WO2017009183A1 - Optoelektronische anordnung sowie verfahren zur herstellung einer optoelektronischen anordnung - Google Patents

Optoelektronische anordnung sowie verfahren zur herstellung einer optoelektronischen anordnung Download PDF

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WO2017009183A1
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semiconductor
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Christian LEIRER
Korbinian Perzlmaier
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • An object to be solved is to provide an optoelectronic arrangement which can be produced in a simplified manner
  • Another object to be solved is to provide a simplified method for producing a
  • the optoelectronic arrangement may be provided for emission and / or absorption of electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic arrangement can be a light-emitting diode arrangement, such as a display, for example, and / or a photodiode arrangement.
  • Optoelectronic arrangement a molded body with a
  • the shaped body is as a carrier of the optoelectronic
  • the molding can with a
  • Plastic material and / or one, in particular
  • Shaped body not around a growth substrate
  • the shaped body can be designed to be electrically insulating. Furthermore, the shaped body can be formed in one piece, that is, contiguously.
  • the shaped body is a potting compound.
  • the shaped body can be formed like a layer, for example as a conformally overmolding, preferably electrically insulating layer.
  • the shaped body has a main extension plane in which it extends in lateral directions. The top surface and the bottom surface of the shaped body each form one
  • the shaped body has a thickness.
  • the thickness of the shaped body is small compared to the maximum extent of the shaped body in the lateral directions.
  • the thickness of the shaped body is at least 80 ym and at most 120 ym.
  • the thickness of the shaped body is at least 1 ⁇ m and at most 10 ⁇ m, preferably at most 8 ⁇ m. According to at least one embodiment, the
  • the first pixel group is associated with a plurality of pixels.
  • the first pixel group includes one
  • Each of the pixels of the first pixel group has a first semiconductor region, a second semiconductor region
  • the active area emits and / or absorbs during operation of the
  • Semiconductor region, the second semiconductor region and the active region can each with a
  • semiconductor material may be formed or consist thereof.
  • the first one is based
  • the pixels may be individual segments of the array.
  • the pixels may each have a maximum extent of at least 30 ym and at most 300 ym in the lateral directions
  • a "pixel group” may be, and in the following, a set of pixels that are common
  • Properties are, for example, a common electrical contacting of the first semiconductor regions and / or the second semiconductor regions of the pixels of a pixel group.
  • Semiconductor regions of the pixels of a pixel group may then be at a common electrical potential.
  • Properties can be given by a common spatial arrangement of the pixels of a pixel group, such as an arrangement in a common row or a common column of a matrix.
  • the separation structures are arranged between the pixels.
  • the separation structures can be spatial
  • the pixels can be optically decoupled from one another by means of the separating structures. According to at least one embodiment, the
  • Optoelectronic arrangement at least a first
  • the at least one first contact structure comprises a first contact plane and a first contact point.
  • the first contact point is free at the bottom surface
  • the first contact point on the bottom surface can be electrically contacted from the outside.
  • the first contact structure may be electrically conductive.
  • the first contact plane and the first contact point may be formed with at least one metal or consist of it. All components of the first contact structure may be at a common electrical potential. In other words, the first level of contact, the first contact point and, if necessary, more
  • Components of the first contact structure are electrically conductively connected to one another.
  • the pixels are arranged next to one another on the cover surface.
  • "arranged on the top surface” can mean that the pixels are arranged in a common plane which runs parallel to the top surface within the framework of the manufacturing tolerances. Between the pixels and the molded body can then other components of the arrangement, such as the first contact level and / or a
  • Insulation layer be arranged. Alternatively or
  • the pixels can at least in places directly adjacent to the top surface.
  • Each of the pixels can face away from the shaped body
  • Radiation passage area of the pixel enters the emitted and / or absorbed by the active area
  • Radiation passage surfaces for example, a common luminous surface of the arrangement, due to the separated by means of the separation structures
  • Radiation passage areas of the pixels is segmented form.
  • the pixels may also be arranged laterally spaced from each other.
  • a lateral distance between two adjacent pixels is at least 1 ym and
  • the lateral distance is here and below the minimum distance between two
  • pixels may be "adjacent" if directly in the lateral directions
  • the pixels are arranged side by side. At least one of the separating structures can be arranged in each case between two pixels.
  • the pixels are arranged in the form of a matrix, that is, in rows and columns, on the top surface.
  • the first semiconductor regions and / or the second semiconductor regions of adjacent pixels are electrically insulated from one another by means of the separation structures.
  • the separating structures can be an electrically insulating
  • the electrically insulating material may be, for example, a passivation layer which may be formed with an oxide and / or a nitride, a plastic or a gas such as an ambient atmosphere in an apparatus in which the
  • first semiconductor regions and / or the second semiconductor regions of adjacent pixels can be spatially separated from one another by means of the separating structures.
  • the first pixel group is a first one
  • the first pixel group is uniquely associated with a first contact point.
  • the pixels of the first pixel group are defined by means of the first contact plane
  • Contact plane may at least partially in direct contact with the first semiconductor regions of the pixels of the first
  • Contact level are electrically connected to each other.
  • the first semiconductor regions of the pixels of the first pixel group are by means of the first contact point
  • Pixel group one-to-one associated first contact structure electrically conductive contactable.
  • the first contact point can be electrically conductively connected to the first contact level. For example, it is in the
  • Contacting the first contact point can then be done by means of a solder joint.
  • Optoelectronic arrangement designed as a carrier molding with a top surface and a top surface facing away from the bottom surface, a first pixel group, a
  • the first pixel group has a plurality of pixels, each comprising a first semiconductor region, a second semiconductor region and an active region, which emits and / or absorbs electromagnetic radiation during operation of the device.
  • the plurality of separation structures are arranged between the pixels.
  • the first contact structure has a first contact plane and a first contact point, which is freely accessible on the bottom surface on.
  • the pixels are arranged side by side on the top surface.
  • the first semiconductor regions and / or the second semiconductor regions of the adjacent pixels are electrically insulated from one another by means of the separating structures.
  • the first pixel group is uniquely associated with a first contact structure. Further, the first semiconductor regions of the pixels are the first one
  • Pixel group electrically conductively connected to each other by means of the first contact plane and by means of the first
  • the first contact point comprises the only contact point of the at least one first contact structure freely accessible on the bottom surface of the molded body.
  • the first contact structure has a single first contact point.
  • the first semiconductor regions of the pixels of the first pixel group to be electrically contactable from outside only by means of the first contact point.
  • the shaped body is considered to be a mechanical one
  • stabilizing component of the arrangement formed means “mechanically stabilizing” that the mechanical handling of the optoelectronic device is improved by means of the molding and thereby
  • Optoelectronic arrangement can act without this being destroyed.
  • the molded body guarantees a high mechanical
  • Radiation passage surfaces preferably on at least 50% of the radiation passage areas and particularly preferably on all radiation transmission areas, a conversion material for wavelength conversion of the electromagnetic emitted and / or absorbed by the active areas
  • Radiation is applied.
  • that can be any radiation
  • the potting may be formed with a silicone or an epoxy resin into which wavelength-converting particles, such as
  • the conversion material as a converter plate, in particular as a ceramic
  • Converter plate present.
  • a single converter wafer to be applied to at least 50% of the radiation passage areas.
  • Converter plate can then also mechanically
  • Converter plate be prepared by electrophoresis.
  • the conversion material as a layer on the
  • Spray coating be applied.
  • the shaped body is provided with at least one of The following materials are formed or made of one of the following materials: epoxy resin, silicone resin.
  • Forming process, an injection molding process and / or a transfer molding process can be applied.
  • the separating structures are formed by trenches that are free of the material of the pixels.
  • Semiconductor regions, the active regions and / or the second semiconductor regions of adjacent pixels are spatially separated by the trenches.
  • the first semiconductor regions, the active regions and / or the second semiconductor regions are not covered by a semiconductor material
  • the trenches can be
  • the shaped body extends into the trenches.
  • the trenches can be completely filled with the shaped body.
  • An anchoring of the shaped body to the pixels can take place by means of the molded body introduced into the trenches.
  • the mechanical stability of the arrangement can be additionally increased by introducing the shaped body into the trenches.
  • the shaped body can be radiopaque. An optical separation of the pixels can then take place, for example, by means of the molded body introduced into the trenches. Furthermore, it is possible that the shaped body
  • radiation-reflective For example, for this purpose, radiation-reflecting particles in the
  • a component of the arrangement is "radiopaque" if it is for the electromagnetic radiation emitted and / or absorbed by the active regions
  • a component of the arrangement here and hereinafter is "radiation-reflecting", if they are suitable for the
  • electromagnetic radiation has a reflectance of
  • At least 60% preferably at least 80%, and more preferably at least 90%.
  • the first semiconductor regions and the active regions of adjacent pixels are spatially completely separated from one another.
  • the first semiconductor regions and the active regions of adjacent pixels are not interconnected by a semiconductor material.
  • the second semiconductor regions of adjacent pixels are over
  • intermediate regions interconnected.
  • the intermediate regions are with the material of the second semiconductor regions
  • the second semiconductor regions of the pixels can thus be formed integrally and in one piece.
  • a space between the pixels is at least
  • the space between the pixels can be completely free of one Be semiconductor material.
  • the first semiconductor regions, the active regions, and the second regions of the pixels are not interspersed
  • Semiconductor material are interconnected.
  • the space between the pixels may be the separation structures formed by the trenches.
  • Each of the first pixel groups is a first one
  • the pixels of each of the first pixel groups may be electrically conductively connected to one another by means of the first contact plane which is uniquely assigned to the respective first pixel group. Furthermore, the pixels of each of the first pixel groups can be electrically conductively electrically contactable with the first contact group assigned to the respective first pixel group, in particular one-to-one. According to at least one embodiment, the
  • the arrangement comprises at least one second contact structure, the at least one second contact structure
  • the second contact point may be the only contact point of the second contact structure freely accessible on the bottom surface.
  • the second contact point is freely accessible on the floor surface. In other words, the second contact point is electrical at the bottom surface
  • the second contact structure may be the same
  • each second pixel group is uniquely associated with at least one pixel of each of the first pixel groups. Conversely, it is possible that each pixel of the second pixel group is uniquely associated with a first pixel group.
  • Each pixel of the optoelectronic device is associated with a single first pixel group and a single second pixel group.
  • the pixels are arranged in a matrix-like manner on the top surface, wherein the pixels of the matrix arranged in a row are each assigned to one of the first pixel groups, while the pixels of the matrix arranged in one column are assigned to one of the second pixel groups.
  • every second pixel group is a second one
  • Semiconductor regions of the pixels of the second pixel group are electrically conductive by means of the second contact plane
  • the pixels of the second pixel group are electrically contactable with the second contact point of the second contact point assigned to this second pixel group.
