DE102016119539A1

DE102016119539A1 - Licht emittierender Halbleiterchip und Licht emittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102016119539A1
Application number: DE102016119539.1A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Herrmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-10-13
Filing date: 2016-10-13
Publication date: 2018-04-19

Abstract

Ein Licht emittierender Halbleiterchip (100) weist einen Halbleiterkörper (101) mit einer ersten Oberfläche (111), einer dieser in vertikaler Richtung gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (112) und dazwischen einer aktiven, im Betrieb des Halbleiterchips (100) Licht emittierenden Schicht (102) sowie eine erste und eine zweite Elektrodenstruktur (120, 130) mit einem ersten bzw. zweiten Verteilerbereich (121, 131) und einer Mehrzahl von mit dem ersten bzw. zweiten Verteilerbereich (121, 131) verbundenen, sich in zumindest eine laterale Richtung erstreckenden ersten bzw. zweiten Kontaktstegen (122, 132) auf. Die ersten und zweiten Kontaktstege (122, 132) sind auf der ersten Oberfläche (111) angeordnet, wobei die erste Elektrodenstruktur (120) den Halbleiterkörper (101) auf einer der ersten Oberfläche (111) zugewandten Seite der aktiven Schicht (102) elektrisch kontaktiert und die zweite Elektrodenstruktur (130) den Halbleiterkörper (101) auf einer der zweiten Oberfläche (112) zugewandten Seite der aktiven Schicht (102) mittels elektrischer, ausgehend von den zweiten Kontaktstegen (132) durch die aktive Schicht (102) hindurchreichender Durchkontaktierungen (134) elektrisch kontaktiert.

Description

Es werden ein Licht emittierender Halbleiterchip und eine Licht emittierende Vorrichtung mit einem Licht emittierenden Halbleiterchip angegeben.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, einen Licht emittierenden Halbleiterchip anzugeben.
Zumindest eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Licht emittierende Vorrichtung mit einem Licht emittierenden Halbleiterchip anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Licht emittierender Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einer aktiven Schicht auf, die im Betrieb des Halbleiterchips Licht emittiert. Insbesondere kann der Halbleiterkörper eine Halbleiterschichtenfolge aufweisen, die zusätzlich zur aktiven Schicht weitere Halbleiterschichten aufweist, die insbesondere auf einer Seite der aktiven Schicht zumindest teilweise p-dotiert und auf der anderen Seite der aktiven Schicht zumindest teilweise n-dotiert sein können. Die Halbleiterschichten sind im Halbleiterkörper insbesondere in einer vertikalen Richtung übereinander aufgebracht.
Insbesondere können die Halbleiterschichten in der vertikalen Richtung übereinander epitaktisch aufgewachsen sein, so dass die vertikale Richtung mit der Aufwachsrichtung übereinstimmt. Richtungen, die senkrecht zur vertikalen Richtung stehen und die parallel zu der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht sowie der weiteren Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers sind, werden hier und in Folgenden als laterale Richtungen bezeichnet.
Der Halbleiterkörper ist in vertikaler Richtung durch zwei Oberflächen begrenzt. Insbesondere weist der Halbleiterkörper eine erste Oberfläche und eine in vertikaler Richtung der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche auf, zwischen denen in vertikaler Richtung die aktive Schicht angeordnet ist.
Der Halbleiterkörper und insbesondere die aktive Schicht können beispielsweise auf einem Verbindungshalbleitermaterialsystem, insbesondere einem III-V-Verbindungshalbleitersystem, basieren und Halbleiterschichten aufweisen, die ein Arsenid-, Phosphid- und/oder Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial aufweisen. Alternativ hierzu sind auch andere Halbleitermaterialien denkbar, beispielsweise II-VI-Verbindungshalbleitermaterialien, Silizium-basierte Halbleitermaterialien oder Germanium-basierte Halbleitermaterialien.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Licht emittierende Halbleiterchip eine erste Elektrodenstruktur und eine zweite Elektrodenstruktur auf. Die Elektrodenstrukturen sind zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers vorgesehen und eingerichtet. Insbesondere kontaktiert eine der Elektrodenstrukturen die n-dotierte Seite der Halbleiterschichtenfolge, während die andere der Elektrodenstrukturen die p-dotierte Seite kontaktiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers ein Substrat angeordnet. Das Substrat kann hierbei insbesondere ein Aufwachssubstrat oder ein Teil eines Aufwachssubstrats sein, auf dem der Halbleiterkörper aufgewachsen ist. Der Halbleiterkörper ist hierbei zwischen den Elektrodenstrukturen und dem Substrat angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann auf der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers ein Substrat angeordnet sein. Die erste und zweite Elektrodenstruktur sind hierbei besonders bevorzugt zwischen der ersten Oberfläche und dem Substrat angeordnet. Das Substrat kann hierbei insbesondere ein so genanntes Trägersubstrat sein, auf das der Halbleiterkörper nach dem Aufwachsen auf einem Aufwachssubstrat aufgebracht wird. Das Aufwachssubstrat kann dabei teilweise oder ganz entfernt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste Elektrodenstruktur einen ersten Verteilerbereich und eine Mehrzahl von mit dem ersten Verteilerbereich verbundenen ersten Kontaktstegen auf, die sich in zumindest eine laterale Richtung erstrecken, während die zweite Elektrodenstruktur einen zweiten Verteilerbereich und eine Mehrzahl von mit dem zweiten Verteilerbereich verbundenen zweiten Kontaktstegen aufweist, die sich in zumindest eine laterale Richtung erstrecken. Die Erstreckungsrichtungen der ersten und zweiten Kontaktstege können gleich oder verschieden sein. Weiterhin können der erste Verteilerbereich und die ersten Kontaktstege in einer ersten Ebene angeordnet sein, während der zweite Verteilerbereich und die zweiten Kontaktstege in einer zweiten Ebene angeordnet sind. Die erste und zweite Ebene können insbesondere voneinander verschieden sein. Mit anderen Worten können der erste Verteilerbereich und die ersten Kontaktstege in vertikaler Richtung beabstandet vom zweiten Verteilerbereich und den zweiten Kontaktstegen sein. Die erste und zweite Ebene können insbesondere parallel zur ersten und zweiten Oberfläche des Halbleiterkörpers sein, so dass die ersten Kontaktstege