WO2010012267A1 - Optoelektronischer halbleiterchip und optoelektronisches bauteil - Google Patents

Optoelektronischer halbleiterchip und optoelektronisches bauteil Download PDF

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WO2010012267A1
WO2010012267A1 PCT/DE2009/001024 DE2009001024W WO2010012267A1 WO 2010012267 A1 WO2010012267 A1 WO 2010012267A1 DE 2009001024 W DE2009001024 W DE 2009001024W WO 2010012267 A1 WO2010012267 A1 WO 2010012267A1
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layer
semiconductor chip
layer stack
optoelectronic
metallic layer
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Dieter Eissler
Helmut Fischer
Rüdiger Müller
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optoelectronic semiconductor chip which can be produced particularly inexpensively. Another object to be achieved is to specify an optoelectronic semiconductor chip which has improved mechanical stability. Furthermore, an object to be solved is to specify an optoelectronic component having such an optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a semiconductor body.
  • the semiconductor body may be an epitaxially grown layer structure.
  • the epitaxially grown layer structure may, for example, be grown on a growth substrate which, after completion of the epitaxial growth, is removed or at least thinned by the semiconductor body produced in this way.
  • the optoelectronic semiconductor chip is then a semiconductor chip in thin-film construction.
  • the semiconductor body may have a thickness in the range of 20 ⁇ m or less, in particular in the range of 10 ⁇ m or less.
  • Thin-film optoelectronic semiconductor chips are described, for example, in the publications WO 02/13281 A1 and EP 0 905 797 A2, the disclosure of which is hereby incorporated by reference With regard to the thin-film construction of optoelectronic semiconductor chips, this is expressly incorporated by reference.
  • the semiconductor body comprises, for example, an active zone which is suitable for the detection or generation of electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor chip is then a detector chip, such as a photodiode, or a luminescence diode chip, such as a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the semiconductor body is preferably formed in the III / V semiconductor system. That is, it preferably has a III / V compound semiconductor material.
  • a III / V is preferably formed in the III / V semiconductor system. That is, it preferably has a III / V compound semiconductor material.
  • Compound semiconductor material comprises at least one element of the third main group, such as B, Al, Ga, In, and an element of the fifth main group, such as N, P, As.
  • the term "III / V compound semiconductor material” includes the group of binary, ternary or quaternary compounds containing at least one element from the third main group and at least one element from the fifth main group, for example nitride and phosphide compound semiconductors.
  • Such a binary, ternary or quaternary compound may also have, for example, one or more dopants and additional constituents.
  • the semiconductor body is based on another material system such as, for example, an II / VI compound semiconductor material.
  • An II / VI compound semiconductor material comprises at least one element of the second main group such as Be, Mg, Ca, Sr, and a sixth main group element such as O, S, Se.
  • an II / VI compound semiconductor material comprises a binary, ternary or quaternary compound comprising at least one element from the second main group and at least one element from the sixth main group.
  • Such a binary, ternary or quaternary compound may additionally have, for example, one or more dopants and additional constituents.
  • the II / VI compound semiconductor materials include: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
  • the semiconductor chip has an electrically conductive, metallic layer stack which is arranged on the semiconductor body.
  • the metallic layer stack is formed of at least two layers containing different metals.
  • the layer stack is electrically conductive, so that electrical current can be impressed into the semiconductor body via it.
  • the metallic layer stack may be attached to an upper side of the semiconductor body.
  • the metallic layer stack is then a so-called bond pad, which is provided for fastening a contact wire, via which the semiconductor chip is electrically contactable.
  • the metallic layer stack is located, for example, on a radiation passage area of the semiconductor body. That is, the layer stack is then on a part of the outer surface of the semiconductor body applied, passes through the electromagnetic radiation during operation of the semiconductor body.
  • the metallic layer stack additionally or alternatively to be located on an underside of the semiconductor body facing away from the radiation passage area.
  • the layer stack can then be used for soldering the semiconductor chip. It gives the semiconductor chip an additional mechanical stability. That is, the layer stack can also be used as back contact.
  • the metallic layer stack comprises at least one first layer which contains nickel.
  • the nickel-containing first layer is preferably arranged parallel or substantially parallel to the epitaxially grown layers of the semiconductor body.
  • the first layer may be nickel or nickel phosphide (NiP).
  • NiP nickel phosphide
  • the metallic layer stack it is possible for the metallic layer stack to comprise both at least one layer which consists of nickel and also a further layer which consists of nickel phosphide.
  • the metallic layer stack comprises at least one second layer which contains gold. That is, the second layer of the layer stack may consist of gold or comprise a gold-containing compound or a gold-containing alloy. The second layer is preferably likewise arranged parallel or substantially parallel to epitaxially grown layers of the semiconductor body.
  • the first layer is arranged between the semiconductor body and the second layer. That is, the electrically conductive metallic layer stack then comprises a first layer and a second layer. The first layer contains nickel, the second layer contains gold. Both layers are arranged parallel or substantially parallel to one another and preferably run parallel or substantially parallel to epitaxially grown layers of the semiconductor body. The first layer containing nickel is located closer to the semiconductor body than the second layer containing gold.
  • the semiconductor chip comprises a semiconductor body and an electrically conductive, metallic layer stack at an upper side of the semiconductor body, wherein the metallic layer stack comprises at least a first layer which contains nickel and a second one
  • a layer containing nickel is a particularly hard, easily producible and easily reproducible layer.
  • the layer may for example consist of nickel or additionally contain phosphorus.
  • Layer can then be formed, for example, with nickel phosphide.
  • a layer containing nickel a special has hard surface, the risk that the layer is scratched, for example, reduced.
  • Scratching of the electrically conductive, metallic layer stack can take place, for example, during production of the optoelectronic semiconductor chip in the wafer composite, if individual optoelectronic semiconductor chips of the wafer composite are checked for their functionality by so-called "wafer samples". If the electrically conductive, metallic layer stack consists predominantly of relatively soft metals, such as aluminum or gold, scratching of the layer stacks may take place during "wafer samples". This can, for example, reduce the detectability of the metallic layer stacks by means of electronic image processing in later method steps-for example, when wire contacting the metallic layer stacks.
  • a second layer which contains gold and the first layer, which contains nickel, as seen from the semiconductor body, simplifies the contactability of the metallic layer stack by means of a contact wire.
  • the adhesion of a gold-containing contact wire to the electrically conductive, metallic layer stack is improved by the second layer containing gold.
  • a nickel-containing layer in the electrically conductive, metallic layer stack represents a mechanically robust and yet cost-effective metallization of the semiconductor body.
