DE102018121334A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements Download PDF

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Abstract

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit einem Halbleiterkörper (10) angegeben, der einen aktiven Bereich (100) umfasst, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei der Halbleiterkörper (10) eine Hauptfläche (10A) aufweist, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers (10) verläuft. Ferner umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement (1) eine Kontaktfläche (20), die auf einer dem aktiven Bereich (100) abgewandten Seite der Hauptfläche (10A) angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers (10) vorgesehen ist und eine Reflexionsschicht (30), die auf der dem aktiven Bereich (100) abgewandten Seite der Hauptfläche (10A) angeordnet ist und die in dem aktiven Bereich (100) erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil in Richtung des aktiven Bereichs (100) zurück reflektiert. Weitergehend bildet ein Teil der Hauptfläche (10A) eine Strahlungsauskoppelfläche (100A) die zumindest teilweise von der Reflexionsschicht (30) lateral begrenzt ist. Ferner sind die Kontaktfläche (20) und die Reflexionsschicht (30) nebeneinander angeordnet.Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) angegeben.

Description

  • Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement handelt es sich insbesondere um ein strahlungsemittierendes optoelektronisches Halbleiterbauelement, das im Betrieb elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht, emittiert.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine Strahlungsaustrittsfläche einer vorgegebenen Form aufweist.
  • Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements anzugeben, das eine Strahlungsaustrittsfläche einer vorgegebenen Form aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Bereich, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Der aktive Bereich umfasst bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, Single Quantum Well) oder, besonders bevorzugt, eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, Multi Quantum Well) zur Strahlungserzeugung. Der Halbleiterkörper kann noch weitere Bereiche aufweisen, die insbesondere epitaktisch auf dem Halbleiterkörper aufgewachsen sind. Ferner weist der Halbleiterkörper eine Hauptfläche auf, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verläuft.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Kontaktfläche auf, die auf einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Hauptfläche angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers vorgesehen ist. Die Kontaktfläche ist mit einem elektrisch leitenden Material gebildet und grenzt bevorzugt lateral an einen Rand der Hauptfläche an.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das optoelektronische Halbleiterbauelement eine Reflexionsschicht auf, die auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Hauptfläche angeordnet ist und die in dem aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil in Richtung des aktiven Bereichs zurück reflektiert. Die Reflexionsschicht ist mit einem Material gebildet, das für die in dem aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung einen hohen Reflexionsgrad aufweist. Die in dem aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung kann die Reflexionsschicht somit nicht vollständig durchdringen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet ein Teil der Hauptfläche eine Strahlungsauskoppelfläche, die zumindest teilweise von der Reflexionsschicht lateral begrenzt ist. Die laterale Richtung erstreckt sich insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Die Strahlungsauskoppelfläche ist die Fläche, aus der zumindest ein Teil der in dem aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung ausgekoppelt wird. Die Reflexionsschicht begrenzt die Strahlungsauskoppelfläche zumindest teilweise. Mit anderen Worten, die Reflexionsschicht grenzt zumindest bereichsweise direkt an die Strahlungsauskoppelfläche an. Die Form und der Flächeninhalt der Strahlungsauskoppelfläche können durch eine entsprechend geformte Reflexionsschicht einfach und in weiten Grenzen an vorgegebene Formen und Flächeninhalte angepasst werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktfläche und die Reflexionsschicht nebeneinander angeordnet. Nebeneinander meint insbesondere lateral nebeneinander. Die Kontaktfläche und die Reflexionsschicht befinden sich zumindest teilweise in einer gemeinsamen Ebene.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement
    • - einen Halbleiterkörper mit einem aktiven Bereich, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei der Halbleiterkörper eine Hauptfläche aufweist, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verläuft,
    • - eine Kontaktfläche, die auf einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Hauptfläche angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers vorgesehen ist,
    • - eine Reflexionsschicht, die auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Hauptfläche angeordnet ist und die in dem aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil in Richtung des aktiven Bereichs zurück reflektiert, wobei
    • - ein Teil der Hauptfläche eine Strahlungsauskoppelfläche bildet,
    • - die Strahlungsauskoppelfläche zumindest teilweise von der Reflexionsschicht lateral begrenzt ist, und
    • - die Kontaktfläche und die Reflexionsschicht nebeneinander angeordnet sind.
  • Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelement liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Bei vielen Anwendungen ist es wünschenswert, die Ausformung einer Strahlungsauskoppelfläche beispielsweise gemäß den Vorgaben eines optisch wirkenden Bauelements zu gestalten. Dabei kann sowohl die Form als auch der Flächeninhalt der Strahlungsauskoppelfläche von Bedeutung sein. Ferner ist es vorteilhaft, den Aufbau und insbesondere die lateralen Ausdehnungen des Halbleiterkörpers auch bei einer veränderten Strahlungsauskoppelfläche möglichst unverändert zu lassen. Insbesondere in der Massenfertigung kann eine Modifikation der lateralen Ausdehnung der Halbleiterkörper eine Anpassung des Fertigungsprozesses erfordern und somit die Fertigungskosten nachteilig erhöhen.
  • Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, durch eine Reflexionsschicht, welche lateral auf der Hauptfläche eines Halbleiterkörpers aufgebracht ist, die Strahlungsauskoppelfläche in ihrer lateralen Ausdehnung beliebig zu begrenzen. Elektromagnetische Strahlung, welche in dem Bereich der Reflexionsschicht von dem Halbleiterbauelement emittiert wird, kann durch die Reflexionsschicht in den Halbleiterkörper zurück reflektiert, dort beispielsweise gestreut und an einer anderen Stelle der Strahlungsauskoppelfläche ausgekoppelt werden. Da durch das Aufbringen einer Reflexionsschicht auf der obersten Schicht des Halbleiterkörpers der Aufbau des darunterliegenden Halbleiterkörpers nicht berührt wird, ist die Strahlungsauskoppelfläche somit vorteilhaft einfach und in weiten Grenzen an eine entsprechende Vorgabe anpassbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements entspricht eine laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht auf der Strahlungsauskoppelfläche einer lateralen Ausdehnung der Kontaktfläche. Die laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht ist bevorzugt gleich der lateralen Ausdehnung der Kontaktfläche. Eine laterale Ausdehnung ist insbesondere eine Kantenlänge einer durch Geraden begrenzten Fläche. Die Form der Strahlungsauskoppelfläche, die sich bei einer gleichen lateralen Ausdehnung der Reflexionsschicht und der Kontaktfläche ergibt, ist insbesondere eine rechteckige Form.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements erstreckt sich die Reflexionsschicht in lateraler Richtung über einen Rand des Halbleiterkörpers hinaus. Wenn die Reflexionsschicht über die Strahlungsauskoppelfläche des Halbleiterkörpers hinausgeht, ist somit vorteilhaft die Anforderung an eine Justagegenauigkeit beim Aufbringen der Reflexionsschicht reduziert. Ferner kann dadurch eine laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht auch größer sein als eine laterale Ausdehnung der Kontaktfläche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Strahlungsauskoppelfläche eine rechteckige, insbesondere quadratische Form auf. Durch eine geeignete Wahl der lateralen Ausdehnung der Reflexionsschicht kann die Strahlungsauskoppelfläche rechteckig und insbesondere quadratisch ausgebildet sein. Eine quadratische Strahlungsauskoppelfläche kann das Anbringen von nachfolgenden optischen Bauelementen erleichtern. So ist beispielsweise im Falle einer dem Halbleiterbauelement nachgeordneten Linse eine quadratische Form der Strahlungsauskoppelfläche vorteilhaft für eine homogene Strahlungsverteilung nach dem Durchlaufen der Linse. Insbesondere ist die Strahlungsauskoppelfläche auch in vielen anderen Formen herstellbar. So kann beispielsweise auch eine kreisförmige, eine polygonale oder anderweitige, etwa zusammengesetzte vorgegebene Form der Strahlungsauskoppelfläche hergestellt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist zwischen der Reflexionsschicht und dem Halbleiterkörper eine Wellenlängenkonversionsschicht