DE102017129226A1

DE102017129226A1 - Optoelektronisches bauelement und anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE102017129226A1
Application number: DE102017129226.8A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Herrmann; Michael Völkl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-06-13
Also published as: WO2019110377A1; US11211533B2; US20200295244A1

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement weist einen optoelektronischen Halbleiterchip auf. Der optoelektronische Halbleiterchip weist ein Substrat auf. Über einer Oberseite des Substrats sind mindestens zwei lichtemittierende Abschnitte lateral nebeneinander angeordnet. Die lichtemittierenden Abschnitte sind separat ansteuerbar.Eine Anzeigevorrichtung weist eine Anordnung bestehend aus einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und eine Anzeigevorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind Leuchtdioden mit einer Mehrzahl von in einem Gehäusekörper angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement und eine Anzeigevorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement und eine Anzeigevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind verschiedene Ausführungsformen angegeben.
Ein optoelektronisches Bauelement weist einen optoelektronischen Halbleiterchip auf. Der optoelektronische Halbleiterchip weist ein Substrat auf. Über einer Oberseite des Substrats sind mindestens zwei lichtemittierende Abschnitte lateral nebeneinander angeordnet. Die lichtemittierenden Abschnitte sind separat ansteuerbar. Vorteilhafterweise weist das optoelektronische Bauelement eine Mehrzahl von lichtemittierenden Abschnitten auf, die jedoch Bestandteil lediglich eines optoelektronischen Halbleiterchips sind. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau des optoelektronischen Bauelements. Darüber hinaus ist ein geringer Verschaltungsaufwand notwendig, da nur ein einzelner optoelektronischer Halbleiterchip verwendet wird. Auch der Montageaufwand sinkt im Vergleich zu optoelektronischen Bauelementen, die mehrere optoelektronische Halbleiterchips aufweisen.
In einer Ausführungsform sind die lichtemittierenden Abschnitte dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen. Vorteilhafterweise kann eine Farbmischung der von den lichtemittierenden Abschnitten abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung erfolgen. Eine dadurch erzeugte Farbe der elektromagnetischen Strahlung kann einem Farbort in einem Farbraum zugeordnet werden. Ein weiterer Vorteil des optoelektronischen Bauelements besteht darin, dass der Farbort hinsichtlich einer Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements winkelunabhängig sein kann. Dadurch kann ein Farbeindruck unabhängig von einem Betrachtungswinkel sein. Außerdem wird zum Zweck der Farbmischung lediglich ein optoelektronischer Halbleiterchip verwendet. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip elektromagnetische Strahlung der Farben rot, grün und blau erzeugen (RGB-Chip).
In einer Ausführungsform sind die lichtemittierenden Abschnitte durch eine Schichtenfolge gebildet. Innerhalb der Schichtenfolge ist eine aktive Region ausgebildet. Zwischen den lichtemittierenden Abschnitten sind Gräben ausgebildet. Die Gräben durchtrennen die aktive Region vollständig, wodurch die lichtemittierenden Abschnitte voneinander separiert sind. Vorteilhafterweise lassen sich die lichtemittierenden Abschnitte, die durch die Gräben voneinander separiert sind, einzeln ansteuern. Beispielsweise lässt sich die Helligkeit einzelner lichtemittierender Abschnitte regeln. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass alle lichtemittierenden Abschnitte durch lediglich eine Schichtenfolge gebildet sind. Dies kann einen Herstellungsprozess des optoelektronischen Bauelements vereinfachen.
In einer Ausführungsform sind die lichtemittierenden Abschnitte durch eine Schichtenfolge gebildet. Innerhalb der Schichtenfolge ist eine aktive Region ausgebildet. Zumindest eine äußerste und von der aktiven Region abgewandte Schicht der Schichtenfolge ist eine Stromverteilungsschicht. Die Stromverteilungsschicht weist Lücken auf. Die Lücken sind zwischen den lichtemittierenden Abschnitten ausgebildet, wodurch die lichtemittierenden Abschnitte voneinander separiert sind. Vorteilhafterweise ermöglichen die Lücken in der Stromverteilungsschicht, dass die lichtemittierenden Abschnitte individuell ansteuerbar sind. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Stromverteilungsschicht eine lateral homogene Ladungsträgerstromdichte im Inneren eines lichtemittierenden Abschnitts erzeugen kann. Dies kann eine homogene Leuchtdichte eines lichtemittierenden Abschnitts bewirken.
In einer Ausführungsform sind die lichtemittierenden Abschnitte vollständig voneinander separiert. Die lichtemittierenden Abschnitte werden jeweils durch eine Schichtenfolge gebildet. Innerhalb der Schichtenfolgen sind jeweils aktive Regionen ausgebildet. Die Schichtenfolgen der verschiedenen lichtemittierenden Abschnitte weisen verschiedene Materialsysteme auf. Vorteilhafterweise können lichtemittierende Abschnitte, die jeweils durch eine Schichtenfolge gebildet sind, die verschiedene Materialsysteme aufweisen, elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen erzeugen, ohne, dass beispielsweise wellenlängenkonvertierende Elemente verwendet werden müssen.
In einer Ausführungsform sind die an einer Seite der aktiven Region befindlichen Schichten aller lichtemittierenden Abschnitte mittels einer gemeinsamen elektrischen Leiterbahn elektrisch kontaktiert. Die auf einer entgegengesetzten Seite der aktiven Region befindlichen Schichten verschiedener lichtemittierender Abschnitte sind mittels separaten elektrischen Leiterbahnen elektrisch kontaktiert. Vorteilhafterweise können die mittels einer elektrischen Leiterbahn elektrisch kontaktierten Schichten verschiedener lichtemittierender Abschnitte auf einem gemeinsamen elektrischen Potential liegen, während die mittels separaten elektrischen Leiterbahnen elektrisch kontaktierten Schichten verschiedener lichtemittierender Abschnitte auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen können. Dies ermöglicht es, dass die lichtemittierenden Abschnitte separat angesteuert werden können.
In einer Ausführungsform sind die elektrischen Leiterbahnen verschiedener elektrischer Pole auf sich gegenüberliegenden Seiten der aktiven Region angeordnet. Die jeweils einen lichtemittierenden Abschnitt kontaktierenden elektrischen Leiterbahnen sind in Isolationsabschnitte eingebettet. Die Isolationsabschnitte sind dazu ausgebildet, sich entlang mehrerer lichtemittierender Abschnitte erstreckende elektrische Leiterbahnen derart elektrisch zu isolieren, dass jeweils nur ein lichtemittierender Abschnitt mit einer elektrischen Leiterbahn elektrisch kontaktiert ist. Vorteilhafterweise ermöglichen die Isolationsabschnitte, dass mittels separaten elektrischen Leiterbahnen elektrisch kontaktierte lichtemittierende Abschnitte auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen können.
In einer Ausführungsform ist zwischen den lichtemittierenden Abschnitten ein elektrisch isolierendes Material angeordnet. Vorteilhafterweise sind Lücken oder Gräben zwischen den lichtemittierenden Abschnitten durch das isolierende Material ausgefüllt. Dadurch können elektrische Leiterbahnen entlang mehrerer lichtemittierender Abschnitte und über den Lücken oder den Gräben angeordnet sein.
In einer Ausführungsform sind die elektrischen Leiterbahnen an einer senkrecht zur Oberseite ausgebildeten Stirnseite des optoelektronischen Halbleiterchips zugänglich. Vorteilhafterweise wird dadurch eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips ermöglicht.
In einer Ausführungsform ist auf mindestens einem lichtemittierenden Abschnitt ein wellenlängenkonvertierendes Material angeordnet und bedeckt den lichtemittierenden Abschnitt zumindest abschnittsweise. Das wellenlängenkonvertierende Material bedeckt keinen anderen lichtemittierenden Abschnitt. Vorteilhafterweise ist das wellenlängenkonvertierende Material dazu ausgebildet, eine Wellenlänge der von dem zumindest abschnittsweise bedeckten lichtemittierenden Abschnitt abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung zu modifizieren. Für den Fall, dass alle lichtemittierenden Abschnitte durch eine Schichtenfolge gebildet werden, ermöglicht es das wellenlängenkonvertierende Material, dass elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen erzeugt werden kann.
In einer Ausführungsform deckt das wellenlängenkonvertierende Material den lichtemittierenden Abschnitt vollständig ab. Vorteilhafterweise trifft die gesamte elektromagnetische Strahlung des von dem wellenlängenkonvertierenden Material abgedeckten lichtemittierenden Abschnitts auf das wellenlängenkonvertierende Material, wodurch ein Großteil der emittierten elektromagnetischen Strahlung konvertiert wird.
In einer Ausführungsform umschließt das wellenlängenkonvertierende Material das Substrat ringförmig. Ist der optoelektronische Halbleiterchip als volumenemittierender optoelektronischer Halbleiterchip ausgebildet, d.h. ist das Substrat für einen Großteil der emittierten elektromagnetischen Strahlung transparent ausgebildet, so ermöglicht das das Substrat ringförmig umschließende wellenlängenkonvertierende Material, dass ein Großteil der emittierten elektromagnetischen Strahlung modifiziert wird.
In einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement ein weiteres wellenlängenkonvertierendes Material auf. Das weitere wellenlängenkonvertierende Material bedeckt zumindest abschnittsweise einen nicht durch das wellenlängenkonvertierende Material bedeckten lichtemittierenden Abschnitt. Das weitere wellenlängenkonvertierende Material bedeckt keinen anderen lichtemittierenden Abschnitt. Vorteilhafterweise ist das weitere wellenlängenkonvertierende Material dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung aus einem weiteren Spektralbereich zu erzeugen.
In einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement einen Träger auf. Der optoelektronische Halbleiterchip ist mit einer zur Oberseite des Substrats senkrecht ausgebildeten Stirnseite über einer Montagefläche des Trägers angeordnet. Ein Formmaterial ist über der Montagefläche des Trägers angeordnet. Das Formmaterial bildet eine Kavität, wobei der optoelektronische Halbleiterchip in der Kavität angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist der optoelektronische Halbleiterchip, der in der Kavität des Formmaterials angeordnet ist, besser vor externen Einflüssen, wie etwa Feuchtigkeit oder einer mechanische Belastung, geschützt.
In einer Ausführungsform erstreckt sich das wellenlängenkonvertierendes Material und/oder das weitere wellenlängenkonvertierende Material von dem optoelektronischen Halbleiterchip bis zu dem Formmaterial. Vorteilhafterweise ist die Kavität auf diese Weise zu einem großen Teil mit dem wellenlängenkonvertierenden Material und/oder mit dem weiteren wellenlängenkonvertierende Material befüllt. Damit steigt eine Wahrscheinlichkeit, emittierte elektromagnetische Strahlung zu konvertieren.
In einer Ausführungsform ist ein Vergussmaterial in der Kavität angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip und das wellenlängenkonvertierende Material bzw. das weitere wellenlängenkonvertierende Material sind in das Vergussmaterial eingebettet. Vorteilhafterweise schützt das Vergussmaterial den optoelektronischen Halbleiterchip vor externen Einflüssen.
In einer Ausführungsform weist das Vergussmaterial eingebettete Partikel auf. Vorteilhafterweise können die eingebetteten Partikel dazu ausgebildet sein, die von den lichtemittierenden Abschnitten abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zu streuen. Dadurch kann eine Extraktion elektromagnetischer Strahlung verbessert werden, da die an den im Vergussmaterial eingebetteten Partikeln gestreute elektromagnetische Strahlung aus der Kavität entweichen kann.
In einer Ausführungsform ist in der Kavität mindestens eine Lichtleiterstruktur angeordnet. Die Lichtleiterstruktur erstreckt sich von dem nicht durch das wellenlängenkonvertierende Material abgedeckten Bereich des lichtemittierenden Abschnitts bis zum Formmaterial. Die Lichtleiterstruktur ist parallel zur Stirnseite des optoelektronischen Halbleiterchips verlaufend ausgebildet. Die Lichtleiterstruktur umschließt das Substrat ringförmig. Das wellenlängenkonvertierende Material ist in Bezug auf die Stirnseite über der Lichtleiterstruktur angeordnet. Vorteilhafterweise kann die in der Kavität angeordnete Lichtleiterstruktur dazu vorgesehen sein, die von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung innerhalb der Kavität homogen zu verteilen. Da das wellenlängenkonvertierende Material über der Lichtleiterstruktur angeordnet ist, kann die durch die Lichtleiterstruktur verteilte elektromagnetische Strahlung hinsichtlich ihrer Wellenlänge modifiziert werden, bevor sie aus der Kavität austritt.
In einer Ausführungsform weist das optoelektronische Bauelement eine weitere Lichtleiterstruktur auf. Die Lichtleiterstruktur und die weitere Lichtleiterstruktur erstrecken sich von unterschiedlichen lichtemittierenden Abschnitten ausgehend in der Kavität. Vorteilhafterweise können zwei Lichtleiterstrukturen die jeweils von unterschiedlichen lichtemittierenden Abschnitten erzeugte elektromagnetische Strahlung jeweils in der Kavität homogen verteilen.
Eine Anzeigevorrichtung weist eine Anordnung bestehend aus einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente auf. Vorteilhafterweise kann die Anzeigevorrichtung beispielsweise ein Farbbildschirm sein. Der Farbbildschirm kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung aus drei unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung rotes, grünes und blaues Licht erzeugen und somit ein RGB-Bildschirm sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, sind klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen in jeweils schematischer Darstellung:

1: eine perspektivische Ansicht auf eine erste Ausführungsform eines optoelektronischen Halbleiterchips;
2: eine perspektivische Ansicht auf eine zweite Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips;
3: eine perspektivische Ansicht auf eine dritte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips;
4: eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips;
5: eine seitliche Schnittansicht auf die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips;
6: eine Draufsicht auf eine fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips;
7: eine seitliche Schnittansicht auf die fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips;
8: eine seitliche Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines optoelektronischen Bauelements;
9: eine seitliche Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements;
10: eine seitliche Schnittansicht einer dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements;
11: eine Draufsicht auf die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements;
12: eine seitliche Schnittansicht einer vierten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements;
13: eine Draufsicht auf die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements;
14: eine seitliche Schnittansicht einer fünften Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements;
15: eine seitliche Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements und
16: eine Draufsicht auf eine Anzeigevorrichtung bestehend aus einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente.
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines optoelektronischen Halbleiterchips 11 in einer schematischen, perspektivischen Ansicht.

Der optoelektronische Halbleiterchip 11 weist ein Substrat 20 auf. Das Substrat 20 kann beispielsweise ein Saphir-Substrat oder ein Glas-Substrat sein. Das Substrat 20 kann aber auch beispielsweise ein Metall, einen Halbleiter oder ein Halbleiteroxid aufweisen.
Über einer Oberseite 21 des Substrats 20 sind im dargestellten Beispiel der 1 drei lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 lateral nebeneinander angeordnet. Die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, dass der optoelektronische Halbleiterchip 11 genau drei lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 aufweist. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 kann auch eine andere Anzahl an lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 aufweisen. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 weist jedoch zumindest zwei lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 auf. In der nachfolgenden Beschreibung wird beispielhaft nur die Variante beschrieben, bei der der optoelektronische Halbleiterchip 11 einen ersten lichtemittierenden Abschnitt 31, einen zweiten lichtemittierenden Abschnitt 32 und einen dritten lichtemittierender Abschnitt 33 aufweist.
Der erste lichtemittierende Abschnitt 31 wird durch eine erste Schichtenfolge 41 gebildet. Der zweite lichtemittierende Abschnitt 32 wird durch eine zweite Schichtenfolge 42 gebildet. Der dritte lichtemittierende Abschnitt 33 wird durch eine dritte Schichtenfolge 43 gebildet. Die erste Schichtenfolge 41 weist eine erste obere Schichtenfolge 61 und eine erste untere Schichtenfolge 71 auf. Die zweite Schichtenfolge 42 weist eine zweite obere Schichtenfolge 62 und eine zweite untere Schichtenfolge 72 auf. Die dritte Schichtenfolge 43 weist eine dritte obere Schichtenfolge 63 und eine dritte untere Schichtenfolge 73 auf. Die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 können beispielsweise eine p-Dotierung aufweisen. Die unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 können beispielsweise eine n-Dotierung aufweisen. Die Dotierungen der oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 und der unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 können aber auch vertauscht sein.
Innerhalb der ersten Schichtenfolge 41 ist eine erste aktive Region 51 ausgebildet. Innerhalb der zweiten Schichtenfolge 42 ist eine zweite aktive Region 52 ausgebildet. Innerhalb der dritten Schichtenfolge 43 ist eine dritte aktive Region 53 ausgebildet. Die aktiven Regionen 51, 52, 53 sind jeweils zwischen den oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 und den unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 eines lichtemittierenden Abschnitts 31, 32, 33 angeordnet.
Innerhalb der aktiven Regionen 51, 52, 53 kann eine Erzeugung elektromagnetischer Strahlung aufgrund einer Ladungsträgerrekombination erfolgen. Die aktiven Regionen 51, 52, 53 können hierzu beispielsweise Mehrfach-Quantentöpfe aufweisen. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 ist also als Leuchtdiodenchip mit drei lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 ausgebildet.
Die erste Schichtenfolge 41, die zweite Schichtenfolge 42 und die dritte Schichtenfolge 43 weisen unterschiedliche Materialsysteme auf. In der Darstellung der 1 weisen der Einfachheit halber alle oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 identische Dicken auf. Auch alle aktiven Regionen 51, 52, 53 weisen identische Dicken auf. Ebenso gilt für alle unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73, dass sie identische Dicken aufweisen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Dicken der oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 können unterschiedlich sein. Auch die Dicken der aktiven Regionen 51, 52, 53 können unterschiedlich sein. Ebenso können die Dicken der unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 unterschiedlich sein. Aufgrund der verschiedenen Materialsysteme können die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 dazu ausgebildet sein, elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen.
Zwischen der ersten Schichtenfolge 41 und der zweiten Schichtenfolge 42 und zwischen der zweiten Schichtenfolge 42 und der dritten Schichtenfolge 43 ist jeweils ein Graben 80 ausgebildet. Durch die Gräben 80 sind die Schichtenfolgen 41, 42, 43 verschiedener Materialsysteme voneinander beabstandet über der Oberseite 21 des Substrats 20 angeordnet und vollständig voneinander separiert. Dies ermöglicht eine separate Ansteuerung der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33.
