JP6689328B2 - 発光半導体チップおよびオプトエレクトロニクスデバイス - Google Patents

Description

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１７１１７５０４．０号の優先権を主張する。この文献の開示内容は、本願に参照として取り入れられている。

本出願は、発光半導体チップならびにこの種の半導体チップを備えるオプトエレクロニクスデバイスに関する。

効率の良い動作を可能にする半導体チップならびにオプトエレクトロニクスデバイスを提供することが望ましい。

発光半導体チップは、ある実施形態では、ビーム透過性基板を有している。この基板は例えば、サファイア基板である。別の実施形態では、この基板は、別の材料から成る。この基板は例えば、成長用基板である。この基板は、別の実施形態では、支持体基板である。ビーム透過性基板は特に、この基板が、半導体チップの動作中に発生させられた電磁放射線の波長に関して、少なくとも６０％、７０％、８０％または少なくとも９０％の透過度を有するように、所定の材料から、所定の層厚で形成されている。特に、基板による、可視領域の光の吸収ならびに隣接している紫外領域および赤外領域の光の吸収は、できるだけ少なくされる。基板は、これらの波長領域に対して特に、少なくとも６０％、７０％、８０％または少なくとも９０％の透過度を有している。

少なくとも１つの別の実施形態では、発光半導体チップは、エピタキシャル成長した半導体層列を、基板の主要面上に有している。この半導体層列は、例えば、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とを有している。成長方向とも称される鉛直方向において、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との間に、例えば活性層が配置されている。この活性層は、例えばｐｎ接合である。

例えば、半導体層列は、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウムまたはヒ化ガリウム等の別の材料をベースにしている。半導体チップの動作時には、半導体層列は、特に、可視スペクトル領域、紫外スペクトル領域または赤外スペクトル領域の電磁放射線を放射するように調整されている。例えば、半導体チップは、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。

半導体層列は、少なくとも１つの実施形態では、この基板上で成長する。したがって、この基板は半導体層列の成長用基板である。少なくとも１つの別の実施形態では、半導体層列はまず別の基板上で成長し、その後、この基板上に被着される。この基板はこの場合には成長用基板ではなく、支持体基板である。

少なくとも１つの実施形態では、発光半導体チップは、第１のコンタクトと第２のコンタクトを、半導体層列の、基板とは反対側にあるコンタクト面上に、半導体チップの電気的な接触接続および機械的な接触接続のために有している。第１のコンタクトは例えば、半導体層列のｎ型層と導電性接続されている。第２のコンタクトは例えば、半導体層列のｐ型層と導電性接続されている。第１のコンタクトおよび第２のコンタクトは、動作時に、外部の電流源／電圧源を、発光半導体チップに接続することを可能にするために用いられる。例えば、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトは、リードフレームとも称される支持体の導体路と導電性接続されるように調整されている。第１のコンタクトおよび／または第２のコンタクトは、少なくとも１つの実施形態では、誘電性材料と導電性金属、例えば銀とから成る複数の層を有している。特に第１のコンタクトおよび／または第２のコンタクトはそれぞれ、少なくとも、基板の方を向いている面で反射性に構成されており、特に、半導体層列によって放射されたビームに対して反射性に構成されている。

少なくとも１つの実施形態では、発光半導体チップは、透明導電層を有している。透明導電層は特にコンタクト面に配置されている。透明導電層は、電気的に第１のコンタクトと接続されている。

透明導電層は、例えば、透明導電性酸化物（ＴＣＯとも称される）である。例えば、この層は酸化インジウムスズから成る。導電層は例えば、第１のコンタクトを半導体層列と接続するために用いられる。さらに、導電層によって、コンタクトの面積よりも大きい面積上の半導体層列に、電流もしくは電圧が供給される。

透明導電層は特に、可視領域、赤外領域および／または紫外領域の電磁放射線に対して透過性である。導電層は、半導体層列の動作時に発生させられた電磁放射線のピーク波長に関して、少なくとも６０％、７０％、８０％または少なくとも９０％の透過度を有している。

透明導電層は、電流拡張層とも称される。

少なくとも１つの実施形態では、発光半導体チップは、ビーム透過性基板を有している。半導体チップは、基板の主要面上にエピタキシャル成長した半導体層列を有している。半導体チップは、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトを、半導体層列の、基板とは反対側にあるコンタクト面上に有している。第１のコンタクトおよび第２のコンタクトはそれぞれ、半導体チップの電気的な接触接続および機械的な接触接続のために用いられる。半導体チップは、透明導電層を有している。この透明導電層は、コンタクト面に配置されており、第１のコンタクトと電気的に接続されている。

