DE102018105786A1 - Multipixel chip and method of manufacturing a multi-pixel chip - Google Patents

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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Multipixelchip (1) eine Vielzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Pixeln (3) zur Erzeugung und Abstrahlung von Licht. Ein erster Halbleiterbereich (21) erstreckt sich durchgehend über die Pixel (3). Ein zweiter Halbleiterbereich (22) ist zu den Pixeln (3) strukturiert. Eine aktive Zone (23) zur Erzeugung des Lichts befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich (21, 22). Ein erster Kontakt (41) ist zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (21) vorgesehen und ein zweiter Kontakt (42) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (42). Die aktive Zone (23) ist nur in Richtung parallel zu einer Emissionsseite (10) des Multipixelchips (1) zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Der erste Halbleiterbereich (21) ist pro Pixel (3) im Querschnitt gesehen pilzförmig gestaltet.In one embodiment, the optoelectronic multipixel chip (1) comprises a plurality of electrically individually controllable pixels (3) for generating and emitting light. A first semiconductor region (21) extends continuously over the pixels (3). A second semiconductor region (22) is structured to the pixels (3). An active zone (23) for generating the light is located between the first and the second semiconductor region (21, 22). A first contact (41) is provided for electrical contacting of the first semiconductor region (21) and a second contact (42) for electrical contacting of the second semiconductor region (42). The active zone (23) is set up only in the direction parallel to an emission side (10) of the multipixel chip (1) for generating the light. The first semiconductor region (21) is designed mushroom-shaped per pixel (3) in cross section.

Description

Es wird ein Multipixelchip angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Multipixelchips angegeben.A multipixel chip is specified. In addition, a method for producing a multipixel chip is specified.

Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, einen Multipixelchip anzugeben, der effizient in einzelne Pixel strukturiert ist.An object to be solved is to specify a multipixel chip that is efficiently structured into individual pixels.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Multipixelchip mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.This object is achieved inter alia by a multipixel chip having the features of claim 1. Preferred developments are the subject of the other claims.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der optoelektronische Multipixelchip eine Vielzahl von Pixeln auf. Die Pixel sind in Gruppen oder einzeln elektrisch ansteuerbar. Die Pixel sind zur Erzeugung und zur Abstrahlung von Licht eingerichtet. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Multipixelchip insbesondere um einen pixelierten LED-Chip.In accordance with at least one embodiment, the optoelectronic multipixel chip has a multiplicity of pixels. The pixels are electrically controllable in groups or individually. The pixels are set up to generate and emit light. In other words, the multipixel chip is in particular a pixelated LED chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen ersten Halbleiterbereich. Beispielsweise ist der erste Halbleiterbereich n-leitend. Der erste Halbleiterbereich kann aus einer einzigen Halbleiterschicht bestehen oder auch aus mehreren Halbleiterschichten zusammengesetzt sein. Zumindest eine Halbleiterschicht des ersten Halbleiterbereichs erstreckt sich durchgehend über einige der Pixel oder über alle Pixel hinweg.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a first semiconductor region. For example, the first semiconductor region is n-type. The first semiconductor region can consist of a single semiconductor layer or can also be composed of a plurality of semiconductor layers. At least one semiconductor layer of the first semiconductor region extends continuously over some or all of the pixels.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen zweiten Halbleiterbereich, der beispielsweise p-dotiert ist. Der zweite Halbleiterbereich weist somit einen anderen Leitfähigkeitstyp auf als der erste Halbleiterbereich. Ferner ist der zweite Halbleiterbereich zu den Pixeln strukturiert.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a second semiconductor region, which is p-doped, for example. The second semiconductor region thus has a different conductivity type than the first semiconductor region. Furthermore, the second semiconductor region is structured to the pixels.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip eine aktive Zone. Die aktive Zone ist zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Die aktive Zone ist zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet. Bevorzugt wird in allen Pixeln in der aktiven Zone Licht der gleichen Farbe und/oder der gleichen spektralen Zusammensetzung erzeugt, im Rahmen der Herstellungstoleranzen.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises an active zone. The active zone is set up to generate the light. The active zone is arranged between the first and the second semiconductor region. Preferably, in all pixels in the active zone, light of the same color and / or the same spectral composition is produced, within the manufacturing tolerances.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden der erste Halbleiterbereich, die aktive Zone und der zweite Halbleiterbereich eine Halbleiterschichtenfolge. Die aktive Zone enthält zur Erzeugung der Strahlung bevorzugt einen pn-Übergang, eine Einfachquantentopfstruktur oder eine Mehrfachquantentopfstruktur.In accordance with at least one embodiment, the first semiconductor region, the active zone and the second semiconductor region form a semiconductor layer sequence. The active zone preferably contains a pn junction, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure for generating the radiation.

Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamAs oder wie AlnGamIn1-n-mAskP1-k, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.The semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material. The semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In 1 nm Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In 1 nm Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In 1 nm Ga m As or as Al n Ga m In 1 nm As k P 1-k , where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≦ 1 and n + m ≦ 1 and 0 ≦ k <1. For at least one layer or for all layers of the semiconductor layer sequence, 0 <n ≦ 0.8, 0.4 ≦ m <1 and n + m ≦ 0.95 and 0 <k ≦ 0.5 preferably apply here. In this case, the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, only the essential constituents of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence, that is to say Al, As, Ga, In, N or P, are indicated, even if these may be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt. Der erste und der zweite Kontakt sind zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs beziehungsweise des zweiten Halbleiterbereichs gestaltet. Bevorzugt sind der erste und der zweite Kontakt metallische Kontakte, können optional aber auch transparente leitfähige Oxide, kurz TCOs, umfassen. Insbesondere der zweite Kontakt ist ebenso zu den Pixeln strukturiert, sodass der zweite Kontakt bevorzugt durch eine Vielzahl inselförmiger Teilgebiete gebildet ist, um die Pixel über den zweiten Kontakt elektrisch unabhängig voneinander ansteuern zu können.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a first contact and a second contact. The first and the second contact are designed for electrically contacting the first semiconductor region or the second semiconductor region. The first and the second contact are preferably metallic contacts, but may optionally also comprise transparent conductive oxides, in short TCOs. In particular, the second contact is also structured to the pixels, so that the second contact is preferably formed by a plurality of island-shaped partial areas in order to be able to control the pixels electrically independently of one another via the second contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die aktive Zone nur in Bereichen, die parallel zu einer Emissionsseite des Multipixelchips orientiert sind, zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Die Emissionsseite ist insbesondere senkrecht zu einer Hauptwachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert. In geometrischer Hinsicht weist die aktive Zone Bereiche auf, die schräg zur Emissionsseite verlaufen. Diese Bereiche der aktiven Zone sind jedoch nicht zur Erzeugung des Lichts gestaltet und tragen zu einer Gesamtleuchtstärke des Multipixelchips bevorzugt zu höchstens 5 % oder 1 % oder 0,2 % bei und sind damit hinsichtlich der Lichtemission vernachlässigbar.In accordance with at least one embodiment, the active zone is set up only in areas oriented parallel to an emission side of the multipixel chip for generating the light. The emission side is oriented in particular perpendicular to a main growth direction of the semiconductor layer sequence. In geometric terms, the active zone has areas that are oblique to the emission side. However, these regions of the active zone are not designed to generate the light and contribute to a total luminous intensity of the multipixel chip preferably at most 5% or 1% or 0.2% and are therefore negligible in terms of light emission.

Die Begriffe „parallel“ und „senkrecht“ werden hier und im Folgenden bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 10° oder 5° oder 1° verstanden.The terms "parallel" and "vertical" are understood here and below preferably with a tolerance of at most 10 ° or 5 ° or 1 °.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste Halbleiterbereich pro Pixel im Querschnitt gesehen pilzförmig gestaltet. Das heißt, ausgehend von einer zusammenhängenden Basisschicht weist der erste Halbleiterbereich in Richtung weg von der Emissionsseite pro Pixel je zuerst schmälere Füße auf. Ausgehend von den Füßen erfolgt pro Pixel nachfolgend eine Verbreiterung, sodass gegenüber den Füßen breitere Köpfe gebildet sind. Dabei sind sowohl die Basisschicht als auch die Füße und die Köpfe Teile des ersten Halbleiterbereichs. Insbesondere die Füße und die Köpfe können ohne zeitliche Unterbrechung ineinander übergehend epitaktisch gewachsen werden.In accordance with at least one embodiment, the first semiconductor region per pixel is mushroom-shaped when viewed in cross-section. That is, starting from a contiguous base layer, the first semiconductor region in the direction away from the emission side per pixel has first narrower ones Feet up. Starting from the feet, a broadening follows per pixel, so that broader heads are formed opposite the feet. Both the base layer and the feet and the heads are parts of the first semiconductor region. In particular, the feet and the heads can be epitaxially grown without temporal interruption in one another.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Multipixelchip eine Vielzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Pixeln zur Erzeugung und Abstrahlung von Licht. Ein erster Halbleiterbereich erstreckt sich mit zumindest einer Halbleiterschicht durchgehend über zumindest einige der Pixel. Ein zweiter Halbleiterbereich, der einen anderen Leitfähigkeitstyp aufweist als der erste Halbleiterbereich, ist zu den Pixeln strukturiert. Eine aktive Zone zur Erzeugung des Lichts befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich. Ein erster Kontakt ist zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs vorgesehen und ein zweiter Kontakt zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs. In at least one embodiment, the optoelectronic multipixel chip comprises a multiplicity of electrically individually controllable pixels for generating and emitting light. A first semiconductor region extends with at least one semiconductor layer continuously over at least some of the pixels. A second semiconductor region, which has a different conductivity type than the first semiconductor region, is structured to form the pixels. An active zone for generating the light is located between the first and the second semiconductor region. A first contact is provided for electrical contacting of the first semiconductor region and a second contact for electrical contacting of the second semiconductor region.

Die aktive Zone ist nur in Richtung parallel zu einer Emissionsseite des Multipixelchips zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Der erste Halbleiterbereich ist pro Pixel im Querschnitt gesehen pilzförmig gestaltet, sodass der erste Halbleiterbereich ausgehend von einer zusammenhängenden Basisschicht in Richtung weg von der Emissionsseite pro Pixel je zumindest schmälere Füße und nachfolgend breitere Köpfe aufweist.The active zone is set only in the direction parallel to an emission side of the multi-pixel chip for generating the light. The first semiconductor region has a mushroom-shaped design per pixel, so that the first semiconductor region, starting from a continuous base layer in the direction away from the emission side per pixel, has at least narrower feet and subsequently wider heads.