angeordnet. Die Wellenlängenkonversionsschicht konvertiert zumindest einen Teil der auf sie eintreffenden elektromagnetischen Strahlung einer ersten Wellenlänge zu einer elektromagnetischen Strahlung einer zweiten Wellenlänge. Insbesondere dient die Wellenlängenkonversionsschicht dazu, eine Mischstrahlung zu emittieren, um beispielsweise einen weißen Farbeindruck bei einem Betrachter hervorzurufen. Die Wellenlängenkonversionsschicht kann ein Matrixmaterial umfassen, das mit Silikon, Epoxidharz oder einer Keramik gebildet ist, in welches bevorzugt Streupartikel und ein Wellenlängenkonversionsmaterial eingebettet sind. Die streuende Wirkung der Wellenlängenkonversionsschicht kann die Auskoppeleffizienz von elektromagnetischer Strahlung, die von der Reflexionsschicht zurück reflektiert wird, erhöhen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements enthält die Reflexionsschicht Titandioxid. Titandioxid zeichnet sich durch eine vorteilhaft hohe Reflektivität über einen großen spektralen Bereich aus, der insbesondere auch den für den Menschen sichtbaren spektralen Bereich umfasst. Die Reflexionsschicht kann auch mit einem weiteren hochreflektiven Material gebildet sein, wie beispielsweise einem Metall oder einer Metalllegierung. Insbesondere kann die Reflexionsschicht kann mit Silber gebildet sein. Die Reflexionsschicht weist vor allem eine hohe thermische Beständigkeit, sowie eine Beständigkeit gegenüber der in dem aktiven Bereich im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung auf.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Reflexionsschicht eine Dicke in einem Bereich von mindestens 10 µm bis höchstens 400 µm, vorzugsweise von mindestens 50 µm bis höchstens 200 µm auf. Die Dicke bezeichnet eine maximale Ausdehnung der Reflexionsschicht in einer Richtung parallel zu einem Normalenvektor der Haupterstreckungsebene der Reflexionsschicht. Eine geringe Dicke der Reflexionsschicht ist vorteilhaft, da so weniger Bauraum für das gesamte optoelektronische Halbleiterbauelement erforderlich ist. Eine zu dicke Reflexionsschicht könnte zudem die Kontaktierung des Halbleiterkörpers über die Kontaktfläche erschweren oder verhindern. Eine zu dünne Reflexionsschicht wiederum kann für die auf sie eintreffende elektromagnetische Strahlung bereits teilweise durchlässig sein und eine unerwünschte Auskopplung der elektromagnetischen Strahlung erlauben.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist auf der Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine strahlungsdurchlässige, vorzugsweise transparente oder transluzente Verkapselungsschicht angeordnet. Die Verkapselungsschicht ist beispielsweise mit Klarsilikon gebildet und weist bevorzugt eine gleiche oder eine größere Dicke als die Reflexionsschicht auf. Die Verkapselungsschicht bewirkt eine Planarisierung der Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterbauelements und schützt alle darunter liegenden Bereiche vor äußeren Umwelteinflüssen und mechanischen Beschädigungen. Ferner kann die Verkapselungsschicht die Form einer Linse aufweisen, um die Strahlungsauskopplung aus dem optoelektronischen Halbleiterbauelement zu verbessern.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für das optoelektronische Halbleiterbauelement offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Verfahren folgende Schritte:
    1. A) Bereitstellen eines Halbleiterkörpers, der einen aktiven Bereich umfasst, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei der Halbleiterkörper eine Hauptfläche aufweist, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verläuft, und einer Kontaktfläche, die auf einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Hauptfläche angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers vorgesehen ist.