  • the second contact point can for this purpose the same structure as the first contact point
  • the at least one first contact structure has at least one first via, which extends completely through the shaped body in the vertical direction
  • the optionally present second contact structure can be at least one second
  • Via can have the same extent as the shaped body in the vertical direction.
  • Through-connection or the optionally second through-connection is electrically conductively connected to the first contact plane or to the second contact plane. Furthermore, the first via
  • the via extends from the bottom surface of the molded body completely through the molded body.
  • the extends are particularly preferably, the extends
  • the contact structure can through the
  • the contact point and the contact plane be formed. According to one embodiment, the
  • Components such as switches, transistors or the like.
  • the arrangement then comprises only electrical
  • the electrical connection of the at least one first or the at least one second contact point with the first or second semiconductor regions, in particular the first or second contact plane, can be done wirelessly by means of the at least one first and the at least one second via.
  • the arrangement is in particular free of wire bonding.
  • the electrical contact can in particular
  • the optoelectronic arrangement may therefore be a so-called flip-chip.
  • the material of the first via and / or the optionally second via is electrodeposited.
  • Via can each have at least one metal, in particular copper, nickel, tin and / or gold.
  • Through-hole and / or optionally form at least a second via a mechanically stabilizing component of the arrangement For example, the first via and / or the second form
  • all first semiconductor regions, all second semiconductor regions or all active regions are of a common, in particular single, first
  • the pixels are formed by structuring and at least partially removing a semiconductor layer sequence, which is a first semiconductor layer, a second semiconductor layer
  • the pixels have been attached to the top surface of the molded article together, ie in the wafer composite. For example, this is done for
  • Segmentation technology used limited. For example, the lateral spacing of adjacent pixels in the
  • the lateral spacing for pixels which have been attached to the top surface by means of single positioning of the previously generated pixels is at least 10 ym.
  • the optoelectronic arrangement is preferably with the one described here Method to produce. That is, all features disclosed for the arrangement are also disclosed for the method and vice versa.
  • first of all a semiconductor layer sequence is formed on one
  • the semiconductor layer sequence comprises a first semiconductor layer, a second one
  • the active layer may be provided for emission and / or absorption of electromagnetic radiation.
  • the separation structures and the pixels are generated.
  • the semiconductor layer sequence is removed in places using an etching process.
  • trenches can be generated in the semiconductor layer sequence that can form separation structures between the pixels.
  • the structuring of the pixels can be done for example with a photographic technique.
  • the shaped body is produced on a side of the semiconductor layer sequence facing away from the growth substrate.
  • the shaped body is produced on the side of the pixels facing away from the growth substrate.
  • Material of the molding is attached to the semiconductor layer sequence.
  • the material of the molding is attached to the semiconductor layer sequence.
  • Shaped body for the production of the molding in liquid, granular, pasty and / or gaseous form Shaped body for the production of the molding in liquid, granular, pasty and / or gaseous form.
  • the growth substrate is peeled off.
  • the detachment can be carried out, for example, by using an etching process or by means of laser lift Off done.
  • the optoelectronic arrangement can thus be free of a growth substrate.
  • this comprises the following steps:
  • the structuring of the pixels takes place after the attachment of the shaped body.
  • the etching process is performed after the molded body has been formed on the semiconductor layer sequence.
  • the shaped body is produced by using a casting method
  • the shaped body as a film, applied as a lacquer and / or by means of chemical or physical vapor deposition
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of one here
  • FIG. 1A shows a section through the arrangement shown in FIG. 1A.
  • FIG. 1B shows a top view
  • FIG. 1C shows a top view from below.
  • a Supervision "from above” a supervision on
  • the optoelectronic arrangement comprises a shaped body 2 with a cover surface 2a and one of the cover surface 2a
  • the molded body 2 serves the mechanical
  • the molded body 2 extends along two lateral directions x, y, one
  • Top surface 2a and the bottom surface 2b each form a main plane of the shaped body.
  • the pixels 1 are assigned to a first pixel group 41. Furthermore, each pixel 1 is assigned a second pixel group 42.
  • the optoelectronic arrangement of the exemplary embodiment shown in FIGS. 1A, 1B and 1C comprises-purely by way of example-a single first pixel group 41, wherein all pixels 1 of the arrangement of FIGS. 1A, 1B and 1C are assigned to the first pixel group 41.
  • Each of the second pixel groups 42 is then assigned a single pixel 1.
  • Each pixel 1 comprises a first semiconductor region 11, an active region 10 and a second semiconductor region 12.
  • the first semiconductor region 11 may be formed, for example, with an n-type semiconductor material.
  • the second semiconductor region 12 may be provided with a p-type
  • each pixel 1 has the radiation passage area 1 a remote from the shaped body 2.
  • Separation structures 3 formed as trenches, wherein the first semiconductor regions 11, the active regions 10 and the second semiconductor regions 12 are completely separated by the trenches.
  • the optoelectronic arrangement comprises a first
  • the arrangement comprises a multiplicity of second contact structures 61, 62, 63, each of the second pixel groups 42 of the arrangement being uniquely associated with a second contact structure 61, 62, 63.
  • the first contact structure 51, 52, 53 comprises a first
  • the first contact plane 51 is formed integrally. In particular, one is
  • the first contact plane 51 is freely accessible within the trenches of the separation structures 3. Alternatively, it is possible for the first contact plane 51 within the Trenches of the separation structures 3, a dielectric is applied. In this case, the first contact plane 51 is not freely accessible in the region of the trenches of the separating structures 3.
  • the first contact plane 51 may be electrically conductively connected to the first semiconductor regions 11 of the pixels 1 and
  • the first semiconductor regions 11 of the pixels 1 may be at a common electrical potential.
  • the first contact plane 51 can be designed to reflect radiation.
  • the first contact plane 51 may be formed with a metal, such as silver or aluminum, or may be made of a metal.
  • the first contact plane 51 is by means of the first
  • connection 53 electrically conductive with the first
  • the first via 53 is formed with the same material as the first contact plane 51.
  • the first via 53 may be applied galvanically to the first contact plane 51.
  • the first via 51 may have been electrodeposited in a manufacturing process in a process step that is performed prior to the formation of the molded body 2.
  • the first through-connection 53 can extend completely through the shaped body 2 in the vertical direction z.
  • the first contact point 52 is freely accessible on the bottom surface 2b and in particular electrically contactable
  • the first pad 52 may be formed with at least one electrically conductive material, such as aluminum, silver, palladium, gold, platinum, titanium, tin, copper or nickel, or may consist of at least one of these materials. Between the molded body 2 and the first contact plane 51 and between the molded body 2 and the pixels 1 is a
  • Insulation layer 71 which is formed with an electrically insulating material, such as silicon nitride or oxide, mounted.
  • the insulating layer 71 can serve for the electrical insulation between the material of the pixels 1, so that an electrical connection is possible only by means of the first contact structure 51, 52, 53 and the second
  • the insulating layer 71 may cover the top surface 2a of FIG.
  • Semiconductor region 11 are covered by the insulating layer 71 and are in direct contact with this.
  • the second contact structure 61, 62, 63 comprises a second contact plane 61, a second contact point 62 and a second through-connection 63.
  • the second through-contact 63 extends completely through the shaped body 2 in the vertical direction z.
  • the second via 63 is also electrically connected to the second contact point 62.
  • the second contact point 62 is freely accessible on the bottom surface 2b and in particular electrically contactable (compare FIGS. 1A and 1C).
  • the second contact plane 61 is presently also formed as an electrical feedthrough, wherein the second contact plane 61, starting from the second
  • the second contact plane 62 and the second via 63 may be formed integrally with each other.
  • the second contact plane 61 may be electrically insulated from the first semiconductor region 11 and the active region 10 by means of a further insulating material (not shown in the figures).
  • the first contact layer 51 surrounds the second
  • Through holes 63 each like a frame. In other words, in a supervision are the second
  • Through holes 63 in the lateral directions x, y at least in places, preferably completely, enclosed by the first contact plane 51. Further, the first one
  • Through-hole 53 laterally spaced from one of the second vias 63 arranged.
  • the molded body 2 completely surrounds the first through-connection 53 and the second through-connections 63 in lateral directions x, y.
  • the first and the second plated-through holes 53, 63 are laterally embedded by the molded body 2.
  • illustrated embodiments may have along the first section line AB, for example, the discussed in connection with the figure 1A construction.
  • Optoelectronic arrangements each have a multiplicity of pixels 1, each of which has at least one first pixel group 41 and at least one second pixel group 42 are assigned to.
  • the pixels 1 are arranged side by side in the lateral directions x, y.
  • the structure of the embodiments of the optoelectronic differs
  • the pixels 1 have the same size and in particular the same dimensions in the lateral directions x, y.
  • the pixels 1 are arranged in a matrix-like manner in rows 43 and columns 44. The first
  • Pad 51 extends across several pixels 1 of a column 44. It is alternatively possible that the
  • Arrangement has a plurality of first contact points 51.
  • the pixels 1 may be assigned to a plurality of first pixel groups 41, each first pixel group 41 being uniquely associated with a first contact point 51.
  • the pixels 1 of the embodiment of FIG. 2B are likewise arranged in the manner of a matrix, the pixels 1
  • the pixels 1 are arranged in rows, the number of pixels 1 differing from at least two lines 43, and the pixels 1 of different lines 43 having different dimensions in the lateral directions x, y.
  • the pixels 1 of the embodiment of Figure 2D have different shapes and different dimensions in the lateral directions x, y. At least one of the pixels 1 may be elliptical in a plan view, in particular
  • the to the elliptical Pixel 1 adjacent pixels 1 have at least one curved side surface 1b.
  • the arrangement comprises a plurality of pixels 1, which are arranged in rows 43 and columns 44 in a matrix-like manner.
  • all pixels 1 are assigned to a single first pixel group 41.
  • the dashed lines between the pixels indicate that the number of lines is 43 and
  • Columns 44 and in particular the number of pixels 1 is arbitrarily scalable. In particular, the number of lines 43 and columns 44 can be adapted to the respective technical requirement. All pixels 1 are on the common
  • Molded body 2 applied.
  • the molded body 2 can project beyond the pixels 1 in the lateral directions x, y.
  • a further exemplary embodiment of an optoelectronic arrangement described here is explained in more detail with reference to the schematic top view shown in FIG.
  • the pixels 1 of the arrangement are again arranged in a matrix-like manner in lines 43 and columns 44.
  • the pixels 1 are each associated with one row 43 of a first pixel group 41 and the pixels each with one column 44 of a second pixel group.
  • Each pixel 1 has a first pixel group 41 and a second one
  • Pixel group 41 is done by means of a first
  • Semiconductor regions 12 of the pixels 1 in each case one of the second pixel groups 42 are electrically conductively connected to one another by means of the second contact plane 62 assigned to the second pixel group 42.