  • the metallic layer stack can therefore be the semiconductor body for example, protect against mechanical loads when contacting the optoelectronic semiconductor chip.
  • an optoelectronic semiconductor chip described here therefore enables a simplified, more cost-effective production.
  • the optoelectronic semiconductor chip is particularly well protected against mechanical loads.
  • a third layer is arranged between the first layer and the second layer, the third layer containing palladium.
  • the third layer may consist of palladium.
  • the third layer may directly border the first and second layers.
  • the palladium-containing layer is characterized by a particularly high hardness.
  • the second layer is a cover layer of the metallic one facing away from the semiconductor body
  • the second layer which contains gold, constitutes a termination layer of the metallic layer stack, which delimits the layer stack on its side facing away from the semiconductor body.
  • a gold-containing cover layer of the metallic layer stack proves to be particularly advantageous in terms of wire contactability of the metallic layer stack.
  • a gold-containing metal wire can be fastened particularly easily and mechanically stably on a cover layer of the metallic layer stack which contains gold or consists of gold.
  • the metallic layer stack can thus serve in this case as a bonding pad, which is provided for wire bonding.
  • the second gold-containing layer is thinner than the first nickel-containing layer of the metallic layer stack. Under "thickness" of the layers of the
  • Layer stack is understood to mean the extent of the layers in the stacking direction.
  • the stacking direction of the layer stack preferably runs perpendicular or substantially perpendicular to the epitaxially grown layers of the semiconductor body.
  • a layer stack in which the second gold-containing layer is thinner than the first nickel-containing layer proves to be particularly advantageous for at least two reasons.
  • a thicker, first, nickel-containing layer provides particularly good mechanical protection
  • the first nickel-containing layer preferably has a thickness between at least 0.4 ⁇ m and at most 10.0 ⁇ m.
  • the second gold-containing layer preferably has a thickness between at least 20 nm and at most 200 nm, for example between at least 30 nm and at most 50 nm.
  • the third layer has, for example, a thickness between 100 nm and 200 nm.
  • a .between the semiconductor body and the metallic layer stack Contact layer arranged, wherein the metallic layer stack directly adjacent to the contact layer.
  • the contact layer may be a layer to which the layers of the metallic layer stack are particularly easy to apply.
  • the contact layer can improve the electrical contact between the metallic layer stack and the semiconductor body.
  • the contact layer can improve the adhesion of the metallic layer stack to the semiconductor body.
  • the contact layer may, for example, be epitaxially grown on the semiconductor body. Moreover, it is possible for the contact layer to be applied to the semiconductor body by means of coating methods, such as sputtering or physical vapor deposition (PVD, for short).
  • the contact layer may contain gold, for example.
  • the contact layer is a layer formed with or consisting of AuGe, AuZn or AuBe. Furthermore, it is possible that the contact layer contains at least one of the following materials or consists of one of these materials: copper, aluminum, silver.
  • At least one layer of the metallic layer stack is electrodeposited. That is, at least one layer of the metallic layer stack is applied by means of electrochemical deposition of metallic precipitates on, for example, the contact layer or a layer of the metallic layer stack.
  • the layer stack is complete in this case galvanically generated.
  • regions of the semiconductor body which are not to be coated may be covered with a mask made of photoresist or SiN. After deposition, the mask is removed again.
  • Layer stack can be electrodeposited, is applied prior to deposition, for example by sputtering on the semiconductor body.
  • At least one layer of the metallic layer stack is deposited without current.
  • a seed layer is preferably included
  • Copper, aluminum or silver use which is at least partially replaced, for example, in the deposition of the subsequent layers.
  • at least one layer of the metallic layer stack is electrolessly deposited.
  • the layer can be deposited on an underlying layer of the layer stack or on a contact layer or directly on the semiconductor body.
  • At least one layer of the metallic layer stack is electrodeposited and at least one further layer of the metallic layer stack is deposited without current.
  • the optoelectronic semiconductor chip described here is based, inter alia, on the finding that galvanic and / or electroless deposition of layers of the metallic layer stack allows a particularly cost-effective production of the optoelectronic semiconductor chip, since these deposition techniques are cheaper to implement than, for example, the coating by means of physical vapor deposition.
  • a layer stack can be realized by means of galvanic and / or currentless deposition, which can have substantially thicker layers than, for example, one by means of physical
  • the layer stack can thereby comprise at least one nickel-containing layer which has a thickness of> 0.5 ⁇ m.
  • the metallic layer stack comprises at least one layer containing palladium, at least one Layer containing nickel, at least one layer containing nickel phosphide, at least one layer containing copper and / or aluminum and / or silver and at least one layer containing gold, wherein the layer containing gold, which faces away from the semiconductor body Cover layer of the metallic layer stack is.
  • the layer with copper and / or aluminum and / or silver is optional.
  • the layer of nickel phosphide preferably contains between at least 7% and at most 20% phosphorus.
  • Such a structure of the metallic layer stack proves to be particularly advantageous with regard to the electrical conductivity, the adhesion to the semiconductor body and the ease of manufacture, in particular for a semiconductor body which is based on a phosphide compound semiconductor material.
  • In phosphide compound semiconductor material based in this connection means that the semiconductor body or at least a part thereof, particularly preferably at least the active zone, preferably Al n Ga m In] __ n _ m P or As, n Ga 1n InI_ n _ m P where O ⁇ n ⁇ l, O ⁇ m ⁇ l and n + m ⁇ 1.
  • this material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may contain one or more dopants as well as additional
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al or As, Ga, In, P), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.
  • the position of the layers with nickel and nickel phosphide can also be reversed.
  • the metallic layer stack comprises layers which contain palladium, nickel, copper and / or aluminum and / or silver and gold, the layer containing gold being the layer of the metallic layer stack facing away from the semiconductor body , That is, the second, gold-containing layer forms the cover layer of the metallic layer stack, which terminates the metallic layer stack on its outer surface facing away from the semiconductor body.
  • the layer stack is free of phosphorus.
  • Silver is optional.
  • a metallic layer stack with these layers proves to be particularly advantageous in terms of electrical conductivity, adhesion to semiconductor bodies and ease of manufacture, in particular with regard to a semiconductor body based on nitride compound semiconductor material.
  • nitride compound semiconductor material in the present context means that the semiconductor body or at least a part thereof, particularly preferably at least the active zone, comprises or consists of a nitride compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In ⁇ _ n _ m N, where O ⁇ n ⁇ l, O ⁇ m ⁇ l and n + m ⁇ 1.
