WO2009092362A1 - Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und eines wafers - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und eines wafers Download PDF

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Siegfried Herrmann
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Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic component having a plurality of separate and arranged on a common carrier element optically active regions.
  • the invention further relates to a method for producing an optoelectronic component and a wafer.
  • Optoelectronic components with a plurality of separate optically active regions are widely known. For example, it is known from the field of automotive lighting to arrange a plurality of individual light-emitting diode elements, also referred to as LED chips, on a common carrier element or in a common housing body.
  • the common carrier element serves for electrical contacting and / or cooling of the individual LED chips.
  • optically active regions must be tested individually and arranged on the carrier element. If the test of individual optically active regions is dispensed with, the production of the component is simplified, but the quality of the components produced is often unsatisfactory. For example, it may happen that defective optically active areas are installed, which cause a short circuit in the finished device. Furthermore, it is possible that individual optically active regions with a light of a different color or intensity than the remaining optically active regions, thereby reducing the luminous efficacy, effectiveness or aesthetics of the light source.
  • the object of the present invention is to describe improved production methods and improved optoelectronic components, in which the quality of the components is maintained even with simplified production.
  • the process steps required for the production of a large number of optoelectronic components are to be reduced without thereby reducing the yield of the production process.
  • an optoelectronic component comprising a plurality of separate optically active regions arranged on a common carrier element, wherein the optically active regions are arranged and / or configured such that at least two adjacent optically active regions from the direction of Carrier element side facing away from an observer of the device with the naked eye are no longer distinguishable.
  • the optically active regions are arranged offset on the carrier element such that adjacent optically active regions engage in a puzzle-like, parquet-like, zipper-like or sawtooth-like manner.
  • the plurality of optically active regions are arranged in a row, column or matrix structure, wherein individual row, column or matrix elements are separated by a narrow separation trench whose width in the order of a dominant wavelength one of the electromagnetic radiation is emitted to the optically active regions.
  • an optoelectronic component which has a plurality of separate optical regions arranged on a common carrier element, wherein at least two adjacent optically active regions are arranged on the carrier element in such a way that they extend in an extension direction of the at least two adjacent optically active areas parallel to a surface of the support element at least partially interlock.
  • a first optically active region of the adjacent optically active regions in the extension direction has a recess and a second optically active region of the adjacent optically active regions is configured and arranged so that it at least partially in the recess in the extension direction of the first optically active region.
  • the second optically active region has a recess in the direction of extent of the carrier element, and the first optically active region is designed and arranged such that it extends in the direction of extension Extending direction extends at least partially into the recess of the first optically active region. In this way, the first optically active region partially also assumes a function of the second optically active region.
  • the carrier element has at least one electrical contact region, wherein at least one of the optically active regions can be connected to a first electrical potential via the at least one contact region.
  • the carrier element has a plurality of separate electrical contact areas. Due to the plurality of separate contact regions, different optically active regions of the optoelectronic component can optionally be supplied with an operating voltage.
  • the fewest two adjacent optically active regions are arranged on a common contact region. If the at least two adjacent optically active regions are arranged together in a contact region, they can be supplied and operated as a uniform optically active region.
  • the at least two adjacent optically active regions are arranged in at least two adjacent contact regions of the plurality of contact regions. If the adjacent optically active regions are arranged in adjacent contact regions, these can be controlled individually and supplied with different operating voltages.
  • the two adjacent optically active regions can be connected to a second electrical potential via a common contact structure.
  • the common contact structure produces a second connection for operating the optically active regions.
  • the common contact structure comprises at least one conductor track which electrically connects the two adjacent optically active areas to one another.
  • the at least one conductor track is applied photolithographically to a side of the at least two adjacent optically active regions which is remote from the carrier element. By using photolithographically applied conductor tracks, adjacent, very small optically active areas are electrically connected to one another.
  • the at least one conductor track has at least one predetermined separation point, wherein at least one of the two adjacent optically active regions can be electrically isolated from the other optically active region by separating the at least one conductor track at the separation point.
  • At least one of the plurality of optically active regions is round, oval, triangular, strip-shaped, diamond-shaped, hexagonal, L-shaped, horseshoe-shaped or puzzle-stone-shaped.
  • the first of the two adjacent optically active regions in a direction of extension of the at least two adjacent optically active regions parallel to a surface of the carrier element has a first boundary line which is substantially complementary to a second boundary line of the second optically active region in the Extension direction is.
  • the two adjacent optically active regions are set up for emitting electromagnetic radiation of different wavelengths.
  • the adjacent optically active regions for emitting Set up electromagnetic radiation of different wavelengths, a mixture of electromagnetic radiation of different wavelengths or colors is possible.
  • the two adjacent optically active regions are set up to emit electromagnetic radiation of the same color, wherein the emitted electromagnetic radiation of the two adjacent optically active regions can have deviations in the wavelengths of the radiation.
  • Deviations of the wavelengths of the radiation may occur with active regions structured from the same epitaxial layer sequence and with active regions derived from different epitaxial layer sequences.
  • deviations of the wavelengths can be compensated for by a specific combination of suitable optically active regions, so that overall a monochrome homogeneous overall lighting impression is advantageously produced.
  • the two adjacent optically active regions in an extension direction of the at least two adjacent optically active regions parallel to a surface of the carrier element each have an extension of less than 100 .mu.m, in particular less than 10 .mu.m.
  • Optically active regions with an extent of less than 100 ⁇ m, in particular less than 10 ⁇ m, are not distinguishable to the naked eye in a multiplicity of applications, in particular illumination applications.
  • At least one of the plurality of optically active regions is formed as a substrateless semiconductor structure.
  • substrateless semiconductor structures enables the production of particularly thin components.
  • the substrateless semiconductor structure has a thickness of less than 10 ⁇ m in a direction perpendicular to a surface of the carrier element.
  • the substrateless semiconductor structure comprises exclusively an epitaxially grown layer stack. By exclusively using an epitaxially grown layer stack, a simple production of particularly favorable and thinner optoelectronic components is made possible.
  • the epitaxially grown layer stack is completely severed between the at least two adjacent optically active regions.
  • defects of adjacent optically active regions can be confined to a single or a few of the regions.
  • the epitaxially grown layer stack between the at least two adjacent optically active regions is only partially severed, in particular in those layers which have a high transverse conductivity.
  • adjacent optically active regions can be jointly applied to the carrier element and connected to it electrically and / or mechanically. In this case, such layers which have a low transverse conductivity, remain connected to each other, without causing unintentional cross-currents between adjacent optically active regions.
  • the at least two adjacent optically active regions are arranged and configured such that electromagnetic radiation coupled out from a first optically active region in an extension direction of the at least two adjacent optically active regions parallel to a surface of the carrier element of the carrier element, a second optically active region for emitting electromagnetic radiation excites radiation and vice versa.
  • a defective optically active region By exciting an optically active region by electromagnetic radiation coupled out from an adjacent optically active region, a defective optically active region also becomes part of a uniform radiation surface.
  • a common conversion element is arranged over the two adjacent optically active regions, which converts electromagnetic radiation of a first wavelength of the at least two adjacent optically active regions into electromagnetic radiation of a second wavelength. The use of a common conversion element further simplifies the construction of compact optoelectronic components. For example, light of a desired color temperature can thus be provided.
  • the conversion element is adapted to at least partially absorb electromagnetic radiation of the first wavelength and to emit electromagnetic radiation of the second wavelength. By partial absorption and re-emission of electromagnetic radiation, the spectrum of electromagnetic radiation is changed.
  • the conversion element for an observer of the component appears from the direction of the side facing away from the carrier element with the naked eye as a uniform radiation source.
  • the use of the conversion element allows the construction of surface-emitting optoelectronic components.
  • a common optical element is arranged over the two adjacent optically active regions, which changes an emission characteristic of the component relative to an electromagnetic radiation which can be emitted by the at least two adjacent optically active regions.
  • the optical element is adapted to break or diffract the electromagnetic radiation of the at least two optically active regions.
  • the exit angle of electromagnetic radiation of the optoelectronic component is adapted to a demand profile.
  • at least one of the plurality of optically active regions has a mirror layer which reflects electromagnetic radiation emitted by the optically active region. By using a mirror layer, a radiation emission of the optically active region can be concentrated in one direction.
  • the plurality of optically active regions is a diode, preferably a protective diode, connected in parallel, wherein the forward direction of the diode and the forward direction of the optically active regions are preferably directed antiparallel to each other.
  • the diode which is operated at the operating voltage of the optically active regions in the reverse direction, no or at least no significant current flow takes place in this case.
  • an electrical voltage applied in the blocking direction to the diode for example due to electrostatic charging, can flow away via the diode.
  • the optically active regions can be protected by the integrated diode.
  • the diode can fulfill the function of an ESD (Electrostatic Discharge) protective diode which protects the optically active regions from damage due to electrostatic discharge, in particular from destruction. The risk of damage to the optically active regions can thus be reduced.
  • ESD Electrostatic Discharge
  • the diode is designed as a Schottky diode.
  • a Schottky diode may in particular be formed by means of a metal-semiconductor junction, wherein the current-voltage characteristic of the transition deviates from an ohmic characteristic and in particular runs asymmetrically with respect to the polarity of the applied voltage.
  • the diode is integrated in the optoelectronic component.
  • the carrier element preferably contains silicon.
  • the stated object is furthermore achieved by a method for producing an optoelectronic component, which comprises the following steps: Providing a carrier element with at least one electrical contact region, comprising at least a first contact part region and an adjacent second contact region region,
  • an optoelectronic component having a first and a second optically active region is produced in two adjacent contact subregions of a contact region of the carrier element.
  • the placement of the two optically active regions on the same contact region of the carrier element together form a uniform optically active element.
  • the at least one first optically active region and the at least one second optically active region are electrically and / or mechanically connected in a single method step together with the carrier element.
  • the at least one first optically active region and a second optically active region provided on a common carrier substrate.
  • the at least one first optically active region and a second optically active region will be detached from the carrier substrate after the mechanical connection with the carrier element.
  • the at least one first optically active region and the second optically active region are arranged on the common carrier substrate in the provision relative to each other, as they are arranged relative to each other after the mechanical bonding on the carrier element.
  • the underlying object is also achieved by a method for producing an optoelectronic component, which comprises the following steps:
  • the method steps described above produce an optoelectronic component having at least partially interlocking optically active regions.
  • the provided Susfies at least a first contact region on the mounting surface and in the step of electrically connecting an electrical connection between the at least one first contact region and both the at least one first terminal contact of the at least one first optically active region and the at least a first terminal contact of a second optically active region made.
  • the optically active regions are electrically connected to form a common optically active element.
  • the provided carrier element has at least one first contact region and at least one second contact region on the component surface and in the step of electrical connection, a first electrical connection between the at least one terminal contact of the first optically active region and the at least one first contact region a second electrical connection is made between the at least one first terminal contact of the at least one second optically active area and the at least one contact area.
  • the method further comprises an epitaxial growth of a semiconductor structure on the carrier substrate and forming the at least one first optically active region and a second optically active region by at least partially separating the semiconductor structure.
  • the at least one first and the at least one second optically active region are separated from one another by etching a separating trench into the semiconductor structure.
  • etching a separation trench a process-technically simple separation of adjacent optically active regions is possible.
  • the etching of the separation trench is performed prior to the arrangement of the semiconductor structure on the carrier element.
  • the etching of the separating trench is advantageously carried out in terms of production technology together with the production of the optically active regions on the carrier substrate.
  • the etching of the separating trench is carried out after the arrangement of the semiconductor structure on the carrier element.
  • the etching after the arrangement of the semiconductor structure on the carrier element it is advantageously transferred as a mechanical composite from the carrier substrate to the carrier element and only then divided into at least two optically active elements.
  • the method further comprises electrically connecting at least one second connection contact of the at least one first and the at least one second optically active region to a common contact structure.
  • the method further comprises testing the function of the at least one first and the at least one second optically active region, in particular whether an electrical short circuit between the first and the second connection contact of the at least one first and the at least one second optically active region, and electrically separating the at least one first or a second optically active region from the common contact structure, if the test has detected an error in the function of the at least one first and at least one second optically active region.
  • optically active regions By testing and optionally separating optically active regions, individual, defective optically active regions are electrically isolated from other optically active regions, so that the function of the manufactured device is not impaired.
  • the electrical insulation of defective optically active regions of other optically active regions can be effected, for example, by means of predetermined separation points of the common contact structure.
  • the testing of the function of the at least one first and the at least one second optically active region can take place before the method step of mechanically connecting the at least one first and the at least one second optically active region to the carrier element.
  • defective optically active regions remain on the carrier substrate without being transferred to the carrier element in the manufacturing process.
  • Defective optically active regions could thus be selectively sorted out before completion of the optoelectronic component, so that the function of the produced optoelectronic component is not impaired.
  • An electrical insulation of defective optically active regions of other optically active regions by means of, for example, predetermined separation points is not necessary in this case.
  • the underlying object is also achieved by a method for producing a wafer having a multiplicity of optically active regions, comprising the following steps:
  • a wafer produced by means of the steps described above permits a particularly simple production of optoelectronic components having a plurality of optically active regions according to different embodiments of the invention.
  • FIGS. 1A and 1B show a top view and a cross section of an optoelectronic component
  • FIGS. 2A and 2B show an artificial wafer equipped with a plurality of optically active regions
  • FIGS. 3 A, 3 B and 3 C show an embodiment of a method for producing an optoelectronic component
  • FIGS. 4A, 4B and AC show an embodiment of a further method for producing an optoelectronic component
  • FIGS. 5, 6 and 7 show different arrangements and contact structures of adjacent optically active regions;
  • FIGS. 8A, 8B and 8C show a plan view and two cross sections of a further optoelectronic component,
  • FIGS. 9 and 10 show different contact structures for connecting adjacent optically active regions
  • FIGS. 1A to 11F different configurations of spatially adjacent optically active regions
  • FIG. 12 shows a further arrangement with a plurality of optically active regions and a common contact structure
  • Figure 13 possible separation points for the isolation of individual optically active areas.
  • FIG. 1A shows a plan view of an optoelectronic component 100 having a plurality of separate optically active regions 110.
  • the optoelectronic component 100 has four optically active regions 110a to 110d.
  • the four optically active regions 110 are arranged adjacently in a matrix structure on a common carrier element 120.
  • the carrier element 120 serves both for the mechanical and for the electrical connection of the optically active regions 110.
  • the carrier element 120 preferably contains silicon.
  • the optically active regions 110 comprise a semiconductor layer stack that provides an overall diode structure.
  • the optically active regions 110 emit electromagnetic radiation when an operating voltage is applied between the top and bottom of the optically active regions 110.
  • the optically active regions 110 are arranged on contact regions 130.
  • contact regions 130a to 130d are applied to the carrier element 120.
  • it may be a relatively thin metal layer on which the optically active regions 110 are soldered.
  • a contact structure 140 is arranged, which allows the connection to a second voltage potential.
  • the contact structures 140 are configured in such a way that they allow the most uniform possible distribution of an applied operating voltage across the surface of the optically active regions 110.
  • connection of the optically active regions 110a and 110b can be seen in the cross section through the optoelectronic component 100 illustrated in FIG. 1B. It can be seen in particular that the contact region 130 merges into a first connection region 132.
  • the contact structure 140 of the optically active region 110a is connected to a second connection region 152 via a connection ramp 150.
  • a contact 154 made of a conductive material can be applied to a ramp element 156 made of an electrically insulating material.
  • the ramp member 156 may be constructed of, for example, benzocyclobutene (BCB).
  • connection ramp 150 Through the connection ramp 150, the second connection region 152 is laid in the same plane as the first connection region 132. In this way, a particularly simple connection of the optically active regions 110 is ensured.
  • both connection regions 132 and 152 are arranged on the carrier element 120 and can be connected to an electrical operating voltage with a plurality of known contacting options.
  • the optically active regions 110a and 110b have a laterally arranged passivation element 160.
  • the passivation element 160 is designed to be particularly thin, in order to allow a low coupling out of electromagnetic radiation 170 from the optically active region 110a in the direction of the adjacent optically active region 110b. If one of the optically active regions 110a or 110b fails, the coupling out of a part of the electromagnetic radiation 170 of the respective other optically active region 110b or 110a causes the first optically active region 110a or 110b to be illuminated. In this way, the effect of a failure of one of the optically active regions 110 can be reduced for a viewer looking from above onto the optoelectronic component 100 in FIG. 1B. Furthermore, the two adjacent optically active regions 110a and 110b are separated by such a small distance that an intervening separation trench 180 is imperceptible to an unaided observer.
  • the plurality of optically active regions 110a, 110b is a diode, preferably a protective diode, connected in parallel (not shown), wherein the forward direction of the diode and the forward direction of the optically active regions 110a, 11bb are preferably directed antiparallel to each other.
  • the optoelectronic component 100 can also be produced in a particularly simple manner.
  • FIG. 2A shows a so-called artificial wafer 200, on which a multiplicity of optoelectronic components 210 are produced and / or processed jointly.
  • the artificial wafer 200 is a wafer made of a circuit board material having the diameter of a silicon wafer.
  • a plurality of contact areas 130 and terminal areas 132 and 152 can be applied in a known manner, for example by means of photolithography.
  • a plurality of optically active regions 110 can be transferred from a subcarrier or growth substrate onto the synthetic wafer 200.
  • the artificial wafer 200 is in the individual optoelectronic component 210 parts.
  • the dicing of the art wafer 200 may be performed, for example, by dicing or other known methods for processing wafers.
  • possible cut lines 220 between optoelectronic components 210, each having four optically active regions 110, are shown.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a method for producing a plurality of optoelectronic components 300, which are illustrated in schematic sectional views in FIGS. 3A to 3C.
  • Each of the manufactured optoelectronic devices 300 comprises a plurality of optically active regions.
  • a carrier network 310 is provided. This is shown in FIG. 3A.
  • the carrier assembly 310 includes an auxiliary carrier 312 and a support member 120.
  • For the subcarrier 312 is z. As a sapphire or a silicon-containing auxiliary carrier.
  • the support members 120 may be glued to the submount 312.
  • the carrier assembly 310 is furthermore preferably designed as a connection carrier wafer with carrier elements 120 distributed over the composite over the composite.
  • a carrier element 120 may in particular correspond to an optoelectronic component 300 to be produced.
  • the carrier element 120 has an electrically insulating carrier body 314, on which a contact region 130 is formed, in particular deposited.
  • the carrier body 314 of the respective carrier element 120 is preferably formed as a heat sink.
  • the carrier body 314 expediently contains a material of high thermal conductivity, for. From 70 W / (m * K) or more, preferably from 100 W / (m * K) or more, more preferably from 200 W / (m * K) or more.
  • the carrier body 314 may in particular a ceramic, for. As an aluminum nitrite or alumina ceramic containing. These ceramic materials are characterized by high thermal conductivity. Heat generated in the optically active regions 110 during operation of the devices 300 to be manufactured can effectively be dissipated from the respective optically active via the heat sink Range 110 are dissipated. The risk of thermally induced damage to the optically active regions 110, in particular of semiconductor elements, is thereby reduced.
  • An electrically insulating carrier body 314 containing silicon can also be used.
  • a semiconductor body composite 320 with a carrier substrate 322 is provided.
  • a plurality of closely adjacent Halbleiterkörpem 324 is arranged on the carrier substrate 322.
  • the individual semiconductor bodies 324 are separated from one another by narrow separation trenches 180.
  • the semiconductor bodies 324 comprise a semiconductor layer sequence with a pn junction, which acts as an optically active region 110.
  • the semiconductor bodies 324 comprise a first connection contact, for example an anode connection, on a first surface, for example the top side of a layer stack, and a second connection contact, for example a cathode connection, on a second surface, for example the underside of a layer stack.
  • the semiconductor body 324 is a thin-film LED chip.
  • the first and / or the second terminal contacts are arranged at least in places between the semiconductor layer sequence and the carrier substrate 322.
  • a reflective layer is applied or formed which comprises at least one part the electromagnetic radiation generated in the semiconductor layer sequence reflects back into it;
  • the thin-film light-emitting diode chip has a support member 120, which is not the growth substrate on which the semiconductor layer sequence was epitaxially grown, but a separate support member 120, which was subsequently attached to the semiconductor layer sequence;
  • the semiconductor layer sequence has a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m or less;
  • the semiconductor layer sequence is free of a growth substrate.
  • free from a growth substrate means that a growth substrate which may be used for growth is removed from the semiconductor layer sequence or at least heavily thinned. In particular, it is thinned so that it alone or together with the epitaxial layer sequence is not self-supporting. The remainder of the highly thinned growth substrate is in particular unsuitable as such for the function of a growth substrate; and
  • the semiconductor layer sequence contains at least one semiconductor layer having at least one surface having a mixing structure, which leads in the ideal case to an approximately ergodic distribution of light in the semiconductor layer sequence, that is, it has the most ergodisch stochastic scattering behavior.
  • a basic principle of a thin-film light-emitting diode chip is described, for example, in the publication I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16) 18 October 1993, pages 2174 - 2176, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
  • Examples of thin-film light-emitting diode chips are described in the publications EP 0905797 A2 and WO 02/13281 A1, the disclosure content of which is hereby likewise included by reference.