in der zur ersten und zweiten Oberfläche parallelen ersten Ebene angeordnet sind und die zweiten Kontaktstege in der von der ersten Ebene verschiedenen, zur ersten und zweiten Oberfläche parallelen zweiten Ebene angeordnet sind. Zur elektrischen Isolierung kann besonders bevorzugt zwischen der ersten und zweiten Ebene ein elektrisch isolierendes Material angeordnet sein, beispielsweise ein elektrisch isolierendes Oxid, Nitrid oder Oxinitrid beispielsweise mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus Silizium, Titan und Aluminium. Das elektrisch isolierende Material kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste und die zweite Elektrodenstruktur jeweils einen Kontaktbereich auf, mittels derer die jeweilige Elektrodenstruktur von außen elektrisch kontaktierbar ist. Der Kontaktbereich einer Elektrodenstruktur kann beispielsweise ein Teilbereich des Verteilerbereichs sein. Weiterhin kann der Kontaktbereich auch ein elektrisches Anschlusselement aufweisen, das beispielsweise aus der Ebene, in der sich der Verteilerbereich und die Kontaktstege befinden, herausragt. Die Kontaktbereiche sind bevorzugt lateral versetzt zu den Kontaktstegen und überlappen somit bei einer Aufsicht in vertikaler Richtung nicht mit den Kontaktstegen der Elektrodenstrukturen. Insbesondere können die Kontaktbereiche als SMT-Kontakte (SMT: „surface-mount technology“), also als oberflächenmontierbare Kontakte ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ersten Kontaktstege und die zweiten Kontaktstege jeweils auf der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Dies kann weiterhin insbesondere auch für den ersten Verteilerbereich und den zweiten Verteilerbereich gelten. Mit anderen Worten können der erste Verteilerbereich und die ersten Kontaktstege sowie der zweite Verteilerbereich und die zweiten Kontaktstege von der aktiven Schicht aus gesehen auf derselben Seite, nämlich der der ersten Oberfläche zugewandten Seite, angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die erste Ebene, in der der erste Verteilerbereich und die ersten Kontaktstege angeordnet sind, in einer vertikalen Richtung zwischen der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers und der zweiten Ebene, in der der zweite Verteilerbereich und die zweiten Kontaktstege angeordnet sind, angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kontaktiert die erste Elektrodenstruktur den Halbleiterkörper auf einer der ersten Oberfläche zugewandten Seite der aktiven Schicht elektrisch. Die erste Ebene kann hierbei auch direkt an die erste Oberfläche angrenzen, so dass die erste Elektrodenstruktur in unmittelbarem Kontakt zum Halbleiterkörper stehen kann. Weiterhin ist die zweite Elektrodenstruktur dazu vorgesehen und eingerichtet, den Halbleiterkörper auf einer der zweiten Oberfläche zugewandten Seite der aktiven Schicht elektrisch zu kontaktieren. Hierzu kann die zweite Elektrodenstruktur insbesondere elektrische Durchkontaktierungen aufweisen, die ausgehend von den zweiten Kontaktstegen durch die aktive Schicht hindurchreichen. Dies kann insbesondere auch bedeuten, dass die Durchkontaktierungen durch die erste Ebene, in der die ersten Kontaktstege angeordnet sind, hindurch und durch die erste Oberfläche hindurch und in den Halbleiterkörper hinein reichen. Die Durchkontaktierungen können besonders bevorzugt ein weiter unten in Verbindung mit den Kontaktstegen beschriebenes Material aufweisen oder daraus sein. Insbesondere können die Durchkontaktierungen ein gleiches Material wie die zweiten Kontaktstege aufweisen oder daraus sein. Zur elektrischen Isolation können die Durchkontaktierungen in lateraler Richtung mit einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem wie weiter oben beschriebene elektrisch isolierenden Oxid, Nitrid oder Oxinitrid, umgeben sein, wobei ein Bereich der Durchkontaktierungen, der in vertikaler Richtung zwischen der aktiven Schicht und der zweiten Oberfläche angeordnet ist, frei vom elektrisch isolierenden Material ist und so den Halbleiterkörper elektrisch kontaktieren kann.
Der Verteilerbereich und die Kontaktstege der ersten und/oder der zweiten Elektrodenstruktur können jeweils zusammenhängend und insbesondere aus einem gleichen Material ausgebildet sein. Der Verteilerbereich und die Kontaktstege der ersten und/oder der zweiten Elektrodenstruktur können somit insbesondere jeweils eine strukturierte Schicht bilden, also eine Schicht, die nicht großflächig ausgebildet ist, sondern die zwischen den Kontaktstegen Bereiche aufweist, die frei vom Material des jeweiligen Verteilerbereichs und der Kontaktstege ist. Der Verteilerbereich bildet insbesondere denjenigen Teil einer solchen Schicht, von dem sich die Kontaktstege wegerstrecken.
Die Kontaktstege einer Elektrodenstruktur, also der ersten und/oder der zweiten Elektrodenstruktur, können besonders bevorzugt eine längliche Form aufweisen und sich entlang einer geraden oder einer einfach oder mehrfach gekrümmten Linie vom jeweiligen Verteilerbereich wegerstrecken. Der Verteilerbereich einer Elektrodenstruktur kann ebenfalls stegfömig sein, also eine im Wesentlichen längliche gerade oder gekrümmte Form aufweisen. Alternativ kann der Verteilerbereich auch beispielsweise eine eckige oder runde Form aufweisen, also beispielsweise eine drei- oder vier- oder mehreckige Form oder eine Kreisform oder eine Ellipsenform oder eine Mischung hieraus. Die Kontaktstege der ersten und/oder zweiten Elektrodenstruktur können beispielsweise parallel zueinander sein, sich also entlang einer selben lateralen Richtung erstrecken. Insbesondere im Falle einer länglichen Form eines Verteilerbereichs können sich zumindest zwei oder mehr oder alle Kontaktstege beispielsweise parallel zueinander auf einer selben lateralen Seite des Verteilerbereichs und/oder auf beiden Seiten des Verteilerbereichs erstrecken. Im zweiten Fall können sich somit zumindest zwei Kontaktstege auf verschiedenen Seiten des Verteilerbereichs in entgegengesetzte laterale Richtung voneinander wegerstrecken. Weiterhin können sich der Verteilerbereich und zumindest einer der Kontaktstege entlang zueinander senkrechter lateraler Richtungen erstrecken. Dies kann auch in Bezug auf zwei oder mehr oder alle Kontaktstege und den Verteilerbereich gelten. Insbesondere im Falle einer nicht-stegförmigen Ausbildung eines Verteilerbereichs können sich die Kontaktstege beispielsweise auch radial vom Verteilerbereich wegerstrecken.
