WO2012107289A1 - Optoelektronischer halbleiterchip mit verkapselter spiegelschicht - Google Patents

Optoelektronischer halbleiterchip mit verkapselter spiegelschicht Download PDF

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WO2012107289A1
WO2012107289A1 PCT/EP2012/051143 EP2012051143W WO2012107289A1 WO 2012107289 A1 WO2012107289 A1 WO 2012107289A1 EP 2012051143 W EP2012051143 W EP 2012051143W WO 2012107289 A1 WO2012107289 A1 WO 2012107289A1
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layer
semiconductor chip
semiconductor
layer sequence
optoelectronic semiconductor
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PCT/EP2012/051143
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Lutz Höppel
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • the present application relates to a so-called thin-film LED chip in which the
  • Carrier substrate side facing the semiconductor layer sequence is provided with a mirror layer to deflect in the direction of the carrier substrate emitted radiation in the direction of the radiation exit surface and thereby the
  • silver is particularly suitable as the material for the mirror layer, since it is characterized by high reflection, but silver is, on the other hand, sensitive to corrosion.
  • Optoelectronic semiconductor chips are usually contacted via a bonding pad, which is arranged on the carrier surface opposite the radiation exit surface. This has the disadvantage that part of the
  • Radiation exit surface is shadowed by the Bondpad.
  • Semiconductor chip are a first and second electrical
  • Connection layer disposed on one of the radiation exit surface opposite back of the LED chip and isolated from each other by means of a separating layer, wherein a portion of the second electrical
  • Terminal layer extends from the back side of the semiconductor chip through an opening of the active layer toward the front side of the semiconductor chip.
  • Optoelectronic semiconductor chips through contact structures may occur in particular when the optoelectronic semiconductor chip has an electrically insulating carrier substrate and therefore both contacts on the
  • Radiation exit side are arranged.
  • the present application is based on the object of specifying an improved optoelectronic semiconductor chip with an electrically insulating carrier substrate, in which the contacting is designed in such a way that almost entire
  • optoelectronic semiconductor chip an electrically insulating carrier substrate and a semiconductor layer sequence containing a first semiconductor region of a first conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type and an active layer disposed therebetween.
  • the first semiconductor region faces the carrier substrate and is preferably a p-type semiconductor region.
  • the second semiconductor region faces the radiation exit surface of the semiconductor chip and is preferably an n-type semiconductor region.
  • the optoelectronic semiconductor chip is preferably a so-called thin-film semiconductor chip, in which the original growth substrate is detached from the semiconductor layer sequence and the semiconductor layer sequence at the
  • a mirror layer is advantageously arranged, which is a
  • the mirror layer may for example comprise or consist of aluminum or silver. Particularly preferred is silver as a material for the mirror layer, since silver is characterized by a high
  • the mirror layer advantageously also forms an electrical contact with the first semiconductor region.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises an electrically insulating transparent encapsulation layer, which covers the side edges of the mirror layer and the
  • the electrically insulating transparent encapsulation layer protects the mirror layer from corrosion.
  • the side flanks of the semiconductor layer sequence are electrically insulated by the transparent encapsulation layer.
  • the optoelectronic semiconductor chip has a first
  • Bondpad which is electrically conductively connected to the first semiconductor region, and a second bonding pad, which is electrically conductively connected to the second semiconductor region, on.
  • the first bonding pad and the second bonding pad are each arranged laterally offset from the semiconductor layer sequence on a side of the optoelectronic semiconductor chip facing the radiation exit surface, as viewed from the carrier substrate.
  • the bond pads are therefore not arranged in particular on the radiation exit surface of the semiconductor layer sequence, but next to the semiconductor layer sequence over the carrier substrate.
  • the bond pads are preferred by at least one
  • the bond pads may also comprise a plurality of sub-layers, for example a Ti / Pt / Au layer sequence.
  • the bond pads have an or a plurality of reflective layers, preferably containing Ag or Al.
  • the bond pads may be formed by an Ag / Ti / Pt / Au layer sequence or an Al / Ti / Pt / Au layer sequence.
  • the first bonding pad is preferably electrically conductively connected to the mirror layer via at least one electrically conductive layer on the carrier substrate.
  • at least one electrically conductive layer on the carrier substrate is electrically conductively connected to the mirror layer via at least one electrically conductive layer on the carrier substrate.
  • Be arranged carrier substrate for example a
  • the mirror layer which may have, for example, TiW (N).
  • the mirror layer preferably forms the connection to the first semiconductor region, in particular the n-type semiconductor region. In this way, the first semiconductor region is electrically conductively connected to the first bonding pad.
  • a contact layer is at least on partial regions of
  • Radiation exit surface arranged.
  • the contact layer on the radiation exit surface is electrically conductively connected to the second bond pad by means of an electrical connection layer.
  • the electrical connection layer is guided on the transparent encapsulation layer over the side edges of the semiconductor layer sequence to the second bonding pad.
  • the optoelectronic semiconductor chip has no significant shading of the radiation exit surface since
  • Semiconductor layer sequence are arranged on the carrier substrate. Within the semiconductor layer sequence are no Contact structures passed through the active layer. Thus, advantageously, the entire surface of the active layer can be used for generating radiation. In an advantageous embodiment, the
  • the semiconductor layer sequence preferably has a projection over the mirror layer on all side flanks of the semiconductor chip.
  • a gap which is formed between the semiconductor layer sequence and a layer sequence applied to the carrier substrate, advantageously adjoins the side flanks of the mirror layer.
  • Gap is beneficial from the transparent
  • the transparent encapsulation layer is advantageously prepared by means of atomic layer deposition (ALD - atomic layer deposition).
  • Methods can advantageously produce very dense layers with low defect density. Furthermore, this one has
  • the transparent encapsulation layer preferably comprises an aluminum oxide, a zirconium oxide, a titanium oxide, a hafnium oxide or a silicon oxide. These materials are advantageously transparent and electrically insulating.
  • Encapsulation layer may in particular also several
  • the transparent encapsulation layer may contain one or more layers of Al 2 O 3 , ZrC> 2, T1O 2 or HfC> 2, wherein a protective layer of SiO 2 is applied to the at least one sublayer. In this way, on the one hand, a good protection of
  • connection layer and the side edges of the semiconductor chip achieved. Furthermore, by means of the transparent encapsulation layer, an electrical insulation between metallic layers applied to the carrier substrate, which leads to the electrical connection of the first
  • the transparent encapsulation layer preferably has a thickness of 1 ⁇ or less. If the transparent
  • Encapsulation layer has multiple sub-layers, is under the thickness of the total thickness of the transparent
  • optoelectronic semiconductor chip preferably has
  • Carrier substrate is particularly advantageous if the Optoelectronic semiconductor chip to be arranged on other components, and no electrical connection is desired.
  • the optoelectronic semiconductor chip with the insulating carrier substrate is particularly advantageous if the optoelectronic semiconductor chip to be arranged on other components, and no electrical connection is desired.
  • the optoelectronic semiconductor chip with the insulating carrier substrate is particularly advantageous if the optoelectronic semiconductor chip to be arranged on other components, and no electrical connection is desired.
  • Carrier substrate is preferably at least 2000 Qcm.
  • the carrier substrate may be attached to one of
  • the passivation layer may in particular be a Si0 2 _ layer, for example an approximately 400 nm thick Si0 2 layer.
  • the first bonding pad adjoins at least one side edge of the optoelectronic
  • the first bonding pad adjoins two side edges of the semiconductor chip, i. the first bondpad is beneficial in one corner of the
  • the first bonding pad advantageously lies at the same electrical potential with the electrically conductive layers arranged thereunder.
  • the lateral extent of the electrical decreases
  • the second bonding pad has a greater lateral extent than the electrical
  • the electrical connection layer thus forms a connection web which leads from the contact layer via the side flanks of the semiconductor layer sequence insulated with the encapsulation layer to the second bonding pad. This facilitates the optical recognition of the second bond pad, in particular when the electrical connection layer is formed from the same material as the second bond pad. In this way, the optical adjustment when bonding a bonding wire to the second bonding pad is facilitated.
  • Bonding wire is accidentally bonded next to the second bonding pad on the side edge of the semiconductor layer sequence.
  • the contact layer is preferably transparent. The fact that the contact layer is transparent, no shading occurs in comparison to an absorbent contact layer such as a metal layer
  • the transparent conductive oxide is indium tin oxide (ITO).
  • ITO indium tin oxide
  • Contact layer structured such that it covers only portions of the radiation exit surface. This is advantageous in particular if the surface of the semiconductor layer sequence serving as the radiation exit surface is for
  • Auscooppel Modell or roughening has.
  • the radiation extraction from the uncovered by the contact layer portions of the radiation exit surface is particularly efficient.
  • the contact layer may in particular have one or more contact webs extending over the radiation exit surface.
  • the contact webs By the contact webs a uniform current injection is advantageously effected in the semiconductor layer sequence. This is advantageous in particular when the electrical connection layer adjoins only one corner or one side edge of the semiconductor layer sequence.
  • the contact webs preferably form a lattice structure.
  • the contact webs can have an edge web which runs around the edge of the radiation exit surface in order to supply the stream in particular also to the edge regions of the web
  • one or more contact webs advantageously extend over the radiation exit surface in order to achieve the most uniform possible current injection into the semiconductor layer sequence.
  • contact webs can form a rectangular grid.
  • the semiconductor layer sequence has a rectangular shape, so that the semiconductor layer sequence has a greater lateral extent in a longitudinal direction than in the transverse direction, wherein a contact web along the longitudinal direction over the
  • Radiation exit surface runs.
  • a single contact web extends in the longitudinal direction over the radiation exit surface.
  • the only contact bridge is preferably in this case centered on the
  • the contact web preferably has a width of 10 ⁇ or less.
