JP2009545863A - 薄膜半導体構成素子および構成素子結合体 - Google Patents

薄膜半導体構成素子および構成素子結合体 Download PDF

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Abstract

本発明は、支持層と、該支持層上に配置された層積層体とを備える薄膜半導体構成素子であって、前記層積層体は、半導体材料を含有し、ビームを放射するために設けられており、前記支持層上には、前記薄膜半導体構成素子を冷却するための設けられた放熱層が取り付けられている薄膜半導体構成素子を開示する。さらに本発明は構成素子結合体を開示する。

Description

本発明は、薄膜半導体構成素子および構成素子結合体に関する。
本特許願は、ドイツ連邦共和国特許出願第102006036543.7号およびドイツ連邦共和国特許出願第102007004303.3号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照によって本願に取り込まれるものとする。
公開公報DE100 40 448 A1には、半導体チップと、半導体チップを薄膜技術で製造する方法が記載されている。基板には、アクティブな層列と基本層からなる層結合体が配置される。さらにこの層結合体には、補強層および補助支持層が追加される。これらは電解的に基本層に取り付けられ、それから基板が分離される。分離された基板の側には、層結合体から形成された半導体チップを操作するために、フォイルがラミネートされる。
さらに公開公報DE 102 34 978 A1から、半導体チップと2つの外部端子を備える表面実装型半導体構成素子が公知であり、前記外部端子はフォイルに取り付けられている。
DE100 40 448 A1 DE 102 34 978 A1
本発明の課題は、構造高さが小さくても比較的動作が安定している薄膜半導体構成素子を提供することである。また本発明の別の課題は、構造高さが小さくても、同時に動作が安定している構成素子結合体を提供することである。
上述の課題は、請求項1に記載された薄膜半導体構成素子、および請求項30に記載された構成素子結合体によって解決される。前記薄膜半導体構成素子および構成素子結合体の有利な実施形態は従属形式請求項に記載されている。
本発明の薄膜半導体構成素子は、支持層と、この支持層の上に配置された層積層体とを有する。層積層体は半導体材料を含有しており、ビーム放射のために設けられている。支持層には、半導体構成素子を冷却するために設けられた放熱層が取り付けられている。
放熱層は、薄膜半導体構成素子の動作中に発生する熱を吸収し、層積層体ないしは構成素子から放出するために設けられている。有利には放熱層は、比較的高い熱伝導性を有する材料を含んでいる。これには、構成素子の動作中に発生する熱、およびそれと結び付いた温度上昇に起因する発光効率の低下に対抗することができるという利点がある。さらにこれによって、温度上昇の際に発生する、形成されたビームの波長シフトの危険性を低減することができる。層積層体と放熱層との間の熱交換は、熱伝導および/または熱放射により行われる。
この薄膜半導体構成素子は、以下の構成の少なくとも1つを特徴とする：
・支持体エレメントに向いた側にある、ビーム形成エピタキシャル層列の第1の主面に反射層が被着または形成されており、この反射層はエピタキシャル層列で発生した電磁ビームの少なくとも一部をこのエピタキシャル層列に戻し反射する。
・エピタキシャル層列は、20μm以下の領域、ことに10μmの領域にある厚さを有している。
‐エピタキシャル層列は少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層を含んでおり、前記面は理想例でエピタキシャル層列内に、近似的に光のエルゴード分布を生じさせる混合構造を有しており、この分布は可能な限りエルゴード的に確率論的な散乱特性を有している。
この種のビーム放射性薄膜半導体チップの原理については、例えばI. Schnitzer等によるAppl. Phys. Lett. 63 (16), １９９３年１０月１８日, 2174-2176に記載されている。この刊行物の開示内容は、引用によって本願の開示内容とする。
本発明の有利な実施形態によれば、放熱層は、層積層体に向いた側の支持層に配置されている。放熱層は支持層に固定することができる。
本発明の有利な実施形態によれば、放熱層は、層積層体と支持層との間に配置されている。有利には層積層体は、冷却素子として用いられる放熱層に取り付けることができ、これと伝熱的に結合される。このとき放熱層は支持層上に、または支持層内に組み込まれる。