    2. B) Anordnen des Halbleiterkörpers mit einer der Hauptfläche gegenüberliegenden Seite auf einem Substrat. Das Substrat ist insbesondere ein Keramiksubstrat und kann sowohl der mechanischen Stabilisierung des optoelektronischen Halbleiterbauelements, als auch einer effizienten Wärmeableitung dienen.
    3. C) Aufbringen einer Reflexionsschicht auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Hauptfläche mittels Aufspritzen (Jetting) oder Nadeldosieren, wobei ein Teil der Hauptfläche eine Strahlungsauskoppelfläche bildet. Ferner ist die Strahlungsauskoppelfläche zumindest teilweise von der Reflexionsschicht lateral begrenzt und die Kontaktfläche und die Reflexionsschicht sind nebeneinander angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt zwischen dem Schritt B) und dem Schritt C) ein Wirebond-Prozess, bei dem die Kontaktfläche elektrisch leitend mit einem Bonddraht verbunden wird. Der Bonddraht ist bevorzugt mit einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet und zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterbauelements vorgesehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements dient die Reflexionsschicht einer Rückreflexion der in dem aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Richtung des aktiven Bereichs. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Chance, für die erzeugte elektromagnetische Strahlung aus dem Strahlungsauskoppelbereich ausgekoppelt zu werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements erfolgt das Anordnen des Halbleiterkörpers mit einer der Hauptfläche gegenüberliegenden Seite auf dem Substrat mittels Kleben, Sintern oder einem eutektischen Lötprozess.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements werden die Verfahrensschritte A, B und C in der hier angegebenen Reihenfolge nacheinander ausgeführt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird zwischen dem Verfahrensschritt B) und dem Verfahrensschritt C) eine Wellenlängenkonversionsschicht mittels Sprühbeschichten oder Schichtübertragung auf die Hauptfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht. Die Schichtübertragung (Layer Transfer Process) ist dabei bevorzugt, da sie eine glattere Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht erzeugt. Dadurch ist das Aufbringen von weiteren Schichten auf der Wellenlängenkonversionsschicht erleichtert. Bei einem Sprühbeschichten (Spray Coating) ergibt sich eine höhere Oberflächenrauheit der Wellenlängenkonversionsschicht, was das weitere Anordnen von nachfolgenden Schichten nachteilig beeinflussen kann. Vorteilhaft bei einem Prozess mittels Sprühbeschichtens ist eine im Vergleich zu einer Schichtübertragung kürzere Bearbeitungszeit.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird auf dem Halbleiterkörper eine strahlungsdurchlässige, vorzugsweise transparente oder transluzente Verkapselungsschicht mittels eines Formpressverfahrens aufgebracht. Durch Formpressen (Compression Molding) kann eine Verkapselungsschicht mit beispielsweise Klarsilikon gebildet werden. Ferner kann das Klarsilikon auch mit Streupartikeln oder einem Wellenlängenkonversionsmaterial gefüllt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements ist für die Strahlungsauskoppelfläche eine Begrenzung in einer lateralen Richtung vorgegeben und ein Werkzeug zum Aufbringen der Reflexionsschicht wird einem Verlauf dieser Begrenzung folgend lateral verfahren. Beispielsweise erfolgt das Aufbringen der Reflexionsschicht mit einem Nadeldosierwerkzeug entlang einer gedachten Begrenzungslinie der Strahlungsauskoppelfläche auf der Hauptfläche des Halbleiterkörpers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird die Reflexionsschicht derart aufgebracht, dass eine laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht größer ist als eine laterale Ausdehnung der Kontaktfläche. Die Reflexionsschicht ragt dabei insbesondere über die laterale Begrenzung der Hauptfläche des Halbleiterkörpers hinaus. Dadurch ist eine Anforderung an eine minimale Ausdehnung der Reflexionsschicht vorteilhaft reduziert.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterbauelements ergeben sich aus den folgenden, in Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten, Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1A eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 1B eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
    • 2 einen schematischen Querschnitt eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • 1A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 umfasst ein Substrat 60, auf das mittels einer Lotschicht 70 ein Halbleiterkörper 10 aufgebracht ist. Bei dem Substrat 60 handelt es sich um ein Keramiksubstrat, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und zur mechanischen Stabilisierung des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 dient. Die Lotschicht 70 ist mit einer eutektischen Metalllegierung gebildet, die eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Substrat 60 und dem Halbleiterkörper 10 ermöglicht.