Monolithische, also aus einem zusammenhängenden Halbleiter gestaltete pixelierte Chips werden üblicherweise mit vergleichsweise großem Aufwand aus planaren Epitaxiestrukturen hergestellt. Durch hohe Anforderungen an eine Genauigkeit von Strukturierungsprozessen ist eine erreichbare Pixelgröße und damit eine Auflösung solcher Chips begrenzt. Insbesondere führen Plasmaprozesse, die zum Unterteilen des Halbleiters in die Pixel verwendet werden, zu Schädigungen von Seitenflanken, was zu einer schlechteren Leistung und Stabilität der Pixel führt. Der hier beschriebene Multipixelchip und das hier beschriebene Verfahren erlauben dagegen die Herstellung von monolithisch pixelierten Chips mit sehr kleinen Abständen zwischen den Pixeln, ohne die Verwendung von Plasmaprozessen zum Strukturieren der Halbleiterschichtenfolge.Monolithic, ie pixelated chips designed from a coherent semiconductor are usually produced from planar epitaxy structures with comparatively great effort. Due to high demands on an accuracy of structuring processes, an achievable pixel size and thus a resolution of such chips is limited. In particular, plasma processes used to divide the semiconductor into the pixels result in side edge damage, resulting in poorer pixel performance and stability. In contrast, the multipixel chip described here and the method described here permit the production of monolithically pixelated chips with very small spacings between the pixels, without the use of plasma processes for structuring the semiconductor layer sequence.

Insbesondere aufgrund einer Maskenschicht schon beim Wachsen der Pixel kann komplett auf eine Strukturierung von Halbleitermaterialien durch Plasmaprozesse verzichtet werden, einhergehend mit der Vermeidung von Plasmaschäden an Seitenflächen. Solche Plasmaschäden können zu Leckstrompfaden führen oder für Degradationsmechanismen verantwortlich sein. Bei dem hier beschriebenen Multipixelchip und dem hier beschriebenen Verfahren werden die Pixel epitaktisch definiert. Für einen n-Kontakt ist hierzu insbesondere eine dielektrische Schicht zu öffnen. Zusätzlich ist ein pn-Übergang und/oder eine aktive Zone in der Epitaxieschicht vergraben und liegt nicht wie bei herkömmlich strukturierten Mesaflanken frei.In particular due to a mask layer already during the growth of the pixels, structuring of semiconductor materials by plasma processes can be dispensed with completely, along with the avoidance of plasma damage on side surfaces. Such plasma damage can lead to leakage current paths or be responsible for degradation mechanisms. In the multipixel chip described herein and the method described herein, the pixels are epitaxially defined. For a n-contact, in particular a dielectric layer is to be opened for this purpose. In addition, a pn junction and / or an active zone is buried in the epitaxial layer and is not exposed as in conventionally structured mesaflanks.

Für die epitaktische Definition der Pixel wird bevorzugt auf einer n-GaN-Schicht eine Wachstumsmaske etwa aus Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid strukturiert. Öffnungen im Maskenmaterial definieren die späteren Pixel, insbesondere die Füße. Durch dieses Verfahren sind auch sehr kleine Abstände zwischen den einzelnen Pixeln möglich. In den Öffnungen wird die Halbleiterschichtenfolge für die Pixel gewachsen, also insbesondere die Füße und die Köpfe.For the epitaxial definition of the pixels, a growth mask, for example, of silicon dioxide or silicon nitride is preferably patterned on an n-GaN layer. Openings in the mask material define the later pixels, especially the feet. By this method, very small distances between the individual pixels are possible. In the openings, the semiconductor layer sequence is grown for the pixels, ie in particular the feet and the heads.

Durch dieses Wachstumsverfahren wird der bevorzugt p-dotierte zweite Halbleiterbereich auch an den Seitenflanken der Pixel gewachsen, sodass die gesamte Struktur keinen seitlich freiliegenden pn-Übergang aufweist. Dies erleichtert eine Passivierung des Halbleitermaterials. Zusätzlich kann auf einer p-dotierten Oberfläche eine große reflektierende Kontaktschicht aufgebracht werden, ohne dass der pn-Übergang kurzgeschlossen wird. Mit dieser Methode kann eine reflektierende Fläche vergrößert werden und auch größer sein als eine aktive Fläche der aktiven Zone in den einzelnen Pixeln. Hierdurch sind optische Verluste an Randbereichen der Pixel minimierbar.As a result of this growth method, the preferably p-doped second semiconductor region is also grown on the side edges of the pixels, so that the entire structure has no laterally exposed pn junction. This facilitates passivation of the semiconductor material. In addition, a large reflective contact layer can be deposited on a p-doped surface without shorting the pn junction. With this method, a reflecting surface can be enlarged and also be larger than an active area of the active zone in the individual pixels. As a result, optical losses at edge regions of the pixels can be minimized.

Insbesondere für den n-Kontakt ist lediglich die Wachstumsmaske zwischen den Pixeln zu öffnen. Die n-GaN-Oberfläche kann direkt kontaktiert werden. Alternativ kann bereits vor der Aufbringung der Wachstumsmaske ein Kontaktmaterial aufgebracht werden, um eine größere Anschlussfläche an das n-GaN zu ermöglichen. Für die Kontaktierung einer Metallschicht am n-GaN reichen kleinere Ausnehmungen in der darüber liegenden Wachstumsmaske. Ferner kann alternativ der n-Kontakt auch im Bereich zwischen Pixeln von einer n-Seite her aufgebracht werden.Especially for the n-contact, only the growth mask between the pixels can be opened. The n-GaN surface can be contacted directly. Alternatively, a contact material can be applied even before the application of the growth mask in order to allow a larger connection area to the n-type GaN. For the contacting of a metal layer on the n-GaN, smaller recesses in the overlying growth mask are sufficient. Furthermore, alternatively, the n-contact can also be applied in the area between pixels from an n-side.

Ein Kontaktmaterial, das zwischen den Pixeln aufgebracht wird, also auf der n-Seite und/oder auf der p-Seite, kann zusätzlich ein optisches Übersprechen zwischen den einzelnen Pixeln reduzieren oder unterbinden. Damit ist ein Kontrast zwischen den Pixeln erhöhbar.A contact material that is applied between the pixels, ie on the n-side and / or on the p-side, can additionally reduce or prevent optical crosstalk between the individual pixels. Thus, a contrast between the pixels can be increased.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip eine Maskenschicht. Die Maskenschicht ist zur Strukturierung in die Pixel gestaltet. Insbesondere ist die Maskenschicht aus einem Material, auf dem das Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge nicht oder nur schlecht wächst.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a mask layer. The mask layer is designed to be patterned into the pixels. In particular, the mask layer is made of a material on which the semiconductor material the semiconductor layer sequence does not grow or grows poorly.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen zweiten Spiegel. Der zweite Spiegel befindet sich bevorzugt direkt an dem zweiten Halbleiterbereich. Über dem zweiten Spiegel ist es möglich, Strom in dem zweiten Halbleiterbereich einzuprägen. Bei dem zweiten Spiegel kann es sich um einen Metallspiegel, einen TCO-Spiegel oder einen Kombinationsspiegel, also einem Metallspiegel mit einer TCO-Kontaktschicht und optional mit einem dielektrischen Spiegel, handeln.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a second mirror. The second mirror is preferably located directly on the second semiconductor region. Above the second mirror, it is possible to impress current in the second semiconductor region. The second mirror may be a metal mirror, a TCO mirror or a combination mirror, ie a metal mirror with a TCO contact layer and optionally with a dielectric mirror.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft die Maskenschicht parallel zur Emissionsseite und bedeckt die Basisschicht zum Teil. Die Füße sind aus Öffnungen der Maskenschicht heraus gewachsen. Insbesondere ist die gesamte Basisschicht in Draufsicht gesehen und an einer den Kontakten zugewandten Seite von der Maskenschicht zusammen mit den Füßen und einer elektrischen Kontaktierung der Basisschicht bedeckt.In accordance with at least one embodiment, the mask layer extends parallel to the emission side and partially covers the base layer. The feet have grown out of openings of the mask layer. In particular, the entire base layer is seen in plan view and covered on a contact side facing the mask layer together with the feet and an electrical contact of the base layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umrahmt die Maskenschicht die Füße in Draufsicht gesehen. Das heißt, die Maskenschicht erstreckt sich bevorzugt jeweils in einer durchgehenden Bahn um den zugeordneten Fuß herum.In accordance with at least one embodiment, the mask layer frames the feet as seen in plan view. That is, the mask layer preferably extends in each case in a continuous path around the associated foot.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Maskenschicht zum Teil von den Köpfen bedeckt. Das heißt, die Köpfe werden ausgehend von den Füßen insbesondere dreidimensional gewachsen, sodass eine Dicke der Köpfe näherungsweise einen Überstand der Köpfe auf die Maskenschicht entsprechen kann, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens einem Faktor 5 oder 3 oder 1,5.In accordance with at least one embodiment, the mask layer is partially covered by the heads. That is, the heads are grown in particular three-dimensionally starting from the feet, so that a thickness of the heads can approximately correspond to a projection of the heads on the mask layer, for example with a tolerance of at most a factor of 5 or 3 or 1.5.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform füllt die Maskenschicht einen Bereich zwischen der Basisschicht und den Köpfen vollständig aus. Dies gilt insbesondere in Richtung senkrecht zur Emissionsseite. Damit ist es möglich, dass in der Halbleiterschichtenfolge keine Lücken auftreten, insbesondere nicht im Bereich der Füße.In accordance with at least one embodiment, the mask layer completely fills a region between the base layer and the heads. This is especially true in the direction perpendicular to the emission side. This makes it possible that no gaps occur in the semiconductor layer sequence, in particular not in the region of the feet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Maskenschicht zwischen zumindest manchen der Pixel eine Ausnehmung auf. Durch die Ausnehmung hindurch ist der erste Kontakt in Richtung zum ersten Halbleiterbereich geführt. Dabei kann der erste Kontakt den ersten Halbleiterbereich berühren.In accordance with at least one embodiment, the mask layer has a recess between at least some of the pixels. Through the recess, the first contact is guided in the direction of the first semiconductor region. In this case, the first contact can touch the first semiconductor region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen ersten Spiegel. Der erste Spiegel befindet sich bevorzugt direkt an dem ersten Halbleiterbereich. Insbesondere ist der erste Spiegel über den ersten Kontakt unmittelbar elektrisch kontaktiert. Damit kann der erste Spiegel zu einer Stromeinprägung von dem ersten Kontakt in den ersten Halbleiterbereich eingerichtet sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Spiegel um einen Metallspiegel. Alternativ kann wie beim zweiten Spiegel ein TCO-Spiegel oder wiederum ein Kombinationsspiegel aus Metall und TCO und optional zumindest einem Dielektrikum oder auch ein eventuell elektrisch leitfähiger Bragg-Spiegel verwendet werden.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a first mirror. The first mirror is preferably located directly on the first semiconductor region. In particular, the first mirror is electrically contacted directly via the first contact. Thus, the first mirror can be set up to impress current from the first contact into the first semiconductor region. Preferably, the first mirror is a metal mirror. Alternatively, as in the second mirror, a TCO mirror or in turn a combination mirror made of metal and TCO and optionally at least one dielectric or even a possibly electrically conductive Bragg mirror can be used.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der erste Spiegel teilweise oder vollständig zwischen der Basisschicht und der Maskenschicht. Das heißt, der erste Spiegel kann unter der Maskenschicht teilweise oder vollständig vergraben vorliegen. Damit lässt sich gegenüber der Verwendung nur des ersten Kontakts eine vergrößerte elektrische Kontaktfläche hin zu dem ersten Halbleiterbereich realisieren.In accordance with at least one embodiment, the first mirror lies partially or completely between the base layer and the mask layer. That is, the first mirror may be partially or completely buried under the mask layer. In this way, compared with the use of only the first contact, an enlarged electrical contact surface can be realized towards the first semiconductor region.