特別の構成では、放熱層が偏平に構成されている。このことは、放熱層の側方の寸法がその高さよりも大きいことを意味する。放熱層は基面を有し、この基面は層積層体の基面と少なくとも同じ大きさである。ここで放熱層の基面は必ずしも正方形である必要はなく、例えばかわら状に構成することもできる。したがって基面を制限する2つの側面エッジは湾曲して延在する。さらに放熱層は有利には閉じた面として構成されている。このことは、薄膜半導体構成素子の電気接続の観点からも有利である。なぜなら放熱層が導電性の場合、このことによって電流を層積層体に均質に印加することができるからである。有利には放熱層は導電材料を含有する。この場合、放熱層は電気接続部として用いることができる。
とくに有利には放熱層は、支持層に取り付けられた金属被覆部である。例えば放熱層は、Cu、Ni、またはAgを含有することができる。
択一的に放熱層は絶縁材料、例えばセラミック材料を含有することができる。
シリコンも放熱層の材料として適する。
有利には放熱層の厚さは、一桁から二桁のマイクロメータ領域にある。厚さは、5μmから30μmとすることができる。
放熱層の厚さは有利には次のように選定されている。すなわちこの厚さが一方では、構成素子の構造高さを格別に拡大しないように十分に薄く、他方では構成素子の比較的良好な冷却に作用するように十分に厚く選定されている。
別の変形実施例によると、支持層はフォイルである。支持層は、パネルに作製されたプラチックシートとすることができる。これにより支持層の厚さが比較的薄くても十分な安定性が達成される。厚さが比較的薄いので、支持層はエラスティックであり、これによりひび割れ形成の危険性が低減される。比較的薄い厚さとは、本発明の枠名で有利には100μm、とくに有利に100μm以下である。
有利には支持層はプラスチック材料を含有する。プラスチック材料として、エポキシ樹脂、PET(ポリエチレン テレフタレート)、またはポリマー、とりわけポリイミドが適する。
とくに有利には、支持層は層積層体から放射されたビームに対して透明である。さらに有利には放熱層は層積層体に対してずらされている。このことによりビームが支持層を通って出力結合することができ、放熱層により反射されることがない。透明な支持層と、後で説明するカバー層によって、薄膜半導体構成素子は有利には両側で放射することができる。
さらに支持層は適用に応じて導電性または絶縁性とすることができる。
別の変形実施例によると、支持層はベースの上に配置されている。例えばベースは金属フォイルとすることができる。この種のベースによって、構成素子からの熱輸送をさらに改善することができる。この変形実施例で有利にはプラスチックフォイルである支持層は、伝熱ペーストによってベースと機械的かつ熱的に接続される。この変形実施例では、支持層は貫通した開口部を有する。したがって層積層体の第1の電気接続はベースによって、第2の電気接続は支持層の上に取り付けられた放熱層によって行われる。
変形実施例によれば、支持層は第1の部分層と第2の部分層を有する。有利には第1の部分層は第2の部分層の上に被着され、小さな層厚を有する。層厚は所望の熱流にしたがい算定される。この熱流は第1の部分層を通って流れ、できるだけ大きくすべきである。熱流は層厚に反比例する。第2の部分層はフォイル、とりわけ金属フォイルとすることができ、薄いプラスチック層、すなわち第1の部分層により被覆されている。有利には第1の部分層は加熱の際に、第2の部分層の広がりに対抗作用する。
層積層体は放熱層に接着またはボンディングすることができる。本発明の半導体構成素子を製造するための方法の変形実施例ではさらに以下のステップが実施される；
・半導体材料を含有する層積層体を成長基板の上に形成する。
・支持層を層積層体の上に取り付ける。
・成長基板を分離する。
したがって成長基板とは反対の側の層結合体には支持層が取り付けられ、この支持層は層積層体に、支持層へのボンディング後に付着する。
成長基板の分離を、支持層を層積層体に前もって取り付けずに行うことも考えられる。
構成素子の別の構成では、支持層に対向する側の層積層体に、この層積層体を覆うためのカバー層が配置されている。このことは有利には注形を置換することができる。とりわけカバー層は、湿気の浸入を効果的に阻止する。
第1の変形実施例では、カバー層が被覆法によって、例えばVorhanggiess法によって層積層体に取り付けられる。このVorhanggiess法によって有利には、非平坦な表面にも同形のカバー層を設けることができる。
別の第2変形実施例によると、カバー層はフォイルである。
例えばカバー層は、支持層とは反対の側の層積層体上に、フレキシブルなカバー層として取付け、硬化することができる。択一的にフレキシブルなカバー層を、完全に硬化していない状態のままにしておくことができる。
別の手段では、基本層と、層接合体に向いた側に付着層とを有するカバー層を取り付けることができ、付着層が層結合体に付着する。
有利にはカバー層は透明材料を含有する。カバー層は出力結合層として用いることができる。
とくに有利にはカバー層は、ガラスまたはプラスチックを含有する。