  • this material does not necessarily have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents.
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
  • connection carrier which has at least two electrical connection points.
  • the connection carrier can be, for example, a carrier frame (also called a leadframe) which has two connection points which are electrically insulated from one another and which serve to make electrical contact with the optoelectronic component.
  • the support frame can be encapsulated, for example, with an electrically insulating plastic or ceramic material.
  • the connection carrier it is possible for the connection carrier to be a printed circuit board with a main body made of an electrically insulating material, on which or in which electrical conductor tracks and / or electrical connection points are structured.
  • the optoelectronic component comprises at least one optoelectronic semiconductor chip, as described in connection with at least one of the previous embodiments. That is, the features described in connection with the optoelectronic semiconductor chip are also disclosed in connection with the optoelectronic component.
  • the metallic layer stack of the optoelectronic semiconductor chip is electrically conductively connected to at least one of the at least two electrical connection points by means of at least one contact wire. That is, the metallic layer stack is located, for example, on a radiation passage area of the optoelectronic semiconductor chip. By means of wire bonding, the metallic layer stack is electrically conductively connected to one of the at least two electrical connection points.
  • the optoelectronic semiconductor chip may be applied with its side facing away from the metallic layer stack on another of the at least two electrical connection points and be connected to this electrically conductive. For example, at the side facing away from the radiation passage surface underside of the
  • Semiconductor body of the optoelectronic semiconductor chip are a metallic layer stack, as described in connection with one of the previous embodiments.
  • the component comprises a connection carrier which has at least two electrical connection points and at least one optoelectronic semiconductor chip, as described in connection with one of the previous embodiments, wherein the metallic layer stack has at least one of at least one contact wire two electrical connection points is electrically connected.
  • An optoelectronic component described here is based inter alia on the finding that a metallic layer stack described here for wire bonding is particularly well suited. On the described metallic stack of layers, a contact wire can be applied particularly easily and mechanically resistant. The optoelectronic semiconductor chip can be energized on the n-side, for example, via the contact wire.
  • the metallic layer stack comprises a cover layer facing away from the semiconductor body, wherein the cover layer and the contact wire contain gold or consist of gold. That is, the cover layer of the metallic layer stack and the contact wire, by means of which the optoelectronic semiconductor chip is electrically conductively connected to a connection point of the connection carrier, consist in this embodiment of the same material. Preferably, they are made of gold. Gold has proved to be particularly advantageous in terms of its electrical conductivity and the ease of attachment of the wire to the top surface of the metallic layer stack.
  • FIGS 1 and 2 show schematically
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of an embodiment of an optoelectronic device described here.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 comprises a semiconductor body 2 and a metallic layer stack 3 which is applied to a radiation exit surface 2 a of the semiconductor body 2.
  • the optoelectronic semiconductor chip is a light-emitting diode chip that is designed in thin-film construction.
  • the semiconductor body is based on a phosphide compound semiconductor material.
  • the metallic layer stack 3 is applied to the radiation exit surface 2 a of the semiconductor body 2 by means of a contact layer 30.
  • the contact layer 30 is, for example, by means of physical vapor deposition the radiation exit surface 2a of the semiconductor body 2 deposited.
  • the layers of the layer stack 3 are electrolessly or galvanically applied to each other.
  • the layer stack 3 comprises a layer 31 consisting of palladium, a layer 32 consisting of nickel, a layer 33 consisting of nickel phosphide, a layer 34 consisting of copper and / or aluminum and / or silver and a layer Layer 35, which is made of gold.
  • the palladium-containing layer 31 preferably has a thickness between at least 100 nm and at most 500 nm, for example between 100 nm and 200 nm.
  • the nickel-containing layers 32, 33 preferably have a thickness d1 between at least 0.25 ⁇ m and at most 10.0 ⁇ m, wherein the two layers can be of the same thickness, for example.
  • the gold-containing layer 35 preferably has a thickness d2 of 30 nm to 50 nm.
  • the layers 32 and 33 are the above-mentioned nickel-containing first layer of the layer stack. That is, the first layer is in the present case formed from two partial layers, wherein the semiconductor body 2 facing layer 33, for example, nickel phosphide (NiP) and the semiconductor body facing away layer 32 consists of nickel.
  • the semiconductor body 2 facing layer 33 for example, nickel phosphide (NiP)
  • the semiconductor body facing away layer 32 consists of nickel.
  • the layer stack has a gold-containing layer 35, which forms the above-mentioned second layer.
  • This second layer also forms the outer layer of the layer stack 3 facing away from the semiconductor body 2.
  • the layer stack 3 is characterized, inter alia, by its ease of manufacture, its good bondability and the hardness of the nickel-containing layers 32, 33.
  • the described layers are preferably applied to one another as seen in the figure from the semiconductor body and immediately adjacent to one another. That is, the individual layers of the layer stack directly adjoin one another and are in direct contact with each other.
  • the layer stack 3 with a phosphorus-containing layer 33 proves to be particularly advantageous in terms of its adhesion and its electrical properties, in particular in conjunction with a semiconductor body which is based on a phosphide compound semiconductor material.
  • contact structures such as contact tracks or contact frames, which are connected in an electrically conductive manner to the metallic layer stack 3, can be arranged on the radiation exit surface 2 a.
  • These contact structures can have the same structure as the metallic layer stack.
  • the metallic layer stack can be arranged on the radiation exit surface 2 a.
  • Contact structures comprise a copper layer, which is disposed on the contact layer 30 and encapsulated with nickel.
  • the contact structures distribute the current impressed over the layer stack 3 over the entire radiation exit surface 2 a.
  • a second exemplary embodiment is one described here optoelectronic semiconductor chips explained.
  • the semiconductor chip 1 comprises a semiconductor body 2 based on a nitride compound semiconductor material.
  • the layer stack 3 in this exemplary embodiment does not comprise a phosphorus-containing layer.
  • Such a layer stack 3 proves to be particularly advantageous in terms of its adhesion and its electrical properties, in particular in conjunction with the semiconductor body 2 based on nitride compound semiconductor material.
  • the contact layer 30 is optional. That is, in at least some embodiments of the optoelectronic semiconductor chip described here, the layer stack can be applied directly to the radiation exit surface 2 a of the semiconductor body 2. In this case, the layer stack is preferably deposited on the semiconductor body 2 galvanically and / or without current.
  • the gold-containing, second layers 35 have a substantially smaller thickness d2 than the nickel-containing second layers 32, 33.
  • the thickness dl of the nickel-containing layers is at least 0.5 .mu.m.