  • a thin film light-emitting diode chip is, to a good approximation, a Lambertian surface emitter and is therefore suitable, for example, well for use in a headlight, for example a motor vehicle headlight.
  • three semiconductor bodies 324a which are adjacent in cross-section, are to be arranged on a carrier element 120.
  • the relative arrangement of the semiconductor bodies 324a on the support base 322 already corresponds to the relative arrangement of the semiconductor bodies 324a on the component 300 to be produced.
  • the semiconductor body composite 320 has semiconductor bodies 324b which do not extend over a contact region 130 of a carrier element 120.
  • the carrier substrate 322 is preferably formed from the growth substrate on which a semiconductor layer structure has been epitaxially grown, from which the semiconductor bodies 324 are formed.
  • the semiconductor bodies 324 may be formed from the semiconductor layer structure lithographically, in particular by means of a photolithographically formed mask and subsequent etching.
  • a spacing of adjacent semiconductor bodies 324 on the carrier substrate 322 may be 10 .mu.m or less, preferably 5 .mu.m or less, particularly preferably 2 .mu.m or less, z. B. 1 micron or 0.5 microns or less, in particular 0.1 microns.
  • the distance between adjacent semiconductor bodies 324 may be for example 1 ⁇ m.
  • the semiconductor bodies 324 can be processed without splitting, e.g. As sawing, the carrier substrate 322 are transferred to the carrier assembly 310. Therefore, the isolation trenches 180 between the semiconductor bodies 324 need not be adapted to the dicing process. Sawing requires relatively wide trenches between the semiconductor bodies 324, often 60 ⁇ m or more. In the context of the proposed method, the semiconductor bodies 324 may be tightly packed on the carrier substrate 322. By reducing the distance between the semiconductor bodies 324, the Increased yield of semiconductor material from the semiconductor layer structure. This increases the efficiency of the manufacturing process and reduces costs.
  • z For the formation of narrow separation trenches 180 between the semiconductor bodies 324 is z.
  • a mirror layer 326 is arranged on the semiconductor bodies 324.
  • the mirror layer 326 is furthermore arranged on the side of the respective semiconductor body 324 facing away from the carrier substrate 322.
  • further, in particular metallic, layers can be arranged, which however are not explicitly shown in FIG. 3A. It can, for.
  • a barrier layer protecting the mirror layer 326 may be provided. The risk of a reduction in reflectivity of the mirror layer 326 when mounting on the carrier element 120 can thus be reduced.
  • a TiW (N) layer as a barrier layer followed by an adhesion-promoting layer, e.g. B. a titanium layer, a platinum layer and a gold layer may be provided.
  • the carrier substrate 322 and the carrier assembly 310 are arranged relative to one another such that the semiconductor bodies 324 face the contact region 130 of the carrier element 120.
  • the semiconductor bodies 324a are deposited on the carrier element 120 over which they extend. This is shown in FIG. 3B.
  • the contact region 130 has three contact portions 318, in each of which a fastening layer 316 is arranged. Because of attachment regions 316 provided only in regions on the contact region 130, three contact subareas 318 rise above the contact region 130. This prevents semiconductor bodies 324b, which are not to be transferred to the carrier element 120, from coming into mechanical contact with the carrier assembly 310. The risk that not on the carrier assembly 310 to be transmitted semiconductor body 324b, z. B. by adhering to the contact portion 130, reach the carrier assembly 310, is reduced. Subsequently, the semiconductor body 324a to be mounted on the carrier assembly 310 are fastened via the attachment layers 316 on the carrier assembly 310, for. B. glued or soldered.
  • the semiconductor bodies 324 a which are connected to the semiconductor body composite 320, separated from the carrier substrate 322.
  • the separation can also be done before attaching.
  • the semiconductor bodies 324b which are not connected to the carrier assembly 310, remain on the carrier substrate 322.
  • the semiconductor bodies 324b remaining on the carrier substrate 322 can be attached to another carrier assembly 310 or another carrier member 120 of the same carrier assembly 310 using the method.
  • a semiconductor body composite 320 can be successively “harvested” by means of various carrier assemblies 310.
  • those semiconductor bodies 324 which extend over a carrier element 120 of the respective carrier assembly 310 are separated from the carrier substrate 322 and on attached to the carrier assembly 310.
  • defect semiconductor bodies 324a can advantageously be sorted out before being mounted on carrier composite 310. After testing the function of the semiconductor bodies 324a, in this case defective semiconductor bodies 324a remain on the carrier substrate 322 without being transferred to the carrier assembly 310. Defective semiconductor bodies 324a could thus be selectively sorted out before completion of the optoelectronic component, so that the function of the produced optoelectronic component is not impaired.
  • the selective removal of only a part of the semiconductor bodies 326 from the carrier substrate 322 can be carried out, for example, by means of a laser separation or detachment method.
  • an interface between the semiconductor body 324a to be separated and the carrier substrate 322 can be irradiated with laser radiation 330.
  • the adhesion of the semiconductor bodies 324 to the carrier substrate 322 is thereby reduced or destroyed and the semiconductor bodies 324a are separated from the carrier substrate 322.
  • the laser radiation 330 For separating the semiconductor bodies 324a, the carrier substrate 322 preferably radiates through.
  • the carrier substrate 322 is expediently transmissive to radiation for this purpose.
  • the semiconductor bodies 324a to be cut off can thereby be obtained by means of a wafer mask of the carrier assembly 310, from which the position of the carrier elements 120 of the carrier assembly 310 can be obtained, a predetermined arrangement of the carrier substrate 322 and the carrier assembly 310 relative to one another and optionally a wafer mask of the carrier substrate 322 from which the Arrangement of the semiconductor body 324 on the support substrate 322 can be obtained are selected.
  • the respective wafer map is expediently determined in advance and stored appropriately. In this way, the radiation 330 can be selectively directed to those semiconductor bodies 324a which are to be separated from the carrier substrate 322 and in particular have already been previously attached to the carrier assembly 310.
  • the carrier substrate 322 with the semiconductor bodies 324 not transferred to the carrier composite 310 can then be removed.
  • the remaining semiconductor bodies 324 can be fastened to a further carrier assembly 310. However, this is not shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the mirror layer 326 is arranged after attaching the semiconductor body 324 to the carrier composite 310 between the respective semiconductor body 324 and the carrier element 120, in particular between a first terminal contact of the semiconductor body 324a and the semiconductor body 324a associated attachment layer 316.
  • the semiconductor body 324a is expediently connected in an electrically conductive manner to the contact region 130.
  • the side of the semiconductor body 324a attached to the carrier assembly 310 facing away from the carrier element 120 is accessible for further process steps. This is shown in FIG. 3C.
  • the semiconductor bodies 324a may be on this side z. B. coated.
  • a passivation layer 340 may be applied to the carrier assembly 310 and in particular to the semiconductor bodies 324a.
  • the passivation layer 340 protects with Advantage of the semiconductor body 324a.
  • the passivation layer 340 can first of all be applied to the carrier assembly 310 over the entire area and subsequently removed in regions, in particular from the side of the semiconductor body 324a facing away from the carrier element 120, for electrical contact formation with the semiconductor bodies 324a.
  • a structure, in particular a coupling-out structure, by means of which a total reflection in the semiconductor bodies 324a can be disturbed are formed.
  • this is not explicitly shown in FIG. 3C.
  • the radiation output emerging from the semiconductor body 324a can thus be increased.
  • the side of the semiconductor body 324a facing away from the carrier element 120 can be etched for this purpose, for example.
  • a molding compound 342 in particular for a planarization layer 344, can be applied to the carrier composite 310.
  • BCB can be used for this purpose.
  • the molding compound 342 for the planarization layer 344 can be spun onto the carrier assembly 310.
  • the applied molding compound 342 is suitably cured.
  • a part of the molding compound 342 extending beyond the side of the semiconductor bodies 324a facing away from the carrier 120 can be removed from the carrier composite 310 before or after solidification of the molding compound 342.
  • the molding compound 342 may initially be applied completely to the carrier composite 310 and subsequently removed in regions, so that a molding compound layer is provided in a region of the component 300.
  • the planarization layer 344 may extend over the contact region 130.
  • the planarization layer 344 is arranged next to the respective semiconductor body 324a.
  • the planarization layer 344 preferably continues the surface of the semiconductor bodies 324a facing away from the carrier element 120.
  • the planarization layer 344 may also be covered by a thick passivation layer 340, e.g. B. with a thickness of 2 microns or more, preferably of 3 microns or more, more preferably of 5 microns or more, are formed.
  • a thick passivation layer 340 e.g. B. with a thickness of 2 microns or more, preferably of 3 microns or more, more preferably of 5 microns or more, are formed.
  • the separation trenches 180 are completely filled with the passivation layer 340.
  • z. B. from the molding compound 342 can therefore be dispensed 180 in the region of the separation trenches.
  • a thin attachment layer 316 and the preferably thin mirror layer 326 the surface profile with preference no pronounced elevations, z. B. of 15 microns or more, on.
  • a planarization layer with the thicknesses mentioned above for the passivation layer 340 can already provide sufficient surface finish smoothness.
  • an electrical contact structure 140 is applied to the side facing away from the carrier element 120 side of the respective semiconductor body 324, in particular deposited, for. B. vapor-deposited or sputtered.
  • the contact structure 140 can be lithographically deposited by means of a mask. However, this is not shown in FIG. 3C.
  • the contact structure 140 is preferably applied such that a part of the surface of the semiconductor body 324 facing away from the carrier element 120 for the radiation passage is not covered with the contact structure 140.
  • the contact structure 140 can be applied as a layer.
  • the contact structure 140 may have a thickness of 10 ⁇ m or less, preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, e.g. B. of 2 microns or less or 1 micron or less.
  • the contact structure may have a thickness of 1 ⁇ m.
  • the contact structure 140 may extend from the semiconductor bodies 324a, via the side of the planarization layer 344 facing away from the carrier element 120. The risk of a crack in the contact structure 140 when the edge of the semiconductor bodies 324a is exceeded is reduced by the smoothed surface profile.
  • the contact structure 140 can be designed as a metallization.
  • the contact structure 140 may include one or a plurality of metals, e.g. As gold, platinum and / or titanium included.
  • the contact structure 140 may optionally be galvanically reinforced after application.
  • An external electrical connection region 152 of the component 300 to be produced may be formed by means of an exposed region of the contact structure 140.
  • a further external electrical connection region 132 of the component 300 to be produced can be formed by means of an exposed region of the optionally-galvanically reinforced contact region 130, in particular not covered by the planarization layer 344.
  • one or more conversion elements for example, a luminescence conversion element 350 may be applied below, preferably a phosphor, z. B. in the form of phosphor particles.
  • the luminescence conversion element 350 By means of the luminescence conversion element 350, radiation generated in the active semiconductor bodies 324a can be converted into radiation of a different wavelength.
  • the device 300 to be produced can emit mixed-colored, preferably white light.
  • the mixed-color light may have contributions of the electromagnetic radiation generated in active areas of the semiconductor bodies 324a and the radiation converted by the luminescence conversion element 350.
  • the luminescence conversion element 350 can be applied as a layer to the semiconductor body 324a.
  • z. B. a lithographic process, in particular a photolithographic process.
  • Luminescence conversion element 350 on one or, as shown in Figure 3C, are placed together on a plurality of Halbleiterkörpem 324 a.
  • a further conversion element preferably an optical element 352 for beam shaping, such as a lens, on the carrier assembly 310 and in particular the semiconductor body 324a, z. B. on the contact structure 140 and / or on the Lumineszenzkonversionselement 350, are applied.
  • the optical element 352 can be applied as a discrete element or as an element composite with a plurality of optical element regions. However, this is not shown in FIG. 3C. An element composite is expediently divided after application into a plurality of optical elements.
  • the carrier assembly 310 can be divided into a plurality of optoelectronic components 300. This can be done by removing the subcarrier 312 from the carrier assembly 310, but is not explicitly shown in Figure 3 C.
  • the mirror layer 326 is disposed between the support member 120 and the semiconductor bodies 324a.
  • the radiation exit from the semiconductor body 324a takes place via the side of the semiconductor body 324a facing away from the carrier element 120. Due to the mirror layer 326, a high radiation output can be achieved on the radiation exit side.
  • connection surface 132 may lie in the plane of the carrier element 120 and the connection surface 152 in the plane of the planarization layer 344. Furthermore, both connection surfaces 132 and 152 lie on the side of the carrier element 120 on which the semiconductor bodies 324 are arranged.
  • the simultaneous assembly of a plurality of devices 300 according to the method described above is extremely cost effective. Separate processing steps for individual components 300 can be largely or completely avoided.
  • a contact 154 which is electrically conductively connected to the side of the semiconductor body 324 facing away from the carrier element 120, can extend from this side in the direction of the side of the carrier element 120 facing the semiconductor body 324a.
  • the contacting 154 may be electrically conductively connected on this side of the carrier element 120 with an additional connection region formed on the carrier element 120.
  • a carrier element 120 can be used, on which two electrical connection regions are formed, which are electrically insulated from one another.
  • FIGS. 4A to 4C show cross sections through optoelectronic components 400 in different process stages of a further production method.
  • FIGS. 4A and 4B show intermediate steps of the method.
  • Each of the manufactured optoelectronic components 400 comprises a plurality of optically active regions.
  • a carrier network 310 is provided. This is shown in FIG. 4A.
  • the carrier assembly 310 comprises a carrier element 120.
  • the carrier composite 310 has a plurality of device regions 410.
  • the component regions 410 are formed by regions of the carrier element 120 and shown separated from one another in FIG. 4A by the dashed dividing line 412.
  • the carrier element 120 is expediently designed to be electrically insulating.
  • the electrical contact region 130 preferably contains or consists of a metal or a plurality of metals or a metal compound.
  • Each device region 410 may include one or more terminal conductor layers 420.
  • the lead layer 420 may be applied to the support member 120, e.g. B. deposited, be. For example, vapor deposition or sputtering is suitable for this purpose.
  • the connection conductor layer 420 preferably contains a metal, for. As gold, or consists of it. After the connection conductor layer 420 has been applied, the connection conductor layer 420 can be galvanically reinforced. The current carrying capacity of the lead layer 420 is thus increased.
  • the lead layer 420 may be patterned, for example, by means of a mask, such as a photomask.
  • connection conductor layer 420 On the side of the connection conductor layer 420 facing away from the carrier element 120, a fastening layer 316 of the respective contact region 130 is arranged.
  • the attachment layer 316 is expediently made electrically conductive. The same applies to the connection conductor layer 420.
  • the attachment layer 316 can be used as a solder layer, for. B. as a gold-tin solder layer, or as electrically conductive adhesive layer formed, for. B. as Silberleitklebe Anlagen be executed.
  • the attachment layer 316 can be applied to the carrier element 120 by means of a suitable mask. However, this is not explicitly shown in FIG. 4A.
  • connection part 422 can project beyond the attachment layer 316.
  • the connection part 422 can be used as a connection plate, for. Example, as a metal plate, be executed, the connection part 422 may be applied to the support member 120 and in particular to the connection conductor layer 420.
  • a thickness of the terminal conductor layer 420 is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, e.g. B. 1 micron or less.
  • the thickness of the attachment layer 316 is preferably 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, e.g. B. 2 microns or less.
  • the terminal part 422 may have a thickness of 15 ⁇ m or less, preferably 8 ⁇ m or less.
  • the carrier element 120 can be designed as a foil.
  • the carrier element 120 may in particular have a thickness of 80 .mu.m or less, preferably 50 .mu.m or less, more preferably 40 .mu.m or less, for example. B. 30 microns or less than 20 microns or less.
  • the region of the carrier element 120 occupied by the attachment layer 316 forms a contact subregion 318 of the respective device region 410. In the contact subregion 318, semiconductor bodies 324 can be attached to the carrier assembly 310 and / or electrically connected.
  • the carrier element 120 is preferably radiation-transmissive for an electromagnetic radiation semiconductor component 324.
  • the carrier element 120 may comprise or consist of glass or a glass film.
  • the component regions 410 are preferably distributed over the carrier composite 310 and in particular the carrier element 120 in a planar manner.
  • a semiconductor body composite 320 is provided.
  • the semiconductor body composite 320 has a carrier substrate 322.
  • On the carrier substrate 322 a plurality of semiconductor bodies 324 is arranged and in particular fixed.
  • the semiconductor bodies 324 are preferably distributed over the carrier substrate 322 in a planar manner.
  • the semiconductor bodies 324 each comprise an optically active region 110.
  • the optically active region 110 is preferably designed to generate electromagnetic radiation.
  • the respective semiconductor body 324 is preferably designed as a luminescence diode semiconductor body (LED).
  • the semiconductor bodies 324 each comprise a semiconductor layer sequence.
  • the optically active region 110 may be arranged between two semiconductor layers 430 and 432.
  • the semiconductor layers 430 and 432 are preferably of different conductivity types, in particular doped for different conductivity types (n-type or p-type).
  • the semiconductor layer 430 may be n-type or p-type.
  • the semiconductor bodies 324 are furthermore preferably grown epitaxially.
  • a semiconductor layer structure for the semiconductor bodies 324 may be epitaxially grown on a growth substrate, e.g. B. by metal-organic gas phase epitaxy (MOVPE) deposited be. From the semiconductor layer structure then semiconductor body 324, z. B. by etching, are formed.
  • MOVPE metal-organic gas phase epitaxy
  • the semiconductor body assembly 320 and the carrier assembly 310 are arranged relative to one another such that the semiconductor bodies 324 face the component regions 410.
  • the semiconductor bodies 324 are furthermore preferably arranged on the carrier substrate 322 in a regular pattern.
  • the carrier assembly 310 and the semiconductor body assembly 320 are matched to one another in such a way that the respective semiconductor body 324 extends over the contact portion 318, that is to say the respective attachment layers 316 of the component regions 410, which is assigned to this semiconductor body 324.
  • either an arrangement of the semiconductor bodies 324 on the carrier substrate 322 corresponding to the predetermined contact portions 318 of a carrier assembly 310 may be formed or the contact portions 318 of a carrier assembly 310 may be formed on the carrier substrate 322 according to a predetermined arrangement of semiconductor bodies 324.
  • semiconductor bodies 324 which are arranged on the growth substrate, can be fastened on an intermediate carrier. However, this is not shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the growth substrate may then be removed from the semiconductor bodies 324.
  • a laser separation method or etching is suitable.
  • Semiconductor bodies 324 may be selected from the semiconductor bodies 324 arranged on the intermediate carrier and connected to the carrier substrate 322 such that the arrangement of the semiconductor bodies 324 arranged on the carrier substrate 322 corresponds to that of the contact portions 318.
  • semiconductor bodies 324 are expediently removed selectively from the intermediate carrier and transferred to the carrier substrate 322 in accordance with the arrangement of the contact portions 318.
  • An intermediate carrier can then be dispensed with.
  • the carrier substrate 322 for example, a layer, for. A foil, such as a theme release foil.
  • the film may be arranged on an additional subcarrier, not shown in FIG. 4A, in order to give the semiconductor body composite 320 increased mechanical stability.
  • the carrier assembly 310 and the carrier substrate 322 are arranged relative to one another such that the semiconductor bodies 324 come into mechanical contact with the carrier assembly 310, in particular the attachment layers 316 of the component region 410 assigned to the respective semiconductor body 324. Subsequently, the semiconductor bodies 324 can be fixed in the contact regions 130.
  • the semiconductor bodies 324 can be separated from the carrier substrate 322.
  • the carrier substrate 322 can be detached from the semiconductor bodies 324. This is z.
  • a laser separation method or etching If a thermorelease film is used for the carrier substrate 322, then the semiconductor bodies 324 can be separated from the carrier substrate 322 by heating the thermorelease film. The adhesion-imparting effect of a Themoireleasefolie is reduced by heating.
  • the carrier substrate 322 may be removed, as shown in FIG. 4B.
  • connection conductor layer 420 is arranged in regions, preferably only in regions, between the support element 120 and the semiconductor body 324.
  • the side of the respective semiconductor body 324 facing the support element 120 is therefore advantageously not completely shaded by the contact part region 318. An absorption of electromagnetic radiation in the device region 410 can be kept so low.
  • the attachment layer 316 is the entire surface, the connection conductor layer 420 only partially disposed between the semiconductor body 324 and the support member 120.
  • the connection part 422 may extend next to the semiconductor body 324 as far as the side of the semiconductor body 324 facing away from the carrier element 120.
  • a mirror layer 326 can be applied to the side of the semiconductor bodies 324 remote from the carrier element 120.
  • the mirror layer 326 may alternatively already be arranged on the semiconductor body 324 still arranged on the carrier substrate 322. Expediently, the mirror layer 326 is then arranged between the respective semiconductor body 324 and the carrier substrate 322.
  • the mirror layer 326 is preferably designed to be electrically conductive and in particular electrically conductively connected to a connection contact of the optically active regions 110.
  • the mirror layer contains a metal or a metal compound.
  • the mirror layer 326 includes or consists of gold, aluminum or silver. Such materials are characterized by high reflectivity for an electromagnetic radiation generated in the optically active region 110.