Die einzelnen Schichtenfolgen 41, 42, 43 können beispielsweise mittels eines Dünnfilmtransfers über der Oberseite 21 des Substrats 20 lateral nebeneinander angeordnet werden, nachdem sie zuvor jeweils auf einem Wachstumssubstrat hergestellt wurden. Die verschiedene Materialsysteme aufweisenden Schichtenfolgen 41, 42, 43 können beispielsweise epitaktisch auf jeweils einem passenden Substrat hergestellt werden, bevor sie auf das Substrat 20 transferiert werden. Die Erzeugung der Gräben 80 erfolgt in diesem Fall durch das beabstandete Anordnen der Schichtenfolgen 41, 42, 43 beim Dünnfilmtransfer.
In der Darstellung der 1 ist jeweils über den oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 der Schichtenfolgen 41, 42, 43 eine Stromverteilungsschicht 90 angeordnet. Die Stromverteilungsschichten 90 können auch unter den unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 der Schichtenfolgen 41, 42, 43 angeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass jeder lichtemittierende Abschnitt 31, 32, 33 jeweils zwei Stromverteilungsschichten 90 aufweist, die sowohl über den oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 als auch unter den unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 angeordnet sind. Die Stromverteilungsschichten 90 können aber auch entfallen.
Die Stromverteilungsschichten 90 sind dazu vorgesehen, innerhalb der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 homogene Ladungsträgerstromdichten zu erzeugen. Bevorzugt werden die Stromverteilungsschichten 90 über bzw. unter einer p-dotierten oberen oder unteren Schichtenfolge 61, 62, 63, 71, 72, 73 angeordnet. Dies liegt daran, dass p-dotierte Schichtenfolgen typischerweise einen größeren elektrischen Widerstand als n-dotierte Schichtenfolgen aufweisen können, weshalb eine Homogenisierung der Ladungsträgerstromdichte in diesem Fall eher in Betracht kommt.
Die Stromverteilungsschichten 90 können beispielsweise ein transparentes und elektrisch leitfähiges Oxid (englisch transparent conductive oxide, TCO) aufweisen. Beispielsweise können die Stromverteilungsschichten 90 Indiumzinnoxid (englisch indium tin oxide, ITO) aufweisen. Transparente und elektrisch leitfähige Oxide haben den Vorteil, dass ein Großteil von elektromagnetischer Strahlung aus dem sichtbaren Bereich nicht absorbiert wird.
Die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 können separat angesteuert werden. Damit kann beispielsweise eine Helligkeit der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 unabhängig voneinander geregelt werden. Um die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 separat anzusteuern, weist der optoelektronische Halbleiterchip 11 insgesamt vier elektrische Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 auf. Die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 weisen ein elektrisch leitendes Material auf. Die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 sind dazu ausgebildet, die lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33 mit elektrischer Energie zu versorgen. Dabei werden alle lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 mittels der vierten elektrischen Leiterbahn 94 elektrisch kontaktiert. Die übrigen elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 92 dienen der separaten elektrischen Kontaktierung der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 und bilden jeweils einen elektrischen Gegenpol zur vierten elektrischen Leiterbahn 94.
Im dargestellten Beispiel der 1 ist die vierte elektrische Leiterbahn 94 über den oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 und auf den Stromverteilungsschichten 90 angeordnet und kontaktiert die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 elektrisch. Da sich die vierte elektrische Leiterbahn 94 über die Gräben 80 erstreckt, ist es zweckmäßig, dass die Gräben 80 mit einem elektrisch isolierenden Material 100, beispielsweise Siliziumdioxid, befüllt sind, wie dies in 1 gezeigt ist. Die vierte elektrische Leiterbahn 94 weist insgesamt sechs Finger 98 auf. Je zwei Finger 98 ragen auf einen emittierenden Abschnitt 31, 32, 33.
Zur elektrischen Kontaktierung der unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 weist der optoelektronische Halbleiterchip 11 Vertiefungen 111, 112, 113 auf. Die erste Vertiefung 111 ist zur Aufnahme der ersten elektrischen Leiterbahn 91 vorgesehen. Die zweite Vertiefung 112 ist zur Aufnahme der zweiten elektrischen Leiterbahn 92 vorgesehen. Die dritte Vertiefung 113 ist zur Aufnahme der dritten elektrischen Leiterbahn 93 vorgesehen. Die Vertiefungen 111, 112, 113 erstrecken sich in der Darstellung der 1 in einer senkrecht zur Oberseite 21 des Substrats 20 verlaufenden Richtung von den Stromverteilungsschichten 90 bis zur Oberseite 21 des Substrats 20. Die erste, zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 91, 92, 93 sind dabei an der Oberseite 21 des Substrats 20 angeordnet. Die Vertiefungen 111, 112, 113 müssen sich jedoch nicht notwendigerweise bis zur Oberseite 21 des Substrats 20 erstrecken. Die Vertiefungen 111, 112, 113 müssen jedoch zumindest so tief sein, dass die erste, die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 91, 92, 93 lediglich die unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 elektrisch kontaktieren und nicht etwa auch die aktiven Regionen 51, 52, 53 oder die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63. Die Vertiefungen 111, 112, 113 verlaufen in einer lateralen Richtung senkrecht zu den Gräben 80 und kreuzen die Gräben 80. Aus diesem Grund sind auch die Vertiefungen 111, 112, 113 ebenfalls mit dem elektrisch isolierenden Material 100 befüllt. Die Vertiefungen 111, 112, 113 können beispielsweise mittels eines Ätzprozesses erzeugt werden.
Die erste elektrische Leiterbahn 91 erstreckt sich lediglich über den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31 und kontaktiert dessen erste untere Schichtenfolge 71 elektrisch. Die erste elektrische Leiterbahn 91 weist einen Finger auf, der auf den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31 ragt. Der Finger der ersten elektrischen Leiterbahn 91 ist in 1 jedoch nicht zu erkennen, da er innerhalb der ersten Vertiefung 111 verläuft. Wie in 1 zu erkennen ist, verläuft die erste Vertiefung 111 zwischen zwei Fingern 98 der vierten elektrischen Leiterbahn 94, sodass der Finger der ersten elektrischen Leiterbahn 91 zwischen den Fingern 98 der vierten elektrischen Leiterbahn 94 auf den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31 ragt.
Die zweite elektrische Leiterbahn 92 erstreckt sich über den ersten und den zweiten lichtemittierenden Abschnitt 31, 32 und kontaktiert die zweite untere Schichtenfolge 72 des zweiten lichtemittierenden Abschnitts 32 elektrisch. Die zweite elektrische Leiterbahn 92 weist einen Finger auf, der auf den zweiten lichtemittierenden Abschnitt 32 ragt. Der Finger der zweiten elektrischen Leiterbahn 92 ist in 1 ebenfalls nicht zu erkennen, da er innerhalb der zweiten Vertiefung 112 verläuft. Wiederum ragt der Finger der zweiten elektrischen Leiterbahn 92 zwischen zwei Finger 98 der vierten elektrischen Leiterbahn 94. Die zweite elektrische Leiterbahn 92 ist dazu vorgesehen, lediglich die zweite untere Schichtenfolge 72 des zweiten lichtemittierenden Abschnitts 32 elektrisch zu kontaktieren. Damit die zweite elektrische Leiterbahn 92 nicht die erste untere Schichtenfolge 71 des ersten lichtemittierenden Abschnitts 31 elektrisch kontaktiert, ist die zweite elektrische Leiterbahn 92 in einen Isolationsabschnitt eingebettet, wobei der Isolationsabschnitt in der Darstellung der 1 nicht gezeigt ist. Der Isolationsabschnitt der zweiten elektrischen Leiterbahn 92 erstreckt sich über den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31, um diesen nicht mit der zweiten elektrischen Leiterbahn 92 elektrisch zu kontaktieren. Der Isolationsabschnitt kann beispielsweise Siliziumdioxid aufweisen.
Die dritte elektrische Leiterbahn 93 erstreckt sich über den ersten, den zweiten und den dritten lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33 und kontaktiert die dritte untere Schichtenfolge 73 des dritten lichtemittierenden Abschnitts 33 elektrisch. Die dritte elektrische Leiterbahn 93 weist einen Finger auf, der auf den dritten lichtemittierenden Abschnitt 33 ragt. Der Finger der dritten elektrischen Leiterbahn 93 ist in 1 ebenfalls nicht zu erkennen, da er innerhalb der dritten Vertiefung 113 verläuft. Wiederum ragt der Finger der dritten elektrischen Leiterbahn 93 zwischen zwei Finger 98 der vierten elektrischen Leiterbahn 94. Die dritte elektrische Leiterbahn 93 ist dazu vorgesehen, lediglich die dritte untere Schichtenfolge 73 des dritten lichtemittierenden Abschnitts 33 elektrisch zu kontaktieren. Damit die dritte elektrische Leiterbahn 93 nicht die erste und die zweite untere Schichtenfolge 71, 72 des ersten bzw. zweiten lichtemittierenden Abschnitts 31, 32 elektrisch kontaktiert, ist die dritte elektrische Leiterbahn 93 in einen weiteren Isolationsabschnitt eingebettet, wobei der weitere Isolationsabschnitt in der Darstellung der 1 nicht gezeigt ist. Der weitere Isolationsabschnitt der dritten elektrischen Leiterbahn 93 erstreckt sich über den ersten und den zweiten lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, um diese nicht mit der dritten elektrischen Leiterbahn 93 elektrisch zu kontaktieren und kann ebenfalls beispielsweise Siliziumdioxid aufweisen.