  • the width of the contact web is the extent of the contact web perpendicular to his
  • the electrical connection layer preferably comprises the same material or materials as the first and second bond pads.
  • the electrical connection layer preferably comprises the same material or materials as the first and second bond pads.
  • electrical connection layer and the first and second bonding pads are applied and / or structured simultaneously.
  • the semiconductor layer sequence preferably has a lateral extent of 300 ⁇ or less.
  • the semiconductor layer sequence can be a rectangular or
  • Shadowing would occur because the bondpad is on a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cross section through an optoelectronic semiconductor chip according to a first exemplary embodiment
  • Figures 2A to 21 is a schematic representation of a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a plan view of an optoelectronic semiconductor chip according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a plan view of an optoelectronic semiconductor chip according to a third exemplary embodiment
  • FIG 5 shows a schematic representation of a plan view of an optoelectronic semiconductor chip according to a fourth exemplary embodiment. Same or equivalent components are in the
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 shown schematically in cross section in FIG. 1 contains a
  • semiconductor region 3 of a first conductivity type and a second semiconductor region 5 of a second conductivity type are semiconductor regions 3 of a first conductivity type and a second semiconductor region 5 of a second conductivity type.
  • the first semiconductor region 3 is a p-type semiconductor region and the second semiconductor region 5 is an n-type semiconductor region. Between the first semiconductor region 3 is a p-type semiconductor region and the second semiconductor region 5 is an n-type semiconductor region. Between the first semiconductor region 3 and the second semiconductor region 5 is an n-type semiconductor region.
  • an active region 4 is arranged.
  • the active zone 4 of the optoelectronic semiconductor chip 1 is preferably an active zone suitable for the emission of radiation.
  • the active zone 4 may be a pn junction, a double heterostructure, a simple
  • Quantum well structure or multiple quantum well structure may be formed.
  • the semiconductor layer sequence 2 of the semiconductor chip 1 is preferably based on an I I I-V compound semiconductor material, in particular on an arsenide, nitride or phosphide compound semiconductor material.
  • an I I I-V compound semiconductor material in particular on an arsenide, nitride or phosphide compound semiconductor material.
  • III-V compound semiconductor material does not necessarily have a
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 has a
  • Carrier substrate 11 which is preferably not equal to the growth substrate of the semiconductor layer sequence 2 and, for example, by means of a connection layer 12, which may be in particular a solder layer of a metal or a metal alloy, connected to the semiconductor chip 1.
  • the carrier substrate 11 is an electrically insulating substrate, which preferably has a resistivity of at least 2000 Qcm.
  • Carrier substrate may in particular A1N, Al 2 O 3 , SiON x or undoped Si have.
  • a mirror layer 6 is arranged downstream of the first semiconductor region 3 on the side facing the carrier substrate 11 and can, in particular, adjoin the semiconductor layer sequence 2. It is also possible that between the first semiconductor region 3 and the
  • Mirror layer 6 is an intermediate layer, for example, a thin adhesive layer (not shown). Between the carrier substrate 11 and the
  • Mirror layer 6 are, for example, the connection layer 12, in particular a solder layer made of a metal or a metal alloy, a contact metallization 13, which may in particular be a Ti / Pt / Au layer sequence, and a barrier layer 14, which may be, for example can be a TiW (N) layer.
  • connection layer 12 in particular a solder layer made of a metal or a metal alloy
  • contact metallization 13 which may in particular be a Ti / Pt / Au layer sequence
  • a barrier layer 14 which may be, for example can be a TiW (N) layer.
  • Barrier layer 14 in particular prevents diffusion of constituents of the mirror layer 6 in the
  • the mirror layer 6 contains in particular silver, aluminum or a metal alloy with silver or aluminum. These materials are characterized by a high reflectivity in the visible spectral range and a good electrical
  • the mirror layer 6 on the one hand has the function of the active layer 4 in the direction of
  • Carrier substrate 11 emitted radiation for
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 has a first one
  • Bondpad 19 which is electrically conductively connected to the first semiconductor region 3, and a second bonding pad 9, which is electrically conductively connected to the second semiconductor region 5, on.
  • the first bonding pad 19 and the second bonding pad 9 are each laterally offset from the semiconductor layer sequence 2 on a side viewed from the carrier substrate 11
  • the bondpads 9, 19 are therefore not in particular on the
  • the first bond pad 19 even directly adjoins at least one side edge 22 of the semiconductor chip 1 and is preferably arranged in a corner of the semiconductor chip 1.
  • the bonding pads 9, 19 are preferably formed by at least one metal layer.
  • the bond pads may also comprise a plurality of sub-layers, for example a Ti / Pt / Au layer sequence.
  • the bonding pads 9, 19 preferably have a reflective layer, which preferably contains Ag or Al. In particular, the bond pads can be replaced by a
  • the first bonding pad 19 is preferably electrically conductively connected to the mirror layer 6 via at least one electrically conductive layer 12, 13, 14 on the carrier substrate 11.
  • a plurality of electrically conductive layers 12, 13, 14 may be arranged on the carrier substrate, for example a solder layer 12, a metallization 13 such as a Ti / Pt / Au layer sequence and an electrically conductive barrier layer 14, for example TiW (N) can.
  • the mirror layer 6 preferably forms the connection to the first semiconductor region 3, in particular the n-type semiconductor region. In this way, the first one
  • the electrical contacting of the second semiconductor region 5 takes place by means of a contact layer 7, which is at least on Subareas of the radiation exit surface 15 of the semiconductor chip 1 is arranged.
  • the surface of the contact layer 7 is at least on Subareas of the radiation exit surface 15 of the semiconductor chip 1 is arranged.
  • Radiation exit surface 15 of the semiconductor chip 1 forms, preferably has a roughening or decoupling structure 18 in order to extract the radiation from the
  • the contact layer 7 is preferably transparent.
  • transparent contact layer 7 has in particular
  • Radiation exit surface 15 is transparent, the
  • Semiconductor chip 1 advantageously not or only slightly affected.
  • the contact layer 7 covers only partial regions of the radiation exit surface 15.
  • the transparent contact layer 7 may have one or more contact webs (not shown) extending over the radiation exit surface 15, which may in particular form a lattice structure.
  • Encapsulation layer 10 on the one hand has the function that
  • Mirror layer 6 to protect against corrosion.
  • the mirror layer 6 protected by the encapsulation layer 10 from oxidation or the ingress of moisture.
  • the side edges 16 of the mirror layer 6 are preferably surrounded on all sides by the encapsulation layer 10, so that the mirror layer 6 at any point directly to the
  • the transparent encapsulation layer 10 preferably has at least one of the materials Al 2 O 3, ZrC> 2, TiO 2, HfO 2 or SiO 2 . In one embodiment, the transparent
  • Encapsulation layer 10 at least two partial layers
  • the encapsulation layer 10 may comprise a base layer of aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide or hafnium oxide and a top layer of silicon oxide. Such a transparent encapsulation layer 10 protects the mirror layer 6 in a particularly effective manner
  • the thickness of the transparent encapsulation layer 10 is
  • Encapsulation layer 10 is made of several layers, the thickness of the encapsulation layer 10 is to be understood as the total thickness.
  • Mirror layer 6 has a smaller lateral extent than the
  • Semiconductor layer sequence 2 extend.
  • the side edges 16 of the mirror layer 6 are in this embodiment
  • the distance between the side edges 21 of the semiconductor layer sequence 2 and the side edges 16 of the mirror layer 6 is preferred between 0.5 ⁇ and 5 ⁇ , more preferably about 3 ⁇ . In this way, the mirror layer 6 is particularly effectively protected.
  • the contact layer 7 on the radiation exit surface 15 is connected to the second bond pad 9 by means of an electrical connection layer 8. The electric
  • Bonding layer 8 preferably comprises the same material or materials as first bonding pad 19 and second bonding pad 9.
  • the electrical connection layer 8 and the first and second bonding pads 9, 19 can be applied and / or patterned simultaneously.
  • the first and second bonding pads 9, 19 are in the lateral direction at a distance from the semiconductor layer sequence 2
  • the electrical connection layer 8 extends from an edge region of the radiation exit surface 15, to which the electrical connection layer 8 is connected to the transparent contact layer 7, over a partial region of the encapsulation layer 10 which covers the side edges 21 of the semiconductor layer sequence 2, except for a region of the encapsulation layer 10 covering the carrier substrate 11 with the layers 12, 13, 14 applied thereon.
  • the second bonding pad 9 adjoins the region of the electrical
  • Connection layer 8 which is spaced from the side edges 21 of the semiconductor layer sequence 2 and parallel to Main plane of the semiconductor layer sequence 2 extends on the above the carrier substrate 11 arranged encapsulation layer 10.
  • Method is the semiconductor layer sequence 2, the first semiconductor region 3, the active zone 4 and the second
  • Semiconductor region 5 has been grown on a growth substrate 20.
  • the growth preferably takes place epitaxially, in particular by means of MOVPE.
  • Semiconductor layer sequence 2 may be, for example
  • Nitride compound semiconductor materials and the growth substrate 20 may be a sapphire substrate.
  • Semiconductor region 3 is preferably a p-type semiconductor region, and second semiconductor region 5 is preferably an n-type semiconductor region.
  • a mirror layer 6 is applied to the growth substrate 20
  • Mirror layer 6 preferably contains silver. On the mirror layer 6 is a barrier layer 14th
  • the barrier layer 14 has the function of diffusion of the Material of the mirror layer 6 in subsequent
  • the barrier layer 14 is followed by a metallization 13, which may have several partial layers, in particular one
  • the layer sequence produced in this way is on the side opposite the growth substrate 20,
  • connection layer 12 may be a solder layer, for example.
