WO2014111384A1 - Optoelektronischer halbleiterchip - Google Patents

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WO2014111384A1
WO2014111384A1 PCT/EP2014/050609 EP2014050609W WO2014111384A1 WO 2014111384 A1 WO2014111384 A1 WO 2014111384A1 EP 2014050609 W EP2014050609 W EP 2014050609W WO 2014111384 A1 WO2014111384 A1 WO 2014111384A1
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WO
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semiconductor chip
layer
semiconductor
optoelectronic semiconductor
thermal connection
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PCT/EP2014/050609
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English (en)
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Inventor
Christian Gärtner
Thomas Schlereth
Michael Bestele
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

Definitions

  • Optoelectronic semiconductor chip The invention relates to an optoelectronic
  • the invention is based on the object, a
  • Semiconductor chip should in particular be surface mountable.
  • Semiconductor layer sequence comprising a first semiconductor region of a first conductivity type, in particular a p-type semiconductor region, and a second semiconductor region of a second conductivity type, in particular an n-type semiconductor region.
  • the optoelectronic semiconductor chip has a
  • Radiation exit surface may be flat or curved.
  • Semiconductor layer sequence is arranged a mirror layer, the light output of the optoelectronic semiconductor chip is advantageously increased.
  • the mirror layer generates the active layer in the radiation-emitting layer
  • Radiation exit surface opposite back of the semiconductor chip is emitted, reflected to the radiation exit surface.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a first and a second electrical contact, wherein
  • thermal connection layer which is arranged on the rear side of the semiconductor chip, wherein the thermal connection layer is electrically separated from the
  • thermal Connection layer can advantageously be dissipated the heat generated during operation of the semiconductor layer sequence.
  • the thermal connection layer is not used in particular for electrical contacting of the optoelectronic
  • thermal connection layer is in addition to the first and / or second electrical
  • Both the first electrical contact and the second electrical contact are preferably rear-side contacts, which are arranged on the rear side of the semiconductor chip facing away from the radiation exit surface.
  • the optoelectronic semiconductor chip thus has two rear side contacts, which the
  • Optoelectronic semiconductor chip may advantageously be free of electrical contacts and / or bonding wires. Absorption of radiation by contact layers on the
  • Radiation exit surface is advantageously avoided in this way and thus further increases the luminous efficacy.
  • the at least one rear-side contact and the thermal connection layer advantageously form a mounting surface of the semiconductor chip.
  • those of the thermal connection layer advantageously form a mounting surface of the semiconductor chip.
  • Printed circuit board or a heat sink can be mounted.
  • the mirror layer is electrically conductive, wherein the mirror layer to the first
  • the mirror layer preferably comprises silver or aluminum.
  • Silver and aluminum are characterized by both a high electrical conductivity and a high
  • the second electrical contact is preferably by means of at least one via, which through the
  • the plated-through hole is insulated from the mirror layer and the semiconductor layers by means of an electrically insulating layer.
  • Terminal layer advantageously has a larger pad than the at least one backside contact.
  • connection surface of the thermal connection layer or of the at least one rear-side contact in each case to understand the surface facing away from the semiconductor chip surface of the electrical connection layer or the at least one rear-side contact.
  • the pad is the thermal
  • Terminal surface of the at least one backside contact is Terminal surface of the at least one backside contact.
  • connection area of the thermal connection layer is preferably at least twice, at least three times or even at least five times as large as the connection area of the at least one rear-side contact.
  • an electrically insulating layer is disposed between the thermal connection layer and the mirror layer. In this way, the thermal
  • connection layer electrically isolated from the mirror layer and the semiconductor layer sequence.
  • the thermal connection layer in particular a
  • the thermal connection layer comprises a metal or a
  • the thermal connection layer may in particular comprise Au, Ag, Al, Ni, Pd or Cu.
  • the thermal connection layer may in particular comprise Au, Ag, Al, Ni, Pd or Cu.
  • Connection layer the same material as the
  • the substrate may in particular be an epitaxial substrate, on which the semiconductor layer sequence has grown epitaxially.
  • the semiconductor layer sequence has grown epitaxially.
  • the surface of the substrate serving as the radiation exit surface can be provided, for example, with a roughening or a decoupling structure in order to further increase the radiation extraction from the optoelectronic semiconductor chip
  • the optoelectronic semiconductor chip is designed in particular as a so-called flip-chip, with respect to the
  • Top is mounted downwards. The first on the
  • Epitaxial substrate grown semiconductor layer is thus adjacent to the radiation exit surface and the last grown semiconductor layer is the mirror layer opposite to one of the radiation exit surface
  • n-type semiconductor region of the radiation exit surface and the p-type semiconductor region faces the mirror layer.
  • the substrate of the optoelectronic semiconductor chip advantageously has a material that is transparent to the radiation emitted by the active layer.
  • transparent substrate may be, for example, sapphire, SiC or, in the case of one emitting in the infrared spectral region
  • This embodiment is a so-called thin-film semiconductor chip.
  • the first and second electrical contacts are for
  • the first electrical contact is connected to the first semiconductor region and the second electrical contact is connected to the second semiconductor region.
  • Semiconductor chips is arranged between the thermal connection layer and the semiconductor layer sequence of a chip carrier.
  • the chip carrier is preferably between the electrically insulating layer, which isolates the thermal connection layer from the semiconductor layer sequence, and the
  • the chip carrier is not the growth substrate of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip in the embodiment with a chip carrier preferably has no
  • the growth substrate can be any growth substrate.
  • the chip carrier must not be advantageous for epitaxial growth of the
  • the chip carrier is restricted.
  • a thermally highly conductive material can be selected for the chip carrier to a Good heat conduction between the semiconductor layer sequence and the thermal connection layer to achieve.
  • the chip carrier is preferably thermally and electrically conductive.
  • the chip carrier may comprise, for example, doped silicon, germanium, a metal or a metal alloy.
  • Back contact are covered, covered with a potting compound.
  • the potting compound advantageously forms in this way a compact housing for the
  • the potting compound may in particular comprise an epoxy resin or silicone. Particularly preferably contains the
  • Potting compound light-reflecting particles such as Ti02 ⁇ particles.
  • Figures 1 to 4 are each a schematic representation of a cross section through an optoelectronic
  • Optoelectronic semiconductor chip 10 has a
  • the semiconductor layer sequence 20 of the optoelectronic semiconductor chip 10 is based
  • a III-V compound semiconductor material in particular on an arsenide, nitride or phosphide compound semiconductor material.