さらに有利にはカバー層は、層積層体から放射されたビームを変換するための変換物質を有する。この変換物質は、層積層体から放射されたビームの少なくとも一部を比較的長い波長に変換する。このようにして、紫外線または青色ビームを放射する層積層体を用いて、放射されたビームの一部を補色スペクトル領域、例えば黄色のスペクトル領域に波長変換することによって、白色光を発生することができる。この種の構成は、白色薄膜半導体構成素子に対する安価な組合せ(Nutzenmontage)を可能にする。
紫外線または青色ビームを放射する層積層体は、とりわけ窒化化合物半導体ベースの物質を有する。前記「窒化化合物半導体材料ベース」とは、本発明に関連して、エピタキシャル層列またはこのエピタキシャル層の少なくとも一層が窒化物ＩＩＩ/Ｖ化合物半導体材料、有利にはAlnGamInl-n-mNを含んでおり、この場合、0≦n≦1, 0≦m≦1 かつn+m≦1であることを意味している。この場合、この材料は必ずしも前記式に基づいて数学的に厳密な組成を有していなくてもよい。むしろこの材料は、AlnGamInl-n-mN物質の特徴的な物理特性を実質的に変化させない１つまたは複数のドープ物質ならびに付加的な成分を含有することができる。ただしわかりやすくするため、部分的に微量の他の材料によって置換可能であるにしても、上述の式には結晶格子の主要な構成要素Al，Ga，In，Nだけを表してある。
特別の実施形態でカバ―層は光学的構造体を有する。この構造体は例えば、レンズ形、プリズム形、またはピラミッド形に構成することができ、これにおりビームを集束することができ、ないしはビームの出力結合を改善することができる。さらにカバー層は部分的にミラー化することができる。カバー層はとりわけミラーコーティングを有し、このミラーコーティングはカバー層に対向する放熱層との組合せで(この場合、放熱層も反射性である)、構成素子において比較的均質なビーム分布を可能にし、これによって比較的に均質な面照明を実現することができる。
この光学的構造体は、層積層体に向いた側、または反対側のカバー層の上に配置することができる。
支持層とカバー層を両側に配置することは、有利にはハウジング体を置換することができる。
さらにカバー層だけで、薄膜半導体構成素子の機械的安定性を保証するのに十分にすることも考えられる。この場合、支持層は製造プロセスの終了時に完全に除去される。そして放熱層を取付け面として用いることができる。さらに支持層を部分的に除去することも可能である。支持層が導電性である場合、支持層を放熱層とコンタクトパッドとの間の領域で除去し、薄膜半導体構成素子の動作時に短絡を回避すると有利である。
支持層に向いた側の層積層体には第１の電気接続領域が設けられているが、この層積層体は支持層とは反対側の出力結合側に第２の電気接続領域を有することができる。層積層体をビーム出力結合側で接続するために、層積層体に向いた側のカバー層の表面に沿って少なくとも１つの導体路が延在している。この導体路はカバー層に沿って延在することができる。この導体路は部分的に層積層体の上に、また部分的に支持層の上に伸長しており、導体路と層積層体との間にはパッシブ層が配置されている。
さらに導体路は自立式に構成することができる。この場合導体路は、支持層上に配置されたコンタクトパッドと接続され、パッシブ層の上になる。コンタクトパッドは有利には層積層体に相応する高さを有し、したがって導体路はビーム出力結合面と実質的に平行に延在する。そしてビーム出力結合面の上に配置された電気接続領域と簡単に接続することができる。有利には導体路の寸法は10μm×50μmのオーダである。高電流適用の場合には、この寸法をさらに大きくすることができる。
本発明の枠内では、出力結合側でワイヤを使用せずに接続するのが有利である。このことは薄膜半導体構成素子の構造高さに有利に作用する。なぜなら導体路はボンディングワイヤと比較して偏平だからである。さらにワイヤなしの接続は、カバー層で行われる波長変換の点でも有利である。
第2の電気接続領域は有利な変形実施例では、接続構造体として構成されており、ボンディングパッドとコンタクトウェブを有する。ボンディングパッドは有利にはビーム出射面の縁領域に配置される。これにより、ビーム出射面の中央領域を通って層積層体から放射されるビームは、ボンディングパッドで吸収されない。ボンディングパッドをビーム出射面の縁領域に配置することは、ボンディングパッドの中心点から層積層体の少なくとも１つの側縁までの間隔が、ビーム出射面の中心点までの間隔よりも短いようことを意味する。有利には、ボンディングパッドをビーム出射面の縁領域に配置することによって、ボンディングパッドがビーム出射面の中央部に配置されたチップとは異なり、導体路をビーム出射面上でボンディングパッドまで案内する必要がない。ビーム出射面上を案内すれば、放射されたビームの吸収が生じることとなる。ビーム出射面上に、ボンディングパッドと導電接続された複数のコンタクトウェブを配置することによって、ボンディングパッドがビーム出射面の縁領域に配置されていても、層積層体に比較的均一な電流分布を達成することができる。