Die erste und zweite Elektrodenstruktur können im Hinblick auf die Form und die Anordnung des Verteilerbereichs und der Kontaktstege ähnlich ausgebildet sein, also beispielsweise beide einen länglichen Verteilerbereich mit sich davon wegerstreckenden Kontaktstegen aufweisen. Insbesondere können hierbei die Kontaktstege der ersten Elektrodenstruktur parallel zu den Kontaktstegen der zweiten Elektrodenstruktur sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappen die ersten und zweiten Kontaktstege bei einer Aufsicht auf den Licht emittierenden Halbleiterchip in vertikaler Richtung zumindest teilweise nicht. Das bedeutet mit anderen Worten, dass bei einer Projektion der ersten Ebene auf die zweite Ebene zweite Kontaktstege zumindest teilweise in Bereichen angeordnet sind, in den keine erste Kontaktstege angeordnet sind und umgekehrt. Durchkontierungen der zweiten Elektrodenstruktur können hierbei zwischen unmittelbar benachbarten ersten Kontaktstegen angeordnet sein und somit lateral beabstandet von den ersten Kontaktstegen sein. Weiterhin können die ersten und zweite Kontaktstege vollständig überlappungsfrei sein, also kein erster Kontaktsteg mit zweiten Kontaktstegen überlappen und umgekehrt. Entsprechend können auch der erste und zweite Verteilerbereich teilweise oder vollständig nicht überlappen. Im letzteren Fall können der erste und zweite Verteilerbereich somit in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet sein. Beispielsweise können der erste und zweite Verteilerbereich in einer lateralen Richtung an sich gegenüberliegenden Randbereichen des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform überlappen erste und zweite Kontaktstege bei einer Aufsicht auf den Licht emittierenden Halbleiterchip in vertikaler Richtung zumindest teilweise. Das bedeutet mit anderen Worten, dass bei einer Projektion der ersten Ebene auf die zweite Ebene zweite Kontaktstege zumindest teilweise in Bereichen angeordnet sind, in den auch erste Kontaktstege angeordnet sind und umgekehrt. Besonders bevorzugt überlappen die ersten und zweiten Kontaktstege nicht vollständig. Durchkontaktierungen der zweiten Elektrodenstruktur können bei einer Überlappung von ersten und zweiten Kontaktstegen durch erste Kontaktstege hindurchragen. Die ersten Kontaktstege können hierzu Öffnungen aufweisen, in den die Durchkontaktierungen angeordnet sind. Weiterhin können auch der erste und zweite Verteilerbereich teilweise oder vollständig überlappen. Das kann insbesondere bedeuten, dass der erste und zweite Verteilerbereich in einer vertikalen Richtung zumindest teilweise oder vollständig übereinander angeordnet sind. Beispielsweise können der erste und zweite Verteilerbereich hierbei in lateraler Richtung an einem selben Randbereich oder in einem selben Mittenbereich des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform decken die erste und/oder zweite Elektrodenstruktur jeweils für sich genommen einen Flächenanteil von kleiner oder gleich 50% oder kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der ersten Oberfläche ab. Weiterhin können die erste und zweite Elektrodenstruktur zusammen einen Flächenanteil von kleiner oder gleich 50% oder kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der ersten Oberfläche abdecken. Mit anderen Worten kann bei einer Projektion der ersten Ebene oder der zweiten Ebene oder auch beider Ebenen auf die erste Oberfläche ein Flächenabteil von kleiner oder gleich 50% oder kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der ersten Oberfläche mit der ersten und/oder zweiten Elektrodenstruktur abgedeckt sein. Insbesondere kann die Projektionsfläche des Verteilerbereichs und der Kontaktstege der ersten und/oder der zweiten Elektrodenstruktur dem genannten Flächenanteil entsprechen. Durch einer derartige geringe Abschattung durch die erste und zweite Elektrodenstruktur kann der Licht emittierende Halbleiterchip im Betrieb allseitig Licht abstrahlend sowie auch zumindest teilweise transparent sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die ersten und/oder zweiten Kontaktstege eine Breite von kleiner oder gleich 50 µm auf. Im Hinblick auf eine längliche Ausgestaltung der Kontaktstege kann die Breite insbesondere senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung eines Kontaktstegs gemessen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die ersten und/oder zweiten Kontaktstege lichtundurchlässig. Insbesondere können die ersten und/oder zweiten Kontaktstege zumindest teilweise reflektierend für Licht sein. Entsprechend können auch der erste und/oder der zweite Verteilerbereich ausgestaltet sein. Das kann somit auch bedeuten, dass die erste und/oder die zweite Elektrodenstruktur zumindest teilweise lichtundurchlässig und weiterhin zumindest teilweise Licht reflektierend ist. Als lichtundurchlässige und/oder Licht reflektierende Materialien können die erste und/oder zweite Elektrodenstruktur und insbesondere deren Verteilerbereich und/oder Kontaktstege eines oder mehrere Metalle aufweisen, beispielsweise ausgewählt aus Titan, Platin, Nickel, Gold, Silber, Aluminium, Rhodium sowie Mischungen, Legierung und Schichtkombinationen mit zumindest einem oder mehreren der genannten Materialien. Darüber hinaus kann eine hohe Reflektivität für Licht auch in Kombination mit dielektrischen Spiegeln, beispielsweise in der zweiten Ebene und/oder zwischen der ersten und zweiten Ebene, erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste Elektrodenstruktur zumindest bereichsweise eine Schicht mit einem transparenten leitfähigen Oxid auf, die in elektrischem Kontakt mit dem ersten Verteilerbereich und/oder mit ersten Kontaktstegen steht. Transparente leitende Oxide („transparent conductive oxide“, TCO) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Aluminiumzinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid und Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein. Die Schicht mit dem transparent leitfähigen Oxid kann insbesondere in lateraler Richtung zwischen unmittelbar benachbarten Kontaktstegen angeordnet sein, so dass die Elektrodenstruktur den Halbleiterkörper auf einer größeren Fläche elektrisch kontaktieren kann. Weiterhin können die ersten Kontaktstege und/oder der erste Verteilerbereich zumindest teilweise mit der Schicht mit dem transparenten leitfähigen Oxid bedeckt sein, so dass diese bevorzugt großflächig unmittelbar auf der ersten Oberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der ersten und/oder zweiten Oberfläche ein Wellenlängenkonversionsstoff angeordnet, der zumindest einen Teil des vom Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb erzeugten Lichts in Licht mit einer anderen Wellenlänge umwandeln kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Licht emittierende Vorrichtung einen Licht emittierenden Halbleiterchip gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ausführungsformen auf. Weiterhin kann die Licht emittierende Vorrichtung zusätzlich einen Leuchtdiodenchip aufweisen, der an der ersten oder zweiten Oberfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips angeordnet ist und der im Betrieb Licht durch den Licht emittierenden Halbleiterchip abstrahlen kann. Der Leuchtdiodenchip kann ein beliebiger Leuchtdiodenchip sein. Beispielsweise können der Licht emittierende Halbleiterchip und der Leuchtdiodenchip gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sein, wobei der Licht emittierende Halbleiterchip eine Abdeckung für den Leuchtdiodenchip bildet. Weiterhin kann der Licht emittierende Halbleiterchip in lateraler Richtung den Leuchtdiodenchip überragen und somit eine größere Fläche als der Leuchtdiodenchip aufweisen. Zwischen dem Leuchtdiodenchip und dem Licht emittierenden Halbleiterchip kann ein Wellenlängenkonversionsstoff angeordnet sein.