  • the mirror layer 326 may have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 800 nm or less, more preferably 500 nm less, e.g. B. of 300 nm or less.
  • a molding compound 342 is subsequently applied on the carrier assembly 310.
  • the molding compound 342 is preferably electrically insulating. Furthermore, the molding compound 342 is preferably permeable to radiation to be generated in the optically active region 110. A short circuit of the optionally exposed optically active regions 110 via the molding compound 342 is thus avoided.
  • the molding compound 342 may include or consist of, for example, BCB.
  • the molding compound 342 is applied to the Carrier composite 310 spin-coated. Then, the molding compound 342 is solidified, for. B. by means of thermal curing.
  • the molding compound 342 As far as the side facing away from the carrier element 120 side of the semiconductor body 324 is covered with the molding compound 342, which is arranged on this side of the semiconductor body 324 part of the molding compound 342 is removed. The side facing away from the support member 120 side of the semiconductor body 324 is thereby exposed again.
  • the optionally cured molding material can be ground for this purpose. Also, a so-called fly-cutting V experienced is suitable for the removal of the optionally cured molding compound 342.
  • the molding compound 342 advantageously protects the semiconductor bodies 324.
  • the contact structure 140 may, for. As titanium, platinum and / or gold.
  • the contact structure 140 may have a thickness of 5 .mu.m or less, preferably 3 .mu.m or less, more preferably 2 .mu.m or less, eg. 1 ⁇ m or less, 800 nm or less, 500 nm or less, or 300 nm or less.
  • the contact structure 140 For the application of the mirror layer 326 and / or the application of the contact structure 140, for example, a deposition method, such as sputtering or vapor deposition are suitable.
  • the contact structure 140 preferably extends in layers and in particular over a large area over the semiconductor bodies 324.
  • the contact structure 140 is electrically conductively connected to the semiconductor bodies 324, in particular via the mirror layer 326. Via the connection part 422 and the contact structure 140, the semiconductor body 324 can be electrically contacted.
  • the contact structure 140 may extend beyond the side facing away from the support member 120 side of the solidified molding compound 342.
  • a planarization layer 344 is preferably formed.
  • the carrier assembly 310 can be separated along the cutting line 440 into individual optoelectronic components 400, which in each case comprise at least one, preferably exactly one, component region 410.
  • the separation can be done for example by sawing or a laser-assisted separation process.
  • the molding compound 342 can be cut through.
  • FIG. 4C shows a schematic sectional view of an optoelectronic component 400 produced in accordance with the method described above.
  • the optoelectronic component 400 has a carrier element 120. This is preferably separated from the carrier assembly 310. Furthermore, the component 400 has a planarization layer 344. This is arranged next to the semiconductor bodies 324 and may be formed from the molding compound 342. Via the connection part 422 and the contact structure 140, the component 400 may be connected to an external conductor element, for. As a conductor or printed circuit board, are electrically connected, z. B. by soldering.
  • the component is designed in particular surface mountable.
  • An electrical contact in particular the connection conductor layer 420, is arranged in regions between the semiconductor body 324 and the carrier element 120 and extends adjacent to the semiconductor body 324.
  • External electrical connection regions 132 and 152 are formed on the side remote from the carrier element 120 of the device 400.
  • the support member 120 of Figure 2 has an electrically insulating support body, for. As glass, on, on which the contact portion 130 is formed.
  • the contact region 130 is expediently irradiated by the radiation generated in the semiconductor body 324 during operation of the device 400.
  • the component 400 preferably has a continuous single side surface 450. This can be formed by the carrier element 120 and optionally the planarization layer 344. By means of the mirror layer 326, electromagnetic radiation generated in the semiconductor body 324 can be reflected in the direction of the carrier element 120. The radiation output coupled out by the carrier element 120 is thus increased.
  • An overall height of the device 400 may be 500 ⁇ m or less, preferably 250 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, e.g. B. 35 microns, amount.
  • the semiconductor body 324 may have a thickness of 10 ⁇ m or less, preferably 7 ⁇ m or less.
  • a thickness of the support member 120 may be 50 ⁇ m or less, preferably 40 ⁇ m or less, particularly preferably 30 ⁇ m or less.
  • the arranged on the support member 120 part of the device 400 may have a total thickness of 10 microns.
  • the carrier element 120 may have a thickness of 30 ⁇ m and the remaining part of the component 400 a total thickness of 8 ⁇ m.
  • the semiconductor body 324 may have a thickness of 6 ⁇ m.
  • the optically active regions 110 of FIGS. 4A to 4C have a substantially square cross section in plan view.
  • differently shaped optically active regions 110 can advantageously be used.
  • the individual optically active regions 110 are interlocked with each other or engage at least partially in one another. The production and arrangement of such toothed-together optically active regions 110 will be explained further in the following exemplary embodiments.
  • FIG. 5 shows a plan view of a plurality of optically active regions 110, which are arranged below a common contact structure 140.
  • the individual optically active elements 110 are contacted in different areas of their surface via the contact structure 140, which in the exemplary embodiment is nested in one another by photolithographically applied conductor tracks.
  • the optically active regions 110 are designed in the shape of equilateral triangles.
  • the use of equilateral triangles enables easy production and gearing of the individual optically active Areas 110. In this way, particularly densely packed radiation surfaces, in particular luminous surfaces, can be constructed with a multiplicity of individual optically active regions 110.
  • the individual optically active regions 110 can be connected like a single larger optically active region. If a defect occurs in one of the optically active regions 110, for example because a semiconductor body 324 has been destroyed by contamination in the growth process, the other optically active regions 110 remain functional and can partially replace the task of the defective optically active region 110.
  • FIG. 6 shows a further arrangement of an optoelectronic component having a multiplicity of optically active regions 110. Taken together, the optically active regions 110 form a square luminous surface 600. The luminous surface 600, however, is divided internally into a multiplicity of stripe-shaped optically active regions 110, so that local defects only occur slightly affect the luminous power of the optoelectronic device.
  • the optoelectronic component according to FIG. 6 also has a common contact structure 140, via which all the optically active regions 110 of the luminous area 600 are contacted together.
  • FIG. 7 shows a further luminous area 600 of an optoelectronic component, in which a multiplicity of optically active areas 110 are arranged.
  • the optically active regions 110 are in turn made strip-shaped. Unlike the exemplary embodiment illustrated in FIG. 6, however, the individual optically active regions 110 are interlocked with one another. In this way, the impact of the failure of a single optically active region 110 for the overall effect of the optoelectronic device can be further reduced.
  • FIGS. 8A, 8B and 8C show a further luminous area 600 of a further optoelectronic component 800.
  • FIG. 8A shows a plan view of the luminous surface 600 which is rectangular from the viewing direction.
  • the luminous area 600 is divided into a first optically active area 110a and an adjacent second optically active area 11 Ob.
  • the upper luminous area 110a in FIG. 8A is separated from the lower luminous area 110b by a narrow dividing trench 180.
  • the dividing trench 180 has a meandering characteristic.
  • the first optically active area 110a and the second optically active area 11bc are complementary to one another.
  • the second optically active region 110b has two recesses 820b. In each case a tongue 830a of the first optically active region 110a protrude into the recesses 820b. Conversely, a tongue 830b of the second optically active region 110b projects into a recess 820a of the first optically active region HOa formed by the two tongues 830a.
  • the luminous area 600 By dividing the luminous area 600 by means of the meandering separation trench 830, a distinction between the individual optically active areas HOa and 110b is practically impossible. If the luminous area 600 has, for example, an edge length of 1 mm, 500 ⁇ m, 200 ⁇ m, 100 ⁇ m, 50 ⁇ m, 20 ⁇ m or even only 10 ⁇ m, the optically active areas 110a and 110b "merge" into the uniform luminous area 600.
  • the two optically active regions 110a and 11bh are arranged to emit electromagnetic radiation of different wavelengths.
  • the first optically active region 110a can emit visible light in the blue wavelength range, for example between 450 and 500 nm wavelength, while the second optically active region 110b emits yellow light, for example between 560 and 590 nm wavelength. Since the light emitted by the two optically active regions HO is superimposed on an observer of the component, the impression of a white luminous surface 600 is produced by means of additive color mixing.
  • the two adjacent optically active regions 110a and 110b may be configured to emit electromagnetic radiation of the same color, and the emitted electromagnetic radiation of the two adjacent optically active regions 110a and 110b may have deviations of the wavelengths of the radiation from each other. Deviations of the wavelengths of the radiation may occur with active regions structured from the same epitaxial layer sequence and with active regions derived from different epitaxial layer sequences.
  • the first optically active region 11 Oa can emit visible light in the blue wavelength range, for example between 450 and 475 nm wavelength, while the second optically active region 110b also emits visible light in the blue wavelength range, for example between 475 and 500 nm wavelength. Since the light emitted by the two optically active regions 110 is superimposed on an observer of the component, deviations of the wavelengths can be compensated for by a specific combination of suitable optically active regions, so that overall a single-color homogeneous overall illumination impression is advantageously produced.
  • the first optically active region 110a and the second optically active region 110b are electrically connected to one another via a common contact structure 140.
  • the common contact structure 140 consists of two nested, annular conductor tracks 840 and an additional lead, which connects the two annular conductor tracks 840 with an external voltage potential.
  • the contact structure 140 serves for contacting an anode structure or cathode structure of a semiconductor body 324.
  • the contact structure 140 or the conductor tracks 840 that form them are relatively thin, so that sufficient light can still emerge from the first optically active area 110a and the second optically active area 110b through the contact structure 140.
  • the printed conductors 840 are designed as printed circuit traces produced by photolithography and have a diameter of 1 ⁇ m or less, for example 1 ⁇ m or less. B. 0.5 microns, on.
  • FIGS. 8B and 8C show two different cross sections through the optoelectronic component 800. It can be seen in cross-section that the first optically active region 110a and the second optically active region 110b are arranged on a common carrier element 120. At the interface between the Carrier element 120 and the optically active regions 11 Oa and 11 Ob is a flat contact region 130. Between the planar contact region 130 and the contact structure 140, an operating voltage for supplying the optically active regions 110a and 110b can be applied.
  • optically active regions 110a and 110b penetrate or engage in one another, at least in regions of the luminous surface 600.
  • the optically active regions 110a and 110b penetrate or engage in one another, at least in regions of the luminous surface 600.
  • there is only one optically active area 110 in the illustrated example the second optically active area 110b.
  • the configuration of the optically active regions 110a and 110b shown in FIGS. 8A to 8C is mechanically relatively unstable because of the tongues 830.
  • the optically active region 110 is then connected in a planar manner to the carrier element 120.
  • the optically active region 110 can be soldered or glued on the contact surface 130.
  • the first optically active region 110a and the second optically active region 11bb are separated from one another in a further method step.
  • a mask in the form of the meandering trench 180 can be applied to the surface of the optically active region 110.
  • the separation trench 180 is established between the first optically active region 110a and the second optically active region 110b.
  • the separation trench 180 can either extend in depth through the entire layer stack, as shown in FIG. 8B, or only such layers from one another separating, which have a high transverse conductivity. However, this is not explicitly shown in FIGS. 8A to 8C.
  • optically active regions 110 can be supplied with an operating voltage via a common contact structure 140. This is shown for example in FIG. Two first optically active regions 110 and two second optically active regions 110b are combined to form a common luminous surface 600.
  • the contact structure 140 extends over all four optically active regions 110 and supplies them with an operating voltage.
  • the luminous area 600 is thus subdivided both by division into substructures and by interengagement of adjacent, mutually complementary optically active areas 110a and 110b.
  • An occurrence of a defect or a standard deviation with respect to a wavelength or intensity of a generated electromagnetic radiation in one of the four optically active regions 110 thus only leads to a minimal impairment of the luminosity of the luminous area 600.
  • an optoelectronic component with two adjacent optically active regions 110a and 110b is shown in FIG. 10, in which the individual optically active regions 110a and 110b can be supplied with an operating voltage via separate contact structures 140a and 140b. Due to the separate supply of the first optically active region 110a and the second optically active region 110b, these can be controlled separately from one another. This is particularly advantageous when the adjacent optically active regions 110a and 110b are designed to generate electromagnetic radiation 170 of different wavelengths.
  • semiconductor layers of the optically active regions 110a and 110b may be differently doped. If the first optically active region 110a emits, for example, visible light in the red wavelength range and the second optically active region light in the green wavelength range, the luminous area 600 can, depending on the supply of the first or second optically active region 110a or 110b, with a suitable operating voltage either green, red or, at common supply, yellow light up. Due to the special configuration of the optically active regions 110a and 110b, a separation of the green and red luminous regions 110a and 11b is no longer possible.
  • FIGS. 1A to 1F further possibilities for a particularly close arrangement of adjacent optically active regions 110 are shown.
  • different contact structures 140 for supplying the plurality of optically active regions 110 are shown in FIGS. 1A to 1F.
  • the individual optically active regions 110 of the embodiment illustrated in FIG. 1A have the shape of an isosceles L's or an arrowhead. Both the one above the other shown in the figure I IA and the juxtaposed columns of optically active regions 110 interlock.
  • the illustrated contact structures 140 connect the optically active regions 110 of one column each.
  • the optically active regions 110 illustrated in FIG. 1 IB are designed essentially in the shape of an egg clock or in the form of two partially overlapping diamonds. They too interlock with each other in a variety of ways, so that individual optically active regions 110 can no longer be resolved with the naked eye.
  • Two diamond-shaped contact regions 140 each supply a plurality of the optically active regions 110 with an operating voltage.
  • the optically active regions 110 of FIG. 1 IC are configured diamond-shaped. This allows a particularly compact arrangement of adjacent optically active regions 110 and their separation by straight-line isolation trenches 180. Two diamond-shaped contact regions 140 each supply four optically active regions 110 with an operating voltage.
  • FIG. 1 ID A comparatively close arrangement of optically active regions 110 is also possible through the use of a honeycomb structure, as shown in FIG. 1 ID.
  • all the optically active regions 110 are connected via a common contact structure 140 and can thus be operated as a unitary component.
  • FIG. 1 IE nine round optically active regions 110 are shown, which are arranged essentially in a matrix structure. In this case, the optically active regions 110 of a middle column are offset relative to the center of the circles of the two adjacent columns.
  • FIG. 1 IE in each case three optically active regions 110 are electrically connected to one another via a common, triangular contact structure 140.
  • FIG. 1 IF shows a further embodiment in which optically active regions 110 in the form of puzzle pieces are formed.
  • the individual optically active regions 110 engage in one another in a variety of ways and are connected to an electrical potential via a plurality of contact structures 140, which are not assigned to individual optically active regions 110.
  • the separating trenches 180 of the embodiment according to FIG. 1 IF are curves with a relatively complicated structure, so that the structure of the luminous surface according to FIG. 1 IF, which is in itself raster-like, can no longer be recognized during operation.
  • FIG. 12 shows a further embodiment of an optoelectronic component.
  • the optoelectronic component has a luminous surface 600, which is configured rectangular.
  • the luminous area 600 is relatively large. For example, it has an edge length of about 1 mm.
  • the probability that at least one defect occurs within the base area with the dimensions of the luminous area 600 is relatively high.
  • the semiconductor body 324 assigned to the luminous area 600 is subdivided into a multiplicity of optically active areas 110.
  • This substructure consisting of 25 optically active regions 110 in the exemplary embodiment, has a matrix structure.
  • the individual optically active regions 110 are connected to each other via a common contact structure 140 nested photolithographically applied tracks 840 interconnected. If only one of the optically active regions 110 comprises a defect, the other optically active regions 110 in the region of the luminous surface 600 are not directly affected by the defect.
  • a separation of a semiconductor body 324, for example a light-emitting diode chip, with the dimensions of the luminous area 600 into a plurality of smaller optically active areas 110 can be performed on a carrier element 120 before or after the above-described transfer of the semiconductor bodies 324 from a carrier substrate 322, in particular a growth substrate become.
  • Various etching methods, in particular plasma etching methods, are suitable for separating semiconductor bodies into a plurality of substructures.
  • a plurality of optically active regions 110 are disposed over a common contact structure 140 and over one not shown in FIG Contact area 130 connected together with an electrical operating voltage, a short circuit in one of the optically active regions 110 to a failure of the entire component.
  • individual optically active regions 110 are electrically isolated from each other.
  • the individual optically active regions 110 are separated from adjacent optically active regions by separating trenches 180.
  • the individual optically active regions 110 are checked for their function before the contact structure 140 is applied. If it is determined that the optically active region 110a is defective and in particular has a short circuit between a first connection contact on the upper side and a second connection contact on the underside, the conductor track 840 is severed at separation points 850 after application of the common contact structure 140.
  • a laser separation method is suitable for this purpose.
  • the individual optically active regions 110 can preferably be tested in the wafer composite by applying a multiplicity of contact needles.
  • optically active regions 110a identified as defective are marked as defective in a data structure, for example a wafer map, assigned to the carrier assembly 310 and electrically isolated from the remaining optically active regions 110b in a later processing step, for example after application of the contact structures 140.
  • the optoelectronic components described in the exemplary embodiments are preferably used for the production of illumination elements and therefore generate electromagnetic radiation in the visible wavelength range, for example in the range of 400 to 800 nm.
  • electromagnetic radiation may be generated or detected in the short-wave ultraviolet (UV) or long-wave infrared (IR) region.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement, aufweisend eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen Trägerelement (120) angeordneten optisch aktiven Bereichen (110). Gemäß unterschiedlichen Ausgestaltungen sind benachbarte optisch aktive Bereiche (110) derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche (110) für einen Beobachter des Bauelements mit bloßem Auge nicht mehr unterscheidbar sind. Alternativ sind benachbarte optisch aktive Bereiche (110) derart ausgestaltet und angeordnet, dass sie in planarer Richtung des Trägerelements (120) zumindest teilweise ineinander greifen. Die Erfindung betrifft des Weiteren Herstellungsverfahren zur Herstellung derartiger optoelektronischer Bauelemente und eines Wafers mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche.

Description

Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und eines Wafers
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement aufweisend eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordneten optisch aktiven Bereichen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronisches Bauelements sowie eines Wafers.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 005 497.6, deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen wird.
Optoelektronische Bauelemente mit einer Mehrzahl von gesonderten optisch aktiven Bereichen sind vielfach bekannt. Beispielsweise ist es aus dem Bereich der Kfz- Beleuchtung bekannt, eine Mehrzahl von einzelnen Leuchtdiodenelementen, auch als LED-Chips bezeichnet, auf einem gemeinsamen Trägerelement oder in einem gemeinsamen Gehäusekörper anzuordnen. Das gemeinsame Trägerelement dient dabei zur elektrischen Kontaktierung und/oder Kühlung der einzelnen LED-Chips.
Werden eine Vielzahl von LED-Chips nebeneinander angeordnet, ergibt sich zudem ein flächiges Leuchtelement. Flächige Leuchtelemente sind für eine Vielzahl von Anwendungen besonders gut geeignet.
Obwohl derart aufgebaute Bauelemente eine Vielzahl von Vorteilen und Anwendungen aufweisen, ist deren Herstellung verhältnismäßig aufwändig. Insbesondere müssen die einzelnen optisch aktiven Bereiche einzeln getestet und auf dem Trägerelement angeordnet werden. Verzichtet man auf den Test einzelner optisch aktiver Bereiche, wird die Herstellung des Bauelements zwar vereinfacht, die Qualität der hergestellten Bauelemente ist jedoch oft unbefriedigend. Beispielsweise kann es vorkommen, dass defekte optisch aktive Bereiche verbaut werden, die in dem fertig gestellten Bauelement einen Kurzschluss verursachen. Des Weiteren ist es möglich, dass einzelne optisch aktive Bereiche mit einer anderen Farbe oder einer anderen Intensität als die verbleibenden optisch aktiven Bereiche leuchten und so die Lichtausbeute, Effektivität oder Ästhetik der Lichtquelle mindern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, verbesserte Herstellungsverfahren und verbesserte optoelektronische Bauelemente zu beschreiben, bei denen die Qualität der Bauelemente auch bei vereinfachter Herstellung gewahrt bleibt. Insbesondere sollen die zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Bauelemente benötigten Verfahrensschritte reduziert werden, ohne dass hierdurch die Ausbeute des Herstellungsprozesses reduziert wird.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement, aufweisend eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordneten optisch aktiven Bereichen gelöst, wobei die optisch aktiven Bereiche derart angeordnet und/oder ausgestaltet sind, dass wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche aus Richtung der von Trägerelement abgewandten Seite für einen Beobachter des Bauelements mit bloßem Auge nicht mehr unterscheidbar sind.