  • Pixel groups 42 which are each associated with a column 44, it is possible, by means of a small number of first and second contact points 52, 62, the pixels 1 individually to electrically drive.
  • Each second pixel group 42 is a second contact structure 61, 62, 63 having a second contact point 62, a second contact level 61 and at least one second via 63
  • the second semiconductor regions 12 of the pixels 1 of the respective second pixel group 42 are connected to one another in an electrically conductive manner by means of the second contact plane 61.
  • the second contact plane 61 may comprise the electrical through-connection through the pixels 1 explained in connection with FIG. 1A and also an integrally formed electrically conductive layer, which is formed for example with a metal.
  • the second contact plane 61 can at least in places
  • Semiconductor regions 11 of the pixels 1 can furthermore be electrically conductively connected to further pixels 1 of the first pixel group 41 by means of a plurality of first contact planes 51.
  • the electrical contacting and connection of the second semiconductor regions 12 takes place by means of the second contact structure 61, 62, 63.
  • the structure of the second contact structure 61, 62, 63 corresponds to that of FIG. 5A.
  • the first semiconductor regions 11 are electrically contactable by means of first contact structures 51, 52, 53, wherein a first contact structure 51, 52, 53 is uniquely associated with each first pixel group 41.
  • the first vias 53 of the first contact structures 51, 52, 53 are each arranged laterally spaced from the second vias 63 of the second contact structure 61, 62, 63.
  • FIG. 6B shows a further exemplary embodiment of the arrangement described here.
  • the first semiconductor regions 11 and the active regions 12 of adjacent pixels 1 are
  • Semiconductor regions 12 are over intermediate regions 31
  • the molded body 2 extends into the separation structures 3 formed as trenches
  • Separating structures 3 are thus formed by the shaped body 2. Furthermore, the insulation layer 71 is partially disposed in the trenches of the separation structures 3. Such a design of the separation structures 3 is for all embodiments described here of the optoelectronic device
  • the back sputtering may be accomplished, for example, by treating the first semiconductor layer with a plasma, such as an argon plasma
  • the treatment is at least one
  • the degenerate Semiconductor material 32 is in particular non-conductive
  • a semiconductor layer sequence 111, 101, 121 comprising a first semiconductor layer 111, an active layer 101 and a second semiconductor layer 121, is provided on a growth substrate 8.
  • the shaped body 2 is already produced.
  • a first contact structure 51, 52, 53 and a second contact structure 61, 62, 63 can be deposited, for example, galvanically on the semiconductor layer sequence 111, 101, 121.
  • the growth substrate 8 is detached.
  • Semiconductor layer sequence 111, 101, 121, separating structures 3 have been introduced by means of etching.
  • Shaped body 2 done. Alternatively to that shown in FIGS. 8A and 8B
  • Method may be the production of the shaped body 2 also after the structuring of the pixels 1.
  • the growth substrate 8 is then peeled off after the generation of the pixels 1.
  • the present application claims the priority of the German application DE 102015111574.3, whose

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Abstract

Es wird eine optoelektronische Anordnung angegeben, umfassend - einen Formkörper (2) mit einer Bodenfläche (2b), - eine erste Pixelgruppe (41), der eine Vielzahl von Pixeln (1) zugeordnet ist, jeweils aufweisend einen ersten Halbleiterbereich (11), einen zweiten Halbleiterbereich (12) und einen aktiven Bereich (10), - eine Vielzahl von Trennstrukturen (3), die zwischen den Pixeln (1) angeordnet sind, und - zumindest eine erste Kontaktstruktur (51, 52, 53) aufweisend eine erste Kontaktebene (51) und eine erste Kontaktstelle (52), die an der Bodenfläche (2b) frei zugänglich ist, wobei - die Pixel (1) der ersten Pixelgruppe (41) nebeneinander an der Deckfläche (2a) angeordnet sind, - die ersten Halbleiterbereiche (11) und/oder die zweiten Halbleiterbereiche (12) benachbarter Pixel (1) der ersten Pixelgruppe (41) mittels der Trennstrukturen (3) voneinander elektrisch isoliert sind, - der ersten Pixelgruppe (41) eine erste Kontaktstruktur (51, 52, 53) eineindeutig zugeordnet ist, und - die ersten Halbleiterbereiche (11) der Pixel (1) der ersten Pixelgruppe (41) mittels der ersten Kontaktebene (51) elektrisch leitend miteinander verbunden sind und mittels der ersten Kontaktstelle (52) elektrisch kontaktierbar sind.

Description

Beschreibung
Optoelektronische Anordnung sowie Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine optoelektronische Anordnung, die vereinfacht hergestellt werden kann,
anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer
optoelektronischen Anordnung anzugeben.
Es wird eine optoelektronische Anordnung angegeben. Die optoelektronische Anordnung kann zur Emission und/oder zur Absorption einer elektromagnetischen Strahlung vorgesehen sein. Bei der optoelektronischen Anordnung kann es sich um eine Leuchtdiodenanordnung, wie beispielsweise ein Display, und/oder um eine Fotodiodenanordnung handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
optoelektronische Anordnung einen Formkörper mit einer
Deckfläche und einer der Deckfläche abgewandten Bodenfläche.
Der Formkörper ist als Träger der optoelektronischen
Anordnung ausgebildet. Der Formkörper kann mit einem
Kunststoffmaterial und/oder einem, insbesondere
synthetischem, Harz gebildet sein oder aus einem dieser
Materialien bestehen. Insbesondere handelt es sich bei dem
Formkörper nicht um ein Aufwachssubstrat der
optoelektronischen Anordnung. Der Formkörper kann elektrisch isolierend ausgebildet sein. Ferner kann der Formkörper einstückig, also zusammenhängend, ausgebildet sein.
Beispielsweise handelt es sich bei dem Formkörper um eine Vergussmasse. Ferner kann der Formkörper schichtartig, etwa als konform überformende, vorzugsweise elektrisch isolierend ausgebildete Schicht, ausgebildet sein. Der Formkörper weist eine Haupterstreckungsebene auf, in der er sich in lateralen Richtungen erstreckt. Die Deckfläche und die Bodenfläche des Formkörpers bilden jeweils eine
Hauptebene des Formkörpers. Senkrecht zur
Haupterstreckungsebene, in einer vertikalen Richtung, weist der Formkörper eine Dicke auf. Die Dicke des Formkörpers ist klein im Vergleich zur maximalen Erstreckung des Formkörpers in den lateralen Richtungen. Beispielsweise beträgt die Dicke des Formkörpers wenigstens 80 ym und höchstens 120 ym.
Alternativ ist es möglich, dass die Dicke des Formkörpers wenigstens 1 ym und höchstens 10 ym, bevorzugt höchstens 8 ym, beträgt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
optoelektronische Anordnung eine erste Pixelgruppe auf. Der ersten Pixelgruppe ist eine Vielzahl von Pixeln zugeordnet. Mit anderen Worten, die erste Pixelgruppe umfasst eine
Vielzahl von Pixeln. Jedes der Pixel der ersten Pixelgruppe weist einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten
Halbleiterbereich und einen aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich emittiert und/oder absorbiert im Betrieb der
Anordnung die elektromagnetische Strahlung. Der erste
Halbleiterbereich, der zweite Halbleiterbereich und der aktive Bereich können jeweils mit einem
(Verbindungs- ) Halbleitermaterial gebildet sein oder daraus bestehen. Beispielsweise basieren der erste
Halbleiterbereich, der zweite Halbleiterbereich und der aktive Bereich jeweils auf GaN. Bei den Pixeln kann es sich um einzelne Segmente der Anordnung handeln. Die Pixel können in den lateralen Richtungen jeweils eine maximale Ausdehnung von wenigstens 30 ym und höchstens 300 ym, bevorzugt
höchstens 100 ym und besonders bevorzugt höchstens 50 ym, aufweisen . Bei einer "Pixelgruppe" kann es sich hierbei und im Folgenden um eine Menge von Pixeln, die aufgrund von gemeinsamen
Eigenschaften gruppiert sind, handeln. Die gemeinsamen
Eigenschaften sind beispielsweise eine gemeinsame elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterbereiche und/oder der zweiten Halbleiterbereiche der Pixel einer Pixelgruppe. Die ersten Halbleiterbereiche und/oder die zweiten
Halbleiterbereiche der Pixel einer Pixelgruppe können dann auf einem gemeinsamen elektrischen Potenzial liegen.
Alternativ oder zusätzlich können die gemeinsamen
Eigenschaften durch eine gemeinsame räumliche Anordnung der Pixel einer Pixelgruppe, wie beispielsweise eine Anordnung in einer gemeinsamen Zeile oder einer gemeinsamen Spalte einer Matrix, gegeben sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
optoelektronische Anordnung eine Vielzahl von
Trennstrukturen. Die Trennstrukturen sind zwischen den Pixeln angeordnet. Die Trennstrukturen können der räumlichen
Trennung von zumindest Teilen der Pixel dienen. Ferner können die Pixel mittels der Trennstrukturen optisch voneinander entkoppelt sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
optoelektronische Anordnung zumindest eine erste
Kontaktstruktur auf. Die zumindest eine erste Kontaktstruktur umfasst eine erste Kontaktebene und eine erste Kontaktstelle. Die erste Kontaktstelle ist an der Bodenfläche frei
zugänglich. Insbesondere ist die erste Kontaktstelle an der Bodenfläche elektrisch von außen kontaktierbar . Die erste Kontaktstruktur kann elektrisch leitend ausgebildet sein. Insbesondere können die erste Kontaktebene und die erste Kontaktstelle mit zumindest einem Metall gebildet sein oder daraus bestehen. Sämtliche Komponenten der ersten Kontaktstruktur können auf einem gemeinsamen elektrischen Potenzial liegen. Mit anderen Worten, die erste Kontaktebene, die erste Kontaktstelle und gegebenenfalls weitere
Komponenten der ersten Kontaktstruktur sind miteinander elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die Pixel nebeneinander an der Deckfläche angeordnet. "An der Deckfläche angeordnet" kann hierbei und im Folgenden bedeuten, dass die Pixel in einer gemeinsamen Ebene, die im Rahmen der Herstellungstoleranzen parallel zur Deckfläche verläuft, angeordnet sind. Zwischen den Pixeln und dem Formkörper können dann weitere Komponenten der Anordnung, wie beispielsweise die erste Kontaktebene und/oder eine
Isolationsschicht, angeordnet sein. Alternativ oder
zusätzlich können die Pixel zumindest stellenweise direkt an die Deckfläche angrenzen. Jedes der Pixel kann eine dem Formkörper abgewandte
Strahlungsdurchtrittsfläche aufweisen. Durch die
Strahlungsdurchtrittsfläche des Pixels tritt die von dem aktiven Bereich emittierte und/oder absorbierte
elektromagnetische Strahlung hindurch. Die
Strahlungsdurchtrittsflächen können beispielsweise eine gemeinsame Leuchtfläche der Anordnung, die aufgrund der mittels der Trennstrukturen getrennten
Strahlungsdurchtrittsflächen der Pixel segmentiert ist, bilden .