薄膜半導体構成素子には比較的柔軟性がある。
本発明の構成素子結合体は、上記構成の少なくとも1つによる薄膜半導体構成素子を少なくとも2つ有する。薄膜半導体構成素子には比較的柔軟性があるので、薄膜半導体構成素子を平坦に配置すれば、構成素子結合体によって任意の所定の湾曲度を有する発光面、したがって種々異なる形式の発光形態を実現することができる。偏平な構成素子結合体をチューブ状に撓ませ、これにより発光円柱体を形成することも考えられる。
有利な変形実施例によれば、薄膜半導体構成素子は共通の支持層を有する。この支持層は、上記変形実施例の1つにしたがい構成されている。
別の有利な変形実施例によれば、コンタクトパッドが層積層体を出力結合側で電気接続するために、層積層体の間の支持層の上に設けられている。
薄膜半導体構成素子は、種々のやり方で電気接続することができる。有利な構成では、半導体構成素子は直列に接続されている。ここで有利には、第1の薄膜半導体構成素子の第2の接続領域は、例えばボンディングワイヤによって第2の薄膜半導体構成素子の放熱層と電気接続される。この場合、この放熱層は電気接点として用いられる。択一的に、第1の接続領域と第2の接続領域を、支持層に向いた側の層積層体上に配置することができる。このとき第1の接続領域は電気接点として用いられる第1の放熱層と、第2の接続領域は電気接点として用いられる第2の放熱層と電気接続される。
本発明の構成素子結合体はとりわけ、例えばLCDディスプレイのバックグラウンド照明に適する。構成素子結合体の大きさ、すなわち薄膜半導体構成素子の数は容易に変更することができる。なぜなら、支持層がフレキシブルであるので切断が容易であり、したがって小型の構成素子結合体に分割するのに大きな困難性はないからである。
薄膜半導体構成素子ないしは構成素子結合体のさらなる特徴および有利な構成は、図1から7に関連した以下の詳細な説明から明らかとなる。
本発明による薄膜半導体構成素子の第１実施例の概略的平面図である。 図1に示した本発明の半導体構成素子の第1実施例の概略的断面図である。 本発明による薄膜半導体構成素子の第2実施例の概略的断面図である。 本発明による薄膜半導体構成素子の第3実施例の概略的断面図である。 本発明による薄膜半導体構成素子の第4実施例の概略的平面図である。 本発明による薄膜半導体構成素子の第5実施例の概略的断面図である。 本発明による構成素子結合体の第1実施例の概略的平面図である。 8aは本発明による構成素子結合体の第2実施例の概略的平面図であり、8bは本発明による構成素子結合体の第3実施例の概略的平面図であり、8cは8aに示された第2実施例の概略的断面図である。 本発明による構成素子結合体の第4実施例の概略的断面図である。 本発明による構成素子結合体の第5実施例の概略的断面図である。
実施例および図面において、同一の構成要素または同じ働きをもつ構成要素にはそれぞれ同じ参照符号が付されている。図中の要素、特に層厚の大きさは基本的には縮尺通りに描かれていない。より良い理解のためにむしろ部分的に強調して大きく描かれている。
図1に示された薄膜半導体構成素子はカバー層10を有する。このカバー層は、層積層体8(図2参照)を有害な湿気から保護する。カバー層10は、層積層体8(図2参照)の半導体層列5により形成されるビームに対して透明である。この場合、カバー層10は同時に出力結合層として用いられる。カバー層10は、薄膜半導体構成素子1の照射特性を変化するために光学的構造体を有することができ、この光学的構造体は例えばレンズ形、プリズム形、またはピラミッド形に構成されている。さらにカバー層10は部分的にミラー化することができる。
さらにカバー層10は、放熱層3と導体路9との間の電気絶縁部として適する。なぜなら放熱層3は、伝熱性の他に導電性も有するからである。さらに半導体層列5の種々異なる導電形式の半導体層間での短絡を阻止するために、導体路9と半導体層列5との間にパッシブ層7が配置されている。このパッシブ層は例えば酸化ケイ素を含有する。
層列5は実質的にビーム形成のために設けられている。この層列5は従来のpn接合、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有し得る。とりわけ層列5はサブストレート・レスである。このことは、層列5の成長のために使用される成長基板が、完成した薄膜半導体構成素子1にはもはや備わっていないことを意味する。
電気接点として層積層体8(図2参照)は、第1の電気接続領域5と第2の接続領域6を有する。第2の接続領域6はビーム出力結合側に配置されている。