  • the growth substrate 20 has been detached from the semiconductor layer sequence 2.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 is shown rotated by 180 ° in comparison to the previous figures, since now the carrier substrate 11 opposite the original growth substrate 20 acts as the sole carrier of the semiconductor chip 1.
  • the growth substrate 20, in particular a sapphire substrate, may, for. B. by means of a laser lift-off process of the semiconductor layer sequence 2 are replaced.
  • Decoupling structure 18 can be produced for example by etching with KOH. In this way, the
  • the contact layer 7 has been applied to the surface of the second semiconductor region 5, which is preferably provided with a coupling-out structure 18, which is preferably an n-type semiconductor region.
  • the contact layer 7 preferably has one
  • transparent conductive oxide such as ITO and may, for example, have a thickness of about 250 nm.
  • the surface of the second transparent conductive oxide such as ITO and may, for example, have a thickness of about 250 nm.
  • the surface of the second transparent conductive oxide such as ITO and may, for example, have a thickness of about 250 nm.
  • Semiconductor region 5 treated prior to the application of the transparent contact layer 7 with inductive plasma etching in order to improve the electrical connection of the transparent contact layer 7 to the semiconductor material of the second semiconductor region 5.
  • the semiconductor layer sequence 2 becomes a mesa structure
  • Structuring is preferably carried out by photolithography, it being possible for example to use H 3 PO 4 as etchant.
  • Process step is the mirror layer 6 with a
  • Etching process has been structured such that it has a smaller lateral extent than the semiconductor layer sequence 2.
  • the semiconductor layer sequence 2 preferably has a projection on all sides over the mirror layer 6. On the side edges 16 of the mirror layer 6 thus each borders a gap between the
  • the side edges 16 of the mirror layer 6 are spaced from the side edges 21 of the semiconductor layer sequence 2. The distance is
  • the transparent encapsulation layer 10 has been applied to the layer sequence produced in this way in the intermediate step illustrated in FIG. 2H.
  • the transparent encapsulation layer 10 preferably contains at least one of the materials Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , HfC> 2 or S1O 2.
  • the transparent encapsulation layer 10 is preferably produced by means of atomic layer deposition (ALD). With this procedure for
  • Layer deposition can be advantageously deposited particularly pure and dense layers. Furthermore, this method has the advantage that a layer deposition is possible even in comparatively small spaces,
  • Encapsulation layer 10 has been generated.
  • the first opening 23 exposes a portion of the barrier layer 14 in order to be able to apply the first bonding pad there.
  • the second opening 24 defines the radiation exit surface 15 of the optoelectronic covered with the transparent contact layer 7
  • Encapsulation layer 10 may be, for example, by etching be prepared by buffered hydrofluoric acid (BOE - Buffered Oxide Etch).
  • BOE - Buffered Oxide Etch buffered hydrofluoric acid
  • a metallization for example, an Ag / Ti / Pt / Au or
  • Bondpad 19 and the second bonding pad 9 forms.
  • Structuring is done for example by photolithography.
  • the electrical connection layer 8, the first bonding pad 19 and the second bonding pad 9 are advantageously jointly generated and patterned in the method.
  • 3 to 5 are more
  • Embodiment of the optoelectronic semiconductor chip 1 is the transparent contact layer 7, over the
  • Radiation exit surface 15 extends, not applied over the entire surface, but has a plurality of contact webs 17.
  • the contact webs 17 form on the
  • Radiation exit surface 15 of a lattice structure is a rectangular lattice, in which the contact lugs 17 are arranged in, for example, eight rows and eight columns.
  • the structuring of the transparent contact layer 7 to contact webs 17, in particular to a lattice structure has the advantage that on the one hand a good current expansion is achieved, ie that the current is impressed uniformly over the entire cross-sectional area of the semiconductor layer sequence in the semiconductor chip 1. Furthermore, remain between the contact webs 17 areas in which the
  • Radiation exit surface 15 is free of the contact layer 7, so in this way a particularly good
  • Contact layer 7 is by means of an electrical
  • Connecting layer 8 electrically conductively connected to the second bonding pad 9.
  • the electrical connection layer 8 has a region 8a in which it is in an edge region of the
  • a further part 8b of the electrical connection layer 8 extends over the side flanks 21 of the semiconductor chip 1 provided with the encapsulation layer 10.
  • a third region 8c of the electrical connection layer is on a region of the semiconductor layer sequence parallel to the main plane
  • the transparent encapsulation layer 10 is arranged.
  • the second bonding pad 9 adjoins this region 8c of the electrical connection layer 8 laterally offset from the semiconductor layer sequence.
  • the first bonding pad 19 is at one
  • both the first bonding pad 19 and the second bonding pad 9 are at corners of the optoelectronic
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the invention
  • Optoelectronic semiconductor chip 1 shown in a plan view The optoelectronic semiconductor chip 1 is substantially similar to that shown in FIG.
  • Embodiment formed it differs from the previous embodiment only in the configuration of the electrical connection layer 8 and the second
  • Bondpads 9 The lateral extent of the electrical
  • Bonding layer 8 decreases in the direction toward the second bonding pad 9.
  • the second bonding pad 9 has a greater lateral extent than the electrical
  • connection layer 8 in a region in which it adjoins the second bonding pad 9.
  • the electrical connection layer 8 thus forms a connection web, which differs from the
  • FIG. 5 is a plan view of another
  • Semiconductor chip 1 formed rectangular.
  • Semiconductor layer sequence 2 thus has a greater lateral extent in its longitudinal direction than in its longitudinal direction
  • the contact layer 7 is at this
  • the contact web 17 preferably extends centrally in the longitudinal direction over the radiation exit surface 15. In this way, despite the use of a single contact web, a relatively uniform current injection into the semiconductor layer sequence can be achieved. Furthermore, only a very small shadowing of the radiation exit surface 15 occurs through the contact web 17.
  • the width of the contact web, so its extension perpendicular to its longitudinal direction only 10 ⁇ or less. Since the contact web 17 covers only a very small portion of the radiation exit surface 15, it does not necessarily have a
  • the contact web 17, like the bonding pads 9, 19 and the electrical connection layer 8, may be formed from one or more metal layers.
  • the reflective metal layer which advantageously contains Ag or Al, and a Ti / Pt / Au layer sequence applied thereto.
  • Metal layer has the advantage that incident on the contact pad radiation is reflected back into the semiconductor layer sequence and thus not absorbed.

Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (1) angegeben, umfassend - ein elektrisch isolierendes Trägersubstrat (11), - eine Halbleiterschichtenfolge (2), - eine zwischen dem Trägersubstrat (11) und der Halbleiterschichtenfolge (2) angeordnete Spiegelschicht (6), - eine elektrisch isolierende transparente Verkapselungsschicht (10), welche Seitenflanken (16) der Spiegelschicht (6) und Seitenflanken (21) der Halbleiterschichtenfolge (2) bedeckt, - ein erstes Bondpad (19) und ein zweites Bondpad (9), die jeweils lateral versetzt von der Halbleiterschichtenfolge (2) auf einer vom Trägersubstrat (11) aus gesehen der Strahlungsaustrittsfläche (15) zugewandten Seite des optoelektronischen Halbleiterchips (1) angeordnet sind, - eine Kontaktschicht (7), die zumindest auf Teilbereichen der Strahlungsaustrittsfläche (15) angeordnet ist, und - eine elektrische Verbindungsschicht (8), welche das zweite Bondpad (9) mit der Kontaktschicht (7) elektrisch leitend verbindet, und auf der transparenten Verkapselungsschicht (10) über die Seitenflanken (21) der Halbleiterschichtenfolge (2) zu dem zweiten Bondpad (9) geführt ist.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHER HALBLEITERCHIP MIT VERKAPSELTER SPIEGELSCHICHT Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen
Halbleiterchip .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 010 503.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung einen so genannten Dünnfilm-Leuchtdiodenchip, bei dem das
ursprüngliche Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge abgelöst ist und stattdessen die Halbleiterschichtenfolge an einer dem ursprünglichen Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite mit einem Träger verbunden ist, der nicht gleich dem Aufwachssubstrat ist. Bei einem derartigen Dünnfilm- Leuchtdiodenchip ist es vorteilhaft, wenn die dem
Trägersubstrat zugewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge mit einer Spiegelschicht versehen ist, um in die Richtung des Trägersubstrats emittierte Strahlung in die Richtung der Strahlungsaustrittsfläche umzulenken und dadurch die
Strahlungsausbeute zu erhöhen.
Für den sichtbaren Spektralbereich ist insbesondere Silber als Material für die Spiegelschicht geeignet, da es sich durch eine hohe Reflexion auszeichnet, wobei Silber aber andererseits empfindlich gegenüber Korrosion ist.
Optoelektronische Halbleiterchips werden in der Regel über ein Bondpad kontaktiert, das auf der dem Trägersubstrat gegenüberliegenden Strahlungsaustrittsfläche angeordnet ist. Dies hat den Nachteil, dass ein Teil der
Strahlungsaustrittsfläche von dem Bondpad abgeschattet wird.
Aus der Druckschrift WO2008/131735 AI ist eine alternative Art zur Kontaktierung eines optoelektronischen
Halbleiterchips bekannt. Bei dem darin beschriebenen
Halbleiterchip sind eine erste und zweite elektrische
Anschlussschicht an einer der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Rückseite des Leuchtdiodenchips angeordnet und mittels einer Trennschicht voneinander isoliert, wobei sich ein Teilbereich der zweiten elektrischen
Anschlussschicht von der Rückseite des Halbleiterchips durch einen Durchbruch der aktiven Schicht hindurch in Richtung zur Vorderseite des Halbleiterchips hin erstreckt. Eine derartige Kontaktierung eines Halbleiterchips hat den Vorteil, dass die Strahlungsaustrittsfläche frei von einem Bondpad ist und somit die emittierte Strahlung nicht abgeschattet wird.