Die zweite elektrische Leiterbahn 92 und die dritte elektrische Leiterbahn 93, die jeweils separate lichtemittierende Abschnitte 32, 33 elektrisch kontaktieren, sind also in Isolationsabschnitte eingebettet, die dazu ausgebildet sind, sich entlang mehrerer lichtemittierender Abschnitte 32, 33 erstreckende elektrische Leiterbahnen 92, 93 derart elektrisch zu isolieren, dass jeweils nur ein lichtemittierender Abschnitt 32, 33 mit einer elektrischen Leiterbahn 92, 93 elektrisch kontaktiert ist. Da sich die erste elektrische Leiterbahn 91 lediglich über den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31 erstreckt, ist die erste elektrische Leiterbahn 91 in keinen Isolationsabschnitt eingebettet.
Zum Anordnen der zweiten und dritten elektrischen Leiterbahn 92, 93 in der zweiten bzw. dritten Vertiefung 112, 113 kann zunächst ein Material der Isolationsabschnitte, beispielsweise mittels eines Sputterprozesses, in der zweiten und dritten Vertiefung 112, 113 angeordnet werden. Im Anschluss daran können die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93 ebenfalls mittels eines Sputterprozesses in den Vertiefungen 111, 112, 113 angeordnet werden. Schließlich kann das Material der Isolationsabschnitte erneut in der zweiten und dritten Vertiefung 112, 113 angeordnet werden. Auf diese Weise sind die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 92, 93 in die Isolationsabschnitte eingebettet. Beim Anordnen der zweiten und der dritten elektrischen Leiterbahn 92, 93 ist darauf zu achten, dass eine Breite der zweiten und der dritten elektrischen Leiterbahn 92, 93 kleiner ist, als eine Breite der zweiten und dritten Vertiefung 112, 113. Dies kann beispielsweise mittels einer Schattenmaske sichergestellt werden. Diese Vorgehensweise ist erforderlich, damit die zweite elektrische Leiterbahn 92 nicht den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31 elektrisch kontaktiert und die dritte elektrische Leiterbahn 93 nicht den ersten und den zweiten lichtemittierenden Abschnitt 31, 32 elektrisch kontaktiert. Ist die Breite der zweiten und dritten elektrischen Leiterbahn 92, 93 kleiner als die Breite der zweiten und dritten Vertiefung 112, 113, so können die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 92, 93 bei einem erneuten Anordnen des Materials der Isolationsabschnitte in den Vertiefungen 112, 113 in das Material der Isolationsabschnitte eingebettet werden.
Im Gegensatz zur vierten elektrischen Leiterbahn 94, weisen die erste, die zweite und die dritte elektrischen Leiterbahn 91, 92, 93 jeweils nur einen Finger auf, die jeweils auf einen lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33 ragen. Dies kann jedoch auch umgekehrt gelten. Es ist jedoch zweckmäßig, dass die elektrischen Leiterbahnen, die eine p-dotierte obere oder untere Schichtenfolge elektrisch kontaktieren, zwei Finger aufweisen, die auf einen lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33 ragen. Dies hängt wiederum mit einer potentiell schlechteren elektrischen Leitfähigkeit einer p-dotierten oberen oder unteren Schichtenfolge gegenüber einer n-dotierten oberen oder unteren Schichtenfolge zusammen. Um eine möglichst homogene Ladungsträgerstromdichte innerhalb einer p-dotierten oberen oder unteren Schichtenfolge zu erzeugen, weist eine elektrische Leiterbahn bevorzugt mehrere Finger auf, die auf die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 ragen.
Es ist auch möglich, dass die vierte elektrische Leiterbahn 94 die unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 elektrisch kontaktiert, während die erste, die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 91, 92, 93 die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 elektrisch kontaktieren. In diesem Fall ist nur eine Vertiefung für die vierte elektrische Leiterbahn 94 notwendig, während die erste, die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 91, 92, 93 über den oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 angeordnet sind. Ein Isolationsabschnitt für die vierte elektrische Leiterbahn 94 entfällt in diesem Fall, da die vierte elektrische Leiterbahn 94 alle lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 elektrisch kontaktiert.
Die vierte elektrische Leiterbahn 94 ist dazu vorgesehen, auf einem elektrischen Potential zu liegen, während die erste elektrische Leiterbahn 91, die zweite elektrische Leiterbahn 92 und die dritte elektrische Leiterbahn 93 jeweils auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen liegen können. Dies ermöglicht eine separate Ansteuerung der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33.
Alle elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 sind an einer senkrecht zur Oberseite 21 des Substrats 20 ausgebildeten Stirnseite 16 des optoelektronischen Halbleiterchips 11 zugänglich. Anders ausgedrückt, liegen Stirnflächen der elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 an der Stirnseite 16 des optoelektronischen Halbleiterchips 11 frei. Damit kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 mit seiner Stirnseite 16 derart über einem Träger angeordnet werden, dass die Stirnflächen der elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 in elektrischem Kontakt zu auf dem Träger angeordneten Kontaktflächen oder Kontaktbahnen stehen.
Grundsätzlich ist es jedoch nicht zwingend erforderlich, dass die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 exakt derart verlaufend angeordnet sind, wie dies in 1 gezeigt ist. Beispielsweise können die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 auch in einer Richtung parallel zur Stirnseite 16 herausgeführt werden.
2 zeigt einen optoelektronischen Halbleiterchip 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer schematischen, perspektivischen Ansicht. Die zweite Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 12 weist große Ähnlichkeiten zur ersten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 11 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Der optoelektronische Halbleiterchip 12 gemäß der zweiten Ausführungsform weist lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 auf, die durch eine gemeinsame Schichtenfolge 40 eines Materialsystems gebildet sind. Bei dieser Variante des optoelektronischen Halbleiterchips 12 kann die Schichtenfolge 40 unmittelbar auf dem Substrat 20 hergestellt werden, beispielsweise mittels Epitaxie. Ein Dünnfilmtransfer ist also nicht zwingend erforderlich.
Sind die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 durch eine gemeinsame Schichtenfolge 40 gebildet, so können die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 auf unterschiedliche Art und Weise voneinander getrennt werden.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass innerhalb der Schichtenfolge 40 in einer senkrechten Richtung zur Oberseite 21 des Substrats 20 Gräben 80 ausgebildet werden. Die Gräben 80 können beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens erzeugt werden. Die Gräben 80 werden derart ausgebildet, dass sie zumindest eine aktive Region 50 der Schichtenfolge 40 vollständig durchtrennen, wodurch die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 voneinander separiert werden. Die Gräben 80 können dabei derart ausgebildet sein, dass die aktive Region 50 und eine obere Schichtenfolge 60 der Schichtenfolge 40 voneinander getrennt sind. Dies entspricht der Darstellung der 2, in der eine untere Schichtenfolge 70 der Schichtenfolge 40 nicht von den Gräben 80 durchtrennt ist. Die untere Schichtenfolge 70 kann jedoch auch von den Gräben 80 durchtrennt sein, sodass die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 vollständig voneinander separiert sind.
Die elektrische Kontaktierung der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 erfolgt entsprechend der ersten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 11.
3 zeigt einen optoelektronischen Halbleiterchip 13 gemäß einer dritten Ausführungsform in einer schematischen, perspektivischen Ansicht. Die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 13 weist große Ähnlichkeiten zur zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 12 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
3 zeigt neben 2 eine weitere Möglichkeit, die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 einer Schichtenfolge 40 voneinander zu separieren, ohne dabei Gräben 80 zwischen den lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 zu erzeugen, d.h. die Schichtenfolge 40 eines Materialsystems bleibt vollständig zusammenhängend. Dabei werden Stromverteilungsschichten 90 verwendet, die Lücken 81 zwischen den lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 aufweisen. Dies kann es ermöglichen, einen Ladungsträgerstrom im Inneren der Schichtenfolge 40 im Wesentlichen auf einen Bereich einzuschränken, der durch oberseitig und/oder unterseitig angebrachte Stromverteilungsschichten 90 vorgegeben ist. Das Ausbilden der Gräben 80 kann damit entfallen. Im Bereich der Lücken 81 findet somit im Wesentlichen keine Ladungsträgerrekombination statt, wodurch die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 voneinander separiert sind.
Die Lücken 81 in den Stromverteilungsschichten 90 können beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, einzelne Stromverteilungsschichten 90 zueinander beabstandet anzuordnen, sodass die Lücken 81 durch Abstände erzeugt werden. Zweckmäßigerweise sind die Lücken 81 mit dem elektrisch isolierenden Material 100 befüllt.
