WO2015078916A1 - Strahlung emittierender halbleiterchip - Google Patents

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WO2015078916A1
WO2015078916A1 PCT/EP2014/075673 EP2014075673W WO2015078916A1 WO 2015078916 A1 WO2015078916 A1 WO 2015078916A1 EP 2014075673 W EP2014075673 W EP 2014075673W WO 2015078916 A1 WO2015078916 A1 WO 2015078916A1
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mirror
radiation
semiconductor
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PCT/EP2014/075673
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Simeon Katz
Holger Specht
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers 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 coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
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    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers 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 electrodes with a particular shape

Definitions

  • Radiation-emitting semiconductor chip A radiation-emitting semiconductor chip is specified.
  • An object to be solved is to specify a radiation-emitting semiconductor chip, from which radiation is efficiently decoupled.
  • Semiconductor layer sequence comprises one or more active layers.
  • the at least one active layer is for
  • UV radiation For example, ultraviolet radiation, visible light and / or near-infrared radiation are generated in the active layer.
  • blue light is preferably generated in the at least one active layer.
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In ] __ n _ m Ga m As, where each 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • the semiconductor layer sequence dopants and have additional constituents.
  • Stromweitweitungstik is preferably a non-metallic layer, ie in particular no
  • the at least one current spreading layer is clear and does not or does not significantly scatter the radiation.
  • Permeable may mean that at least 50% or 70% or 80% or 90% of the radiation coming from the active layer passes through the current spreading layer as far as this radiation penetrates into the current spreading layer
  • the radiation exit side is a main side of the semiconductor layer sequence.
  • Semiconductor layer sequence For example, at least 50% or 75% or 90% of the radiation leaving the semiconductor chip exits via the radiation exit side
  • the radiation exit side is preferably flat and not specifically provided with a roughening.
  • Semiconductor chip at least one insulating layer.
  • the one or more insulating layers are located between the semiconductor layer sequence and the current spreading layer.
  • Semiconductor chip a mirror for the radiation generated in the active layer.
  • the mirror is located between the semiconductor layer sequence and the
  • Semiconductor chip comprises a further mirror, which is located in particular on a side facing away from the current spreading layer side of the semiconductor layer sequence.
  • the mirror has a reflectivity of at least 80% or 90%, for radiation generated in the semiconductor layer sequence and for normal incidence on the mirror.
  • the electrical contact structure is preferably formed from one or more metals. It is thus preferably a metallic contact structure with
  • the at least one contact structure is located on one of
  • the contact structure can be in
  • the Contact structure mounted directly on the current spreading layer.
  • the mirror can also touch the insulating layer and vice versa.
  • the radiation-emitting semiconductor chip has a semiconductor layer sequence with at least one active layer for generating a
  • At least one radiation-transmissive current spreading layer is located at one
  • At least one insulating layer is located between the semiconductor layer sequence and the current spreading layer.
  • a mirror for the radiation is between the
  • Contact structure is located at one of
  • the current spreading layer The current spreading layer.
  • a transparent, conductive oxide such as indium tin oxide. Since a transverse conductivity of such a layer is relatively low, a
  • the material used for the metal webs is usually aluminum or silver.
  • aluminum nor silver are particularly resistant to aging.
  • an identical metallization is preferably used to save process costs even for an n-side, whereby precipitates highly reflective silver as a material.
  • a single material or material composition for the n-side and p-side metals must therefore have a variety of
  • aluminum is used for metallization in order to achieve a sufficient n-contact and at the same time a high reflectivity.
  • aluminum is susceptible to electromigration and is therefore often reinforced with gold. This results in further aging problems.
  • Semiconductor layer sequence can be the electrical
  • the layers mentioned can be in direct contact with one another in the direction away from the semiconductor layer sequence and directly adjoin one another.
  • Insulating layer and the mirror the contact structure laterally, seen in plan view of the radiation exit side. It is possible that the insulating layer and the mirror are congruent or congruent, in
  • the insulating layer In other words, in the direction away from the semiconductor layer sequence, the insulating layer then follows the mirror and the current spreading layer
  • the mirror is electrically conductive.
  • the mirror is then designed with one or more metals.
  • the mirror is then formed of silver, a silver alloy, aluminum or an aluminum alloy.
  • a specific electrical conductivity of a material of the mirror is greater than a specific electrical conductivity of a mirror
  • the mirror in the direction parallel to the radiation exit side, is not in direct physical and / or electrical contact with the
  • the mirror is in direct contact with the semiconductor layer sequence and
  • the mirror can directly strike the current spreading layer in the direction parallel to the radiation exit side and be electrically connected to the current spreading layer along this direction.
  • Semiconductor layer sequence is located and that in places between the semiconductor layer sequence and the mirror another, in particular electrically insulating material is located and / or that a contact area between the
  • Insulating layer of a radiation absorbing material or consists of such a material is preferably located at one of
  • Absorbing may mean that the radiation would be weakened by at least 10% or 20% or 30% or 50% if the radiation had to pass through the insulating layer.
  • the contact structure at the current spreading layer is a p-contact. That is, about the contact structure and the
  • the n-contact is electrically connected to an n-side of the semiconductor layer sequence and set up for an energization of the n-side.
  • the n-contact is preferably a metallic contact or a
  • the n-contact is made of Ag, ZnO or ZnOAg.
  • the n-contact may comprise Pt.
  • the contact structure and the n-contact can have the same layer sequence of a plurality of, in particular metallic materials
  • Partial layers in particular ZnO / Pt / Au, in the direction away from the semiconductor layer sequence.
  • each other may each have the same layer thicknesses in the contact structure and in the n-contact.
  • Words can be the contact structure and the n-contact
  • the n-contact and the contact structure are in different planes.
  • the different levels are preferably parallel to each
  • Radiation exit side oriented.
  • the n-contact and the contact structure overlap in a plan view of the
  • the N-type contact is closer to a support and / or a substrate of the semiconductor chip than the contact structure. This may in particular apply with regard to a mean distance of the n-contact to the carrier and / or to the substrate.
  • the n-contact comprises or is applied to an n-current spreading structure.
  • a current spreading structure on the n side of the semiconductor layer sequence is formed, for example, by metal tracks.
  • Insulating layer is an oxide and / or a nitride.
