WO2017009281A1 - Optoelektronisches halbleiterbauteil und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauteils - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an optoelectronic
- Semiconductor device and a method for producing an optoelectronic semiconductor device In surface-emitting semiconductor devices having a top-side contact, the light emission across the top thereof can be reduced by contact structures.
- a layer for current spreading can be arranged on the semiconductor component, which is transparent.
- the invention is based on the object
- An optoelectronic semiconductor component comprises a light-emitting semiconductor body having a radiation side, a current spreading layer which is arranged on the emission side of the semiconductor body and at least thereof
- the current spreading layer comprises a light emitted from the semiconductor body light transparent electrically conductive material and particles of another material, and an electrical contact, which on a side facing away from the semiconductor body of the
- the light-emitting semiconductor body may advantageously be formed as a surface-emitting semiconductor chip.
- the semiconductor body is advantageously contacted from the emission side, whereby by means of the current expansion layer as homogeneous as possible a current distribution over the
- the semiconductor body In order to ensure radiation as well as contact of the semiconductor body with the current spreading layer, it comprises a transparent and electrically conductive material, for example ITO or zinc oxide.
- the current spreading layer advantageously covers the semiconductor body at the emission side at least partially. Furthermore, it is possible for the current spreading layer to have a
- a surface coverage of the electrical contact on the current spreading layer is much smaller than a surface occupation of the current spreading layer on the semiconductor body.
- the particles of the further material are advantageously distributed as homogeneously as possible in the current spreading layer.
- optical properties and the electrical conductivity of the current spreading layer can advantageously be influenced.
- the transparent electrically conductive material and the particles of the further material advantageously form a composite material, which the
- the particles of the further material have a refractive index n3, which is different from a refractive index nl of the transparent material.
- optical properties of the current spreading layer are determined by the refractive index of the materials containing the
- the particles may be homogeneously distributed in the transparent material of the current spreading layer, whereby a homogeneous change of a mean refractive index n 2 of the
- Refractive index n2 of the current spreading layer is between the refractive indices of the transparent material n1 and the particle n3. This changes the middle one
- Refractive index n2 depending on the proportion of materials with refractive indices nl and n3.
- the refractive index n3 of the particles of the other material is greater than the refractive index nl of the transparent material.
- the average refractive index n2 is increased to a corresponding extent depending on the proportion of the particles in the current spreading layer of n1. In this way, the particles change the transmission properties of the current spreading layer for light. With an altered average refractive index n2, the angular condition for total reflection of light at the interface of the current spreading layer and the semiconductor body changes, and hence, the
- Semiconductor devices include the particles further
- the particles which Ti02 ⁇ comprise particles allow an increase in the average refractive index n2 and are advantageously used together with the transparent material to form the current spreading layer as a composite material.
- an electrical resistance of the current spreading layer can be minimized and the outcoupling of light simultaneously maximized.
- the transparent material comprises a transparent conductive oxide.
- ITO As a transparent conductive oxide is particularly suitable ITO.
- ITO is particularly suitable ITO.
- ITO is possible that ITO together with
- Particles of a further material is applied to a radiation side of the semiconductor body and the
- the current spreading layer has a mean refractive index n2 of greater than or equal to 2.
- the average refractive index n2 of the current spreading layer is greater than two in order to reduce a total reflection of light in the transition between the semiconductor body and current spreading layer. Since transparent conductive oxides, in particular ITO, have a refractive index of less than two can the mean refractive index n2 of the current spreading layer may advantageously be increased by the particles of the further material above the value of two. According to one embodiment of the optoelectronic
- the electrical contact is at least partially formed as a contact web.
- the electrical contact comprises, for example
- the contact extends as a contact web over a radiation side of the current spreading layer and has one in relation to the width of the
- the contact web has a width of less than 20%, advantageously less than 10% or less than 5% of the width of the
- Semiconductor component is disposed between the current spreading layer and the semiconductor body, a further layer which comprises a transparent conductive material and is free of the particles of the further material.