Durch eine Anordnung und/oder Ausgestaltung benachbarter optisch aktiver Bereiche derart, dass sie für einen Beobachter mit bloßem Auge nicht mehr unterscheidbar sind, wird eine Funktion des einen optisch aktiven Bereichs im Falle eines Defekts oder einer Normabweichung zumindest teilweise von dem benachbarten zweiten optisch aktiven Bereich übernommen. Somit führen Defekte oder Normabweichungen einzelner optisch aktiver Bereiche eines optoelektronischen Bauelements zu einer geringeren, im Regelfall nicht mehr wahrnehmbaren Beeinträchtigung der Funktion des optoelektronischen Bauelements.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist sind die optisch aktiven Bereiche auf dem Trägerelement derart versetzt angeordnet, dass benachbarte optisch aktive Bereiche puzzleartig, parkettartig, reißverschlussartig oder sägezahnartig ineinander greifen. Durch das Ineinandergreifen benachbarter optisch aktiver Bereiche wird die Bedeutung einzelner optisch aktiver Bereiche für das zu erreichende Gesamtergebnis für einen Beobachter wesentlich reduziert. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Mehrzahl optisch aktiver Bereiche in einer Zeilen-, Spalten- oder Matrixstruktur angeordnet, wobei einzelne Zeilen-, Spalten- bzw. Matrixelemente durch einen schmalen Trenngraben voneinander getrennt sind, dessen Breite in der Größenordnung einer dominanten Wellenlänge einer von den optisch aktiven Bereichen emittierbaren elektromagnetischen Strahlung liegt. Dadurch, dass eine Mehrzahl optisch aktiver Bereiche räumlich so dicht benachbart angeordnet sind, dass die zwischen ihnen existierenden Trenngräben optisch nicht mehr wahrnehmbar sind, entsteht der Eindruck einer einheitlich strahlenden Fläche.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein optoelektronisches Bauelement, dass eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordneten optischen Bereichen aufweist, wobei wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche derart auf dem Trägerelement angeordnet sind, dass sie in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements zumindest teilweise ineinander greifen.
Durch ein zumindest teilweises Ineinandergreifen benachbarter optisch aktiver Bereiche wird die üblicherweise vorhandene klare Abgrenzung zwischen benachbarten Bauelementen aufgehoben, so dass einzelne Funktionsbereiche einer Strahlungs- bzw. Detektorfläche scheinbar miteinander verschmelzen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist ein erster optisch aktiver Bereich der benachbarten optisch aktiven Bereiche in der Erstreckungsrichtung eine Aussparung auf und ein zweiter optisch aktiver Bereich der benachbarten optisch aktiven Bereiche ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass er sich in der Erstreckungsrichtung zumindest teilweise in die Aussparung des ersten optisch aktiven Bereichs erstreckt. Durch das teilweise Erstrecken des zweiten optisch aktiven Bereichs in eine Aussparung des ersten optisch aktiven Bereichs übernimmt der zweite optisch aktive Bereich eine Funktion des ersten optisch aktiven Bereichs zumindest teilweise.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der zweite optisch aktive Bereich in der Erstreckungsrichtung des Trägerelements eine Aussparung auf und der erste optisch aktive Bereich ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass er sich in der Erstreckungsrichtung zumindest teilweise in die Aussparung des ersten optisch aktiven Bereichs erstreckt. Auf diese Weise übernimmt der erste optisch aktive Bereich teilweise auch eine Funktion des zweiten optisch aktiven Bereichs.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement wenigstens einen elektrischen Kontaktbereich auf, wobei wenigstens einer der optisch aktiven Bereiche über den wenigstens einen Kontaktbereich mit einem ersten elektrischen Potenzial verbindbar ist. Durch das Vorsehen eines elektrischen Kontaktbereichs auf dem Trägerelement wird eine elektrische Kontaktierung eines der optisch aktiven Bereiche ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Trägerelement eine Mehrzahl von separaten elektrischen Kontaktbereichen auf. Durch die Mehrzahl von separaten Kontaktbereichen können unterschiedliche optisch aktive Bereiche des optoelektronischen Bauelements wahlweise mit einer Betriebsspannung versorgt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die wenigsten zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche auf einem gemeinsamen Kontaktbereich angeordnet. Sind die wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche gemeinsam in einem Kontaktbereich angeordnet, können sie als ein einheitlicher optisch aktiver Bereich versorgt und betrieben werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche in wenigstens zwei benachbarten Kontaktbereichen der Mehrzahl der Kontaktbereiche angeordnet. Sind die benachbarten optisch aktiven Bereiche in benachbarten Kontaktbereichen angeordnet, können diese einzeln angesteuert und mit unterschiedlichen Betriebsspannungen versorgt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche über eine gemeinsame Kontaktstruktur mit einem zweiten elektrischen Potenzial verbindbar. Durch die gemeinsame Kontaktstruktur wird ein zweiter Anschluss zum Betrieb der optisch aktiven Bereiche hergestellt. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die gemeinsame Kontaktstruktur wenigstens eine Leiterbahn, die die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche elektrisch miteinander verbindet. In einer weiteren Ausgestaltung ist die wenigstens eine Leiterbahn fotolithographisch auf eine dem Trägerelement abgewandte Seite der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche aufgetragen. Durch Verwendung fotolithographisch aufgetragener Leiterbahnen werden benachbarte, sehr kleine optisch aktive Bereiche elektrisch miteinander verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die wenigstens eine Leiterbahn wenigstens eine vorbestimmte Trennstelle auf, wobei wenigstens einer der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche durch Trennen der wenigstens einen Leiterbahn an der Trennstelle von dem anderen optisch aktiven Bereich elektrisch isolierbar ist. Durch elektrische Isolierung wenigstens eines der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche kann ein defekter optisch aktiver Bereich von einer Spannungsversorgung isoliert werden, sodass kein Kurzschluss in dem optoelektronischen Bauelement auftritt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens einer der Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche rund, oval, dreieckig, streifenförmig, rautenförmig, sechseckig, L- förmig, hufeisenförmig oder puzzlesteinförmig ausgestaltet. Durch eine derartige Ausgestaltung des optisch aktiven Bereichs können optoelektronische Bauelemente mit unterschiedlich aufgebauten und verzahnten optisch aktiven Flächen aufgebaut werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements eine erste Begrenzungslinie auf, die im Wesentlichen komplementär zu einer zweiten Begrenzungslinie des zweiten optisch aktiven Bereichs in der Erstreckungsrichtung ist. Durch komplementäre Ausgestaltung benachbarter optisch aktiver Bereiche wird eine flächige und besonders gut miteinander verzahnte optisch aktiven Fläche bereitgestellt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen eingerichtet. Sind die benachbarten optisch aktiven Bereiche zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge eingerichtet, wird eine Mischung von elektromagnetischer Strahlung unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Farben ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung gleichfarbigen Lichts eingerichtet, wobei die emittierten elektromagnetischen Strahlungen der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche zueinander Abweichungen der Wellenlängen der Strahlung aufweisen können. Abweichungen der Wellenlängen der Strahlung können bei aus der gleichen Epitaxieschichtenfolge strukturierten aktiven Bereichen und bei von verschiedenen Epitaxieschichtenfolgen stammenden aktiven Bereichen auftreten. Mit Vorteil können Abweichungen der Wellenlängen durch eine gezielte Kombination geeigneter optisch aktiver Bereiche ausgeglichen werden, so dass insgesamt mit Vorteil ein einfarbig homogener Gesamtleuchteindruck entsteht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements jeweils eine Ausdehnung von weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 10 μm, auf. Optisch aktive Bereiche mit einer Ausdehnung von weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 10 μm, sind in einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere Beleuchtungsanwendungen, mit dem bloßen Auge nicht mein" unterscheidbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens einer der Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche als substratlose Halbleiterstruktur ausgebildet. Die Verwendung substratloser Halbleiterstrukturen ermöglicht die Herstellung besonders dünner Bauelemente.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die substratlose Halbleiterstraktur eine Dicke von weniger als 10 μm in einer Richtung senkrecht zu einer Oberfläche des Trägerelements auf. Durch die Verwendung von Halbleiterstrukturen mit einer Dicke von weniger als 10 μm wird der Aufbau besonders kompakter optoelektronischer Bauelemente ermöglicht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die die substratlose Halbleiterstruktur ausschließlich einen epitaktisch gewachsenen Schichtstapel. Durch ausschließliche Verwendung eines epitaktisch gewachsenen Schichtstapels wird eine einfache Herstellung besonders günstiger und dünner optoelektronischer Bauelemente ermöglicht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der epitaktische gewachsener Schichtstapel zwischen den wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen vollständig durchtrennt. Durch die vollständige Durchtrennung des epitaktischen gewachsenen Schichtstapels können Defekte benachbarter optisch aktiver Bereiche auf einen einzelnen oder wenige der Bereiche eingegrenzt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der epitaktische gewachsene Schichtstapel zwischen den wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen nur teilweise durchtrennt, insbesondere in solchen Schichten, die eine hohe Querleitfähigkeit aufweisen. Durch nur teilweises Durchtrennen des epitaktischen gewachsenen Schichtstapels können benachbarte optisch aktive Bereiche gemeinsam auf das Trägerelement aufgebracht und mit ihm elektrisch und/oder mechanisch verbunden werden. Dabei können solche Schichten, die eine geringe Querleitfähigkeit aufweisen, miteinander verbunden bleiben, ohne dass es zu unbeabsichtigten Querströmen zwischen benachbarten optisch aktiven Bereichen kommt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche derart angeordnet und ausgestaltet, dass elektromagnetische Strahlung, die von einem ersten optisch aktiven Bereich in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements des Trägerelements ausgekoppelt wird, einen zweiten optisch aktiven Bereich zur Emission elektromagnetsicher Strahlung anregt und umgekehrt. Durch Anregung eines optisch aktiven Bereichs durch von einem benachbarten optisch aktiven Bereich ausgekoppelte elektromagnetische Strahlung wird auch ein defekter optisch aktiver Bereich Teil einer einheitlichen Strahlungsfläche. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist über den zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen ein gemeinsames Konversionselement angeordnet, das elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche in elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge konvertiert. Durch die Verwendung eines gemeinsamen Konversionselements wird der Aufbau kompakter optoelektronischer Bauelemente weiter vereinfacht. Zum Beispiel kann somit Licht einer gewünschten Farbtemperatur bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Konversionselement dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung der ersten Wellenlänge zumindest teilweise zu absorbieren und elektromagnetische Strahlung der zweiten Wellenlänge zu emittieren. Durch teilweise Absorption und Reemission elektromagnetischer Strahlung wird das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung geändert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erscheint das Konversionselement für einen Beobachter des Bauelements aus Richtung der von Trägerelement abgewandten Seite mit bloßem Auge als einheitliche Strahlungsquelle. Dabei ermöglicht die Verwendung des Konversionselements den Aufbau flächig strahlender optoelektronischer Bauelemente.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist über den zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen ein gemeinsames optisches Element angeordnet, das eine Abstrahlcharakteristik des Bauelementes bezüglich einer von den wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen emittierbaren elektromagnetischen Strahlung ändert. Durch die Verwendung eines gemeinsamen optischen Elements wird der Aufbau kompakter optoelektronischer Bauelemente weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das optische Element dazu eingerichtet, die elektromagnetische Strahlung der wenigstens zwei optisch aktiven Bereiche zu brechen oder zu beugen. Durch Brechung oder Beugung wird der Austrittswinkel elektromagnetischer Strahlung des optoelektronischen Bauelements an ein Bedarfsprofil angepasst. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigstens einer der Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche eine Spiegelschicht auf, die von dem optisch aktiven Bereich emittierte elektromagnetische Strahlung reflektiert. Durch Verwendung einer Spiegelschicht kann eine Strahlungsemission des optisch aktiven Bereiches in einer Richtung konzentriert werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche eine Diode, vorzugsweise eine Schutzdiode, parallel geschaltet, wobei die Durchlassrichtung der Diode und die Durchlassrichtung der optisch aktiven Bereiche bevorzugt antiparallel zueinander gerichtet sind.
Durch die Diode, welche bei der Betriebsspannung der optisch aktiven Bereiche in Sperr- Richtung betrieben wird, erfolgt in diesem Fall kein oder zumindest kein wesentlicher Stromfluss. Dagegen kann eine in Sperr-Richtung an der Diode anliegende elektrische Spannung, etwa aufgrund elektrostatischer Aufladung, über die Diode abfließen. So können die optisch aktiven Bereiche durch die integrierte Diode geschützt werden.
Die Diode kann insbesondere die Funktion einer ESD (Electrostatic Discharge)- Schutzdiode erfüllen, die die optisch aktiven Bereiche vor einer Schädigung durch elektrostatische Entladung, insbesondere vor einer Zerstörung, schützt. Die Gefahr einer Schädigung der optisch aktiven Bereiche kann so verringert werden.
Vorzugsweise ist die Diode als eine Schottky-Diode ausgeführt. Eine Schottky-Diode kann insbesondere mittels eines Metall-Halbleiter-Übergangs gebildet sein, wobei die Strom- Spannungs-Kennlinie des Übergangs von einer Ohmschen Charakteristik abweicht und insbesondere bezüglich der Polarität der anliegenden Spannung asymmetrisch verläuft.
Vorzugsweise ist die Diode in das optoelektronische Bauelement integriert. Bevorzugt enthält das Trägerelement Silizium.
Die genannte Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gelöst, das die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Trägerelements mit wenigstens einem elektrischen Kontaktbereich, aufweisend wenigstens einen ersten Kontaktteilbereich und einen benachbarten zweiten Kontaktteilbereich,
- Bereitstellen wenigstens eines ersten optisch aktiven Bereichs mit wenigstens einem ersten Anschlusskontakt,
- Anordnen des Trägerelements und des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine Anschlusskontakt des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs dem wenigstens einen ersten Kontaktteilbereich des Trägerelements zugewandt ist,
- elektrisches und mechanisches Verbinden des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs mit dem ersten Kontaktteilbereich,
- Bereitstellen wenigstens eines zweiten optisch aktiven Bereichs mit wenigstens einem ersten Anschlusskontakt,
- Anordnen des Trägerelements und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine Anschlusskontakt des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs dem wenigstens einen zweiten Kontaktteilbereich des Trägerelements zugewandt ist, und
- elektrisches und mechanisches Verbinden des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem zweiten Kontaktteilbereich.
Durch die oben beschriebenen Verfahrensschritte wird ein optoelektronisches Bauelement mit einem ersten und einem zweiten optisch aktiven Bereich in zwei benachbarten Kontaktteilbereichen eines Kontaktbereichs des Trägerelements hergestellt. Durch die Platzierung der zwei optisch aktiven Bereiche auf demselben Kontaktbereich des Trägerelements bilden sie zusammen ein einheitliches optisch aktives Element.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich und der wenigstens eine zweite optisch aktive Bereich elektrisch und/oder mechanisch in einem einzelnen Verfahrensschritt gemeinsam mit dem Trägerelement verbunden. Durch das gemeinsame Verbinden des ersten und zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem Trägerelement wird die Herstellung des Bauelements weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich und eine zweite optisch aktive Bereich auf einem gemeinsamen Trägersubstrat bereitgestellt. Durch die gemeinsame Bereitstellung der optisch aktiven Bereiche auf einem gemeinsamen Trägersubstrat wird die Herstellung des Bauelements weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich und eine zweite optisch aktive Bereich nach dem mechanischen Verbinden mit dem Trägerelement von dem Trägersubstrat abgelöst werden. Durch entfernen des Trägersubstrats können besonders dünne optoelektronische Bauelemente hergestellt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich und zweite optisch aktive Bereich auf dem gemeinsamen Trägersubstrat bei der Bereitstellung relativ zueinander derart angeordnet, wie sie relativ zueinander nach dem mechanischen Verbinden auf dem Trägerelement angeordnet sind. Durch Anordnung der optisch aktiven Bereiche auf dem Trägersubstrat in derselben Weise, wie sie später im fertig gestellten Bauelement verwendet werden, können auch kompliziert angeordnete und/oder ausgestaltete optisch aktive Bereiche in dem Herstellungsverfahren verarbeitet werden.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, das die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Trägerelements mit wenigstens einer Bestückungsoberfläche,
- Bereitstellen wenigstens eines ersten optisch aktiven Bereichs und eines zweiten optisch aktiven Bereichs auf einem gemeinsamen Trägersubstrat, wobei der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive Bereich jeweils wenigstens einen ersten Anschlusskontakt aufweisen, benachbart auf dem Trägersubstrat angeordnet sind und in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägersubstrats zumindest teilweise ineinander greifen, - Anordnen des Trägerelements und des Trägersubstrats relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive Bereich der wenigstens einen Bestückungsoberfläche des Trägerelements zugewandt sind,
- mechanisches Verbinden des wenigstens einen ersten und einen zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem Trägerelement und
- Trennen des wenigstens einen ersten und einen zweiten optisch aktiven Bereichs von dem Trägersubstrat.
Durch die oben beschriebenen Verfahrensschritte wird ein optoelektronisches Bauelement mit zumindest teilweise ineinander greifenden optisch aktiven Bereichen hergestellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das bereitgestellte Trägerelernent wenigstens einen ersten Kontaktbereich auf der Bestückungsoberfläche auf und im Schritt des elektrischen Verbindens wird eine elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens einen ersten Kontaktbereich und sowohl dem wenigstens einen ersten Anschlusskontakt des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs als auch dem wenigstens einen ersten Anschlusskontakt des einen zweiten optisch aktiven Bereichs hergestellt. Durch Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den zwei optisch aktiven Bereichen und einem Kontaktbereich werden die optisch aktiven Bereiche elektrisch zu einem gemeinsamen optisch aktiven Element verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das bereitgestellte Trägerelement wenigstens einen ersten Kontaktbereich und wenigstens einen zweiten Kontaktbereich auf der Bestückungsoberfläche auf und im Schritt des elektrischen Verbindens wird eine erste elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens einen Anschlusskontakt des ersten optisch aktiven Bereichs und dem wenigstens einen ersten Kontaktbereich sowie eine zweite elektrische Verbindung zwischen dem wenigstens einen ersten Anschlusskontakt des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs und dem wenigstens einen Kontaktbereich hergestellt. Durch die Herstellung zweier elektrischer Verbindungen können der erste und der zweite optisch aktive Bereich gesondert voneinander angesteuert werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren ein epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterstruktur auf dem Trägersubstrat und Ausbilden des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs und einen zweiten optisch aktiven Bereichs durch wenigstens teilweises Trennen der Halbleiterstruktur. Durch ein gemeinsames epitaktisches Aufwachsen und Trennen des wenigstens einen ersten und einen zweiten optisch aktiven Bereichs wird die Herstellung des optoelektronischen Bauelements weiter vereinfacht.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden der wenigstens eine erste und der wenigstens eine zweite optisch aktive Bereich durch Ätzen eines Trenngrabens in die Halbleiterstruktur voneinander getrennt. Durch Ätzen eines Trenngrabens ist eine prozesstechnisch einfache Trennung von benachbarten optisch aktiven Bereichen möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Ätzen des Trenngrabens vor Anordnung der Halbleiterstruktur auf dem Trägerelement durchgeführt. Auf diese Weise wird das Ätzen des Trenngrabens produktionstechnisch mit Vorteil gemeinsam mit der Herstellung der optisch aktiven Bereiche auf dem Trägersubstrat durchgeführt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird das Ätzen des Trenngrabens nach Anordnung der Halbleiterstruktur auf dem Trägerelement durchgeführt. Durch Durchführung des Ätzens nach der Anordnung der Halbleiterstruktur auf dem Trägerelement wird diese mit Vorteil als ein mechanischer Verbund von dem Trägersubstrat auf das Trägerelement übertragen und erst dort in wenigstens zwei optisch aktive Elemente aufgeteilt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren ein elektrisches Verbinden wenigstens eines zweiten Anschlusskontakts des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs mit einer gemeinsamen Kontaktstruktur. Durch das elektrische Verbinden der optisch aktiven Bereiche mit einer gemeinsamen Kontaktstruktur wird die Zuführung einer gemeinsamen Betriebsspannung ermöglicht. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Verfahren des Weiteren ein Testen der Funktion des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs, insbesondere ob ein elektischer Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt des wenigstens einen ersten bzw. des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs besteht, und ein elektrisches Trennen des wenigstens einen ersten oder einen zweiten optisch aktiven Bereichs von der gemeinsamen Kontaktstruktur, wenn durch den Test ein Fehler der Funktion des wenigstens einen ersten bzw. des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs festgestellt wurde. Durch das Testen und gegebenenfalls Trennen von optisch aktiven Bereichen werden einzelne, defekte optisch aktive Bereiche elektrisch von anderen optisch aktiven Bereichen isoliert, sodass die Funktion des hergestellten Bauelements nicht beeinträchtigt wird. Die elektrische Isolierung defekter optisch aktiver Bereiche von anderen optisch aktiven Bereichen kann beispielsweise mittels vorbestimmter Trennstellen der gemeinsamen Kontaktstruktur erfolgen.
Alternativ kann das Testen der Funktion des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs vor dem Verfahrensschritt des mechanischen Verbindens des wenigstens einen ersten und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs mit dem Trägerelement erfolgen. In diesem Fall verbleiben defekte optisch aktive Bereiche auf dem Trägersubstrat ohne in dem Herstellungsverfahren auf das Trägerelement übertragen zu werden. Defekte optisch aktive Bereiche könnten so vor Fertigstellung des optoelektronischen Bauelements gezielt aussortiert werden, sodass die Funktion des hergestellten optoelektronischen Bauelements nicht beeinträchtigt wird. Eine elektrische Isolierung defekter optisch aktiver Bereiche von anderen optisch aktiven Bereichen mittels beispielsweise vorbestimmter Trennstellen ist in diesem Fall nicht notwendig.