少なくとも１つの実施形態では、半導体チップはボリューム発光体（Volumenemitter）として形成されている。半導体チップの動作時に発生させられた電磁放射線は、半導体チップの前面、後面および側面を介して取り出し可能である。後面は、例えば、基板の、半導体層列とは反対側にある面である。半導体チップの側面は例えば、基板の側面によって形成されていてもよい。

動作時に、半導体層列において発生させられたビームは、透明導電層を通って、半導体チップの後面で取り出し可能である。ビームは、ビーム透過性基板を通って、半導体チップの前面および側面で取り出し可能である。

少なくとも１つの実施形態では、コンタクト面上の第１のコンタクトと第２のコンタクトは、導電層の間に配置されている。導電層は、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトよりも、各側面の近くに配置されている。第１のコンタクトおよび第２のコンタクトは、例えば、コンタクト面の中央領域に配置されている。透明導電層は、特に、これらのコンタクトから、半導体チップの側面へと延在している。例えば、コンタクト面の面積の３０％〜９０％は、透明導電層によって覆われている。特に、コンタクトの面積割合は、透明導電層の面積割合と比べて、できるだけ小さくなるように選択されている。しかし、第１のコンタクトと第２のコンタクトは少なくとも、充分な機械的かつ／または電気的な接触接続ができるだけ保たれるように大きく選択されている。特に、これは、製造時のトレランスによって制限される。例えば、透明導電層の面積は、コンタクト面の３０％〜５０％を占める。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスは、少なくとも１つの実施形態に即した半導体チップを有している。

オプトエレクトロニクスデバイスは、少なくとも１つの実施形態では、第１の電気的な導体路と第２の電気的な導体路とを備えた支持体を有している。この支持体は、リードフレームとも称される。支持体は、半導体チップを機械的に支持するように調整されている。支持体はさらに、半導体チップの電気的な接触接続のためのインタフェースを提供する。例えば、第１の電気的な導体路および第２の電気的な導体路は、外部の電流源／電圧源と接続可能である。

少なくとも１つの実施形態では、第１のコンタクトは電気的かつ機械的に、第１の導体路と接続されている。第２のコンタクトは電気的かつ機械的に、第２の導体路と接続されている。したがって半導体チップは特に、２つのコンタクトを用いて、機械的に支持体によって保持および支持されている。さらに、半導体チップは、導体路によって電気的に接触接続され、これによって電流／電圧が供給可能である。

少なくとも１つの実施形態では、透明導電層は、半導体層列の積層方向に沿って、支持体に対して間隔を有している。積層方向は特に、鉛直線に沿って配向されており、成長方向とも称される。透明導電層は支持体と接触接続しておらず、特に支持体の導体路と接触接続していない。

少なくとも１つの実施形態では、オプトエレクトロニクスデバイスは、少なくとも１つの、本願の実施形態に即した半導体チップを有している。オプトエレクトロニクスデバイスは、第１の電気的な導体路と第２の電気的な導体路とを備えた支持体を有している。第１のコンタクトは電気的かつ機械的に、第１の導体路と接続されている。第２のコンタクトは電気的かつ機械的に、第２の導体路と接続されている。透明導電層は、半導体層列の積層方向に沿って、支持体に対して間隔を有している。

本願に記載されている半導体チップおよび本願に記載されているオプトエレクトロニクスデバイスは、ここで、特に以下の考察に基づいている。すなわち、例えば銀から形成されている、半導体チップの金属製コンタクトと、オプトエレクトロニクスデバイスの典型的な導体路が、比較的低い反射度合を、特に青色領域のビームに対して有しており、この低い反射度合によって光学的な損失が生じ、ひいては、このデバイスの効率が低減されてしまう、という考察である。

ここで、本願に記載されている半導体チップおよび本願に記載されているオプトエレクトロニクスデバイスはそれぞれ、特に、次のような考案を利用している。すなわち、金属製コンタクトが比較的小さく形成され、半導体チップ全面に配置されるのではなく、特に半導体チップの中央領域に配置される、という考案である。半導体チップと導体路との間に間隔が、特に半導体チップのコンタクト外に形成されるように、半導体チップが、導体路上に固定され、例えばはんだ付けによって固定される。したがって半導体チップの一部は解放されており、ビームが、全面的な金属化部によって反射されるのではなく、半導体チップからこの箇所においても取り出し可能である。これによって、ビームが直接的にチップで反射される場合に生じる損失を回避することができる。このようなビームは、半導体チップからの出射の前に、再び、半導体チップに吸収されてしまうことがある。