Allerdings geht bei dieser Art der Kontaktierung ein Teil der Licht emittierenden Fläche aufgrund der durch die aktive Schicht hindurch geführte Durchkontaktierung verloren.
Eine Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche eines
optoelektronischen Halbleiterchips durch Kontaktstrukturen kann insbesondere dann auftreten, wenn der optoelektronische Halbleiterchip ein elektrisch isolierendes Trägersubstrat aufweist und deshalb beide Kontakte auf der
Strahlungsaustrittseite angeordnet sind.
Der vorliegenden Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten optoelektronischen Halbleiterchip mit einem elektrisch isolierendem Trägersubstrat anzugeben, bei dem die Kontaktierung derart gestaltet ist, dass nahezu gesamte
Fläche der Halbleiterschichtenfolge zur Lichtemission genutzt werden kann und keine signifikante Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche erfolgt. Weiterhin soll vorteilhaft gleichzeitig die in dem Halbleiterchip enthaltene
Spiegelschicht vor Korrosion geschützt werden.
Diese Aufgaben werden durch einen optoelektronischen
Halbleiterchip gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip ein elektrisch isolierendes Trägersubstrat und eine Halbleiterschichtenfolge, die einen ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitungstyps, einen zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitungstyps und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht enthält.
Der erste Halbleiterbereich ist dem Trägersubstrat zugewandt und ist vorzugsweise ein p-Typ-Halbleiterbereich . Der zweite Halbleiterbereich ist der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips zugewandt und ist vorzugweise ein n-Typ- Halbleiterbereich .
Der optoelektronische Halbleiterchip ist vorzugsweise ein so genannter Dünnfilm-Halbleiterchip, bei dem das ursprüngliche Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge abgelöst ist und die Halbleiterschichtenfolge an der dem
ursprünglichen Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite mit dem Trägersubstrat verbunden ist.
Zwischen dem Trägersubstrat und der Halbleiterschichtenfolge ist vorteilhaft eine Spiegelschicht angeordnet, die ein
Metall oder eine Metalllegierung aufweist. Die Spiegelschicht kann beispielsweise Aluminium oder Silber aufweisen oder daraus bestehen. Besonders bevorzugt ist Silber als Material für die Spiegelschicht, da sich Silber durch eine hohe
Reflexion im sichtbaren Spektralbereich auszeichnet. Die Spiegelschicht bildet vorteilhaft außerdem einen elektrischen Kontakt zu dem ersten Halbleiterbereich aus.
Weiterhin umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine elektrisch isolierende transparente Verkapselungsschicht, welche die Seitenflanken der Spiegelschicht und die
Seitenflanken der Halbleiterschichtenfolge bedeckt. Die elektrisch isolierende transparente Verkapselungsschicht schützt die Spiegelschicht vor Korrosion. Außerdem werden durch die transparente Verkapselungsschicht die Seitenflanken der Halbleiterschichtenfolge elektrisch isoliert.
Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine erstes
Bondpad, das mit dem ersten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Bondpad, das mit dem zweiten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbunden ist, auf. Das erste Bondpad und das zweite Bondpad sind jeweils lateral versetzt von der Halbleiterschichtenfolge auf einer vom Trägersubstrat aus gesehen der Strahlungsaustrittsfläche zugewandten Seite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Die Bondpads sind also insbesondere nicht auf der Strahlungsaustrittsfläche der Halbleiterschichtenfolge angeordnet, sondern neben der Halbleiterschichtenfolge über dem Trägersubstrat. Die Bondpads werden bevorzugt durch mindestens eine
Metallschicht gebildet. Die Bondpads können auch mehrere Teilschichten umfassen, beispielsweise eine Ti/Pt/Au- Schichtenfolge . Vorzugsweise weisen die Bondpads eine oder mehrere reflektierende Schichten auf, die vorzugsweise Ag oder AI enthalten. Insbesondere können die Bondpads durch eine Ag/Ti/Pt/Au-Schichtenfolge oder eine Al/Ti/Pt/Au- Schichtenfolge gebildet sein.
Das erste Bondpad ist vorzugsweise über mindestens eine elektrisch leitende Schicht auf dem Trägersubstrat mit der Spiegelschicht elektrisch leitend verbunden. Insbesondere können mehrere elektrisch leitende Schichten auf dem
Trägersubstrat angeordnet sein, beispielweise eine
Lotschicht, eine Metallisierung wie beispielsweise eine
Ti/Pt/Au-Schichtenfolge und eine elektrisch leitende
Barriereschicht, die zum Beispiel TiW (N) aufweisen kann. Die Spiegelschicht bildet vorzugweise den Anschluss zum ersten Halbleiterbereich, insbesondere den n-Typ-Halbleiterbereich, aus. Auf diese Weise ist der erste Halbleiterbereich mit dem ersten Bondpad elektrisch leitend verbunden.
Zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs ist eine Kontaktschicht zumindest auf Teilbereichen der
Strahlungsaustrittsfläche angeordnet. Die Kontaktschicht auf der Strahlungsaustrittsfläche ist mittels einer elektrischen Verbindungsschicht mit dem zweiten Bondpad elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Verbindungsschicht ist auf der transparenten Verkapselungsschicht über die Seitenflanken der Halbleiterschichtenfolge zu dem zweiten Bondpad geführt.
Der optoelektronische Halbleiterchip weist keine signifikante Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche auf, da
insbesondere die Bondpads nicht auf der
Strahlungsaustrittsfläche, sondern neben der
Halbleiterschichtenfolge auf dem Trägersubstrat angeordnet sind. Innerhalb der Halbleiterschichtenfolge sind keine Kontaktstrukturen durch die aktive Schicht hindurch geführt. Somit kann vorteilhaft die gesamte Fläche der aktiven Schicht zur Strahlungserzeugung genutzt werden. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die
Spiegelschicht eine kleinere laterale Ausdehnung als die Halbleiterschichtenfolge auf, wobei sich Teilbereiche der transparenten Verkapselungsschicht unter Teilbereiche der Halbleiterschichtenfolge erstrecken. Auf diese Weise wird ein besonders guter Schutz der Spiegelschicht vor Oxidation und/oder dem Eindringen von Feuchtigkeit erzielt.
Vorzugsweise weist die Halbleiterschichtenfolge an allen Seitenflanken des Halbleiterchips einen Überstand über die Spiegelschicht auf. An die Seitenflanken der Spiegelschicht grenzt vorteilhaft ein Zwischenraum an, der zwischen der Halbleiterschichtenfolge und einer auf das Trägersubstrat aufgebrachten Schichtenfolge ausgebildet ist. Dieser
Zwischenraum wird vorteilhaft von der transparenten
Verkapselungsschicht aufgefüllt.
Insbesondere bei dieser Ausgestaltung wird die transparente Verkapselungsschicht vorteilhaft mittels Atomlagenabscheidung (ALD - Atomic Layer Deposition) hergestellt. Mit diesem
Verfahren lassen sich vorteilhaft sehr dichte Schichten mit geringer Defektdichte erzeugen. Weiterhin hat dieses
Verfahren den Vorteil, dass es eine Schichtabscheidung in vergleichsweise kleinen Zwischenräumen ermöglicht,
insbesondere in dem an die Seitenflanken der Spiegelschicht angrenzenden Zwischenraum zwischen der
Halbleiterschichtenfolge und der auf das Trägersubstrat aufgebrachten Schichtenfolge. Die transparente Verkapselungsschicht weist vorzugsweise ein Aluminiumoxid, ein Zirkonoxid, ein Titanoxid, ein Hafniumoxid oder ein Siliziumoxid auf. Diese Materialien sind vorteilhaft transparent und elektrisch isolierend. Die
Verkapselungsschicht kann insbesondere auch mehrere
Teilschichten umfassen, die vorzugsweise jeweils eines dieser Materialien enthalten. Beispielsweise kann die transparente Verkapselungsschicht eine oder mehrere Schichten aus AI2O3, ZrC>2, T1O2 oder HfC>2 enthalten, wobei auf die mindestens eine Teilschicht eine Schutzschicht aus S1O2 aufgebracht ist. Auf diese Weise wird zum einen ein guter Schutz der
Spiegelschicht vor Oxidation, dem Eindringen von Wasser und mechanischen Beschädigungen erzielt. Zum anderen wird eine gute elektrische Isolation zwischen der elektrischen
Verbindungsschicht und den Seitenflanken des Halbleiterchips erzielt. Weiterhin wird vorteilhaft mittels der transparenten Verkapselungsschicht eine elektrische Isolation zwischen auf das Trägersubstrat aufgebrachten metallischen Schichten, welche zum elektrischen Anschluss des ersten
Halbleiterbereichs dienen, und der elektrischen
Verbindungsschicht erzielt.
Die transparente Verkapselungsschicht weist vorzugsweise eine Dicke von 1 μπι oder weniger auf. Falls die transparente
Verkapselungsschicht mehrere Teilschichten aufweist, ist unter der Dicke die Gesamtdicke der transparenten
Verkapselungsschicht zu verstehen.
Das elektrisch isolierende Trägersubstrat des
optoelektronischen Halbleiterchips weist vorzugsweise
Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Siliziumoxinitrid oder undotiertes Silizium auf. Ein elektrisch isolierendes
Trägersubstrat ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der optoelektronische Halbleiterchip auf anderen Bauteilen angeordnet werden soll, und keine elektrische Verbindung gewünscht ist. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip mit dem isolierenden Trägersubstrat
vorteilhaft direkt auf eine metallische Wärmesenke montiert werden, ohne eine unerwünschte elektrische Verbindung zu der Wärmesenke zu erzeugen.