Die zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Herstellung eines Wafers mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Trägersubstrats, - epitaktisches Aufwachen einer Halbleiterstruktur auf dem Trägersubstrat umfassend eine Halbleiterschichtenfolge, die zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung geeignet ist, und
- Trennen wenigstens einer Halbleiterschicht der Halbleiterschichtenfolge zum Aufteilen der Halbleiterstruktur in wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs und eines zweiten optisch aktiven Bereichs derart, dass der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive Bereich in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche parallel zu einer Oberfläche des Trägersubstrats zumindest teilweise ineinander greifen.
Ein mittels der oben beschri ebenen Schritte hergestellter Wafer erlaubt eine besonders einfache Herstellung optoelektronischer Bauelemente mit einer Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen gemäß unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder funktionsähnliche Komponenten unterschiedlicher Ausführungsbeispiele verwendet. In den Figuren zeigen:
Figuren IA und IB eine Draufsicht und einen Querschnitt eines optoelektronischen Bauelements,
Figuren 2A und 2B einen mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche bestückten künstlichen Wafer,
Figuren 3 A, 3B und 3 C eine Ausgestaltung eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements,
Figuren 4A, 4B und AC eine Ausgestaltung eines weiteren Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements,
Figuren 5, 6 und 7 unterschiedliche Anordnungen und Kontaktstrukturen benachbarter optisch aktiver Bereiche, Figuren 8 A, 8B und 8C eine Draufsicht und zwei Querschnitte auf ein weiteres optoelektronisches Bauelement,
Figuren 9 und 10 unterschiedliche Kontaktstrukturen zum Anschluss benachbarter optisch aktiver Bereiche,
Figuren 1 IA bis 11 F unterschiedliche Ausgestaltungen räumlich benachbarter optisch aktiver Bereiche,
Figur 12 eine weitere Anordnung mit einer Mehrzahl optisch aktiver Bereiche und einer gemeinsamen Kontaktstruktur und
Figur 13 mögliche Trennstellen zur Isolation einzelner optisch aktiver Bereiche.
Figur IA zeigt eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement 100 mit einer Mehrzahl von gesonderten optisch aktiven Bereichen 110. Das optoelektronische Bauelement 100 weist im Ausführungsbeispiel vier optisch aktive Bereiche 110a bis 110d auf. Die vier optisch aktiven Bereiche 110 sind benachbart in einer Matrixstruktur auf einem gemeinsamen Trägerelement 120 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient das Trägerelement 120 sowohl zur mechanischen als auch zur elektrischen Verbindung der optisch aktiven Bereiche 110. Bevorzugt enthält das Trägerelement 120 Silizium.
Die optisch aktiven Bereiche 110 umfassen einen Halbleiterschichtstapel, der insgesamt eine Diodenstruktur bereitstellt. Insbesondere emittieren die optisch aktiven Bereiche 110 elektromagnetische Strahlung, wenn zwischen der Ober- und Unterseite der optisch aktiven Bereiche 110 eine Betriebsspannung anliegt.
Die optisch aktiven Bereiche 110 sind auf Kontaktbereichen 130 angeordnet. Im Ausfuhrungsbeispiel sind Kontaktbereiche 130a bis 130d auf dem Trägerelement 120 aufgebracht. Beispielsweise kann es sich um eine verhältnismäßig dünne Metallschicht handeln, auf dem die optisch aktiven Bereiche 110 aufgelötet sind. Auf der Oberseite der optisch aktiven Bereiche 110 ist jeweils eine Kontaktstruktur 140 angeordnet, die den Anschluss an ein zweites Spannungspotenzial erlauben. Die Kontaktstrukturen 140 sind derart ausgestaltet, dass sie eine möglichst gleichmäßige Verteilung einer angelegten Betriebsspannung über die Oberfläche der optisch aktiven Bereiche 110 gestatten.
Der Anschluss der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ist im in der Figur IB dargestellten Querschnitt durch das optoelektronische Bauelement 100 zu erkennen. Darin ist insbesondere zu erkennen, dass der Kontaktbereich 130 in einen ersten Anschlussbereich 132 übergeht. Die Kontaktstruktur 140 des optisch aktiven Bereichs 110a ist über eine Anschlussrampe 150 mit einem zweiten Anschlussbereich 152 verbunden. Beispielsweise kann eine Kontaktierung 154 aus einem leitenden Material auf einem Rampenelement 156 aus einem elektrisch isolierenden Material aufgebracht werden. Das Rampenelement 156 kann zum Beispiel aus Benzocyclobuten (BCB) aufgebaut sein.
Durch die Anschlussrampe 150 wird der zweite Anschlussbereich 152 in dieselbe Ebene wie der erste Anschlussbereich 132 verlegt. Auf diese Weise ist ein besonders einfacher Anschluss der optisch aktiven Bereiche 110 gewährleistet. In dem Ausführungsbeispiel sind beide Anschlussbereiche 132 und 152 auf dem Trägerelement 120 angeordnet und können mit einer Vielzahl bekannter Kontaktierungsmöglichkeiten an eine elektische Betriebsspannung angeschlossen werden.
Zur elektrischen Trennung der optisch aktiven Bereiche 110 von der Anschlussrampe 150 und eventuell weiteren später aufgetragenen Vergussmaterialien weisen die optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ein seitlich angeordnetes Passivierungselement 160 auf.
Im Ausführungsbeispiel ist das Passivierungselement 160 besonders dünn ausgestaltet, um eine geringe Auskopplung elektromagnetischer Strahlung 170 von dem optisch aktiven Bereich 110a in Richtung des benachbarten optisch aktiven Bereichs 110b zu gestatten. Fällt einer der optisch aktiven Bereiche 110a oder 110b aus, führt die Auskopplung eines Teils der elektromagnetischen Strahlung 170 des jeweils anderen optisch aktiven Bereichs 110b oder 110a zu einem Mitleuchten des ersten optisch aktiven Bereichs 110a oder 110b. Auf diese Weise kann der Effekt eines Ausfalls eines der optisch aktiven Bereiche 110 für einen in der Figur IB von oben auf das optoelektronische Bauelement 100 blickenden Betrachter reduziert werden. Des Weiteren sind die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche 110a und 110b durch einen so geringen Abstand voneinander getrennt, dass ein sich dazwischen befindliche Trenngraben 180 für einen Beobachter mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar ist.
Vorzugsweise ist der Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche 110a, 110b eine Diode, vorzugsweise eine Schutzdiode, parallel geschaltet (nicht dargestellt), wobei die Durchlassrichtung der Diode und die Durchlassrichtung der optisch aktiven Bereiche 110a, 11 Ob bevorzugt antiparallel zueinander gerichtet sind.
Neben den beschriebenen vorteilhaften optischen Eigenschaften ist das optoelektronische Bauelement 100 auch auf eine besonders einfache Weise herstellbar. Figur 2A zeigt einen so genannten Kunstwafer 200, auf dem eine Vielzahl optoelektronischer Bauelemente 210 gemeinsam hergestellt und/oder bearbeitet werden.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Kunstwafer 200 um einen Wafer aus einem Leiterplattenmaterial, der den Durchmesser eines Siliziumwafers aufweist. Auf dem Kunstwafer 200 können eine Vielzahl von Kontaktbereichen 130 und Anschlussbereiche 132 und 152 in bekannter Art und Weise, beispielsweise mittel Fotolithographie, aufgebracht werden. Anschließend können, wie weiter unten beschrieben, eine Vielzahl von optisch aktiven Bereichen 110 von einem Hilfsträger oder Aufwachssubstrat auf den Kunstwafer 200 übertragen werden.
Nach Übertragung und Verbindung der optisch aktiven Bereiche 110 mit dem Kunstwafer 200 können weitere Kontaktstrukturen 140 für die Vielzahl der optisch aktiven Bereiche 110 bzw. die Vielzahl der optoelektronischen Bauelemente 210 gemeinsam auf dem Kunstwafer 200 hergestellt werden.
Erst danach, d. h. wenn funktionsfähige optoelektronische Bauelement 210 auf dem Kunstwafer 200 angeordnet sind, wird der Kunstwafer 200 in die einzelnen optoelektronischen Bauelement 210 zerteilt. Die Zerteilung des Kunstwafers 200 kann beispielsweise durch Zersägen oder andere bekannte Methoden zur Bearbeitung von Wafem durchgeführt werden. In der vergrößerten Darstellung der Figur 2B sind mögliche Schnittlinien 220 zwischen optoelektronischen Bauelementen 210 mit jeweils vier optisch aktiven Bereichen 110 dargestellt.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen 300, welche in den Figuren 3A bis 3C in schematischen Schnittansichten dargestellt sind. Jedes der hergestellten optoelektronischen Bauelementen 300 umfasst eine Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen.
Zunächst wird ein Trägerverbund 310 bereitgestellt. Dies ist in der Figur 3 A dargestellt. Der Trägerverbund 310 umfasst einen Hilfsträger 312 und ein Trägerelement 120. Für den Hilfsträger 312 eignet sich z. B. ein Saphir oder ein siliziumhaltiger Hilfsträger. Die Trägerelemente 120 können auf den Hilfsträger 312 geklebt sein. Der Trägerverband 310 ist weiterhin bevorzugt als Anschlussträgerwafer mit flächig über den Verbund verteilten Trägerelementen 120 ausgebildet.
Typischerweise sind auf dem Hilfsträger 312 eine Mehrzahl von Trägerelementen 120 angeordnet. Dies ist in den Figuren 3 A bis 3C aus Gründen der Übersichtlichkeit jedoch nicht dargestellt. Ein Trägerelement 120 kann insbesondere einem herzustellenden optoelektronischen Bauelement 300 entsprechen. Das Trägerelement 120 weist einen elektrisch isolierenden Trägerkörper 314 auf, auf dem ein Kontaktbereich 130 ausgebildet, insbesondere abgeschieden, ist.
Der Trägerkörper 314 des jeweiligen Trägerelements 120 ist bevorzugt als Wärmesenke ausgebildet. Der Trägerkörper 314 enthält hierzu zweckmäßigerweise ein Material hoher Wärmeleitfähigkeit, z. B. von 70 W/(m*K) oder mehr, bevorzugt von 100 W/(m*K) oder mehr, besonders bevorzugt von 200 W/(m*K) oder mehr. Der Trägerkörper 314 kann insbesondere eine Keramik, z. B. eine Aluminiumnitrit- oder Aluminiumoxidkeramik, enthalten. Diese Keramikmaterialien zeichnen sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit aus. Im Betrieb der herzustellenden Bauelemente 300 in den optisch aktiven Bereichen 110 erzeugte Wärme kann über die Wärmesenke effektiv von dem jeweiligen optisch aktiven Bereich 110 abgeführt werden. Die Gefahr einer thermisch bedingten Schädigung der optisch aktiven Bereiche 110, insbesondere von Halbleiterelementen, wird hierdurch reduziert.
Auch ein elektrisch isolierender Trägerkörper 314, der Silizium enthält, kann eingesetzt werden.
Weiterhin wird ein Halbleiterkörperverbund 320 mit einem Trägersubstrat 322 bereitgestellt. Auf dem Trägersubstrat 322 ist eine Vielzahl von eng benachbarten Halbleiterkörpem 324 angeordnet. Die einzelnen Halbleiterkörper 324 sind durch schmale Trenngräben 180 voneinander getrennt.
Die Halbleiterkörper 324 umfassen im Ausführungsbeispiel eine Halbleiterschichtenfolge mit einem pn-Übergang, der als optisch aktiver Bereich 110 wirkt. Darüber hinaus umfassen die Halbleiterkörper 324 einen ersten Anschlusskontakt, beispielsweise einem Anodenanschluss, auf einer ersten Oberfläche, beispielsweise der Oberseite eines Schichtstapels, und einen zweiten Anschlusskontakt, beispielsweise einem Kathodenanschluss, auf einer zweiten Oberfläche, beispielsweise der Unterseite eines Schichtstapels.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist der Halbleiterkörper 324 ein Dünnfilm- Leuchtdiodenchip. Bei einer Ausgestaltung sind der erste und/oder die zweite Anschlusskontalct zumindest stellenweise zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Trägersubstrat 322 angeordnet.
Ein Dünnfüm-Leuchtdiodenchip zeichnet sich durch mindestens eines der folgenden charakteristischen Merkmale aus:
- an einer zu einem Trägerelement 120 oder einem Trägersubstrat 322, hingewandten Hauptfläche der Strahlungserzeugenden Halbleiterschichtenfolge, bei der es sich insbesondere um eine Strahlungserzeugende Epitaxie-Schichtenfolge handelt, ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Halbleiterschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
- der Dünnfilm-Leuchtdioden chip weist ein Trägerelement 120 auf, bei dem es sich nicht um das Wachstumssubstrat handelt, auf dem die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch gewachsen wurde, sondern um ein separates Trägerelement 120, das nachträglich an der Halbleiterschichtenfolge befestigt wurde;
- die Halbleiterschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm oder weniger auf;
- die Halbleiterschichtenfolge ist frei von einem Aufwachssubstrat. Vorliegend bedeutet „frei von einem Aufwachssubstrat, dass ein gegebenenfalls zum Aufwachsen benutztes Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge entfernt oder zumindest stark gedünnt ist. Insbesondere ist es derart gedünnt, dass es für sich oder zusammen mit der Epitaxie-Schichtenfolge alleine nicht freitragend ist. Der verbleibende Rest des stark gedünnten Aufwachssubstrats ist insbesondere als solches für die Funktion eines Aufwachssubstrates ungeeignet; und
- die Halbleiterschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der Halbleiterschichtenfolge führt, das heißt, sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
Ein Grundprinzip eines Dünnfilm-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16) 18. Oktober 1993, Seiten 2174 - 2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Beispiele für Dünnfilm-Leuchtdiodenchips sind in den Druckschriften EP 0905797 A2 und WO 02/13281 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen λvird. Ein Dünnfϊlm-Leuchtdiodenchip ist in guter Näherung ein Lambert' scher Oberflächenstrahler und eignet sich von daher beispielsweise gut für die Anwendung in einem Scheinwerfer, etwa einem Kraftfahrzeugscheinwerfer.
Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sollen drei im Querschnitt benachbarte Halbleiterkörper 324a auf einem Trägerelement 120 angeordnet werden. Dabei entspricht die relative Anordnung der Halbleiterkörper 324a auf dem Trägersubstart 322 bereits der relativen Anordnung der Halbleiterkörper 324a auf dem herzustellenden Bauelement 300.
Nicht alle Halbleiterkörper 324 des Halbleiterkörperverbundes 320 werden in dem beschriebenen Herstellungsverfahren auf den Trägerverband 310 übertragen. Insbesondere weist der Halbleiterkörperverbund 320 Halbleiterkörper 324b auf, die sich nicht über einen Kontaktbereich 130 eines Trägerelements 120 erstrecken.
Das Trägersubstrat 322 ist bevorzugt aus dem Aufwachssubstrat gebildet, auf dem eine Halbleiterschichtstruktur epitaktisch gewachsen wurde, aus der die Halbleiterkörper 324 ausgebildet sind. Die Halbleiterkörper 324 können lithographisch, insbesondere mittels eine fotolithographisch ausgebildeten Maske und nachfolgendem Ätzen, aus der Halbleiterschichtenstruktur ausgebildet sein.
Ein Abstand benachbarter Halbleiterkörper 324 auf dem Trägersubstrat 322 kann 10 μm oder weniger, bevorzugt 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 2 μm oder weniger, z. B. 1 μm oder 0,5 μm oder weniger, insbesondere 0,1 μm betragen.
Der Abstand zwischen benachbarten Halbleiterkörpern 324 kann beispielsweise 1 μm betragen. Wie nachfolgend beschrieben können die Halbleiterkörper 324 ohne Zerteilen, z. B. Zersägen, des Trägersubstrats 322 auf den Trägerverbund 310 übertragen werden. Daher müssen die Trenngräben 180 zwischen den Halbleiterkörpern 324 nicht an den Zerteilungsprozess angepasst werden. Sägen erfordert relativ breite Gräben zwischen den Halbleiterkörpern 324 von oftmals 60 μm oder mehr. Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens können die Halbleiterkörper 324 auf dem Trägersubstrat 322 dicht gepackt sein. Durch eine Verringerung des Abstands zwischen den Halbleiterkörpern 324 wird die Ausbeute an Halbleitermaterial aus der Halbleiterschichtstruktur erhöht. Dies erhöht die Effizienz des Herstellungsverfahrens und verringert die Kosten.
Für die Ausbildung schmaler Trenngräben 180 zwischen den Halbleiterkörpern 324 eignet sich z. B. ein Plasmaätzverfahren, z. B. Hochratenplasmaätzen.
Auf den Halbleiterkörpern 324 ist eine Spiegelschicht 326 angeordnet. Die Spiegelschicht 326 ist weiterhin auf der von dem Trägersubstrat 322 abgewandten Seite des jeweiligen Halbleiterkörpers 324 angeordnet. Auf der von dem Halbleiterkörper 324 abgewandten Seite der Spiegelschicht 326 können weitere, insbesondere metallische, Schichten angeordnet sein, die in der Figur 3 A jedoch nicht explizit dargestellt sind. Es kann z. B. eine Barriereschicht, die die Spiegelschicht 326 schützt, vorgesehen sein. Die Gefahr einer Reflektivitätsminderung der Spiegelschicht 326 beim Befestigen auf dem Trägerelement 120 kann so verringert werden. Beispielsweise können in der Abfolge von Halbleiterkörpern 324 aus gesehen eine TiW(N)-Schicht als Barriereschicht, gefolgt von einer Haft vermittelnden Schicht, z. B. einer Titaniumschicht, einer Platinschicht und einer Goldschicht, vorgesehen sein.
Das Trägersubstrat 322 und der Trägerverbund 310 sind derart zueinander angeordnet, dass die Halbleiterkörper 324 dem Kontaktbereich 130 des Trägerelements 120 zugewandt sind.
In einem nachfolgenden Schritt werden die Halbleiterkörper 324a auf dem Trägerelement 120, über das sie sich erstrecken, abgelegt. Dies ist in Figur 3B dargestellt.
Der Kontaktbereich 130 weist drei Kontaktteilbereiche 318 auf, in denen jeweils eine Befestigungsschicht 316 angeordnet ist. Aufgrund von nur bereichsweise auf dem Kontaktbereich 130 vorgesehenen Befestigungsschichten 316 erheben sich drei Kontaktteilbereiche 318 über den Kontaktbereich 130. Dadurch kann vermieden werden, dass Halbleiterkörper 324b, welche nicht auf das Trägerelement 120 übertragen werden sollen, mit dem Trägerverbund 310 in mechanischen Kontakt treten. Die Gefahr, dass nicht auf dem Trägerverbund 310 zu übertragende Halbleiterkörper 324b, z. B. durch Anhaften an den Kontaktbereich 130, auf den Trägerverbund 310 gelangen, wird so verringert. Nachfolgend werden die auf dem Trägerverbund 310 zu montierenden Halbleiterkörper 324a über die Befestigungsschichten 316 auf dem Trägerverbund 310 befestigt, z. B. geklebt oder gelötet.
Daraufhin werden die Halbleiterkörper 324a, welche mit dem Halbleiterkörperverbund 320 verbunden sind, von dem Trägersubstrat 322 getrennt. Gegebenenfalls kann das Trennen auch vor dem Befestigen erfolgen.
Die Halbleiterkörper 324b, die nicht mit dem Trägerverbund 310 verbunden sind, verbleiben auf dem Trägersubstrat 322. Die auf dem Trägersubstrat 322 verbleibenden Halbleiterkörper 324b können unter Anwendung des Verfahrens auf einem weiteren Trägerverbund 310 oder einem weiteren Trägerelement 120 desselben Trägerverbunds 310 befestigt werden. Durch selektives Entfernen von Halbleiterkörpem 324 von dem Trägersubstrat 322 kann also ein Halbleiterkörperverbund 320 mittels verschiedener Trägerverbände 310 sukzessive „abgeerntet" werden. Dabei werden diejenigen Halbleiterkörper 324, welche sich über ein Trägerelement 120 des jeweiligen Trägerverbundes 310 erstrecken, von dem Trägersubstrat 322 getrennt und an dem Trägerverbund 310 befestigt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können mit Vorteil defekte Halbleiterkörper 324a vor dem Befestigen auf dem Trägerverbund 310 gezielt aussortiert werden. Nach Testen der Funktion der Halbleiterkörper 324a verbleiben in diesem Fall defekte Halbleiterkörper 324a auf dem Trägersubstrat 322 ohne auf den Trägerverbund 310 übertragen zu werden. Defekte Halbleiterkörper 324a könnten so vor Fertigstellung des optoelektronischen Bauelements gezielt aussortiert werden, sodass die Funktion des hergestellten optoelektronischen Bauelements nicht beeinträchtigt wird.