  • the insulating layer comprises silicon dioxide, aluminum oxide,
  • a thickness of the insulating layer is, for example, at least 20 nm or 40 nm or 60 nm and / or at most 400 nm or 200 nm or 120 nm.
  • the mirror is formed by a metal layer, preferably by a silver layer.
  • a thickness of the mirror is preferably at least 40 nm or 60 nm or 80 nm and / or at most 500 nm or 300 nm or 200 nm.
  • the mirror by a layer sequence of
  • the mirror is a Bragg mirror.
  • the mirror may have a greater layer thickness than stated above.
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, as well as tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide or indium oxide.
  • binary metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or ⁇ 2 ⁇ 3 also include ternary metal oxygen compounds, such as Zn 2 SnOzi, CdSn03, ZnSn03, Mgln 2 04, Galn03, Zn 2 In 2 05 or In 4 Sn 3 0i2 or mixtures of different transparent conductive oxides to the Group of TCOs.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may also be p- or n-doped.
  • Current spreading layer has a thickness of at least 30 nm or 50 nm or 70 nm. Alternatively or additionally, the thickness of the current spreading layer is at most 300 nm or 250 nm or 180 nm. According to at least one embodiment, the
  • Metal layer for the current spreading layer is then preferably less than 30 nm or 20 nm or 15 nm or 5 nm.
  • the contact structure comprises or is in plan view of the contact structure
  • a width of the at least one ridge is preferably at least 2.5 ym or 5 ym and / or at most 15 ym or 10 ym.
  • the term web can mean that a length exceeds the width by at least a factor of 2 or 4 or 8.
  • the mirror and / or the insulating layer project laterally beyond the web, seen in plan view of the radiation exit side.
  • a lateral projection over the ridge is in each case preferably at least 2 ⁇ m or 4 ⁇ m or 6 ⁇ m and / or at most 20 ⁇ m or 15 ⁇ m or 12 ⁇ m.
  • an adhesion-promoting layer is located between the semiconductor layer sequence and the mirror and / or between the mirror and the insulating layer and / or between the mirror and the current spreading layer and / or between the current spreading layer and the contact structure.
  • the adhesion-promoting layer is preferably a metallic layer having a small thickness, for example a thickness of at most 50 nm or 20 nm or 10 nm or 3 nm.
  • the adhesion-promoting layer preferably comprises or comprises one or more of the following metals or consists of one or more of these metals: Chromium, nickel, palladium, platinum, rhodium, titanium, ruthenium. Alternatively or additionally, the adhesion-promoting layer may comprise or consist of ZnO.
  • the thickness of the current spreading layer is smaller than a total thickness of the mirror together with the insulating layer.
  • the mirror and / or the insulating layer can be
  • Insulating layer and / or the mirror at least on one side facing away from the semiconductor layer sequence oblique Side surfaces on. Sloping may mean that an angle of the corresponding side surfaces to a perpendicular to
  • Radiation exit side is at least 15 ° or 30 ° or 40 ° and / or at most 80 ° or 75 ° or 60 °.
  • the substrate is a
  • the substrate is a sapphire substrate.
  • the substrate may be that component of the semiconductor chip that mechanically supports and carries the semiconductor chip. It is possible that the substrate is attached to one of the
  • Structuring is provided to a radiation deflection or to improve a Lichtauskoppeleffizienz.
  • Figures 1 to 4 are schematic representations of
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of a radiation-emitting
  • the semiconductor chip 1 is a semiconductor chip 1 .
  • a light-emitting diode chip in particular a light-emitting diode chip and comprises a substrate 8, which is preferably a sapphire substrate and a growth substrate for a semiconductor layer sequence 2.
  • the semiconductor layer sequence 2 grown on the substrate 8 comprises an n-side 2n and a p-side 2p. Between the n-side 2n and the p-side 2p there is at least one active layer 20.
  • the semiconductor layer sequence 2 is preferably based on AlInGaN. A thickness of the n-side is 2n
  • Current spreading layer 3 has, for example, a thickness of between 50 nm and 150 nm inclusive.
  • the Current spreading layer 3 is a contact structure 6.
  • the contact structure 6 is adapted for electrical contacting of the p-side 2p.
  • the contact structure 6 comprises a plurality of layers 6a, 6b.
  • Layer 6a comprising semiconductor layer sequence 2 comprises or comprises TiPt or ZnO or Cr
  • the layer 6a has, for example, a thickness of approximately 100 nm.
  • a layer 6b for example of gold.
  • a thickness of the layer 6b is at least 1 ⁇ m or 2 ⁇ m or 5 ⁇ m and / or at most 20 ⁇ m or 15 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • Semiconductor layer sequence 2 is also a
  • the insulating layer 4 is in direct contact with the semiconductor layer sequence 2.
  • the insulating layer 4 is radiation-transparent for radiation generated in the semiconductor layer sequence 2 and preferably has a lower refractive index than that
  • a mirror 5 for example in the form of a silver layer with a thickness of approximately 150 nm, is also provided.
  • the mirror 5 directly adjoins the insulating layer 4 and the StromaufWeitungs für 3.
  • the insulating layer 4 and the mirror 5 are, seen in at least one or in all cross sections, completely from the
  • the insulating layer 4 and the mirror 5 protrude beyond the contact structure 6, in the direction parallel to
  • Insulating layer 4 in the direction parallel to
  • Radiation exit side 25 is for example at
  • the insulating layer 4 and the mirror 5 may have the same widths along the radiation exit side 25 and, viewed in plan view of the radiation exit side 25, extend congruently. Likewise, unlike drawn, the insulating layer 4 project beyond the mirror 5 laterally or vice versa.
  • the insulating layer 4 and the mirror 5 are preferably in each case continuous, planar layers without recesses or openings.
  • Passivation layer 7 is preferably made of an oxide or of a nitride such as silicon oxide, silicon nitride or
  • the current spreading layer 3 can be applied by overmolding.
  • a design of the insulating layer 4 and the mirror 5 is preferably a high electromigration stability, in particular with respect to a material of the mirror 5 can be achieved.
  • a high reflectivity on the mirror 5 can be achieved.
  • n-contact and p-contact are achievable for n-contact and p-contact to achieve a good n-contact.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a further exemplary embodiment of the semiconductor chip 1. According to Figure 2, the mirror 5 is located between the
  • Insulating layer 4 and the semiconductor layer sequence 2 are Insulating layer 4 and the semiconductor layer sequence 2.
