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Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil zum Emittieren von Laserlicht.
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Es wird vorgeschlagen ein Halbleiterbauteil zum Emittieren von Licht mit einem Grundkörper zu schaffen, der mindestens einen an einem mesabehafteten Körperabschnitt angeordneten Mesakörper mit einem auf einer Oberfläche des Grundkörpers angeordneten Emissionsbereich für das Licht aufweist, dem ein erster Spiegelabschnitt, ein zweiter Spiegelabschnitt und eine zwischen den beiden Spiegelabschnitten angeordnete aktive Schicht zur Erzeugung des Lichts zugeordnet sind, und mit mindestens einer Kontakteinheit zum Einspeisen von elektrischer Energie in die aktiven Schicht ausgestattet ist, wobei die Kontakteinheit einen Fügeabschnitt, der zum Fügen und/oder zum bezüglich des Grundkörpers äußeren Kontaktieren des Halbleiterbauteils vorgesehen ist, und einen Aktivkontaktabschnitt aufweist, der zwischen dem Fügeabschnitt und der aktiven Schicht angeordnet ist, wobei die Kontakteinheit auf einer dem Emissionsbereich gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers angeordnet ist, wobei der Fügeabschnitt den mesabehafteten Körperabschnitt und einen mesafreien Körperabschnitt des Grundkörpers wenigstens teilweise bedeckt.
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Hierdurch kann die durch die Kontakteinheit bedeckte Fläche erhöht werden, sodass die Wärmeabfuhr aus dem Grundkörper gegenüber herkömmlichen Halbleiterbauteilen verbessert wird. Ferner wird die mechanische Widerstandsfähigkeit gegen durch Temperaturschwankungen erzeugte Defekte im Halbleiterbauteil verbessert.
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Der mesabehaftete Körperabschnitt weist die Mesakörper auf und ist gegenüber dem mesafreien Körperabschnitt, der keine Mesakörper aufweist, weniger widerstandsfähig gegen mechanische Einflüsse ausgebildet.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführung und Weiterbildung der Erfindung möglich.
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Bevorzugterweise kann der Fügeabschnitt mindestens ein Verbindungselement aufweisen, welches insbesondere zum Verbinden mittels eines Lötverfahrens mit einem weiteren Bauteil vorgesehen ist, wobei das Verbindungselement eine von der Oberfläche abgewandte Fügefläche aufweist.
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Vorteilhafterweise kann an dem Grundkörper eine mindestens zwei Mesakörper aufweisende Arrayanordnung ausgebildet sein, wobei der mesafreie Körperabschnitt direkt neben der Arrayanordnung angeordnet ist.
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Insbesondere kann der mesafreie Körperabschnitt an einem Rand des Grundkörpers angeordnet, wobei der Rand an einem entlang einer Haupterstreckungsebene des Grundkörpers ausgezeichneten radial außenliegenden Grundkörperabschnitt positioniert ist. Bei einer besonderen Ausführungsform ist der mesafreie Körperabschnitt vorzugsweise nicht zwischen zwei mesabehafteten Körperabschnitten angeordnet sein.
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Besonders bevorzugt ist mindestens ein Mesakörper, der teilweise von dem Verbindungselement bedeckt ist. Daneben kann es Mesakörper geben, die vollständig bedeckt sind.
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Insbesondere die einzelnen Verbindungselemente einer einzelnen Kontakteinheit können die Merkmale der vorstehend und der nachstehend beschriebenen Ausführungen erfüllen.
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Um eine effiziente und raumsparende Anordnung der Verbindungselemente auf der Oberfläche des Grundkörpers zu erreichen, kann es vorgesehen werden, dass das jeweilige Verbindungselement eine parallel zur Haupterstreckungsebene des Grundkörpers ausgebildete Kontur aufweist, die gerade Seitenlinien aufweist, wobei die Kontur näherungsweise insbesondere ein Rechteck ist. Beispielsweise können die Verbindungselemente Rechtecke mit unterschiedlich langen Seiten oder Quadrate sein. Die Ecken können entweder spitzig sein oder einen Radius aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Verbindungselemente auch andere Formen wie Wabenformen oder runde Formen aufweisen.