Die Pixel können ferner lateral beabstandet zueinander angeordnet sein. Beispielsweise beträgt ein lateraler Abstand zwischen zwei benachbarten Pixeln wenigstens 1 ym und
höchstens 20 ym, bevorzugt höchstens 7 ym und besonders bevorzugt höchstens 5 ym. Der laterale Abstand ist hierbei und im Folgenden der minimale Abstand zwischen zwei
Außenflächen der Pixel in einer der lateralen Richtungen. Ferner können hierbei und im Folgenden Pixel "benachbart" sein, wenn sie in den lateralen Richtungen direkt
nebeneinander angeordnet sind. Zwischen zwei Pixeln kann jeweils zumindest eine der Trennstrukturen angeordnet sein. Beispielsweise sind die Pixel matrixartig, also in Zeilen und Spalten, an der Deckfläche angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die ersten Halbleiterbereiche und/oder die zweiten Halbleiterbereiche benachbarter Pixel mittels der Trennstrukturen voneinander elektrisch isoliert. Hierzu können die Trennstrukturen ein elektrisch isolierendes
Material aufweisen. Bei dem elektrisch isolierenden Material kann es sich beispielsweise um eine Passivierungsschicht, die mit einem Oxid und/oder einem Nitrid gebildet sein kann, einen Kunststoff oder um ein Gas, wie beispielsweise eine Umgebungsatmosphäre in einer Apparatur in welcher die
Anordnung hergestellt wird, handeln. Ferner können die ersten Halbleiterbereiche und/oder die zweiten Halbleiterbereiche benachbarter Pixel mittels der Trennstrukturen räumlich voneinander getrennt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der ersten Pixelgruppe eine erste
Kontaktstruktur eineindeutig zugeordnet. Insbesondere ist es möglich, dass der ersten Pixelgruppe eine erste Kontaktstelle eineindeutig zugeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Pixel der ersten Pixelgruppe mittels der ersten Kontaktebene,
insbesondere der ersten Kontaktebene der dieser ersten Pixelgruppe eineindeutig zugeordneten ersten Kontaktstruktur, elektrisch leitend miteinander verbunden. Die erste
Kontaktebene kann zumindest bereichsweise in direktem Kontakt mit den ersten Halbleiterbereichen der Pixel der ersten
Pixelgruppe stehen. Es ist möglich, dass die ersten
Halbleiterbereiche ausschließlich mittels der ersten
Kontaktebene elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die ersten Halbleiterbereiche der Pixel der ersten Pixelgruppe mittels der ersten Kontaktstelle,
insbesondere der ersten Kontaktstelle der dieser ersten
Pixelgruppe eineindeutig zugeordneten ersten Kontaktstruktur, elektrisch leitend kontaktierbar . Die erste Kontaktstelle kann hierzu mit der ersten Kontaktebene elektrisch leitend verbunden sein. Beispielsweise handelt es sich bei der
Anordnung um ein oberflächenmontierbares Bauteil (Englisch: surface mountable device, SMD) . Eine elektrische
Kontaktierung der ersten Kontaktstelle kann dann mittels einer Lötverbindung erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
optoelektronische Anordnung einen als Träger ausgebildeten Formkörper mit einer Deckfläche und einer der Deckfläche abgewandten Bodenfläche, eine erste Pixelgruppe, eine
Vielzahl von Trennstrukturen und eine erste Kontaktstruktur. Die erste Pixelgruppe weist eine Vielzahl von Pixeln auf, jeweils umfassend einen ersten Halbleiterbereich, einen zweiten Halbleiterbereich und einen aktiven Bereich, der im Betrieb der Anordnung elektromagnetische Strahlung emittiert und/oder absorbiert. Die Vielzahl von Trennstrukturen ist zwischen den Pixeln angeordnet. Die erste Kontaktstruktur weist eine erste Kontaktebene und eine erste Kontaktstelle, die an der Bodenfläche frei zugänglich ist, auf. Die Pixel sind nebeneinander an der Deckfläche angeordnet. Die ersten Halbleiterbereiche und/oder die zweiten Halbleiterbereiche der benachbarten Pixel sind mittels der Trennstrukturen voneinander elektrisch isoliert. Der ersten Pixelgruppe ist eine erste Kontaktstruktur eineindeutig zugeordnet. Ferner sind die ersten Halbleiterbereiche der Pixel der ersten
Pixelgruppe mittels der ersten Kontaktebene elektrisch leitend miteinander verbunden und mittels der ersten
Kontaktstelle elektrisch kontaktierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung umfasst die erste Kontaktstelle die einzige an der Bodenfläche des Formkörpers frei zugängliche Kontaktstelle der zumindest einen ersten Kontaktstruktur. Mit anderen
Worten, die erste Kontaktstruktur weist eine einzige erste Kontaktstelle auf. Insbesondere ist es möglich, dass die ersten Halbleiterbereiche der Pixel der ersten Pixelgruppe ausschließlich mittels der ersten Kontaktstelle von außen elektrisch kontaktierbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Formkörper als eine mechanisch
stabilisierende Komponente der Anordnung ausgebildet. Hierbei und im Folgenden bedeutet "mechanisch stabilisierend", dass die mechanische Handhabung der optoelektronischen Anordnung mittels des Formkörpers verbessert wird und dadurch
beispielsweise eine höhere externe Kraft an der
optoelektronischen Anordnung wirken kann, ohne dass diese zerstört wird. Insbesondere kann die optoelektronische
Anordnung durch den Formkörper mechanisch selbsttragend werden, das heißt, dass die optoelektronische Anordnung etwa im Rahmen eines Fertigungsverfahrens mit Werkzeugen wie beispielsweise einer Pinzette gehandhabt werden kann, ohne dass ein weiteres stützendes Element vorhanden sein muss. Die Verwendung eines Formkörpers als mechanisch
stabilisierendes Element ermöglicht insbesondere die
vereinfachte Herstellung der optoelektronischen Anordnung. Ferner garantiert der Formkörper eine hohe mechanische
Stabilität .
Es ist ferner möglich, dass auf zumindest einer der
Strahlungsdurchtrittsflachen, bevorzugt auf wenigstens 50 % der Strahlungsdurchtrittsflachen und besonders bevorzugt auf allen Strahlungsdurchtrittsflachen, ein Konversionsmaterial zur Wellenlängenkonversion der von den aktiven Bereichen emittierten und/oder absorbierten elektromagnetischen
Strahlung aufgebracht ist. Beispielsweise kann das
Konversionsmaterial als Verguss auf die
Strahlungsdurchtrittsflächen aufgebracht sein. Der Verguss kann mit einem Silikon oder einem Epoxidharz gebildet sein, in das wellenlängenkonvertierende Partikel, wie
beispielsweise Leuchtstoffteilchen oder Quantenpunkte, eingebracht sind. Alternativ kann das Konversionsmaterial als Konverterplättchen, insbesondere als keramisches
Konverterplättchen, vorliegen. Insbesondere ist es möglich, dass ein einziges Konverterplättchen auf wenigstens 50 % der Strahlungsdurchtrittsflächen aufgebracht ist. Das
Konverterplättchen kann dann ebenfalls mechanisch
stabilisierend wirken. Beispielsweise kann das
Konverterplättchen mittels Elektrophorese hergestellt sein. Zudem kann das Konversionsmaterial als Schicht auf die
Strahlungsdurchtrittsflächen, beispielsweise mittels
Sprühbeschichtung (Englisch: spray coating) , aufgebracht sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist der Formkörper mit zumindest einem der folgenden Materialien gebildet oder besteht aus einem der folgenden Materialien: Epoxidharz, Silikonharz. Diese
Materialien können insbesondere mittels eines
Formpressverfahren, eines Spritzgussverfahrens und/oder eines Spritzpressverfahrens aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die Trennstrukturen durch Gräben gebildet, die frei von dem Material der Pixel sind. Die ersten
Halbleiterbereiche, die aktiven Bereiche und/oder die zweiten Halbleiterbereiche benachbarter Pixel sind durch die Gräben räumlich voneinander getrennt. Insbesondere sind die ersten Halbleiterbereiche, die aktiven Bereiche und/oder die zweiten Halbleiterbereiche nicht durch ein Halbleitermaterial
miteinander verbunden. Bei den Gräben kann es sich
beispielsweise um Ätzgräben handeln, die bei einem
Herstellungsverfahren in eine Halbleiterschichtenfolge, aus die die ersten Halbleiterbereiche, die aktiven Bereiche und/oder die zweiten Halbleiterbereiche hervorgehen können, eingebracht worden sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung erstreckt sich der Formkörper in die Gräben. Mit anderen Worten, zwischen den Pixel ist zumindest stellenweise der Formkörper angeordnet. Insbesondere können die Gräben vollständig mit dem Formkörper gefüllt sein. Mittels des in die Gräben eingebrachten Formkörpers kann eine Verankerung des Formkörpers an den Pixeln erfolgen. Ferner kann die mechanische Stabilität der Anordnung durch das Einbringen des Formkörpers in die Gräben zusätzlich erhöht werden.
Der Formkörper kann strahlungsundurchlässig ausgebildet sein. Eine optische Trennung der Pixel kann dann beispielsweise mittels des in die Gräben eingebrachten Formkörpers erfolgen. Ferner ist es möglich, dass der Formkörper
strahlungsreflektierend ausgebildet ist. Beispielsweise können hierfür Strahlungsreflektierende Partikel in den
Formkörper eingebettet sein. Hierbei und im Folgenden ist eine Komponente der Anordnung "strahlungsundurchlässig", wenn sie für die von den aktiven Bereichen emittierte und/oder absorbierte elektromagnetische Strahlung einen
Transmissionsgrad von höchstens 40 %, bevorzugt höchstens 20 % und besonders bevorzugt höchstens 10 %, aufweist. Ferner ist eine Komponente der Anordnung hierbei und im Folgenden "strahlungsreflektierend", wenn sie für die
elektromagnetische Strahlung einen Reflexionsgrad von
wenigstens 60 %, bevorzugt wenigstens 80 % und besonders bevorzugt wenigstens 90 %, aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind die ersten Halbleiterbereiche und die aktiven Bereiche benachbarter Pixel räumlich vollständig voneinander getrennt. Mit anderen Worten, die ersten Halbleiterbereiche und die aktiven Bereiche benachbarter Pixel sind nicht durch ein Halbleitermaterial miteinander verbunden. Ferner sind die zweiten Halbleiterbereiche benachbarter Pixel über
Zwischenbereiche miteinander verbunden. Die Zwischenbereiche sind mit dem Material der zweiten Halbleiterbereiche
gebildet. Die zweiten Halbleiterbereiche der Pixel können somit zusammenhängend und einstückig ausgebildet sein.