図2に示されているように、層積層体8は支持層2の上に配置されており、この支持層は放熱層3を有する。とりわけ支持層2はフォイルである。このフォイルの上に放熱層3が構造化され、それから層積層体8が放熱層3の上に取り付けられる。有利には層積層体8は放熱層3にボンディングされる。
放熱層3の厚さDwは有利には5μmから30μmの間であり、材料として金属、例えばCu、Ni、またはAgがとくに適する。
層列5と第1の電気接続層4の厚さDsは約7μmであり、したがって放熱層3の厚さDwよりも小さくすることができる。
支持層2、放熱層3および層積層体8の厚さが比較的小さいので、全体として構造高さの小さい薄膜半導体構成素子が可能となる。有利には100μm以下の構造高さDgesを達成することができる。さらにこれには、支持層2とカバー層10からなる組合せも寄与する。この組合せはハウジング体を置換するか、または薄膜半導体構成素子1用のハウジングを形成する。個々の薄膜半導体構成素子1の構造高さが小さいので、複数の薄膜半導体構成素子の積層が可能であり、これにより輝度を上昇させることができる。
放熱層3は、薄膜半導体構成素子1の冷却のためと、第1の電気接続のために設けられている。この放熱層3は図1に示すように、層積層体8を越えて突出しており、平坦に構成されている。図示の例では、放熱層3は層積層体8の基面を完全に覆っている。しかし、放熱層3が層積層体8に対してずらされており、層列から放射されるビームが支持層2に直接達するようにすることも可能である。第2の電気接続のためにも受けられた導体路9は有利には階段状に延在している。とりわけ導体路は、第1の電気接続領域6からビ―ム出力結合面11に沿って層積層体8の側面を介し、支持層2に至る。
放熱層3と導体路9は、支持層2ないしはカバー層10に対して側方に突出しており、電圧供給部とそれらを簡単に電気接続することができる。
導体路9を層積層体8および支持層2に直接取り付けることも考えられる。択一的に導体路をカバー層10の上に配置することができる。
図3に示した薄膜半導体構成素子1では、支持層2が第1の部分層2aと第2の部分層2bを有する。第1の部分層2aは薄い層であり、この部分層の厚さは、比較的大きな熱流が可能であるように選択されている。熱流量は層厚に反比例する。有利には部分層2aの厚さは、一桁のマイクロメータ領域にある。図3に示した実施例で、部分層2aは電気的に絶縁性であり、とりわけプラスチック材料を含有する。これにより有利には導体路9も放熱層3も支持層2の上に取り付けることができ、これらが短絡することはない。例えば放熱層3は、電解的に析出された層のシステムから形成することができる。
第2の部分層2bに対してはフォイル、有利には銅を含有する金属フォイルが設けられている。第2の部分層2bによって良好な熱交換が可能である。第2の部分層2bが加熱によって大きく膨張することは、第2の部分層2bよりも小さい熱膨張係数を有する第1の部分層2aによって有利に対抗作用することができる。
図4に示した薄膜半導体構成素子1では、支持層2がベース15の上に配置されている。ベース15は有利には良好な伝熱性を有する。とりわけベース15は金属フォイルである。これに対して支持層2はプラスチックフォイルとすることができる。択一的に紙製の支持層2も考えられる。支持層2をベース15と機械的かつ熱的に接続するために、伝熱ペーストが使用される。
図5の平面図に概略的に示された薄膜半導体構成素子1は支持層2を有し、この支持層の上に放熱層3と層積層体8が配置されている。さらに支持層2はコンタクトパッド12を有し、このコンタクトパッドと導体路9が電気接続されている。
出力結合側の第2の電気接続領域6は接続構造体の形態に構成されており、ボンディングパッド6aと、電流入力のために設けられた複数のコンタクトウェブ6bとを有する。複数のコンタクトウェブはボンディングパッドと導電接続されており、ボンディングパッド6aはビーム出射面11(図2参照)の縁領域に配置されている。
第2の電気接続領域6ならびに導体路9は、有利には導電材料を含有する。これは金属またはTCO(Transparent Conductive Oxide)とすることができる。
図6に示した薄膜半導体構成素子1では、出力結合側の電気接続が、図5に示した薄膜半導体構成素子1のように行われる。導体路9は、ビーム出力結合面11に対して実質的に平行に延在する。さらにビーム出力結合面11と、このビーム出力結合面11に向いた側のカバー層10の表面とは、相互に実質的に平行に配置されている。これにより薄膜半導体構成素子1のプレーナ形の構造が達成される。
層積層体8は表面にほぼ完全なコーティングを有する。このコーティングはパッシブ層7から形成されている。さらに支持層2とカバー層10との間を電気絶縁するために充填層(図示せず)を取り付けることができる。この充填層はさらに支持層2とカバー層10をともに保持する。