Das selektive Entfernen nur eines Teils der Halbleiterkörper 326 von dem Trägersubstrat 322 kann beispielsweise mittels eines Lasertrenn- oder Ablöseverfahrens erfolgen. Dabei kann eine Grenzfläche zwischen dem abzutrennenden Halbleiterkörper 324a und dem Trägersubstrat 322 mit Laserstrahlung 330 bestrahlt werden. Die Haftung der Halbleiterkörper 324 am Trägersubstrat 322 wird dadurch verringert oder zerstört und die Halbleiterkörper 324a werden vom Trägersubstrat 322 getrennt. Die Laserstrahlung 330 zur Abtrennung der Halbleiterkörper 324a durchstrahlt bevorzugt das Trägersubstrat 322. Das Trägersubstrat 322 ist hierzu zweckmäßigerweise strahlungsdurchlässig.
Die abzutrennenden Halbleiterkörper 324a können dabei mittels einer Wafermap des Trägerverbundes 310, aus der die Position der Trägerelemente 120 des Trägerverbundes 310 erhalten werden kann, einer vorgegebenen Anordnung des Trägersubstrats 322 und des Trägerverbundes 310 relativ zueinander und gegebenenfalls einer Wafermap des Trägersubstrats 322, aus der die Anordnung der Halbleiterkörper 324 auf dem Trägersubstrat 322 erhalten werden kann, selektiert werden. Die jeweilige Wafermap wird zweckmäßigerweise zuvor ermittelt und geeignet gespeichert. Die Strahlung 330 kann auf diese Weise selektiv auf diejenigen Halbleiterkörper 324a gerichtet werden, die von dem Trägersubstrat 322 zu trennen sind und insbesondere bereits zuvor am Trägerverbund 310 befestigt wurden.
Das Trägersubstrat 322 mit den nicht auf den Trägerverbund 310 übertragenen Halbleiterkörpern 324 kann daraufhin entfernt werden. Die verbleibenden Halbleiterkörper 324 können an einem weiteren Trägerverbund 310 befestigt werden. Dies ist in den Figuren 3 A bis 3C jedoch nicht dargestellt.
Die Spiegel schicht 326 ist nach dem Befestigen der Halbleiterkörper 324 an dem Trägerverbund 310 zwischen dem jeweiligen Halbleiterkörper 324 und dem Trägerelement 120, insbesondere zwischen einem ersten Anschlusskontakt der Halbleiterkörper 324a und der diesen Halbleiterkörpern 324a zugeordneten Befestigungsschicht 316, angeordnet. Der Halbleiterkörper 324a ist mit dem Kontaktbereich 130 zweckmäßigerweise elektrisch leitend verbunden.
Nach dem Entfernen des Trägersubstrats 322 ist die vom Trägerelement 120 abgewandte Seite der an dem Trägerverbund 310 befestigten Halbleiterkörper 324a für weitere Prozessschritte zugänglich. Dies ist in Figur 3C dargestellt. Die Halbleiterkörper 324a können auf dieser Seite z. B. beschichtet werden.
Es kann eine Passivierungsschicht 340 auf den Trägerverbund 310 und insbesondere auf die Halbleiterkörper 324a aufgebracht werden. Die Passivierungsschicht 340 schützt mit Vorteil die Halbleiterkörper 324a. Die Passivierungsschicht 340 kann zunächst vollflächig auf den Trägerverbund 310 aufgebracht werden und nachfolgend bereichsweise, insbesondere von der von dem Trägerelement 120 abgewandten Seite der Halbleiterkörper 324a für eine elektrische Kontaktbildung zu den Halbleiterkörpem 324a, abgetragen werden.
Weiterhin kann in oder auf den Halbleiterkörpern 324a eine Struktur, insbesondere eine Auskoppelstruktur, mittels derer eine Totalreflexion in den Halbleiterkörpern 324a gestört werden kann, ausgebildet werden. Dies ist in der Figur 3 C jedoch nicht explizit dargestellt. Die aus dem Halbleiterkörper 324a austretende Strahlungsleistung kann so erhöht werden. Die dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324a kann hierzu beispielsweise geätzt werden.
Ferner kann auf den Trägerverbund 310 eine Formmasse 342, insbesondere für eine Planarisierungsschicht 344, aufgebracht werden. Beispielsweise kann hierfür BCB verwendet werden. Die Formmasse 342 für die Planarisierungsschicht 344 kann auf den Trägerverbund 310 auf geschleudert werden. Die aufgebrachte Formmasse 342 wird zweckmäßigerweise gehärtet.
Ein sich über die von dem Trägerei ement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324a erstreckender Teil der Formmasse 342 kann vor oder nach dem Verfestigen der Formmasse 342 vom Trägerverbund 310 entfernt werden.
Die Formmasse 342 kann zunächst vollfiächig auf den Trägerverbund 310 aufgebracht werden und nachfolgend bereichsweise entfernt werden, sodass in einem Bereich des Bauelements 300 eine Formmassenschicht vorgesehen ist.
Die Planarisierungsschicht 344 kann sich über den Kontaktbereich 130 erstrecken. Die Planarisierungsschicht 344 ist neben dem jeweiligen Halbleiterkörper 324a angeordnet. Die Planarisierungsschicht 344 setzt die dem Trägerelement 120 abgewandte Oberfläche der Halbleiterkörper 324a bevorzugt eben fort. Mittels der Planaiϊsierungsschicht 344 kann das Oberfläch enprofil des Trägerverbunds 310, insbesondere die auf dem Trägerelement 120 aufgebrachten Teile des Verbunds, geglättet werden. Nachfolgende, in planarer Technik auszuführende Verfahrensschiϊtte werden durch ein geglättetes Oberflächenprofil erleichtert.
Die Planarisierungsschicht 344 kann gegebenenfalls auch durch eine dicke Passivierungsschicht 340, z. B. mit einer Dicke von 2 μm oder mehr, bevorzugt von 3 μm oder mehr, besonders bevorzugt von 5 μm oder mehr, ausgebildet werden. Im in der Figur 3 C dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sind die Trenngräben 180 vollständig mit der Passivierungsschicht 340 ausgefüllt. Auf eine gesonderte Planarisierungsschicht, z. B. aus der Formmasse 342, kann im Bereich der Trenngräben 180 daher verzichtet werden.
Bei einem (aufwachs-)substratlosen epitaktisch gewachsenem Halbleiterkörper 324, einer dünnen Befestigungsschicht 316 und der vorzugsweise dünnen Spiegelschicht 326 weist das Oberflächenprofil mit Vorzug keine ausgeprägten Erhebungen, z. B. von 15 μm oder mehr, auf. Eine Planarisierungsschicht mit den oben für die Passivierungsschicht 340 genannten Dicken kann bereits für eine ausreichende Glättung des OberflächenpiOfüs sorgen.
Darauf wird - vorzugsweise nach dem Vorsehen der Planarisierungsschicht 344 - eine elektrische Kontaktstruktur 140 auf die vom Trägerelement 120 ab gewandte Seite des jeweiligen Halbleiterkörpers 324 aufgebracht, insbesondere abgeschieden, z. B. aufgedampft oder aufgesputtert.
Die Kontaktstruktur 140 kann lithographisch mittels einer Maske abgeschieden werden. Dies ist in der Figur 3C jedoch nicht dargestellt. Die Kontaktstruktur 140 wird bevorzugt so aufgebracht, dass ein Teil der vom Trägerelement 120 abgewandten Oberfläche des Halbleiterkörpers 324 für den Strahlungsdurchtritt nicht mit der Kontaktstruktur 140 bedeckt ist. Die Kontaktstruktur 140 kann als Schicht aufgebracht werden. Die Kontaktstruktur 140 kann eine Dicke von 10 μm oder weniger, bevorzugt von 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 3 μm oder weniger, z. B. von 2 μm oder weniger oder 1 μm oder weniger, aufweisen. Beispielsweise kann die Kontaktstruktur eine Dicke von 1 μm aufweisen. Die Kontaktstruktur 140 kann sich von den Halbleiterkörpem 324a ausgehend über die vom Trägerelement 120 abgewandte Seite der Planarisierungsschicht 344 erstrecken. Die Gefahr eines Risses in der Kontaktstruktur 140 beim Überschreiten des Randes der Halbleiterkörper 324a wird durch das geglättete Oberflächenprofil vermindert.
Die Kontaktstruktur 140 kann als Metallisierung ausgeführt sein. Die Kontaktstruktur 140 kann eine oder eine Mehrzahl von Metallen, z. B. Gold, Platin und/oder Titanium enthalten. Die Kontaktstruktur 140 kann nach dem Aufbringen gegebenenfalls galvanisch verstärkt werden.
Ein externer elektrischer Anschlussbereich 152 des herzustellenden Bauelements 300 kann mittels eines freiliegenden Bereichs der Kontaktstruktur 140 gebildet sein. Ein weiterer externer elektrischer Anschlussbereich 132 des herzustellenden Bauelements 300 kann mittels eines freiliegenden, insbesondere nicht mit der Planarisierungsschicht 344 bedeckten, Bereichs des, gegebenenfalls galvanisch verstärkten, Kontaktbereichs 130 gebildet sein.
Auf den Trägerverbund 310 und insbesondere auf die Halbleiterkörper 324a, z. B. auf die Kontaktstruktur 140, können nachfolgend ein oder mehrere Konversionselemente , zum Beispiel ein Lumineszenzkonversionselement 350 aufgebracht werden, das bevorzugt einen Leuchtstoff, z. B. in Form von Leuchtstoffpartikeln umfasst.
Mittels des Lumineszenzkonversionselements 350 kann in den aktiven Halbleiterkörpem 324a erzeugte Strahlung in Strahlung einer anderen Wellenlänge umgewandelt werden. Das herzustellende Bauelement 300 kann mischfarbiges, vorzugsweise weißes Licht abstrahlen. Das mischfarbige Licht kann Beiträge der in aktiven Bereichen der Halbleiterkörper 324a erzeugten elektromagnetische Strahlung und der vom Lumineszenzkonversionselement 350 konvertierten Strahlung aufweisen.
Das Lumineszenzkonversionselement 350 kann als Schicht auf den Halbleiterkörper 324a aufgebracht werden. Für das Aufbringen eignet sich z. B. ein lithographisches Verfahren, insbesondere ein fotolithographisches Verfahren. Mittels einer Maske kann ein Lumineszenzkonversionselement 350 auf einem oder, wie in der Figur 3C dargestellt, gemeinsam auf einer Mehrzahl von Halbleiterkörpem 324a platziert werden.
Weiterhin kann ein weiteres Konversionselement, vorzugsweise ein optisches Element 352 zur Strahlformung, wie eine Linse, auf den Trägerverbund 310 und insbesondere die Halbleiterkörper 324a, z. B. auf die Kontaktstruktur 140 und/oder auf das Lumineszenzkonversionselement 350, aufgebracht werden. Das optische Element 352 kann als diskretes Element oder als Elementverbund mit einer Mehrzahl von optischen Elementbereichen aufgebracht werden. Dies ist in Figur 3 C jedoch nicht dargestellt. Ein Elementverbund wird dabei zweckmäßigerweise nach dem Aufbringen in eine Mehrzahl von optischen Elementen aufgeteilt.
Daraufhin kann der Trägerverbund 310 in eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 300 aufgeteilt werden. Dies kann durch Entfernen des Hilfsträgers 312 von dem Trägerverbund 310 erfolgen, ist in Figur 3 C jedoch nicht explizit dargestellt.
Die Spiegelschicht 326 ist zwischen dem Trägerelement 120 und den Halbleiterkörpem 324a angeordnet. Der Strahlungsaustritt aus den Halbleiterkörper 324a erfolgt über die dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324a. Durch die Spiegelschicht 326 kann strahlungsaustrittsseitig eine hohe Strahlungsleistung erzielt werden.
Die externen Kontaktbereiche 132 und 152 des Bauelements 300 liegen insbesondere auf verschiedenen Ebenen. Die Anschlussfläche 132 kann in der Ebene des Trägerelements 120 und die Anschlussfläche 152 in der Ebene der Planarisiemngsschicht 344 liegen. Weiterhin liegen beide Anschlussflächen 132 und 152 auf der Seite des Trägerelements 120, auf der die Halbleiterkörper 324 angeordnet sind.
Die gleichzeitige Verbundfertigung einer Mehrzahl von Bauelementen 300 gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ist äußerst kostengünstig. Gesonderte Bearbeitungsschritte für einzelne Bauelemente 300 können weitgehend oder vollständig vermieden werden. Mittels des oben in Zusammenhang mit den Figuren 3 A bis 3 C beschriebenen Verfahrens können nicht nur Bauelemente 300 hergestellt werden, deren externe Anschlussflächen 132 und 152 auf verschiedenen Ebenen liegen. Vielmehr kann sich eine Kontaktierung 154, die mit der vom Trägerelement 120 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 324 elektrisch leitend verbunden ist, von dieser Seite in Richtung der den Halbleiterkörper 324a zugewandten Seite des Trägerelements 120 erstrecken. Die Kontaktierung 154 kann auf dieser Seite des Trägerelements 120 elektrisch leitend mit einem auf dem Trägerelement 120 ausgebildeten zusätzlichen Anschlussbereich verbunden sein.
Insbesondere kann ein Trägerelement 120 eingesetzt werden, auf dem zwei elektrische Anschlussbereiche ausgebildet sind, die voneinander elektrisch isoliert sind.
Die Figuren 4A bis 4C zeigen Querschnitte durch optoelektronische Bauelemente 400 in unterschiedlichen Prozessstufen eines weiteren Herstellungsverfahren. Dabei zeigen die Figuren 4A und 4B Zwischenschritten des Verfahrens. Jedes der hergestellten optoelektronischen Bauelementen 400 umfasst eine Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen.
Zunächst wird ein Trägerverbund 310 bereitgestellt. Dies ist in der Figur 4A dargestellt. Der Trägerverbund 310 umfasst dabei ein Trägerelement 120. Der Trägerverbund 310 weist eine Mehrzahl von Bauelementbereichen 410 auf. Die Bauelementebereiche 410 sind durch Bereiche des Trägerelements 120 gebildet und in der Figur 4A durch die gestrichelte Trennlinie 412 voneinander getrennt dargestellt. Das Trägerelement 120 ist zweckmäßigerweise elektrisch isolierend ausgebildet.
In den jeweiligen Bauelementbereichen 410 sind jeweils zwei elektrischer Kontaktbereiche 130 ausgebildet. Der elektrische Kontaktbereich 130 enthält bevorzugt ein Metall oder eine Mehrzahl von Metallen oder eine Metallverbindung oder besteht hieraus.
Jeder Bauelementbereich 410 kann eine oder mehrere Anschlussleiterschichten 420 aufweisen. Die Anschlussleiterschicht 420 kann auf das Trägerelement 120 aufgebracht, z. B. abgeschieden, sein. Hierzu eignet sich beispielsweise Aufdampfen oder Sputtem. Die Anschlussleiter schicht 420 enthält bevorzugt ein Metall, z. B. Gold, oder besteht hieraus. Nach dem Aufbringen der Anschlussleiterschicht 420 kann die Anschlussleiterschicht 420 galvanisch verstärkt werden. Die Stromtragfähigkeit der Anschlussleiterschicht 420 wird so erhöht. Die Anschlussleiterschicht 420 kann beispielsweise mittels einer Maske, wie etwa einer Fotomaske, strukturiert abgeschieden sein.
Auf der von dem Trägerelement 120 abgewandten Seite der Anschlussleiterschicht 420 ist eine Befestigungsschicht 316 des jeweiligen Kontaktbereichs 130 angeordnet. Die Befestigungsschicht 316 ist zweckmäßigerweise elektrisch leitfähig ausgeführt. Gleiches gilt für die Anschlussleiterschicht 420. Die Befestigungsschicht 316 kann als Lotschicht, z. B. als Gold-Zinn-Lotschicht, oder als elektrisch leitfällige ausgebildete Klebeschicht, z. B. als Silberleitklebeschicht, ausgeführt sein.
Die Befestigungsschicht 316 kann mittels einer geeigneten Maske auf das Trägerelement 120 aufgebracht sein. Dies ist in Figur 4A jedoch nicht explizit dargestellt.
Weiterhin umfasst der Bauelementbereich 410 ein elektrisches Anschlussteil 422. Das Anschlussteil 422 kann die Befestigungsschicht 316 überragen. Das Anschlussteil 422 kann als Anschlussplättchen, z. B. als Metallplättchen, ausgeführt sein, das Anschlussteil 422 kann auf das Trägerelement 120 und insbesondere auf die Anschlussleiterschicht 420 aufgebracht sein.
Eine Dicke der Anschlussleiterschicht 420 beträgt bevorzugt 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 3 μm oder weniger, z. B. 1 μm oder weniger. Die Dicke der Befestigungsschicht 316 beträgt bevorzugt 5 μm oder weniger, besonders bevorzugt 3 μm oder weniger, z. B. 2 μm oder weniger. Das Anschlussteil 422 kann eine Dicke von 15 μm oder weniger, bevorzugt 8 μm oder weniger, aufweisen.
Das Trägerelement 120 kann als Folie ausgeführt sein. Das Trägerelement 120 kann insbesondere eine Dicke von 80 μm oder weniger, bevorzugt von 50 μm oder weniger, besonders bevorzugt von 40 μm oder weniger, z. B. 30 μm oder weniger als 20 μm oder weniger, aufweisen. Der mit der Befestigungsschicht 316 belegte Bereich des Trägerelementes 120 bildet einen Kontaktteilbereich 318 des jeweiligen Bauelementbereichs 410. In dem Kontaktteilbereich 318 können Halbleiterkörper 324 auf dem Trägerverbund 310 befestigt und oder/elektrisch angeschlossen werden.
Das Trägerelement 120 ist bevorzugt strahlungsdurchlässig für eine elektromagnetische Strahlung Halbleiterbauelements 324. Beispielsweise kann das Trägerelement 120 Glas oder eine Glasfolie umfassen oder aus ihr bestehen.
Die Bauelementebereiche 410 sind vorzugsweise flächig über den Trägerverbund 310 und insbesondere das Trägerelement 120 verteilt.
Weiterhin wird in dem Verfahren ein Halbleiterkörperverbund 320 bereitgestellt. Der Halbleiterkörperverbund 320 weist ein Trägersubstrat 322 auf. Auf dem Trägersubstrat 322 ist eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern 324 angeordnet und insbesondere befestigt. Die Halbleiterkörper 324 sind vorzugsweise flächig über das Trägersubstrat 322 verteilt angeordnet.
Die Halbleiterkörper 324 umfassen jeweils einen optisch aktiven Bereich 110. Der optisch aktive Bereich 110 ist vorzugsweise zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung ausgebildet. Bevorzugt ist der jeweilige Halbleiterkörper 324 als Lumineszenzdioden- Halbleiterkörper (LED) ausgeführt.
Insbesondere umfassen die Halbleiterkörper 324 jeweils eine Halbleiterschichtenfolge. Beispielsweise kann der optisch aktive Bereich 110 zwischen zwei Halbleiterschichten 430 und 432 angeordnet sein. Die Halbleiterschichten 430 und 432 sind vorzugsweise von unterschiedlichen Leitungstypen, insbesondere für unterschiedliche Leitungstypen dotiert (n-leitend oder p-leitend). Die Halbleiterschicht 430 kann n-leitend oder p-leitend ausgebildet sein.
Die Halbleiterkörper 324 sind weiterhin bevorzugt epitaktisch gewachsen. Eine Halbleiterschichtstruktur für die Halbleiterkörper 324 kann auf einem Aufwachssubstrat epitaktisch, z. B. mittels metall-organischer Gasphasen epitaxie (MOVPE) abgeschieden sein. Aus der Halbleiterschichtstruktur können dann Halbleiterkörper 324, z. B. mittels Atzen, ausgebildet werden.
Der Halbleiterkörperverbund 320 und der Trägerverbund 310 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass die Halbleiterkörper 324 den Bauelementbereichen 410 zugewandt sind. Die Halbleiterkörper 324 sind weiterhin bevorzugt gemäß einem regulären Muster auf dem Trägersubstrat 322 angeordnet.
Zweckmäßigerweise sind der Trägerverbund 310 und der Halbleiterkörperverbund 320 derart aufeinander abgestimmt, dass sich die jeweilige Halbleiterkörper 324 über den Kontaktteilbereich 318, also der jeweiligen Befestigungsschichten 316 der Bauelementbereiche 410, dem diesem Halbleiterkörper 324 zugeordneten ist, erstreckt.
Hierzu kann entweder eine Anordnung der Halbleiterkörper 324 auf dem Trägersubstrat 322 entsprechend den vorgegebenen Kontaktteilbereichen 318 eines Trägerverbunds 310 ausgebildet werden oder die Kontaktteilbereiche 318 eines Trägerverbunds 310 können gemäß einer vorgegebenen Anordnung von Halbleiterkörpern 324 auf dem Trägersubstrat 322 ausgebildet werden.
Für eine Anordnung der Halbleiterkörper 324 auf dem Trägersubstrat 322 gemäß den Bauelementbereichen 410 können Halbleiterkörper 324, welche auf dem Aufwachssubstrat angeordnet sind, auf einem Zwischenträger befestigt werden. Dies ist in den Figuren 4A und 4B jedoch nicht dargestellt. Das Aufwachssubstrat kann daraufhin von den Halbleiterkörpern 324 entfernt werden. Hierzu eignet sich beispielsweise ein Lasertrennverfahren oder Ätzen.