In der Darstellung der 3 weist der optoelektronische Halbleiterchip 13 insgesamt sechs Stromverteilungsschichten 90 auf. Je ein lichtemittierender Abschnitt 31, 32, 33 weist dabei zwei Stromverteilungsschichten 90 auf, die jeweils an der oberen Schichtenfolge 60 und der unteren Schichtenfolge 70 angeordnet sind. Es kann jedoch ausreichen, nur die obere oder nur die untere Schichtenfolge 60, 70 mit drei Stromverteilungsschichten 90 für die drei lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 zu versehen. Insbesondere kann es ausreichen, Stromverteilungsschichten 90 lediglich auf p-dotierten Schichtenfolgen anzuordnen, da p-dotierte Schichtenfolgen typischerweise eine schlechtere elektrische Leitfähigkeit aufweisen können als n-dotierte Schichtenfolgen.
4 zeigt einen optoelektronischen Halbleiterchip 14 gemäß einer vierten Ausführungsform in einer schematischen Draufsicht. 5 zeigt eine seitliche Schnittansicht auf die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 14 gemäß einer in 4 dargestellten gestrichelten und mit Pfeilen markierten Linie.
Die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 14 weist, wie die erste Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 11, drei lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 auf, die jeweils Schichtenfolgen 41, 42, 43 unterschiedlicher Materialsysteme aufweisen. Der wesentliche Unterschied der vierten Ausführungsform zur ersten Ausführungsform besteht in der elektrischen Kontaktierung der oberen und unteren Schichtenfolgen 61, 62, 63, 71, 72, 73. Darüber hinaus weist der optoelektronische Halbleiterchip 14 gemäß der vierten Ausführungsform keine Stromverteilungsschichten auf.
In der Draufsicht der 4 sind die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 zu erkennen, die durch mit dem elektrisch isolierenden Material 100 befüllte Gräben 80 voneinander separiert sind, was durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Darüber hinaus sind die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 zu erkennen. Alle elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 sind oberseitig angeordnet, d.h. es wurden keine Vertiefungen erzeugt, um die elektrische Leierbahnen 91, 92, 93, 94 darin anzuordnen. Damit die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 nicht sämtliche obere Schichtenfolgen 61, 62, 63 elektrisch kontaktieren, sind die elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93, 94 auf einer elektrisch isolierenden Schicht 101 angeordnet, die beispielsweise Siliziumdioxid aufweisen kann.
Die vierte elektrische Leiterbahn 94 ist dazu vorgesehen, die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 elektrisch zu kontaktieren. Dazu sind die Finger 98 der vierten elektrischen Leiterbahn 94 mit elektrischen Durchführungen 124 verbunden. Die elektrischen Durchführungen 124 sind senkrecht zu den Fingern 98 verlaufend ausgebildet und erstrecken sich durch die elektrisch isolierende Schicht 101 bis zu den oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 und kontaktieren die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 elektrisch. Jeder Finger 98 kann mit einer beliebigen Anzahl an elektrischen Durchführungen 124 verbunden sein. In 5 ist jedoch lediglich eine elektrische Durchführung 124 pro Finger 98 gezeigt. Weitere elektrische Durchführungen befinden sich vor oder hinter den gezeigten elektrischen Durchführungen 124. Alle oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 können somit auf einem gemeinsamen elektrischen Potential liegen.
Auch die Finger 95, 96, 97 der ersten, der zweiten und der dritten elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93 sind mit elektrischen Durchführungen 121, 122, 123 verbunden, die jeweils senkrecht zu den Fingern 95, 96, 97 verlaufend ausgebildet sind. Die elektrischen Durchführungen 121, 122, 123 erstrecken sich durch die isolierende Schicht 101, durch die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 und durch die aktiven Regionen 51, 52, 53 bis zu den unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 und kontaktieren die unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 elektrisch.
Damit die elektrischen Durchführungen 121, 122, 123 nicht die oberen Schichtenfolgen 61, 62, 63 und die aktiven Regionen 51, 52, 53 elektrisch kontaktieren, sind die elektrischen Durchführungen 121, 122, 123 jeweils in eine isolierende Durchführung 131, 132, 133 eingebettet. Die isolierenden Durchführungen 131, 132, 133 weisen beispielsweise Siliziumdioxid auf. Die isolierenden Durchführungen 131, 132, 133 erstrecken sich jeweils von einer Oberseite 102 der isolierenden Schicht 101 bis zu einer Grenzfläche, die zwischen den aktiven Regionen 51, 52, 53 und den unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 gebildet wird.
Jeder Finger 95, 96, 97 kann jeweils mit einer beliebigen Anzahl an elektrischen Durchführungen 121, 122, 123 verbunden sein. In 5 ist jedoch lediglich eine elektrische Durchführung 121, 122, 123 pro Finger 95, 96, 97 gezeigt. Weitere elektrische Durchführungen befinden sich vor oder hinter den gezeigten elektrischen Durchführungen 121, 122, 123. Die unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 können somit auf verschiedenen elektrischen Potentialen liegen.
Es ist auch möglich, dass die vierte elektrische Leiterbahn 94 alle unteren Schichtenfolgen 71, 72, 73 elektrisch kontaktiert, während die erste, die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 91, 92, 93 jeweils eine obere Schichtenfolge 61, 62, 63 elektrisch kontaktieren. In diesem Fall sind die elektrischen Durchführungen 124 der vierten elektrischen Leiterbahn in isolierende Durchführungen eingebettet.
6 zeigt einen optoelektronischen Halbleiterchip 15 gemäß einer fünften Ausführungsform in einer schematischen Draufsicht. 7 zeigt eine seitliche Schnittansicht auf die fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 15 gemäß einer in 6 dargestellten gestrichelten und mit Pfeilen markierten Linie.
Die fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 15 weist, wie die erste, die zweite, die dritte und die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 drei lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 auf, die jeweils Schichtenfolgen unterschiedlicher Materialsysteme oder eine einheitliche Schichtenfolge nur eines Materialsystems aufweisen können. Der wesentliche Unterschied der fünften Ausführungsform zur ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips 11, 12, 13, 14 besteht in der elektrischen Kontaktierung der oberen und unteren Schichtenfolgen.
In der Draufsicht der 6 sind die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 zu erkennen, die durch mit dem elektrisch isolierenden Material 100 befüllte Gräben 80 voneinander separiert sind, was durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Jeder lichtemittierende Abschnitt 31, 32, 33 weist eine oberseitig angeordnete Stromverteilungsschicht 90 auf. Darüber hinaus sind drei elektrische Leiterbahnen 91, 92, 93 zu erkennen. Die drei elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93 sind oberseitig angeordnet, d.h. es wurden keine Vertiefungen erzeugt, um die elektrischen Leierbahnen 91, 92, 93 darin anzuordnen. Beispielhaft weist jede der drei elektrischen Leiterbahnen 91, 92, 93 einen Finger 95, 96, 97 auf, der jeweils auf einen lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33 ragt und jeweils eine obere Schichtenfolge elektrisch kontaktiert.
Damit die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 92, 93 nicht sämtliche obere Schichtenfolgen elektrisch kontaktieren, sind die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 92, 93 jeweils in einen ersten und in einen zweiten Isolationsabschnitt 103, 104 eingebettet. Der erste Isolationsabschnitt 103 erstreckt sich von der Stirnseite 16 bis zum dritten lichtemittierenden Abschnitt 33. Die dritte elektrische Leiterbahn 93 ist in diesem Bereich in den ersten Isolationsabschnitt 103 eingebettet. Der zweite Isolationsabschnitt 104 erstreckt sich von der Stirnseite 16 bis zum zweiten lichtemittierenden Abschnitt 32. Die zweite elektrische Leiterbahn 92 ist in diesem Bereich in den zweiten Isolationsabschnitt 104 eingebettet. Die erste elektrische Leiterbahn 91 kontaktiert lediglich den ersten lichtemittierenden Abschnitt 31 elektrisch und ist aus diesem Grund in keinen Isolationsabschnitt eingebettet. Alle oberen Schichtenfolgen können damit auf verschiedenen elektrischen Potentialen liegen.
Die vierte elektrische Leiterbahn ist in der Darstellung der 6 nicht zu erkennen, da sie sich im Inneren des optoelektronischen Halbleiterchips 15 erstreckt. Die vierte elektrische Leiterbahn 94 erstreckt sich von der Stirnseite 16 bis zum dritten lichtemittierenden Abschnitt 33 und kontaktiert alle unteren Schichtenfolgen elektrisch.
7 zeigt eine seitliche Schnittansicht durch den zweiten lichtemittierenden Abschnitt 32. Über der Stromverteilungsschicht 90 sind die zweite und die dritte elektrische Leiterbahn 92, 93 und ein zweiter Finger 96 der zweiten elektrischen Leiterbahn 92 zu erkennen. Die dritte elektrische Leiterbahn 93 ist in den ersten Isolationsabschnitt 103 eingebettet.
Wie in 7 zu erkennen ist, werden die zweite obere Schichtenfolge 62 und die zweite aktive Region 52 von einem weiteren elektrisch isolierenden Material 105 entlang einer zur Stirnseite 16 senkrechten Richtung durchtrennt. Die vierte elektrische Leiterbahn 94 ist in das weitere isolierende Material 105 eingebettet, um nicht die zweite obere Schichtenfolge 62 und die zweite aktive Region 52 elektrisch zu kontaktieren. Die vierte elektrische Leiterbahn 94 ist mit einer vierten elektrischen Durchführung 124 verbunden, die senkrecht zur vierten elektrischen Leiterbahn 94 verlaufend ausgebildet ist. Die vierte elektrische Durchführung 124 erstreckt sich bis zur zweiten unteren Schichtenfolge 72 und kontaktiert die zweite untere Schichtenfolge 72 elektrisch. Die vierte elektrische Leiterbahn 94 kann auch mit einer Mehrzahl vierter elektrischer Durchführungen 124 verbunden sein, die die zweite untere Schichtenfolge 72 elektrisch kontaktieren. Diese sind in der Darstellung der 7 nicht zu erkennen, da sie sich vor oder hinter der gezeigten vierten elektrischen Durchführung 124 befinden können.