Alternativ kann anstelle des ersten Spiegels insbesondere für einen n-Kontakt auch ein transparentes leitfähiges Oxid, kurz TCO, verwendet werden, das nicht oder nicht signifikant reflektiert. Ebenso kann anstelle des ersten Spiegels eine absorbierende Komponente vorhanden sein, um zum Beispiel einen Kontrast zwischen den Pixeln zu erhöhen.Alternatively, instead of the first mirror, in particular for an n-contact, it is also possible to use a transparent conductive oxide, TCO for short, which does not reflect or does not significantly reflect. Also, instead of the first mirror, an absorbing component may be present to increase, for example, a contrast between the pixels.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Maskenschicht und der erste Spiegel zwischen der Basisschicht und den Köpfen jeweils gitternetzförmig gestaltet, wobei die Maskenschicht bevorzugt den ersten Spiegel überdeckt. Das heißt, pro Fuß ist eine Vielzahl von Ausnehmungen in der Maskenschicht und in dem ersten Spiegel gebildet. An einer dem Basisbereich abgewandten Seite der Maskenschicht ist der erste Halbleiterbereich dann je zu den in sich zusammenhängenden und pro Pixel lückenlosen Köpfen zusammengewachsen. Mit anderen Worten bilden die Ausnehmungen in der Maskenschicht einzelne Wachstumsinseln, von denen ausgehend die Inseln, aus denen der entsprechende Fuß zusammengesetzt ist, zu dem einstückigen Kopf zusammenwachsen.In accordance with at least one embodiment, the mask layer and the first mirror each have a grid-like design between the base layer and the heads, the mask layer preferably covering the first mirror. That is, per foot, a plurality of recesses are formed in the mask layer and in the first mirror. At a side of the mask layer facing away from the base region, the first semiconductor region is then grown together to form the coherent and per pixel-free heads. In other words, the recesses in the mask layer form individual growth islands, from which, starting from the islands, from which the corresponding foot is composed, grow together to the one-piece head.