支持層2を製造プロセスの終了時に少なくとも部分的に除去することも考えられる。支持層2は導電性とすることができる。したがって支持層2を放熱層3とコンタクトパッド12との間の領域で除去し、薄膜半導体構成素子1の動作時に短絡を回避すると有利である。薄膜半導体構成素子1はこの変形実施例では、SMT構成素子と同じように、構造化された支持層2とともに導体路板の上にハンダ付け、または接着することができる。
図7に示された構成素子結合体13は、複数の層積層体8を有し、これらの層積層体8は有利には図2および6に関連して詳細に説明したように形成されている層積層体8は共通の支持層2上に配置されている。さらに層積層体8は導体路9によって共通のコンタクトパッド12に接続されており、このコンタクトパッドは支持層2上に配置されている。構成素子結合体13の大きさは、構成素子結合体13を単純に切り離すことによって変更することができる。この構成素子結合体13はとくに、バックグラウンド照明および一般照明に適する。
図8と8bには、複数の薄膜半導体構成素子1を有する構成素子結合体13が示されている。複数の薄膜半導体構成素子1は、それぞれ1つの層積層体8と、共通の支持層2の一部を有し、この一部に層積層体8が配置されている。層積層体8と支持層2との間にはそれぞれ1つの放熱層3が配置されており、この放熱層はここでは冷却の他に電気接点として用いられる。第1の薄膜半導体構成素子の前面からボンディングワイヤ14が、この第1の薄膜半導体構成素子1に隣接する第2の薄膜半導体構成素子1の裏面に配置された放熱層3に延在している。これにより2つの薄膜半導体構成素子1は直列に接続される。直列に接続される薄膜半導体構成素子1の数は、適用に応じて任意の大きさに選択することができる。
層積層体8はそれぞれの放熱層3の上に離心して配置されている。これにより中央に配置する場合と比較して、層積層体8の前面での接続を改善することができる。
放熱層3の基面はかわら状に構成されており、湾入した側面エッジとこれに対向する突出した側面エッジとを有する。層積層体8は有利には湾入した側面エッジに配置されている。なぜならここが、突出した側面エッジの場合よりも電流印加に適するからである。
図8bに示すように、放熱層3の一部には層積層体8がない。にもかかわらず、層積層体8が装備されない放熱層3も有利には直列回路に接続される。これにより有利には、装備されない放熱層3により包囲された層積層体8にも比較的簡単に電気供給することができる。装備された放熱層と装備されない放熱層3を交換することにより、有利には種々の形の照明パターンを形成することができる。
図8cは、図8aに関連してすでに説明した構成素子結合体13の断面を示す。
図9に示した実施例で、構成素子結合体13は複数の層積層体8を有し、これらの層積層体8は1つの共通の支持層2上に配置されている。そして第1の放熱層3には、この第1の放熱層3に隣接する第2の放熱層3が機械的かつ電気的に接続されている。ここで両方の電気接続部は、それぞれの放熱層3に向いた側の層積層体8に配置されている。したがって、それぞれ2つの隣接する放熱層3が1つの層積層体8により橋絡される。同時に、隣接する放熱層3を複数の層積層体8により隙間なしに橋絡することによって、層積層体8を直列接続することができる。
図10に示された構成素子結合体13の実施例でも、層積層体8の2つの電気接続部が支持層2に向いた側に配置されている。ここで支持層2は電気絶縁材料、とりわけプラスチック材料を含有し、さらに貫通接続のための開口部を有する。有利には支持層2はプラスチックフォイルである。支持層2と機械的かつ熱的に接続されたベース15は有利には金属フォイルである。したがって層積層体8の第1の電気接続はベース15によって行われる。層積層体8の第2の電気接続は、支持層2に取り付けられた放熱層(図示せず)により行うことができる。
有利には本発明の枠内で使用されるワイヤなしの接続方法は、調整されたボンディングプロセスを必要としない。さらに導体路として用いられる放熱層と、別の導体路を構成素子の片側に配置することによって、薄膜半導体構成素子1を簡単に接続することができる。
本発明は実施例に基づいた説明に制限されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組合せを含むものであり、これにはことに特許請求の範囲に記載した特徴の組合せ各々が含まれ、このことはそのような組合せ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしても当てはまる。

Claims (41)

  1. 支持層(2)と、該支持層(2)上に配置された層積層体(8)とを備える薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記層積層体(8)は、半導体材料を含有し、ビームを放射するために設けられており、
    前記支持層(2)上には、前記薄膜半導体構成素子(1)を冷却するための設けられた放熱層(3)が取り付けられている薄膜半導体構成素子。