Gemäß der vorherigen Beschreibung kann der Licht emittierende Halbleiterchip beispielsweise in lateraler Richtung räumlich getrennte Verteilerbereiche und/oder Kontaktbereiche zum externen elektrischen Anschluss aufweisen. Die Kontaktstege der ersten und zweiten Elektrodenstruktur können sich hierbei lateral zwischen den Verteilerbereichen und/oder Kontaktbereichen befinden, wobei die Kontaktstege bevorzugt eine Breite von kleiner oder gleich 50 µm aufweisen können und Bereiche zwischen Kontaktstegen, insbesondere der ersten Elektrodenstruktur, mittels einer transparenten leitenden Schicht elektrisch angeschlossen sein können. Weiterhin können die Verteilerbereiche auch vertikal übereinander und somit überlappend angeordnet sein, wobei sich die Kontaktstege in eine oder mehrere laterale Richtungen von den Verteilerbereichen wegerstrecken können. Die jeweils so gebildete Stromverteilungsstruktur kann im Wesentlichen bis auf die Kontaktstege und die Verteilerbereiche transparent sein, so dass der Licht emittierende Halbleiterchip im Betrieb bevorzugt über alle Außenflächen Licht abstrahlen kann. Insbesondere kann dadurch im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtdiodenchips eine Vergrößerung der direkten Emissionsfläche im Verhältnis zur gesamten Chipfläche erreicht werden. Weiterhin kann der Licht emittierende Halbleiterchip für einen weiteren, unter dem Halbleiterchip angeordneten Leuchtdiodenchip transparent sein, so dass der Licht emittierende Halbleiterchip als eine Art Strahlungsverstärker bei Bedarf zusätzlich zum Leuchtdiodenchip betrieben werden kann, da durch das Stapeln der Lichtquellen eine Erhöhung der Photonendichte pro Fläche möglich ist.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1A bis 1E schematische Darstellungen eines Licht emittierenden Halbleiterchips und Teilen davon gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2A und 2B schematische Darstellungen von Teilen eines Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3 eine schematische Darstellung von Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4 eine schematische Darstellung von Elektrodenstrukturen eines Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5 eine schematische Darstellungen einer Elektrodenstruktur eines Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
6 eine schematische Darstellung eines Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
7 eine schematische Darstellung einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
8 eine schematische Darstellung einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In den 1A bis 1E ist in verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel für einen Licht emittierenden Halbleiterchip 100 mit Elektrodenstrukturen 120, 130 gezeigt. Die 1A und 1B sind Schnittansichten entlang der in 1C gezeigten Schnittebenen AA und BB, wobei in 1C eine Aufsicht auf eine Oberfläche 112 des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 gezeigt ist, in der die durch die Oberfläche 112 erkennbaren darunter liegenden Strukturen gestrichelt angedeutet sind. In den 1D und 1E sind die Elektrodenstrukturen 120 und 130 des Halbleiterchips 100 gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die 1A bis 1E.
Der Halbleiterchip 100 weist einen Halbleiterkörper 101 mit einer Halbleiterschichtenfolge auf, die eine zur Lichterzeugung vorgesehene und eingerichtete aktive Schicht 102 aufweist. Die aktive Schicht 102 ist zwischen weiteren Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge angeordnet, von denen rein beispielhaft eine erste Halbleiterschicht 103 und eine zweite Halbleiterschicht 104 gezeigt sind. Die erste Halbleiterschicht 103 und die zweite Halbleiterschicht 104 weisen voneinander verschiedene Leitungstypen auf, so dass der aktive Bereich 102 in einer Diodenstruktur angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Halbleiterschicht 103 p-leitend und die zweite Halbleiterschicht 104 n-leitend ausgeführt. Alternativ ist auch eine umgekehrte Ausführung möglich.
Die Halbleiterschichten sind im Halbleiterkörper 101 in einer vertikalen Richtung übereinander aufgebracht, die einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichtenfolge entspricht. Richtungen, die senkrecht zur vertikalen Richtung und damit zur Aufwachsrichtung stehen und die parallel zu der Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht 102 sowie der weiteren Halbleiterschichten 103, 104 des Halbleiterkörpers 101 sind, werden als laterale Richtungen bezeichnet. Der Halbleiterkörper 101 ist in vertikaler Richtung durch eine erste Oberfläche 111 und eine zweite Oberfläche 112 begrenzt, zwischen denen in vertikaler Richtung die aktive Schicht 102 angeordnet ist.
Der Halbleiterkörper 101 und insbesondere die aktive Schicht 102 enthält vorzugsweise ein III-V-Halbleitermaterial. III-V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (In_xGa_yAl_1-x-yN) über den sichtbaren (In_xGa_yAl_1-x-yN, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder In_xGa_yAl_1-x-yP, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (In_xGa_yAl_1-x-yAs) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 insbesondere mit x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 und/oder y ≠ 0. Mit III-V-Halbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der Strahlungserzeugung hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden.