少なくとも１つの実施形態では、透明導電層と支持体との間に、波長変換のための変換部材が配置されている。例えば、半導体チップは、青色波長領域のビームを放射するように構成されている。変換部材は、青色波長領域のこのビームを、別の波長領域、例えば緑色波長領域および／または赤色波長領域のビームに変換する。変換部材は例えば、蛍光体を有している。透明導電層と導体路との間に配置されているこの変換部材に基づいて、半導体チップのビームは特に、導体路に入射する前に変換される。したがって導体路に入射する青色領域のビームはできるだけ少なくなり、むしろ、緑色波長領域および／または赤色波長領域のビームが導体路に入射する。導体路に入射したビームは、導体路によって反射される。導体路の反射特性は、赤色波長領域および／または緑色波長領域の場合には、青色波長領域の場合よりも良好である。緑色波長領域および／または赤色波長領域の場合には、青色波長領域の場合よりも、導体路によって吸収されるビームが少なくなる。したがって、動作時に、全体的に、より多くのビームが導体路によって反射され、吸収されるビームが少なくなる。したがって、このデバイスの効率が上昇する。

全体的に、導体路によって、および半導体チップにおいて反射されなければならない青色ビームの割合はより少なくなる。このビームの大部分は、このビームが反射性表面に入射する前に変換される。変換されたビームは、金属製導体路およびコンタクトでのより少ない反射損失を有している。これらは例えば、銀から形成されている。

少なくとも１つの実施形態では、波長変換のためのさらなる変換部材が、基板の、コンタクト側とは反対側に位置する面に配置されている。例えば、変換部材と、さらなる変換部材とは、互いに異なる変換部材材料濃度を有している。特に、透明導電層と導体路との間の変換部材における変換部材材料濃度は、さらなる変換部材における濃度よりも高い。したがって、導体路の方向において放射されるビームはより高い確率で変換される。したがって、反射されなれければならない青色波長領域のビームはさらに少なくなる。導体路の方向において放射されるのではなく、例えば正反対の方向において放射されるビームは、さらなる変換部材によって変換されるので、少し多めの青色ビームが反射されずに放射され得る。結果的に、さらなる変換部材において行われなければならない変換はより少なく、これによって、さらなる変換部材はそれほど高温にならない。

例えば、変換部材と、さらなる変換部材とは、同じ材料を有しているが、組成は異なっている。少なくとも１つの別の実施形態では、変換部材と、さらなる変換部材とは、互いに異なる材料を有しており、例えば互いに異なるシリコーンおよび／または互いに異なる蛍光体を有している。これによって、種々の前提条件に対応すること、特に異なる変換度合を実現することが可能になる。

少なくとも１つの実施形態では、第１の電気的な導体路および第２の電気的な導体路はそれぞれ、引き下げられた領域を有しており、この引き下げられた領域内に変換部材が配置されている。したがって比較的容易に、変換部材を透明導電層と導体路との間に導入することができる。

少なくとも１つの別の実施形態では、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトはそれぞれ、各導体路と接続されている、張り出している領域を有しており、これによって、支持体に対する間隔が形成される。例えば、コンタクトの張り出している領域は、電気めっきを用いて形成されている。この場合に、ある実施形態では、電気的な導体路における、引き下げられた領域を省くことができる。

少なくとも１つの別の実施形態では、第１の導体路および第２の導体路は、択一的にまたは付加的に、それぞれ、各コンタクトと接続されている、張り出している領域を有しており、これによって、支持体に対する間隔が形成される。２つの導体路は、一種の台座を有しており、したがって、半導体チップは特に透明導電層の領域において、導体路に対して間隔を有している。

少なくとも１つの実施形態では、積層方向に沿って、半導体層列、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトが、基板と２つの電気的な導体路との間に配置されている。したがって半導体層列、第１のコンタクトおよび第２のコンタクトは、支持体の方を向いている。基板は、デバイスの主要出射面の方を向いている。

したがって、この半導体チップおよびこの半導体チップを備えたデバイスは、比較的高い効率を有している。なぜなら、ビームのより多くの部分が、反射される前に変換されるからである。さらに、青色領域のビームの場合よりも、変換されたビームのより多くの部分が反射される。特に、導体路が伝熱性であるので、半導体チップと支持体との間の変換部材を効率的に冷却することができる。従来の半導体チップに比べて、半導体チップと導体路との間のコンタクト面が小さいので、動作時の機械的なストレスが低減される。この機械的なストレスを、張り出している領域および／または引き下げられた領域によっても、低減することができる。