Eine Dicke der Füße entspricht bevorzugt einer Dicke der Maskenschicht oder einer Dicke der Maskenschicht zusammen mit dem ersten Spiegel, der sich zwischen der Maskenschicht und der Basisschicht befindet.A thickness of the feet preferably corresponds to a thickness of the mask layer or a thickness of the mask layer together with the first mirror located between the mask layer and the base layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip eine oder mehrere elektrisch isolierende Passivierungsschichten. Die mindestens eine Passivierungsschicht befindet sich an einer der Emissionsseite abgewandten Seite des ersten und/oder des zweiten Halbleiterbereichs. Es ist möglich, dass die Passivierungsschicht von einer der Emissionsseite abgewandten Oberseite des zweiten Halbleiterbereichs bis zur Maskenschicht reicht und die Maskenschicht zumindest teilweise bedeckt und berührt.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises one or more electrically insulating passivation layers. The at least one passivation layer is located on a side of the first and / or the second semiconductor region which faces away from the emission side. It is possible that the passivation layer extends from an upper side of the second semiconductor region facing away from the emission side up to the mask layer, and the mask layer at least partially covered and touched.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist keine Maskenschicht vorhanden. In diesem Fall füllt die Passivierungsschicht bevorzugt einen Bereich zwischen der Basisschicht und den Köpfen vollständig aus, insbesondere in Richtung senkrecht zur Emissionsseite. Das heißt, beim Entfernen der Maskenschicht verbleiben Hinterschneidungen unterhalb der Köpfe und hin zur Basisschicht. Diese Hinterschneidungen werden beim Erzeugen der Passivierungsschicht von einem Material der Passivierungsschicht bevorzugt vollständig ausgefüllt. Damit verbleiben trotz des Entfernens der Maskenschicht im Bereich der Füße keine Lücken in der Halbleiterschichtenfolge.According to at least one embodiment, no mask layer is present. In this case, the passivation layer preferably completely fills a region between the base layer and the heads, in particular in the direction perpendicular to the emission side. That is, when the mask layer is removed, undercuts remain below the heads and toward the base layer. These undercuts are preferably completely filled when producing the passivation layer of a material of the passivation layer. Despite the removal of the mask layer in the region of the feet, no gaps remain in the semiconductor layer sequence.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Passivierungsschicht zwischen zumindest manchen der Pixel eine Ausnehmung auf, insbesondere eine punktförmige Ausnehmung. Durch die Ausnehmung hindurch ist der erste Kontakt in Richtung zum ersten Halbleiterbereich geführt. Damit kann durch die Passivierungsschicht hindurch eine elektrische Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs erfolgen. Es ist möglich, dass die Passivierungsschicht den optional vorhandenen ersten Spiegel teilweise bedeckt, sodass der erste Spiegel unter der Passivierungsschicht zusammen mit dem ersten Kontakt vergraben sein kann.In accordance with at least one embodiment, the passivation layer has a recess between at least some of the pixels, in particular a punctiform recess. Through the recess, the first contact is guided in the direction of the first semiconductor region. Thus, an electrical contacting of the first semiconductor region can take place through the passivation layer. It is possible that the passivation layer partially covers the optionally present first mirror, such that the first mirror may be buried under the passivation layer together with the first contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der zweite Spiegel die Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs im Gebiet der Köpfe überwiegend oder vollständig. Überwiegend bedeutet bevorzugt zu mindestens 50 % oder 70 % oder 90 %. Damit lässt sich eine hohe Reflektivität der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung hin zur Emissionsseite erreichen. Optional handelt es sich bei dem zweiten Spiegel um eine Kombination aus einem metallischen Spiegel und einem dielektrischen Spiegel, insbesondere um Verluste neben dem Metallspiegel zu minimieren.According to at least one embodiment, the second mirror predominantly or completely covers the side surfaces of the second semiconductor region in the region of the heads. Predominantly means preferably at least 50% or 70% or 90%. This makes it possible to achieve a high reflectivity of the radiation generated in the active zone towards the emission side. Optionally, the second mirror is a combination of a metallic mirror and a dielectric mirror, particularly to minimize losses adjacent to the metal mirror.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der zweite Kontakt des jeweils zugehörigen Pixels in Draufsicht gesehen zu mindestens 25 % oder 50 % oder 70 % oder 90 %. Damit kann der zweite Kontakt selbst als Spiegel wirken und der zweite Spiegel kann optional entfallen.In accordance with at least one embodiment, the second contact of the respectively associated pixel covered in plan view covers at least 25% or 50% or 70% or 90%. Thus, the second contact itself can act as a mirror and the second mirror can optionally be omitted.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der erste Kontakt teilweise oder vollständig in Gräben zwischen benachbarten Pixeln. Die Gräben reichen bis zur Maskenschicht, zur Passivierungsschicht oder zur Basisschicht, sodass insbesondere zusammen mit dem ersten Spiegel eine elektrische Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs gegeben ist. Durch eine Anordnung der ersten Kontakte zumindest zum Teil in den Gräben können der erste und der zweite Kontakt an derselben Seite der Basisschicht angebracht sein. Damit kann der Multipixelchip als Flip-Chip gestaltet sein.In accordance with at least one embodiment, the first contact is partially or completely located in trenches between adjacent pixels. The trenches extend to the mask layer, to the passivation layer or to the base layer, so that, in particular, together with the first mirror, electrical contacting of the first semiconductor region is provided. By arranging the first contacts at least partially in the trenches, the first and second contacts may be attached to the same side of the base layer. Thus, the multipixel chip can be designed as a flip-chip.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der erste Kontakt ausgehend von den Gräben an eine der Basisschicht abgewandte Oberseite des zweiten Halbleiterbereichs. Damit können der erste und der zweite Kontakt in einer gemeinsamen Ebene liegen. Somit ist zur elektrischen Kontaktierung des ersten und des zweiten Kontakts bevorzugt kein Höhenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt zu überbrücken.In accordance with at least one embodiment, the first contact extends from the trenches to an upper side of the second semiconductor region facing away from the base layer. Thus, the first and the second contact can lie in a common plane. Thus, for electrical contacting of the first and the second contact preferably no height difference between the first and the second contact to bridge.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste Kontakt an der Emissionsseite an der Basisschicht angebracht. Durch diese Anordnung sind Ausnehmungen oder Durchbrüche durch die Maskenschicht und/oder die Passivierungsschicht hindurch vermeidbar. Damit können der erste und der zweite Kontakt an verschiedenen Seiten der Basisschicht angebracht sein.In accordance with at least one embodiment, the first contact is attached to the emission layer on the base layer. By this arrangement, recesses or openings through the mask layer and / or the passivation layer can be avoided. Thus, the first and second contacts may be attached to different sides of the base layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen benachbarten Pixeln eine bevorzugt elektrisch isolierende Planarisierung. Es ist möglich, dass die Planarisierung in Richtung weg von der Basisschicht bündig mit dem zweiten Halbleiterbereich abschließt.According to at least one embodiment, a preferably electrically insulating planarization is located between adjacent pixels. It is possible that the planarization in the direction away from the base layer is flush with the second semiconductor region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der zweite Kontakt auf die Planarisierung. Mit anderen Worten ist die Planarisierung zum Teil von dem zweiten Kontakt und optional von dem zweiten Spiegel bedeckt.In accordance with at least one embodiment, the second contact extends to the planarization. In other words, the planarization is partially covered by the second contact and optionally by the second mirror.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist durch die Planarisierung eine Durchkontaktierung hindurch geformt. Über die zumindest eine Durchkontaktierung ist es möglich, den ersten Kontakt von einer der Basisschicht abgewandten Oberseite der Planarisierung bis zum ersten Spiegel oder bis zum ersten Halbleiterbereich zu führen.In accordance with at least one embodiment, a via is formed by the planarization. Via the at least one via, it is possible to guide the first contact from an upper side of the planarization facing away from the base layer to the first mirror or to the first semiconductor region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verfügen mehrere oder alle der Pixel über einen gemeinsamen ersten Kontakt. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Kontakt um ein gemeinsames Spannungspotential wie einen Erdkontakt. Gleichzeitig verfügt bevorzugt jedes Pixel oder kleine Gruppen von Pixeln über einen eigenen zweiten Kontakt, sodass trotz des gemeinsamen ersten Kontakts die Pixel oder die Gruppen einzeln elektrisch ansteuerbar sind.In accordance with at least one embodiment, several or all of the pixels have a common first contact. For example, the first contact is a common voltage potential, such as a ground contact. At the same time, each pixel or small groups of pixels preferably has its own second contact, so that, in spite of the common first contact, the pixels or the groups are individually electrically controllable.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der erste Kontakt, der für mehrere der Pixel vorgesehen ist, in Draufsicht gesehen zwischen den zugehörigen Pixeln. Dabei kann der erste Kontakt punktförmig oder wie ein Gitternetz geformt sein. Punktförmig bedeutet beispielsweise, dass die zugehörige Ausnehmung in der Maskenschicht und/oder der Passivierungsschicht für den ersten Kontakt eine Fläche von höchstens 20 % oder 5 % oder 2 % einer Fläche des zumindest einen zugehörigen Pixels aufweist. Dies gilt insbesondere in Draufsicht gesehen.In accordance with at least one embodiment, the first contact, which is provided for a plurality of the pixels, is located between the associated pixels when viewed in plan view. The first one can do this Contact punctiform or shaped like a grid. For example, dot-shaped means that the associated recess in the mask layer and / or the passivation layer for the first contact has an area of at most 20% or 5% or 2% of an area of the at least one associated pixel. This is especially true in plan view.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Pixel in Draufsicht gesehen in einem quadratischen, rechteckigen oder hexagonalen Gitter angeordnet. Damit lässt sich erreichen, dass mehrere Pixel, insbesondere mit nachgeschaltete Leuchtstoffen für unterschiedliche Farben, effizient zu einem Bildpunkt zusammenschaltbar sind.In accordance with at least one embodiment, the pixels are arranged in a quadratic, rectangular or hexagonal grid as seen in plan view. This makes it possible to achieve that several pixels, in particular with downstream phosphors for different colors, can be efficiently interconnected to form one pixel.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Flächenanteil der Pixel an einer Gesamtfläche der Emissionsseite bei mindestens 60 % oder 70 % oder 80 %. Alternativ oder zusätzlich liegt dieser Flächenanteil bei höchstens 95 % oder 90 % oder 80 %. Dieser hohe Flächenanteil ist insbesondere durch eine hexagonale Anordnung der Pixel erzielbar.According to at least one embodiment, an area ratio of the pixels on a total area of the emission side is at least 60% or 70% or 80%. Alternatively or additionally, this area proportion is at most 95% or 90% or 80%. This high area ratio can be achieved in particular by a hexagonal arrangement of the pixels.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die Halbleiterschichtenfolge auf dem Materialsystem AlInGaN. In diesem Fall ist die aktive Zone bevorzugt zur Erzeugung von nahultravioletter Strahlung oder von blauem Licht oder, weniger bevorzugt, von grünem Licht eingerichtet. Eine Wellenlänge maximaler Intensität des in der aktiven Zone erzeugten Lichts liegt bevorzugt bei mindestens 405 nm oder 430 nm und/oder bei höchstens 550 nm oder 520 nm oder 480 nm oder 470 nm. Basiert die Halbleiterschichtenfolge auf einem anderen Materialsystem, so kann in der aktiven Zone alternativ auch grünes, oranges oder rotes Licht oder auch infrarote Strahlung erzeugt werden.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor layer sequence is based on the AlInGaN material system. In this case, the active zone is preferably configured to produce near ultraviolet radiation or blue light or, less preferably, green light. A wavelength of maximum intensity of the light generated in the active zone is preferably at least 405 nm or 430 nm and / or at most 550 nm or 520 nm or 480 nm or 470 nm. If the semiconductor layer sequence is based on a different material system, then in the active Zone alternatively green, orange or red light or infrared radiation can be generated.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füße eine Breite von mindestens 2 µm oder 4 µm oder 10 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Breite bei höchstens 150 µm oder 100 µm oder 50 µm oder 20 µm. Dabei liegt ein seitlicher Überstand der Köpfe über die Füße bevorzugt ringsum bei mindestens 0,1 µm oder 0,2 µm oder 0,4 µm und/oder bei höchstens 1,5 µm oder 1 µm oder 0,6 µm. Eine Dicke der Köpfe beträgt bevorzugt mindestens 30 nm oder 50 nm oder 100 nm und/oder höchstens 2 µm oder 1 µm oder 0,6 µm.In accordance with at least one embodiment, the feet have a width of at least 2 μm or 4 μm or 10 μm. Alternatively or additionally, this width is at most 150 μm or 100 μm or 50 μm or 20 μm. In this case, a lateral projection of the heads over the feet is preferably around at least 0.1 μm or 0.2 μm or 0.4 μm and / or at most 1.5 μm or 1 μm or 0.6 μm. A thickness of the heads is preferably at least 30 nm or 50 nm or 100 nm and / or at most 2 μm or 1 μm or 0.6 μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Pixel ein Aspektverhältnis aus einer Breite und einer Höhe von mindestens 1 oder 3 oder 5 oder 8 auf. Alternativ oder zusätzlich liegt das Aspektverhältnis bei höchstens 300 oder 100 oder 50 oder 20.In accordance with at least one embodiment, the pixels have an aspect ratio of a width and a height of at least 1 or 3 or 5 or 8. Alternatively or additionally, the aspect ratio is at most 300 or 100 or 50 or 20.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Basisschicht an der Emissionsseite mit einer Aufrauung versehen. Die Aufrauung ist bevorzugt auf die Basisschicht begrenzt, sodass die Füße von der Aufrauung nicht betroffen sind.In accordance with at least one embodiment, the base layer is provided with a roughening on the emission side. The roughening is preferably limited to the base layer, so that the feet are not affected by the roughening.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Multipixelchip auf einem Träger angeordnet. Bei dem Träger kann es sich um einen Siliziumträger handeln, der etwa auf Basis von CMOS eine Vielzahl von Ansteuereinrichtungen insbesondere für den zweiten Kontakt und damit für die einzelnen Pixel aufweist. Ebenso kann der Träger auch ohne Ansteuerelektronik ausgeführt sein, beispielsweise als mechanisch stabiler Silizium-Träger mit TSV-Durchkontaktierungen der einzelnen Pixel. TSV steht für Through Silicon Via, also Durchkontaktierung durch Silizium.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip is arranged on a carrier. The carrier can be a silicon carrier, which has, for example on the basis of CMOS, a plurality of drive devices, in particular for the second contact and thus for the individual pixels. Likewise, the carrier can also be designed without control electronics, for example as a mechanically stable silicon carrier with TSV vias of the individual pixels. TSV stands for through silicon via.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen oder mehrere Leuchtstoffe. Über den zumindest einen Leuchtstoff ist es möglich, dass die einzelnen Pixel zu verschiedenfarbig emittierenden Bildpunkten zusammengeschaltet werden, insbesondere zu RGB-Bildpunkten. Dabei wird bevorzugt ein Leuchtstoff zur Erzeugung von weißem Licht allen Pixeln nachgeordnet oder es erfolgt ein strukturiertes Aufbringen von mehreren verschiedenen Leuchtstoffen je für eine Vollkonversion für grün und rot, eventuell für weiß, wobei blaues Licht direkt und einen Leuchtstoff erzeugbar ist. Damit kann eine RBG-Lichtquelle aufgebaut werden.In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises one or more phosphors. About the at least one phosphor, it is possible that the individual pixels are interconnected to different colors emitting pixels, in particular to RGB pixels. In this case, a phosphor for generating white light is preferably arranged downstream of all pixels or there is a structured application of several different phosphors depending on a full conversion for green and red, possibly for white, with blue light directly and a phosphor can be generated. This can be used to set up a RBG light source.

Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Multipixelchips angegeben. Der Multipixelchip ist gestaltet, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für den Multipixelchip offenbart und umgekehrt.In addition, a method for producing a multipixel chip is specified. The multi-pixel chip is configured as indicated in connection with one or more of the above embodiments. Features of the method are therefore also disclosed for the multipixel chip and vice versa.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

  1. A) Wachsen der Basisschicht,
  2. B) Aufbringen und Strukturieren der Maskenschicht direkt auf die Basisschicht,
  3. C) Wachsen der Füße aus den Öffnungen der Maskenschicht,
  4. D) Wachsen der Köpfe ausgehend von den Füßen, sodass die Köpfe die Maske zum Teil bedecken,
  5. E) Wachsen der aktiven Zone und des zweiten Halbleiterbereichs, sodass die zweiten Halbleiterbereiche benachbarter Pixel beabstandet bleiben, und
  6. F) Aufbringen des ersten und des zweiten Kontakts sowie optional zuvor der Passivierungsschicht.
In at least one embodiment, the method comprises the following steps, preferably in the order given:
  1. A) growing the base layer,
  2. B) applying and structuring the mask layer directly onto the base layer,
  3. C) growing the feet from the openings of the mask layer,
  4. D) growing the heads starting from the feet, so that the heads partly cover the mask,
  5. E) growing the active region and the second semiconductor region such that the second semiconductor regions of adjacent pixels remain spaced, and
  6. F) Applying the first and the second contact and optionally before the passivation layer.

Nachfolgend werden ein hier beschriebener Multipixelchip und ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. In the following, a multipixel chip described here and a method described here will be explained in more detail with reference to the drawing with reference to exemplary embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Multipixelchips,
  • 2A bis 2F schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten zur Herstellung eines hier beschriebenen Multipixelchips,
  • 3 bis 8 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Multipixelchips, und
  • 9A, 9B, 10A, 10B und 10C schematische Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Multipixelchips.
Show it:
  • 1 FIG. 2 a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of a multipixel chip described here, FIG.
  • 2A to 2F schematic sectional views of method steps for the production of a multipixel chip described here,
  • 3 to 8th schematic sectional views of embodiments of multipixel chips described herein, and
  • 9A . 9B . 10A . 10B and 10C schematic plan views of embodiments of multipixel chips described here.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Multipixelchips 1 dargestellt. Der Multipixelchip 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen ersten Halbleiterbereich 21 auf, der bevorzugt n-leitend ist. Der erste Halbleiterbereich 21 setzt sich zusammen aus einer durchgehenden Basisschicht 24 sowie jeweils einem Pixel 3 zugeordneten Füßen 25 und Köpfen 26. Zwischen dem ersten Halbleiterbereich 21 und einem zweiten Halbleiterbereich 22 befindet sich eine aktive Zone 23 zur Lichterzeugung. Der zweite Halbleiterbereich 22 ist bevorzugt p-leitend dotiert.In 1 is an embodiment of an optoelectronic multipixel chip 1 shown. The multipixel chip 1 comprises a semiconductor layer sequence 2 , The semiconductor layer sequence 2 has a first semiconductor region 21 on, which is preferably n-type. The first semiconductor area 21 consists of a continuous base layer 24 and one pixel each 3 associated feet 25 and minds 26 , Between the first semiconductor region 21 and a second semiconductor region 22 there is an active zone 23 for light generation. The second semiconductor area 22 is preferably doped p-type.