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Ergänzend oder alternativ kann ein Verbindungselement vollständig auf dem mesafreien Körperabschnitt und/oder ein weiteres Verbindungselemente vollständig auf dem mesabehafteten Körperabschnitt angeordnet sein.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann ein einzelnes Verbindungselement den gesamten mesabehafteten Körperabschnitt bedecken und vorzugsweise wenigstens einen Abschnitt des mesafreien Körperabschnitts bedecken.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung beinhaltet, dass zwischen zwei direkt benachbarten Mesakörpern ein Trenngraben ausgebildet ist, der durch die Mesakörper und mindestens einem in den Grundkörper integrierten Stützsteg begrenzt ist. Der Stützsteg stützt die beiden benachbarten Mesakörper, sodass eine mechanische Stabilität des mesabehafteten Körperabschnitts erhöht wird. Durch den Trenngraben werden funktionelle Stapelschichten verschiedener Mesakörper elektrisch voneinander getrennt. Der Trenngraben trennt insbesondere nicht alle Schichten.
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Ferner kann ein Trenngraben zwischen einem Mesakörper und einem mesafreien Körperabschnitt ausgebildet sein.
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Um eine verbesserte elektrische Trennung eines Mesakörpers von benachbarten Mesakörpern in einer Arrayanordnung zu erreichen, wird vorgeschlagen, den Mesakörper von vier Trenngräben zu umgeben, die voneinander durch jeweils einen Stützsteg getrennt sind. Beispielsweise können die Trenngräben entlang den Seiten eines gedachten Quadrats, dessen Seitenlinien den jeweiligen Mesakörper umgeben, angeordnet sein.
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Insbesondere kann ein Trenngraben quer zu einer Hauptkristallrichtung ausgebildet sein. Hierdurch kann die Translation von Kristalldefekten, wie zum Beispiel Versetzungen, verhindert werden, da die Translationsymmetrie des dem Halbleiterbauteil zugrundeliegenden Kristallgitters unterbrochen wird.
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Die elektrische Trennung kann weiter verbessert werden, indem die elektrische Leitfähigkeit des Stützstegs durch insbesondere einen Oxidationsprozess und/oder einen Implantationsprozess gegenüber der elektrischen Leitfähigkeit des Materials der Mesakörper verringert wird. Dadurch können funktionelle Schichten der jeweiligen Mesakörper durch die Trenngäben und die behandelten Stützstege weitgehend isoliert werden.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.
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Jede Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann als sogenannter Top-Emitter und/oder Bottomemitter ausgeführt werden.
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Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Richtungsangaben in der folgenden Erläuterung sind gemäß der Leserichtung der Zeichnungen zu verstehen.
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Es zeigen:
- 1 einen Schnitt durch ein Halbleiterbauteil mit einem über einen mesabehafteten und eine mesafreien Körperabschnitt des Halbleiterbauteils gehenden Kontakteinheit,
- 2 einen Schnitt durch ein Halbleiterbauteil mit einer auf einem mesabehafteten Körperabschnitt des Halbleiterbauteils angeordneten Kontakteinheit und einer auf einem mesafreien Körperabschnitt des Halbleiterbauteils angeordneten Kontakteinheit, und
- 3 eine Draufsicht auf eine Mesakörper beinhaltenden Arrayanordnung, auf der Kontakteinheiten angeordnet sind.
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In 1 ist ein Schnitt durch ein Halbleiterbauteil 10 mit einer über einen mesabehafteten und einen mesafreien Körperabschnitt 12, 16 des Halbleiterbauteils 10 gehenden Kontakteinheit 24 gezeigt. Ein Grundkörper 11 des Halbleiterbauteils 10 zum Emittieren von Licht weist mindestens einen Mesakörper 12 mit einem Emissionsbereich 13 für das Laserlicht auf. Auf dem Emissionsbereich 13 kann ein optisches Element 14 in Form einer diffraktiven Struktur wie einem Gitter oder einer refraktiven Linse oder einem photonischen Metamaterial angeordnet sein. Das optische Element 14 kann insbesondere in den Aufbau des Grundkörpers 11 integriert sein.