  • the thickness d2 of the gold-containing layer 35 may be 100 nm or less.
  • an exemplary embodiment of one is shown here with reference to a schematic sectional illustration described optoelectronic device explained.
  • an optoelectronic semiconductor chip as described in connection with FIGS. 1 and 2, is applied to a connection carrier 5, which has two electrical connection points 51, 52.
  • a metallic layer stack 3 described here can not only be located on the radiation exit surface 2 a of the semiconductor body, but also on the underside of the semiconductor body 2 facing away from the radiation exit surface 2 a.
  • the metallic layer stack 3 arranged on the radiation exit surface 2 a is electrically conductively connected to the second electrical connection point 52 by means of a contact wire 4, whereas the semiconductor chip is applied with its underside to the first connection point 51 of the connection carrier 5.
  • the semiconductor body 2 comprises an active zone 21 which, in the present case, is energized by the current flowing through the semiconductor body 2

Landscapes

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  • Led Device Packages (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (1) angegeben, mit - einem Halbleiterkörper (2), der auf einem III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert, und - einem elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel (3), der auf dem Halbleiterkörper (2) angeordnet ist, wobei - der metallische Schichtenstapel (3) zumindest eine erste Schicht umfasst (32, 33), die Nickel enthält, und - der metallische Schichtenstapel (3) zumindest eine zweite Schicht (35) umfasst, die Gold enthält, wobei die erste (32, 33) Schicht zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der zweiten Schicht (35) angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip und optoelektronisches Bauteil
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der besonders kostengünstig herstellbar ist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der eine verbesserte mechanische Stabilität aufweist. Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein optoelektronisches Bauteil mit solch einem optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper. Bei dem Halbleiterkörper kann es sich um eine epitaktisch gewachsene Schichtstruktur handeln. Die epitaktisch gewachsene Schichtstruktur kann beispielsweise auf ein AufwachsSubstrat aufgewachsen sein, das nach Abschluss des epitaktischen Wachstums vom derart hergestellten Halbleiterkörper entfernt oder zumindest gedünnt wird. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich dann um einen Halbleiterchip in Dünnfilmbauweise. Der Halbleiterkörper kann dabei eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm oder weniger aufweisen.
Optoelektronische Halbleiterchips in Dünnfilmbauweise sind beispielsweise in den Druckschriften WO 02/13281 Al sowie EP 0 905 797 A2 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Dünnfilmbauweise von optoelektronischen Halbleiterchips hiermit ausdrücklich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Der Halbleiterkörper umfasst beispielsweise eine aktive Zone, die zur Detektion oder Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist. Beispielsweise handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterchip dann um einen Detektorchip, wie eine Fotodiode, oder um einen Lumineszenzdiodenchip, wie beispielsweise einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip.
Der Halbleiterkörper ist vorzugsweise im III/V- Halbleitersystem gebildet. Das heißt, er weist vorzugsweise ein III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial auf. Ein III/V-
Verbindungs-Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe, wie beispielsweise B, Al, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff "III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial" die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen.
Es ist aber auch denkbar, dass der Halbleiterkörper auf einem anderen Materialsystem wie zum Beispiel einem II/VI- Verbindungs-Halbleitermaterial basiert . Ein II/VI-Verbindungs-Halbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe, wie beispielsweise Be, Mg, Ca, Sr, und ein Element aus der sechsten Hauptgruppe, wie beispielsweise O, S, Se, auf. Insbesondere umfasst ein II/VI- Verbindungs-Halbleitermaterial eine binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung, die wenigstens ein Element aus der zweiten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der sechsten Hauptgruppe umfasst. Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Beispielsweise gehören zu den II/VI-Verbindungs- Halbleitermaterialien: ZnO, ZnMgO, CdS, ZnCdS, MgBeO.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der Halbleiterchip einen elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel auf, der auf dem Halbleiterkörper angeordnet ist.
Der metallische Schichtenstapel ist aus zumindest zwei Schichten gebildet, die unterschiedliche Metalle enthalten.
Der Schichtenstapel ist elektrisch leitend, sodass über ihn elektrischer Strom in den Halbleiterkörper eingeprägt werden kann.
Der metallische Schichtenstapel kann an einer Oberseite des Halbleiterkörpers angebracht sein. Bei dem metallischen Schichtenstapel handelt es sich dann um ein so genanntes Bondpad, das zur Befestigung eines Kontaktdrahtes , über welchen der Halbleiterchip elektrisch kontaktierbar ist, vorgesehen ist. Der metallische Schichtenstapel befindet sich dabei beispielsweise auf einer Strahlungsdurchtrittsflache des Halbleiterkörpers. Das heißt, der Schichtenstapel ist dann auf einen Teil der Außenfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht, durch die im Betrieb des Halbleiterkörpers elektromagnetische Strahlung tritt.
Ferner ist es möglich, dass sich der metallische Schichtenstapel zusätzlich oder alternativ an einer der Strahlungsdurchtrittsflache abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers befindet. Der Schichtstapel kann dann zum Auflöten des Halbleiterchips Verwendung finden. Er verleiht dem Halbleiterchip eine zusätzlich mechanische Stabilität. Das heißt, der Schichtenstapel kann auch als Rückseitenkontakt Verwendung finden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel zumindest eine erste Schicht, die Nickel enthält. Die nickelhaltige erste Schicht ist dabei vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zu den epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers angeordnet . Die erste Schicht kann beispielsweise aus Nickel bestehen oder aus Nickelphosphid (NiP) . Ferner ist es möglich, dass der metallische Schichtenstapel sowohl zumindest eine Schicht umfasst, die aus Nickel besteht, als auch eine weitere Schicht, die aus Nickelphosphid besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel zumindest eine zweite Schicht, welche Gold enthält. Das heißt, die zweite Schicht des Schichtenstapels kann aus Gold bestehen oder eine goldhaltige Verbindung oder eine goldhaltige Legierung umfassen. Die zweite Schicht ist dabei vorzugsweise ebenfalls parallel oder im Wesentlichen parallel zu epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers angeordnet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Schicht zwischen dem Halbleiterkörper und der zweiten Schicht angeordnet. Das heißt, der elektrisch leitende, metallische Schichtenstapel umfasst dann eine erste Schicht und eine zweite Schicht . Die erste Schicht enthält Nickel, die zweite Schicht enthält Gold. Beide Schichten sind parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und verlaufen vorzugsweise parallel oder im Wesentlichen parallel zu epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers . Die erste Schicht, welche Nickel enthält, ist näher am Halbleiterkörper angeordnet als die zweite Schicht, welche Gold enthält.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper und einen elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel an einer Oberseite des Halbleiterkörpers, wobei der metallische Schichtenstapel zumindest eine erste Schicht umfasst, welche Nickel enthält und eine zweite
Schicht, welche Gold enthält, wobei die erste Schicht zwischen dem Halbleiterkörper und der zweiten Schicht angeordnet ist.
Dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip liegt dabei unter anderem die folgende Erkenntnis zugrunde: Bei einer Schicht, die Nickel enthält, handelt es sich um eine besonders harte, einfach herstellbare und leicht reproduzierbare Schicht. Die Schicht kann beispielsweise aus Nickel bestehen oder zusätzlich Phosphor enthalten. Die
Schicht kann dann beispielsweise mit Nickelphosphid gebildet sein. Da eine Schicht, die Nickel enthält, eine besonders harte Oberfläche aufweist, ist die Gefahr, dass die Schicht beispielsweise verkratzt wird, reduziert.
Ein Verkratzen des elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapels kann beispielsweise bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips im Waferverbund erfolgen, wenn einzelne optoelektronische Halbleiterchips des Waferverbunds durch so genanntes "Wafer-Proben" auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden. Besteht der elektrisch leitende, metallische Schichtenstapel nun überwiegend aus relativ weichen Metallen, wie Aluminium oder Gold, so kann beim "Wafer-Proben" eine Verkratzung der Schichtenstapel stattfinden. Dies kann beispielsweise die Erkennbarkeit der metallischen Schichtenstapel durch eine elektronische Bildverarbeitung in späteren Verfahrensschritten - beispielsweise beim Drahtkontaktieren der metallischen Schichtenstapel - reduzieren.
Ferner hat sich gezeigt, dass eine zweite Schicht, welche Gold enthält und der ersten Schicht, welche Nickel enthält, vom Halbleiterkörper aus gesehen nachfolgt, die Kontaktierbarkeit des metallischen Schichtenstapels mittels eines Kontaktdrahtes vereinfacht. Beispielsweise ist durch die zweite Schicht, die Gold enthält, die Haftung eines goldhaltigen Kontaktdrahtes am elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel verbessert.
Schließlich hat sich gezeigt, dass eine nickelhaltige Schicht im elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel eine mechanisch robuste und dennoch kostengünstige Metallisierung des Halbleiterkörpers darstellt. Der metallische Schichtenstapel kann daher den Halbleiterkörper beispielsweise bei der Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips vor mechanischen Belastungen schützen.
Insgesamt ermöglicht ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip daher eine vereinfachte, kostengünstigere Herstellung. Darüber hinaus ist der optoelektronische Halbleiterchip besonders gut gegen mechanische Belastungen geschützt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist eine dritte Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet, wobei die dritte Schicht Palladium enthält. Die dritte Schicht kann dabei aus Palladium bestehen. Die dritte Schicht kann direkt an die erste und die zweite Schicht grenzen. Die palladiumhaltige Schicht zeichnet sich durch eine besonders hohe Härte aus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite Schicht eine dem Halbleiterkörper abgewandte Deckschicht des metallischen
Schichtenstapels. Das heißt, die zweite Schicht, welche Gold enthält, stellt eine Abschlussschicht des metallischen Schichtenstapels dar, welche den Schichtenstapel an seiner dem Halbleiterkörper abgewandten Seite begrenzt. Eine solche, goldhaltige Deckschicht des metallischen Schichtenstapels erweist sich hinsichtlich einer Drahtkontaktierbarkeit des metallischen Schichtenstapels als besonders vorteilhaft. Beispielsweise ein goldhaltiger Metalldraht lässt sich auf einer Deckschicht des metallischen Schichtenstapels, welche Gold enthält oder aus Gold besteht, besonders einfach und mechanisch stabil befestigen. Der metallische Schichtenstapel kann in diesem Fall also als Bondpad dienen, welches zur Drahtkontaktierung vorgesehen ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite, goldhaltige Schicht, dünner als die erste, nickelhaltige Schicht, des metallischen Schichtenstapels. Unter "Dicke" der Schichten des
Schichtenstapels ist dabei die Erstreckung der Schichten in Stapelrichtung verstanden. Die Stapelrichtung des Schichtenstapels verläuft vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu den epitaktisch gewachsenen Schichten des Halbleiterkörpers.
Ein Schichtenstapel, bei dem die zweite, goldhaltige Schicht dünner ist als die erste, nickelhaltige Schicht, erweist sich dabei aus zumindest zwei Gründen als besonders vorteilhaft: Zum einen stellt eine dickere, erste, nickelhaltige Schicht einen besonders guten mechanischen Schutz des
Schichtenstapels vor Verkratzen und des Halbleiterkörpers vor mechanischer Beschädigung wie Rissen oder Brüchen, welche bei der Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips auftreten können, dar. Zum anderen erweist sich eine dünne zweite, goldhaltige Schicht als besonders kostengünstig.
Die erste, nickelhaltige Schicht weist vorzugsweise eine Dicke zwischen wenigstens 0,4 μm und höchstens 10,0 μm auf. Die zweite, goldhaltige Schicht weist vorzugsweise eine Dicke zwischen wenigstens 20 nra und höchstens 200 nm, zum Beispiel zwischen wenigstens 30 nm und höchstens 50 nm auf. Die dritte Schicht weist zum Beispiel eine Dicke zwischen 100 nm und 200 nm auf .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips ist zwischen dem Halbleiterkörper und dem metallischen Schichtenstapel eine Kontaktschicht angeordnet, wobei der metallische Schichtenstapel direkt an die Kontaktschicht grenzt. Die Kontaktschicht kann eine Schicht sein, auf welche die Schichten des metallischen Schichtenstapels besonders einfach aufzubringen sind. Darüber hinaus kann die Kontaktschicht den elektrischen Kontakt zwischen metallischem Schichtenstapel und Halbleiterkörper verbessern. Schließlich kann die Kontaktschicht die Haftung des metallischen Schichtenstapels an den Halbleiterkörper verbessern.