Die aktive Zone 23 erstreckt sich hauptsächlich parallel zu einer Emissionsseite 10 des Multipixelchips 1. Dabei kann die Emissionsseite 10 mit einer Aufrauung versehen sein. Jedoch sind nur Bereiche der aktiven Zone 23 zur Lichterzeugung eingerichtet, die parallel zur Emissionsseite 10 orientiert sind. Bereiche der aktiven Zone 23, die sich an Seitenflächen der Köpfe 26 des ersten Halbleiterbereichs 21 befinden, sind nicht zur Lichterzeugung vorgesehen.The active zone 23 extends mainly parallel to an emission side 10 of the multipixel chip 1 , This can be the issue side 10 be provided with a roughening. However, only areas of the active zone 23 set up for light generation, which is parallel to the emission side 10 are oriented. Areas of the active zone 23 , which are located on side surfaces of the heads 26 of the first semiconductor region 21 are not intended to produce light.

Insbesondere ist ein Wachstum der Halbleiterschichtenfolge 2 auf ein Wachstum senkrecht zur Emissionsseite 10 optimiert. Daher weisen Quantentopfstrukturen an den Seitenflächen der Köpfe 26 geringere Dicken und damit höhere Energieniveaus auf, sodass die Quantentöpfe an den Seitenflächen effektiv als Barriereschichten wirken. Hinsichtlich einer Lichterzeugung ist die aktive Zonen 23 somit effektiv zweidimensional und flach, wohingegen geometrisch die aktive Zone 23 pro Pixel 3 schüsselförmig gestaltet ist.In particular, growth of the semiconductor layer sequence is 2 on a growth perpendicular to the emission side 10 optimized. Therefore, quantum well structures are on the side surfaces of the heads 26 lower thicknesses and thus higher energy levels, so that the quantum wells on the side surfaces effectively act as barrier layers. With regard to light generation, the active zones 23 thus effectively two-dimensional and flat, whereas geometrically the active zone 23 per pixel 3 is designed bowl-shaped.

Zwischen benachbarten Pixeln 3 befinden sich an Bodenseiten von Gräben jeweils Bereiche einer Maskenschicht 5. In Draufsicht gesehen ist die Maskenschicht 5 bevorzugt zusammenhängend und umgibt die betreffenden Pixel 3 ringsum. Insbesondere schließt die gitterförmige Maskenschicht 5 in Richtung parallel zur Emissionsseite 10 jeweils direkt an die Füße 25 an.Between adjacent pixels 3 There are areas of a mask layer at the bottom sides of trenches 5 , Seen in plan view is the mask layer 5 preferably contiguous and surrounds the respective pixels 3 all around. In particular, the grid-shaped mask layer closes 5 in the direction parallel to the emission side 10 each directly to the feet 25 at.

An der Emissionsseite 10 abgewandten Oberseiten 20 des inselförmig strukturierten zweiten Halbleiterbereichs 22 befindet sich bevorzugt jeweils ein zweiter Spiegel 62. Der zweite Spiegel 62 ist gemäß 1 auf die Oberseite 20 begrenzt und bedeckt die Oberseite 20 nahezu vollständig.At the emission side 10 facing away from the tops 20 of the island-structured second semiconductor region 22 there is preferably a second mirror each 62 , The second mirror 62 is according to 1 on top 20 limits and covers the top 20 almost complete.

Auf Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs 22 sowie auf die Maskenschicht 5 und auf den zweiten Spiegel 62 ist eine bevorzugt durchgehende Passivierungsschicht 71 aufgebracht, beispielsweise aus einem Oxid wie Siliziumdioxid, Al2O3, TaO, HfO, NbO oder aus einem Nitrid wie Siliziumnitrid oder auch aus einem Oxynitrid wie SiOxNy. Die Passivierungsschicht 71 weist Öffnungen auf. Über diese Öffnungen ist in den Gräben zwischen den Pixeln 3 ein erster elektrischer Kontakt 41 angebracht, der die Basisschicht 24 elektrisch kontaktiert. Zum elektrischen Anschließen des zweiten Spiegels 62 dient ein zweiter elektrischer Kontakt 42. Bei den Kontakten 41, 42 handelt es sich bevorzugt um metallische Kontakte.On side surfaces of the second semiconductor region 22 as well as on the mask layer 5 and on the second mirror 62 is a preferably continuous passivation layer 71 applied, for example, from an oxide such as silicon dioxide, Al 2 O 3 , TaO, HfO, NbO or from a nitride such as silicon nitride or from an oxynitride such as SiO x N y . The passivation layer 71 has openings. About these openings is in the trenches between the pixels 3 a first electrical contact 41 attached to the base layer 24 electrically contacted. To electrically connect the second mirror 62 serves a second electrical contact 42 , At the contacts 41 . 42 they are preferably metallic contacts.

Der Multipixelchip 1 gemäß 1 ist herstellbar, ohne dass ein Ätzprozess der Halbleiterschichtenfolge 2 erforderlich ist. Ein entsprechendes Herstellungsverfahren ist in Verbindung mit 2 erläutert.The multipixel chip 1 according to 1 can be produced without an etching process of the semiconductor layer sequence 2 is required. A corresponding manufacturing method is in connection with 2 explained.

Gemäß 2A wird auf ein Aufwachssubstrat 29, beispielsweise ein Saphirsubstrat, die Basisschicht 24 epitaktisch gewachsen. Die Basisschicht 24 ist beispielsweise aus n-dotiertem GaN. Eine Dicke der Basisschicht 24 liegt zum Beispiel bei mindestens 1 µm und/oder bei höchstens 7 µm.According to 2A gets onto a growth substrate 29 For example, a sapphire substrate, the base layer 24 grown epitaxially. The base layer 24 is, for example, n-doped GaN. A thickness of the base layer 24 is for example at least 1 micron and / or at most 7 microns.

Gemäß 2B wird auf die Basisschicht 24 die Maskenschicht 5 aufgebracht. Ein Material für die Maskenschicht 5 kann bereits strukturiert und somit nur lokal aufgebracht werden oder das Material für die Maskenschicht wird durchgehend aufgebracht und erst nachfolgend strukturiert. Beispielsweise ist die Maskenschicht 5 aus Siliziumdioxid. Eine Dicke der Maskenschicht 5 liegt bevorzugt bei mindestens 10 nm oder 50 nm und/oder bei höchstens 1 µm.According to 2 B gets on the base layer 24 the mask layer 5 applied. A material for the mask layer 5 can already be structured and thus applied only locally or the material for the mask layer is applied continuously and structured only below. For example, the mask layer 5 made of silicon dioxide. A thickness of the mask layer 5 is preferably at least 10 nm or 50 nm and / or at most 1 micron.

Im Verfahrensschritt der 2C ist illustriert, dass ausgehend von den Öffnungen in der Maskenschicht 5 die Füße 25 und die Köpfe 26 für die Pixel 3 gewachsen werden. Beim Wachsen der Köpfe 26 wird die Maskenschicht 5 teilweise überformt. Jedoch verbleibt ein Abstand zwischen benachbarten Pixeln oberhalb der Maskenschicht 5 frei. Das Halbleitermaterial für den ersten Halbleiterbereich 21 wächst auf der Maskenschicht 5 nicht oder nicht signifikant an.In the process step of 2C is illustrated that starting from the openings in the mask layer 5 the feet 25 and the heads 26 for the pixels 3 to be grown. When growing the heads 26 becomes the mask layer 5 partially overmoulded. However, a space between adjacent pixels remains above the mask layer 5 free. The semiconductor material for the first semiconductor region 21 grows on the mask layer 5 not or not significantly.

Gemäß 2D werden auf die Köpfe 26 die aktive Zone 23 sowie der zweite Halbleiterbereich 22 abgeschieden. Auch hierbei bleibt die Maskenschicht 5 stellenweise frei. Die aktive Zone 23 sowie der zweite Halbleiterbereich 22 können bis zur Maskenschicht 5 reichen.According to 2D be on your heads 26 the active zone 23 and the second semiconductor region 22 deposited. Again, the mask layer remains 5 in places free. The active zone 23 and the second semiconductor region 22 can go up to the mask layer 5 pass.

In 2E ist gezeigt, dass der zweite Spiegel 62 aufgebracht wird. Ferner wird ganzflächig die Passivierungsschicht 71 abgeschieden. Damit bedeckt die Passivierungsschicht 71 die Maskenschicht 5 bereichsweise direkt. Eine Dicke der Passivierungsschicht 71 liegt bevorzugt bei mindestens 50 nm und/oder bei höchstens 400 nm.In 2E is shown that the second mirror 62 is applied. Furthermore, the entire surface of the passivation layer 71 deposited. This covers the passivation layer 71 the mask layer 5 partially directly. A thickness of the passivation layer 71 is preferably at least 50 nm and / or at most 400 nm.

Im Verfahrensschritt der 2F werden die Öffnungen in der Passivierungsschicht 71 erzeugt. Daraufhin werden die Kontakte 41, 42 abgeschieden. Dabei können die Kontakte 41, 42 im selben Prozessschritt aufgebracht werden aus dem gleichen Material und mit derselben Fotomaske, nicht gezeichnet, erzeugt werden. Alternativ werden die Kontakte 41, 42 einzeln prozessiert.In the process step of 2F become the openings in the passivation layer 71 generated. Then the contacts 41 . 42 deposited. The contacts can 41 . 42 applied in the same process step, are produced from the same material and with the same photomask, not drawn. Alternatively, the contacts 41 . 42 individually processed.

Optional wird abschließend das Aufwachssubstrat 29 entfernt und die Aufrauung erzeugt, um zum Ausführungsbeispiel der 1 zu gelangen.Optionally, finally, the growth substrate 29 removed and the roughening generated to the embodiment of the 1 to get.

Um eine elektrische Kontaktfläche zum ersten Halbleiterbereich 21 zu vergrößern, befindet sich unterhalb der Maskenschicht 5 gemäß 3 ein erster Spiegel 61. Der erste Spiegel 61 wird vor der Maskenschicht 5 erzeugt.To an electrical contact surface to the first semiconductor region 21 to enlarge is located below the mask layer 5 according to 3 a first mirror 61 , The first mirror 61 is in front of the mask layer 5 generated.