  • a III-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 10 has a substrate 1, on which the semiconductor layer sequence 20 can be grown in particular epitaxially.
  • Semiconductor layer sequence 20 comprises a first
  • the first semiconductor region 3 is a p-type
  • n-type semiconductor region an n-type semiconductor region.
  • the terms p-type semiconductor region and n-type semiconductor region do not exclude that one or more undoped layers may be included therein.
  • the active layer 4 is one each for the emission of
  • the active layer 4 can be used, for example, as a pn junction, as a double heterostructure, as a single quantum well structure or as a multi-layer structure.
  • Quantum well structure may be formed. Between the substrate 1 and the second semiconductor region 5, one or more buffer layers 2 may be arranged.
  • Semiconductor chips 10 is formed by one of
  • Substrate 1 formed.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 thus emits in particular radiation through the substrate 1.
  • the substrate 1 is therefore advantageously a transparent one
  • Substrate which may in particular comprise silicon, silicon carbide or sapphire.
  • semiconductor layer sequence 20 are the semiconductor layers
  • the first semiconductor region 3 which is preferably a p-type semiconductor region, the active layer 4 and the second semiconductor region 5, the
  • n-type semiconductor region preferably an n-type semiconductor region, follow each other.
  • Beam direction is therefore inverse to the order of epitaxial growth, in which usually first the n-type semiconductor region 5, then the active layer 4 and then the p-type semiconductor region 3 are grown.
  • a mirror layer 6 is arranged on a side of the semiconductor layer sequence 20 opposite the radiation exit surface 13. By the mirror layer 6 is emitted from the active layer 4 radiation, which is one of the
  • Radiation exit surface 13 opposite back of the semiconductor chip 10 is emitted, in the direction of
  • the mirror layer 6 is preferably formed of an electrically conductive material.
  • Metal alloy included. Preferably contains the
  • Mirror layer aluminum or silver, gold or platinum or consists of it. These materials are characterized on the one hand by a good electrical conductivity and on the other hand by a high reflectivity.
  • Semiconductor chips 10 are on one of the Semiconductor layer sequence 20 facing away from the mirror layer 6, a first electrical contact 11 and a second electrical contact 12 is arranged.
  • the electrical contacts 11, 12 of the optoelectronic semiconductor chip 10 are respectively rear side contacts which are connected to one of
  • Radiation exit surface 13 opposite rear side of the semiconductor chip 10 are arranged.
  • Radiation exit surface 13 is therefore advantageously free of electrical contact layers.
  • is facing away for example, may be provided with a roughening, a coupling-out structure or an anti-reflection coating.
  • the first electrical contact 11 is connected to the first
  • Semiconductor region 3 electrically conductively connected. This can be done, for example, in that the mirror layer 6 adjoins the first semiconductor region 3 and the first
  • electrical contact 11 is electrically conductively connected to the mirror layer 6, for example, adjacent to the mirror layer 6.
  • the second electrical contact 12 is connected to the second
  • An electrically insulating layer 8 is provided on the side of the mirror layer 6 facing away from the semiconductor layer sequence 20 in order to isolate the second electrical contact 12 from the mirror layer 6.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 advantageously contains at least one thermal connection layer 9, which is arranged on a side of the mirror layer 6 facing away from the radiation exit surface 13.
  • the thermal connection layer 9 is electrically from the
  • the electrically insulating layer may be simultaneously provided to electrically isolate the second electrical contact 12 from the mirror layer 6.
  • the thermal connection layer 9 can be like the two
  • electrical backside contacts 11, 12 made of a thermally and electrically conductive material such as a metal or a metal alloy.
  • thermal connection layer 9 is not used for electrical contacting of the semiconductor chip 10, but only for thermal contact, that is to remove the
  • Connection surfaces of the electrical contacts 11, 12 and the thermal connection layer 9 are preferably arranged in a plane which form a mounting surface of the semiconductor chip 10.
  • On the mounting surface of the semiconductor chip 10th For example, be mounted on a circuit board.
  • the semiconductor chip 10 is mounted on the mounting surface on a heat sink.
  • the thermal energy from the optoelectronic semiconductor chip 10 has the thermal energy
  • Terminal layer 9 preferably has a larger pad than the first and / or the second electrical contact 11, 12.
  • the connection surface of the thermal connection layer is advantageously at least twice, at least three times or even at least five times as large as the connection surfaces of the electrical contacts 11, 12.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 is advantageously surface mountable.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 can in particular be mounted such that the
  • Substrate 1 shows upward and thus the direction of radiation opposite to the growth direction of
  • Semiconductor layer sequence 20 is. Such a
  • Optoelectronic semiconductor chip 10 is also referred to as flip-chip.
  • Optoelectronic semiconductor chip differs from the embodiment shown in Figure 1 in that the optoelectronic semiconductor chip 10 a
  • Areas 21, 22 contains.
  • the two active regions 21, 22 each have a first semiconductor region 3 of a first conductivity type, a second semiconductor region 5 of a second conductivity type and an active layer 4 arranged therebetween.
  • the two active areas 21, 22 are by means of a
  • Tunnel junction 7 connected in series.
  • the first electrical contact 11 is connected to the first semiconductor region 3 of the active region 21 closest to the mirror layer 6. This can be done, for example, in that the mirror layer 6 adjoins the first semiconductor region 3 of the active region 21 and the first electrical
  • Contact 11 is electrically conductively connected to the mirror layer 6, for example, to the mirror layer. 6
  • the second electrical contact 12 is connected to the second
  • Semiconductor region 5 of the radiation exit surface 13 adjacent active region 22 is guided, is electrically conductively connected to this second semiconductor region 5.
  • the via 15 is provided with electrically insulating layers 14 of the mirror layer 6 and the others
  • An electrically insulating layer 8 is provided on the side of the mirror layer 6 facing away from the semiconductor layer sequence 20 in order to insulate the second electrical contact 12 and the thermal connection layer 9 from the mirror layer 6.
  • the active regions 21, 22 are connected in particular in series. Characterized in that the optoelectronic semiconductor chip 10 a plurality of active in series
  • Areas 21, 22, is advantageously achieved with the optoelectronic semiconductor chip 10, a higher luminous flux than with a comparable semiconductor chip with the same area.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 can therefore be used in particular in light sources which require a high luminous flux, in particular in projectors or headlamps.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 corresponds to the first
  • Terminal layer 9 is removed because more heat is generated during operation than in a comparable semiconductor chip with only one radiation-emitting active layer 4.