Die Kontaktschicht kann beispielsweise epitaktisch auf den Halbleiterkörper aufgewachsen sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Kontaktschicht mittels Beschichtungsverfahren, wie beispielsweise Sputtern oder physikalischer Gasphasenabscheidung (englisch: physical vapor deposition, kurz PVD) , auf dem Halbleiterkörper aufgebracht ist. Die Kontaktschicht kann zum Beispiel Gold enthalten. Beispielsweise handelt es sich bei der KontaktSchicht um eine mit oder aus AuGe, AuZn oder AuBe gebildete Schicht. Ferner ist es möglich, dass die Kontaktschicht zumindest eines der folgenden Materialien enthält oder aus einem dieser Materialien besteht: Kupfer, Aluminium, Silber.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels galvanisch abgeschieden. Das heißt, zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels ist mittels elektrochemischer Abscheidung von metallischen Niederschlägen auf beispielsweise die Kontaktschicht oder eine Schicht des metallischen Schichtenstapels aufgebracht.
Darüber hinaus ist es dann möglich, dass sämtliche Schichten des metallischen Schichtenstapels galvanisch abgeschieden sind. Der Schichtenstapel ist in diesem Fall vollständig galvanisch erzeugt. Beim galvanischen Abscheiden des Schichtenstapels können Bereiche des Halbleiterkörpers, die nicht beschichtet werden sollen, mit einer Maske aus Fotolack oder SiN abgedeckt sein. Nach dem Abscheiden wird die Maske wieder entfernt. Eine Kontaktschicht, auf die der
Schichtenstapel galvanisch abgeschieden werden kann, wird vor dem Abscheiden zum Beispiel mittels Sputtern auf dem Halbleiterkörper aufgebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips wird zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden.
Beispielsweise die Druckschrift "Last metal copper metallization for power devices", Advanced Semiconductor Manufacturing Conference, 2007, Seiten 259 bis 362, beschreibt das stromlose Abscheiden metallischer Schichten eines metallischen Schichtenstapels. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird hiermit ausdrücklich per Rückbezug aufgenommen. Ferner beschreibt die Druckschrift "Low-cost electroless wafer bumping for 300 mm wafers", Business Briefing: Global Semiconductor Manufacturing Technology, 2003, Seiten 1 bis 5, das stromlose Abscheiden metallischer Schichten eines metallischen Schichtenstapels. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift ist hiermit ausdrücklich per Rückbezug aufgenommen.
Beim stromlosen Abscheiden von Schichten des metallischen Schichtenstapels findet vorzugsweise eine Keimschicht mit
Kupfer, Aluminium oder Silber Verwendung, die beispielsweise beim Abscheiden der nachfolgenden Schichten zumindest teilweise ersetzt wird. Beispielsweise wird zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden. Die Schicht kann auf eine darunter liegende Schicht des Schichtenstapels oder auf eine Kontaktschicht oder direkt auf den Halbleiterkörper abgeschieden werden. Darüber hinaus ist es möglich, dass sämtliche Schichten des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden werden.
Insbesondere ist es auch möglich, dass zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels galvanisch abgeschieden wird und zumindest eine weitere Schicht des metallischen Schichtenstapels stromlos abgeschieden wird.
Der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip beruht unter anderem auf der Erkenntnis, dass galvanisches und/oder stromloses Abscheiden von Schichten des metallischen Schichtenstapels eine besonders kostengünstige Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips erlaubt, da diese Abscheidetechniken günstiger zu realisieren sind als beispielsweise die Beschichtung mittels physikalischer Gasphasenabscheidung. Darüber hinaus ist mittels galvanischer und/oder stromloser Abscheidung ein Schichtenstapel realisierbar, der wesentlich dickere Schichten aufweisen kann als beispielsweise ein mittels physikalischer
Gasphasenabscheidung hergestellter metallischer Schichtenstapel. Beispielsweise kann der Schichtenstapel dadurch zumindest eine nickelhaltige Schicht aufweisen, die eine Dicke von > 0,5 μm aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel zumindest eine Schicht, die Palladium enthält, zumindest eine Schicht, die Nickel enthält, zumindest eine Schicht, die Nickelphosphid enthält, zumindest eine Schicht, die Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber enthält und zumindest eine Schicht, die Gold enthält, wobei die Schicht, welche Gold enthält, die dem Halbleiterkörper abgewandte Deckschicht des metallischen Schichtenstapels ist. Die Schicht mit Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber ist dabei optional. Die Schicht mit Nickelphosphid enthält dabei vorzugsweise zwischen wenigstens 7 % und höchstens 20 % Phosphor.
Ein derartiger Aufbau des metallischen Schichtenstapels erweist sich hinsichtlich der elektrischen Leitfähigkeit, der Haftung an den Halbleiterkörper sowie der einfachen Herstellbarkeit insbesondere für einen Halbleiterkörper als besonders vorteilhaft, welcher auf einem Phosphid- Verbindungs-Halbleitermaterial basiert .
Auf Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial basierend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Zone, vorzugsweise AlnGamIn]__n_mP oder AsnGa1nInI_ n_mP umfasst, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al beziehungsweise As, Ga, In, P) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Dabei ist es möglich, dass der metallische Schichtenstapel vom Halbleiterkörper aus gesehen aus einer Schichtenabfolge besteht, welche folgende Schichten aufweist: Eine Schicht, welche aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber besteht oder zumindest eines dieser Materialien enthält, eine Schicht, welche aus Nickelphosphid besteht, eine Schicht, welche aus Nickel besteht, eine Schicht, welche aus Palladium besteht und eine Schicht, welche aus Gold besteht. Die Position der Schichten mit Nickel und Nickelphosphid kann dabei auch vertauscht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der metallische Schichtenstapel Schichten, welche Palladium, Nickel, Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber und Gold enthalten, wobei die Schicht, welche Gold enthält, die dem Halbleiterkörper abgewandte Schicht des metallischen Schichtenstapels ist. Das heißt, die zweite, goldhaltige Schicht bildet die Deckschicht des metallischen Schichtenstapels, welche den metallischen Schichtenstapel an seiner dem Halbleiterkörper abgewandten Außenfläche abschließt. Der Schichtenstapel ist frei von Phosphor. Die Schicht mit Kupfer und/oder Aluminium und/oder
Silber ist optional.
Ein metallischer Schichtenstapel mit diesen Schichten erweist sich hinsichtlich elektrischer Leitfähigkeit, Haftung an Halbleiterkörper sowie einfacher Herstellbarkeit insbesondere hinsichtlich eines auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierenden Halbleiterkörper als besonders vorteilhaft.
Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest die aktive Zone, ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamInχ_n_mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Es wird darüber hinaus ein optoelektronisches Bauteil angegeben. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das Bauteil einen Anschlussträger, der zumindest zwei elektrische Anschlussstellen aufweist. Bei dem Anschlussträger kann es sich beispielsweise um einen Trägerrahmen (auch Leadframe) handeln, der zwei elektrisch voneinander isolierte Anschlussstellen aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Bauteils dienen. Der Trägerrahmen kann beispielsweise mit einem elektrisch isolierenden Kunststoff oder Keramikmaterial umspritzt sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem Anschlussträger um eine Leiterplatte mit einem Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Material handelt, auf welchen oder in welchen elektrische Leiterbahnen und/oder elektrische Anschlussstellen strukturiert sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das optoelektronische Bauteil zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit zumindest einer der vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist. Das heißt, die in Verbindung mit dem optoelektronischen Halbleiterchip beschriebenen Merkmale sind auch in Verbindung mit dem optoelektronischen Bauteil offenbart.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils ist der metallische Schichtenstapel des optoelektronischen Halbleiterchips mittels wenigstens eines Kontaktdrahtes mit zumindest einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden. Das heißt, der metallische Schichtenstapel befindet sich beispielsweise an einer Strahlungsdurchtrittsflache des optoelektronischen Halbleiterchips . Mittels Drahtkontaktierung ist der metallische Schichtenstapel elektrisch leitend mit einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden. Der optoelektronische Halbleiterchip kann mit seiner dem metallischen Schichtenstapel abgewandten Seite auf eine andere der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen aufgebracht sein und mit dieser elektrisch leitend verbunden sein. Beispielsweise kann sich dann auch an der der Strahlungsdurchtrittsflache abgewandten Unterseite des
Halbleiterkörpers des optoelektronischen Halbleiterchips ein metallischer Schichtenstapel befinden, wie er in Zusammenhang mit einer der vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauteils umfasst das Bauteil einen Anschlussträger, der zumindest zwei elektrische Anschlussstellen aufweist und zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit einer der vorherigen Ausführungsformen beschrieben ist, wobei der metallische Schichtenstapel über wenigstens einen Kontaktdraht mit zumindest einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden ist. Ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauteil beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass ein hier beschriebener metallischer Schichtenstapel zur Drahtkontaktierung ( "wire bonding") besonders gut geeignet ist. Auf dem beschriebenen metallischen Schichtenstapel kann ein Kontaktdraht besonders einfach und mechanisch beständig aufgebracht werden. Über den Kontaktdraht kann der optoelektronische Halbleiterchip beispielsweise n-seitig bestromt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils umfasst der metallische Schichtenstapel eine dem Halbleiterkörper abgewandte Deckschicht, wobei die Deckschicht und der Kontaktdraht Gold enthalten oder aus Gold bestehen. Das heißt, die Deckschicht des metallischen Schichtenstapels und der Kontaktdraht, mittels dem der optoelektronische Halbleiterchip elektrisch leitend mit einer Anschlussstelle des Anschlussträgers verbunden ist, bestehen in dieser Ausführungsform aus dem gleichen Material. Vorzugsweise bestehen sie aus Gold. Gold hat sich dabei hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit und der einfachen Befestigungsmöglichkeit des Drahtes an der Deckfläche des metallischen Schichtenstapels als besonders vorteilhaft erwiesen.
Im Folgenden wird der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip sowie das hier beschriebene optoelektronische Bauteil anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen anhand schematischer
Schnittdarstellungen ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips .
Die Figur 3 zeigt anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei in Verbindung mit der Figur 1 beschriebenem ersten Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 1 einen Halbleiterkörper 2 sowie einen metallischen Schichtenstapel 3, der auf eine Strahlungsaustrittsfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 aufgebracht ist. Beim optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich vorliegend um einen Leuchtdiodenchip, der in Dünnfilmbauweise ausgeführt ist.
Der Halbleiterkörper basiert auf einem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial .
Der metallische Schichtenstapel 3 ist mittels einer Kontaktschicht 30 auf die Strahlungsaustrittsfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 aufgebracht. Die Kontaktschicht 30 ist zum Beispiel mittels physikalischer Gasphasenabscheidung auf der Strahlungsaustrittsflache 2a des Halbleiterkörpers 2 abgeschieden.
Die Schichten des Schichtenstapels 3 sind stromlos oder galvanisch aufeinander aufgebracht . Der Schichtenstapel 3 umfasst dabei eine Schicht 31, die aus Palladium besteht, eine Schicht 32, die aus Nickel besteht, eine Schicht 33, die aus Nickelphosphid besteht, eine Schicht 34, die aus Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber besteht sowie eine Schicht 35, die aus Gold besteht.
Die palladiumhaltige Schicht 31 weist vorzugsweise eine Dicke zwischen wenigstens 100 nm und höchstens 500 nm, zum Beispiel zwischen 100 nm und 200 nm auf. Die nickelhaltigen Schichten 32, 33 weisen vorzugsweise eine Dicke dl zwischen wenigstens 0,25 μm und höchstens 10,0 μm auf, wobei die beiden Schichten zum Beispiel gleich dick sein können. Die goldhaltige Schicht 35 weist vorzugsweise eine Dicke d2 von 30 nm bis 50 nm auf.
Bei den Schichten 32 und 33 handelt es sich um die oben angesprochene, nickelhaltige erste Schicht des Schichtenstapels. Das heißt, die erste Schicht ist vorliegend aus zwei Teilschichten gebildet, wobei die dem Halbleiterkörper 2 zugewandte Schicht 33 zum Beispiel aus Nickelphosphid (NiP) besteht und die dem Halbleiterkörper abgewandte Schicht 32 aus Nickel besteht.
Der Schichtenstapel weist eine goldhaltige Schicht 35 auf, welche die oben angesprochene zweite Schicht bildet. Diese zweite Schicht bildet zugleich die dem Halbleiterkörper 2 abgewandte Deckschicht des Schichtenstapels 3. Der Schichtenstapel 3 zeichnet sich dabei unter anderem durch seine einfache Herstellbarkeit, seine gute Bondbarkeit und die Härte der nickelhaltigen Schichten 32, 33 aus. Die beschriebenen Schichten sind vorzugsweise vom Halbleiterkörper aus gesehen in der in der Figur dargestellten Reihenfolge aufeinander aufgebracht und grenzen unmittelbar aneinander. Das heißt, die einzelnen Schichten des Schichtenstapels grenzen direkt aneinander und befinden sich in unmittelbarem Kontakt zueinander.
Der Schichtenstapel 3 mit einer phosphorhaltigen Schicht 33 erweist sich dabei hinsichtlich seiner Haftung und seiner elektrischen Eigenschaften insbesondere in Verbindung mit einem Halbleiterkörper, der auf einem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial basiert, als besonders vorteilhaft .