Die vierte elektrische Leiterbahn 94 kontaktiert auch die erste und die dritte obere Schichtenfolge des optoelektronischen Halbleiterchips 15, was in der Darstellung der 7 nicht zu erkennen ist, da es sich hierbei um eine Schnittansicht durch lediglich den zweiten lichtemittierenden Abschnitt 32 handelt. Damit können alle unteren Schichtenfolgen auf einem gemeinsamen elektrischen Potential liegen.
8 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements 1 gemäß einer ersten Ausführungsform.
Das optoelektronische Bauelement 1 weist einen Träger 140 auf, wobei der optoelektronische Halbleiterchip 11 gemäß der ersten Ausführungsform mit der Stirnseite 16 über einer Montagefläche 141 des Trägers 140 angeordnet ist. Anstelle des optoelektronischen Halbleiterchips 11 könnte auch einer der optoelektronischen Halbleiterchips 12, 13, 14, 15 gemäß der 2 bis 7 über der Montagefläche 141 angeordnet sein. Zu erkennen sind die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 des optoelektronischen Halbleiterchips 11. Die Gräben bzw. Lücken zwischen den lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Auf die Darstellung der elektrischen Leiterbahnen wurde ebenfalls aus diesem Grund verzichtet.
Über der Montagefläche 141 des Trägers 140 ist ein Formmaterial 150 angeordnet, wobei das Formmaterial 150 eine Kavität 151 bildet, deren Wandung 152 schräg zur Montagefläche 141 des Trägers 140 ausgebildet ist, wodurch die Kavität 151 konisch geöffnet ist. Die Montagefläche 141 liegt an einem Boden der Kavität 151 frei. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 ist in der Kavität 151 angeordnet. Das Formmaterial 150 kann einen Kunststoff, beispielsweise ein Polyphthalamid, aufweisen. Das Formmaterial 150 kann beispielsweise mittels eines Formverfahrens, beispielsweise mittels Form- oder Spritzpressen, über der Montagefläche 141 des Trägers 140 angeordnet werden.
Das Formmaterial 150 kann eingebettete Partikel aufweisen. Die Partikel sind dazu vorgesehen, elektromagnetische Strahlung zu streuen. Die Partikel können beispielsweise Siliziumdioxid oder Titandioxid aufweisen. Elektromagnetische Strahlung, die vom optoelektronischen Halbleiterchip 11 emittiert wird, kann an den Partikeln reflektiert werden und so mit einer höheren Ausbeute aus der Kavität 151 austreten.
An einer Unterseite 142 des Trägers 140 sind vier Kontaktpads 143 angeordnet. Die Kontaktpads 143 ermöglichen eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips 11. Die Kontaktpads 143 weisen ein elektrisch leitendes Material auf und sind mit den elektrischen Leiterbahnen des optoelektronischen Halbleiterchips 11 elektrisch leitend verbunden. Dazu kann der Träger 140 beispielsweise elektrisch leitende Durchführungen aufweisen, die an der Montagefläche 141 freiliegen und mit an der Montagefläche 141 angeordneten elektrischen Kontaktflächen oder Kontaktbahnen elektrisch verbunden sind. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 kann mit den Stirnflächen der elektrischen Leiterbahnen auf den elektrischen Kontaktflächen oder Kontaktbahnen angeordnet werden.
Über der Kavität 151 ist ein optisches Element 153 angeordnet. Das optische Element 153 kann beispielsweise eine Linse sein. In der Darstellung der 8 ist das optische Element 153 als konvexe Linsen ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Das optische Element 153 kann auch als konkave Linse ausgebildet sein. Das optische Element 153 kann einen Kunststoff, beispielsweise Silikon, aufweisen. Das optische Element 153 kann beispielsweise mittels eines Formverfahrens, beispielsweise mittels Form- oder Spritzpressen, über der Kavität 151 angeordnet werden. Das optische Element 153 kann aber auch entfallen.
Werden die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 durch ein Materialsystem gebildet, so sind die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung aus einem gemeinsamen Spektralbereich zu erzeugen. Um jedoch elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen, können wellenlängenkonvertierende Materialien 161, 162, 163 verwendet werden.
In der Darstellung der 8 sind in der Kavität 151 und um die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 herum drei wellenlängenkonvertierende Materialien 161, 162, 163 angeordnet. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 bedecken die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 vollständig. Dabei bedeckt jedes wellenlängenkonvertierende Material 161, 162, 163 jeweils nur einen lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33 und keinen anderen lichtemittierenden Abschnitt 31, 32, 33. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 umschließen den optoelektronischen Halbleiterchip 11 ringförmig.
Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 können beispielsweise einen Kunststoff, beispielsweise Silikon, aufweisen. In den Kunststoff sind jeweils wellenlängenkonvertierende Partikel eingebettet. Zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen weisen die unterschiedlichen wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 verschiedene wellenlängenkonvertierende Partikel auf.
Abweichend von der Darstellung der 8 können bei Vorliegen von drei lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 des optoelektronischen Halbleiterchips 11 beispielsweise lediglich zwei der drei lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 von einem wellenlängenkonvertierendes Material 161, 162, 163 bedeckt sein. Sind alle lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 beispielsweise dazu ausgebildet blaues Licht auszusenden, so kann es zweckmäßig sein, nur zwei der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 mit einem wellenlängenkonvertierenden Material 161, 162, 163 zu umhüllen, um Licht anderer Farben, beispielsweise rot und grün, zu erzeugen, während das blaue Licht des dritten lichtemittierenden Abschnitts 31, 32, 33 unverändert bleibt. In diesem Fall kann der lichtemittierende Abschnitt 31, 32, 33 dessen elektromagnetische Strahlung nicht konvertiert werden soll, lediglich von dem Kunststoff umgeben sein, ohne dass der Kunststoff eingebettet wellenlängenkonvertierende Partikel aufweist.
Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 können in der Kavität 151 beispielsweise mittels eines Dosierverfahrens angeordnet werden. Dies erfolgt, nachdem der optoelektronische Halbleiterchip 11 mit der Stirnseite 16 über der Montagefläche 141 des Trägers 140 angeordnet worden ist.
9 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 2 weist große Ähnlichkeiten zur ersten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Bei der zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 2 sind neben dem optoelektronischen Halbleiterchip 11 und den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 drei Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 in der Kavität 151 angeordnet. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 bedecken die lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 nur abschnittsweise. Die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 erstrecken sich von den nicht durch die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 abgedeckten Bereichen der lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 bis zu der Wandung 152 der Kavität 151. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 und die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 sind parallel zur Stirnseite 16 des optoelektronischen Halbleiterchips 11 verlaufend ausgebildet und umschließen den optoelektronischen Halbleiterchip 11 ringförmig. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 sind in Bezug auf die Stirnseite 16 des optoelektronischen Halbleiterchips 11 über den Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 angeordnet. Die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 sind dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung innerhalb der Kavität 151 homogen zu verteilen. Dadurch kann eine Intensität der aus der Kavität 151 austretenden elektromagnetischen Strahlung räumlich gleichmäßig verteilt sein.
Die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 können beispielsweise Glas oder einen Kunststoff, beispielsweise Silikon, aufweisen. Weisen die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 einen Kunststoff auf, so können die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 beispielsweise mittels eines Dosierverfahrens in der Kavität 151 angeordnet werden. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 und die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 können in der Kavität 151 abwechselnd angeordnet werden.
10 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements 3 gemäß einer dritten Ausführungsform. 11 zeigt eine schematische Draufsicht auf die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 3. Die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 3 weist große Ähnlichkeiten zur ersten und zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1, 2 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1, erstrecken sich die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 bei der dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 3 nicht bis zu der Wandung 152 der Kavität 151, wodurch die Wandung 152 frei von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 ist. Lediglich das erste wellenlängenkonvertierende Material 161 erstreckt sich im dargestellten Beispiel im Bereich der Montagefläche 141 bis zu dem Formmaterial 150, wobei das erste wellenlängenkonvertierende Material 161 die Wandung 152 ebenfalls nicht bedeckt. Dadurch ist die Kavität 151 nicht vollständig mit den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 befüllt.
Um die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 so anzuordnen, wie dies in 10 gezeigt ist, kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 zunächst in einer Kavität eines Hilfsformkörpers angeordnet werden. Die Kavität des Hilfsformkörpers kann dann schrittweise mit den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 befüllt werden. Anschließend kann der Hilfsformkörper abgelöst werden. Dadurch kann ein optoelektronischer Halbleiterchip 11 erhalten werden, dessen lichtemittierende Abschnitte 31, 32, 33 jeweils ringförmig von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 umschlossen werden. Der von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 umschlossene optoelektronische Halbleiterchip 11 kann dann zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 3 verwendet werden.