別の利点、特徴および発展形態は、以降の、図面と関連して説明される実施例から明らかになる。

同じ要素、同様の要素または同じ作用を有する要素には、図面において、同じ参照番号が付けられていることがある。図面および図示されている要素相互の大きさの比は、縮尺どおりであると見なされるべきではない。

ある実施例に即した発光半導体チップの概略図 ある実施例に即した半導体チップの前面の概略図 ある実施例に即したオプトエレクトロニクスデバイスの概略図 ある実施例に即したオプトエレクトロニクスデバイスの概略図 ある実施例に即したオプトエレクトロニクスデバイスの概略図 ある実施例に即した透明導電層の透過特性の概略図

図１は、ある実施例に即した発光半導体チップ１００の概略図を示している。発光半導体チップ１００は、平面状に拡がっている基板１０１を有している。基板１０１は、例えばサファイア基板である。基板１０１は特に、動作時に、発光半導体チップ１００によって発生させられた電磁放射線１０９に対してビーム透過性である。基板１０１は、主要面１０４に、半導体層列１０２を有している。この半導体層列は特に、エピタキシャル成長した、窒化インジウムガリウムから成る半導体層列である。基板１０１および半導体層列１０２に対して別の材料も考えられる。

半導体層列１０２は、活性層１０３、例えばｐｎ接合を有している。半導体層列１０２は、特に青色スペクトル領域の電磁放射線１０９を放射するように構成されている。

半導体層列１０２の、基板１０１とは反対側にある面１１４には、第１のコンタクト１０５と第２のコンタクト１０６とが形成されている。第１のコンタクト１０５と第２のコンタクト１０６は、特に、半導体チップ１００の電気的な接触接続および機械的な接触接続のために用いられる。第１のコンタクト１０５と第２のコンタクト１０６によって、電圧を半導体層列１０２に印加することが可能になる。したがって、ビーム１０９が放射される。例えば、第１のコンタクト１０５はコンタクト層１１５を有している。コンタクト層１１５は、１つまたは複数の誘電層と金属層とを有している。特に、コンタクト層１１５は、銀から成る層を有している。コンタクト層１１５は、特に反射性に構成されている。

コンタクト１０５、１０６はそれぞれ、半導体チップ１００の中央領域１１３に配置されている。コンタクト１０５、１０６はそれぞれ、横方向において、コンタクト面１１４に沿って、半導体チップ１００の側面１１２にまでは達していない。側面１１２はそれぞれ特に、特に鉛直方向に延びている積層方向２０４に沿って延在している。側面１１２は、積層方向２０４に沿って、半導体チップ１００の、半導体層列１０２とは反対側にある後面１１１の間に延在している。半導体チップの前面１１０は、後面１１１とは反対側に位置している。

コンタクト１０５および１０６は、完全にはコンタクト面１１４を覆っていない。コンタクト１０５および１０６は、半導体層列１０２、特に、コンタクト面１１４を部分的にのみ覆っている。半導体層列１０２、特にコンタクト面１１４のある領域には、反射性のコンタクト１０５、１０６は設けられていない。

コンタクト１０５、１０６によって覆われていない、コンタクト面１１４の領域は、透明導電層１０７によって覆われている。透明導電層１０７は電気的に、第１のコンタクト１０５と接続されている。第２のコンタクト１０６は、特に電気的に、半導体層列１０２の反対側にある面と、例えばビアとも称されるスルーホール（詳細に図示されていない）によって接続されている。これに相応して、第２のコンタクト１０６は第１のコンタクト１０５および導電層１０７に対して電気的に絶縁されている。動作時にコンタクト１０５、１０６へ流れる電流は、少なくとも部分的にさらに、層１０７へ流れ、ここから半導体層列１０２へと流れる。したがって層１０７は、半導体層列１０２をできるだけ全面的に電気的に接触接続させるために、電流拡張層として用いられる。

透明導電層１０７は、特に半導体層列１０２内で発生させられた電磁放射線１０９に対して透過性である。例えば層１０７はそれぞれ、酸化インジウムスズから形成されている。

したがって半導体チップ１００は、ボリューム発光体として形成されている。ビーム１０９は、半導体チップ１００から、層１０７を通って前面１１０で出射し、後面１１１でも出射し、側面１１２でも出射する。金属製コンタクト１０５、１０６が配置されている中央領域１１３においてのみ、ビームは前面１１０で取り出されない。