Gemäß 1 weisen die Kontakte 41, 42 in Richtung weg von der Emissionsseite 10 eine Höhendifferenz auf, die beispielsweise bei ungefähr 0,5 µm liegt. Um eine solche Höhendifferenz zu vermeiden ist es möglich, wie in 3 gezeigt, dass der erste Kontakt 41 von der Öffnung in der Maskenschicht in dem Graben her kommend bis an die Oberseite 20 geführt wird. Dies ist in 3 als Strichlinie veranschaulicht.According to 1 assign the contacts 41 . 42 towards the emissions side 10 a height difference which is, for example, about 0.5 μm. In order to avoid such a height difference, it is possible, as in 3 shown that the first contact 41 from the opening in the mask layer in the trench coming to the top 20 to be led. This is in 3 illustrated as a dashed line.

Der erste Spiegel 61 ist bevorzugt aus einem temperaturbeständigen Metall, das die nachfolgenden vergleichsweise hohen Temperaturen beim Wachsen der aktiven Zone 23 sowie des zweiten Halbleiterbereichs 22 übersteht. Insbesondere ist der erste Spiegel 61 aus Palladium, Platin, Titan und/oder Chrom. Durch die erhöhten Temperaturen beim Wachsen der nachfolgenden Halbleitermaterialien 22, 23 kann ein Einlegieren des Materials des ersten Spiegels 61 in die Basisschicht 24 erfolgen. Hierdurch ist ein verbesserter elektrischer Kontakt erzielbar.The first mirror 61 is preferably made of a temperature-resistant metal, which the following comparatively high temperatures during the growth of the active zone 23 and the second semiconductor region 22 survives. In particular, the first mirror 61 made of palladium, platinum, titanium and / or chromium. Due to the increased temperatures during growth of the following semiconductor materials 22 . 23 may be an alloying of the material of the first mirror 61 into the base layer 24 respectively. As a result, an improved electrical contact can be achieved.

Alternativ kann für oder anstelle des ersten Spiegels 61 auch ein transparentes leitfähiges Oxid, kurz TCO, verwendet werden, insbesondere um größere elektrische Kontaktflächen zu erzielen. In diesem Fall ist die Komponente, die obenstehend jeweils mit erstem Spiegel 61 bezeichnet ist, nicht metallisch und auch nicht spiegelnd ausgeformt.Alternatively, for or instead of the first mirror 61 Also, a transparent conductive oxide, TCO short, can be used, in particular to achieve larger electrical contact surfaces. In this case, the component is the one above each with the first mirror 61 is designated, non-metallic and not formed mirror-like.

Im Übrigen gelten zur 3 die Ausführungen zu den 1 und 2.Otherwise apply to 3 the remarks to the 1 and 2 ,

In 4 ist illustriert, dass die Maskenschicht 4 innerhalb der Pixel 3 maschenartig strukturiert ist. Dabei befindet sich zwischen der Maskenschicht 5 und der Basisschicht 24 bevorzugt je der erste Spiegel 61. Die Maskenschicht 5 und der erste Spiegel 61 sind damit in den Füßen 25 deckungsgleich angeordnet, wobei die Maskenschicht 5 bevorzugt Seitenflächen des ersten Spiegels 61 bedeckt.In 4 is illustrated that the mask layer 4 within the pixels 3 mesh-like structured. It is located between the mask layer 5 and the base layer 24 the first mirror is preferred 61 , The mask layer 5 and the first mirror 61 are in the feet with it 25 arranged congruently, wherein the mask layer 5 preferably side surfaces of the first mirror 61 covered.

Um eine höhere Effizienz insbesondere hinsichtlich einer Lichtauskopplung zu gewährleisten ist es möglich, anstatt des metallischen ersten Spiegels 61 ein transparentes leitfähiges Material, insbesondere ein TCO wie ITO, zu verwenden. Oberhalb der Maskenschicht 5 wird pro Pixel 3 ein zusammenhängender Kopf 26 gewachsen.In order to ensure a higher efficiency, in particular with regard to a light extraction, it is possible, instead of the metallic first mirror 61 to use a transparent conductive material, in particular a TCO such as ITO. Above the mask layer 5 becomes per pixel 3 a coherent head 26 grown.

Ein Abstand zwischen benachbarten Bereichen der Maskenschicht 5 innerhalb eines Pixels 3 beträgt bevorzugt mindestens ein Dreifaches einer Breite der einzelnen Gebiete der Maskenschicht 5, um ein hochqualitatives Zusammenwachsen der Köpfe 26 während der Epitaxie zu gewährleisten. Eine Breite von Stegen mit der Maskenschicht 5 innerhalb der Pixel 3 liegt bevorzugt bei höchstens 3 µm. Ein Gesamtbedeckungsgrad der Pixel 3 im Bereich der Füße 25 mit einem Material der Maskenschicht 5 liegt bevorzugt bei höchstens 20 %, insbesondere bei höchstens 10 %.A distance between adjacent areas of the mask layer 5 within a pixel 3 is preferably at least three times a width of the individual regions of the mask layer 5 to a high-quality convergence of the heads 26 during epitaxy. A width of lands with the mask layer 5 within the pixels 3 is preferably at most 3 microns. A total coverage of the pixels 3 in the area of the feet 25 with a material of the mask layer 5 is preferably at most 20%, in particular at most 10%.

Eine laterale Ausdehnung des ersten Kontakts 41 innerhalb des Grabens liegt bevorzugt bei mindestens 0,4 µm und/oder bei höchstens 2 µm. Ein Abstand zwischen den zweiten Halbleiterbereichen 22 benachbarter Pixel 3 liegt bevorzugt bei mindestens 0,3 µm oder 0,5 µm und/oder bei höchstens 2 µm oder 1,5 µm. Damit liegt eine Breite der Maskenschicht 5 zwischen benachbarten Pixeln 3 bevorzugt bei mindestens 1 µm oder 1,5 µm und/oder bei höchstens 10 µm oder 5 µm. Durch diese geringen Abstände lassen sich dichte Anordnungen der Pixel 3 erzielen.A lateral extent of the first contact 41 within the trench is preferably at least 0.4 microns and / or at most 2 microns. A distance between the second semiconductor regions 22 neighboring pixels 3 is preferably at least 0.3 .mu.m or 0.5 .mu.m and / or at most 2 .mu.m or 1.5 .mu.m. This is a width of the mask layer 5 between neighboring pixels 3 preferably at least 1 μm or 1.5 μm and / or at most 10 μm or 5 μm. These small distances allow dense arrangements of the pixels 3 achieve.

Die genannten Werte und die Ausführungen zur Maskenschicht 5 sowie zum ersten Spiegel 61 können in gleicher Weise in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen.The values mentioned and the mask layer versions 5 as well as the first mirror 61 may be present in the same way in all other embodiments.

In 5 ist illustriert, dass die Maskenschicht nach dem Wachsen der Köpfe 26 entfernt ist, beispielsweise durch nasschemisches Ätzen. Dadurch gebildete Hinterschneidungen 73 werden bevorzugt vollständig durch das Material der Passivierungsschicht 71 ausgefüllt. Damit liegen nach dem Erzeugen der Passivierungsschicht 71 bevorzugt keine Lücken mehr im Bereich der Füße 25 vor.In 5 It is illustrated that the mask layer after growing the heads 26 is removed, for example by wet chemical etching. This formed undercuts 73 are preferably completely through the material of the passivation layer 71 filled. This is after the generation of the passivation layer 71 prefers no gaps in the area of the feet 25 in front.

Außerdem ist in 5 illustriert, dass der erste Spiegel 61 deckungsgleich mit dem ersten Kontakt 41 abgeschieden werden kann. Dabei können die beiden Spiegel 61, 62 gleichzeitig und aus denselben Materialien und mit derselben Fotomaske, nicht gezeichnet, gefertigt werden. Somit ist es möglich, dass sich die Passivierungsschicht 71 auch zu einem kleinen Teil auf den ersten Spiegel 61 erstreckt.It is also in 5 illustrates that the first mirror 61 congruent with the first contact 41 can be deposited. The two mirrors can do this 61 . 62 simultaneously and from the same materials and with the same photomask, not drawn, are made. Thus, it is possible that the passivation layer 71 also to a small part on the first mirror 61 extends.

Dabei werden bevorzugt beide Spiegel 61, 62 im gleichen Prozessschritt aufgebracht, dann wird die Passivierungsschicht 71 aufgebracht und strukturiert. Nachfolgend können wieder beide Kontakte 41, 42 im gleichen Prozessschritt aufgebracht werden. In 5 ist illustriert, dass sich die Passivierungsschicht 71 je auf die Spiegel 61, 62 erstreckt und die Passivierungsschicht 71 dann stellenweise von dem jeweiligen Kontakt 41, 42 bedeckt ist. Optional können Öffnungen der Passivierungsschicht 71 und die Kontakte 41, 42 aber auch deckungsgleich sein.Both mirrors are preferred 61 . 62 applied in the same process step, then the passivation layer 71 applied and structured. Subsequently, both contacts can again 41 . 42 be applied in the same process step. In 5 is illustrated that the passivation layer 71 ever on the mirrors 61 . 62 extends and the passivation layer 71 then in places of the respective contact 41 . 42 is covered. Optionally, openings of the passivation layer 71 and the contacts 41 . 42 but also be congruent.

Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zu 1 in gleicher Weise zu 5.Otherwise, the statements apply in particular to 1 in the same way too 5 ,

Im Ausführungsbeispiel der 6 ist illustriert, dass der zweite Spiegel 62 auch die Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs 22 vollständig bedeckt. Damit reicht der zweite Spiegel 62 bis zur Maskenschicht 5 heran. Dies ist auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich. Im Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der 6 mit 1 überein.In the embodiment of 6 is illustrated that the second mirror 62 also the side surfaces of the second semiconductor region 22 completely covered. This is enough for the second mirror 62 to the mask layer 5 approach. This is possible in all other embodiments. Incidentally, the embodiment of the 6 With 1 match.

