DE3727488C2 - Optoelektronisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauele­ ment gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Bauelement ist aus der US 4 145 707 bekannt.

Optoelektronische Bauelemente werden zunehmend in ver­ schiedenen Bereichen und für vielfältige Aufgaben ein­ gesetzt. So werden beispielsweise Lumineszenzdioden als Indikatorlämpchen und Displays sowie zum Aufbau von Zeilenanordnungen und flachen Bildschirmen eingesetzt. Fig. 1 zeigt eine schematische Zeilenanordnung aus Lumineszenzdioden für die Verwendung als Druckkopf, wie es aus dem Buch "Light Emitting Diodes, An Introduc­ tion" von K. Gillessen und W. Schairer, erschienen im Verlag Prentice-Hall International, 1987, Seite 225, Fig. 7-9 bekannt ist. Hierbei sind in einem Halb­ leiterkörper 1 die Leuchtdioden bildende pn-Übergänge 2 ausgebildet, die sich zu einer mit einer Passivierungs­ schicht 3 bedeckten Oberfläche erstrecken, wo durch die pn-Übergänge 2 die emittierenden Flächen der Leucht­ dioden definiert werden und sich innerhalb dieser Flächen die Kontaktierungsfenster 6 in der Passi­ vierungsschicht 3 befinden. Der Rückseitenkontakt 4 be­ deckt ganzflächig die Rückseite des Halbleiters 1, während die Vorderseitenkontakte 5 rahmenförmig um jedes Kontaktfenster 6 gelegt sind und jeweils an einer Seite der Kontaktierungsfenster 6 in eine Leitbahn 7 übergehen.

Die Kontaktierung der einzelnen Lumineszenzdioden nach diesem Stand der Technik weisen wesentliche Nachteile auf. Einerseits wird ein großer Teil der emittierenden Fläche 2 durch den Kontakt 5 abgedeckt, wodurch die mittlere Lichtleistung relativ niedrig ist. Anderer­ seits hängt die abgestrahlte Lichtleistung, die Gleich­ mäßigkeit der Lichtleistung aller Lumineszenzdioden sowie die elektrisch kontaktierte Fläche von einer exakten Justierung der Kontakte ab, während Fehljustie­ rungen zu erheblichen Ungleichmäßigkeiten führen.

Die gleichen Nachteile weist auch die aus der schon genannten US 4 145 707 bekannte Lumineszenzdioden (LED)-Anordnung zur Darstellung alphanumerischer Zeichen auf. Bei dieser Anordnung verläuft der Kontaktsteg entlang des Randes des Kontaktfensters, wobei ein Teil des Kontakt­ steges in dem Kontaktfenster und ein Teil auf der das Kontaktfenster umgebenden Isolierschicht ausgebildet ist.

Der Vollständigkeit halber sei auch die US 3 737 704 genannt, die ebenfalls eine LED-Anordnung betrifft, dessen Leuchtdioden matrixartig in Reihen und Spalten angeordnet sind. Die Leuchtdioden weisen anstelle von Kontaktfenstern übliche, in einer Passivierungsschicht angeordneten Kontaktöffnungen auf. Schmal ausgeführte Kontaktstege werden über diese Kontaktöffnungen ge­ führt, wobei deren Lage durch diese Kontaktöffnungen bestimmt werden. Eine Fehljustierung kann daher zum Ausfall eines solchen LED-Elementes führen, oder es muß sichergestellt sein, daß die Kontaktstege so breit aus­ geführt sind, daß trotz Fehljustierung die Kontakt­ öffnung von dem Kontaktsteg getroffen wird. Dies be­ dingt jedoch eine entsprechende Breite des Kontakt­ steges, so daß dies die mittlere Lichtleistung redu­ ziert.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Bauelement der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Gleichmäßigkeit der Lichtleistung auch bei einer Fehl­ justierung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem optoelektronischen Bauele­ ment der eingangs beschriebenen Art durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In vorteilhafter Weise führen Fehljustierungen in beiden Richtungen von fast der halben Breite des Kontaktierungsfensters nicht zu einer Veränderung der Lichtleistung.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Kontakt­ steg so schmal ausgebildet sein, daß er höchstens ein Viertel der Fläche des Kontaktierungsfensters bean­ sprucht. Der Kontaktsteg geht vorzugsweise einseitig in eine sich konisch erweiternde Anschlußleitbahn über, wobei bei einem geeigneten Ausführungsbeispiel die Breite des Kontaktsteges zwischen 5 und 10 µm gewählt werden kann, falls die Kontaktierungsfenster quadratisch mit einer Kantenlänge von ca. 40 µm ausgebildet sind.

In Weiterbildung der Erfindung können eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten und in einem gemeinsamen Halbleiterkörper integrierten Leuchtdioden mit Kontakt­ stegen versehen werden, wobei sie parallel zueinander verlaufen und die Anschlußleitbahnen jeweils abwechselnd auf beiden Seiten der Leuchtdiodenreihe angeordnet sind.

In besonders vorteilhafter Weise kann ein optoelektroni­ sches Bauelement nach der Erfindung zum Aufbau von Displays, Druckerzeilen und Bildschirmen verwendet werden.

Das optoelektronische Bauelement nach der Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 2a eine perspektivische Teilansicht einer erfin­ dungsgemäßen Lumineszenzdiode,

Fig. 2b eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie AB der Lumineszenzdiode gemäß Fig. 2a, und

Fig. 2c eine Draufsicht von zwei benachbarten Lumines­ zenzdioden gemäß Fig. 2a.