図２は、ある実施例に即した半導体チップ１００の前面１１０の平面図を示している。コンタクト１０５、１０６は中央領域１１３内に配置されている。コンタクト１０５、１０６は、前面１１０の一部だけを形成している。コンタクト１０５、１０６外に、層１０７が形成されている。この層１０７は、コンタクト１０５、１０６を、前面１１０上で包囲している。特にコンタクト１０５、１０６は、前面１１０の２０％〜５０％の領域を覆っている。金属製コンタクト１０５、１０６は、できるだけ小さく形成されているが、十分な伝熱性と機械的な扱いやすさはそのまま残る。例えば、１×１ｍｍ^２の大きさの半導体チップ１００の場合には、コンタクト１０５、１０６の幅は、約１５０〜２００μｍであり、長さは２００〜３００μｍである。

図３は、ある実施例に即したオプトエレクトロニクスデバイス２００の概略図を示している。デバイス２００は、少なくとも１つの実施例に即した発光半導体チップ１００を有している。

半導体チップ１００は、コンタクト１０５、１０６によって、支持体２０１の導体路２０２、２０３と電気的かつ機械的に、例えばはんだ付けによって接続されている。

支持体２０１は、半導体チップ１００を支持するためにも、半導体チップ１００の電気的な接触接続のための電気的なインタフェースを提供するためにも用いられる。第１の電気的な導体路２０２は、特に、第１のコンタクト１０５と接続されている。第２の電気的な導体路２０３は、特に、第２のコンタクト１０６と接続されている。導体路２０２、２０３は、例えば銅製の導体路であり、これは、銀によってコーティングされている。導体路２０２および２０３は、特に、以降でより詳細に説明されるように、反射性に構成されている。

図示の実施例では、導体路２０２、２０３はそれぞれ、張り出している領域２１５を有している。導体路２０２、２０３の横方向の主要延在方向に関して、領域２１５はそれぞれ積層方向２０４とは逆方向に、鉛直に張り出している。コンタクト１０５、１０６に対する電気的かつ機械的なコンタクトは、この張り出している領域２１５に形成されている。したがって半導体チップは、張り出している領域２１５外で、導体路２０２、２０３に対して間隔２０５を空けて配置されている。特に、層１０７の、半導体層列とは反対側にある外面は、導体路２０２、２０３に対して間隔を空けて配置されている。したがってビーム１０９は、導体路２０２、２０３によって反射される前に、チップ１００の前面１１０でも出射することができる。

デバイス２００は、主要出射面２１６を有しており、ここから、動作時にビームが、主に、デバイス２００から出射すべきである。主要出射面２１６は、支持体２０１および導体路２０２、２０３とは反対側にある。間隔２０５と透明層１０７とに基づいて、ビーム１０９はまず、半導体チップ１００から、支持体２０１へ向かう方向で出射し、その後にはじめて、主要出射面２１６の方向へ反射される。ビームを直接的に主要出射面の方向に反射させるために、コンタクト面１１４が完全に金属化されている半導体チップと比べて、これによって、半導体チップ１００自体内での吸収がより少なくなる。なぜなら、ビーム１０９は、半導体チップ１００から、前面１１０で、反射されずに出射することができるからである。

デバイス２００は、半導体チップ１００を包囲している変換部材２０６を有している。特に、変換部材２０６は透明導電層１０７にも配置されている。変換部材２０６は特に、積層方向２０４に沿って、半導体チップ１００と導体路２０２、２０３との間に配置されている。変換部材２０６は、特に、ビーム１０９を、ビーム１０９とは異なる波長を有するビーム２１０、２１１に変換する変換部材材料を有している。例えば、変換部材は、シリコーン２０９内にある蛍光体を有している。

例えば、変換されたビーム２１０は、赤色領域の波長を有している。変換されたビーム２１１は、例えば、緑色領域の波長を有している。

変換されたビーム２１０の例で示されているように、ビーム１０９の少なくとも一部が、導体路２０２または導体路２０３によって、主要出射面２１６へ向かう方向において反射される前に、変換される。変換されたビーム２１１の例で示されているように、ビーム１０９の一部は既に、変換によって、主要出射面２１６の方向に配向される。

金属、例えば銀、アルミニウムまたは金は、波長領域に関連する反射特性を有している。特に銀の場合、反射能力は、青色領域３１０における場合には、緑色領域３０２および赤色領域３０３における場合よりも低い（図６）。