  2. 請求項1記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は、前記層積層体(8)に向いた側の支持体層(2)に配置されている薄膜半導体構成素子。
  3. 請求項1または2記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は、前記層積層体(8)と前記支持体層(2)との間に配置されている薄膜半導体構成素子。
  4. 請求項1から3までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は偏平に構成されている薄膜半導体構成素子。
  5. 請求項4記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は基面を有し、該基面は前記層積層体(8)の基面と少なくとも同じ大きさである薄膜半導体構成素子。
  6. 請求項1から5までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は導電材料を含有する薄膜半導体構成素子。
  7. 請求項6記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は、前記支持層(2)上に取り付けられた金属被覆部である薄膜半導体構成素子。
  8. 請求項6または7記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は、物質Cu、Ni、またはAgの少なくとも1つを含有する薄膜半導体構成素子。
  9. 請求項1から8までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)の厚さ(Dw)は、一桁から二桁のマイクロメータ領域にある薄膜半導体構成素子。
  10. 請求項9記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記厚さ(Dw)は、5μmから30μmである薄膜半導体構成素子。・
  11. 請求項1から10までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は電気接続部である薄膜半導体構成素子。
  12. 請求項1から11までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)はフォイルである薄膜半導体構成素子。
  13. 請求項1から12までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)はプラスチック材料を含有する薄膜半導体構成素子。
  14. 請求項13記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)はポリイミドを含有する薄膜半導体構成素子。
  15. 請求項1から14までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)はベース(15)の上に配置されている薄膜半導体構成素子。
  16. 請求項15記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記ベース(15)は金属フォイルである薄膜半導体構成素子。
  17. 請求項1から11までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)は、第1の部分層(2a)と第2の部分層(2b)を有する薄膜半導体構成素子。
  18. 請求項17記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記第1の部分層(2a)は、前記第2の部分層(2b)に取り付けられた層であり、前記第2の部分層(2b)はフォイルである薄膜半導体構成素子。
  19. 請求項1から18までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記放熱層(3)は、前記層積層体(8)に対してずらされている薄膜半導体構成素子。
  20. 請求項1から19までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)は、100μm以下の厚さを有する薄膜半導体構成素子。
  21. 請求項1から20までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記層積層体(8)は、前記放熱層(3)に接着またはボンディングされている薄膜半導体構成素子。
  22. 請求項1から21までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記支持層(2)に対向する側の層積層体(8)の上には、カバー層(10)が該層積層体(8)を覆うために配置されている薄膜半導体構成素子。