Im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 2, weist das optoelektronische Bauelement 3 gemäß der dritten Ausführungsform Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 auf, die nicht plan, sondern gekrümmt ausgebildet sind. Auch die Wandung 152 der Kavität 151 ist gekrümmt ausgebildet. Die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 erstrecken sich schüsselförmig in gekrümmter Art und Weise jeweils von einem wellenlängenkonvertierenden Material 161, 162, 163 bis zum optischen Element 153. Eine derartige Krümmung der Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 ermöglicht es, von den lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 emittierte und von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 konvertierte elektromagnetische Strahlung direkt aus der Kavität 151 herauszuführen.
Die gekrümmten Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 können beispielsweise durch sukzessives Anordnen in der Kavität 151 angeordnet werden. Weisen die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 beispielsweise einen Kunststoff auf, so kann die zweite Lichtleiterstruktur 172 dann auf der ersten Lichtleiterstruktur 171 angeordnet werden, wenn die erste Lichtleiterstruktur 171 ausgehärtet ist. Die dritte Lichtleiterstruktur 173 kann auf der zweiten Lichtleiterstruktur 172 angeordnet werden, sobald die zweite Lichtleiterstruktur 172 ausgehärtet ist.
Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 müssen jedoch nicht notwendigerweise an den lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 angeordnet sein. Die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 können auch in Bereichen angeordnet sein, in denen die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 auf das optische Element 153 treffen. In diesem Fall wird die aus der Kavität 151 herausgeführte elektromagnetische Strahlung bei einem Austritt aus der Kavität 151 von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 konvertiert.
11 zeigt eine schematische Draufsicht auf die dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 3, wobei das optische Element 153 nicht dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 in dieser Ansicht konzentrisch um den optoelektronischen Halbleiterchip 11 angeordnet sind.
12 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements 4 gemäß einer vierten Ausführungsform. 13 zeigt eine schematische Draufsicht auf die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 4, wobei auf die Darstellung des optischen Elements verzichtet wurde. Die vierte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 4 weist große Ähnlichkeiten zur dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 3 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Im Gegensatz zur dritten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 3, sind die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 nicht konzentrisch um den optoelektronischen Halbleiterchip 11 herum angeordnet, sondern erstrecken sich lediglich in eine Richtung parallel zum Träger 140 und in gekrümmter Art und Weise zum optischen Element 153 hin. Aus diesem Grund ist die Kavität 151 asymmetrisch ausgebildet. In 12 ist zu erkennen, dass eine Wandung 152 der Kavität 151 senkrecht zur Montagefläche 140 verlaufend ausgebildet ist, während eine gegenüberliegende Wandung 152 der Kavität 151 gekrümmt ausgebildet ist. In der Draufsicht der 13 weist die Kavität 151 deswegen einen rechteckigen Querschnitt auf.
Da die Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173 nicht konzentrisch um den optoelektronischen Halbleiterchip 11 angeordnet sind, weist das optoelektronische Bauelement 4 eine gepixelte Leuchtfläche auf. Stirnflächen der Lichtleiterstrukturen 171, 172, 173, die in Kontakt mit dem optischen Element 153 stehen, bilden also Pixel der Leuchtfläche.
14 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements 5 gemäß einer fünften Ausführungsform. Die fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 5 weist große Ähnlichkeiten zur ersten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1 erstrecken sich die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 bei der fünften Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 5 nicht bis zu der Wandung 152 der Kavität 151, wodurch die Wandung 152 frei von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 ist. Lediglich das erste wellenlängenkonvertierende Material 161 erstreckt sich im dargestellten Beispiel im Bereich der Montagefläche 141 bis zu dem Formmaterial 150, wobei auch das erste wellenlängenkonvertierende Material 161 die Wandung 152 ebenfalls nicht bedeckt. Dadurch ist die Kavität 151 nicht vollständig mit den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 befüllt.
Um die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 so anzuordnen, wie dies in 14 gezeigt ist, kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 zunächst in einer Kavität eines Hilfsformkörpers angeordnet werden. Die Kavität des Hilfsformkörpers kann dann schrittweise mit den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 befüllt werden. Anschließend kann der Hilfsformkörper abgelöst werden. Dadurch kann ein optoelektronischer Halleiterchip 11 erhalten werden, dessen lichtemittierenden Abschnitte 31, 32, 33 jeweils ringförmig von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 umschlossen werden. Der von den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 umschlossene optoelektronische Halbleiterchip 11 kann dann zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements 5 verwendet werden.
Da die Kavität 151 nicht vollständig mit den wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 befüllt ist, kann die Kavität 151 zusätzlich mit einem Vergussmaterial 180 befüllt werden. Das Vergussmaterial 180 kann einen Kunststoff, beispielsweise Silikon, aufweisen. Es ist möglich, dass das Vergussmaterial 180 eingebettete Partikel aufweist. Die eingebetteten Partikel sind beispielsweise dazu ausgebildet, die von den lichtemittierenden Abschnitten 31, 32, 33 abgestrahlte elektromagnetische Strahlung zu streuen. Dies kann eine Extraktionseffizienz des optoelektronischen Bauelements 5 erhöhen und eine Homogenisierung der austretenden elektromagnetischen Strahlung bewirken. Die Partikel können beispielsweise Siliziumdioxid oder Titandioxid aufweisen. Das Vergussmaterial 180 kann aber auch entfallen. Alternativ oder zusätzlich zum Vergussmaterial 180 kann die Wandung 152 der Kavität 151 beispielsweise eine reflektierende Beschichtung aufweisen.
15 zeigt eine schematische, seitliche Schnittansicht eines optoelektronischen Bauelements 6 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Die sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 6 weist große Ähnlichkeiten zur ersten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1 auf. In der nachfolgenden Beschreibung werden lediglich die Unterschiede erläutert.
Bei der sechsten Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 6 wird der optoelektronische Halbleiterchip 11 nicht auf einem Träger angeordnet. Zunächst werden die wellenlängenkonvertierenden Materialen 161, 162, 163 mittels eines Hilfsformkörpers am optoelektronischen Halbleiterchip 11 angeordnet. Anschließend wird das Formmaterial 150 mittels eines Formverfahrens um die wellenlängenkonvertierenden Materialien 161, 162, 163 angeordnet, wobei die Stirnseite 16 und die der Stirnseite 16 gegenüberliegende Seite des optoelektronischen Halbleiterchips 11 und parallel zur Stirnseite 16 ausgebildete Oberflächen der wellenlängenkonvertierenden Materialien 162, 162, 163 frei von dem Formmaterial 150 bleiben. Unterseitig wird dann eine Isolierung 190 angeordnet, sodass die Stirnseite 16 und die Oberfläche des ersten wellenlängenkonvertierenden Materials 161, die in einer Ebene mit der Stirnseite 16 liegt, von der Isolierung 190 bedeckt sind. Die Isolierung 190 weist an der vom optoelektronischen Halbleiterchip 11 abgewandten Seite angeordnete Kontaktpads 143 auf. Oberseitig wird das optische Element 153 angeordnet.
Im Unterschied zu der ersten, der zweiten und der fünften Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 1, 2, 5 ist die Kavität 151 nicht konisch geöffnet, da die Wandung 152 der Kavität 151 senkrecht zur Isolierung 190 ausgebildet ist. Die sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements 6 kann auch als Chip-Scale Package bezeichnet werden.
Alle in den 8 bis 15 dargestellten optoelektronischen Bauelemente 1, 2, 3, 4, 5, 6 können optoelektronische Halbleiterchips 11, 12, 13, 14, 15 gemäß einer der in den 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen aufweisen.
16 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Anzeigevorrichtung 7 mit einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 1. Die Anzeigevorrichtung 7 kann aber auch optoelektronische Bauelemente 2, 3, 4, 5, 6 gemäß der zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Ausführungsform aufweisen. Dabei sind in 16 insgesamt neun optoelektronische Bauelemente 1 gezeigt, die in einer 3x3-Matrixanordnung angeordnet sind. Dies ist lediglich beispielhaft. Die Anzeigevorrichtung 7 kann eine beliebige Anzahl von optoelektronischen Bauelementen 1 aufweisen. Auch die Anzahl von Zeilen und Spalten der Matrixanordnung kann von der Darstellung der 16 abweichen. Der Einfachheit halber sind in 16 lediglich das Formmaterial 150, die darin ausgebildete Kavitäten 151, die in den Kavitäten 151 angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips 11 der optoelektronischen Bauelemente 1 und die oberen wellenlängenkonvertierenden Materialen 163 dargestellt, wobei auch optoelektronische Halbleiterchips 12, 13, 14, 15 der zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsform in den Kavitäten 151 angeordnet sein können. Alle optoelektronischen Bauelemente 1 können beispielsweise auf einem weiteren Träger angeordnet sein.