Hierbei ist es möglich, dass die Zwischenbereiche in
vertikaler Richtung eine geringere Ausdehnung als die zweiten Halbleiterbereiche aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist ein Raum zwischen den Pixeln zumindest
bereichsweise frei von einem Halbleitermaterial. Insbesondere kann der Raum zwischen den Pixeln vollständig frei von einem Halbleitermaterial sein. Mit anderen Worten, es ist möglich, dass die ersten Halbleiterbereiche, die aktiven Bereiche und die zweiten Bereiche der Pixel nicht durch ein
Halbleitermaterial miteinander verbunden sind. Bei dem Raum zwischen den Pixeln kann es sich um die durch die Gräben gebildeten Trennstrukturen handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist eine Vielzahl von ersten Pixelgruppen
vorhanden. Jeder der ersten Pixelgruppen ist eine erste
Kontaktstruktur eineindeutig zugeordnet. Die Pixel jeder der ersten Pixelgruppen können mittels der der jeweiligen ersten Pixelgruppe eineindeutig zugeordneten ersten Kontaktebene elektrisch leitend miteinander verbunden sein. Ferner können die Pixel jeder der ersten Pixelgruppen elektrisch leitend mit der der jeweiligen ersten Pixelgruppe, insbesondere eineindeutig, zugeordneten ersten Kontaktstelle elektrisch kontaktierbar sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
optoelektronische Anordnung eine Vielzahl von zweiten
Pixelgruppen. Ferner umfasst die Anordnung zumindest eine zweite Kontaktstruktur, die zumindest eine zweite
Kontaktebene und eine zweite Kontaktstelle aufweist. Bei der zweiten Kontaktstelle kann es sich um die einzige an der Bodenfläche frei zugänglichen Kontaktstelle der zweiten Kontaktstruktur handeln. Die zweite Kontaktstelle ist an der Bodenfläche frei zugänglich. Mit anderen Worten, die zweite Kontaktstelle ist an der Bodenfläche elektrisch
kontaktierbar. Die zweite Kontaktstruktur kann dieselben
Materialien umfassen oder aus denselben Materialien gebildet sein wie die erste Kontaktstruktur. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist jeder zweiten Pixelgruppe zumindest ein Pixel jeder der ersten Pixelgruppen eindeutig zugeordnet. Umgekehrt ist es möglich, dass jedem Pixel der zweiten Pixelgruppe eine erste Pixelgruppe eindeutig zugeordnet ist. Mit anderen
Worten, jedem Pixel der optoelektronischen Anordnung ist eine einzige erste Pixelgruppe und eine einzige zweite Pixelgruppe zugeordnet. Beispielsweise sind die Pixel matrixartig an der Deckfläche angeordnet, wobei die in einer Zeile angeordneten Pixel der Matrix jeweils einer der ersten Pixelgruppen zugeordnet sind, während die in einer Spalte angeordneten Pixel der Matrix jeweils einer der zweiten Pixelgruppen zugeordnet sind. Ferner ist jeder zweiten Pixelgruppe eine zweite
Kontaktstruktur eineindeutig zugeordnet. Die zweiten
Halbleiterbereiche der Pixel der zweiten Pixelgruppe sind mittels der zweiten Kontaktebene elektrisch leitend
miteinander verbunden und mittels der zweiten Kontaktstelle elektrisch kontaktierbar . Insbesondere sind die Pixel der zweiten Pixelgruppe mit der zweiten Kontaktstelle der dieser zweiten Pixelgruppe zugeordneten zweiten Kontaktstelle elektrisch kontaktierbar. Die zweite Kontaktstelle kann hierfür denselben Aufbau wie die erste Kontaktstelle
aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung weist die zumindest eine erste Kontaktstruktur zumindest eine erste Durchkontaktierung auf, die sich in vertikaler Richtung vollständig durch den Formkörper
erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann die gegebenenfalls vorhandene zweite Kontaktstruktur zumindest eine zweite
Durchkontaktierung aufweisen, die sich in vertikaler Richtung vollständig durch den Formkörper erstreckt. Die erste Durchkontaktierung und/oder die gegebenenfalls zweite
Durchkontaktierung können in der vertikalen Richtung dieselbe Ausdehnung wie der Formkörper aufweisen. Die erste
Durchkontaktierung beziehungsweise die gegebenenfalls zweite Durchkontaktierung ist elektrisch leitend mit der ersten Kontaktebene beziehungsweise mit der zweiten Kontaktebene verbunden. Ferner ist die erste Durchkontaktierung
beziehungsweise die gegebenenfalls zweite Durchkontaktierung elektrisch leitend mit der ersten Kontaktstelle
beziehungsweise mit der zweiten Kontaktstelle verbunden.
Beispielsweise erstreckt sich die Durchkontaktierung von der Bodenfläche des Formkörpers vollständig durch den Formkörper hindurch. Besonders bevorzugt erstreckt sich die
Durchkontaktierung von der Bodenfläche des Formkörpers vollständig durch den Formkörper und durch die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge hindurch. Hierbei ist die
Durchkontaktierung bevorzugt durch ein einziges elektrisch leitfähiges Element, beispielsweise aus einem Metall, gebildet. Die Kontaktstruktur kann durch die
Durchkontaktierung, die Kontaktstelle und die Kontaktebene gebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist die
Durchkontaktierung hierbei frei von elektronischen
Bauelementen, wie Schaltern, Transistoren oder Ähnlichem.
Es ist insbesondere möglich, dass nur die zumindest eine erste und die zumindest eine zweite Kontaktstelle zur
elektrischen Kontaktierung der Anordnung vorgesehen sind. Die Anordnung umfasst dann ausschließlich elektrische
Kontaktstellen, die an der Bodenfläche angeordnet sind und an dieser frei zugänglich sind. Die elektrische Verbindung der zumindest einen ersten beziehungsweise der zumindest einen zweiten Kontaktstelle mit den ersten beziehungsweise zweiten Halbleiterbereichen, insbesondere der ersten beziehungsweise zweiten Kontaktebene, kann drahtfrei mittels der zumindest einen ersten beziehungsweise der zumindest einen zweiten Durchkontaktierung erfolgen. Die Anordnung ist insbesondere frei von einer Drahtkontaktierung .
Durch die Verwendung von Durchkontaktierungen zur
elektrischen Verbindung der Kontaktstellen und der
Halbleiterbereiche ist es insbesondere möglich, eine einfach kontaktierbare Anordnung ohne Drahtkontakte bereitzustellen. Die elektrische Kontaktierung kann insbesondere
ausschließlich an der Bodenfläche des Formkörpers erfolgen. Hierdurch kann eine Anordnung, die insbesondere matrixartig angeordnete Pixel umfasst, einfach realisiert werden. Bei der optoelektronischen Anordnung kann es sich also um einen sogenannten Flip-Chip handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung ist das Material der ersten Durchkontaktierung und/oder der gegebenenfalls zweiten Durchkontaktierung galvanisch abgeschieden. Die erste und/oder die zweite
Durchkontaktierung können jeweils zumindest ein Metall, insbesondere Kupfer, Nickel, Zinn und/oder Gold, aufweisen. Beispielsweise sind die erste und/oder die zweite
Durchkontaktierung galvanisch auf einen Teil der ersten
Kontaktebene und/oder der zweiten Kontaktebene abgeschieden.
Es ist ferner möglich, dass die zumindest eine erste
Durchkontaktierung und/oder die gegebenenfalls zumindest eine zweite Durchkontaktierung eine mechanisch stabilisierende Komponente der Anordnung bilden. Beispielsweise bilden die erste Durchkontaktierung und/oder die zweite
Durchkontaktierung gemeinsam mit dem Formkörper die einzige mechanisch stabilisierende Komponente der Anordnung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der optoelektronischen Anordnung sind alle ersten Halbleiterbereiche, alle zweiten Halbleiterbereiche beziehungsweise alle aktiven Bereiche aus einer gemeinsamen, insbesondere einzigen, ersten
Halbleiterschicht, einer gemeinsamen, insbesondere einzigen, zweiten Halbleiterschicht beziehungsweise einer gemeinsamen, insbesondere einzigen, aktiven Schicht hervorgegangen. Mit anderen Worten, die Pixel sind durch Strukturieren und zumindest teilweisem Abtragen einer Halbleiterschichtenfolge, die eine erste Halbleiterschicht, eine zweite
Halbleiterschicht und eine aktive Schicht aufweist, erzeugt.
Insbesondere ist es möglich, dass die Pixel gemeinsam, also im Waferverbund, an der Deckfläche des Formkörpers angebracht worden sind. Beispielsweise erfolgt hierfür die
Strukturierung der Halbleiterschichtenfolge nach dem
Anbringen des Formkörpers. Hierdurch ist es möglich, eine Anordnung mit einer segmentierten Leuchtfläche, bei der benachbarte Pixel in den einen geringen lateralen Abstand aufweisen, bereitzustellen. Die lateralen Abstände der Pixel sind dann beispielsweise lediglich durch die für die
Segmentierung verwendete Technik limitiert. Beispielsweise beträgt der laterale Abstand benachbarter Pixel bei der
Verwendung einer Fototechnik bei etwa 99,7% der Fälle
(sogenannter 3-Sigma-Bereich) höchstens 5 ym. Ferner ist das Erzeugen von Pixeln mit kleinen Ausdehnungen in den lateralen Richtungen möglich. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen segmentierten Pixeln beträgt der laterale Abstand bei Pixeln, die mittels einzelner Positionierung der zuvor erzeugten Pixel an der Deckfläche angebracht wurden, wenigstens 10 ym.
Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer
optoelektronischen Anordnung angegeben. Die optoelektronische Anordnung ist vorzugsweise mit dem hier beschriebenen Verfahren herstellbar. Das heißt, sämtliche für die Anordnung offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst eine Halbleiterschichtenfolge auf einem
Aufwachssubstrat bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine erste Halbleiterschicht, eine zweite
Halbleiterschicht und eine aktive Schicht. Die aktive Schicht kann zur Emission und/oder Absorption von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Trennstrukturen und die Pixel erzeugt. Hierfür wird die Halbleiterschichtenfolge stellenweise unter Verwendung eines Ätzprozesses entfernt. Insbesondere können Gräben in der Halbleiterschichtenfolge erzeugt werden, die Trennstrukturen zwischen den Pixeln bilden können. Die Strukturierung der Pixel kann beispielsweise mit einer Fototechnik erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge erzeugt. Insbesondere ist es möglich, dass der Formkörper an der dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Pixel erzeugt wird. Ein "Erzeugen" des Formkörpers bedeutet hierbei und im Folgenden, dass das
Material des Formkörpers an der Halbleiterschichtenfolge angebracht wird. Insbesondere liegt das Material des
Formkörpers für das Erzeugen des Formkörpers in flüssiger, granulärer, pastöser und/oder gasförmiger Form vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Aufwachssubstrat abgelöst. Das Ablösen kann beispielsweise unter Verwendung eines Ätzprozesses oder mittels Laser-Lift- Off erfolgen. Die optoelektronische Anordnung kann somit frei von einem Aufwachssubstrat sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge, aufweisend eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und eine aktive Schicht, auf einem Aufwachssubstrat ,
- Erzeugen der Trennstrukturen und der Pixel durch
stellenweises Entfernen der Halbleiterschichtenfolge unter Verwendung eines Ätzprozesses,
- Erzeugen des Formkörpers an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge, und
- Ablösen des Aufwachssubstrats .
Es ist möglich, dass die Verfahrensschritte in der
angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Aufbringen des Formkörpers und das Ablösen des
Aufwachssubstrats vor dem Erzeugen der Trennstrukturen und der Pixel. Mit anderen Worten, die Strukturierung der Pixel erfolgt nach dem Anbringen des Formkörpers. Insbesondere wird der Ätzprozess durchgeführt, nachdem der Formkörper an der Halbleiterschichtenfolge erzeugt wurde.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Formkörper unter Verwendung eines Vergussverfahrens
aufgebracht. Als Vergussverfahren werden hierbei und im
Folgenden beispielsweise Spritzgussverfahren,
Formpressverfahren oder Spritzpressverfahren angesehen.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Formkörper als Folie aufzulaminieren, als Lack aufzubringen und/oder mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung
aufzubringen .
Im Folgenden werden die hier beschriebene optoelektronische Anordnung sowie das hier beschriebene Verfahren zur
Herstellung einer optoelektronischen Anordnung anhand von Ausführungsbeispielen und der zugehörigen Figuren näher erläutert . Die Figuren 1 bis 7 zeigen Ausführungsbeispiele hier
beschriebener optoelektronischer Anordnungen anhand schematischer Aufsichten und Schnittdarstellungen.
Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier
beschriebenen Verfahrens zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung anhand von
schematischen Schnittdarstellungen .
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Schnittdarstellung der Figur 1A sowie der schematischen Aufsichten der Figuren 1B und IC ist ein Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen
optoelektronischen Anordnung näher erläutert. Der in der Figur 1A dargestellte Schnitt durch die Anordnung erfolgt entlang einer ersten Schnittlinie AB. Die Figur 1B zeigt eine Aufsicht von oben, während die Figur IC eine Aufsicht von unten zeigt. Hierbei und im Folgenden bezeichnet eine Aufsicht "von oben" eine Aufsicht auf
Strahlungsdurchtrittsflachen la der Pixel 1 der
optoelektronischen Anordnung, während eine Aufsicht "von unten" eine Aufsicht auf eine den
Strahlungsdurchtrittsflachen la abgewandte Seite der
Anordnung bezeichnet.
Die optoelektronische Anordnung umfasst einen Formkörper 2 mit einer Deckfläche 2a und einer der Deckfläche 2a
abgewandten Bodenfläche 2b. Die Bodenfläche 2b ist frei zugänglich. Der Formkörper 2 dient der mechanischen
Stabilisierung der Anordnung. Der Formkörper 2 erstreckt sich entlang zweier lateraler Richtungen x, y, die eine
Haupterstreckungsebene des Formkörpers aufspannen. Die
Deckfläche 2a und die Bodenfläche 2b bilden jeweils eine Hauptebene des Formkörpers.
An der Deckfläche 2a ist eine Vielzahl von Pixeln 1
angebracht. Die Pixel 1 sind einer ersten Pixelgruppe 41 zugeordnet. Ferner ist jedem Pixel 1 eine zweite Pixelgruppe 42 zugeordnet. Die optoelektronische Anordnung des in den Figuren 1A, 1B und IC gezeigten Ausführungsbeispiels umfasst - rein beispielhaft - eine einzige erste Pixelgruppe 41, wobei sämtliche Pixel 1 der Anordnung der Figuren 1A, 1B und IC der ersten Pixelgruppe 41 zugeordnet sind. Jede der zweiten Pixelgruppen 42 ist dann ein einziges Pixel 1 zugeordnet .
Jedes Pixel 1 umfasst einen ersten Halbleiterbereich 11, einen aktiven Bereich 10 und einen zweiten Halbleiterbereich 12. Der erste Halbleiterbereich 11 kann beispielsweise mit einem n-leitenden Halbleitermaterial gebildet sein. Der zweite Halbleiterbereich 12 kann mit einem p-leitenden
Halbleitermaterial gebildet sein. Ferner weist jedes Pixel 1 die dem Formkörper 2 abgewandte Strahlungsdurchtrittsflache la auf. An der
Strahlungsdurchtrittsflache la ist der zweite
Halbleiterbereich 12 aufgeraut. Die Aufrauungen dienen als
Auskoppel- beziehungsweise Einkoppelstrukturen, mittels derer die Transmission der elektromagnetischen Strahlung durch die Strahlungsdurchtrittsflache la verbessert wird. Zwischen zwei benachbarten Pixeln 1 befinden sich
Trennstrukturen 3. Seitenflächen lb der Pixel 1 grenzen direkt an die Trennstrukturen 3 an . In dem in den Figuren 1A, 1B und IC dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
Trennstrukturen 3 als Gräben ausgebildet, wobei die ersten Halbleiterbereiche 11, die aktiven Bereiche 10 und die zweiten Halbleiterbereiche 12 vollständig durch die Gräben getrennt sind.
Die optoelektronische Anordnung umfasst eine erste
Kontaktstruktur 51, 52, 53, die der ersten Pixelgruppe 41 eineindeutig zugeordnet ist. Ferner umfasst die Anordnung eine Vielzahl von zweiten Kontaktstrukturen 61, 62, 63, wobei jeder der zweiten Pixelgruppen 42 der Anordnung eine zweite Kontaktstruktur 61, 62, 63 eineindeutig zugeordnet ist.
Die erste Kontaktstruktur 51, 52, 53 umfasst eine erste
Kontaktebene 51, eine erste Kontaktstelle 52 und zumindest eine erste Durchkontaktierung 53. Die erste Kontaktebene 51 ist zusammenhängend ausgebildet. Insbesondere ist eine
Außenfläche der ersten Kontaktebene 51 in einer Aufsicht aus der vertikalen Richtung z mehrfach zusammenhängend
ausgebildet. Die erste Kontaktebene 51 ist innerhalb der Gräben der Trennstrukturen 3 frei zugänglich. Alternativ ist es möglich, dass auf die erste Kontaktebene 51 innerhalb der Gräben der Trennstrukturen 3 ein Dielektrikum aufgebracht ist. In diesem Fall ist die erste Kontaktebene 51 im Bereich der Gräben der Trennstrukturen 3 nicht frei zugänglich. Die erste Kontaktebene 51 kann mit den ersten Halbleiterbereichen 11 der Pixel 1 elektrisch leitend verbunden sein und
insbesondere in direktem Kontakt stehen. Beispielsweise können die ersten Halbleiterbereiche 11 der Pixel 1 auf einem gemeinsamen elektrischen Potenzial liegen. Die erste Kontaktebene 51 kann Strahlungsreflektierend ausgebildet sein. Die erste Kontaktebene 51 kann mit einem Metall, wie beispielsweise Silber oder Aluminium, gebildet sein oder aus einem Metall bestehen. Die erste Kontaktebene 51 ist mittels der ersten
Durchkontaktierung 53 elektrisch leitend mit der ersten
Kontaktstelle 52 verbunden. Beispielsweise ist die erste Durchkontaktierung 53 mit demselben Material wie die erste Kontaktebene 51 gebildet. Die erste Durchkontaktierung 53 kann galvanisch auf die erste Kontaktebene 51 aufgebracht sein. Beispielsweise kann die erste Durchkontaktierung 51 in einem Herstellungsverfahren in einem Verfahrensschritt, der vor dem Erzeugen des Formkörpers 2 durchgeführt wird, galvanisch abgeschieden worden sein. Insbesondere kann sich die erste Durchkontaktierung 53 in der vertikalen Richtung z vollständig durch den Formkörper 2 erstrecken.
Die erste Kontaktstelle 52 ist an der Bodenfläche 2b frei zugänglich und insbesondere elektrisch kontaktierbar
(vergleiche Figuren 1A und IC) . Die erste Kontaktstelle 52 kann mit zumindest einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, Silber, Palladium, Gold, Platin, Titan, Zinn, Kupfer oder Nickel, gebildet sein oder aus zumindest einem dieser Materialien bestehen. Zwischen dem Formkörper 2 und der ersten Kontaktebene 51 und zwischen dem Formkörper 2 und den Pixeln 1 ist eine
Isolationsschicht 71, die mit einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Siliziumnitrid oder -oxid, gebildet ist, angebracht. Die Isolationsschicht 71 kann der elektrischen Isolierung zwischen dem Material der Pixel 1 dienen, sodass eine elektrische Verbindung lediglich mittels der ersten Kontaktstruktur 51, 52, 53 und der zweiten
Kontaktstruktur 61, 62, 63 hergestellt wird. Insbesondere kann die Isolationsschicht 71 die Deckfläche 2a des
Formkörpers 2 vollständig bedecken und mit der Deckfläche 2a in direktem Kontakt stehen. Ferner ist es möglich, dass nicht von der ersten Kontaktebene 51 bedeckte Stellen einer dem Formkörper 2 zugewandten Außenfläche des ersten
Halbleiterbereichs 11 von der Isolationsschicht 71 bedeckt sind und mit dieser in direktem Kontakt stehen.
Die zweite Kontaktstruktur 61, 62, 63 umfasst eine zweite Kontaktebene 61, eine zweite Kontaktstelle 62 und eine zweite Durchkontaktierung 63. Die zweite Durchkontaktierung 63 erstreckt sich in der vertikalen Richtung z vollständig durch den Formkörper 2 hindurch. Die zweite Durchkontaktierung 63 ist zudem mit der zweiten Kontaktstelle 62 elektrisch leitend verbunden. Die zweite Kontaktstelle 62 ist an der Bodenfläche 2b frei zugänglich und insbesondere elektrisch kontaktierbar (vergleiche Figuren 1A und IC) .