  • optical transparency For example, the zoom lens
  • Insulating layer 4 by atomic layer deposition, English
  • Atomic layer deposition or short ALD, generated.
  • the mirror 5 is parallel to the direction
  • Semiconductor layer sequence 2 takes place.
  • an adhesion-promoting layer 9 it is possible for an adhesion-promoting layer 9 to be present between the semiconductor layer sequence 2 and the mirror 5 or else between other layers of the semiconductor chip 1.
  • the adhesion-promoting layer 9 is preferably thin,
  • the insulating layer 4 is inclined
  • the mirror 5 is bounded laterally by the insulating layer 4.
  • the mirror 5 is thus not in direct contact with the current spreading layer 3 and is electrically through the insulating layer 4 of the
  • Figure 4A is a plan view and in Figure 4B a
  • the semiconductor chip 1 has
  • Both the contact structure 6 and the n-contact 65 may have one or more webs for a flow expansion, see the plan view in Figure 4A. The webs point
  • each have a width of at least 3 ym and / or at most 10 ym.
  • the insulating layer 4 and the mirror 5 project beyond the webs of the contact structure 6 preferably laterally, as viewed in plan view, by approximately 10 ⁇ m.
  • Adjacent bars are for example about 200 ym
  • the webs of the n-contact 65 also run between adjacent webs of the contact structure 6. In other words, webs of the contact structure 6 can then engage with webs of the n-type web.
  • the n-contact 65 alternate along at least one direction.
  • the n-contact 65 preferably has the same
  • a lateral current widening on the n-side 2n preferably takes place via the n-side 2n of FIG

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform weist der Strahlung emittierende Halbleiterchip (1) eine Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (20) zur Erzeugung einer Strahlung auf. Eine für die Strahlung durchlässige Stromaufweitungsschicht (3) befindet sich an einer Strahlungsaustrittsseite (25) der Halbleiterschichtenfolge (2). Eine Isolierschicht (4) befindet sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und der Stromaufweitungsschicht (3). Ein Spiegel (5) für die Strahlung ist zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und der Stromaufweitungsschicht (3) angebracht. Eine metallische, elektrische Kontaktstruktur (6) befindet sich an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite der Stromaufweitungsschicht (3). Die Stromaufweitungsschicht (3) überdeckt dabei den Spiegel (5) und die Isolierschicht (4) vollständig.

Description

Beschreibung
Strahlung emittierender Halbleiterchip Es wird ein Strahlung emittierender Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Strahlung emittierenden Halbleiterchip anzugeben, aus dem effizient Strahlung ausgekoppelt wird.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Strahlung emittierenden Halbleiterchip mit den Merkmalen des
unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge auf. Die
Halbleiterschichtenfolge umfasst eine oder mehrere aktive Schichten. Die mindestens eine aktive Schicht ist zur
Erzeugung einer Strahlung eingerichtet. Beispielsweise wird in der aktiven Schicht ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht und/oder nahinfrarote Strahlung erzeugt. Bevorzugt wird im Betrieb des Halbleiterchips in der zumindest einen aktiven Schicht blaues Licht erzeugt.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n_mGamAs, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m ^ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip eine oder mehrere für die in der aktiven
Schicht erzeugte Strahlung durchlässigen
StromaufWeitungsschichten auf. Bei der
Stromaufweitungsschicht handelt es sich bevorzugt um eine nichtmetallische Schicht, also insbesondere um kein
Reinmetall oder um keine Metalllegierung. Bevorzugt ist die mindestens eine Stromaufweitungsschicht klarsichtig und nicht oder nicht signifikant streuend für die Strahlung.
Durchlässig kann bedeuten, dass mindestens 50 % oder 70 % oder 80 % oder 90 % der von der aktiven Schicht herkommenden Strahlung die Stromaufweitungsschicht passiert, soweit diese Strahlung in die Stromaufweitungsschicht eindringt, mit
Ausnahme von evaneszenten Feldern aufgrund von
Totalreflexion.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform findet sich die
mindestens eine Stromaufweitungsschicht an einer
Strahlungsaustrittsseite der Halbleiterschichtenfolge. Die Strahlungsaustrittsseite ist dabei eine Hauptseite der
Halbleiterschichtenfolge. Beispielsweise tritt mindestens 50 % oder 75 % oder 90 % der den Halbleiterchip verlassenden Strahlung über die Strahlungsaustrittsseite aus der
Halbleiterschichtenfolge heraus. Insbesondere ist die
Strahlungsaustrittsseite eine Begrenzungsfläche der
Halbleiterschichtenfolge, die an die Stromaufweitungsschicht grenzt. Die Strahlungsaustrittsseite ist bevorzugt eben geformt und nicht gezielt mit einer Aufrauung versehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip zumindest eine Isolierschicht auf. Die eine oder die mehreren Isolierschichten befinden sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Stromaufweitungsschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet der
Halbleiterchip einen Spiegel für die Strahlung, die in der aktiven Schicht erzeugt ist. Der Spiegel befindet sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der
Stromaufweitungsschicht . Es ist möglich, dass der
Halbleiterchip einen weiteren Spiegel umfasst, der sich insbesondere an einer der Stromaufweitungsschicht abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge befindet. Bevorzugt weist der Spiegel eine Reflektivität von mindestens 80 % oder 90 % auf, für in der Halbleiterschichtenfolge erzeugter Strahlung und bei senkrechtem Einfall auf den Spiegel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip mindestens eine elektrische Kontaktstruktur auf. Die elektrische Kontaktstruktur ist bevorzugt aus einem oder aus mehreren Metallen geformt. Es handelt sich also bevorzugt um eine metallische Kontaktstruktur mit
metallischen Eigenschaften.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die mindestens eine Kontaktstruktur an einer der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der
Stromaufweitungsschicht . Die Kontaktstruktur kann in
unmittelbarem physischen und elektrischen Kontakt mit der Stromaufweitungsschicht stehen. Beispielsweise ist die Kontaktstruktur direkt auf der Stromaufweitungsschicht angebracht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt die
Stromaufweitungsschicht den Spiegel und die Isolierschicht vollständig. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Isolierschicht und der Spiegel vollständig von der
Stromaufweitungsschicht zusammen mit der
Halbleiterschichtenfolge eingeschlossen sind. Es ist also möglich, dass der Spiegel und/oder die Isolierschicht
ausschließlich mit Materialien der Stromaufweitungsschicht und der Halbleiterschichtenfolge in direktem Kontakt stehen. Dabei kann der Spiegel auch die Isolierschicht berühren und umgekehrt .