  23. 請求項22記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記カバー層(10)はフォイルである薄膜半導体構成素子。
  24. 請求項22または23記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記カバー層(10)は透明な材料を含有する薄膜半導体構成素子。
  25. 請求項24記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記カバー層(10)はガラスまたはプラスチックを含有する薄膜半導体構成素子。
  26. 請求項22から25までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記カバー層(10)は変換物質を含有する薄膜半導体構成素子。
  27. 請求項22から26までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記カバー層(10)は光学的構造体を有する薄膜半導体構成素子。
  28. 請求項27記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記光学的構造体は、前記層積層体(8)に向いた側、または反対側のカバー層(10)の上に配置されている薄膜半導体構成素子。
  29. 請求項27または28記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記光学的構造体は、レンズ形、プリズム形、またはピラミッド形に構成されている薄膜半導体構成素子。
  30. 請求項27または28記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記カバー層(10)は部分的にミラー化されている薄膜半導体構成素子。
  31. 請求項1から30までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記層積層体(8)は、前記支持層(2)に向いた側に第1の電気接続領域(4)を有し、前記支持層(2)の反対側の出力結合側に第2の電気接続領域(6)を有する薄膜半導体構成素子。
  32. 請求項31記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記第2の電気接続領域(6)は接続構造体として構成されており、ボンディングパッド(6a)とコンタクトウェブ(6b)を有する薄膜半導体構成素子。
  33. 請求項22または請求項22を引用するいずれか一項の請求項を引用する請求項31または32記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記層積層体(8)に向いた側の前記カバー層(10)の表面に沿って少なくとも1つの導体路(9)が延在しており、
    該導体路は、前記第2の電気接続領域(6)と導電接続されている薄膜半導体構成素子。
  34. 請求項33記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記導体路(9)は、前記カバー層(10)の上に取り付けられている薄膜半導体構成素子。
  35. 請求項33記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記導体路(9)は自立式に構成されている薄膜半導体構成素子。
  36. 請求項35記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    前記導体路(9)は、前記支持層(2)上に配置されたコンタクトパッド(12)と接続されている薄膜半導体構成素子。
  37. 請求項1から36までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)であって、
    柔軟性を有する薄膜半導体構成素子。
  38. 請求項1から33までのいずれか一項記載の薄膜半導体構成素子(1)を少なくとも2つ有する構成素子結合体(13)。
  39. 請求項38記載の構成素子結合体(13)であって、
    前記薄膜半導体構成素子(1)は、1つの共通の支持層を有する構成素子結合体。
  40. 請求項39記載の構成素子結合体(13)であって、
    共通のコンタクトパッド(12)が、前記層積層体(8)を出力結合側で電気接続するために、前記層積層体(8)の間の支持層(2)の上に設けられている構成素子結合体。
  41. 請求項38または39記載の構成素子結合体(13)であって、
    前記薄膜半導体構成素子(1)は直列に接続されている構成素子結合体。
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