Die zweite Kontaktebene 61 ist vorliegend ebenfalls als elektrische Durchkontaktierung ausgebildet, wobei sich die zweite Kontaktebene 61 ausgehend von der zweiten
Durchkontaktierung 63 durch die Isolationsschicht 71, den ersten Halbleiterbereich 11 und den aktiven Bereich 10 hindurch in den zweiten Halbleiterbereich 12 des der zweiten Durchkontaktierung 63 zugeordneten Pixels 1 hinein erstreckt. Die zweite Kontaktebene 62 und die zweite Durchkontaktierung 63 können einstückig miteinander ausgebildet sein. Die zweite Kontaktebene 61 kann von dem ersten Halbleiterbereich 11 und dem aktiven Bereich 10 mittels eines weiteren isolierenden Materials (in den Figuren nicht gezeigt) elektrisch isoliert sein .
Die erste Kontaktebene 51 umgibt die zweiten
Durchkontaktierungen 63 jeweils rahmenartig. Mit anderen Worten, in einer Aufsicht sind die zweiten
Durchkontaktierungen 63 in den lateralen Richtungen x, y zumindest stellenweise, bevorzugt vollständig, von der ersten Kontaktebene 51 umschlossen. Ferner ist die erste
Durchkontaktierung 53 lateral beabstandet zu einer der zweiten Durchkontaktierungen 63 angeordnet.
Der Formkörper 2 umgibt die erste Durchkontaktierung 53 und die zweiten Durchkontaktierungen 63 in lateralen Richtungen x, y vollständig. Insbesondere sind die ersten und die zweiten Durchkontaktierungen 53, 63 von dem Formkörper 2 lateral eingebettet.
Anhand der schematischen Aufsichten der Figuren 2A, 2B, 2C und 2D sind weitere Ausführungsbeispiele einer hier
beschriebenen optoelektronischen Anordnung näher erläutert. Es ist jeweils eine Aufsicht von oben gezeigt. Die
dargestellten Ausführungsbeispiele können entlang der ersten Schnittlinie AB beispielsweise den im Zusammenhang mit der Figur 1A diskutierten Aufbau aufweisen.
Die in den Figuren 2A, 2B, 2C und 2D dargestellten
optoelektronischen Anordnungen weisen jeweils eine Vielzahl von Pixeln 1, die jeweils zumindest einer ersten Pixelgruppe 41 und zumindest einer zweiten Pixelgruppe 42 zugeordnet sind, auf. Die Pixel 1 sind in den lateralen Richtungen x, y nebeneinander angeordnet. Hierbei unterscheidet sich der Aufbau der Ausführungsbeispiele der optoelektronischen
Anordnung der Figuren 2A, 2B, 2C und 2D wie folgt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2A weisen die Pixel 1 dieselbe Größe und insbesondere dieselben Ausdehnungen in den lateralen Richtungen x, y auf. Die Pixel 1 sind matrixartig in Zeilen 43 und Spalten 44 angeordnet. Die erste
Kontaktstelle 51 erstreckt sich über mehrere Pixel 1 einer Spalte 44 hinweg. Es ist alternativ möglich, dass die
Anordnung mehrere erste Kontaktstellen 51 aufweist. In diesem Fall können die Pixel 1 mehreren ersten Pixelgruppen 41 zugeordnet sein, wobei jeder ersten Pixelgruppe 41 eine erste Kontaktstelle 51 eineindeutig zugeordnet ist.
Die Pixel 1 des Ausführungsbeispiels der Figur 2B sind ebenfalls matrixartig angeordnet, wobei die Pixel 1
unterschiedlicher Zeilen 43 der Matrix unterschiedliche
Ausdehnungen in einer der lateralen Richtungen x, y
aufweisen .
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2C sind die Pixel 1 in Zeilen angeordnet, wobei sich die Anzahl der Pixel 1 von zumindest zwei Zeilen 43 unterscheidet und die Pixel 1 unterschiedlicher Zeilen 43 unterschiedliche Ausdehnungen in den lateralen Richtungen x, y aufweisen. Die Pixel 1 des Ausführungsbeispiels der Figur 2D weisen unterschiedliche Formen und unterschiedliche Ausdehnungen in den lateralen Richtungen x, y auf. Zumindest eines der Pixel 1 kann in einer Aufsicht ellipsenförmig, insbesondere
kreisförmig, ausgebildet sein. Die an das ellipsenförmige Pixel 1 angrenzenden Pixel 1 weisen zumindest eine gekrümmte Seitenfläche lb auf.
Anhand der in der Figur 3 gezeigten schematischen Aufsicht von oben ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung näher erläutert. Die Anordnung umfasst eine Vielzahl von Pixeln 1, die in Zeilen 43 und Spalten 44 matrixartig angeordnet sind. Rein exemplarisch sind sämtliche Pixel 1 einer einzigen ersten Pixelgruppe 41 zugeordnet. Die gestrichelten Linien zwischen den Pixeln deuten an, dass die Anzahl der Zeilen 43 und
Spalten 44 und insbesondere die Anzahl der Pixel 1 beliebig skalierbar ist. Insbesondere kann die Anzahl der Zeilen 43 und Spalten 44 an die jeweilige technische Anforderung angepasst werden. Alle Pixel 1 sind auf dem gemeinsamen
Formkörper 2 aufgebracht. Der Formkörper 2 kann die Pixel 1 in den lateralen Richtungen x, y überragen.
Anhand der in der Figur 4 gezeigten schematischen Aufsicht von oben ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen optoelektronischen Anordnung näher erläutert. Die Pixel 1 der Anordnung sind erneut matrixartig in Zeilen 43 und Spalten 44 angeordnet. Im Gegensatz zu dem in der Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Pixel 1 je einer Zeile 43 einer ersten Pixelgruppe 41 zugeordnet und die Pixel je einer Spalte 44 einer zweiten Pixelgruppe. Jedem Pixel 1 ist eine erste Pixelgruppe 41 und eine zweite
Pixelgruppe 42 zugeordnet. Die elektrische Kontaktierung der Pixel 1 der ersten
Pixelgruppe 41 erfolgt jeweils mittels einer ersten
Kontaktstruktur 51, 52, 53, die jeweils eine erste
Kontaktebene 51 und eine Kontaktstelle 52 aufweist. Ferner erfolgt die elektrische Kontaktierung der Pixel 1 der zweiten Pixelgruppe 42 jeweils mittels einer zweiten Kontaktstruktur 61, 62, 63, die jeweils eine zweite Kontaktebene 61 und eine zweite Kontaktstelle 62 aufweist. Die zweiten
Halbleiterbereiche 12 der Pixel 1 jeweils einer der zweiten Pixelgruppen 42 sind mittels der der zweiten Pixelgruppe 42 zugeordneten zweiten Kontaktebene 62 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Durch eine derartige Aufteilung in erste Pixelgruppen 41, die jeweils einer Zeile 43 zugeordnet sind, und zweite
Pixelgruppen 42, die jeweils einer Spalte 44 zugeordnet sind, ist es möglich, mittels einer geringen Anzahl an ersten beziehungsweise zweiten Kontaktstellen 52, 62 die Pixel 1 jeweils einzeln elektrisch anzusteuern.
Anhand der Schnittdarstellungen der Figuren 5A, 5B, 6A, 6B und 7 sind weitere Ausführungsbeispiele einer hier
beschriebenen optoelektronischen Anordnung näher erläutert. Die dargestellten Schnitte durch die Anordnung erfolgen entlang einer in der Figur 4 dargestellten zweiten
Schnittlinie CD beziehungsweise entlang einer dritten
Schnittlinie CD' .
Anhand der entlang der dritten Schnittlinie CD verlaufenden Schnittdarstellung der Figur 5A ist eine elektrische
Kontaktierung der Pixel 1 eines Ausführungsbeispiels der hier beschriebenen Anordnung näher erläutert. Die Trennstrukturen 3 zwischen den Pixeln 1 sind wie in dem in der Figur 1A gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Jeder zweiten Pixelgruppe 42 ist eine zweite Kontaktstruktur 61, 62, 63 mit einer zweiten Kontaktstelle 62, einer zweiten Kontaktebene 61 und zumindest einer zweiten Durchkontaktierung 63
eineindeutig zugeordnet. Die zweiten Halbleiterbereiche 12 der Pixel 1 der jeweiligen zweiten Pixelgruppe 42 sind mittels der zweiten Kontaktebene 61 elektrisch leitend miteinander verbunden. Im Fall von mehreren Pixeln 1 pro zweiter Pixelgruppe 42 kann die zweite Kontaktebene 61 die in Verbindung mit der Figur 1A erläuterte elektrische Durchkontaktierung durch die Pixel 1 und zudem eine einstückig ausgebildete elektrisch leitende Schicht, die beispielsweise mit einem Metall gebildet ist, umfassen. Die zweite Kontaktebene 61 kann zumindest stellenweise
strahlungsreflektierend ausgebildet sein. Die ersten
Halbleiterbereiche 11 der Pixel 1 können weiterhin mittels mehrerer erster Kontaktebenen 51 jeweils mit weiteren Pixeln 1 der ersten Pixelgruppe 41 elektrisch leitend verbunden sein .
Anhand der entlang der dritten Schnittlinie CD' verlaufenden Schnittdarstellung der Figur 5B ist eine elektrische
Kontaktierung der Pixel 1 eines Ausführungsbeispiels der hier beschriebenen Anordnung näher erläutert. Die elektrische Kontaktierung und Verbindung der zweiten Halbleiterbereiche 12 erfolgt mittels der zweiten Kontaktstruktur 61, 62, 63. Der Aufbau der zweiten Kontaktstruktur 61, 62, 63 entspricht dem der Figur 5A. Die ersten Halbleiterbereiche 11 sind mittels erster Kontaktstrukturen 51, 52, 53 elektrisch kontaktierbar, wobei jeder ersten Pixelgruppe 41 eine erste Kontaktstruktur 51, 52, 53 eineindeutig zugeordnet ist. Die ersten Durchkontaktierungen 53 der ersten Kontaktstrukturen 51, 52, 53 sind jeweils lateral beabstandet zu den zweiten Durchkontaktierungen 63 der zweiten Kontaktstruktur 61, 62, 63 angeordnet.
Anhand der entlang der zweiten Schnittlinie CD erfolgenden Schnittdarstellung der Figur 6A beziehungsweise der entlang der dritten Schnittlinie CD' erfolgenden Schnittdarstellung der Figur 6B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Anordnung näher erläutert. Im Gegensatz zu dem in Verbindung mit den Figuren 1A, 5A und 5B beschriebenen Ausführungsbeispielen sind nur die ersten Halbleiterbereiche 11 und die aktiven Bereiche 12 benachbarter Pixel 1
vollständig durch die als Gräben ausgebildeten
Trennstrukturen 3 voneinander getrennt. Die zweiten
Halbleiterbereiche 12 sind über Zwischenbereiche 31
miteinander verbunden. Der Formkörper 2 erstreckt sich in die als Gräben ausgebildeten Trennstrukturen 3. Die
Trennstrukturen 3 sind somit durch den Formkörper 2 gebildet. Ferner ist die Isolationsschicht 71 teilweise in den Gräben der Trennstrukturen 3 angeordnet. Eine derartige Ausbildung der Trennstrukturen 3 ist für sämtliche hier beschriebenen Ausführungsbeispiele der optoelektronischen Anordnung
möglich .