  • Der Halbleiterkörper 10 umfasst mehrere epitaktisch abgeschiedene Schichten eines Halbleitermaterials, die einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten aktiven Bereich 100 umfassen. Ferner umfasst der Halbleiterkörper 10 mehrere Durchkontaktierungen 200 und eine Hauptfläche 10A, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist. Die Durchkontaktierungen 200 ermöglichen eine elektrische Kontaktierung einer Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers 10.
  • Auf der dem Halbleiterkörper 10 abgewandten Seite der Hauptfläche 10A des Halbleiterkörpers 10 sind eine Kontaktfläche 20 und eine Wellenlängenkonversionsschicht 40 angeordnet. Die Kontaktfläche 20 ist zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 10 vorgesehen und mit einem elektrisch gut leitenden Metall gebildet. Bevorzugt ist die Kontaktfläche 20 mit Gold gebildet. Die Wellenlängenkonversionsschicht 40 umfasst ein transparentes Matrixmaterial, in das eine Vielzahl von Wellenlängenkonversionspartikeln eingebettet ist. Die Wellenlängenkonversionspartikel können elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge in eine elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge konvertieren.
  • Lateral neben der Kontaktfläche 20 ist eine Reflexionsschicht 30 auf der Wellenlängenkonversionsschicht 40 angeordnet. Die Hauptfläche 10A ist dadurch zumindest teilweise durch die Reflexionsschicht 30 in ihrer lateralen Ausdehnung begrenzt, sodass sich eine Strahlungsauskoppelfläche 100A ausbildet. Die Reflexionsschicht 30 ist mit Titandioxid gebildet, das über einen großen spektralen Bereich einen hohen Reflexionsgrad aufweist. Zumindest ein Teil der aus dem Halbleiterkörper 10 emittierten elektromagnetischen Strahlung wird von der Reflexionsschicht 30 wieder zurück in die Wellenlängenkonversionsschicht 40 reflektiert. Die Reflexionsschicht 30 ist für die aus dem Halbleiterkörper 10 emittierte elektromagnetische Strahlung undurchlässig. Die laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht 30 auf der Strahlungsauskoppelfläche 100A entspricht der lateralen Ausdehnung der Kontaktfläche 20. Somit ergibt sich eine rechteckige Strahlungsauskoppelfläche 100A. Zumindest ein Teil der in dem aktiven Bereich 100 erzeugten elektromagnetischen Strahlung wird durch die Strahlungsauskoppelfläche 100A aus dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 1 ausgekoppelt.