  • Figure 3 is another embodiment of
  • the second electrical contact 12 is designed as a back-side contact, which at one of the
  • the semiconductor layer sequence 20 has a mesa structure which can be produced, for example, by means of an etching process.
  • the first electrical contact 11 is arranged next to the mesa structure and adjoins the mirror layer 6. The first electrical contact 11 is via the mirror layer 6 with the first
  • the growth substrate has been removed from the semiconductor layer sequence 20.
  • the semiconductor chip 10 has at one of
  • the chip carrier 17 does not have to be transparent to the emitted radiation. Rather, for the chip carrier 17, a material can be selected that is characterized by a good thermal and electrical conductivity.
  • the electrically conductive chip carrier 17 may be, for example
  • the electrically conductive chip carrier 17 is between the second electrical contact 12 and the electrical
  • the second electrical contact 12 adjoins the chip carrier 17 and is connected in this way to the chip carrier 17 in an electrically conductive manner.
  • a plated-through hole 15 which is guided from the chip carrier through the electrically insulating layer 8, the mirror layer 6 and the semiconductor layer sequence 20 into the second semiconductor region 5, the second electrical contact 12 is electrically conductively connected to the second semiconductor region 5.
  • the thermal connection layer 9 and the second electrical contact 12 are arranged on the rear side of the semiconductor chip 10 and form a mounting surface of the semiconductor chip 10.
  • the thermal connection layer 9 is by means of another electrically insulating layer 18 of the
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the invention
  • Layer structure of the optoelectronic semiconductor chip 10 corresponds to the embodiment shown in Figure 1.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 has two electrical connection contacts 11, 12 and the thermal connection layer 9 on a rear side opposite the radiation exit surface 13.
  • Semiconductor chips 10 covered with a potting compound 19. At the back of the semiconductor chip 10, the electrical contacts 11, 12 and the thermal connection layer 9 are exposed, so that the semiconductor chip 10 can be thermally and electrically connected there.
  • the potting compound 19 advantageously forms a housing for the optoelectronic semiconductor chip 10 and protects it in particular against mechanical damage and / or the
  • the potting compound 19 can be any suitable material. Ingress of moisture.
  • the potting compound 19 can be any suitable material.
  • the potting compound 19 advantageously light-reflecting particles are embedded, so that the potting compound 19th
  • Radiation emitted in the direction of the side surfaces 23, 24 of the semiconductor chip 10 is in this case reflected back from the potting compound and can be applied to it
  • FIGS. 5 and 6 show two exemplary embodiments of optoelectronic semiconductor chips 10 in a view from below which is similar to that shown in FIG.
  • the thermal connection layer 9 has
  • the heat generated during operation can advantageously be dissipated over a large area from the optoelectronic semiconductor chip 10.
  • FIGS. 7 and 8 show two further exemplary embodiments of optoelectronic semiconductor chips 10 in a view from below, each of which has two electrical contacts 11, 12 and the thermal one at the back
  • Connection layer 9 have. Also with these
  • the thermal connection layer 9 advantageously each have a substantially larger connection area than the two electrical contacts 11, 12.
  • the invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the includes

Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (10) angegeben, umfassend : - eine Halbleiterschichtenfolge (20) mit einem ersten Halbleiterbereich (3) eines ersten Leitungstyps, einem zweiten Halbleiterbereich (5) eines zweiten Leitungstyps und einer zwischen dem ersten Halbleiterbereich (3) und dem zweiten Halbleiterbereich (5) angeordneten strahlungsemittierenden aktiven Schicht (4), - eine Strahlungsaustrittsfläche (13), - eine Spiegelschicht (6), welche an einer von der Strahlungsaustrittsfläche (13) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (20) angeordnet ist, - einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakt (11, 12), wobei mindestens einer der elektrischen Kontakte (11, 12) ein Rückseitenkontakt ist, der an einer von der Strahlungsaustrittsfläche (13) abgewandten Rückseite des Halbleiterchips (10) angeordnet ist, und - mindestens eine thermische Anschlussschicht (9), welche an der Rückseite des Halbleiterchips (10) angeordnet ist, wobei die thermische Anschlussschicht (9) elektrisch von der Halbleiterschichtenfolge (20) isoliert ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen
Halbleiterchip .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 100 470.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der sich durch einen hohen Lichtstrom trotz kompakter Abmessungen und eine verbesserte Wärmeabfuhr von dem optoelektronischen
Halbleiterchip auszeichnet. Der optoelektronische
Halbleiterchip soll insbesondere oberflächenmontierbar sein.
Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen
Halbleiterchip gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge, die einen ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitungstyps, insbesondere einen p-Typ- Halbleiterbereich, und einen zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitungstyps, insbesondere einen n-Typ- Halbleiterbereich, aufweist. Zwischen dem ersten
Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich ist eine Strahlungsemittierende aktive Schicht angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine
Strahlungsaustrittsfläche auf, durch die eine in der
Strahlungsemittierenden aktiven Schicht erzeugte
elektromagnetische Strahlung emittiert wird. Die
Strahlungsaustrittsfläche kann eben oder gekrümmt sein.
Weiterhin kann die Strahlungsaustrittsfläche mit einer
Überstruktur oder Aufrauung versehen sein.
An einer von der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge ist vorteilhaft eine
Spiegelschicht angeordnet. Dadurch, dass an einer von der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Seite der
Halbleiterschichtenfolge eine Spiegelschicht angeordnet ist, wird die Lichtausbeute des optoelektronischen Halbleiterchips vorteilhaft erhöht. Durch die Spiegelschicht wird die in der Strahlungsemittierenden aktiven Schicht erzeugte
elektromagnetische Strahlung, die in Richtung einer der
Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips emittiert wird, zur Strahlungsaustrittsfläche hin reflektiert.
Weiterhin umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakt, wobei
mindestens einer der elektrischen Kontakte ein
Rückseitenkontakt ist, der an einer von der
Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Rückseite des
Halbleiterchips angeordnet ist.