透明導電層１０７の使用および、反射性導体路２０２、２０３に対して間隔２０５を空けた半導体チップ１００の配置に基づいて、青色ビーム１０９の大部分が、半導体チップ１００から出射する。半導体チップ１００自体内での吸収損失がより少なくなる。なぜなら、チップでの吸収が、緑色領域および赤色領域のビーム２１０および２１１の場合には、青色領域のビーム１０９の場合よりも少ないからである。

全体的に、金属面または金属ミラーによって反射されなければならない、放射されたビーム１０９の割合はより少なくなる。変換されたビーム２１０および２１１の例で示されているように、反射性表面に達する前に、ビーム１０９が変換される確率は大きい。これに加えて、導体路２０２、２０３の、変換されたビーム２１０および２１１に対する反射特性は、ビーム１０９に対する反射特性よりも良好である。結果的に、ビーム２１１の例で示されているように、前面１１０でチップ１００から出射するビームが全く反射されなくてもよい。ビーム２１０の例で示されているように、前面１１０でチップ１００から出射するビームは、さらに、導体路２０２、２０３で反射される前に、高い確率で変換される。

チップ１００と導体路２０２との間の間隔２０５によって、チップ１００と支持体２０１との間の変換部材２０６は、特に、導体路２０２、２０３の伝熱性によって十分に冷却される。これは、デバイス２００の寿命を長くする。

さらに、張り出している領域２１５は、デバイス２００内および半導体チップ１００内の機械的なストレスを低減させる。導体路２０２、２０３とコンタクト１０５および１０６との間のコンタクト面積が、特に、従来の全面的なコンタクト１０５、１０６と比べて低減される。

結果的にデバイス２００は、より高い効率を可能にする。なぜなら、金属製の反射体（ミラーとも称される）での反射損失もしくは吸収が低減されるからである。

図４は、別の実施例に即したオプトエレクトロニクスデバイス２００を示している。デバイス２００は実質的に、図３に関連して説明されたデバイス２００に相応する。違いは、変換部材２０６に対して付加的に、さらなる変換部材２０７が設けられている、ということである。このさらなる変換部材２０７は特に、基板１０１の、導体路２０２、２０３とは反対側にある面２０８に配置されている。このさらなる変換部材２０７は例えば、チップ１００の後面１１１と側面１１２を覆っている。さらなる変換部材２０７は、例えば、変換部材２０６の蛍光体濃度よりも低い蛍光体濃度を有している。別の実施例では、変換部材２０６とさらなる変換部材２０７は相互に、異なる材料を有しており、例えば、異なるシリコーン２０９および／または異なる蛍光体を有している。

変換部材２０６は、図４の実施例では、積層方向２０４に沿って、半導体チップ１００と導体路２００、２０３との間に配置されている。したがって、導体路２０２、２０３の方向において、半導体チップ１００から出射するビーム１０９は、より高い確率で変換される。半導体チップ１００から、側面１１２でおよび後面１１１で出射するビームは、より低い確率で変換される。したがって導体路２０２、２０３から、主要出射面２１６へ反射されなければならないビームが有利に変換される効果が強くされ得る。結果的に、チップから前面１１０で出射するビームは、反射されるだけでなく、有利に変換される。例えば、さらなる変換部材２０７は、特に、緑色領域へ変換することが可能である。変換部材２０６は有利には、赤色領域へ変換する。したがって、導体路２０２、２０３の反射特性が、赤色領域３０３（図６）における場合には、緑色領域３０２における場合よりもさらに良好である、ということが利用される。さらに、ある実施例では、赤色領域において、変換のために、蛍光体はより高温になるので、導体路２０２、２０３による冷却に基づく温度的な利点が同様に、より良く利用される。さらに、ビームは、下方に配置されている変換部材２０６によって、緑色領域へ変換するさらなる変換部材２０７によって吸収されることなく、または僅かにのみ吸収されて、変換される。したがって、赤色領域へ変換する発光体が、緑色領域におけるビームを吸収する確率は低減される。

変換部材２０６を配置するために、導体路２０２、２０３はそれぞれ、引き下げられた領域２１３を有している。この引き下げられた領域２１３は、特に、鉛直に引き下げられている。これによって、張り出している領域２１５と引き下げられた領域２１３とを用いて、間隔２０５を形成することが可能であり、したがって変換部材２０６を、半導体チップ１００と導体路２０２、２０３との間に配置することができる。間隔２０５は特に、５０〜１００μｍの間である。特に、間隔２０５の大きさは、使用されている粒子の大きさに関連する。間隔２０５は、少なくとも次のような大きさである。すなわち変換部材２０６の粒子、特に蛍光体の粒子が十分に良好に、半導体チップ１００と導体路２０２、２０３との間に達することができるような大きさである。例えば変換部材２０６とさらなる変換部材２０７は、別個の注封材として形成されている。まずは、変換部材２０６用の注封材が被着され、これは、半導体チップ１００と導体路２０２、２０３との間を流れる。次に、さらなる変換部材２０７用の注封材が被着される。