In 7 ist gezeigt, dass die Gräben zwischen benachbarten Pixeln 3 mit einer Planarisierung 72 ausgefüllt sind. Die Planarisierung ist beispielsweise aus einem Spin On-Glas oder aus einer dicken Beschichtung mit einem anschließenden Planarisierungsschritt, beispielsweise einem chemischmechanischen Polieren. Die Planarisierung 72 ist beispielsweise aus einem transparenten Material wie Siliziumdioxid oder auch aus einem absorbierenden Material wie Siliziumnitrid. Ebenso können reflektierende Materialien wie Metalle oder Kombinationen hieraus verwendet werden. Optional kann zusätzlich die Passivierungsschicht vorhanden sein, in 7 nicht gezeichnet.In 7 is shown that the trenches between adjacent pixels 3 with a planarization 72 are filled. The planarization is for example of a spin on glass or of a thick coating with a subsequent planarization step, for example a chemical mechanical polishing. The planarization 72 is for example made of a transparent material such as silicon dioxide or also of an absorbing material such as silicon nitride. Likewise, reflective materials such as metals or combinations thereof can be used. Optionally, additionally the passivation layer may be present, in 7 not drawn.

Analog zu 5 ist es möglich, dass die Maskenschicht vor dem Erzeugen der Planarisierung 72 entfernt wird. Als Strichlinie dargestellt ist es damit möglich, dass die Maskenschicht 5 noch im gleichen Ausmaß vorhanden ist, wie beim Wachsen der Köpfe 25 und der Füße 26.Analogous to 5 It is possible that the mask layer before generating the planarization 72 Will get removed. Shown as a dashed line, it is possible that the mask layer 5 is still present to the same extent as the growth of the heads 25 and the feet 26 ,

Der zweite Spiegel 62 und der zweite Kontakt 42 erstrecken sich zum Teil auf die Planarisierung 72. Der erste Kontakt 41 befindet sich an der Emissionsseite 10.The second mirror 62 and the second contact 42 extend in part to the planarization 72 , The first contact 41 is located on the emission side 10 ,

Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann insbesondere der erste Kontakt 41 lichtabsorbierend für einen erhöhten Kontrast gestaltet sein oder auch reflektierend oder transparent, etwa aus einem TCO, um eine erhöhte Helligkeit zu erzielen.As in all other embodiments, in particular the first contact 41 be designed to be light-absorbing for increased contrast or even reflective or transparent, such as a TCO, to achieve increased brightness.

In 8 ist dargestellt, dass die Planarisierung 72 von einer Durchkontaktierung durchdrungen ist, sodass der erste Kontakt 41 an der gleichen Seite angebracht sein kann wie der zweite Kontakt 42. Damit kann der erste Kontakt 41 zum Teil in der Planarisierung 72 vergraben sein.In 8th is shown that the planarization 72 is penetrated by a via, so that the first contact 41 may be attached to the same side as the second contact 42 , This can be the first contact 41 partly in the planarization 72 be buried.

Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es jeweils möglich, dass die Halbleiterschichtenfolge 2 mit den Kontakten 41, 42 an einem Träger 8 angebracht ist. Bei dem Träger 8 handelt es sich beispielsweise um einen Elektronikträger, über den eine gezielte Ansteuerung einzelner Pixel 3 möglich ist.As in all other embodiments, it is always possible that the semiconductor layer sequence 2 with the contacts 41 . 42 on a carrier 8th is appropriate. At the carrier 8th it is, for example, an electronics carrier, via the targeted control of individual pixels 3 is possible.

Ferner kann wie in allen Ausführungsbeispielen auch zumindest ein Leuchtstoff 9 vorhanden sein. Über den Leuchtstoff 9 lässt sich beispielsweise aus blauem Licht aus der aktiven Zone 23 jeweils grünes und/oder rotes Licht erzeugen, sodass insgesamt RGB-Bildpunkte gebildet sind, die beispielsweise aus drei oder vier der Pixel 3, zu denen die Halbleiterschichtenfolge 2 strukturiert ist, zusammengesetzt sind.Furthermore, as in all embodiments, at least one phosphor 9 to be available. About the phosphor 9 can be, for example, blue light from the active zone 23 each generate green and / or red light, so that a total of RGB pixels are formed, for example, three or four of the pixels 3 to which the semiconductor layer sequence 2 is structured, composed.

Gemäß der Draufsichten in 9 sind die einzelnen Pixel 3 jeweils in einem quadratische Raster angeordnet und in Draufsicht gesehen näherungsweise quadratisch geformt.According to the plan views in 9 are the individual pixels 3 each arranged in a square grid and seen in plan view approximately square shaped.

In 9A ist zu sehen, dass mehrere der Pixel 3 durch einen punktförmigen ersten Kontakt 41 elektrisch angeschlossen sind. Der erste Kontakt 41 liegt in dem Graben zwischen den benachbarten Pixeln 3 oder auch an der Emissionsseite 10. Für jedes der Pixel 3 ist ein eigener zweiter Kontakt 42 vorgesehen.In 9A you can see that several of the pixels 3 through a point-shaped first contact 41 are electrically connected. The first contact 41 lies in the ditch between the neighboring pixels 3 or also on the emission side 10 , For each of the pixels 3 is a separate second contact 42 intended.

Demgegenüber, siehe 9B, erstreckt sich der erste Kontakt 41 rahmenförmig um die Pixel 3 herum. Die Pixel 3 sind somit durch Inseln in dem ersten Kontakt 41 gebildet. Befindet sich der erste Kontakt 41 an der Emissionsseite 10, so kann durch einen lichtundurchlässigen ersten Kontakt 41 ein erhöhtes Kontrastverhältnis erzielt werden.In contrast, see 9B , the first contact extends 41 frame around the pixels 3 around. The pixels 3 are thus through islands in the first contact 41 educated. Is the first contact? 41 on the emission side 10 , so may by an opaque first contact 41 an increased contrast ratio can be achieved.

Bei den Ausführungsbeispielen der 10 sind die Pixel 3 jeweils in Draufsicht gesehen sechseckig gestaltet. Da das Materialsystem AlInGaN typischerweise mit einer Sechseckgeometrie wächst, lassen sich solche Pixel 3 effizient herstellen.In the embodiments of the 10 are the pixels 3 each seen in plan view designed hexagonal. Since the AlInGaN material system typically grows with a hexagonal geometry, such pixels can be used 3 produce efficiently.

Die 10A und 10B entsprechend dabei den 9A und 9B. Ferner ist der 10A zu entnehmen, dass der erste Kontakt 41 nicht quadratisch gestaltet zu sein braucht, sondern auch rautenförmig geformt sein kann. Ebenso kann der erste Kontakt 41, anders als gezeichnet, auch rund oder sechseckig geformt sein, jeweils in Draufsicht gesehen.The 10A and 10B according to the 9A and 9B , Furthermore, the 10A to infer that the first contact 41 does not need to be square shaped, but may also be diamond-shaped. Likewise, the first contact 41 , unlike drawn, also be round or hexagonal shaped, each seen in plan view.

In 10C ist zu sehen, dass die Pixel 3 in einem hexagonalen Muster angeordnet sind. Hierdurch lässt sich ein hoher Füllfaktor der Pixel 3 an einer Gesamtfläche des Multipixelchips 1 erzielen.In 10C you can see that the pixels 3 arranged in a hexagonal pattern. This allows a high fill factor of the pixels 3 on a total area of the multipixel chip 1 achieve.

Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.Unless otherwise indicated, the components shown in the figures preferably each directly follow one another in the order indicated. Layers not in contact with the figures are preferably spaced apart from one another. As far as lines are drawn parallel to each other, the corresponding surfaces are preferably also aligned parallel to each other. Also, unless otherwise indicated, the relative positions of the drawn components relative to one another are correctly represented in the figures.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
optoelektronischer Multipixelchipoptoelectronic multipixel chip
1010
Emissionsseiteemission side
22
HalbleiterschichtenfolgeSemiconductor layer sequence
2020
Oberseitetop
2121
(n-leitender) erster Halbleiterbereich(n-type) first semiconductor region
2222
(p-leitender) zweiter Halbleiterbereich(p-type) second semiconductor region
2323
aktive Zoneactive zone
2424
Basisschichtbase layer
2525
Fußfoot
2626
Kopfhead
2929
Aufwachssubstratgrowth substrate
33
Pixelpixel
4141
erster elektrischer Kontaktfirst electrical contact
4242
zweiter elektrischer Kontaktsecond electrical contact
55
Maskenschichtmask layer
6161
erster Spiegel für den ersten Halbleiterbereichfirst mirror for the first semiconductor region
6262
zweiter Spiegel für den zweiten Halbleiterbereichsecond mirror for the second semiconductor region
7171
Passivierungsschichtpassivation
7272
Planarisierungplanarization
7373
Hinterschneidungundercut
88th
Trägercarrier
99
Leuchtstofffluorescent

Claims (18)