In mindestens einer Ausführungsform weist der Strahlung emittierende Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge mit mindestens einer aktiven Schicht zur Erzeugung einer
Strahlung auf. Mindestens eine für die Strahlung durchlässige Stromaufweitungsschicht befindet sich an einer
Strahlungsaustrittsseite der Halbleiterschichtenfolge.
Mindestens eine Isolierschicht befindet sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der Stromaufweitungsschicht . Ein Spiegel für die Strahlung ist zwischen der
Halbleiterschichtenfolge und der Stromaufweitungsschicht angebracht. Mindestens eine metallische, elektrische
Kontaktstruktur befindet sich an einer der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der
Stromaufweitungsschicht . Die Stromaufweitungsschicht
überdeckt den Spiegel und die Isolierschicht vollständig, insbesondere in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite gesehen . Speziell bei Halbleiterchips mit einer auf AlInGaN- basierenden Halbleiterschichtenfolge und mit einem Saphir- Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge ist ein flächiger p-Kontakt durch eine transparente Schicht
insbesondere aus einem transparenten, leitfähigen Oxid wie Indiumzinnoxid gebildet. Da eine Querleitfähigkeit einer solchen Schicht relativ gering ist, erfolgt eine
Stromaufweitung bevorzugt zusätzlich durch dünne Metallstege. Diese stromaufweitenden Metallstege weisen jedoch in der Regel eine vergleichsweise geringe Reflektivität für die in dem Halbleiterchip erzeugte Strahlung auf und absorbieren daher einen relativ großen Anteil der in dem Halbleiterchip erzeugten Strahlung.
Um diese Verluste aufgrund von Absorption gering zu halten, wird als Material für die Metallstege meist Aluminium oder Silber verwendet. Jedoch sind weder Aluminium noch Silber besonders alterungsstabil. Weiterhin wird bevorzugt eine identische Metallisierung zur Einsparung von Prozesskosten auch für eine n-Seite benutzt, wodurch hoch reflektierendes Silber als Material ausscheidet. Ein einzelnes Material oder eine einzelne Materialkomposition für die Metalle an der n- Seite und an der p-Seite muss daher eine Vielzahl von
Anforderungen gleichzeitig erfüllen, wodurch Kompromisse hinsichtlich einzelner Leistungsmerkmale einzugehen sind.
Insbesondere wird Aluminium zur Metallisierung verwendet, um einen hinreichenden n-Kontakt und gleichzeitig eine hohe Reflektivität zu erzielen. Jedoch ist Aluminium anfällig für Elektromigration und wird deshalb oft mit Gold verstärkt. Hierdurch resultieren weitere Alterungsprobleme. Durch die Verwendung der Isolierschicht und des Spiegels zwischen der Stromaufweitungsschicht und der
Halbleiterschichtenfolge lassen sich die elektrischen
Kontakteigenschaften und die Reflektivität unabhängig
voneinander optimieren. Hierdurch ist eine effizientere
Strahlungsauskopplung von Strahlung aus dem Halbleiterchip heraus erreichbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der
Spiegel zwischen der Stromaufweitungsschicht und der
Isolierschicht. Mit anderen Worten folgt, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge, der Spiegel auf die
Isolierschicht und die Stromaufweitungsschicht auf den
Spiegel. Die genannten Schichten können sich, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge, in unmittelbarem Kontakt zueinander befinden und direkt aneinander angrenzen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragen die
Isolierschicht und der Spiegel die Kontaktstruktur seitlich, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite gesehen. Dabei ist es möglich, dass die Isolierschicht und der Spiegel deckungsgleich oder kongruent ausgestaltet sind, in
Draufsicht gesehen und insbesondere mit einer Toleranz von höchstens 2 ym oder 1 ym oder 0,5 ym.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der
Spiegel zwischen der Halbleiterschichtenfolge und der
Isolierschicht. Mit anderen Worten folgt dann, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge, die Isolierschicht auf den Spiegel und die Stromaufweitungsschicht auf die
Isolierschicht. Die genannten Schichten können wiederum in direktem Kontakt zueinander stehen und, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge, unmittelbar aufeinander folgen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Spiegel elektrisch leitfähig. Beispielsweise ist der Spiegel dann mit einem oder mit mehreren Metallen gestaltet. Insbesondere ist der Spiegel dann aus Silber, einer Silberlegierung, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine spezifische elektrische Leitfähigkeit eines Materials des Spiegels größer als eine spezifische elektrische Leitfähigkeit eines
Materials der StromaufWeitungsschicht . Mit anderen Worten ist es möglich, dass der Spiegel einen elektrischen Strom besser leitet und/oder lateral aufweitet als die
Stromaufweitungsschicht . Lateral bezieht sich hierbei insbesondere auf eine Richtung parallel zur
Strahlungsaustrittsseite .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht der Spiegel, in Richtung parallel zur Strahlungsaustrittsseite, nicht in direktem physischen und/oder elektrischen Kontakt zu der
Stromaufweitungsschicht . Entlang dieser Richtung kann sich zwischen dem Spiegel und der Stromaufweitungsschicht
insbesondere ein Material der Isolierschicht befinden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform steht der Spiegel in direktem Kontakt zur Halbleiterschichtenfolge und zur
Stromaufweitungsschicht . Insbesondere kann der Spiegel in Richtung parallel zur Strahlungsaustrittsseite direkt an die Stromaufweitungsschicht stoßen und entlang dieser Richtung elektrisch mit der Stromaufweitungsschicht verbunden sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt im
bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterchips über den Spiegel eine Stromeinprägung in die Halbleiterschichtenfolge. Mit anderen Worten wird dann ein Gebiet der aktiven Schicht der Halbleiterschichtenfolge, das sich in Draufsicht unter dem Spiegel befindet, über den Spiegel elektrisch bestromt. Es ist dabei möglich, dass der Spiegel, in Draufsicht
gesehen, nur stellenweise in direktem Kontakt zu der
Halbleiterschichtenfolge befindet und dass sich stellenweise zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Spiegel ein weiteres, insbesondere elektrisch isolierendes Material befindet und/oder dass ein Kontaktbereich zwischen dem
Spiegel und der Halbleiterschichtenfolge stellenweise
verändert ist zu einer Reduzierung der Stromeinprägung, beispielsweise durch eine geänderte Dotierung der
Halbleiterschichtenfolge .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Isolierschicht ein Strahlung absorbierendes Material auf oder besteht aus einem solchen Material. In diesem Fall befindet sich die Isolierschicht bevorzugt an einer der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Spiegels.