Der spezifische Widerstand des elektrisch isolierenden
Trägersubstrats beträgt vorzugsweise mindestens 2000 Qcm. Das Trägersubstrat kann an einer von der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten Rückseite eine
Passivierungsschicht aufweisen, um insbesondere die
elektrische Isolierung der Rückseite des Trägersubstrats zu verbessern. Die Passivierungsschicht kann insbesondere eine Si02 _Schicht sein, beispielsweise eine etwa 400 nm dicke Si02-Schicht .
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung grenzt das erste Bondpad an mindestens eine Seitenkante des optoelektronischen
Halbleiterchips an. Besonders bevorzugt grenzt das erste Bondpad an zwei Seitenkanten des Halbleiterchips an, d.h. das erste Bondpad ist vorteilhaft in einer Ecke des
optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet. Dies ist ohne das Risiko eines Kurzschlusses an der Seitenkante möglich, da das erste Bondpad vorteilhaft mit den darunter angeordneten elektrisch leitenden Schichten auf dem gleichen elektrischen Potential liegt. Durch die Anordnung des ersten Bondpads an mindestens einer Seitenkante, vorzugsweise in der Ecke des optoelektronischen Halbleiterchips, kann bei vorgegebener Fläche des Halbleiterchips ein vergleichsweise großer
seitlicher Abstand zwischen dem ersten Bondpad und den
Seitenflanken der Halbleiterschichtenfolge erzielt werden. Dies erleichtert den externen Anschluss des ersten Bondpads, insbesondere mittels eines Bonddrahts.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verringert sich die laterale Ausdehnung der elektrischen
Verbindungsschicht in einer Richtung zu dem zweiten Bondpad hin. Insbesondere weist das zweite Bondpad eine größere laterale Ausdehnung auf als die elektrische
Verbindungsschicht in einem Bereich, in dem sie an das zweite Bondpad angrenzt. Die elektrische Verbindungsschicht bildet so einen Anschlusssteg aus, der von der Kontaktschicht über die mit der Verkapselungsschicht isolierten Seitenflanken der Halbleiterschichtenfolge zu dem zweiten Bondpad führt. Dies erleichtert die optische Erkennung des zweiten Bondpads insbesondere dann, wenn die elektrische Verbindungsschicht aus dem gleichen Material wie das zweite Bondpad gebildet ist. Auf diese Weise wird die optische Justierung beim Bonden eines Bonddrahts auf das zweite Bondpad erleichtert.
Insbesondere wird so das Risiko vermindert, dass der
Bonddraht versehentlich neben das zweite Bondpad auf die Seitenflanke der Halbleiterschichtenfolge gebondet wird.
Die Kontaktschicht ist vorzugsweise transparent. Dadurch, dass die Kontaktschicht transparent ist, tritt im Vergleich zu einer absorbierenden Kontaktschicht wie beispielsweise einer Metallschicht keine Abschattung der
Strahlungsaustrittsfläche durch die Kontaktschicht auf.
Dadurch wird die Strahlungsauskopplung und somit die
Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips vorteilhaft erhöht. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die
Kontaktschicht ein transparentes leitendes Oxid auf.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem transparenten leitenden Oxid um Indium-Zinn-Oxid (ITO) . Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die
Kontaktschicht derart strukturiert, dass sie nur Teilbereiche der Strahlungsaustrittsfläche bedeckt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die als Strahlungsaustrittsfläche dienende Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge zur
Verbesserung der Strahlungsauskoppelung eine
Auskoppelstruktur oder Aufrauung aufweist. In diesem Fall ist die Strahlungsauskopplung aus den von der Kontaktschicht unbedeckten Teilbereichen der Strahlungsaustrittsfläche besonders effizient.
Die Kontaktschicht kann insbesondere einen oder mehrere über die Strahlungsaustrittsfläche verlaufende Kontaktstege aufweisen. Durch die Kontaktstege wird vorteilhaft eine gleichmäßige Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge bewirkt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die elektrische Verbindungsschicht nur an eine Ecke oder an eine Seitenflanke der Halbleiterschichtenfolge angrenzt.
Die Kontaktstege bilden vorzugsweise eine Gitterstruktur aus. Insbesondere können die Kontaktstege einen um den Rand der Strahlungsaustrittsfläche umlaufenden Randsteg aufweisen, um den Strom insbesondere auch in die Randbereiche des
Halbleiterchips einzuprägen. Ausgehend von dem Randsteg verlaufen vorteilhaft ein oder mehrere Kontaktstege über die Strahlungsaustrittsfläche, um eine möglichst gleichmäßige Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge zu erzielen. Die über die Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden
Kontaktstege können insbesondere ein rechtwinkliges Gitter ausbilden . Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Halbleiterschichtenfolge eine Rechteckform auf, so dass die Halbleiterschichtenfolge in einer Längsrichtung eine größere laterale Ausdehnung als in der Querrichtung aufweist, wobei ein Kontaktsteg entlang der Längsrichtung über die
Strahlungsaustrittsfläche verläuft. Besonders bevorzugt verläuft ein einziger Kontaktsteg in Längsrichtung über die Strahlungsaustrittsfläche. Der einzige Kontaktsteg ist in diesem Fall vorzugsweise mittig auf der
Strahlungsaustrittsfläche angeordnet. Auf diese Weise wird vorteilhaft erreicht, dass erstens keine signifikante
Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche erfolgt, und zweitens dennoch eine gute Stromaufweitung erzielt wird. Um die Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche durch den mindestens einen Kontaktsteg so gering wie möglich zu halten, weist der Kontaktsteg vorzugsweise eine Breite von 10 μπι oder weniger auf. Unter der Breite des Kontaktstegs wird hierbei die Ausdehnung des Kontaktstegs senkrecht zu seiner
Längsrichtung verstanden.
Die elektrische Verbindungsschicht weist vorzugsweise das gleiche Material oder die gleichen Materialien wie das erste und das zweite Bondpad auf. Insbesondere können die
elektrische Verbindungsschicht sowie das erste und zweite Bondpad gleichzeitig aufgebracht und/oder strukturiert werden .
Die Halbleiterschichtenfolge weist vorzugsweise eine laterale Ausdehnung von 300 μπι oder weniger auf. Insbesondere kann die Halbleiterschichtenfolge einen rechteckigen oder
quadratischen Querschnitt mit Seitenlängen von 300 μπι oder weniger aufweisen. Für derart kleine optoelektronische Halbleiterchips ist die hierein beschriebene Art der
Verkapselung und Kontaktierung besonders vorteilhaft, da bei der herkömmlichen Kontaktierung mit einem Bondpad auf der Strahlungsaustrittsfläche eine vergleichsweise große
Abschattung auftreten würde, da das Bondpad auf einer
vergleichsweise kleinen Strahlungsaustrittsfläche einen relativ großen Anteil der Fläche bedeckt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 5 näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Figuren 2A bis 21 eine schematische Darstellung eines
Verfahrens zur Herstellung des optoelektronischen
Halbleiterchips gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und Figur 5 eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Gleiche oder gleich wirkenden Bestandteile sind in den
Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen .
Der in Figur 1 schematisch im Querschnitt dargestellte optoelektronische Halbleiterchip 1 enthält eine
Halbleiterschichtenfolge 2, die einen ersten
Halbleiterbereich 3 eines ersten Leitungstyps und einen zweiten Halbleiterbereich 5 eines zweiten Leitungstyps aufweist. Vorzugsweise ist der erste Halbleiterbereich 3 ein p-Typ-Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich 5 ein n-Typ-Halbleiterbereich . Zwischen dem ersten
Halbleiterbereich 3 und dem zweiten Halbleiterbereich 5 ist eine aktive Zone 4 angeordnet.
Die aktive Zone 4 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 ist vorzugsweise eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Zone. Die aktive Zone 4 kann zum Beispiel als pn- Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfach-
Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet sein.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 des Halbleiterchips 1 basiert vorzugsweise auf einem I I I-V-Verbindungshalbleitermaterial , insbesondere auf einem Arsenid-, Nitrid- oder Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial . Beispielsweise kann die
Halbleiterschichtenfolge 2 InxAlyGa]_-x-yN, InxAlyGa]__x_yP oder InxAlyGa]__x_yAs , jeweils mit 0 < x < 1, 0 < y < 1 und x + y < 1, enthalten. Dabei muss das III-V- Verbindungshalbleitermaterial nicht zwingend eine
mathematisch exakte Zusammensetzung nach einer der obigen Formeln aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere
Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die physikalischen Eigenschaften des Materials im
wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhalten obige Formeln jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Der optoelektronische Halbleiterchip 1 weist ein
Trägersubstrat 11 auf, das vorzugsweise nicht gleich dem Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge 2 ist und beispielsweise mittels einer Verbindungsschicht 12, bei der es sich insbesondere um eine Lotschicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung handeln kann, mit dem Halbleiterchip 1 verbunden ist. Das Trägersubstrat 11 ist ein elektrisch isolierendes Substrat, das vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von mindestens 2000 Qcm aufweist. Das
Trägersubstrat kann insbesondere A1N, AI2O3, SiONx oder undotiertes Si aufweisen. Um die Strahlungsausbeute des optoelektronischen
Halbleiterchips 1 zu verbessern, ist zwischen der
Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Trägersubstrat 11 eine Spiegelschicht 6 angeordnet. Die Spiegelschicht 6 ist dem ersten Halbleiterbereich 3 an der dem Trägersubstrat 11 zugewandten Seite nachgeordnet und kann insbesondere an die Halbleiterschichtenfolge 2 angrenzen. Es ist auch möglich, dass zwischen dem ersten Halbleiterbereich 3 und der
Spiegelschicht 6 eine Zwischenschicht angeordnet ist, beispielsweise eine dünne Haftvermittlerschicht (nicht dargestellt) . Zwischen dem Trägersubstrat 11 und der
Spiegelschicht 6 sind beispielsweise die Verbindungsschicht 12, insbesondere eine Lotschicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung, eine Kontaktmetallisierung 13, bei der es sich insbesondere um eine Ti/Pt/Au-Schichtenfolge handeln kann, und eine Barriereschicht 14 angeordnet, bei der es sich beispielsweise um eine TiW (N) -Schicht handeln kann. Die
Barriereschicht 14 verhindert insbesondere eine Diffusion von Bestandteilen der Spiegelschicht 6 in die
Kontaktmetallisierung 13 oder die Verbindungsschicht 12 und umgekehrt .