Der Licht emittierende Halbleiterchip 100 weist weiterhin auf der ersten Oberfläche 111 sowohl eine erste Elektrodenstruktur 120 als auch eine zweite Elektrodenstruktur 130 auf, die der elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 101 dienen. Die Elektrodenstrukturen 120, 130 befinden sich somit von der aktiven Schicht 102 des Halbleiterkörpers 101 ausgesehen auf derselben, der ersten Oberfläche 111 zugewandten Seite, während der Halbleiterchip 100 auf der durch die zweite Oberfläche 1112 gebildete Seite frei von jeglichen elektrischen Kontaktstrukturen und Elektroden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kontaktiert die erste Elektrodenstruktur 120 die p-dotierte Seite des Halbleiterkörpers 101, während die n-dotierte Seite des Halbleiterkörpers 101 durch die zweite Elektrodenstruktur 130 kontaktiert wird.
Der Licht emittierende Halbleiterchip 100 kann weiterhin ein Substrat aufweisen, das der Übersichtlichkeit halber im vorliegenden und auch in den folgenden Ausführungsbeispielen nicht eingezeichnet ist. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um ein Aufwachssubstrat oder einen Teil eines Aufwachssubstrats handeln, auf dem der Halbleiterkörper 101 aufgewachsen ist. In diesem Fall kann das Substrat insbesondere auf der zweiten Oberfläche 112 des Halbleiterkörpers 101 angeordnet sein, so dass der Halbleiterkörper 101 zwischen dem Substrat auf der Seite der zweiten Oberfläche 112 und den Elektrodenstrukturen 120, 130 auf der Seite der ersten Oberfläche 111 angeordnet sein kann. Alternativ hierzu kann der Licht emittierende Halbleiterchip 100 auch ein als Trägersubstrat ausgebildetes Substrat aufweisen, auf das der Halbleiterkörper 101 nach dem Aufwachsen auf einem Aufwachssubstrat aufgebracht wird. Das Aufwachssubstrat kann dabei teilweise oder ganz entfernt sein. In diesem Fall kann das Substrat insbesondere auf der ersten Oberfläche 111 aufgebracht sein, wobei sich dann die Elektrodenstrukturen 120, 130 bevorzugt zwischen dem Substrat und dem Halbleiterkörper 101 befinden.
Jede der Elektrodenstrukturen 120, 130 bildet jeweils eine Stromverteilungsstruktur, die zumindest im Hinblick auf die jeweiligen nicht-transparenten Elemente die erste Oberfläche 111 nicht vollständig bedecken, so dass der Licht emittierende Halbleiterchip 100 zumindest teilweise transparent ist. Dadurch kann der Licht emittierende Halbleiterchip 100 zum einen im Betrieb Licht auf allen Seiten in den umgebenden Raum abstrahlen und zum anderen mit Licht einer anderen Lichtquelle wie beispielsweise einem Leuchtdiodenchip durchstrahlt werden. Die erste Elektrodenstruktur 120 weist hierzu einen ersten Verteilerbereich 121 und eine Mehrzahl von mit dem ersten Verteilerbereich 121 verbundenen ersten Kontaktstegen 122 auf, die sich in zumindest eine laterale Richtung erstrecken, während die zweite Elektrodenstruktur 130 einen zweiten Verteilerbereich 131 und eine Mehrzahl von mit dem zweiten Verteilerbereich 131 verbundenen zweiten Kontaktstegen 132 aufweist, die sich ebenfalls in zumindest eine laterale Richtung erstrecken. Der jeweilige Verteilerbereich 121, 131 und die jeweiligen Kontaktstege 122, 132 der ersten und der zweiten Elektrodenstruktur 120, 130 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zusammenhängend und insbesondere aus einem gleichen Material ausgebildet. Der erste Verteilerbereich 121 und die ersten Kontaktstege 122 sowie der zweite Verteilerbereich 131 und die zweiten Kontaktstege 132 bilden somit jeweils eine strukturierte Schicht, die nicht großflächig ausgebildet ist, sondern die zwischen den Kontaktstegen 122, 132 jeweils Bereiche aufweist, die frei vom Material des jeweiligen Verteilerbereichs 121, 131 und der Kontaktstege 122, 132 ist. Der jeweilige Verteilerbereich 121, 131 bildet insbesondere denjenigen Teil einer solchen Schicht, von dem sich die jeweiligen Kontaktstege 122, 132 wegerstrecken. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigte Anzahl von Kontaktstegen 122, 132 ist rein beispielhaft und nicht beschränkend zu verstehen. Beispielsweise je nach Chipgröße und/oder Stegbreiten und/oder gewünschter Stromverteilung kann die Anzahl der Kontaktstege 122, 132 auch größer oder kleiner als die jeweilige gezeigte Anzahl sein.
Wie insbesondere aus den 1D und 1E ersichtlich ist, ist der erste Verteilerbereich 121 mit den ersten Kontaktstegen 122 in einer ersten Ebene angeordnet, während der zweite Verteilerbereich 131 mit den zweiten Kontaktstegen 132 in einer zweiten Ebene angeordnet ist, wobei die erste und zweite Ebene voneinander verschieden und insbesondere parallel zur ersten Oberfläche 111 des Halbleiterkörpers 101 sind. Somit sind der erste Verteilerbereich 121 und die ersten Kontaktstege 122 in vertikaler Richtung beabstandet vom zweiten Verteilerbereich 131 und den zweiten Kontaktstegen 132 angeordnet.
Zur elektrischen Isolierung der ersten und zweiten Elektrodenstruktur 120, 130 voneinander weist der Licht emittierende Halbleiterchip 100 weiterhin ein elektrisch isolierendes Material 140 auf. Das elektrisch isolierende Material 140 kann besonders bevorzugt ein elektrisch isolierendes Oxid, Nitrid oder Oxinitrid aufweisen, etwa mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus Silizium, Titan und Aluminium. Das elektrisch isolierende Material 140 kann ein- oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Zur externen elektrischen Kontaktierung des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 weisen die Elektrodenstrukturen 120, 130 jeweils einen Kontaktbereich 123, 133 auf, der beispielsweise wie im gezeigten Ausführungsbeispiel zusammenhängend mit dem jeweiligen Verteilerbereich 121, 131 ausgebildet beziehungsweise ein Teil des Verteilerbereichs 121, 131 sein kann. Alternativ hierzu kann ein Kontaktbereich auch durch ein elektrisches Anschlusselement wie beispielsweise ein elektrisches Via oder ein elektrisches Anschlusspad ausgebildet sein, das mit dem jeweiligen Verteilerbereich in elektrischem Kontakt steht. Insbesondere können die Kontaktbereiche 123, 133 wie im gezeigten Ausführungsbeispiel aus den Ebenen, in denen die zugehörigen Verteilerbereiche 121, 131 und Kontaktstege 122, 132 angeordnet sind, herausragen und auf einer gemeinsamen Oberfläche angeordnet sein, so dass eine SMT-Montage des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 möglich sein kann. Wie insbesondere in den 1A bis 1C erkennbar ist, können die Kontaktbereiche 123, 133 wie auch die Verteilerbereiche 121, 131 in lateraler Richtung auf gegenüberliegenden Seiten des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 angeordnet sein, während die ersten Kontaktstege 122 und die zweiten Kontaktstege 132 kammartige Strukturen bilden, die ineinandergreifen. Hierbei können die ersten und zweiten Kontaktstege 122, 132 wie gezeigt vollständig überlappungsfrei sein, also kein erster Kontaktsteg 122 mit zweiten Kontaktstegen 132 überlappen und umgekehrt. Alternativ hierzu können erste und zweite Kontaktstege 122, 132 und/oder insbesondere der erste und zweite Verteilerbereich 121, 131 auch zumindest teilweise überlappen, wie in folgenden Ausführungsbeispielen gezeigt ist.