  • 1B zeigt eine schematische Draufsicht auf ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu erstreckt sich bei dem in 1B gezeigten Ausführungsbeispiel die Reflexionsschicht 30 über die lateralen Grenzen des Halbleiterkörpers 10 hinaus und überragt den Halbleiterkörper 10. Dadurch ist bei einem Aufbringen der Reflexionsschicht 30 eine geringere Justagegenauigkeit erforderlich, was das Aufbringen der Reflexionsschicht 30 erleichtert. Ferner ist eine Anforderung an eine minimale Breite der Reflexionsschicht 30 vorteilhaft erniedrigt. Mit anderen Worten, auch eine Reflexionsschicht 30, die eine größere laterale Ausdehnung als die Kontaktfläche 20 aufweist kann verwendet werden.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 entlang der in 1A gezeigten Schnittlinie A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Der Halbleiterkörper 10 weist einen aktiven Bereich 100 auf und ist mit seiner der Hauptfläche 10A abgewandten Seite auf einem Substrat 60 angebracht. Auf der Hauptfläche 10A des Halbleiterkörpers 10 ist eine Wellenlängenkonversionsschicht 40 angeordnet. Der Wellenlängenkonversionsschicht 40 in Strahlungsauskoppelrichtung nachgeordnet ist eine Reflexionsschicht 30, die eine Dicke D1 aufweist. Als Dicke D1 der Reflexionsschicht 30 wird hierbei die maximale Ausdehnung in der Richtung parallel zu einem Normalenvektor der Haupterstreckungsebene der Reflexionsschicht 30 angesehen.
  • Lateral neben der Reflexionsschicht 30 ist eine Kontaktfläche 20 angeordnet. Die Kontaktfläche 20 ist mit einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet und auf der Hauptfläche 10A des Halbleiterkörpers angeordnet. Die Kontaktfläche 20 bildet einen ohmschen Kontakt zum Halbleiterkörper 10 aus und ist zur Bestromung des Halbleiterkörpers 10 eingerichtet. Die Reflexionsschicht 30 und die Kontaktfläche 20 sind mittels einer Verkapselungsschicht 50 vollständig bedeckt. Die Verkapselungsschicht 50 ist mit einem transparenten Silikon gebildet und dient vor allem der mechanischen Stabilisierung eines Bonddrahtes 21, der auf der Kontaktfläche 20 angeordnet ist. Der Bonddraht 21 ist mit Gold gebildet und ist mittels eines Wirebond-Prozesses auf der Kontaktfläche 20 aufgebracht. Die Kontaktfläche 20 ist mittels des Bonddrahtes 21 bestromt. Die Dicke D1 der Reflexionsschicht 30 ist kleiner oder gleich der Dicke D2 der Kontaktfläche 20 und des darauf aufgebrachten Bonddrahtes 21. Dadurch ist die gesamte Dicke des optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 durch die Reflexionsschicht 30 vorteilhaft nicht erhöht. Als Dicke D2 der Kontaktfläche 20 und des Bonddrahtes 21 wird dabei die maximale Ausdehnung des der Kontaktfläche 20 und des Bonddrahtes 21 in der Richtung parallel zu einem Normalenvektor der Haupterstreckungsebene der Kontaktfläche 20 angesehen. Die Reflexionsschicht 30 beinhaltet Titandioxid und weist eine hohe Reflektivität für die in dem aktiven Bereich 100 erzeugte elektromagnetische Strahlung auf.
  • Die 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.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    optoelektronisches Halbleiterbauelement
    10
    Halbleiterkörper
    20
    Kontaktfläche
    21
    Bonddraht
    30
    Reflexionsschicht
    40
    Wellenlängenkonversionsschicht
    50
    Verkapselungsschicht
    60
    Substrat
    70
    Lotschicht
    100
    aktiver Bereich
    200
    Durchkontaktierungen
    10A
    Hauptfläche
    100A
    Strahlungsauskoppelfläche
    A
    Schnittlinie
    D1
    Dicke der Reflexionsschicht
    D2
    Dicke der Kontaktfläche und des Bonddrahtes

Claims (15)

  1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) mit - einem Halbleiterkörper (10) mit einem aktiven Bereich (100), der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei der Halbleiterkörper (10) eine Hauptfläche (10A) aufweist, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers (10) verläuft, - einer Kontaktfläche (20), die auf einer dem aktiven Bereich (100) abgewandten Seite der Hauptfläche (10A) angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers (10) vorgesehen ist, - einer Reflexionsschicht (30), die auf der dem aktiven Bereich (100) abgewandten Seite der Hauptfläche (10A) angeordnet ist und die in dem aktiven Bereich (100) erzeugte elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil in Richtung des aktiven Bereichs (100) zurück reflektiert, wobei - ein Teil der Hauptfläche (10A) eine Strahlungsauskoppelfläche (100A) bildet, - die Strahlungsauskoppelfläche (100A) zumindest teilweise von der Reflexionsschicht (30) lateral begrenzt ist, und - die Kontaktfläche (20) und die Reflexionsschicht (30) nebeneinander angeordnet sind.