Absorbierend kann bedeuten, dass die Strahlung um mindestens 10 % oder 20 % oder 30 % oder 50 % geschwächt würde, sofern die Strahlung die Isolierschicht durchlaufen müsste. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Kontaktstruktur an der StromaufWeitungsschicht um einen p- Kontakt. Das heißt, über die Kontaktstruktur und die
Stromaufweitungsschicht ist eine p-leitende Seite der
Halbleiterschichtenfolge elektrisch kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterchip einen n-Kontakt. Der n-Kontakt ist elektrisch an eine n-Seite der Halbleiterschichtenfolge angeschlossen und zu einer Bestromung der n-Seite eingerichtet. Der n- Kontakt ist bevorzugt ein metallischer Kontakt oder ein
Metall-Metalloxid-Kontakt. Zum Beispiel ist der n-Kontakt aus Ag, aus ZnO oder aus ZnOAg hergestellt. Optional kann der n- Kontakt Pt aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die
Kontaktstruktur an der StromaufWeitungsschicht und der n- Kontakt an der n-Seite dieselben Materialien auf oder sind aus denselben Materialien aufgebaut. Insbesondere können die Kontaktstruktur und der n-Kontakt eine gleiche Schichtenfolge aus mehreren, insbesondere metallischen Materialien
aufweisen. Zum Beispiel weisen der n-Kontakt und die
Kontaktstruktur eine Schichtenfolge aus mehreren
Teilschichten auf, insbesondere ZnO/Pt/Au, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge. Die Teilschichten der
Kontaktstruktur und der n-Kontakt folgen in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge bevorzugt unmittelbar
aufeinander und können in der Kontaktstruktur und in dem n- Kontakt je gleiche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen
Worten können die Kontaktstruktur und der n-Kontakt
hinsichtlich Materialzusammensetzung und Schichtdicken gleich ausgebildet sein. Hierdurch sind eine hohe Stabilität gegen Diffusion, Oxidation und auch Elektromigration und ein guter Kontakt zur n-Seite als auch zur insbesondere aus ITO
geformten StromaufWeitungsschicht realisierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich der n- Kontakt und die Kontaktstruktur in verschiedenen Ebenen. Die verschiedenen Ebenen sind bevorzugt jeweils parallel zur
Strahlungsaustrittsseite orientiert. Bevorzugt überlappen der n-Kontakt und die Kontaktstruktur in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite gesehen nicht. Beispielsweise befindet sich der n-Kontakt näher an einem Träger und/oder einem Substrat des Halbleiterchips als die Kontaktstruktur. Dies kann insbesondere hinsichtlich eines mittleren Abstandes des n-Kontakts zu dem Träger und/oder zu dem Substrat gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der n-Kontakt eine n-StromaufWeitungsstruktur oder ist auf eine solche aufgebracht. Eine solche StromaufWeitungsstruktur an der n- Seite der Halbleiterschichtenfolge ist beispielsweise durch Metallbahnen gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Isolierschicht ein Oxid und/oder ein Nitrid. Beispielsweise weist die Isolierschicht Siliziumdioxid, Aluminiumoxid,
Siliziumnitrid oder Aluminiumnitrid auf oder besteht aus zumindest einem der genannten Materialien. Eine Dicke der Isolierschicht beträgt beispielsweise mindestens 20 nm oder 40 nm oder 60 nm und/oder höchstens 400 nm oder 200 nm oder 120 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Spiegel durch eine Metallschicht, bevorzugt durch eine Silberschicht, gebildet. Eine Dicke des Spiegels liegt dabei bevorzugt bei mindestens 40 nm oder 60 nm oder 80 nm und/oder bei höchstens 500 nm oder 300 nm oder 200 nm. Alternativ ist es auch möglich, dass der Spiegel durch eine Schichtenfolge von
Materialien mit hohem und niedrigem Brechungsindex gebildet ist, so dass es sich bei dem Spiegel um einen Bragg-Spiegel handelt. Im Falle eines Bragg-Spiegels kann der Spiegel eine größere Schichtdicke aufweisen als oben angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Stromaufweitungsschicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid wie Indiumzinnoxid, kurz ITO, oder Zinkoxid gebildet. Transparente leitende Oxide, englisch transparent conductive oxides, sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie auch Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid oder Indiumoxid. Neben binären Metallsauerstoff erbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2SnOzi, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2In205 oder In4Sn30i2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Stromaufweitungsschicht eine Dicke von mindestens 30 nm oder 50 nm oder 70 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Stromaufweitungsschicht bei höchstens 300 nm oder 250 nm oder 180 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Stromaufweitungsschicht aus einer dünnen Metallschicht gebildet, die strahlungsdurchlässig ist. Eine Dicke der
Metallschicht für die Stromaufweitungsschicht ist dann bevorzugt kleiner als 30 nm oder 20 nm oder 15 nm oder 5 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst oder ist die Kontaktstruktur, in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite gesehen, ein Steg. Eine Breite des zumindest einen Steges liegt bevorzugt bei mindestens 2,5 ym oder 5 ym und/oder bei höchstens 15 ym oder 10 ym. Der
Begriff Steg kann bedeuten, dass eine Länge die Breite um mindestens einen Faktor 2 oder 4 oder 8 übersteigt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragen der Spiegel und/oder die Isolierschicht den Steg seitlich, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite gesehen. Ein seitlicher Überstand über den Steg beträgt jeweils bevorzugt mindestens 2 ym oder 4 ym oder 6 ym und/oder höchstens 20 ym oder 15 ym oder 12 ym.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge und dem Spiegel und/oder zwischen dem Spiegel und der Isolierschicht und/oder zwischen dem Spiegel und der StromaufWeitungsschicht und/oder zwischen der Stromaufweitungsschicht und der Kontaktstruktur eine Haftvermittlungsschicht. Die Haftvermittlungsschicht ist bevorzugt eine metallische Schicht mit einer geringen Dicke, beispielsweise einer Dicke von höchstens 50 nm oder 20 nm oder 10 nm oder 3 nm. Die Haftvermittlungsschicht besteht oder umfasst bevorzugt eines oder mehrere der nachfolgenden Metalle oder besteht aus einem oder mehreren dieser Metalle: Chrom, Nickel, Palladium, Platin, Rhodium, Titan, Ruthenium. Alternativ oder zusätzlich kann die Haftvermittlungsschicht ZnO aufweisen oder hieraus bestehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Dicke der Stromaufweitungsschicht kleiner als eine Gesamtdicke des Spiegels zusammen mit der Isolierschicht. Mit anderen Worten kann der Spiegel und/oder die Isolierschicht die