Von den auf dem Zwischenträger angeordneten Halbleiterkörpern 324 können Halbleiterkörper 324 derart ausgewählt werden und mit dem Trägersubstrat 322 verbunden werden, dass die Anordnung der auf dem Trägersubstrat 322 angeordneten Halbleiterkörper 324 derjenigen der Kontaktteilbereiche 318 entspricht. Hierzu werden zweckmäßigerweise Halbleiterkörper 324 selektiv von dem Zwischenträger entfernt und gemäß der Anordnung der Kontaktteilbereiche 318 auf das Trägersubstrat 322 übertragen. Alternativ können selektierte Halbleiterkörper 324 vom Aufwachssubstrat, z. B. mittels eines Lasertrennverfahrens, abgetrennt und mit dem Träger substrat 322 verbunden werden. Auf einen Zwischenträger kann dann verzichtet werden.
Für das Trägersubstrat 322 eignet sich beispielsweise eine Schicht, z. B. eine Folie, wie etwa eine Themioreleasefolie. Die Folie kann auf einem zusätzlichen, in der Figur 4A jedoch nicht dargestellten Hilfsträger angeordnet sein, um dem Halbleiterkörperverbund 320 eine erhöhte mechanische Stabilität zu verleihen.
Daraufhin werden der Trägerverbund 310 und das Trägersubstrat 322 derart zueinander angeordnet, dass die Halbleiterkörper 324 mit dem Trägerverbund 310, insbesondere den Befestigungsschichten 316 des dem jeweiligen Halbleiterkörper 324 zugeordneten Bauelementbereichs 410 in mechanischen Kontakt treten. Nachfolgend können die Halbleiterkörper 324 in den Kontaktbereichen 130 befestigt werden.
Dies kann beispielsweise durch Verlöten oder Verkleben der Halbleiterkörper 324 mit dem Trägerverbund 310 mittels der Befestigungsschicht 316 erfolgen.
Nach dem Befestigen der Halbleiterkörper 324 am Trägerverbund 310 können die Halbleiterkörper 324 von dem Trägersubstrat 322 getrennt werden. Hierzu kann das Trägersubstrat 322 von den Halbleiterkörpern 324 abgelöst werden. Dazu eignet sich z. B. ein Lasertrennverfahren oder Ätzen. Wird eine Thermoreleasefolie für das Trägersubstrat 322 eingesetzt, so können die Halbleiterkörper 324 durch Erwärmen der Thermoreleasefolie vom Trägersubstrat 322 getrennt werden. Die Haft vermittelnde Wirkung einer Themioreleasefolie wird durch Erwärmen vermindert. Nach Trennen der Halbleiterkörper 324 kann das Trägersubstrat 322 entfernt werden, wie in Figur 4B dargestellt.
Die Anschlussleiterschicht 420 ist dabei bereichsweise, bevorzugt nur bereichsweise, zwischen dem Trägerelement 120 und dem Halbleiterkörper 324 angeordnet. Die dem Trägerelement 120 zugewandte Seite des jeweiligen Halbleiterkörpers 324 wird daher mit Vorteil nicht vollständig von dem Kontaktteilbereich 318 abgeschattet. Eine Absorption von elektromagnetischer Strahlung im Bauelementbereich 410 kann so gering gehalten werden.
Bevorzugt ist die Befestigungsschicht 316 vollflächig, die Anschlussleiterschicht 420 nur bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper 324 und dem Trägerelement 120 angeordnet. Das Anschlussteil 422 kann sich neben dem Halbleiterkörper 324 bis zu der von dem Trägerelement 120 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 324 erstrecken.
Nach dem Trennen der Halbleiterkörper 324 von dem Trägersubstrat 322 kann auf die von dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324 eine Spiegelschicht 326 aufgebracht werden. Die Spiegelschicht 326 kann alternativ bereits auf dem noch auf dem Trägersubstrat 322 angeordneten Halbleiterkörper 324 angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist die Spiegelschicht 326 dann zwischen dem jeweiligen Halbleiterkörper 324 und dem Trägersubstrat 322 angeordnet.
Die Spiegelschicht 326 ist bevorzugt elektrisch leitfähig ausgeführt und insbesondere elektrisch leitend mit einem Anschlusskontakt der optisch aktiven Bereiche 110 verbunden. Besonders bevorzugt enthält die Spiegelschicht ein Metall oder eine Metallverbindung. Beispielsweise enthält die Spiegelschicht 326 Gold, Aluminium oder Silber oder besteht hieraus. Derartige Materialien zeichnen sich durch hohe Reflekti vi täten für eine im optisch aktiven Bereich 110 erzeugte elektromagnetische Strahlung aus.
Die Spiegelschicht 326 kann eine Dicke von 1 μm oder weniger, bevorzugt von 800 nm oder weniger, besonders bevorzugt von 500 nm weniger, z. B. von 300 nm oder weniger, aufweisen.
Auf dem Trägerverbund 310 wird nachfolgend eine Formmasse 342 aufgebracht. Die Formmasse 342 ist vorzugsweise elektrisch isolierend. Femer ist die Formmasse 342 für im optisch aktiven Bereich 110 zu erzeugende Strahlung bevorzugt durchlässig. Ein Kurzschluss der gegebenenfalls freiliegenden optisch aktiven Bereiche 110 über die Formmasse 342 wird so vermieden. Die Formmasse 342 kann beispielsweise BCB enthalten oder daraus bestehen. Vorzugsweise wird die Formmasse 342 auf den Trägerverbund 310 aufgeschleudert. Daraufhin wird die Formmasse 342 verfestigt, z. B. mittels thermischen Härtens.
Soweit die vom Trägerelement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324 mit der Formmasse 342 bedeckt ist, wird der auf dieser Seite des Halbleiterkörpers 324 angeordnete Teil der Formmasse 342 entfernt. Die von dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324 wird hierdurch wieder freigelegt. Die gegebenenfalls gehärtete Formmasse kann hierzu abgeschliffen werden. Auch ein so genanntes Fly-Cutting-V erfahren ist für das Entfernen der gegebenenfalls gehärteten Formmasse 342 geeignet. Die Formmasse 342 schützt mit Vorteil die Halbleiterkörper 324.
Auf die von dem Trägerelement 120 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 324 wird nachfolgend eine elektrische Kontaktstruktur 140, z. B. eine Kontaktmetallisierung, aufgebracht. Die Kontaktstruktur 140 kann z. B. Titanium, Platin und/oder Gold enthalten.
Die Kontaktstruktur 140 kann eine Dicke von 5 μm oder weniger, bevorzugt 3 μm oder weniger, besonders bevorzugt 2 μm oder weniger, z. B. 1 μm oder weniger, 800 nm oder weniger, 500 nm oder weniger oder 300 nm oder weniger, aufweisen.
Für das Aufbringen der Spiegelschicht 326 und/oder das Aufbringen der Kontaktstruktur 140 eignen sich beispielsweise ein Abscheideverfahren, wie Sputtern oder Aufdampfen. Die Kontaktstruktur 140 erstreckt sich vorzugsweise schichtartig und insbesondere großflächig über die Halbleiterkörper 324. Die Kontaktstruktur 140 ist mit den Halbleiterkörpem 324, insbesondere über die Spiegelschicht 326, elektrisch leitend verbunden. Über das Anschlussteil 422 und die Kontaktstruktur 140 kann der Halbleiterkörper 324 elektrisch kontaktiert werden.
Die Kontaktstruktur 140 kann sich dabei über die von dem Trägerelement 120 ab gewandte Seite der verfestigten Formmasse 342 erstrecken. Mittels der Foπnmasse 342 ist vorzugsweise eine Planarisierungsschicht 344 gebildet. Nachfolgend kann der Trägerverbund 310 entlang der Schnittlinie 440 in einzelne optoelektronische Bauelemente 400, die jeweils zumindest einen, vorzugsweise genau einen, Bauelementbereich 410 umfassen, vereinzelt werden. Das Vereinzeln kann beispielsweise durch Sägen oder ein lasergestütztes Vereinzelungsverfahren erfolgen. Beim Vereinzeln kann das Trägerelement 120 durchtrennt werden. Weiterhin kann die Formmasse 342 durchtrennt werden.
Figur 4C zeigt anhand einer schematischen Schnittansicht ein gemäß dem oben beschriebenen Verfahren hergestelltes optoelektronisches Bauelement 400.
Das optoelektronische Bauelement 400 weist ein Trägerelement 120 auf. Dieses ist vorzugsweise aus dem Trägerverbund 310 vereinzelt. Weiterhin weist das Bauelement 400 eine Planarisierungsschicht 344 auf. Diese ist neben den Halbleiterkörpem 324 angeordnet und kann aus der Formmasse 342 gebildet sein. Über das Anschlussteil 422 und die Kontaktstruktur 140 kann das Bauelement 400 mit einem externen Leiterelement, z. B. einer Leiterbahn oder Leiterplatte, elektrisch leitend verbunden werden, z. B. durch Verlöten.
Das Bauelement ist insbesondere oberflächenmontierbar ausgeführt. Eine elektrische Kontaktierung, insbesondere die Anschlussleiterschicht 420, ist bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper 324 und dem Trägerelement 120 angeordnet und erstreckt sich neben dem Halbleiterkörper 324. Externe elektrische Anschlussbereiche 132 und 152 sind auf der vom Trägerelement 120 abgewandten Seite des Bauelements 400 ausgebildet.
Das Trägerelement 120 gemäß Figur 2 weist einen elektrisch isolierenden Trägerkörper, z. B. aus Glas, auf, auf dem der Kontaktbereich 130 ausgebildet ist. Der Kontaktbereich 130 wird im Betrieb des Bauelements 400 zweckmäßigerweise von der im Halbleiterkörper 324 erzeugten Strahlung durchstrahlt.
Das Bauelement 400 weist mit Vorzug eine' durchgehend vereinzelte Seitenfläche 450 auf. Diese kann durch das Trägerelement 120 und gegebenenfalls die Planarisierungsschicht 344 gebildet sein. Mittels der Spiegelschicht 326 kann im Halbleiterkörper 324 erzeugte elektromagnetische Strahlung in Richtung des Trägerelements 120 reflektiert werden. Die von dem Trägerelement 120 ausgekoppelte Strahlungsleistung wird so erhöht.
Eine Gesamthöhe des Bauelements 400 kann 500 μm oder weniger, bevorzugt 250 μm oder weniger, besonders bevorzugt 50 μm oder weniger, z. B. 35 μm, betragen. Der Halbleiterkörper 324 kann eine Dicke von 10 μm oder weniger, bevorzugt von 7 μm oder weniger, aufweisen. Eine Dicke des Trägerelements 120 kann 50 μm oder weniger, bevorzugt 40 μm oder weniger, besonders bevorzugt 30 μm oder weniger, betragen.
Der auf dem Trägerelement 120 angeordnete Teil des Bauelements 400 kann eine Gesamtdicke von 10 μm aufweisen. Beispielsweise kann das Trägerelement 120 eine Dicke von 30 μm und der verbleibende Teil des Bauelements 400 eine Gesamtdicke von 8 μm aufweisen. Der Halbleiterkörper 324 kann eine Dicke von 6 μm aufweisen.
Die optisch aktiven Bereiche 110 der Figuren 4A bis 4C weisen in der Aufsicht einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt auf. Um die getrennte Wahrnehmung einzelner optisch aktiver Bereiche 1 10 weiter zu erschweren und so den Eindruck einer gleichmäßig strahlenden Fläche zu schaffen, können mit Vorteil anders geformte optisch aktive Bereiche 110 Verwendung finden. In vorteilhafter Weise sind die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 miteinander verzahnt oder greifen zumindest teilweise ineinander ein. Die Herstellung und Anordnung solcher miteinander verzahnter optisch aktiver Bereiche 110 wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Mehrzahl optisch aktiver Bereiche 110, die unter einen gemeinsamen Kontaktstruktur 140 angeordnet sind. Über die Kontaktstruktur 140, im Ausführungsbeispiel ineinander verschachtelte fotolithographisch aufgetragene Leiterbahnen, werden die einzelnen optisch aktiven Elemente 110 in verschiedenen Bereiche ihrer Oberfläche kontaktiert.
Im in der Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die optisch aktiven Bereiche 110 in der Form gleichseitiger Dreiecke ausgeführt. Die Verwendung gleichseitiger Dreiecker ermöglicht eine einfache Herstellung und Verzahnung der einzelnen optisch aktiven Bereiche 110. Auf diese Weise können besonders dicht gepackte Strahlungsflächen, insbesondere Leuchtflächen, mit einer Vielzahl einzelner optisch aktiver Bereiche 110 aufgebaut werden.
Durch die gemeinsame Kontaktstruktur 140 können die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 wie ein einzelner größere optisch aktiver Bereich beschaltet werden. Tritt in einem der optisch aktiven Bereiche 110 ein Defekt auf, beispielsweise weil ein Halbleiterkörper 324 durch eine Verunreinigung in dem Aufwachsprozess zerstört wurde, bleiben die anderen optisch aktiven Bereiche 110 funktionsfähig und können die Aufgabe des defekten optisch aktiven Bereichs 110 teilweise ersetzen.
Figur 6 zeigt eine weitere Anordnung eines optoelektronischen Bauelements mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche 110. Zusammengenommen bilden die optisch aktiven Bereiche 110 eine quadratische Leuchtfläche 600. Die Leuchtfläche 600 ist intern jedoch in eine Vielzahl streifenförmiger optisch aktiver Bereiche 110 aufgeteilt, sodass lokale Defekte sich nur geringfügig auf die Leuchtleistung des optoelektronischen Bauelements auswirken. Auch das optoelektronische Bauelement gemäß Figur 6 verfügt über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140, über die alle optisch aktiven Bereiche 110 der Leuchtfläche 600 gemeinsam kontaktiert werden.
In der Figur 7 ist eine weitere Leuchtfläche 600 eines optoelektronisches Bauelementes dargestellt, in der eine Vielzahl von optisch aktiven Bereichen 110 angeordnet ist. Die optisch aktiven Bereiche 110 sind wiederum streifenförmig ausgeführt. Anders als in dem in Figur 6 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel sind die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 jedoch ineinander verzahnt. Auf diese Weise kann die Auswirkung des Ausfalls eines einzelnen optisch aktiven Bereichs 110 für die Gesamtwirkung des optoelektronischen Bauelements weiter reduziert werden.
In den Figuren 8A, 8B und 8C ist eine weitere Leuchtfläche 600 eines weiteren optoelektronischen Bauelements 800 dargestellt. Figur 8A zeigt eine Aufsicht auf die aus Betrachtungsrichtung rechteckige Leuchtfläche 600. Die Leuchtfläche 600 ist in einen ersten optisch aktiven Bereich 110a und einen benachbarten zweiten optisch aktiven Bereich 11 Ob unterteilt. Die in der Figur 8 A obere Leuchtfläche 110a ist von der unteren Leuchtfläche 110b durch einen schmalen Trenngraben 180 getrennt. Der Trenngraben 180 hat eine Meanderfoπn. Bezüglich der Leuchtfläche 600 sind der erste optisch aktive Bereich 110a und der zweite optisch aktive Bereich 11 Ob komplementär zueinander.
Der zweite optisch aktive Bereich 110b weist zwei Aussparungen 820b auf. In die Aussparungen 820b ragen je eine Zunge 830a des ersten optisch aktiven Bereichs 110a hinein. Umgekehrt ragt eine Zunge 830b des zweiten optisch aktiven Bereiche 110b in eine durch die zwei Zungen 830a gebildete Aussparung 820a des ersten optisch aktiven Bereichs HOa.
Durch die Unterteilung der Leuchtfläche 600 mittels des meanderförmigen Trenngrabens 830 ist eine Unterscheidung der einzelnen optisch aktiven Bereiche HOa und 110b praktisch unmöglich. Weist die Leuchtfläche 600 beispielsweise eine Kantenlänge von 1 mm, 500 μm, 200 μm, 100 μm, 50 μm, 20 μm oder sogar nur 10 μm auf, „verschmelzen" die optisch aktiven Bereiche 110a und 110b zu der einheitlichen Leuchtfläche 600.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die beiden optisch aktiven Bereiche 110a und 11 Ob zum Emittieren elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge eingerichtet. Beispielsweise kann der erste optisch aktive Bereich 110a sichtbares Licht im blauen Wellenlängenbereich ausstrahlen, zum Beispiel zwischen 450 und 500 nm Wellenlänge, während der zweite optisch aktive Bereich 110b gelbes Licht ausstrahlt, beispielsweise zwischen 560 und 590 nm Wellenlänge. Da sich das von den beiden optisch aktiven Bereichen HO ausgestrahlte Licht für einen Beobachter des Bauteils überlagert, entsteht mittels additiver Farbmischung der Eindruck einer weißen Leuchtfläche 600.
Alternativ können die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche 110a und 110b zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung gleichfarbigen Lichts eingerichtet sein, wobei die emittierte elektromagnetische Strahlung der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche 110a und 110b zueinander Abweichungen der Wellenlängen der Strahlung aufweisen können. Abweichungen der Wellenlängen der Strahlung können bei aus der gleichen Epitaxieschichtenfolge strukturierten aktiven Bereichen und bei von verschiedenen Epitaxieschichtenfolgen stammenden aktiven Bereichen auftreten.
Beispielsweise kann der erste optisch aktive Bereich 11 Oa sichtbares Licht im blauen Wellenlängenbereich ausstrahlen, zum Beispiel zwischen 450 und 475 nm Wellenlänge, während der zweite optisch aktive Bereich 110b ebenfalls sichtbares Licht im blauen Wellenlängenbereich ausstrahlt, beispielsweise zwischen 475 und 500 nm Wellenlänge. Da sich das von den beiden optisch aktiven Bereichen 110 ausgestrahlte Licht für einen Beobachter des Bauteils überlagert, können Abweichungen der Wellenlängen durch eine gezielte Kombination geeigneter optisch aktiver Bereiche ausgeglichen werden, so dass insgesamt mit Vorteil ein einfarbig homogener Gesamtleuchteindruck entsteht.
Um das optoelektronische Bauelement 800 auch als einheitliche elektrische Komponente ansteuern zu können, sind der erste optisch aktive Bereich 110a und der zweite optisch aktive Bereich 110b über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 elektrisch miteinander verbunden. Im Ausführungsbeispiel besteht die gemeinsame Kontaktstruktur 140 aus zwei ineinander verschachtelten, ringförmigen Leiterbahnen 840 sowie einer zusätzlichen Zuleitung, die die beiden ringförmigen Leiterbahnen 840 mit einem externen Spannungspotenzial verbindet. Beispielsweise dient die Kontaktstruktur 140 zur Kontaktierung einer Anodenstruktur oder Kathodenstruktur eines Halbleiterkörpers 324.
Die Kontaktstruktur 140 bzw. die sie form enden Leiterbahnen 840 sind verhältnismäßig dünn, sodass noch ausreichend Licht von dem ersten optisch aktiven Bereich 110a und dem zweiten optisch aktiven Bereich 110b durch die Kontaktstruktur 140 austreten kann. Beispielsweise sind die Leiterbahnen 840 als fotolithographisch hergestellte Leiterbahnen ausgestaltet und weisen einen Durchmesser von 1 μm oder weniger, z. B. 0,5 μm, auf.
In den Figuren 8B und 8C sind zwei unterschiedliche Querschnitte durch das optoelektronische Bauelement 800 dargestellt. Im Querschnitt ist zu erkennen, dass der erste optisch aktive Bereiche 110a und der zweite optisch aktive Bereich 110b auf einem gemeinsamen Trägerelement 120 angeordnet sind. An der Grenzfläche zwischen dem Trägerelement 120 und den optisch aktiven Bereichen 11 Oa und 11 Ob befindet sich ein flächiger Kontaktbereich 130. Zwischen dem flächigen Kontaktbereich 130 und der Kontaktstruktur 140 kann eine Betriebsspannung zur Versorgung der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b angelegt werden.
Im in der Figur 8B dargestellten Schnitt A-A ist zu erkennen, dass die optisch aktiven Bereiche 110a und 110b sich zumindest in Bereichen der Leuchtfläche 600 durchdringen bzw. ineinander greifen. In anderen Bereichen der Leuchtfläche 600, beispielsweise in dem in der Figur 8C dargestellten Schnitt B-B, befindet sich dagegen nur ein optisch aktiver Bereich 110, im dargestellten Beispiel der zweite optisch aktive Bereich 110b.
Die in den Figuren 8 A bis 8C dargestellte Ausgestaltung der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ist wegen der Zungen 830 mechanisch verhältnismäßig instabil. Um die Gefahr einer Zerstörung der einzelnen optisch aktiven Bereiche 110a und 110b bei dem zuvor beschriebenen Transfer von einem Trägersubstrat 322 auf ein Trägerelement 120 zu reduzieren, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zunächst ein optisch aktiver Bereich 110 in Form der gesamten Leuchtfläche 600 von einem Trägersubstrat 322 auf das Trägerelement 120 übertragen. Der optisch aktive Bereich 110 wird dann flächig mit dem Trägerelement 120 verbunden. Beispielsweise kann der optisch akth'e Bereich 110 auf der Kontaktfläche 130 aufgelötet oder festgeklebt werden.