Die Fig. 2a-2c zeigen einen Halbleiterkörper 1 aus einkristallinem Halbleitermaterial aus Silizium oder Galliumarsenid in dem eine oder mehrere Dioden durch Eindiffusion oder Implantation von pn-Übergängen 2 ge­ bildet werden. Die pn-Übergänge 2, die im wesentlichen die emittierende Fläche der Leuchtdioden begrenzen, er­ strecken sich zu einer mit einer Passivierungsschicht 3 abgedeckten Oberfläche, in der sich innerhalb der von den pn-Übergängen definierenden Fläche Kontaktierungsfenster 6 befinden. Die Kotaktierungsfenster 6 sind beispielsweise quadratisch mit einer Kantenlänge von ca. 40 µm ausge­ bildet. Der Rückseitenkontakt 4 bedeckt ganzflächig die Rückseite des Halbleiterkörpers 1, während der Vorder­ seitenkontakt als schmaler Kontaktsteg 5a mit einer Breite von ca. 8 µm ausgebildet ist. Dieser Kontaktsteg 5a ist dabei derart quer über das Kontaktierungsfenster 6 geführt, daß er beidseitig mit ca. 10 µm über dieses Kontaktierungsfenster hinausragt, wie die Fig. 2b, zeigt. Der Kontaktsteg 5a geht dann einseitig in eine sich konisch erweiternde auf der Passivierungsschicht 3 ver­ laufende Anschlußleitbahn 7 über, die eine Breite von ca. 40 µm aufweist, wie dies aus Fig. 2a und 2c deutlich zu erkennen ist.

Die Fig. 2c zeigt außerdem, daß der Kontaktsteg 5a zentrisch über das Kontaktierungsfenster 6 geführt ist um größtmögliche Fehljustierungen der Kontaktstege zuzu­ lassen. Die Fig. 2c zeigt mit 2 Dioden einen Ausschnitt aus einer reihenförmigen Diodenzeile, wobei die Anschluß­ leitbahnen 7 wechselweise auf gegenüberliegenden Seiten der Reihe angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Kontaktstruktur ist die abge­ strahlte Lichtleistung relativ hoch, da nur ein geringer Teil der lichtemittierenden Fläche 6 durch den schmalen Kontaktsteg abgedeckt wird.

Eine Fehljustierung der Kontaktstege 5a in x- als auch in y-Richtung beeinflußt weder die abgestrahlte Lichtleistung und die elektrisch kontaktierte Fläche, noch die Gleich­ mäßigkeit der Lichtleistung aller Lumineszenzdioden einer Zeile. Dies liegt daran, daß der Kontaktsteg sowohl in x- als auch in y-Richtung um eine Strecke Δx bzw. Δy fehl­ justiert werden kann, ohne daß sich dadurch die Größe der abgedeckten lichtemittierenden Fläche ändert. Darüber hinaus können bei einer Lumineszenzdiodenzeile die einzel­ nen Kontakte 5a gegeneinander um einen kleinen Winkel verdreht sein, ohne die Ungleichmäßigkeit der Licht­ leistung zu erhöhen.

Durch diese Kontaktstruktur der erfindungsgemäßen Lumines­ zenzdiode werden somit alle durch den Stand der Technik bedingten Nachteile vermieden.

Claims (8)

1. Optoelektronisches Bauelement aus einem mindestens einen pn-Übergang (2) enthaltenden Halbleiterkörper (1) mit einem Rückseitenkontakt (4) am Halbleiterkörper (1) und einem Vorderseitenkontakt (5) in einem in einer Passivierungsschicht (3) befindlichen, im wesentlichen dem lichtemittierenden Bereich entsprechenden Kontaktierungsfenster (6), wobei dessen Rand benachbart zum Rand des lichtemittierenden Bereichs verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderseitenkontakt (5) aus einem schmalen, nur einen geringen Teil des lichtemittierenden Bereichs abdeckenden Kontaktsteg (5a) gebildet ist, daß dieser Kontaktsteg (5a) im wesentlichen zentrisch im Kontaktierungsfenster (6) angeordnet ist und daß dieser Kontaktsteg (5a) derart über das Kontaktierungsfenster (6) geführt ist, daß er lediglich an den Stellen den Rand des Kontaktierungsfensters (6) berührt, an denen er in Längsrichtung über das Kontaktierungsfenster (6) hinausragt.

2. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktsteg (5a) so schmal ausge­ bildet ist, daß er höchstens ein Viertel der Fläche des Kontaktierungsfensters (6) beansprucht.

3. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktsteg (5a) in eine sich konisch erweiternde Anschlußleitbahn (7) übergeht.

4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem quadratisch ausgebildeten Kontaktierungsfenster (6) mit einer Kantenlänge von ca. 40 µm die Breite des Kontakt­ steges (5a) zwischen 5 und 10 µm beträgt.

5. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktsteg (5a) eine Breite von ca. 8 µm aufweist.

6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten und in einem gemeinsamen Halbleiterkörper (1) integrierten Leucht­ dioden mit Kontaktstegen (5a) versehen sind.

7. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstege (5a) der Leuchtdioden auf dem Halbleiterkörper (1) parallel zueinander verlaufen, wobei die Anschlußleitbahnen (7) jeweils abwechselnd auf beiden Seiten der Leuchtdiodenreihe angeordnet sind.

8. Verwendung des optoelektronischen Bauelementes nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Aufbau von Displays, Druckerzeilen und Bildschirmen.