Obwohl die Kontaktstege 122, 132 die erste Oberfläche 111 nicht vollflächig bedecken, kann durch die beschriebene Struktur eine über die gesamte Chipfläche verteilte Stromeinprägung erreicht werden, so dass der Licht emittierende Halbleiterchip 100 wie Halbleiterchips mit ganzflächig ausgebildeten Elektroden weiterhin hochstromtauglich sein kann.
Wie insbesondere in 1A erkennbar ist, kontaktiert die erste Elektrodenstruktur 120 den Halbleiterkörper 101 auf der der ersten Oberfläche 111 zugewandten Seite der aktiven Schicht 102 direkt. Mit anderen Worten grenzt die den ersten Verteilerbereich 121 und die ersten Kontaktstege 122 enthaltende erste Ebene direkt an die erste Oberfläche 111 an. Die zweite Elektrodenstruktur 130 hingegen ist wie vorab beschrieben dazu vorgesehen und eingerichtet, den Halbleiterkörper 101 auf der der zweiten Oberfläche 112 zugewandten Seite der aktiven Schicht 102 elektrisch zu kontaktieren und weist hierzu elektrische Durchkontaktierungen 134 auf, die ausgehend von den zweiten Kontaktstegen 132 durch die erste Ebene, die erste Oberfläche 111 und insbesondere die aktive Schicht 102 hindurchreichen. Zur elektrischen Isolation sind die Durchkontaktierungen 134 in lateraler Richtung mit einem elektrisch isolierenden Material 140, beispielsweise einem wie weiter oben beschriebene elektrisch isolierenden Oxid, Nitrid oder Oxinitrid, umgeben, wobei ein Bereich der Durchkontaktierungen 134, der in vertikaler Richtung zwischen der aktiven Schicht 102 und der zweiten Oberfläche 112 angeordnet ist, frei vom elektrisch isolierenden Material 140 ist und so den Halbleiterkörper 101 elektrisch kontaktieren kann. In den 1D und 1E ist das die Durchkontaktierungen 134 umgebenden elektrisch isolierende Material 140 ebenfalls gezeigt.
Die ersten und/oder zweiten Kontaktstege 122, 132 sind lichtundurchlässig und besonders bevorzugt zumindest teilweise reflektierend für Licht. Entsprechend können auch der erste und/oder der zweite Verteilerbereich 121, 131 ausgestaltet sein. Folglich sind die erste und die zweite Elektrodenstruktur 120, 130 zumindest teilweise lichtundurchlässig und bevorzugt weiterhin zumindest teilweise Licht reflektierend. Als lichtundurchlässige und/oder Licht reflektierende Materialien können die erste und/oder zweite Elektrodenstruktur 120, 130 und insbesondere die Verteilerbereiche 121, 131 und die Kontaktstege 122, 132 beispielsweise eines oder mehrere Metalle aufweisen, etwa ausgewählt aus Titan, Platin, Nickel, Gold, Silber, Aluminium, Rhodium sowie Mischungen, Legierung und Schichtkombinationen mit zumindest einem oder mehreren der genannten Materialien. Die Durchkontaktierungen 140 können ebenfalls eines oder mehrere der genannten Materialien aufweisen oder daraus sein. Insbesondere können die Durchkontaktierungen 140 ein gleiches Material wie die zweiten Kontaktstege 132 aufweisen oder daraus sein. Darüber hinaus kann eine hohe Reflektivität für Licht auch in Kombination mit dielektrischen Spiegeln, beispielsweise in der zweiten Ebene und/oder zwischen der ersten und zweiten Ebene, erreicht werden.
Um die vorab beschriebene zumindest teilweise Transparenz des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 zu erreichen, decken die erste und zweite Elektrodenstruktur 120, 130 jeweils für sich genommen einen Flächenanteil von kleiner oder gleich 50% oder kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der ersten Oberfläche 111 ab. Besonders bevorzugt decken die erste und zweite Elektrodenstruktur 120, 130 zusammen einen Flächenanteil von kleiner oder gleich 50% oder kleiner oder gleich 20% oder kleiner oder gleich 10% der ersten Oberfläche 111 ab, wodurch eine geringe Abschattung durch die erste und zweite Elektrodenstruktur 120, 130 erreicht werden kann.
Besonders bevorzugt ergibt sich somit für den Licht emittierenden Halbleiterchip 100 eine Transparenz für Licht von größer oder gleich 50% und insbesondere von größer oder gleich 80% oder größer oder gleich 90%. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die ersten und zweiten Kontaktstege 122, 132 jeweils eine Breite von kleiner oder gleich 50 µm aufweisen.
Um insbesondere die Stromverteilungseigenschaften der ersten Elektrodenstruktur 120 zu erhöhen, kann diese weiterhin zumindest bereichsweise eine Schicht mit einem transparenten leitfähigen Oxid 124 aufweisen, wie in 1B durch die gestrichelte Schicht angedeutet ist. Ein solches Material kann in elektrischem Kontakt mit dem ersten Verteilerbereich 121 und/oder mit den ersten Kontaktstegen 122 stehen und besonders bevorzugt in lateraler Richtung zwischen unmittelbar benachbarten ersten Kontaktstegen 122 angeordnet sein, so dass die erste Elektrodenstruktur 120 den Halbleiterkörper 101 auf einer größeren Fläche elektrisch kontaktieren kann. Weiterhin können die ersten Kontaktstege 122 und/oder der erste Verteilerbereich 121 zumindest teilweise mit der Schicht mit dem transparenten leitfähigen Oxid 124 bedeckt sein, so dass diese bevorzugt ganzflächig auf der ersten Oberfläche 111 des Halbleiterkörpers angeordnet sein kann.