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Der Grundkörper 11 einen Stapel mit Bragg-Spiegeln auf und einen zwischen den beiden Bragg-Spiegeln angeordneten aktiven Abschnitt zur Erzeugung des Laserlichts auf.
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Insbesondere weist die Kontakteinheit 24 einen Fügeabschnitt 241 auf, der zum Fügen und/oder zum bezüglich des Grundkörpers 11 äußeren Kontaktieren des Halbleiterbauteils 10 vorgesehen ist. Hierbei kann von außen ein weiteres Bauteil an den Fügeabschnitt 241 herangeführt werden und mit der Kontakteinheit 24 über den Fügeabschnitt 241 verbunden werden. Es kann eine elektrische hergestellt werden und/oder eine mechanische Verbindung.
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Ferner weist die Kontakteinheit 24 einen Aktivkontaktabschnitt 242 auf, der zwischen dem Fügeabschnitt 241 und der aktiven Schicht angeordnet ist. Die Kontakteinheit 24 ist auf einer dem Emissionsbereich 13 gegenüberliegenden Seite 19 des Grundkörpers 11 angeordnet, wobei der Fügeabschnitt 241 den mesabehafteten Körperabschnitt 21 und einen mesafreien Körperabschnitt 20 des Grundkörpers 11 wenigstens teilweise bedeckt.
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Der an dem Grundkörper 11 angeordnete Fügeabschnitt 241 zum Einspeisen von elektrischer Energie in den aktiven Abschnitt, der auf der dem Emissionsbereich 13 gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 11 auf der Oberfläche 18 angeordnet ist, weist mindestens ein Verbindungselement 243 auf. Das Verbindungselement 243 ist insbesondere zum Verbinden mittels eines Lötverfahrens mit einem weiteren Bauteil vorgesehen, wobei das Verbindungselement 243 eine von der Oberfläche 18 abgewandte Fügefläche 244 aufweist. Die Fügefläche 244 kann für ein Anlöten des weiteren Bauteils verwendet werden. Es kann ein anderes Metall aufweisen als der Aktivkontaktabschnitt und/oder ein Abschnitt des Verbindungselements 243, der zwischen der Fügefläche 244 und dem Aktivkontaktabschnitt angeordnet ist.
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Gemäß der beispielhaften 1 weist das Halbleiterbauteil 10 mindestens einen an dem mesabehafteten Körperabschnitt 12 angeordneten Mesakörper 15 auf. Der mesabehaftete Grundkörper 11 hat mindestens zwei Mesakörper 15, die eine Arrayanordnung bilden.
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Ferner weist der Grundkörper 11 einen mesafreien Körperabschnitt 16 des Grundkörpers 11 auf. Der mesafreie Körperabschnitt 16 ist direkt neben der Arrayanordnung des mesabehafteten Körperabschnitts 12 angeordnet. Insbesondere kann der mesafreie Körperabschnitt nicht zwischen zwei mesabehafteten Körperabschnitten angeordnet sein.
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Der mesabehaftete Körperabschnitt 12 weist die Mesakörper 15 auf und ist gegenüber dem mesafreien Körperabschnitt 16, der keine Mesakörper 12 aufweist, gegen mechanische Einflüsse weniger robust ausgebildet.
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Der Grundkörper 11 kann plattenartig ausgebildet sein, wobei der einen wesentlichen Abschnitt des Grundkörpers 11 ausmachende Stapel seine Stapelrichtung quer zur Haupterstreckungsebene des plattenartigen Grundkörpers 11 aufweist. Der mesafreie Körperabschnitt 16 ist vorzugsweise an einem Rand des Grundkörpers 11 angeordnet. Der Rand ist vorzugsweise an einem entlang der Haupterstreckungsebene des Grundkörpers 11 ausgezeichneten radial außenliegenden Grundkörperabschnitt positioniert. Die Haupterstreckungsebene ist vorzugsweise senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 ausgerichtet.