Weiterhin weist der optoelektronische Halbleiterchip
mindestens eine thermische Anschlussschicht auf, welche an der Rückseite des Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die thermische Anschlussschicht elektrisch von der
Halbleiterschichtenfolge isoliert ist. Durch die thermische Anschlussschicht kann vorteilhaft die beim Betrieb erzeugte Wärme von der Halbleiterschichtenfolge abgeführt werden. Die thermische Anschlussschicht dient insbesondere nicht zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen
Halbleiterchips. Vielmehr ist die thermische Anschlussschicht zusätzlich zu dem ersten und/oder zweiten elektrischen
Kontakt an einer der Strahlungsaustrittsfläche
gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips angeordnet. Bevorzugt sind sowohl der erste elektrische Kontakt als auch der zweite elektrische Kontakt Rückseitenkontakte, die an der von der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung weist der optoelektronische Halbleiterchip also zwei Rückseitenkontakte auf, die der
Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegen. Dies hat den
Vorteil, dass die Strahlungsaustrittsfläche des
optoelektronischen Halbleiterchips vorteilhaft frei von elektrischen Kontakten und/oder Bonddrähten sein kann. Eine Absorption von Strahlung durch Kontaktschichten auf der
Strahlungsaustrittsfläche wird auf diese Weise vorteilhaft vermieden und somit die Lichtausbeute weiter erhöht.
Der mindestens eine Rückseitenkontakt und die thermische Anschlussschicht bilden vorteilhaft eine Montagefläche des Halbleiterchips aus. Insbesondere können die von der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten Anschlussflächen des ersten und/oder zweiten elektrischen Kontakts sowie der thermischen Anschlussschicht bündig zueinander ausgeführt sein, das heißt die Anschlussflächen bilden eine gemeinsame Ebene aus, welche als Montagefläche des Halbleiterchips dienen kann. An dieser von der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Montagefläche kann der optoelektronische Halbleiterchip auf einen Träger wie beispielsweise eine
Leiterplatte oder eine Wärmesenke montiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Spiegelschicht elektrisch leitend, wobei die Spiegelschicht an den ersten
Halbleiterbereich angrenzt, und der erste elektrische Kontakt elektrisch leitend mit der Spiegelschicht verbunden ist. Die Spiegelschicht weist vorzugsweise Silber oder Aluminium auf. Silber und Aluminium zeichnen sich vorteilhaft sowohl durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit als auch eine hohe
Reflektivität aus.
Der zweite elektrische Kontakt ist vorzugsweise mittels mindestens einer Durchkontaktierung, die durch die
Spiegelschicht und die Halbleiterschichtenfolge
hindurchgeführt ist, mit dem zweiten Halbleiterbereich elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise wird der der Strahlungsaustrittsfläche benachbarte zweite
Halbleiterbereich elektrisch an den zweiten elektrischen Kontakt angeschlossen, ohne dass Kontakte im Bereich der Strahlungsaustrittsfläche oder der Seitenflächen des
optoelektronischen Halbleiterchips notwendig sind. Im Bereich des Durchbruchs ist die Durchkontaktierung mittels einer elektrisch isolierenden Schicht von der Spiegelschicht und den Halbleiterschichten isoliert.
Die thermische Anschlussschicht ist vorteilhaft zur
Optimierung der Wärmeabfuhr von dem optoelektronischen
Halbleiterchip ausgebildet. Um eine gute Wärmeabfuhr von dem Halbleiterchip zu erzielen, weist die thermische
Anschlussschicht vorteilhaft eine größere Anschlussfläche als der mindestens eine Rückseitenkontakt auf. Dabei ist unter der Anschlussfläche der thermischen Anschlussschicht beziehungsweise des mindestens einen Rückseitenkontakts jeweils die vom Halbleiterchip abgewandte Oberfläche der elektrischen Anschlussschicht beziehungsweise des mindestens einen Rückseitenkontakts zu verstehen.
Vorzugsweise ist die Anschlussfläche der thermischen
Anschlussschicht um ein Vielfaches größer als die
Anschlussfläche des mindestens einen Rückseitenkontakts.
Die Anschlussfläche der thermischen Anschlussschicht ist bevorzugt mindestens zweimal, mindestens dreimal oder sogar mindestens fünfmal so groß wie die Anschlussfläche des mindestens einen Rückseitenkontakts.
Bei einer Ausgestaltung des optoelektronischen
Halbleiterchips ist zwischen der thermischen Anschlussschicht und der Spiegelschicht eine elektrisch isolierende Schicht angeordnet. Auf diese Weise wird die thermische
Anschlussschicht elektrisch von der Spiegelschicht und der Halbleiterschichtenfolge isoliert. Bei dieser Ausgestaltung kann die thermische Anschlussschicht insbesondere ein
elektrisch leitendes Material aufweisen. Vorzugsweise weist die thermische Anschlussschicht ein Metall oder eine
Metalllegierung auf. Die thermische Anschlussschicht kann insbesondere Au, Ag, AI, Ni, Pd oder Cu aufweisen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die thermische
Anschlussschicht das gleiche Material wie die
Rückseitenkontakte auf.
Gemäß einer Ausgestaltung weist der optoelektronische
Halbleiterchip ein Substrat auf, wobei das Substrat an einer der Spiegelschicht gegenüberliegenden Seite der
Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist. Bei dem Substrat kann es sich insbesondere um ein Epitaxie-Substrat handeln, auf das die Halbleiterschichtenfolge epitaktisch aufgewachsen ist. Bei dieser Ausgestaltung ist die
Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen
Halbleiterchips vorteilhaft eine von der
Halbleiterschichtenfolge abgewandte Oberfläche des Substrats. Die als Strahlungsaustrittsfläche dienende Oberfläche des Substrats kann beispielsweise mit einer Aufrauung oder einer Auskoppelstruktur versehen sein, um die Strahlungsauskopplung aus dem optoelektronischen Halbleiterchip weiter zu
verbessern.
Der optoelektronische Halbleiterchip ist insbesondere als so genannter Flip-Chip ausgeführt, der in Bezug auf die
Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge mit der
Oberseite nach unten montierbar ist. Die zuerst auf das
Epitaxie-Substrat aufgewachsene Halbleiterschicht ist also der Strahlungsaustrittsfläche benachbart und die zuletzt aufgewachsene Halbleiterschicht ist der Spiegelschicht an einer der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden
Rückseite des Halbleiterchips benachbart. Die
Halbleiterbereiche der Halbleiterschichtenfolge sind
bevorzugt derart angeordnet, dass der n-Typ-Halbleiterbereich der Strahlungsaustrittsfläche und der p-Typ-Halbleiterbereich der Spiegelschicht zugewandt ist.