Stromaufweitungsschicht zumindest stellenweise, insbesondere in Bereichen neben dem Spiegel und der Isolierschicht, überragen, in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Isolierschicht und/oder weist der Spiegel zumindest an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite schräge Seitenflächen auf. Schräg kann bedeuten, dass ein Winkel der entsprechenden Seitenflächen zu einem Lot zur
Strahlungsaustrittsseite mindestens 15° oder 30° oder 40° und/oder höchstens 80° oder 75° oder 60° beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterchip ein Substrat auf, auf dem die
Halbleiterschichtenfolge epitaktisch aufgewachsen ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Substrat um ein
Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge. Bevorzugt handelt es sich bei dem Substrat um ein Saphirsubstrat. Das Substrat kann diejenige Komponente des Halbleiterchips sein, die den Halbleiterchip mechanisch stützt und trägt. Es ist möglich, dass das Substrat an einer der
Halbleiterschichtenfolge abgewandten und/oder an einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite mit einer
reflektierenden Beschichtung und/oder mit einer
Strukturierung zu einer Strahlungsumlenkung oder zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppeleffizienz versehen ist.
Nachfolgend wird ein hier beschriebener Strahlung
emittierender Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die
Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine
maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein. Es zeigen: Figuren 1 bis 4 schematische Darstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
Strahlung emittierenden Halbleiterchips.
In Figur 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Strahlung emittierenden
Halbleiterchips 1 gezeigt. Der Halbleiterchip 1 ist
insbesondere ein Leuchtdiodenchip und umfasst ein Substrat 8, bei dem es sich bevorzugt um ein Saphirsubstrat und um ein Aufwachssubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge 2 handelt. Die auf dem Substrat 8 aufgewachsene Halbleiterschichtenfolge 2 umfasst eine n-Seite 2n und eine p-Seite 2p. Zwischen der n-Seite 2n und der p-Seite 2p befindet sich mindestens eine aktive Schicht 20. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert bevorzugt auf AlInGaN. Eine Dicke der n-Seite 2n ist
bevorzugt größer als eine Dicke der p-Seite 2p.
An einer dem Substrat 8 abgewandten Strahlungsaustrittsseite 25 der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich eine
Stromaufweitungsschicht 3, beispielsweise aus ITO. Die
Stromaufweitungsschicht 3 weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 50 nm und 150 nm auf. An einer der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite der
Stromaufweitungsschicht 3 befindet sich eine Kontaktstruktur 6. Die Kontaktstruktur 6 ist zur elektrischen Kontaktierung der p-Seite 2p eingerichtet.
Optional umfasst die Kontaktstruktur 6 mehrere Schichten 6a, 6b. Beispielsweise ist die sich näher an der
Halbleiterschichtenfolge 2 befindliche Schicht 6a aus TiPt oder aus ZnO oder aus Cr gebildet oder umfasst diese
Materialien. Die Schicht 6a weist beispielsweise eine Dicke von ungefähr 100 nm auf. Über der Schicht 6a befindet sich eine Schicht 6b, beispielsweise aus Gold. Eine Dicke der Schicht 6b beträgt insbesondere mindestens 1 ym oder 2 ym oder 5 ym und/oder höchstens 20 ym oder 15 ym oder 10 ym. Zwischen der Kontaktstruktur 6 und der
Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich ferner eine
Isolierschicht 4, etwa aus Siliziumdioxid und beispielsweise mit einer Dicke von ungefähr 100 nm. Die Isolierschicht 4 steht in direktem Kontakt zu der Halbleiterschichtenfolge 2. Die Isolierschicht 4 ist strahlungsdurchlässig für in der Halbleiterschichtenfolge 2 erzeugte Strahlung und weist bevorzugt einen geringeren Brechungsindex auf als die
Halbleiterschichtenfolge 2, so dass die Isolierschicht 4 totalreflektierend wirken kann.
An einer der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite der Isolierschicht 4 ist ferner ein Spiegel 5, beispielsweise in Form einer Silberschicht mit einer Dicke von ungefähr 150 nm, angebracht. Der Spiegel 5 grenzt direkt an die Isolierschicht 4 sowie an die StromaufWeitungsschicht 3. Die Isolierschicht 4 sowie der Spiegel 5 sind, mindestens in einem oder auch in allen Querschnitten gesehen, vollständig von der
Halbleiterschichtenfolge 2 und der StromaufWeitungsschicht 3 umgeben .
Bevorzugt überragen die Isolierschicht 4 und der Spiegel 5 die Kontaktstruktur 6, in Richtung parallel zur
Strahlungsaustrittsseite 25. Anders als dargestellt ist es aber ebenso möglich, dass der Spiegel 5 und die
Isolierschicht 4, in Richtung parallel zur
Strahlungsaustrittsseite 25, bündig mit der Kontaktstruktur 6 abschließen oder auch eine geringere Breite aufweisen als die Kontaktstruktur 6. Eine Breite der Isolierschicht 4 und/oder des Spiegels 5 in Richtung parallel zur
Strahlungsaustrittsseite 25 liegt beispielsweise bei
mindestens 20 ym und/oder bei höchstens 30 ym. Die Isolierschicht 4 und der Spiegel 5 können gleiche Breiten entlang der Strahlungsaustrittsseite 25 aufweisen und, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite 25 gesehen, deckungsgleich verlaufen. Ebenso kann, anders als gezeichnet, die Isolierschicht 4 den Spiegel 5 seitlich überragen oder umgekehrt. Bei der Isolierschicht 4 und dem Spiegel 5 handelt es sich bevorzugt jeweils um durchgehende, ebene Schichten ohne Ausnehmungen oder Öffnungen.