Die Spiegelschicht 6 enthält insbesondere Silber, Aluminium oder eine Metalllegierung mit Silber oder Aluminium. Diese Materialien zeichnen sich durch eine hohe Reflektivität im sichtbaren Spektralbereich und eine gute elektrische
Leitfähigkeit aus. Die Spiegelschicht 6 hat zum einen die Funktion, von der aktiven Schicht 4 in Richtung des
Trägersubstrats 11 emittierte Strahlung zur
Strahlungsauskoppelfläche 15 zu reflektieren. Weiterhin dient die Spiegelschicht 6 auch zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 weist ein erstes
Bondpad 19, das mit dem ersten Halbleiterbereich 3 elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Bondpad 9, das mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbunden ist, auf. Das erste Bondpad 19 und das zweite Bondpad 9 sind jeweils lateral versetzt von der Halbleiterschichtenfolge 2 auf einer vom Trägersubstrat 11 aus gesehen der
Strahlungsaustrittsfläche 15 zugewandten Seite des
optoelektronischen Halbleiterchips 1 angeordnet. Die Bondpads 9, 19 sind also insbesondere nicht auf der
Strahlungsaustrittsfläche 15 der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnet, sondern neben der Halbleiterschichtenfolge 2 über dem Trägersubstrat 11. Das erste Bondpad 19 grenzt sogar direkt an mindestens eine Seitenkante 22 des Halbleiterchips 1 an und ist vorzugsweise in einer Ecke des Halbleiterchips 1 angeordnet .
Die Bondpads 9, 19 werden bevorzugt durch mindestens eine Metallschicht gebildet. Die Bondpads können auch mehrere Teilschichten umfassen, beispielsweise eine Ti/Pt/Au- Schichtenfolge . Vorzugsweise weisen die Bondpads 9, 19 eine reflektierende Schicht auf, die vorzugsweise Ag oder AI enthalten. Insbesondere können die Bondpads durch eine
Ag/Ti/Pt/Au-Schichtenfolge oder eine Al/Ti/Pt/Au- Schichtenfolge gebildet sein.
Das erste Bondpad 19 ist vorzugsweise über mindestens eine elektrisch leitende Schicht 12, 13, 14 auf dem Trägersubstrat 11 mit der Spiegelschicht 6 elektrisch leitend verbunden.
Insbesondere können mehrere elektrisch leitende Schichten 12, 13, 14 auf dem Trägersubstrat angeordnet sein, beispielweise eine Lotschicht 12, eine Metallisierung 13 wie beispielsweise eine Ti/Pt/Au-Schichtenfolge und ein elektrisch leitende Barriereschicht 14, die zum Beispiel TiW (N) aufweisen kann. Die Spiegelschicht 6 bildet vorzugweise den Anschluss zum ersten Halbleiterbereich 3, insbesondere den n-Typ- Halbleiterbereich, aus. Auf diese Weise ist der erste
Halbleiterbereich 3 mit dem ersten Bondpad 19 elektrisch leitend verbunden.
Die elektrische Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5 erfolgt mittels einer Kontaktschicht 7, die zumindest auf Teilbereichen der Strahlungsaustrittsfläche 15 des Halbleiterchips 1 angeordnet ist. Die Oberfläche der
Halbleiterschichtenfolge 2, welche die
Strahlungsaustrittsfläche 15 des Halbleiterchips 1 ausbildet, weist vorzugsweise eine Aufrauung oder Auskoppelstruktur 18 auf, um die Strahlungsauskopplung aus der
Halbleiterschichtenfolge 2 zu verbessern.
Die Kontaktschicht 7 ist vorzugweise transparent. Die
transparente Kontaktschicht 7 weist insbesondere ein
transparentes leitendes Oxid auf, beispielweise Indium-Zinn- Oxid. Dadurch, dass die Kontaktschicht 7 auf der
Strahlungsaustrittsfläche 15 transparent ist, wird die
Auskopplung von Strahlung aus dem optoelektronischen
Halbleiterchip 1 vorteilhaft nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt .
Um die Strahlungsauskopplung aus der
Strahlungsaustrittsfläche 15 durch die Kontaktschicht 7 so wenig wie möglich zu beeinträchtigen, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktschicht 7 nur Teilbereiche der Strahlungsaustrittsfläche 15 bedeckt. Insbesondere kann die transparente Kontaktschicht 7 einen oder mehrere über die Strahlungsaustrittsfläche 15 verlaufende Kontaktstege (nicht dargestellt) aufweisen, die insbesondere eine Gitterstruktur ausbilden können.
Bei dem Halbleiterchip 1 sind die Seitenflanken 21 der
Halbleiterschichtenfolge 2 und die Seitenflanken 16 der
Spiegelschicht 6 von einer elektrisch isolierenden
transparenten Verkapselungsschicht 10 bedeckt. Die
Verkapselungsschicht 10 hat zum einen die Funktion, die
Spiegelschicht 6 vor Korrosion zu schützen. Insbesondere wird die Spiegelschicht 6 durch die Verkapselungsschicht 10 vor Oxidation oder dem Eindringen von Feuchtigkeit geschützt. Die Seitenflanken 16 der Spiegelschicht 6 sind vorzugsweise allseitig von der Verkapselungsschicht 10 umgeben, sodass die Spiegelschicht 6 an keiner Stelle direkt an das
Umgebungsmedium angrenzt.
Die transparente Verkapselungsschicht 10 weist vorzugsweise mindestens eines der Materialien AI2O3, ZrC>2, T1O2, Hf02 oder S1O2 auf. Bei einer Ausgestaltung kann die transparente
Verkapselungsschicht 10 mindestens zwei Teilschichten
aufweisen. Beispielsweise kann die Verkapselungsschicht 10 eine Grundschicht aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titanoxid oder Hafniumoxid und eine Deckschicht aus Siliziumoxid aufweisen. Eine derartige transparente Verkapselungsschicht 10 schützt die Spiegelschicht 6 besonders effektiv vor
Korrosion und/oder dem Eindringen von Feuchtigkeit. Die Dicke der transparenten Verkapselungsschicht 10 beträgt
vorzugsweise 1 μπι oder weniger. Wenn die transparente
Verkapselungsschicht 10 mehrlagig ausgeführt ist, ist unter der Dicke der Verkapselungsschicht 10 die Gesamtdicke zu verstehen .
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die
Spiegelschicht 6 eine kleinere laterale Ausdehnung als die
Halbleiterschichtenfolge 2 auf, sodass sich Teilbereiche 10a der transparenten Verkapselungsschicht 10 unter die
Halbleiterschichtenfolge 2 erstrecken. Die Seitenflanken 16 der Spiegelschicht 6 sind bei dieser Ausgestaltung
vorteilhaft von den Seitenflanken 21 der
Halbleiterschichtenfolge 2 beabstandet. Der Abstand zwischen den Seitenflanken 21 der Halbleiterschichtenfolge 2 und den Seitenflanken 16 der Spiegelschicht 6 beträgt bevorzugt zwischen 0,5 μπι und 5 μπι, besonders bevorzugt etwa 3 μπι. Auf diese Weise wird die Spiegelschicht 6 besonders effektiv geschützt . Die Kontaktschicht 7 auf der Strahlungsaustrittsfläche 15 ist mittels einer elektrischen Verbindungsschicht 8 mit dem zweiten Bondpad 9 verbunden. Die elektrische
Verbindungsschicht 8 weist vorzugsweise das gleiche Material oder die gleichen Materialien wie das erste Bondpad 19 und das zweite Bondpad 9 auf. Insbesondere können die elektrische Verbindungsschicht 8 sowie das erste und zweite Bondpad 9, 19 gleichzeitig aufgebracht und/oder strukturiert werden.
Das erste und zweite Bondpad 9, 19 sind in lateraler Richtung in einem Abstand von der Halbleiterschichtenfolge 2
angeordnet und bedecken insbesondere nicht die
Strahlungsaustrittsfläche 15. Um das zweite Bondpad 9 mit der Kontaktschicht 7 zu verbinden, ist die elektrische
Verbindungsschicht 8 auf der transparenten
Verkapselungsschicht 10 über die Seitenflanken 21 der
Halbleiterschichtenfolge 2 zu dem zweiten Bondpad 9 geführt.