Das Substrat des optoelektronischen Halbleiterchips weist vorteilhaft ein Material auf, das für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung transparent ist. Das
transparente Substrat kann zum Beispiel Saphir, SiC oder, im Fall eines im infraroten Spektralbereich emittierenden
Halbleiterchips, Silizium aufweisen. Bei einer alternativen Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips ist das Substrat von der
Halbleiterschichtenfolge abgelöst. Bei dieser Ausgestaltung handelt es sich um einen so genannten Dünnfilm- Halbleiterchip.
Der erste und der zweite elektrische Kontakt sind zur
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen. Insbesondere ist der erste elektrische Kontakt an den ersten Halbleiterbereich angeschlossen und der zweite elektrische Kontakt an den zweiten Halbleiterbereich angeschlossen.
Bei einer Ausgestaltung des optoelektronischen
Halbleiterchips ist zwischen der thermischen Anschlussschicht und der Halbleiterschichtenfolge ein Chipträger angeordnet. Der Chipträger ist vorzugsweise zwischen der elektrisch isolierenden Schicht, welche die thermische Anschlussschicht von der Halbleiterschichtenfolge isoliert, und der
Spiegelschicht angeordnet.
Bei dem Chipträger handelt es sich insbesondere nicht um das Aufwachssubstrat des optoelektronischen Halbleiterchips.
Vielmehr weist der optoelektronische Halbleiterchip bei der Ausgestaltung mit einem Chipträger vorzugsweise kein
Aufwachssubstrat auf. Das Aufwachssubstrat kann
beispielsweise mittels eines geeigneten Verfahrens wie beispielsweise Laser-Lift-Off von der
Halbleiterschichtenfolge abgetrennt sein. Der Chipträger muss vorteilhaft nicht zum epitaktischen Aufwachsen der
Halbleiterschichtenfolge geeignet sein, so dass die
Materialauswahl für den Chipträger nicht dadurch
eingeschränkt ist. Insbesondere kann für den Chipträger ein thermisch gut leitendes Material ausgewählt werden, um eine gute Wärmeleitung zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der thermischen Anschlussschicht zu erzielen. Der Chipträger ist vorzugsweise thermisch und elektrisch leitfähig. Der Chipträger kann beispielsweise dotiertes Silizium, Germanium, ein Metall oder eine Metalllegierung aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips sind Seitenflächen des Halbleiterchips sowie Bereiche der Rückseite des Halbleiterchips, die nicht von der thermischen Anschlussschicht oder dem mindestens einen
Rückseitenkontakt bedeckt sind, mit einer Vergussmasse bedeckt. Vorzugsweise werden die Seitenflächen des
Halbleiterchips und die Rückseite des Halbleiterchips mit Ausnahme der thermischen Anschlussschicht und des einen oder der beiden Rückseitenkontakte vollständig von der
Vergussmasse umschlossen. Die Vergussmasse bildet auf diese Weise vorteilhaft ein kompaktes Gehäuse für den
optoelektronischen Halbleiterchip aus. Die Vergussmasse kann insbesondere einen Epoxidharz oder Silikon aufweisen. Besonders bevorzugt enthält die
Vergussmasse lichtreflektierende Partikel wie beispielsweise Ti02~Partikel . Auf diese Weise kann vorteilhaft zumindest ein Teil der in Richtung der Seitenflächen des Halbleiterchips emittierten Strahlung zur Strahlungsaustrittsfläche hin umgelenkt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 8 näher erläutert.
Es zeigen: Figuren 1 bis 4 jeweils eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen optoelektronischen
Halbleiterchip gemäß einem Ausführungsbeispiel, und Figuren 5 bis 8 jeweils einen optoelektronischen
Halbleiterchip gemäß einem Ausführungsbeispiel in einer schematischen Ansicht von unten.
Gleiche oder gleich wirkende 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 . Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 10 weist eine
Halbleiterschichtenfolge 20 auf. Die Halbleiterschichtenfolge 20 des optoelektronischen Halbleiterchips 10 basiert
vorzugsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere auf einem Arsenid-, Nitrid- oder Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial . Beispielsweise kann die
Halbleiterschichtenfolge 20 InxAlyGa]_-x-yN, InxAlyGa]__x_yP oder InxAlyGa]__x_yAs, jeweils mit O ^ x ^ l, O ^ y ^ l 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 10 weist ein Substrat 1 auf, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 20 insbesondere epitaktisch aufgewachsen sein kann. Die
Halbleiterschichtenfolge 20 umfasst einen ersten
Halbleiterbereich 3 eines ersten Leitungstyps, einen zweiten Halbleiterbereich 5 eines zweiten Leitungstyps und eine zwischen dem ersten Halbleiterbereich 3 und dem zweiten
Halbleiterbereich 5 angeordnete aktive Schicht 4.
Vorzugsweise ist der erste Halbleiterbereich 3 ein p-Typ-
Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich 5 ein n- Typ-Halbleiterbereich . Die Bezeichnungen p-Typ- Halbleiterbereich und n-Typ Halbleiterbereich schließen nicht aus, dass darin eine oder mehrere undotierte Schichten enthalten sein können.