Optional befindet sich, wie auch in allen anderen
Ausführungsbeispielen, an einer der Halbleiterschichtenfolge
2 abgewandten Seite der Stromaufweitungsschicht 3 und
optional auch bereichsweise auf einer der
Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite der
Kontaktstruktur 6 eine Passivierungsschicht 7. Die
Passivierungsschicht 7 ist bevorzugt aus einem Oxid oder aus einem Nitrid wie Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder
Aluminiumnitrid gebildet.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Isolierschicht 4 und der Spiegel 5
unmittelbar nacheinander aufgebracht werden und im selben Schritt mit derselben Maske strukturiert werden. Anschließend kann die Stromaufweitungsschicht 3 überformend aufgebracht werden .
Durch eine solche Spiegelschicht 5 ist es möglich, für die Kontaktstruktur 6 Materialien zu verwenden, die einen guten n-Kontakt und einen guten p-Kontakt herstellen, die alterungsstabil und die nicht hochreflektierend zu sein brauchen. Ferner ist durch die StromaufWeitungsschicht 3 auch eine zusätzliche Diffusionssperre zwischen dem
reflektierenden Material des Spiegels 5, beispielsweise
Aluminium und Silber, und dem Strom leitenden Material der Schicht 6b, insbesondere Gold, gegeben. Durch eine solche Gestaltung der Isolierschicht 4 und des Spiegels 5 ist bevorzugt eine hohe Elektromigrationsstabilität insbesondere hinsichtlich eines Materials des Spiegels 5 erzielbar. Ebenso ist eine hohe Reflektivität an dem Spiegel 5 erreichbar.
Ferner sind gleiche Materialien für einen n-Kontakt und für einen p-Kontakt erreichbar bei Erzielung eines guten n- Kontakts .
In Figur 2 ist in einer Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips 1 gezeigt. Gemäß Figur 2 befindet sich der Spiegel 5 zwischen der
Isolierschicht 4 und der Halbleiterschichtenfolge 2.
Hierdurch ist es möglich, für die Isolierschicht 4
Materialien zu verwenden, die Strahlungsabsorbierend sind. Weiterhin können Verfahren zum Erzeugen der Isolierschicht 4 eingesetzt werden, die Materialien mit einer geringen
optischen Transparenz verwenden. Beispielsweise ist die
Isolierschicht 4 mittels Atomlagenabscheidung, englisch
Atomic Layer Deposition oder kurz ALD, erzeugt.
Der Spiegel 5 steht in Richtung parallel zur
Strahlungsaustrittsseite 25 in direktem Kontakt mit der
Stromaufweitungsschicht 3. Hierdurch ist es möglich, dass über den Spiegel 5 eine Einprägung von Strom in die
Halbleiterschichtenfolge 2 erfolgt. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Spiegel 5 oder auch zwischen anderen Schichten des Halbleiterchips 1 eine Haftvermittlungsschicht 9 befindet. Die Haftvermittlungsschicht 9 ist bevorzugt dünn,
beispielsweise höchstens 2 nm dick. Hierdurch ist ein
signifikanter Einfluss der Haftvermittlungsschicht 9 auf die reflektierenden Eigenschaften des Spiegels 5 vermeidbar. In Figur 2 ist die Kontaktstruktur 6 an einer der
Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite vollständig von der optionalen Passivierungsschicht 7 bedeckt. Dies ist insbesondere in solchen Bereichen möglich, in denen die
Kontaktstruktur 6 nicht zu einer elektrischen, externen
Kontaktierung, etwa über einen Bonddraht, vorgesehen ist.
Beim Ausführungsbeispiel, wie in der Schnittdarstellung in Figur 3 gezeichnet, weist die Isolierschicht 4 schräge
Seitenflächen 45 auf. Solche schrägen Seitenflächen 45 können auch in allen anderen Ausführungsbeispielen an der
Isolierschicht 4 und/oder an dem Spiegel 5 gestaltet sein. Anders als dargestellt ist es möglich, dass die schrägen Seitenflächen 45 bis zur Halbleiterschichtenfolge 2 reichen. Über solche schräge Seitenflächen 45 ist erreichbar, dass die Stromaufweitungsschicht 3 besser an den Seitenflächen 45 anbringbar ist. Alternativ zu schrägen Seitenflächen 45 ist es auch möglich, dass die Isolierschicht 4 eine geringere Breite aufweist als der Spiegel 5 oder, im Falle der
Anordnung gemäß Figur 1, umgekehrt. Mit anderen Worten wird dann durch die Isolierschicht 4 und den Spiegel 5 eine
Doppelstufe gebildet. Gemäß Figur 3 wird der Spiegel 5 lateral von der Isolierschicht 4 begrenzt. Der Spiegel 5 steht somit nicht in direktem Kontakt zu der StromaufWeitungsschicht 3 und ist elektrisch durch die Isolierschicht 4 von der
Stromaufweitungsschicht 3 getrennt. Hierdurch wird eine
Bestromung der Halbleiterschichtenfolge 2 in Bereichen unterhalb des Spiegels 5, in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite 25 gesehen, verhindert oder stark reduziert. Ebenso ist eine Elektromigration stark reduziert oder verhindert.
In Figur 4A ist eine Draufsicht und in Figur 4B eine
Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Halbleiterchips 1 gezeigt. Der Halbleiterchip 1 weist
zusätzlich einen n-Kontakt 65 auf, der sich in einer anderen Ebene befindet als die Kontaktstruktur 6 an der p-Seite 2p. Sowohl die Kontaktstruktur 6 als auch der n-Kontakt 65 können einen oder mehrere Stege zu einer Stromaufweitung aufweisen, siehe die Draufsicht in Figur 4A. Die Stege weisen
beispielsweise jeweils eine Breite von mindestens 3 ym und/oder höchstens 10 ym auf. Die Isolierschicht 4 und der Spiegel 5 überragen die Stege der Kontaktstruktur 6 bevorzugt seitlich, in Draufsicht gesehen, um ungefähr 10 ym.
Benachbarte Stege sind beispielsweise ungefähr 200 ym
voneinander entfernt.