Optoelektronischer Multipixelchip (1) mit - einer Vielzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Pixeln (3) zur Erzeugung und Abstrahlung von Licht, - einem sich über zumindest einigen der Pixel (3) durchgehend erstreckenden ersten Halbleiterbereich (21), - einem zweiten Halbleiterbereich (22), der einen anderen Leitfähigkeitstyp aufzeigt als der erste Halbleiterbereich (21) und der zu den Pixeln (2) strukturiert ist, - einer aktiven Zone (23) zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich (21, 22) zur Erzeugung des Lichts, - einem ersten Kontakt (41) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (21), und - einem zweiten Kontakt (42) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (22), wobei - die aktive Zone (23) nur in Richtung parallel zu einer Emissionsseite (10) des Multipixelchips (1) zur Erzeugung des Lichts eingerichtet ist, und - der erste Halbleiterbereich (21) pro Pixel (3) im Querschnitt pilzförmig ist, sodass der erste Halbleiterbereich (21) ausgehend von einer zusammenhängenden Basisschicht (24) in Richtung weg von der Emissionsseite (10) pro Pixel (3) je zuerst schmälere Füße (25) und nachfolgend breitere Köpfe (26) aufweist.Optoelectronic multipixel chip (1) with a plurality of individually controllable pixels (3) for generating and emitting light, a first semiconductor region (21) extending continuously over at least some of the pixels (3), a second semiconductor region (22), which exhibits a different conductivity type than the first semiconductor region (21) and which is structured to the pixels (2), an active zone (23) between the first and second semiconductor regions (21, 22) for generating the light, - A first contact (41) for electrically contacting the first semiconductor region (21), and - A second contact (42) for electrically contacting the second semiconductor region (22), wherein - The active zone (23) is arranged only in the direction parallel to an emission side (10) of the multi-pixel chip (1) for generating the light, and - The first semiconductor region (21) per pixel (3) is mushroom-shaped in cross section, so that the first semiconductor region (21) starting from a continuous base layer (24) in the direction away from the emission side (10) per pixel (3) the first narrower feet (25) and subsequently having wider heads (26). Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend eine Maskenschicht (5) und einen zweiten Spiegel (62) für den zweiten Halbleiterbereich (22), wobei - die Maskenschicht (5) parallel zur Emissionsseite (10) verläuft, die Basisschicht (24) bedeckt und die Füße (25) aus Öffnungen der Maskenschicht (5) heraus gewachsen sind, - die Maskenschicht (5) die Füße (25) in Draufsicht gesehen jeweils umrahmt, und - die Maskenschicht (5) zum Teil von den Köpfen (26) bedeckt ist.The multipixel chip (1) according to the preceding claim, further comprising a mask layer (5) and a second mirror (62) for the second semiconductor region (22), wherein - the mask layer (5) is parallel to the emission side (10), the base layer (24 ) covered and the Feet (25) have grown out of openings of the mask layer (5), - the mask layer (5) frames the feet (25) as seen in plan view, and - the mask layer (5) is partially covered by the heads (26). Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Maskenschicht (5) einen Bereich zwischen der Basisschicht (24) und den Köpfen (26) vollständig ausfüllt, wobei die Maskenschicht (5) zwischen zumindest manchen der Pixel (3) eine Ausnehmung aufweist, durch die hindurch der erste Kontakt (41) in Richtung zum ersten Halbleiterbereich (21) geführt ist.A multipixel chip (1) according to the preceding claim, wherein the mask layer (5) completely fills a region between the base layer (24) and the heads (26), the mask layer (5) having a recess between at least some of the pixels (3) through which the first contact (41) is guided in the direction of the first semiconductor region (21). Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend einen ersten Spiegel (61) für den ersten Halbleiterbereich (21) aus zumindest einem Metall und/oder zumindest einem transparenten leitfähigen Oxid, wobei der erste Spiegel (61) mindestens zum Teil zwischen der Basisschicht (24) und der Maskenschicht (5) liegt und den ersten Kontakt (41) berührt.A multipixel chip (1) according to the preceding claim, further comprising a first mirror (61) for the first semiconductor region (21) of at least one metal and / or at least one transparent conductive oxide, the first mirror (61) at least partially between the base layer (24) and the mask layer (5) and contacts the first contact (41). Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Maskenschicht (5) und der erste Spiegel (61) zwischen der Basisschicht (24) und den Köpfen (25) jeweils gitternetzförmig gestaltet sind, wobei pro Fuß (25) eines Pixels (3) je eine Vielzahl von Ausnehmungen in der Maskenschicht (5) und in dem ersten Spiegel (61) gebildet ist, und wobei der erste Halbleiterbereich (21) an einer dem Basisbereich (24) abgewandten Seite der Maskenschicht (5) pro Pixel (3) je zu dem zugehörigen, in sich zusammenhängenden, lückenlosen Kopf (26) zusammengewachsen ist.Multipixel chip (1) according to the preceding claim, in which the mask layer (5) and the first mirror (61) between the base layer (24) and the heads (25) are each in the form of a grid network, wherein a plurality of recesses are formed in the mask layer (5) and in the first mirror (61) per foot (25) of a pixel (3), and wherein the first semiconductor region (21) on a side facing away from the base region (24) side of the mask layer (5) per pixel (3) each grown together to the associated, coherent, gapless head (26). Multipixelchip (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine elektrisch isolierende Passivierungsschicht (71) an einer der Emissionsseite (10) abgewandten Seite des ersten und/oder des zweiten Halbleiterbereichs (21, 22), wobei die Passivierungsschicht (71) einen Bereich zwischen der Basisschicht (24) und den Köpfen (26) vollständig ausfüllt, und wobei die Passivierungsschicht (71) zwischen zumindest manchen der Pixel (3) eine Ausnehmung aufweist, durch die hindurch der erste Kontakt (41) in Richtung zum ersten Halbleiterbereich (21) geführt ist.Multipixel chip (1) after Claim 1 , further comprising an electrically insulating passivation layer (71) on a side of the first and / or the second semiconductor region (21, 22) facing away from the emission side (10), wherein the passivation layer (71) forms a region between the base layer (24) and the heads (26) completely fills, and wherein the passivation layer (71) between at least some of the pixels (3) has a recess through which the first contact (41) is guided in the direction of the first semiconductor region (21). Multipixelchip (1) nach zumindest Anspruch 2, bei dem der zweite Spiegel (62) Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs (21) im Gebiet der Köpfe (26) überwiegend oder vollständig bedeckt, wobei der zweite Kontakt (42) das jeweils zugehörige Pixel (3) in Draufsicht gesehen zu mindestens 25 % bedeckt, und wobei der zweite Kontakt (42) den zweiten Spiegel (62) elektrisch anschließt und der zweite Spiegel (62) zur Stromeinprägung direkt in den zweiten Halbleiterbereich (22) eingerichtet ist.Multipixel chip (1) after at least Claim 2 in which the second mirror (62) predominantly or completely covers side surfaces of the second semiconductor region (21) in the region of the heads (26), the second contact (42) covering at least 25% of the associated pixel (3) in plan view and wherein the second contact (42) electrically connects the second mirror (62) and the second mirror (62) is adapted for current injection directly into the second semiconductor region (22). Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich der erste Kontakt (41) teilweise oder vollständig in Gräben zwischen benachbarten Pixeln (3) befindet, sodass sich die ersten und die zweiten Kontakte (41, 42) an derselben Seite der Basisschicht (24) befinden.A multipixel chip (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first contact (41) is partially or fully located in trenches between adjacent pixels (3) such that the first and second contacts (41, 42) are on the same side of the base layer (24). Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der erste Kontakt (41) ausgehend von den Gräben an eine der Basisschicht (24) abgewandte Oberseite (20) des zweiten Halbleiterbereichs (22) geführt ist, sodass der erste und der zweite Kontakt (41, 42) in einer gemeinsamen Ebene liegen.Multipixel chip (1) according to the preceding claim, in which the first contact (41) is led away from the trenches to an upper layer (24) facing away from the top (20) of the second semiconductor region (22), so that the first and the second contact ( 41, 42) lie in a common plane. Multipixelchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der erste Kontakt (41) an der Emissionsseite (10) an der Basisschicht (24) angebracht ist, sodass der erste und der zweite Kontakt (41, 42) an verschiedenen Seiten der Basisschicht (24) angebracht sind.Multipixel chip (1) after one of the Claims 1 to 8th in that the first contact (41) is attached to the emission layer (10) on the base layer (24) so that the first and second contacts (41, 42) are attached to different sides of the base layer (24). Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich zwischen benachbarten Pixeln (3) eine elektrisch isolierende Planarisierung (72) befindet, die in Richtung weg von der Basisschicht (24) bündig mit dem zweiten Halbleiterbereich (22) abschließt, wobei sich der zweite Kontakt (42) auf die Planarisierung (72) erstreckt.Multipixel chip (1) according to one of the preceding claims, in which there is an electrically insulating planarization (72) between adjacent pixels (3), which terminates flush with the second semiconductor region (22) in the direction away from the base layer (24), wherein the second contact (42) extends to the planarization (72). Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere oder alle Pixel (3) über einen gemeinsamen ersten Kontakt (41) verfügen, wobei jedes der Pixel (3) über einen eigenen zweiten Kontakt (42) verfügt.Multipixel chip (1) according to one of the preceding claims, in which several or all pixels (3) have a common first contact (41), wherein each of the pixels (3) has its own second contact (42). Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich einer der ersten Kontakte (41), der für mehrere der Pixel (3) vorgesehen ist, in Draufsicht gesehen punktförmig zwischen den zugehörigen Pixeln (3) befindet.A multipixel chip (1) according to the preceding claim, wherein one of the first contacts (41) provided for a plurality of the pixels (3) is punctiform between the associated pixels (3) when viewed in plan. Multipixelchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem sich der erste Kontakt (41) in Draufsicht gesehen gitternetzförmig zwischen die zugeordneten Pixel (3) erstreckt.Multipixel chip (1) after one of the Claims 1 to 12 in which the first contact (41) extends in a grid-like manner between the assigned pixels (3) when viewed in plan view. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Pixel (3) in Draufsicht gesehen in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind, wobei ein Flächenanteil der Pixel (3) an einer Gesamtfläche der Emissionsseite (10) zwischen einschließlich 60 % und 95 % liegt. Multipixel chip (1) according to one of the preceding claims, in which the pixels (3) are arranged in a hexagonal lattice when viewed in plan view, with an area fraction of the pixels (3) on a total area of the emission side (10) between 60% and 95% inclusive. lies. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste und der zweite Halbleiterbereich (21, 22) auf dem Materialsystem AlInGaN basieren, wobei eine Breite der Füße (25) zwischen einschließlich 3 µm und 150 µm liegt, wobei ein Überstand der Köpfe (26) über die Füße (25) ringsum zischen einschließlich 0,1 µm und 1,5 µm liegt, und wobei eine Dicke der Köpfe (26) zischen einschließlich 30 nm und 2 µm liegt.Multipixel chip (1) according to one of the preceding claims, in which the first and the second semiconductor region (21, 22) are based on the AlInGaN material system, wherein a width of the feet (25) is between 3 μm and 150 μm inclusive, wherein a supernatant of the heads (26) over the feet (25) around hisses including 0.1 microns and 1.5 microns, and wherein a thickness of the heads (26) is hiss including 30 nm and 2 μm. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Aspektverhältnis aus einer Breite und einer Höhe der Pixel (3) zwischen einschließlich 3 und 300 liegt, wobei der erste und der zweite Kontakt (41, 42) jeweils metallische Kontakte sind, und wobei die Basisschicht (24) an der Emissionsseite (10) mit einer Aufrauung versehen ist.Multipixel chip (1) according to one of the preceding claims, wherein an aspect ratio of a width and a height of the pixels (3) is between 3 and 300 inclusive, wherein the first and second contacts (41, 42) are metallic contacts, respectively, and wherein the base layer (24) on the emission side (10) is provided with a roughening. Verfahren zur Herstellung eines Multipixelchips (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: A) Wachsen der Basisschicht (24), B) Aufbringen und Strukturieren der Maskenschicht (5) direkt auf die Basisschicht (24), C) Wachsen der Füße (25) aus den Öffnungen der Maskenschicht (5), D) Wachsen der Köpfe (26) ausgehend von den Füßen (25), sodass die Köpfe (26) die Maske (5) zum Teil bedecken, E) Wachsen der aktiven Zone (23) und des zweiten Halbleiterbereichs (22), sodass die zweiten Halbleiterbereiche (22) benachbarter Pixel (3) beabstandet bleiben, und F) Aufbringen des ersten und des zweiten Kontakts (41, 42).Method for producing a multipixel chip (1) according to one of the preceding claims, comprising the following steps in the order indicated: A) growing the base layer (24), B) applying and structuring the mask layer (5) directly onto the base layer (24), C) growing the feet (25) from the openings of the mask layer (5), D) growing the heads (26) from the feet (25) so that the heads (26) partially cover the mask (5), E) growing the active region (23) and the second semiconductor region (22) such that the second semiconductor regions (22) of adjacent pixels (3) remain spaced, and F) applying the first and second contacts (41, 42).
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