張り出している領域２１５は例えばそれぞれ、約１００μｍの高さであり、特に５０μｍ〜２００μｍの間の範囲の高さである。したがって、相応する間隔２０５が形成される。張り出している領域２１５は例えば、それぞれ、２００μｍ〜３００μｍの間の幅２１７を有している。

図５は、別の実施形態に即したオプトエレクトロニクスデバイス２００を示している。図５のこの実施例は、実質的に、図３および４の実施例に相当する。違いは、導体路２０２、２０３が、張り出している領域２１５も、引き下げられた領域２１３も有していない、ということである。その代わりに、コンタクト１０５および１０６はそれぞれ、張り出している領域２１４を伴って形成されており、これによって、半導体チップ１００と導体路２０２、２０３との間の間隔２０５が実現される。張り出している領域２１４は、例えば電気めっきで、１００μｍ以上の鉛直方向の高さを伴って、コンタク層１１５上に被着されている。

別の実施例では、コンタクト１０５、１０６の張り出している領域２１４と、導体路２０２、２０３の張り出している領域２１５とを組み合わせることも可能である。

図６は、酸化インジウムスズの例における、波長に関連した、透明導電層１０７のビーム透過性もしくは透過度３０７を示している。青色領域３０１における場合には、緑色領域３０２および赤色領域３０３における場合よりも、少ないビームが透過され、かつ多くのビームが吸収される。結果的に、図３において、変換されたビーム２１０の例で示されているように、支持体２０１から再度、チップ１００を通って、主要出射面２１６に達しなければならないビームに対する吸収損失がより少なくなる。ビームが、透明導電層１０７を二度目に通過する前に、これは、緑色領域または赤色領域に変換される。この領域において、透過度はより高く、吸収度はより低い。

したがって全体的に、青色領域のビーム１０９を反射する必要性が低減される。特に、ビームを主要出射面２１６の方向に偏向させることが可能であり、この際に、ビームを反射する必要はない。反射されなければならないビームは、特に、変換後に初めて反射される。変換されたビームは、変換されていないビーム１０９よりも良好に反射されるので、全体的に、生じる吸収損失がより低くなる。したがって全体的に、効率的かつ長い寿命で、安定した半導体チップ１００もしくは相応するオプトエレクトロニクスデバイス２００が実現可能である。

本発明は、実施例に基づいた説明によって、これらの実施例に説明に制限されるものではない。むしろ本発明は、あらゆる新たな特徴ならびに特徴のあらゆる組み合わせを含んでいる。これは特に、特許請求の範囲に記載されている特徴のあらゆる組み合わせを含んでいる。これは、これらの特徴またはこれらの組み合わせ自体が、特許請求の範囲または実施例に明記されていない場合にもあてはまる。

１００ 発光半導体チップ、 １０１ 基板、 １０２ 半導体層例、 １０３ 活性層、 １０４ 主要面、 １０５ 第１のコンタクト、 １０６ 第２のコンタクト、 １０７ 透明導電層、 １０９ 電磁放射線、 １１０ 前面、 １１１ 後面、 １１２ 側面、 １１３ 中央領域、 １１４ コンタクト面、 １１５ コンタクト層、 ２００ オプトエレクトロニクスデバイス、 ２０１ 支持体、 ２０２ 第１の電気的な導体路、 ２０３ 第２の電気的な導体路、 ２０４ 積層方向、 ２０５ 間隔、 ２０６ 変換部材、 ２０７ さらなる変換部材、 ２０８ 反対側に位置する面、 ２０９ シリコーン、 ２１０、２１１ 変換されたビーム、 ２１３ 引き下げられた領域、 ２１４ 張り出している領域、 ２１５ 張り出している領域、 ２１６ 主要出射面、 ２１７ 幅、 ３０１ 青色領域、 ３０２ 緑色領域、 ３０３ 赤色領域、 ３０７ 透過度

Claims (14)