Nach erfolgter Übertragung und mechanischer Verbindung des optisch aktiven Bereichs 110 mit dem Trägerelement 120 werden der erste optisch aktive Bereich 110a und der zweite optisch aktive Bereich 11 Ob in einem weiteren Verfahrensschritt voneinander getrennt. Beispielsweise kann durch Verwendung eines fotolithographischen Prozesses eine Maske in Form des meanderförmigen Trenngrabens 180 auf die Oberfläche des optisch aktiven Bereichs 110 aufgebracht werden. In einem nachfolgenden Ätzschritt wird der Trenngraben 180 zwischen dem ersten optisch aktiven Bereich 110a und dem zweiten optisch aktiven Bereich 110b hergestellt.
Je nach Querleitfähigkeit der einzelnen Schichten der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b kann sich der Trenngraben 180 entweder, wie in Figur 8B dargestellt, in der Tiefe durch den gesamten Schichtstapel erstrecken oder lediglich solche Schichten voneinander trennen, die eine hohe Querleitfähigkeit aufweisen. Dies ist in den Figuren 8A bis 8C jedoch nicht explizit dargestellt.
Selbstverständlich können auch weitere optisch aktive Bereiche 110 über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 mit einer Betriebsspannung versorgt werden. Dies ist beispielsweise in der Figur 9 dargestellt. Je zwei erste optisch aktive Bereiche 110 und zwei zweite optisch aktive Bereiche 110b sind zu einer gemeinsamen Leuchtfläche 600 zusammengefasst. Die Kontaktstruktur 140 erstreckt sich über alle vier optisch aktiven Bereiche 110 und versorgt diese mit einer Betriebsspannung.
In dem in der Figur 9 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel wird die Leuchtfläche 600 somit sowohl durch Zerteilung in Substrukturen als auch durch ein Ineinandergreifen benachbarter, zueinander komplementärer optisch aktiver Bereiche 110a und 110b aufgegliedert. Ein Auftreten eines Defekts oder einer Normabweichung bezüglich einer Wellenlänge oder Intensität einer erzeugten elektromagnetischen Strahlung in einem der vier optisch aktiven Bereiche 110 führt somit nur zu einer minimalen Beeinträchtigung der Leuchtkraft der Leuchtfläche 600.
In der Figur 10 ist im Unterschied dazu ein optoelektronisches Bauelement mit zwei benachbarten optisch aktiven Bereichen 110a und 110b dargestellt, bei dem die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110a und 110b über gesonderte Kontaktstrukturen 140a und 140b mit einer Betriebsspannung versorgt werden können. Durch die gesonderte Versorgung des ersten optisch aktiven Bereichs 110a und des zweiten optisch aktiven Bereichs 110b können diese getrennt voneinander angesteuert werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die benachbarten optisch aktiven Bereiche 110a und 110b zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 170 unterschiedlicher Wellenlänge ausgelegt sind.
Beispielsweise können Halbleiterschichten der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b unterschiedlich dotiert sein. Emittiert der erste optisch aktive Bereich 110a bei Versorgung mit einer Betriebsspannung beispielsweise sichtbares Licht im roten Wellenlängenbereich und der zweite optisch aktive Bereich Licht im grünen Wellenlängenbereich, kann die Leuchtfläche 600 je nach Versorgung des ersten bzw. zweiten optisch aktiven Bereichs 110a bzw. 110b mit einer geeigneten Betriebsspannung entweder grün, rot oder, bei gemeinsamer Versorgung, gelb leuchten. Aufgrund der besonderen Ausgestaltung der optisch aktiven Bereiche 110a und 110b ist dabei eine Trennung der grünen und roten Leuchtbereiche 110a bzw. 11 Ob nicht mehr möglich.
In den Figuren 1 IA bis 1 IF sind weitere Möglichkeiten für eine besonders enge Anordnung benachbarter optisch aktiver Bereiche 110 dargestellt. Darüber hinaus sind in den Figuren 1 IA bis 1 IF unterschiedliche Kontaktstrukturen 140 zur Versorgung der Mehrzahl von optisch aktiven Bereichen 110 dargestellt.
Die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 der in der Figur 1 IA dargestellten Ausführung haben die Form eines gleichschenkeligen L's bzw. einer Pfeilspitze. Sowohl die in der Figur I IA übereinander dargestellten als auch die nebeneinander angeordneten Spalten von optisch aktiven Bereichen 110 greifen ineinander. Die dargestellten Kontaktstrukturen 140 verbinden die optisch aktiven Bereiche 110 jeweils einer Spalte miteinander.
Die in der Figur I IB dargestellten optisch aktiven Bereiche 110 sind im Wesentlichen eieruhrförmig bzw. in Form zweier teilweise überlappender Rauten ausgestaltet. Auch sie greifen in vielfältiger Weise ineinander, sodass einzelne optisch aktive Bereiche 110 mit dem bloßen Auge nicht mehr aufgelöst werden können. Zwei rautenförmige Kontaktbereiche 140 versorgen jeweils eine Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche 110 mit einer Betriebsspannung.
Die optisch aktiven Bereiche 110 der Figur 1 IC sind rautenförmig ausgestaltet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung benachbarter optisch aktiver Bereiche 110 und deren Trennung durch gradlinige Trenngräben 180. Zwei rautenförmige Kontaktbereiche 140 versorgen jeweils vier optisch aktiven Bereiche 110 mit einer Betriebsspannung.
Eine vergleichbar enge Anordnung von optisch aktiven Bereichen 110 ist auch durch die Verwendung einer Wabenstruktur, wie sie in Figur 1 ID gezeigt ist, möglich. Im in der Figur HD dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle optisch aktiven Bereiche 110 über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 verbunden und können somit als einheitliches Bauelement betrieben werden. In der Figur 1 IE sind neun runde optisch aktive Bereiche 110 dargestellt, die im Wesentlichen in einer Matrixstruktur angeordnet sind. Dabei sind die optisch aktiven Bereiche 110 einer mittleren Spalte bezüglich des Zentrums der Kreise von den zwei benachbarten Spalten versetzt angeordnet. Wie in der Figur 1 IE dargestellt, sind jeweils drei optisch aktive Bereiche 110 über eine gemeinsame, dreieckige Kontaktstruktur 140 elektrisch miteinander verbunden.
Figur 1 IF zeigt eine weitere Ausgestaltung, bei der optisch aktive Bereiche 110 in der Form von Puzzlesteinen ausgebildet sind. Die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 greifen dabei in vielfältiger Weise ineinander und sind über eine Mehrzahl von Kontaktstrukturen 140, die nicht einzelnen optisch aktiven Bereichen 110 zugeordnet sind, mit einem elektrischen Potenzial verbunden. Die Trenngräben 180 der Ausgestaltung gemäß Figur 1 IF sind Kurven mit einer verhältnismäßig komplizierten Struktur, sodass der an sich rastermäßige Aufbau der Leuchtfläche gemäß Figur 1 IF im Betrieb nicht mehr zu erkennen ist.
Figur 12 zeigt eine weitere Ausgestaltung eines optoelektronischen Bauelements. Das optoelektronische Bauelement weist eine Leuchtfläche 600 auf, die rechteckig ausgestaltet ist.
Im Ausfuhrungsbeispiel ist die Leuchtfläche 600 verhältnismäßig groß. Beispielsweise weist sie eine Kantenlänge von etwa 1 mm auf. Die Herstellung eines so großen optisch aktiven Bereichs 1 10, beispielsweise durch Aufwachsen epitaktischer Schichten zu einem Halbleiterkörper 324, ist herstellungstechnisch problematisch. Die Wahrscheinlichkeit, dass innerhalb der Grundfläche mit den Abmessungen der Leuchtfläche 600 zumindest ein Defekt auftritt, ist verhältnismäßig groß.
Um die Ausbeute eines Herstellungsprozesses dennoch verhältnismäßig groß zu halten, ist der der Leuchtfläche 600 zugeordnete Halbleiterkörper 324 in eine Vielzahl optisch aktiver Bereiche 1 10 untergliedert. Diese Substruktur, bestehend im Ausfuhrungsbeispiel aus 25 optisch aktiven Bereichen 110, weist eine Matrixstruktur auf. Die einzelnen optisch aktiven Bereiche 1 10 sind über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 mit drei ineinander verschachtelten fotolithographisch aufgetragenen Leiterbahnen 840 miteinander verbunden. Umfasst nur einer der optisch aktiven Bereiche 110 einen Defekt, werden die anderen optisch aktiven Bereiche 110 im Bereich der Leuchtfläche 600 nicht direkt von dem Defekt betroffen.
Eine Trennung eines Halbleiterkörpers 324, beispielsweise eines Leuchtdiodenchips, mit den Ausmaßen der Leuchtfläche 600 in eine Mehrzahl kleinerer optisch aktiver Bereiche 110 kann dabei vor oder nach der oben beschriebenen Übertragung der Halbleiterkörper 324 von einem Trägersubstrat 322, insbesondere einem Aufwachssubstrat, auf ein Trägerelement 120 durchgeführt werden. Zum Trennen von Halbleiterkörpem in eine Mehrzahl von Substrukturen eignen sich verschiedene Ätzverfahren, insbesondere Plasmaätzverfahren.
Einige Arten von Defekten führen jedoch zu Kurzschlüssen innerhalb eines Halbleiterkörpers 324 bzw. eines optisch aktiven Bereichs 110. Sind, wie beispielsweise in der Figur 12 dargestellt, mehrere optisch aktive Bereiche 1 10 über eine gemeinsame Kontaktstruktur 140 und über einen in der Figur 12 nicht dargestellten Kontaktbereich 130 gemeinsam mit einer elektrischen Betriebsspannung verbunden, führt ein Kurzschluss in einem der optisch aktiven Bereiche 110 zu einem Versagen des gesamten Bauteils.
Um ein derartiges Versagen auszuschließen und somit die Ausbeute eines Herstellungsverfahrens weiter zu ermöglichen, werden, wie in Figur 13 dargestellt, einzelne optisch aktive Bereiche 110 elektrisch voneinander isoliert. Die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 sind von benachbarten optisch aktiven Bereichen durch Trenngräben 180 voneinander getrennt. Um die elektrische Isolation eines defekten optisch aktiven Bereichs 110, in der Figur dem optisch aktiven Bereich 110a, von den übrigen optisch aktiven Bereichen 110b zu vervollständigen, werden die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 vor Aufbringen der Kontaktstruktur 140 auf ihre Funktion hin überprüft. Wird festgestellt, dass der optisch aktive Bereich 110a defekt ist und insbesondere einen Kurzschluss zwischen einem ersten Anschlusskontakt auf der Oberseite und einem zweiten Anschlusskontakt auf der Unterseite aufweist, wird nach Aufbringen der gemeinsamen Kontaktstruktur 140 die Leiterbahn 840 an Trennstellen 850 durchtrennt. Beispielsweise eignet sich hierfür ein Lasertrennverfahren. Bei der gemeinsamen Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Bauelementen mit einer Vielzahl von optisch aktiven Bereichen 110b können die einzelnen optisch aktiven Bereiche 110 durch Aufbringen einer Vielzahl von Kontaktnadeln bevorzugt im Waferverbund getestet werden. Dabei als defekt erkannte optisch aktive Bereiche 110a werden in einer dem Trägerverbund 310 zugeordneten Datenstruktur, beispielsweise einer Wafermap, als defekt markiert und in einem späteren Verarbeitungsschritt, beispielsweise nach Aufbringen der Kontaktstrukturen 140, elektrisch von den restlichen optisch aktiven Bereichen 110b isoliert.
Anhand der unterschiedlichen in den Figuren 1 bis 13 beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele wird dem Fachmann klar, dass die hierin offenbarten Möglichkeiten der Herstellung, Ausgestaltung und Anordnung benachbarter optisch aktiver Bereiche 110 auf vielfältige und vorteilhafte Weise miteinander kombiniert und eingesetzt werden können. Daher ist es selbstverständlich möglich, die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Merkmale in beinahe beliebiger Form miteinander zu kombinieren.
Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen optoelektronischen Bauelemente dienen bevorzugt zur Herstellung von Beleuchtungselementen und Erzeugen daher elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich, zum Beispiel im Bereich von 400 bis 800 nm. Selbstverständlich eignen sich derartige Bauelemente und Herstellungsverfaliren auch für die Erzeugung oder Detektion elektromagnetischer Strahlung anderer Wellenlängenbereiche. Beispielsweise kann elektromagnetische Strahlung im kurzwelligen ultravioletten (UV) Bereich oder langwelligen Infrarot (IR) Bereich erzeugt oder detektiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Bauelement aufweisend eine Mehrzahl von gesonderten, auf einem gemeinsamen Trägerelement (120) angeordneten optisch aktiven Bereichen (110), wobei die optisch aktiven Bereiche (110) derart angeordnet und/oder ausgestaltet sind, dass wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche (110) aus Richtung der von Trägerelement (120) abgewandten Seite für einen Beobachter des Bauelements mit bloßem Auge nicht mehr unterscheidbar sind.
2. Optoelektronisches Bauelement aufweisend eine Mehrzahl von gesonderten und auf einem gemeinsamen Trägerelement (120) angeordneten optisch aktiven Bereichen (110), wobei wenigstens zwei benachbarte optisch aktive Bereiche (110a, 110b) derart auf dem Trägerelement (120) angeordnet sind, dass sie in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110a, 110b) parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements (120) zumindest teilweise ineinander greifen.
3. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
.- ein erster optisch aktiver Bereich (HOa) der benachbarten optisch aktiven Bereiche (110) in der Erstreckungsrichtung eine Aussparung (820a) aufweist und ein zweiter optisch aktiver Bereich (HOb) der benachbarten optisch aktiven Bereichen (110) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er sich in der Erstreckungsrichtung zumindest teilweise in die Aussparung (820a) des ersten optisch aktiven Bereichs (1 10a) erstreckt, und/oder
- der zweite optisch aktive Bereich (110b) in der Erstreckungsrichtung eine Aussparung (820b) aufweist und der erste optisch aktive Bereich (1 10a) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er sich in der Erstreckungsrichtung zumindest teilweise in die Aussparung (820b) des zweiten optisch aktiven Bereichs (110b) erstreckt.
4. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Trägerelement (120) wenigstens einen elektrischen Kontaktbereich (130) aufweist, wobei wenigstens einer der optisch aktiven Bereiche (110) über den wenigstens einen elektrischen Kontaktbereich (130) mit einem ersten elektischen Potenzial verbindbar ist, und
- die wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110) über eine gemeinsame Kontaktstruktur (140) mit einem zweiten elektrischen Potenzial verbindbar sind.
5. Optoelektronisches Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- die gemeinsame Kontaktstruktur (140) wenigstens eine Leiterbahn (840) umfasst, die die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110) elektrisch miteinander verbindet, und
- die wenigstens eine Leiterbahn (840) wenigstens eine vorbestimmte Trennstelle aufweist, wobei wenigstens einer der zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (HOa) durch Trennen der wenigstens einen Leiterbahn (840) an der Trennstelle von dem anderen optisch aktiven Bereich (HOb) elektrisch isolierbar ist.
6. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110) zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung (170) unterschiedlicher Wellenlängen ausgebildet sind.
7. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Mehrzahl der optisch aktiven Bereiche (110) als substratlose Halbleiterstruktur ausgebildet ist, wobei die substratlose Halbleiterstruktur ausschließlich einen epitaktisch gewachsenen Schichtstapel umfasst.
8. Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110) derart angeordnet und ausgestaltet sind, dass elektromagnetische Strahlung (170), die von einem ersten optisch aktiven Bereich (HOa) in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110a, 110b) parallel zu einer Oberfläche des Trägerelements (120) des Träger elements (120) ausgekoppelt wird, einen zweiten optisch aktiven Bereich (110b) zur Emission elektromagnetsicher Strahlung anregt und umgekehrt.
9. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, umfassend:
- Bereitstellen eines Trägerelements (120) mit wenigstens einem elektrischen
Kontaktbereich (130), aufweisend wenigstens einen ersten Kontaktteilbereich (318) und einen benachbarten zweiten Kontaktteilbereich (318),
- Bereitstellen wenigstens eines ersten optisch aktiven Bereichs (110) mit wenigstens einem ersten Anschlusskontakt,
- Anordnen des Trägerelements (120) und des wenigstens einen ersten optisch aktiven
Bereichs (110) relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine Anschlusskontakt des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) dem wenigstens einen ersten Kontaktteilbereich (318) des Trägerelements (120) zugewandt ist,
- elektrisches und mechanisches Verbinden des wenigstens einen ersten optisch aktiven
Bereichs (110) mit dem ersten Kontaktteilbereich (318),
- Bereitstellen wenigstens eines zweiten optisch aktiven Bereichs (110) mit wenigstens einem ersten Anschlusskontakt,
- Anordnen des Trägerelements (120) und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven
Bereichs (110) relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine Anschlusskontakt des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) dem wenigstens einen zweiten Kontaktteilbereich (318) des Trägerelements (120) zugewandt ist,
- elektrisches und mechanisches Verbinden des wenigstens einen zweiten optisch aktiven
Bereichs (HOb) mit dem zweiten Kontaktteilbereich (318), und
- der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich (110) und eine zweite optisch aktive Bereich (110) nach dem mechanischen Verbinden mit dem Trägerelement (120) von dem Trägersubstrat (322) abgelöst werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich (110) und der wenigstens eine zweite optisch aktive Bereich (110) elektrisch und/oder mechanisch in einem einzelnen Verfahrensschritt gemeinsam mit dem Trägerelement (120) verbunden werden, wobei der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich (110) und eine zweite optisch aktive Bereich (110) auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (322) bereitgestellt werden.
11. Verfahren nach Ansprach 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine erste optisch aktive Bereich (110) auf einem ersten Trägersubstrat (322) und der eine zweite optisch aktive Bereich (110) auf einem zweiten Trägersubstrat (322) bereitgestellt wird, wobei der erste optisch aktive Bereich (110) zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung einer ersten Wellenlänge und der zweite optisch aktive Bereich (110) zum Emittieren einer elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge eingerichtet ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, umfassend:
- Bereitstellen eines Trägerelements (120) mit wenigstens einer Bestückungsoberfläche,
- Bereitstellen wenigstens eines ersten optisch aktiven Bereichs (110) und eines zweiten optisch aktiven Bereichs (110) auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (322), wobei der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive Bereich (110) jeweils wenigstens einen ersten Anschlusskontakt aufweisen, benachbart auf dem Trägersubstrat (322) angeordnet sind und in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110a, 110b) parallel zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (322) zumindest teilweise ineinander greifen,
- Anordnen des Trägerelements (120) und des Trägersubstrats (322) relativ zueinander derart, dass der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive Bereich (110) der wenigstens einen Bestückungsoberfläche des Trägerelements (120) zugewandt sind,
- mechanisches Verbinden des wenigstens einen ersten und einen zweiten optisch aktiven
Bereichs (110) mit dem Trägerelement (120) und
- Trennen des wenigstens einen ersten und einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) von dem Trägersubstrat (322).
13. Verfahren nach Anspruch 12, weiter umfassend:
- epitaktisches Aufwachsen einer Halbleiterstruktur auf dem Trägersubstrat (322) und Ausbilden des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) und einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) durch wenigstens teilweises Trennen der Halbleiterstruktur, und
- elektrisches Verbinden wenigstens eines zweiten Anschlusskontakts des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) mit einer gemeinsamen Kontaktstruktur (140).
14. Verfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend:
Testen der Funktion des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) und des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110), insbesondere, ob ein elektrischer Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlusskontakt des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) bzw. des wenigstens einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) besteht, und elektrisches Trennen des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) oder einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) von der gemeinsamen Kontaktstruktur (140), wenn durch den Test ein Fehler der Funktion des wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) bzw. des einen zweiten optisch aktiven Bereichs (110) festgestellt wurde.
15. Verfahren zur Herstellung eines Wafers mit einer Vielzahl optisch aktiver Bereiche (110), umfassend:
- Bereitstellen eines Trägersubstrats (322),
- epi taktisches Aufwachen einer Halbleiterstruktur auf dem Trägersubstrat (322) umfassend eine Halbleiterschichtenfolge, die zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung (170) geeignet ist, und
- Trennen wenigstens einer Halbleiterschicht der Halbleiterschichtenfolge zum Aufteilen der Halbleiterstruktur in wenigstens einen ersten optisch aktiven Bereichs (110) und eines zweiten optisch aktiven Bereichs (110) derart, dass der wenigstens eine erste und eine zweite optisch aktive Bereich (110) in einer Erstreckungsrichtung der wenigstens zwei benachbarten optisch aktiven Bereiche (110a, 110b) parallel zu einer Oberfläche des Trägersubstrats (322) zumindest teilweise ineinander greifen.
PCT/DE2009/000074 2008-01-22 2009-01-21 Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und eines wafers WO2009092362A1 (de)

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