  2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, bei dem eine laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht (30) auf der Strahlungsauskoppelfläche (100A) einer lateralen Ausdehnung der Kontaktfläche (20) entspricht.
  3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Reflexionsschicht (30) in lateraler Richtung über einen Rand des Halbleiterkörpers (10) hinaus erstreckt.
  4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Strahlungsauskoppelfläche (100A) eine rechteckige, insbesondere quadratische Form aufweist.
  5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Reflexionsschicht (30) und dem Halbleiterkörper (10) eine Wellenlängenkonversionsschicht (40) angeordnet ist.
  6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Reflexionsschicht (30) Titandioxid enthält.
  7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Reflexionsschicht (30) eine Dicke (D1) in einem Bereich von mindestens 10 µm bis höchstens 400 µm, vorzugsweise von mindestens 50 µm bis höchstens 200 µm aufweist.
  8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem auf der Hauptfläche (10A) des Halbleiterkörpers (10) eine strahlungsdurchlässige, vorzugsweise transparente oder transluzente Verkapselungsschicht (50) angeordnet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) umfassend die folgenden Schritte: A) Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (10), der einen aktiven Bereich (100) umfasst, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, wobei der Halbleiterkörper (10) eine Hauptfläche (10A) aufweist, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers (10) verläuft, und einer Kontaktfläche (20), die auf einer dem aktiven Bereich (100) abgewandten Seite der Hauptfläche (10A) angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers (10) vorgesehen ist, B) Anordnen des Halbleiterkörpers (10) mit einer der Hauptfläche (10A) gegenüberliegenden Seite auf einem Substrat (60), C) Aufbringen einer Reflexionsschicht (30), auf der dem aktiven Bereich (100) abgewandten Seite der Hauptfläche (10A) mittels Aufspritzen oder Nadeldosieren, wobei ein Teil der Hauptfläche (10A) eine Strahlungsauskoppelfläche (100A) bildet, die Strahlungsauskoppelfläche (100A) zumindest teilweise von der Reflexionsschicht (30) lateral begrenzt ist, und die Kontaktfläche (20) und die Reflexionsschicht (30) nebeneinander angeordnet sind.
  10. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Anordnen des Halbleiterkörpers (10) mit einer der Hauptfläche (10A) gegenüberliegenden Seite auf einem Substrat (60) mittels Kleben, Sintern oder einem eutektischen Lötprozess erfolgt.
  11. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
  12. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, zwischen dem Verfahrensschritt B) und dem Verfahrensschritt C) eine Wellenlängenkonversionsschicht (40) mittels Sprühbeschichtens oder Schichtübertragung auf die Hauptfläche (10A) des Halbleiterkörpers (10) aufgebracht wird.
  13. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf dem Halbleiterkörper (10) eine strahlungsdurchlässige, vorzugsweise transparente oder transluzente Verkapselungsschicht (50) mittels eines Formpressverfahrens aufgebracht wird.
  14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Strahlungsauskoppelfläche (100A) eine Begrenzung in einer lateralen Richtung vorgegeben ist, und ein Werkzeug zum Aufbringen der Reflexionsschicht (30) einem Verlauf der Begrenzung folgend lateral verfahren wird.
  15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflexionsschicht (30) derart aufgebracht wird, dass eine laterale Ausdehnung der Reflexionsschicht (30) größer ist als eine laterale Ausdehnung der Kontaktfläche (20).
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