Die aktive Schicht 4 ist jeweils eine zur Emission von
Strahlung geeignete aktive Schicht 4. Die aktive Schicht 4 kann zum Beispiel als pn-Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-
Quantentopfstruktur ausgebildet sein. Zwischen dem Substrat 1 und dem zweiten Halbleiterbereich 5 können eine oder mehrere Pufferschichten 2 angeordnet sein. Die Strahlungsaustrittsfläche 13 des optoelektronischen
Halbleiterchips 10 ist durch eine von der
Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandte Oberfläche des
Substrats 1 gebildet. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 emittiert also insbesondere Strahlung durch das Substrat 1. Das Substrat 1 ist daher vorteilhaft ein transparentes
Substrat, das insbesondere Silizium, Siliziumkarbid oder Saphir aufweisen kann. In der Halbleiterschichtenfolge 20 sind die
Halbleiterschichten in Strahlrichtung gesehen entgegengesetzt zur ursprünglichen Wachstumsrichtung angeordnet, wobei in der von der Spiegelschicht 6 zur Strahlungsaustrittsfläche 13 zeigenden Strahlrichtung der erste Halbleiterbereich 3, der vorzugsweise ein p-Typ-Halbleiterbereich ist, die aktive Schicht 4 und der zweite Halbleiterbereich 5, der
vorzugsweise ein n-Typ-Halbleiterbereich ist, aufeinander folgen. Die Reihenfolge der Halbleiterbereiche in der
Strahlrichtung ist daher umgekehrt zu der Reihenfolge beim epitaktischen Wachstum, bei dem üblicherweise zunächst der n- Typ-Halbleiterbereich 5, dann die aktive Schicht 4 und danach der p-Typ-Halbleiterbereich 3 aufgewachsen werden. An einer der Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge 20 ist eine Spiegelschicht 6 angeordnet. Durch die Spiegelschicht 6 wird von der aktiven Schicht 4 emittierte Strahlung, welche zu einer der
Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips 10 emittiert wird, in Richtung der
Strahlungsaustrittsfläche 13 reflektiert. Dadurch wird die Strahlungsausbeute des optoelektronischen Halbleiterchips 10 weiter erhöht. Die Spiegelschicht 6 ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Insbesondere kann die Spiegelschicht 6 ein Metall oder eine
Metalllegierung enthalten. Bevorzugt enthält die
Spiegelschicht Aluminium, Silber, Gold oder Platin oder besteht daraus. Diese Materialien zeichnen sich zum einen durch eine gute elektrische Leitfähigkeit und zum anderen durch eine hohe Reflektivität aus.
Zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen
Halbleiterchips 10 sind an einer von der Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten Seite der Spiegelschicht 6 ein erster elektrischer Kontakt 11 und ein zweiter elektrischer Kontakt 12 angeordnet. Die elektrischen Kontakte 11, 12 des optoelektronischen Halbleiterchips 10 sind jeweils Rückseitenkontakte, die an einer der
Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips 10 angeordnet sind. Die
Strahlungsaustrittsfläche 13 ist daher vorteilhaft frei von elektrischen Kontaktschichten. Die als
Strahlungsaustrittsfläche 13 dienende Oberfläche des
Substrats 1, die von der Halbleiterschichtenfolge 20
abgewandt ist, kann beispielsweise mit einer Aufrauung, einer Auskoppelstruktur oder einer Antireflexionsbeschichtung versehen sein.
Der erste elektrische Kontakt 11 ist mit dem ersten
Halbleiterbereich 3 elektrisch leitend verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Spiegelschicht 6 an den ersten Halbleiterbereich 3 angrenzt und der erste
elektrische Kontakt 11 mit der Spiegelschicht 6 elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise an die Spiegelschicht 6 angrenzt .
Der zweite elektrische Kontakt 12 ist mit dem zweiten
Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbunden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass der zweite elektrische Kontakt 12 mittels einer Durchkontaktierung 15, die durch die Spiegelschicht 6 und die Halbleiterschichtenfolge 20 bis in den zweiten Halbleiterbereich 5 geführt ist, mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbunden ist. Die Durchkontaktierung 15 ist mit elektrisch isolierenden
Schichten 14 von der Spiegelschicht 6 und den übrigen
Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 20 elektrisch isoliert. An der von der Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten Seite der Spiegelschicht 6 ist eine elektrisch isolierende Schicht 8 vorgesehen, um den zweiten elektrischen Kontakt 12 von der Spiegelschicht 6 zu isolieren.
Weiterhin enthält der optoelektronische Halbleiterchip 10 vorteilhaft mindestens eine thermische Anschlussschicht 9, die an einer von der Strahlungsaustrittsfläche 13 abgewandten Seite der Spiegelschicht 6 angeordnet ist. Die thermische Anschlussschicht 9 ist elektrisch von der
Halbleiterschichtenfolge 20 isoliert. Dies kann insbesondere durch eine zwischen der thermischen Anschlussschicht 9 und der Spiegelschicht 6 angeordnete elektrisch isolierende
Schicht 8 erfolgen. Die elektrisch isolierende Schicht kann gleichzeitig dazu vorgesehen sein, den zweiten elektrischen Kontakt 12 elektrisch von der Spiegelschicht 6 zu isolieren. Die thermische Anschlussschicht 9 kann wie die beiden
elektrischen Rückseitenkontakte 11, 12 aus einem thermisch und elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise einem Metall oder einer Metalllegierung bestehen.
Im Gegensatz zu den elektrischen Kontakten 11, 12 dient die thermische Anschlussschicht 9 aber nicht zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips 10, sondern ausschließlich zur thermischen Kontaktierung, das heißt zur Abfuhr der
Wärme, die beim Betrieb des optoelektronischen
Halbleiterchips 10 erzeugt wird.
Die von der Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten
Anschlussflächen der elektrischen Kontakte 11, 12 und der thermischen Anschlussschicht 9 sind vorzugsweise in einer Ebene angeordnet, die eine Montagefläche des Halbleiterchips 10 ausbilden. An der Montagefläche kann der Halbleiterchip 10 beispielsweise auf eine Leiterplatte montiert werden.
Insbesondere ist es auch möglich, dass der Halbleiterchip 10 an der Montagefläche auf eine Wärmesenke montiert wird. Um eine besonders gute Wärmeabfuhr von dem optoelektronischen Halbleiterchip 10 zu erzielen, weist die thermische
Anschlussschicht 9 vorzugsweise eine größere Anschlussfläche als der erste und/oder der zweite elektrische Kontakt 11, 12 auf. Die Anschlussfläche der thermischen Anschlussschicht ist vorteilhaft mindestens zweimal, mindesten dreimal oder sogar mindestens fünfmal so groß wie die Anschlussflächen der elektrischen Kontakte 11, 12.
Der optoelektronische Halbleiterchip 10 ist vorteilhaft oberflächenmontierbar . Der optoelektronische Halbleiterchip 10 kann insbesondere derart montiert werden, dass das
Substrat 1 nach oben zeigt und somit die Strahlungsrichtung entgegengesetzt zur Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichtenfolge 20 ist. Ein derartiger
optoelektronischer Halbleiterchip 10 wird auch als Flip-Chip bezeichnet .
