (3) gebracht wird; D) Entfernen der Maske (5) mit dem darauf befindlichen elektrisch isolierenden Material (330), wobei das auf dem Bauteil verbleibende elektrisch isolierende Material zwischen den Kontaktelementen (31, 32) ein Kühlelement (33) bildet.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Maske (5) mit der Öffnung (50) mittels eines Lithografieverfahrens hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch isolierende Material (330) über Atomlagenabscheidung oder chemische Gasphasenabscheidung oder Sputtering abgeschieden wird.