In den nachfolgenden Figuren sind Modifikationen des in den 1A bis 1E gezeigten Ausführungsbeispiels gezeigt, so dass sich die nachfolgende Beschreibung im Wesentlichen auf die Unterschiede zum vorherigen Ausführungsbeispiel beschränkt.
In den 2A und 2B sind in zwei verschieden großen Ausschnitten die Elektrodenstrukturen 120, 130 eines Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt. In 2A sind zusätzlich der Halbleiterkörper 101 und das elektrisch isolierende Material 140 zwischen den Elektrodenstrukturen 120, 130 angedeutet, in 2B hingegen nur der Halbleiterkörper 101 und das die Durchkontaktierungen 134 umgebende elektrisch isolierende Material 140. Im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel sind beim Ausführungsbeispiel der 2A und 2B der erste Verteilerbereich 121 und der zweite Verteilerbereich 131 in vertikaler Richtung übereinander angeordnet und überlappen somit. Elektrische Durchkontaktierungen 140 der zweiten Elektrodenstruktur 130, die auf dem zweiten Verteilerbereich 131 angeordnet sind, ragen durch Öffnungen im ersten Verteilerbereich 121 der ersten Elektrodenstruktur 120 hindurch. Alternativ zu den in den 2A und 2B gezeigten nicht-überlappenden ersten und zweiten Kontaktstegen 122, 132 könne diese auch zumindest teilweise überlappen, wobei es in diesem Fall auch möglich sein kann, dass Durchkontaktierungen 134 der zweiten Elektrodenstruktur 130 durch Öffnungen in den ersten Kontaktstegen 122 hindurchragen. Durch das die Durchkontaktierungen 134 lateral umgebende elektrisch isolierende Material 140 kann ein Kurzschluss zwischen der ersten und zweiten Elektrodenstruktur 120, 130 vermieden werden.
In 3 ist eine Anordnung von zwei entsprechenden Licht emittierenden Halbleiterchips 100 angedeutet, wobei auch hier im Wesentlichen nur die Elektrodenstrukturen 120, 130 und die Halbleiterkörper 101 gezeigt sind.
In 4 sind die Elektrodenstrukturen 120, 130 eines Licht emittierenden Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels gezeigt, bei dem die Verteilerbereiche 121, 131 überlappend in einem Mittenbereich angeordnet sind, wobei sich sowohl die ersten Kontaktstege 122 als auch die zweiten Kontaktstege 132 jeweils paarweise in entgegengesetzte laterale Richtungen vom jeweiligen Verteilerbereich 121, 131 wegerstecken.
Die in den vorab beschriebenen Ausführungsbeispielen gezeigten Kontaktstege 122, 132 weisen jeweils eine längliche Form auf, die sich entlang einer Geraden erstreckt. Alternativ hierzu sind auch Kontaktstege möglich, die sich beispielsweise entlang von einfach oder mehrfach gekrümmten Linien erstrecken. Ebenso sind die vorab beschriebenen Verteilerbereiche 121, 131 stegförmig und damit entlang einer Gerade ausgebildet. Alternativ hierzu sind auch andere Formen möglich, beispielsweise ein einfach oder mehrfach gekrümmter Verlauf. Weiterhin kann ein Verteilerbereich auch eine eckige oder runde Form aufweisen, von der aus sich die Kontaktstege in einer radialen Anordnung wegerstrecken. In 5 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel anhand einer ersten Elektrodenstruktur 120 gezeigt. Die zweite Elektrodenstruktur kann eine entsprechende Form aufweisen.
In 6 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Licht emittierenden Halbleiterchip 100 gezeigt, der auf der ersten Oberfläche einen Wellenlängenkonversionsstoff 150 aufweist, der zumindest einen Teil des vom Licht emittierenden Halbleiterchip im Betrieb erzeugten Lichts in Licht mit einer anderen Wellenlänge umwandeln kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch auf der zweiten Oberfläche ein Wellenlängenkonversionsstoff angeordnet sein.
Der Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei beispielsweise einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, beispielsweise YAG:Ce3+, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und Chlorosilikate. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff in einem transparenten Matrixmaterial aufgebracht sein, das den Wellenlängenkonversionsstoff umgibt oder enthält oder das an den Wellenlängenkonversionsstoff chemisch gebunden ist. Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein.
In 7 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 1000 gezeigt, die einen Licht emittierenden Halbleiterchip 100 gemäß einem der vorherigen Ausführungsbeispiele aufweist. Weiterhin weist die Licht emittierende Vorrichtung 1000 zusätzlich einen Leuchtdiodenchip 200 auf, der mit seinem Halbleiterkörper 201 an der ersten Oberfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 angeordnet ist und der im Betrieb Licht durch den Licht emittierenden Halbleiterchip 100 abstrahlt. Der Leuchtdiodenchip 200 kann ein beliebiger Leuchtdiodenchip sein, bei dem der Licht emittierende Halbleiterchip 100 als eine Art Strahlungsverstärker fungieren kann, der bei Bedarf zur Erhöhung der Leuchtdichte zugeschaltet werden kann. Insbesondere kann der Licht emittierende Halbleiterchip 100 im gezeigten Ausführungsbeispiel auch einen Wellenlängenkonversionsstoff wie im vorherigen Ausführungsbeispiel aufweisen. Weiterhin kann der Licht emittierende Halbleiterchip 100 wie in 7 gezeigt den Leuchtdiodenchip 200 in lateraler Richtung überragen und somit eine größere Fläche als der Leuchtdiodenchip 200 aufweisen. Dadurch und durch eine geeignete Anordnung der Kontaktbereiche 123, 133 des Licht emittierenden Halbleiterchips 100 sowie der Chipkontakte 202 des Leuchtdiodenchips 200 beispielsweise wie gezeigt jeweils auf einer selben Seite kann ein einfacher elektrischer Anschluss der Licht emittierenden Vorrichtung 1000 erreicht werden.