Anders als in Figur 4A dargestellt ist es auch möglich, dass die Stege des n-Kontakts 65 auch zwischen benachbarten Stegen der Kontaktstruktur 6 verlaufen. Mit anderen Worten können dann Stege der Kontaktstruktur 6 sich mit Stegen des n-
Kontakts 65 abwechseln, entlang zumindest einer Richtung. Der n-Kontakt 65 weist bevorzugt dieselben
Metallisierungsschichten auf wie die Kontaktstruktur 6 an der p-Seite. Eine laterale Stromaufweitung an der n-Seite 2n erfolgt bevorzugt über die n-Seite 2n der
Halbleiterschichtenfolge 2 selbst, so dass an der n-Seite 2n keine weitere StromaufWeitungsschicht erforderlich ist.
Die hier beschriebene 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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 113 106.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Strahlung emittierender Halbleiterchip
2 Halbleiterschichtenfolge
2n n-Seite
2p p-Seite
20 aktive Schicht
25 Strahlungsaustrittsseite
3 Stromaufweitungsschicht
4 Isolierschicht
5 Spiegel
45 Seitenflächen des Spiegels und/oder der Isolierschicht
6 Kontaktstruktur
65 n-Kontakt
7 Passivierungsschicht
8 Substrat
9 Haftvermittlungsschicht

Claims

Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit mindestens einer aktiven Schicht (20) zur Erzeugung der Strahlung,
- mindestens einer für die Strahlung durchlässigen Stromaufweitungsschicht (3) an einer
Strahlungsaustrittsseite (25) der
Halbleiterschichtenfolge (2),
- mindestens einer Isolierschicht (4), die sich
zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und der
Stromaufweitungsschicht (3) befindet,
- einem Spiegel (5) für die Strahlung, der sich
zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und der
Stromaufweitungsschicht (3) befindet, und
- mindestens einer metallischen, elektrischen
Kontaktstruktur (6), die sich an einer der
Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite der Stromaufweitungsschicht (3) befindet,
wobei die Stromaufweitungsschicht (3) den Spiegel (5) und die Isolierschicht (4) vollständig überdeckt.
Halbleiterchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich der Spiegel (5) zwischen der
Stromaufweitungsschicht (3) und der
Isolierschicht (4) befindet und direkt an diese grenzt, wobei die Isolierschicht (4) und der Spiegel (5) die Kontaktstruktur (6) seitlich überragen, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (25) gesehen.
Halbleiterchip (1) nach Anspruch 1,
bei dem sich der Spiegel (5) zwischen der
Halbleiterschichtenfolge (2) und der Isolierschicht (4) befindet und direkt an diese grenzt, wobei die Isolierschicht (4) und der Spiegel (5) die Kontaktstruktur (6) seitlich überragen, in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (25) gesehen.
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem der Spiegel (5) elektrisch leitfähig ist, wobei eine spezifische elektrische Leitfähigkeit eines Material des Spiegels (5) größer ist als eine
spezifische elektrische Leitfähigkeit eines Materials der Stromaufweitungsschicht (3) .
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem der Spiegel (5) , in Richtung parallel zur
Strahlungsaustrittsseite (25) , nicht in direktem physischen Kontakt und auch nicht in direktem
elektrischen Kontakt mit der Stromaufweitungsschicht (3) steht.
Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Spiegel (5) in direktem Kontakt zur
Halbleiterschichtenfolge (2) und zur
Stromaufweitungsschicht (3) steht und, im
bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterchips (1), über den Spiegel (3) eine Stromeinprägung in die
Halbleiterschichtenfolge (2) erfolgt.
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem die Isolierschicht (4) ein die Strahlung absorbierendes Material aufweist oder aus einem solchen Material besteht. Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
der ferner einen zumindest teilweise metallischen n- Kontakt (65) umfasst, der an einer n-Seite (2n) der Halbleiterschichtenfolge (2) angebracht ist,
wobei
- die Kontaktstruktur (6) an der
Stromaufweitungsschicht (3) ein p-Kontakt ist,
- die Kontaktstruktur (6) und der n-Kontakt (65) aus demselben Material oder aus denselben Materialien aufgebaut sind,
- die Kontaktstruktur (6) und der n-Kontakt (65), in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (2), je eine ZnO-Schicht, eine Pt-Schicht und eine Au-Schicht aufweisen und diese Schichten in der Kontaktstruktur (6) und in dem n-Kontakt (65) gleiche Schichtdicken aufweisen .
Halbleiterchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich der n-Kontakt (65) und die Kontaktstruktur (6) in verschiedenen Ebenen, parallel zur
Strahlungsaustrittsseite (25) , befinden, und in
Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (25) gesehen einander nicht überlappen.
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei
- die Isolierschicht (4) eine Si02_Schicht mit einer Dicke zwischen einschließlich 40 nm und 200 nm ist,
- der Spiegel (5) eine Silberschicht mit einer Dicke zwischen einschließlich 60 nm und 300 nm ist,
- die Stromaufweitungsschicht (3) eine Indiumzinnoxid- Schicht mit einer Dicke zwischen einschließlich 30 nm und 250 nm ist,
- die Halbleiterschichtenfolge (2) auf AlInGaN basiert,
- die Kontaktstruktur (6), in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsseite (25) gesehen, ein Steg mit einer Breite zwischen einschließlich 2,5 ym und 15 ym ist,
- der Spiegel (5) und die Isolierschicht (4), in
Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsseite (25) gesehen, den Steg seitlich je um mindestens 4 ym und um höchstens 20 ym überragen, und
- sich zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Spiegel (5) eine metallische
Haftvermittlungsschicht (9) befindet, die Cr, Ni, Pd, Pt, Rh und/oder Ti umfasst oder hieraus besteht.
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem eine Dicke der StromaufWeitungsschicht (3) kleiner ist als eine Gesamtdicke des Spiegels (5) zusammen mit der Isolierschicht (4),
wobei die Isolierschicht (4) und/oder der Spiegel (5) zumindest an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite schräge Seitenflächen (45) aufweisen.
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
der ferner ein Substrat (8) aus Saphir umfasst, auf den die Halbleiterschichtenfolge (2) epitaktisch
aufgewachsen ist.
Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
bei dem der Spiegel (5) mehrere für die Strahlung durchlässige Schichten umfasst, wobei durch die Schichten ein Bragg-Spiegel aufgebaut ist.
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