Das in Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips unterscheidet sich von dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der optoelektronische Halbleiterchip 10 eine
Halbleiterschichtenfolge 20 aufweist, die zwei aktive
Bereiche 21, 22 enthält. Die beiden aktiven Bereiche 21, 22 weisen jeweils einen ersten Halbleiterbereich 3 eines ersten Leitungstyps, einen zweiten Halbleiterbereich 5 eines zweiten Leitungstyps und eine dazwischen angeordnete aktive Schicht 4 auf . Die beiden aktiven Bereiche 21, 22 sind mittels eines
Tunnelübergangs 7 in Reihe geschaltet. Der erste elektrische Kontakt 11 ist mit dem ersten Halbleiterbereich 3 des der Spiegelschicht 6 am nächsten liegenden aktiven Bereichs 21 verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Spiegelschicht 6 an den ersten Halbleiterbereich 3 des aktiven Bereichs 21 angrenzt und der erste elektrische
Kontakt 11 mit der Spiegelschicht 6 elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise an die Spiegelschicht 6
angrenzt.
Der zweite elektrische Kontakt 12 ist mit dem zweiten
Halbleiterbereich 5 des der Strahlungsaustrittsfläche 13 am nächsten liegenden aktiven Bereichs 22 elektrisch leitend verbunden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass der zweite elektrische Kontakt 12 mittels einer
Durchkontaktierung 15, die durch die Spiegelschicht 6 und die Halbleiterschichtenfolge 20 bis in den zweiten
Halbleiterbereich 5 des der Strahlungsaustrittsfläche 13 benachbarten aktiven Bereichs 22 geführt ist, mit diesem zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbunden ist. Die Durchkontaktierung 15 ist mit elektrisch isolierenden Schichten 14 von der Spiegelschicht 6 und den übrigen
Halbleiterschichten der Halbleiterschichtenfolge 20
elektrisch isoliert. An der von der Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten Seite der Spiegelschicht 6 ist eine elektrisch isolierende Schicht 8 vorgesehen, um den zweiten elektrischen Kontakt 12 und die thermische Anschlussschicht 9 von der Spiegelschicht 6 zu isolieren.
Auf diese Weise werden mittels des ersten elektrischen
Kontakts 11 und des zweiten elektrischen Kontakts 12 ein der Spiegelschicht 6 am nächsten liegender Halbleiterbereich 3 und ein der Strahlungsaustrittsfläche 13 am nächsten
liegender Halbleiterbereich 5 elektrisch angeschlossen. Auf diese Weise werden die aktiven Bereiche 21, 22 insbesondere in Reihe geschaltet. Dadurch, dass der optoelektronische Halbleiterchip 10 mehrere in Reihe geschaltete aktive
Bereiche 21, 22 aufweist, wird mit dem optoelektronischen Halbleiterchip 10 vorteilhaft ein höherer Lichtstrom erzielt als mit einem vergleichbaren Halbleiterchip mit gleicher Fläche. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 kann daher insbesondere in Lichtquellen eingesetzt werden, die einen hohen Lichtstrom erfordern, insbesondere in Projektoren oder Scheinwerfern .
Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltungen entspricht der optoelektronische Halbleiterchip 10 dem ersten
Ausführungsbeispiel .
Bei dem Ausführungsbeispiel mit zwei Strahlungsemittierenden aktiven Schichten 4 ist es besonders vorteilhaft, dass die beim Betrieb erzeugte Wärme über die thermische
Anschlussschicht 9 abgeführt wird, da beim Betrieb mehr Wärme erzeugt wird als bei einem vergleichbaren Halbleiterchip mit nur einer Strahlungsemittierenden aktiven Schicht 4. In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur der zweite elektrische Kontakt 12 als Rückseitenkontakt ausgeführt, der an einer von der
Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten Seite der
Spiegelschicht 6 angeordnet ist. Die Halbleiterschichtenfolge 20 weist eine Mesastruktur auf, die beispielsweise mittels eines Ätzprozesses erzeugt werden kann. Der erste elektrische Kontakt 11 ist neben der Mesastruktur auf angeordnet und grenzt an die Spiegelschicht 6 an. Der erste elektrische Kontakt 11 ist über die Spiegelschicht 6 mit dem ersten
Halbleiterbereich 3 der Halbleiterschichtenfolge 20
verbunden .
Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 das Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge 20 entfernt worden. Der Halbleiterchip 10 weist an einer der
Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Rückseite einen elektrisch leitfähigen Chipträger 17 auf, der nicht das Aufwachsubstrat der Halbleiterschichtenfolge ist. Das
Material des Chipträgers 17 muss daher keine an die
Halbleiterschichtenfolge 20 angepasste Gitterstruktur
aufweisen und muss insbesondere auch nicht für die emittierte Strahlung transparent sein. Vielmehr kann für den Chipträger 17 ein Material ausgewählt werden, dass sich durch eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit auszeichnet. Der elektrisch leitfähige Chipträger 17 kann zum Beispiel
dotiertes Silizium, Germanium, ein Metall oder eine
Metalllegierung aufweisen.
Der elektrisch leitfähige Chipträger 17 ist zwischen dem zweiten elektrischen Kontakt 12 und der elektrisch
isolierenden Schicht 8 angeordnet. Der zweite elektrische Kontakt 12 grenzt an den Chipträger 17 an und ist auf diese Weise elektrisch leitend mit dem Chipträger 17 verbunden. Mittels einer Durchkontaktierung 15, die ausgehend von dem Chipträger durch die elektrisch isolierende Schicht 8, die Spiegelschicht 6 und die Halbleiterschichtenfolge 20 bis in den zweiten Halbleiterbereich 5 geführt ist, ist der zweite elektrische Kontakt 12 mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend verbunden. Die thermische Anschlussschicht 9 und der zweite elektrische Kontakt 12 sind an der Rückseite des Halbleiterchips 10 angeordnet und bilden eine Montagefläche des Halbleiterchips 10 aus. Die thermische Anschlussschicht 9 ist mittels einer weiteren elektrisch isolierenden Schicht 18 von dem
elektrisch leitfähigen Chipträger 17 isoliert.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 10 dargestellt. Der
Schichtaufbau des optoelektronischen Halbleiterchips 10 entspricht dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Insbesondere weist der optoelektronische Halbleiterchip 10 an einer der Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Rückseite zwei elektrische Anschlusskontakte 11, 12 und die thermische Anschlussschicht 9 auf.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 sind die
Seitenflächen 23, 24 des Halbleiterchips 10 und nicht von der thermischen Anschlussschicht 9 oder den elektrischen
Kontakten 11, 12 bedeckte Bereiche an der Rückseite des
Halbleiterchips 10 mit einer Vergussmasse 19 bedeckt. An der Rückseite des Halbleiterchips 10 liegen die elektrischen Kontakte 11, 12 und die thermische Anschlussschicht 9 frei, so dass der Halbleiterchip 10 dort thermisch und elektrisch angeschlossen werden kann.