Insbesondere verläuft die elektrische Verbindungsschicht 8 von einem Randbereich der Strahlungsaustrittsfläche 15, an dem die elektrische Verbindungsschicht 8 an die transparente Kontaktschicht 7 angeschlossen ist, über einen Teilbereich der Verkapselungsschicht 10, welcher die Seitenflanken 21 der Halbleiterschichtenfolge 2 bedeckt, bis auf einen Bereich der Verkapselungsschicht 10, der das Trägersubstrat 11 mit den darauf aufgebrachten Schichten 12, 13, 14 bedeckt. Das zweite Bondpad 9 grenzt an den Bereich der elektrischen
Verbindungsschicht 8 an, der von den Seitenflanken 21 der Halbleiterschichtenfolge 2 beabstandet ist und parallel zu Hauptebene der Halbleiterschichtenfolge 2 auf der oberhalb des Trägersubstrats 11 angeordneten Verkapselungsschicht 10 verläuft . Ein Ausführungsbeispiel eines Herstellungsverfahrens zur
Herstellung des in Figur 1 dargestellten optoelektronischen Halbleiterchips wird im Folgenden anhand der Figuren 2A bis 21 erläutert. Bei dem in Figur 2A dargestellten Zwischenschritt des
Verfahrens ist die Halbleiterschichtenfolge 2, die den ersten Halbleiterbereich 3, die aktive Zone 4 und den zweiten
Halbleiterbereich 5 umfasst, auf ein Aufwachssubstrat 20 angewachsen worden. Das Aufwachsen erfolgt vorzugsweise epitaktisch, insbesondere mittels MOVPE . Die
Halbleiterschichtenfolge 2 kann beispielsweise
Nitridverbindungs-Halbleitermaterialien enthalten und das Aufwachssubstrat 20 ein Saphirsubstrat sein. Der erste
Halbleiterbereich 3 ist vorzugsweise ein p-Typ- Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich 5 ist vorzugsweise ein n-Typ-Halbleiterbereich .
Bei dem in Figur 2B dargestellten Zwischenschritt ist eine Spiegelschicht 6 auf die dem Aufwachssubstrat 20
gegenüberliegende Grenzfläche der Halbleiterschichtenfolge 2 aufgebracht worden. Die Spiegelschicht 6 grenzt also
vorzugsweise an den p-Typ-Halbleiterbereich 3 an. Die
Spiegelschicht 6 enthält vorzugsweise Silber. Auf die Spiegelschicht 6 ist eine Barriereschicht 14
aufgebracht worden, die beispielsweise TiW (N) enthalten kann. Die Barriereschicht 14 hat die Funktion, eine Diffusion des Materials der Spiegelschicht 6 in nachfolgende
Metallisierungsschichten und umgekehrt zu unterbinden.
Auf die Barriereschicht 14 folgt eine Metallisierung 13, die mehrere Teilschichten aufweisen kann, insbesondere eine
Ti/Pt/Au-Schichtenfolge .
Die auf diese Weise hergestellte Schichtenfolge ist an der dem Aufwachssubstrat 20 gegenüberliegenden Seite,
beispielsweise mittels einer Verbindungsschicht 12, mit einem elektrisch isolierenden Trägersubstrat 11 verbunden worden. Die Verbindungsschicht 12 kann beispielsweise eine Lotschicht sein . Bei dem in Figur 2C dargestellten Zwischenschritt ist das Aufwachssubstrat 20 von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgelöst worden. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 ist im Vergleich zu den vorherigen Figuren um 180° gedreht dargestellt, da nun das dem ursprünglichen Aufwachssubstrat 20 gegenüberliegende Trägersubstrat 11 als alleiniger Träger des Halbleiterchips 1 fungiert. Das Aufwachssubstrat 20, insbesondere ein Saphirsubstrat, kann z. B. mittels eines Laser-Lift-Off-Prozesses von der Halbleiterschichtenfolge 2 abgelöst werden.
Bei dem in Figur 2D dargestellten Zwischenschritt ist die nun freigelegte Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs 5 mit einer Auskoppelstruktur 18 versehen worden. Die
Auskoppelstruktur 18 kann beispielsweise durch Ätzen mit KOH hergestellt werden. Auf diese Weise wird die
Strahlungsauskopplung der von der aktiven Schicht 4
emittierten Strahlung verbessert, da die Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs 5 im fertigen Halbleiterchip als Strahlungsaustrittsfläche 15 dient.
Bei dem in Figur 2E dargestellten Zwischenschritt ist auf die zuvor mit einer Auskoppelstruktur 18 versehene Oberfläche des zweiten Halbleiterbereichs 5, der vorzugsweise ein n-Typ- Halbleiterbereich ist, die Kontaktschicht 7 aufgebracht worden. Die Kontaktschicht 7 weist vorzugsweise ein
transparentes leitendes Oxid wie beispielsweise ITO auf und kann beispielsweise eine Dicke von etwa 250 nm aufweisen. Vorzugsweise wird die Oberfläche des zweiten
Halbleiterbereichs 5 vor dem Aufbringen der transparenten Kontaktschicht 7 mit induktivem Plasmaätzen behandelt, um den elektrischen Anschluss der transparenten Kontaktschicht 7 an das Halbleitermaterial des zweiten Halbleiterbereichs 5 zu verbessern .
Bei dem in Figur 2F dargestellten Zwischenschritt ist die Halbleiterschichtenfolge 2 zu einer Mesa-Struktur
strukturiert worden. Dabei sind Randbereiche der
Halbleiterschichtenfolge 2 bis zur Spiegelschicht 6
abgetragen worden, um eine Halbleiterschichtenfolge 2 mit einer gewünschten Form und Größe herzustellen. Die
Strukturierung erfolgt vorzugsweise fotolithografisch, wobei als Ätzmittel beispielsweise H3PO4 verwendet werden kann.
Bei einem nachfolgenden in Figur 2G dargestellten
Verfahrensschritt ist die Spiegelschicht 6 mit einem
Ätzprozess derart strukturiert worden, dass sie eine kleinere laterale Ausdehnung als die Halbleiterschichtenfolge 2 aufweist. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist vorzugsweise allseitig einen Überstand über die Spiegelschicht 6 auf. An die Seitenflanken 16 der Spiegelschicht 6 grenzt also jeweils ein Zwischenraum an, der zwischen der
Halbleiterschichtenfolge 2 und der Barriereschicht 14
ausgebildet ist. Insbesondere weisen die Seitenflanken 16 der Spiegelschicht 6 einen Abstand zu den Seitenflanken 21 der Halbleiterschichtenfolge 2 auf. Der Abstand beträgt
vorzugsweise zwischen 0,5 μπι und 5 μπι.
Auf die auf diese Weise hergestellte Schichtenfolge ist bei dem in Figur 2H dargestellten Zwischenschritt eine elektrisch isolierende transparente Verkapselungsschicht 10 aufgebracht worden. Die transparente Verkapselungsschicht 10 enthält bevorzugt zumindest eines der Materialien AI2O3, Zr02, T1O2, HfC>2 oder S1O2. Die transparente Verkapselungsschicht 10 wird vorzugsweise mittels Atomlagenabscheidung (ALD - Atomic Layer Deposition) hergestellt. Mit diesem Verfahren zur
Schichtabscheidung können vorteilhaft besonders reine und dichte Schichten abgeschieden werden. Weiterhin hat dieses Verfahren den Vorteil, dass eine Schichtabscheidung auch in vergleichsweise kleinen Zwischenräumen möglich ist,
insbesondere in den an die Seitenflanken 16 der
Spiegelschicht 6 angrenzenden Zwischenräumen zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und der Barriereschicht 14.
Bei dem in Figur 21 dargestellten Zwischenschritt sind eine erste Öffnung 23 und eine zweite Öffnung 24 in der
Verkapselungsschicht 10 erzeugt worden. Die erste Öffnung 23 legt einen Teilbereich der Barriereschicht 14 frei, um dort das erste Bondpad aufbringen zu können. Die zweite Öffnung 24 legt die mit der transparenten Kontaktschicht 7 bedeckte Strahlungsaustrittsfläche 15 des optoelektronischen
Halbleiterchips 1 frei. Die Öffnungen 23, 24 in der
Verkapselungsschicht 10 können beispielsweise durch Ätzen mittels gepufferter Flusssäure (BOE - Buffered Oxide Etch) hergestellt werden.
Um den in Fig. 1 dargestellten optoelektronischen
Halbleiterchip 1 fertig zu stellen, wird nachfolgend eine Metallisierung, beispielsweise eine Ag/Ti/Pt/Au-oder
Al/Ti/Pt/Au-Schichtenfolge, aufgebracht und strukturiert, welche die elektrische Verbindungsschicht 8, das erste
Bondpad 19 und das zweite Bondpad 9 ausbildet. Die
Strukturierung erfolgt beispielsweise durch Fotolithographie. Die elektrische Verbindungsschicht 8, das erste Bondpad 19 und das zweite Bondpad 9 werden bei dem Verfahren vorteilhaft gemeinsam erzeugt und strukturiert. In den folgenden Figuren 3 bis 5 sind weitere
Ausführungsbeispiele in Aufsichten dargestellt, deren
Schichtaufbau abgesehen von den jeweils erläuterten Details dem des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Details dieser Ausführungsbeispiele ergeben sich daher aus der
Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels und umgekehrt.
Bei dem in Figur 3 in einer Aufsicht dargestellten
Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterchips 1 ist die transparente Kontaktschicht 7, die über die
Strahlungsaustrittsfläche 15 verläuft, nicht ganzflächig aufgebracht, sondern weist eine Vielzahl von Kontaktstegen 17 auf. Die Kontaktstege 17 bilden auf der
Strahlungsaustrittsfläche 15 eine Gitterstruktur aus. Bei der Gitterstruktur handelt es sich bei dem Ausführungsbeispiel um ein rechtwinkliges Gitter, bei dem die Kontaktstege 17 in beispielsweise acht Zeilen und acht Spalten angeordnet sind. Die Strukturierung der transparenten Kontaktschicht 7 zu Kontaktstegen 17, insbesondere zu einer Gitterstruktur, hat den Vorteil, dass einerseits eine gute Stromaufweitung erzielt wird, d. h. dass der Strom gleichmäßig über die gesamte Querschnittsfläche der Halbleiterschichtenfolge in den Halbleiterchip 1 eingeprägt wird. Weiterhin verbleiben zwischen den Kontaktstegen 17 Bereiche, in denen die
Strahlungsaustrittsfläche 15 frei von der Kontaktschicht 7 ist, sodass auf diese Weise eine besonders gute
Strahlungsauskopplung erzielt wird.