Anhand der entlang der zweiten Schnittlinie CD erfolgenden Schnittdarstellung der Figur 7 ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel der hier beschriebenen Anordnung näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem der Figur 6A, wobei die Trennstrukturen 3 nun durch ein degeneriertes Halbleitermaterial 32 gebildet sind. Beispielsweise werden hierfür bei einem
Herstellungsverfahren Bereiche der ersten Halbleiterschicht 111 zurückgesputtert . Das Zurücksputtern kann beispielsweise durch eine Behandlung der ersten Halbleiterschicht mit einem Plasma, wie beispielsweise einem Argon-Plasma, einem
Wasserstoff-Plasma und/oder einem Sauerstoff-Plasma,
erfolgen. Durch die Behandlung erfolgt eine zumindest
teilweise Zerstörung der Leitfähigkeit des Materials der ersten Halbleiterschicht 111 und damit eine Umdotierung zu dem degenerierten Halbleitermaterial 32. Das degenerierte Halbleitermaterial 32 ist insbesondere nicht-leitend
ausgebildet .
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 8A und 8B sind Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen
Verfahrens zur Herstellung einer optoelektronischen Anordnung näher erläutert. In dem ersten Verfahrensschritt der Figur 8A wird eine Halbleiterschichtenfolge 111, 101, 121, aufweisend eine erste Halbleiterschicht 111, eine aktive Schicht 101 und eine zweite Halbleiterschicht 121, auf einem Aufwachssubstrat 8 bereitgestellt. An einer dem Aufwachssubstrat 8 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 111, 101, 121 ist bereits der Formkörper 2 erzeugt. Vor dem Erzeugen des Formkörpers 2 können eine erste Kontaktstruktur 51, 52, 53 und eine zweite Kontaktstruktur 61, 62, 63 beispielsweise galvanisch an die Halbleiterschichtenfolge 111, 101, 121 abgeschieden werden.
Bei dem in der Figur 8B dargestellten Verfahrensschritt ist das Aufwachssubstrat 8 abgelöst. In die
Halbleiterschichtenfolge 111, 101, 121 sind Trennstrukturen 3 mittels Ätzens eingebracht worden. Insbesondere kann das Einbringen der Trennstrukturen 3 nach dem Anbringen des
Formkörpers 2 erfolgen. Alternativ zu dem in den Figuren 8A und 8B gezeigten
Verfahren kann das Erzeugen des Formkörpers 2 auch nach dem Strukturieren der Pixel 1 erfolgen. Das Aufwachssubstrat 8 wird dann nach dem Erzeugen der Pixel 1 abgelöst. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102015111574.3, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen i den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Pixel
10 aktiver Bereich
11 erster Halbleiterbereich
12 zweiter Halbleiterbereich
101 aktive Schicht
111 erste Halbleiterschicht
121 zweite Halbleiterschicht la Strahlungsdurchtrittsflache lb Seitenflächen
2 Formkörper
2a Deckfläche
2b Bodenfläche
3 Trennstruktur
31 Zwischenbereich
32 degenerierter Bereich
41 erste Pixelgruppe
42 zweite Pixelgruppe
43 Zeilen
44 Spalten
51 erste Kontaktebene
52 erste Kontaktstelle
53 erste Durchkontaktierung
61 zweite Kontaktebene
62 zweite Kontaktstelle
63 zweite Durchkontaktierung
71 IsolationsSchicht
8 AufwachsSubstrat
AB erste Schnittlinie
CD zweite Schnittlinie
CD' dritte Schnittlinie
x, y laterale Richtungen
z vertikale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronische Anordnung, umfassend
- einen als Träger ausgebildeten Formkörper (2) mit einer Deckfläche (2a) und einer der Deckfläche (2a) abgewandten Bodenfläche (2b) ,
- eine erste Pixelgruppe (41), der eine Vielzahl von Pixeln (1) zugeordnet ist, jeweils aufweisend einen ersten
Halbleiterbereich (11), einen zweiten Halbleiterbereich (12) und einen aktiven Bereich (10), der im Betrieb der Anordnung elektromagnetische Strahlung emittiert und/oder absorbiert,
- eine Vielzahl von Trennstrukturen (3) , die zwischen den Pixeln (1) angeordnet sind, und
- zumindest eine erste Kontaktstruktur (51, 52, 53)
aufweisend eine erste Kontaktebene (51) und eine erste
Kontaktstelle (52), die an der Bodenfläche (2b) frei
zugänglich ist, wobei
- die Pixel (1) der ersten Pixelgruppe (41) nebeneinander an der Deckfläche (2a) angeordnet sind,
- die ersten Halbleiterbereiche (11) und/oder die zweiten Halbleiterbereiche (12) benachbarter Pixel (1) der ersten Pixelgruppe (41) mittels der Trennstrukturen (3) voneinander elektrisch isoliert sind,
- der ersten Pixelgruppe (41) eine erste Kontaktstruktur (51, 52, 53) eineindeutig zugeordnet ist, und
- die ersten Halbleiterbereiche (11) der Pixel (1) der ersten Pixelgruppe (41) mittels der ersten Kontaktebene (51)
elektrisch leitend miteinander verbunden sind und mittels der ersten Kontaktstelle (52) elektrisch kontaktierbar sind.
2. Anordnung nach dem vorherigen Anspruch,
bei der die erste Kontaktstelle (52) die einzige an der
Bodenfläche (2b) frei zugängliche Kontaktstelle der zumindest einen ersten Kontaktstruktur (51, 52, 53) ist.
3. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei der der Formkörper (2) als eine mechanisch
stabilisierende Komponente der Anordnung ausgebildet ist.
4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem der Formkörper (2) mit zumindest einem der folgenden Materialien gebildet oder aus einem der folgenden Materialien besteht: Epoxidharz, Silikonharz.
5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die Trennstrukturen (3) durch Gräben gebildet sind, die frei von dem Material der Pixel (1) sind und die ersten Halbleiterbereiche (11), die aktiven Bereiche (10) und/oder die zweiten Halbleiterbereiche (12) benachbarter Pixel durch die Gräben räumlich voneinander getrennt sind.
6. Anordnung nach dem vorherigen Anspruch,
bei der sich der Formkörper (2) in die Gräben erstreckt.
7. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem die ersten Halbleiterbereiche (11) und die aktiven Bereiche (10) benachbarter Pixel (1) durch die
Trennstrukturen (3) räumlich vollständig voneinander getrennt sind und bei dem die zweiten Halbleiterbereiche (12)
benachbarter Pixel (1) über Zwischenbereiche (31), die mit dem Material der zweiten Halbleiterbereiche (12) gebildet sind, miteinander verbunden sind.
8. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei dem ein Raum zwischen den Pixeln (1) zumindest
bereichsweise frei von einem Halbleitermaterial ist.
9. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei der eine Vielzahl von ersten Pixelgruppen (41) vorhanden ist, wobei jeder ersten Pixelgruppe (41) eine erste
Kontaktstruktur (51, 52, 53) eineindeutig zugeordnet ist.
10. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
ferner umfassend
- eine Vielzahl von zweiten Pixelgruppen (42),
- zumindest eine zweite Kontaktstruktur (61, 62, 63)
aufweisend zumindest eine zweite Kontaktebene (61) und eine zweite Kontaktstelle (62), die an der Bodenfläche (2b) des Formkörpers (2) frei zugänglich ist, wobei
- jeder zweiten Pixelgruppe (42) zumindest ein Pixel (1) jeder der ersten Pixelgruppen (41) eindeutig zugeordnet ist
- jeder zweiten Pixelgruppe (42) eine zweite Kontaktstruktur (61, 62, 63) eineindeutig zugeordnet ist,
- die zweiten Halbleiterbereiche (12) der Pixel (1) der zweiten Pixelgruppe (42) mittels der zweiten Kontaktebene (61) elektrisch leitend miteinander verbunden sind und mittels der zweiten Kontaktstelle (62) elektrisch
kontaktierbar sind.
11. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei der die zumindest eine erste Kontaktstruktur (51, 52, 53) und/oder falls vorhanden die zumindest eine zweite
Kontaktstruktur (61, 62, 63) zumindest eine erste
Durchkontaktierung (53) beziehungsweise gegebenenfalls zumindest eine zweite Durchkontaktierung (63) aufweist, die sich in der vertikalen Richtung (z) vollständig durch den Formkörper (2) erstreckt, wobei die erste Durchkontaktierung (53) beziehungsweise die gegebenenfalls zweite
Durchkontaktierung (63) elektrisch leitend mit der ersten Kontaktstelle (52) beziehungsweise gegebenenfalls mit der zweiten Kontaktstelle (62) verbunden ist.
12. Anordnung nach dem vorherigen Anspruch,
bei der das Material der ersten Durchkontaktierung (53) und/oder der gegebenenfalls zweiten Durchkontaktierung (63) galvanisch abgeschieden ist.
13. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
die frei von einer Drahtkontaktierung ist.
14. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
bei der alle ersten Halbleiterbereiche (11), alle zweiten
Halbleiterbereiche (12) beziehungsweise alle aktiven Bereiche (10) aus einer gemeinsamen ersten Halbleiterschicht (111), einer gemeinsamen zweiten Halbleiterschicht (121)
beziehungsweise einer gemeinsamen aktiven Schicht (101) hervorgegangen sind.
15. Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen
Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche,
aufweisend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer Halbleiterschichtenfolge (111, 121, 101), aufweisend eine erste Halbleiterschicht (111), eine zweite Halbleiterschicht (121) und eine aktive Schicht (101), auf einem Aufwachssubstrat (8),
- Erzeugen der Trennstrukturen (3) und der Pixel (1) durch stellenweises Entfernen der Halbleiterschichtenfolge (111,
121, 101) unter Verwendung eines Ätzprozesses,
- Erzeugen des Formkörpers (2) an einer dem Aufwachssubstrat (8) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (111, 121, 101), und - Ablösen des Aufwachssubstrats (8) .
16. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,
wobei das Aufbringen des Formkörpers (2) und das Ablösen des Aufwachssubstrats (8) vor dem Erzeugen der Trennstrukturen (3) und der Pixel (1) erfolgen.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der Formkörper (2) mit einem Vergussverfahren
aufgebracht wird.
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