Die Vergussmasse 19 bildet vorteilhaft ein Gehäuse für den optoelektronischen Halbleiterchip 10 aus und schützt diesen insbesondere vor mechanischer Beschädigung und/oder dem
Eindringen von Feuchtigkeit. Die Vergussmasse 19 kann
insbesondere ein Epoxidharz oder Silikon aufweisen. In die Vergussmasse 19 sind vorteilhaft lichtreflektierende Partikel eingebettet, so dass die Vergussmasse 19
reflektierend wirkt. In Richtung der Seitenflächen 23, 24 des Halbleiterchips 10 emittierte Strahlung wird in diesem Fall von der Vergussmasse zurückreflektiert und kann auf diese
Weise direkt oder nach einer Reflexion an der Spiegelschicht 6 aus dem Halbleiterchip 10 ausgekoppelt werden.
In den Figuren 5 und 6 sind zwei Ausführungsbeispiele von optoelektronischen Halbleiterchips 10 in einer Ansicht von unten dargestellt, die wie das in Figur 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel an der von der Strahlungsaustrittsfläche 13 abgewandten Rückseite jeweils einen elektrischen
Anschlusskontakt 12 und die thermische Anschlussschicht 9 aufweisen. Die thermische Anschlussschicht 9 weist
vorteilhaft jeweils eine wesentlich größere Anschlussfläche als der elektrische Kontakt 12 auf. Auf diese Weise kann die im Betrieb erzeugte Wärme vorteilhaft großflächig von dem optoelektronischen Halbleiterchip 10 abgeführt werden.
In den Figuren 7 und 8 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele von optoelektronischen Halbleiterchips 10 in einer Ansicht von unten dargestellt, die an der Rückseite jeweils zwei elektrische Kontakte 11, 12 sowie die thermische
Anschlussschicht 9 aufweisen. Auch bei diesen
Ausführungsbeispielen weist die thermische Anschlussschicht 9 vorteilhaft jeweils eine wesentlich größere Anschlussfläche als die beiden elektrischen Kontakte 11, 12 auf. 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

Patentansprüche
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (10),
umfassend :
- eine Halbleiterschichtenfolge (20) mit einem ersten Halbleiterbereich (3) eines ersten Leitungstyps, einem zweiten Halbleiterbereich (5) eines zweiten Leitungstyps und einer zwischen dem ersten Halbleiterbereich (3) und dem zweiten Halbleiterbereich (5) angeordneten
Strahlungsemittierenden aktiven Schicht (4),
- eine Strahlungsaustrittsfläche (13),
- eine Spiegelschicht (6), welche an einer von der
Strahlungsaustrittsfläche (13) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (20) angeordnet ist,
- einen ersten und einen zweiten elektrischen Kontakt (11, 12), wobei mindestens einer der elektrischen
Kontakte (11, 12) ein Rückseitenkontakt ist, der an einer von der Strahlungsaustrittsfläche (13) abgewandten Rückseite des Halbleiterchips (10) angeordnet ist, und
- mindestens eine thermische Anschlussschicht (9), welche an der Rückseite des Halbleiterchips (10) angeordnet ist, wobei die thermische Anschlussschicht (9) elektrisch von der Halbleiterschichtenfolge (20) isoliert ist.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 1,
wobei sowohl der erste elektrische Kontakt (11) als auch der zweite elektrische Kontakt (12) Rückseitenkontakte sind, die an der Rückseite des Halbleiterchips (10) angeordnet sind.
3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Rückseitenkontakt (11, 12) und die thermische Anschlussschicht (9) eine Montagefläche des Halbleiterchips (10) ausbilden.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 3, wobei von der Halbleiterschichtenfolge (20) abgewandte Anschlussflächen des mindestens einen Rückseitenkontakts (11, 12) und der thermischen Anschlussschicht (9) bündig zueinander ausgeführt sind.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Spiegelschicht (6) elektrisch leitend ist, die Spiegelschicht (6) an den ersten Halbleiterbereich (3) angrenzt, und der erste elektrische Kontakt (11)
elektrisch leitend mit der Spiegelschicht (6) verbunden ist .
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zweite elektrische Kontakt (12) mittels mindestens einer Durchkontaktierung (15), die durch die Spiegelschicht (6) und die Halbleiterschichtenfolge (20) hindurch geführt ist, mit dem zweiten Halbleiterbereich (5) elektrisch verbunden ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die thermische Anschlussschicht (9) eine größere Anschlussfläche als der mindestens eine
Rückseitenkontakt (11, 12) aufweist.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 7, wobei die Anschlussfläche der thermischen
Anschlussschicht (9) mindestens zweimal so groß wie die Anschlussfläche des mindestens einen Rückseitenkontakts (11, 12) ist.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen der thermischen Anschlussschicht (9) und der Spiegelschicht (6) eine elektrisch isolierende
Schicht (8) angeordnet ist.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die thermische Anschlussschicht (9) ein Metall oder eine Metalllegierung aufweist.
11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Halbleiterschichtenfolge (20) ein Substrat (1) aufweist, wobei das Substrat (1) an einer der
Spiegelschicht (6) gegenüber liegenden Seite der
Halbleiterschichtenfolge (20) angeordnet ist. 12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 11,
wobei eine von der Halbleiterschichtenfolge (20)
abgewandte Oberfläche des Substrats (1) die
Strahlungsaustrittsfläche (13) ist. 13. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei zwischen der thermischen Anschlussschicht (9) und der Halbleiterschichtenfolge (20) ein Chipträger (17) angeordnet ist.
14. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei Seitenflächen (23, 24) des Halbleiterchips (10) und Bereiche der Rückseite des Halbleiterchips (10), die nicht von der thermischen Anschlussschicht (9) oder dem mindestens einen Rückseitenkontakt (11, 12) bedeckt sind, mit einer Vergussmasse (19) bedeckt sind.
15. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Vergussmasse (19) lichtreflektierende Partikel aufweist .
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