In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Licht emittierende Vorrichtung 1000 gezeigt, bei der der Licht emittierende Halbleiterchip 100 und der Leuchtdiodenchip 200 gemeinsam in einem Gehäuse 300 angeordnet sind, wobei der Licht emittierende Halbleiterchip 100 eine Abdeckung für den Leuchtdiodenchip 200 bildet. Das Gehäuse weist dazu geeignete Montageflächen für den Licht emittierenden Halbleiterchip 100 und den Leuchtdiodenchip 200 auf. Ein elektrischer Anschluss kann beispielsweise über Gehäusekontakte 301 erreicht werden, die in Form von elektrischen Vias im Gehäuse 300 ausgebildet sind. Der Licht emittierende Halbleiterchip 100 kann wie im vorherigen Ausführungsbeispiel unmittelbar auf dem Leuchtdiodenchip 200 oder, wie in 8 gezeigt, auch beabstandet vom Leuchtdiodenchip 200 angeordnet sein. Der sich im letzteren Fall ergebende Hohlraum 310 im Gehäuse kann beispielsweise mit einem Wellenlängenkonversionsstoff und/oder einem transparenten Vergussmaterial wie einem vorab beschriebenen Matrixmaterial gefüllt sein.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich Merkmale aus dem allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

100: Licht emittierende Halbleiterchip
101: Halbleiterkörper
102: aktive Schicht
103, 104: Halbleiterschicht
111: erste Oberfläche
112: zweite Oberfläche
120: erste Elektrodenstruktur
121: erster Verteilerbereich
122: erster Kontaktsteg
123: Kontaktbereich
124: transparentes leitfähiges Oxid
130: zweite Elektrodenstruktur
131: zweiter Verteilerbereich
132: zweiter Kontaktsteg
133: Kontaktbereich
134: Durchkontaktierung
140: elektrisch isolierendes Material
150: Wellenlängenkonversionsstoff
200: Leuchtdiodenchip
201: Halbleiterkörper
202: Chipkontakt
300: Gehäuse
301: Gehäusekontakt
310: Hohlraum
1000: Licht emittierende Vorrichtung

Claims

Licht emittierender Halbleiterchip (100), aufweisend - einen Halbleiterkörper (101) mit einer ersten Oberfläche (111), einer in vertikaler Richtung der ersten Oberfläche (111) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (112) und einer aktiven Schicht (102) zwischen der ersten und zweiten Oberfläche (111, 112), die im Betrieb des Halbleiterchips (100) Licht emittiert, - eine erste Elektrodenstruktur (120) mit einem ersten Verteilerbereich (121) und einer Mehrzahl von mit dem ersten Verteilerbereich (121) verbundenen ersten Kontaktstegen (122), die sich in zumindest eine laterale Richtung erstrecken, - eine zweite Elektrodenstruktur (130) mit einem zweiten Verteilerbereich (131) und einer Mehrzahl von mit dem zweiten Verteilerbereich (131) verbundenen zweiten Kontaktstegen (132), die sich in zumindest eine laterale Richtung erstrecken, wobei die ersten und zweiten Kontaktstege (122, 132) auf der ersten Oberfläche (111) des Halbleiterkörpers (101) angeordnet sind, die erste Elektrodenstruktur (120) den Halbleiterkörper (101) auf einer der ersten Oberfläche (111) zugewandten Seite der aktiven Schicht (102) elektrisch kontaktiert und die zweite Elektrodenstruktur (130) den Halbleiterkörper (101) auf einer der zweiten Oberfläche (112) zugewandten Seite der aktiven Schicht (102) mittels elektrischer Durchkontaktierungen (134) elektrisch kontaktiert, die ausgehend von den zweiten Kontaktstegen (132) durch die aktive Schicht (102) hindurchreichen.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1, wobei die ersten Kontaktstege (122) in einer zur ersten und zweiten Oberfläche (111, 112) parallelen ersten Ebene angeordnet sind und die zweiten Kontaktstege (132) in einer von der ersten Ebene verschiedenen, zur ersten und zweiten Oberfläche (111, 112) parallelen zweiten Ebene angeordnet sind.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Kontaktstege (122, 132) in vertikaler Richtung zumindest teilweise nicht überlappen.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten und zweiten Verteilerbereiche (121, 131) in vertikaler Richtung zumindest teilweise überlappen.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste und zweite Verteilerbereich (121, 131) in einer lateralen Richtung voneinander beabstandet sind.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Elektrodenstruktur (120) zumindest zwei erste Kontaktstege (122) aufweist, die sich vom ersten Verteilerbereich (121) in entgegengesetzte laterale Richtungen erstrecken, und die zweite Elektrodenstruktur (130) zumindest zwei zweite Kontaktstege (132) aufweist, die sich vom zweiten Verteilerbereich (131) in entgegengesetzte laterale Richtungen erstrecken.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Elektrodenstruktur (120) zumindest zwei erste Kontaktstege (122) aufweist, die parallel zueinander verlaufen, und die zweite Elektrodenstruktur (130) zumindest zwei zweite Kontaktstege (132) aufweist, die parallel zueinander verlaufen.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und zweite Elektrodenstruktur (120, 130) jeweils weniger als 50% der ersten Oberfläche abdecken.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten und/oder zweiten Kontaktstege (122, 132) eine Breite von kleiner oder gleich 50 µm aufweisen.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die ersten und/oder zweiten Kontaktstege (122, 132) lichtundurchlässig sind.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Elektrodenstruktur (120, 130) zumindest teilweise Licht reflektierend ist.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Elektrodenstruktur (120) zumindest bereichsweise eine Schicht mit einem transparenten leitfähigen Oxid (124) aufweist.
Licht emittierender Halbleiterchip (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der ersten Oberfläche (111) ein Wellenlängenkonversionsstoff angeordnet ist.
Licht emittierende Vorrichtung (1000), aufweisend - einen Licht emittierenden Halbleiterchip (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 - einen Leuchtdiodenchip (200), der an der ersten oder zweiten Oberfläche des Licht emittierenden Halbleiterchips (100) angeordnet ist und der im Betrieb Licht durch den Licht emittierenden Halbleiterchip (100) abstrahlt.
Licht emittierende Vorrichtung (1000) nach Anspruch 14, wobei der Licht emittierende Halbleiterchip (100) und der Leuchtdiodenchip (200) gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sind und der Licht emittierende Halbleiterchip (100) eine Abdeckung für den Leuchtdiodenchip (200) bildet.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Licht emittierende Halbleiterchip (100) in lateraler Richtung den Leuchtdiodenchip (200) überragt.