Auf der Strahlungsaustrittsfläche 2a können ferner KontaktStrukturen wie Kontaktbahnen oder Kontaktrahmen angeordnet sein, die elektrisch leitend mit dem metallischen Schichtenstapel 3 verbunden sind. Diese Kontaktstrukturen können den gleichen Aufbau wie der metallische Schichtenstapel aufweisen. Darüber hinaus ist es möglich, dass sie einen anderen Aufbau aufweisen und andere Materialien enthalten. Beispielsweise können die
Kontaktstrukturen eine Kupferschicht umfassen, die auf der Kontaktschicht 30 angeordnet und mit Nickel verkapselt ist. Die KontaktStrukturen verteilen den über den Schichtenstapel 3 eingeprägten Strom über die gesamte Strahlungsaustrittsfläche 2a.
In Verbindung mit der Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips erläutert. Der Halbleiterchip 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel im Unterschied zum Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben ist, einen Halbleiterkörper 2, der auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfasst der Schichtenstapel 3 in diesem Ausführungsbeispiel keine phosphorhaltige Schicht . Ein solcher Schichtenstapel 3 erweist sich bezüglich seiner Haftung und seiner elektrischen Eigenschaften insbesondere in Verbindung mit dem auf Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial basierendem Halbleiterkörper 2 als besonders vorteilhaft .
Sowohl beim Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben ist, als auch beim Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit der Figur 2 beschrieben ist, ist die Kontaktschicht 30 optional. Das heißt, in zumindest manchen Ausführungsformen des hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips kann der Schichtenstapel direkt auf die Strahlungsaustrittsfläche 2a des Halbleiterkörpers 2 aufgebracht sein. Vorzugsweise ist der Schichtenstapel dabei galvanisch und/oder stromlos auf den Halbleiterkörper 2 abgeschieden.
In beiden Ausführungsbeispielen weisen die goldhaltigen, zweiten Schichten 35 eine wesentlich geringere Dicke d2 als die nickelhaltigen, zweiten Schichten 32, 33. Die Dicke dl der nickelhaltigen Schichten beträgt dabei wenigstens 0,5 μm. Die Dicke d2 der goldhaltigen Schicht 35 kann 100 nm oder weniger betragen.
In Verbindung mit der Figur 3 ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Bauteils erläutert . In diesem Ausführungsbeispiel ist ein optoelektronischer Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 beschrieben ist, auf einen Anschlussträger 5 aufgebracht, der zwei elektrische Anschlussstellen 51, 52 aufweist. Ein hier beschriebener metallischer Schichtenstapel 3 kann sich dabei nicht nur auf der Strahlungsaustrittsfläche 2a des Halbleiterkörpers, sondern auch an der der Strahlungsaustrittsfläche 2a abgewandten Unterseite des Halbleiterkörpers 2 befinden.
Der auf der Strahlungsaustrittsfläche 2a angeordnete metallische Schichtenstapel 3 ist mittels eines Kontaktdrahtes 4 elektrisch leitend mit der zweiten elektrischen Anschlussstelle 52 verbunden, wohingegen der Halbleiterchip mit seiner Unterseite auf die erste Anschlussstelle 51 des Anschlussträgers 5 aufgebracht ist.
Der Halbleiterkörper 2 umfasst eine aktive Zone 21, die vorliegend unter Bestromung des Halbleiterkörpers 2 zur
Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignet ist.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102008035254.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit
- einem Halbleiterkörper (2) , der auf einem III/V- Verbindungs-Halbleitermaterial oder einem II/VI Verbindungs- Halbleitermaterial basiert, und
- einem elektrisch leitenden, metallischen Schichtenstapel (3) , der auf dem Halbleiterkörper (2) angeordnet ist, wobei
- der metallische Schichtenstapel (3) zumindest eine erste Schicht umfasst (32, 33), die Nickel enthält, und
- der metallische Schichtenstapel (3) zumindest eine zweite Schicht (35) umfasst, die Gold enthält, wobei die erste Schicht (32, 33) zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der zweiten Schicht (35) angeordnet ist.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem eine dritte Schicht (31) zwischen der ersten Schicht (32, 33) und der zweiten Schicht (35) angeordnet ist, wobei die dritte Schicht (31) Palladium enthält.
3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Schicht (32, 33) aus zumindest einem der folgenden Materialien besteht: Nickel, Nickelphosphid.
4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweite Schicht (35) eine dem Hableiterkörper (2) abgewandte Deckschicht des metallischen Schichtenstapel (3) ist .
5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der metallische Schichtenstapel (3) drahtkontaktierbar ist und/oder lötbar ist.
6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die zweite Schicht (35) dünner ist als die erste Schicht (32, 33) .
7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zwischen dem Halbleiterkörper (2) und dem metallischen Schichtenstapel (3) eine Kontaktschicht (30) angeordnet ist, wobei der metallische Schichtenstapel (3) direkt an die KontaktSchicht (30) grenzt.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest eine Schicht des metallischen
Schichtenstapels (3) galvanisch abgeschieden ist.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest eine Schicht des metallischen Schichtenstapels (3) stromlos abgeschieden ist.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der metallische Schichtenstapel (3) Schichten mit
Palladium (31), Nickel (32), Nickelphosphid (33), Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber (34) , und Gold (35) umfasst, wobei die Schicht (35) , welche Gold enthält, die dem Hableiterkörper (2) abgewandte Deckschicht des metallischen Schichtenstapel (3) ist.
11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Halbleiterkörper (2) auf einem Phosphid- Verbindungs-Halbleitermaterial basiert .
12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der metallische Schichtenstapel (3) Schichten mit Palladium (31) , Nickel (32) , Kupfer und/oder Aluminium und/oder Silber (34) , und Gold (35) umfasst, wobei die Schicht (35) , welche Gold enthält, die dem Hableiterkörper (2) abgewandte Deckschicht des metallischen Schichtenstapel (3) ist.
13. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Halbleiterkörper (2) auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial basiert .
14. Optoelektronisches Bauteil mit
- einem Anschlussträger (5) , der zumindest zwei elektrische Anschlussstellen (51, 52) aufweist, und
- zumindest einem optoelektronischen Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- der metallische Schichtenstapel (3) mittels wenigstens eines Kontaktdrahtes (4) mit zumindest einer der zumindest zwei elektrischen Anschlussstellen (51, 52) elektrisch leitend verbunden ist.
15. Optoelektronisches Bauteil nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der metallische Schichtenstapel (3) eine dem Hableiterkörper (2) abgewandte Deckschicht (35) umfasst, wobei die Deckschicht (35) und der Kontaktdraht (4) Gold enthalten.
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