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Das Verbindungselement 243 des Halbleiterbauteils 10 der 1 erstreckt sich vorzugsweise über alle oder wenigstens einen großen Teil der Mesakörper 15. Hierbei erstreckt er sich gleichzeitig auch auf den mesafreien Körperabschnitt. Das Verbindungselement 243 erstreckt sich auch über einen Grenzbereich zwischen mesabehafteten und mesafreien Körperabschnitt. Ein weiteres Verbindungselement 243 des Halbleiterbauteils 10 der 1 ist ausschließlich auf dem mesafreien Körperabschnitt angeordnet. Vorzugsweise ist das Verbindungselement 243, der den mesabehafteten Körperabschnitt wenigstens teilweise bedeckt größer als das Verbindungselement 243, das auf dem mesafreien Körperabschnitt angeordnet ist.
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Alle Verbindungselemente 243 sind auf der dem Emissionsbereich 13 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die Verbindungselemente 243 sind geeignet für ein SMD-Lötverfahren. Das Halbeleiterbauteil 10 kann als sogenannter Bottomemitter verwendet werden.
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Besonders bevorzugt ist mindestens ein Mesakörper 15 des mesabehafteten Körperabschnitts 12 teilweise von den Verbindungselementen 243 bedeckt. Dabei kann beispielsweise eine Kante des Verbindungselements 243 auf einen Abschnitt des Grundkörpers 11 aufliegen, der einen Mesakörper 15 enthält. Daneben kann es Mesakörper 15 geben, die vollständig bedeckt sind.
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In 2 ist ein Halbeleiterbauteil 10 dargestellt, bei dem wenigstens ein Verbindungselement 243 vollständig auf dem mesafreien Körperabschnitt 16 und/oder ein weiteres Verbindungselement 243 vollständig auf dem mesabehafteten Körperabschnitt 12 angeordnet ist. Dabei bedecken die Verbindungselemente 243 nicht den vollständigen mesabehafteten Körperabschnitt 12.
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In 3 ist eine Draufsicht auf ein Halbleiterbauteil 10 dargestellt, bei dem Verbindungselemente 243 vollständig auf dem mesabehafteten Körperabschnitt 12 und weitere Verbindungselemente 243 vollständig auf dem mesafreien Körperabschnitt 16 und weitere Verbindungselemente 243 teilweise auf dem auf dem mesabehafteten und dem mesafreien Körperabschnitt 12, 16 angeordnet sind.
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Die Verbindungselemente 243 weisen parallel zur Haupterstreckungsebene des Grundkörpers 11 eine Kontur auf, die gerade Seitenlinien aufweist. Beispielsweise sind die Verbindungselemente 243 gemäß 3 Rechtecke mit unterschiedlich langen Seiten, deren Ecken einen Radius aufweisen. Vorzugsweise sind alle Verbindungselemente 243 identisch geformt.
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Gemäß der exemplarischen Ausführungsform der 3 ist zwischen zwei direkt benachbarten Mesakörpern 15 ein Trenngraben 26 ausgebildet. Der Trenngraben 26 ist länglich und vorzugsweise gerade ausgebildet. Der Trenngraben 26 erzeugt eine elektrische Trennung eines Mesakörpers 15 von einem benachbarten Mesakörper 15.
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Die Trenngräben können die quer zu Hauptkristallrichtungen ausgerichtet sein und eine Translationssymmetrie des Kristallgitters unterbrechen.
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Es können vier Trenngräben 26 vorgesehen sein, die den Mesakörper 15 umgeben. Beispielsweise kann jeder Einzelne der vier Trenngräben 26 auf einer Seitenlinie eines gedachten Quadrats angeordnet sein.
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An den Längsenden der Trenngräben 26 sind Stützsteg 25 angeordnet, die die Stabilität des mesabehafteten Körperabschnitts 12 erhöhen. Der jeweilige Stützsteg ist zwischen zwei benachbarten Trenngräben 26 angeordnet.
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Die elektrische Leitfähigkeit der Stützstege 25 kann insbesondere durch einen Oxidationsprozess und/oder einen Implantationsprozess gegenüber der elektrischen Leitfähigkeit des Materials der Mesakörper 15 verringert werden.