1. 発光半導体チップであって、
   ビーム透過性基板（１０１）と、
   前記基板（１０１）の主要面（１０４）上の、エピタキシャル成長した半導体層列（１０２）と、
   前記半導体層列（１０２）の、前記基板（１０１）とは反対側にあるコンタクト面（１１４）上の、前記半導体チップ（１００）の電気的な接触接続および機械的な接触接続のための第１のコンタクト（１０５）および第２のコンタクト（１０６）と、
   前記コンタクト面（１１４）に配置されており、前記第１のコンタクト（１０５）と電気的に接続されている透明導電層（１０７）とを有し、
   前記半導体チップはボリューム発光体として形成されており、前記半導体チップ（１００）の動作時に発生させられた電磁放射線（１０９）は、前記半導体チップ（１００）の前面（１１０）、後面（１１１）および側面（１１２）を介して取り出し可能であり、
   前記第１のコンタクト（１０５）および前記第２のコンタクト（１０６）はそれぞれ、前記コンタクト面（１１４）の中央領域（１１３）に配置され、前記電磁放射線（１０９）は前記中央領域（１１３）から出射しない、
   発光半導体チップ。
2. 前記コンタクト面（１１４）上の前記第１のコンタクト（１０５）および前記第２のコンタクト（１０６）は、前記透明導電層（１０７）の間に配置されている、請求項１記載の半導体チップ。
3. 前記コンタクト面（１１４）の面積の３０％〜９０％は、前記透明導電層（１０７）によって覆われている、請求項１または２記載の半導体チップ。
4. 第２のコンタクト（１０６）は、半導体層列（１０２）の反対側にある面と、ビアにより電気的に接続される、請求項１から３までのいずれか１項記載の半導体チップ。
5. オプトエレクトロニクスデバイスであって、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の半導体チップ（１００）と、
   第１の電気的な導体路（２０２）と第２の電気的な導体路（２０３）とを備えた支持体（２０１）とを有しており、
   前記第１のコンタクト（１０５）は電気的かつ機械的に、前記第１の導体路（２０２）と接続されており、前記第２のコンタクト（１０６）は電気的かつ機械的に、前記第２の導体路（２０３）と接続されており、
   前記透明導電層（１０７）は、前記半導体層列（１０２）の積層方向（２０４）に沿って、前記支持体（２０１）に対して間隔（２０５）を有している、
   オプトエレクトロニクスデバイス。
6. 前記透明導電層（１０７）と前記支持体（２０１）との間に、波長変換のための変換部材（２０６）が配置されている、請求項５記載のデバイス。
7. 前記基板（１０１）の、前記コンタクト面（１１４）とは反対側に位置する面（２０８）に配置されている、波長変換のためのさらなる変換部材（２０７）を有している、請求項６記載のデバイス。
8. 前記変換部材（２０６）と、前記さらなる変換部材（２０７）とは、互いに異なる変換部材材料濃度を有している、請求項７記載のデバイス。
9. 前記変換部材（２０６）と、前記さらなる変換部材（２０７）とは、互いに異なる材料を有している、請求項７または８記載のデバイス。
10. 前記第１の電気的な導体路（２０２）および前記第２の電気的な導体路（２０３）はそれぞれ、変換されたビーム（２１０，２１１）に対して反射性に構成されている、請求項６から８までのいずれか１項記載のデバイス。
11. 前記第１の電気的な導体路（２０２）および前記第２の電気的な導体路（２０３）はそれぞれ、引き下げられた領域（２１３）を有しており、当該引き下げられた領域内に前記変換部材（２０６）が配置されている、請求項６から１０までのいずれか１項記載のデバイス。
12. 前記第１のコンタクト（１０５）および前記第２のコンタクト（１０６）はそれぞれ、各前記導体路（２０２，２０３）と接続されている、張り出している領域（２１４）を有しており、これによって前記支持体（２０１）に対する前記間隔（２０５）が形成される、請求項５から１１までのいずれか１項記載のデバイス。
13. 前記第１の導体路（２０２）および前記第２の導体路（２０３）はそれぞれ、各前記コンタクト（１０５，１０６）と接続されている、張り出している領域（２１５）を有しており、これによって前記支持体（２０１）に対する前記間隔（２０５）が形成される、請求項５から１２までのいずれか１項記載のデバイス。
14. 前記積層方向（２０４）に沿って、前記半導体層列（１０２）、前記第１のコンタクト（１０５）および前記第２のコンタクト（１０６）が、前記基板（１０１）と２つの前記電気的な導体路（２０２，２０３）との間に配置されている、請求項５から１３までのいずれか１項記載のデバイス。