Die Anzeigevorrichtung 7 kann beispielsweise ein Farbbildschirm sein. Jedes optoelektronische Bauelement 1 kann in diesem Fall beispielsweise dazu ausgebildet sein, Licht in drei verschiedenen Farben, beispielsweise rot, grün und blau, zu erzeugen. In diesem Fall ist der Farbbildschirm ein RGB-Anzeigebildschirm.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: erste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements
2: zweite Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements
3: dritte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements
4: vierte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements
5: fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements
6: sechste Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements
7: Anzeigevorrichtung
11: erste Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips
12: zweite Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips
13: dritte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips
14: vierte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips
15: fünfte Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips
16: Stirnseite des optoelektronischen Halbleiterchips
20: Substrat
21: Oberseite des Substrats
31: erster lichtemittierender Abschnitt
32: zweiter lichtemittierender Abschnitt
33: dritter lichtemittierender Abschnitt
40: Schichtenfolge der lichtemittierenden Abschnitte
41: erste Schichtenfolge
42: zweite Schichtenfolge
43: dritte Schichtenfolge
50: aktive Region
51: erste aktive Region
52: zweite aktive Region
53: dritte aktive Region
60: obere Schichtenfolge
61: erste obere Schichtenfolge
62: zweite obere Schichtenfolge
63: dritte obere Schichtenfolge
70: untere Schichtenfolge
71: erste untere Schichtenfolge
72: zweite untere Schichtenfolge
73: dritte untere Schichtenfolge
80: Gräben
81: Lücken
90: Stromverteilungsschichten
91: erste elektrische Leiterbahn
92: zweite elektrische Leiterbahn
93: dritte elektrische Leiterbahn
94: vierte elektrische Leiterbahn
95: Finger der ersten elektrischen Leiterbahn
96: Finger der zweiten elektrischen Leiterbahn
97: Finger der dritten elektrischen Leiterbahn
98: Finger der vierten elektrischen Leiterbahn
100: elektrisch isolierendes Material
101: elektrisch isolierende Schicht
102: Oberseite der isolierenden Schicht
103: erster Isolationsabschnitt
104: zweiter Isolationsabschnitt
105: weiteres elektrisch isolierendes Material
111: erste Vertiefung
112: zweite Vertiefung
113: dritte Vertiefung
121: erste elektrische Durchführungen
122: zweite elektrische Durchführungen
123: dritte elektrische Durchführungen
124: vierte elektrische Durchführungen
131: erste isolierende Durchführung
132: zweite isolierende Durchführung
133: dritte isolierende Durchführung
140: Träger
141: Montagefläche des Trägers
142: Unterseite des Trägers
143: Kontaktpads
150: Formmaterial
151: Kavität
152: Wandung der Kavität
153: optisches Element
161: erstes wellenlängenkonvertierendes Material
162: zweites wellenlängenkonvertierendes Material
163: drittes wellenlängenkonvertierendes Material
171: erste Lichtleiterstruktur
172: zweite Lichtleiterstruktur
173: dritte Lichtleiterstruktur
180: Vergussmaterial
190: Isolierung

Claims

Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6), mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (11, 12, 13, 14, 15), wobei der optoelektronische Halbleiterchip (11, 12, 13, 14, 15) ein Substrat (20) aufweist, wobei über einer Oberseite (21) des Substrats (20) mindestens zwei lichtemittierende Abschnitte (31, 32, 33) lateral nebeneinander angeordnet sind, wobei die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) separat ansteuerbar sind.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß Anspruch 1, wobei die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) dazu vorgesehen sind, elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Spektralbereichen zu erzeugen.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) durch eine Schichtenfolge (40) gebildet sind, wobei innerhalb der Schichtenfolge (40) eine aktive Region (50) ausgebildet ist, wobei zwischen den lichtemittierenden Abschnitten (31, 32, 33) Gräben (80) ausgebildet sind, wobei die Gräben (80) die aktive Region (50) vollständig durchtrennen, wodurch die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) voneinander separiert sind.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) durch eine Schichtenfolge (40) gebildet sind, wobei innerhalb der Schichtenfolge (40) eine aktive Region (50) ausgebildet ist, wobei zumindest eine äußerste und von der aktiven Region abgewandte Schicht der Schichtenfolge (40) eine Stromverteilungsschicht (90) ist, wobei die Stromverteilungsschicht (90) Lücken (81) aufweist, wobei die Lücken (81) zwischen den lichtemittierenden Abschnitten (31, 32, 33) ausgebildet sind, wodurch die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) voneinander separiert sind.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) vollständig voneinander separiert sind, wobei die lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) jeweils durch eine Schichtenfolge (41, 42, 43) gebildet werden, wobei innerhalb der Schichtenfolgen (41, 42, 43) jeweils aktive Regionen (51, 52, 53) ausgebildet sind, wobei die Schichtenfolgen (41, 42, 43) der verschiedenen lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) verschiedene Materialsysteme aufweisen.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die an einer Seite der aktiven Region (50, 51, 52, 53) befindlichen Schichten aller lichtemittierenden Abschnitte (31, 32, 33) mittels einer gemeinsamen elektrischen Leiterbahn (94) elektrisch kontaktiert sind, wobei die auf einer entgegengesetzten Seite der aktiven Region (50, 51, 52, 53) befindlichen Schichten verschiedener lichtemittierender Abschnitte (31, 32, 33) mittels separaten elektrischen Leiterbahnen (31, 92, 93) elektrisch kontaktiert sind.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß Anspruch 6, wobei die elektrischen Leiterbahnen (91, 92, 93, 94) verschiedener elektrischer Pole auf sich gegenüberliegenden Seiten der aktiven Region (50, 51 ,52 ,53) angeordnet sind, wobei die jeweils einen lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) kontaktierenden elektrischen Leiterbahnen (91, 92, 93) in Isolationsabschnitte eingebettet sind, wobei die Isolationsabschnitte dazu ausgebildet sind, sich entlang mehrerer lichtemittierender Abschnitte (31, 32, 33) erstreckende elektrische Leiterbahnen (91, 92, 93) derart elektrisch zu isolieren, dass jeweils nur ein lichtemittierender Abschnitt (31, 32, 33) mit einer elektrischen Leiterbahn (91, 92, 93) elektrisch kontaktiert ist.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den lichtemittierenden Abschnitten (31, 32, 33) ein elektrisch isolierendes Material (100) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die elektrischen Leiterbahnen (91, 92, 93, 94) an einer senkrecht zur Oberseite (21) ausgebildeten Stirnseite (16) des optoelektronischen Halbleiterchips (11, 12, 13, 14, 15) zugänglich sind.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf mindestens einem lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) ein wellenlängenkonvertierendes Material (161, 162, 163) angeordnet ist und den lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) zumindest abschnittsweise bedeckt, wobei das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) keinen anderen lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) bedeckt.
Optoelektronisches Bauelement (1, 3, 4, 5, 6) gemäß Anspruch 10, wobei das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) den lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) vollständig abdeckt.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5) gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) das Substrat (20) ringförmig umschließt.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, aufweisend ein weiteres wellenlängenkonvertierendes Material (161, 162, 163), wobei das weitere wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) einen nicht durch das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) bedeckten lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) zumindest abschnittsweise bedeckt, wobei das weitere wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) keinen anderen lichtemittierenden Abschnitt (31, 32, 33) bedeckt.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2, 3, 4, 5) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Träger (140), wobei der optoelektronische Halbleiterchip (11, 12, 13, 14, 15) mit einer zur Oberseite (21) des Substrats (20) senkrecht ausgebildeten Stirnseite (16) über einer Montagefläche (141) des Trägers (140) angeordnet ist, wobei ein Formmaterial (150) über der Montagefläche (141) des Trägers (140) angeordnet ist, wobei das Formmaterial (150) eine Kavität (151) bildet, wobei der optoelektronischen Halbleiterchip (11, 12, 13, 14, 15) in der Kavität (151) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (1, 2) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13 und gemäß Anspruch 14, wobei sich das wellenlängenkonvertierendes Material (161, 162, 163) und/ oder das weitere wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) von dem optoelektronischen Halbleiterchip (11, 12, 13, 14, 15) bis zu dem Formmaterial (150) erstreckt.
Optoelektronisches Bauelement (5) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13 und gemäß Anspruch 14, wobei ein Vergussmaterial (180) in der Kavität (151) angeordnet ist, wobei der optoelektronischen Halbleiterchip (11, 12, 13, 14, 15) und das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) bzw. das weitere wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) in das Vergussmaterial (180) eingebettet sind.
Optoelektronisches Bauelement (5) gemäß Anspruch 16, wobei das Vergussmaterial (180) eingebettete Partikel aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (2) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13 und gemäß einem der Ansprüche 14 und 15, wobei in der Kavität (151) mindestens eine Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) angeordnet ist, wobei sich die Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) von dem nicht durch das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) abgedeckten Bereich des lichtemittierenden Abschnitts (31, 32, 33) bis zum Formmaterial (150) erstreckt, wobei die Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) parallel zur Stirnseite (16) des optoelektronischen Halbleiterchips (11, 12, 13, 14, 15) verlaufend ausgebildet ist, wobei die Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) das Substrat (20) ringförmig umschließt, wobei das wellenlängenkonvertierende Material (161, 162, 163) in Bezug auf die Stirnseite (16) über der Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) angeordnet ist.
Optoelektronisches Bauelement (2) gemäß Anspruch 18, aufweisend eine weitere Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) , wobei sich die Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) und die weitere Lichtleiterstruktur (171, 172, 173) von unterschiedlichen lichtemittierenden Abschnitten (31, 32, 33) ausgehend in der Kavität (151) erstrecken.
Anzeigevorrichtung (7) mit einer Anordnung bestehend aus einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente (1, 2, 3, 4, 5, 6), wobei die optoelektronischen Bauelemente (1, 2, 3, 4, 5, 6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet sind.