Die aus den Kontaktstegen 17 gebildete transparente
Kontaktschicht 7 ist mittels einer elektrischen
Verbindungsschicht 8 mit dem zweiten Bondpad 9 elektrisch leitend verbunden.
Die elektrische Verbindungsschicht 8 weist einen Bereich 8a auf, in dem sie in einem Randbereich der
Strahlungsaustrittsfläche 15 an die transparente
Kontaktschicht 7 anschließt. Ein weiterer Teil 8b der elektrischen Verbindungsschicht 8 verläuft über die mit der Verkapselungsschicht 10 versehenen Seitenflanken 21 des Halbleiterchips 1. Ein dritter Bereich 8c der elektrischen Verbindungsschicht ist auf einem parallel zur Hauptebene der Halbleiterschichtenfolge verlaufenden Bereich der
transparenten Verkapselungsschicht 10 angeordnet. An diesen Bereich 8c der elektrischen Verbindungsschicht 8 grenzt lateral von der Halbleiterschichtenfolge versetzt das zweite Bondpad 9 an. Das erste Bondpad 19 ist an einer
gegenüberliegenden Ecke des Halbleiterchips 1 angeordnet und grenzt dort an die Seitenkanten 22 des Halbleiterchips an. Vorzugsweise sind sowohl das erste Bondpad 19 als auch das zweite Bondpad 9 an Ecken des optoelektronischen
Halbleiterchips 1 angeordnet. Dadurch, dass die Bondpads 9, 19 lateral versetzt von der Halbleiterschichtenfolge
angeordnet sind, wird die Strahlungsauskopplung durch die Strahlungsaustrittsfläche 15 nicht von den Bondpads 9, 19 beeinträchtigt. Diese Art der elektrischen Kontaktierung ist besonders vorteilhaft für optoelektronische Halbleiterchips 1, deren Seitenlänge etwa 300 μπι oder weniger beträgt. Bei derartigen vergleichsweise kleinen optoelektronischen
Halbleiterchips 1 würde bei einer Anordnung eines Bondpads auf der Strahlungsaustrittsfläche 15 ein signifikanter Teil der emittierten Strahlung durch absorbierendes Material des Bondpads absorbiert werden.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 1 in einer Aufsicht dargestellt. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 ist im Wesentlichen wie das in Figur 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel ausgebildet, es unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel nur in der Ausgestaltung der elektrischen Verbindungsschicht 8 und des zweiten
Bondpads 9. Die laterale Ausdehnung der elektrischen
Verbindungsschicht 8 verringert sich in der Richtung zu dem zweiten Bondpad 9 hin. Das zweite Bondpad 9 weist eine größere laterale Ausdehnung auf als die elektrische
Verbindungsschicht 8 in einem Bereich, in dem sie an das zweite Bondpad 9 angrenzt. Die elektrische Verbindungsschicht 8 bildet so einen Anschlusssteg aus, der von der
Kontaktschicht 7 über die mit der Verkapselungsschicht 10 isolierten Seitenflanken 21 der Halbleiterschichtenfolge zu dem zweiten Bondpad 9 führt. Dies erleichtert die optische Erkennung des zweiten Bondpads 9, weil die elektrische Verbindungsschicht 8 vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das zweite Bondpad gebildet 9 ist. Auf diese Weise wird die optische Justierung beim Bonden eines Bonddrahts auf das zweite Bondpad 9 erleichtert. Insbesondere wird so das Risiko vermindert, dass der Bonddraht versehentlich neben das zweite Bondpad 9 auf die Seitenflanke 21 der
Halbleiterschichtenfolge gebondet wird.
In Figur 5 ist eine Aufsicht auf ein weiteres
Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterchips 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der
Halbleiterchip 1 rechteckförmig ausgebildet. Die
Halbleiterschichtenfolge 2 weist also in ihrer Längsrichtung eine größere laterale Ausdehnung auf als in ihrer
Querrichtung. Die Kontaktschicht 7 wird bei diesem
Ausführungsbeispiel durch einen einzigen Kontaktsteg 17 gebildet. Der Kontaktsteg 17 verläuft vorzugsweise in der Längsrichtung mittig über die Strahlungsaustrittsfläche 15. Auf diese Weise kann trotz der Verwendung eines einzigen Kontaktstegs eine relativ gleichmäßige Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge erzielt werden. Weiterhin tritt nur eine sehr geringe Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 15 durch den Kontaktsteg 17 auf. Bevorzugt beträgt die Breite des Kontaktstegs, also seine Ausdehnung senkrecht zu seiner Längsrichtung, nur 10 μπι oder weniger. Da der Kontaktsteg 17 nur einen sehr geringen Anteil der Strahlungsaustrittsfläche 15 bedeckt, muss er nicht notwendigerweise aus einem
transparenten Material wie beispielsweise ITO gebildet sein. Stattdessen ist es möglich, dass der Kontaktsteg 17 wie die Bondpads 9, 19 und die elektrische Verbindungsschicht 8 aus einer oder mehreren Metallschichten gebildet ist.
Insbesondere können die Bondpads 9, 19, die elektrische
Verbindungsschicht 8 und der Kontaktsteg 17 aus mindestens einer reflektierenden Metallschicht, die vorteilhaft Ag oder AI enthält, und einer darauf aufgebrachten Ti/Pt/Au- Schichtenfolge gebildet sein. Die reflektierende
Metallschicht hat den Vorteil, dass auf den Kontaktsteg auftreffende Strahlung in die Halbleiterschichtenfolge zurück reflektiert und somit nicht absorbiert wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.

Claims

Optoelektronischer Halbleiterchip (1), umfassend
- ein elektrisch isolierendes Trägersubstrat (11),
- eine Halbleiterschichtenfolge (2), die einen ersten Halbleiterbereich (3) eines ersten Leitungstyps, einen zweiten Halbleiterbereich (5) eines zweiten Leitungstyps und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht (4) enthält, wobei der erste Halbleiterbereich (3) dem
Trägersubstrat und der zweite Halbleiterbereich (5) einer Strahlungsaustrittsfläche (15) des Halbleiterchips (1) zugewandt ist,
- eine zwischen dem Trägersubstrat (11) und der
Halbleiterschichtenfolge (2) angeordnete Spiegelschicht (6), die ein Metall oder eine Metalllegierung aufweist,
- eine elektrisch isolierende transparente
Verkapselungsschicht (10), welche Seitenflanken (16) der Spiegelschicht (6) und Seitenflanken (21) der
Halbleiterschichtenfolge (2) bedeckt,
- ein erstes Bondpad (19), das mit dem ersten
Halbleiterbereich (3) elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Bondpad (9), das mit dem zweiten
Halbleiterbereich (5) elektrisch leitend verbunden ist, wobei das erste Bondpad (19) und das zweite Bondpad (9) jeweils lateral versetzt von der
Halbleiterschichtenfolge (2) auf einer vom
Trägersubstrat (11) aus gesehen der
Strahlungsaustrittsfläche (15) zugewandten Seite des optoelektronischen Halbleiterchips (1) angeordnet sind,
- eine Kontaktschicht (7) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (5), die zumindest auf Teilbereichen der Strahlungsaustrittsfläche (15) angeordnet ist, und - eine elektrische Verbindungsschicht (8), welche das zweite Bondpad (9) mit der Kontaktschicht (7) elektrisch leitend verbindet, und auf der transparenten
Verkapselungsschicht (10) über die Seitenflanken (21) der Halbleiterschichtenfolge (2) zu dem zweiten Bondpad (9) geführt ist.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 1,
wobei die Spiegelschicht (6) eine kleinere laterale Ausdehnung als die Halbleiterschichtenfolge (2)
aufweist, und sich Teilbereiche (10a) der transparenten Verkapselungsschicht (10) unter die
Halbleiterschichtenfolge (2) erstrecken.
3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die transparente Verkapselungsschicht (10) eine mittels Atomlagenabscheidung hergestellte Schicht ist.
4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die transparente Verkapselungsschicht (10) ein Aluminiumoxid, ein Zirkonoxid, ein Titanoxid, ein
Hafniumoxid oder ein Siliziumoxid enthält.
5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Trägersubstrat (11) Aluminiumoxid,
Aluminiumnitrid, Siliziumoxinitrid oder undotiertes Silizium aufweist.
6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der spezifische Widerstand des Trägersubstrats (11) mindestens 2000 Qcm beträgt.
7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei das erste Bondpad (19) an mindestens eine
Seitenkante (22) des optoelektronischen Halbleiterchips (1) angrenzt.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich die laterale Ausdehnung der elektrischen Verbindungsschicht (8) in einer Richtung zu dem zweiten Bondpad (9) hin verringert.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kontaktschicht (7) ein transparentes leitendes Oxid aufweist.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kontaktschicht (7) derart strukturiert ist, dass sie nur Teilbereiche der Strahlungsaustrittsfläche (15) bedeckt.
11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kontaktschicht (7) einen oder mehrere über die Strahlungsaustrittsfläche (15) verlaufende Kontaktstege (17) aufweist.
12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 11, wobei die Kontaktstege (17) eine Gitterstruktur
ausbilden .
13. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 11,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine Rechteckform aufweist, so dass die Halbleiterschichtenfolge (2) in einer Längsrichtung eine größere laterale Ausdehnung als in der Querrichtung aufweist, und wobei ein Kontaktsteg (17) entlang der Längsrichtung über die
Strahlungsaustrittsfläche (15) verläuft.
14. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
Ansprüche 11 bis 13,
wobei der mindestens eine Kontaktsteg eine Breite von 10 μπι oder weniger aufweist.
15. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine laterale Ausdehnung von 300 μπι oder weniger aufweist.
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