- the further layer advantageously comprises a transparent conductive oxide.
- the further layer advantageously does not comprise particles of the further material.
- the further layer has a refractive index n4 which, for example, is equal to the refractive index n1 of the transparent conductive material of the
- the current spreading layer may be increased if the thickness of the further layer does not exceed a critical value.
- the further layer advantageously has a thickness of less than or equal to 30 nm. In this way, a simultaneous reduction of electrical resistance and a
- Semiconductor device includes the semiconductor device
- the light-emitting semiconductor body may advantageously comprise a semiconductor layer sequence which is disposed on a
- Semiconductor body at least partially covered. Furthermore, an electrical contact is arranged on the current spreading layer.
- Semiconductor bodies can by deposition processes
- Applying process can be adapted to a specification and the materials are advantageously distributed homogeneously over the emission side of the semiconductor body. So it is also possible, a sequence of layers on the
- a further layer which advantageously comprises a transparent electrically conductive material but no particles of a further material can be arranged between the semiconductor body and the current spreading layer comprising the particles of the further material.
- Sputtering is well suited to materials such as transparent conductive oxides as well as particles
- sputtering is also suitable for distributing the materials as far as possible homogeneously over the emission surface when applied to the emission surface and for advantageously forming various materials as a composite material.
- the transparent conductive material and the particles of the further material may be evaporated.
- Refractive index n2 of the current spreading layer to a
- the particles of the further material have a higher refractive index n3 than the transparent conductive material.
- the middle refractive index n3 the refractive index of the transparent conductive material.
- Current spreading layer can be adjusted so that a
- FIGS. 1 a and 1 b show an optoelectronic semiconductor component in a schematic side view
- FIGS. 2 a, 2 b and 2 c show an electrical contact on a current spreading layer
- FIG. 3 shows a current spreading layer on a semiconductor body.
- FIG. 1 a shows a schematic side view of an optoelectronic semiconductor component 10 with a light-emitting semiconductor body 1 with a radiation side 1 a, on which a current spreading layer 2 is arranged and partially covers the emission side 1 a.
- Stromholzweitungs slaughter 2 is advantageous power from an electrical contact 3, which on a the
- Material 2 a and 2 b of a further material comprises, wherein the transparent electrically conductive material 2 a comprises, for example, ITO and the particles 2 b comprise, for example, T1O 2 .
- the particles 2b and the transparent electrically conductive material 2 a comprises, for example, ITO and the particles 2 b comprise, for example, T1O 2 .
- electrically conductive material 2a form the
- Composite material and the particles 2b are advantageously distributed homogeneously in the current spreading layer 2.
- the particles 2b have a refractive index n3, which is advantageously greater than a refractive index n1 of the
- FIG. 1b shows an optoelectronic semiconductor component 10 similar to FIG. 1a with the difference that the
- Semiconductor body 1 comprises a further layer 9, which comprises a transparent conductive material 2a and is free of the particles of the further material.
- the further layer 9 has a refractive index n4 which, for example, is equal to the refractive index n1 of the transparent conductive material of the
- the further layer 9 advantageously has a thickness D of less than or equal to 30 nm. However, the thickness D of the further layer 9
- the further layer 9 is thin enough that it advantageously does not act purely optically on the photons from the semiconductor body and a wave function of the photons at the interface of the semiconductor body with the further layer with the Stromaufweitungstik 2 can interact with the particles 2b. In this way, a simultaneous reduction of electrical resistance to current injection in the
- Layer 9 may be formed as a separate layer.
- FIG. 2 a shows a top view of an optoelectronic semiconductor component 10, wherein an electrical contact 3 is arranged on a current spreading layer 2.
- Current spreading layer 2 comprises a contact web K, which advantageously has a width of less than 20%, advantageously less than 10% or less than 5% of the width of the current spreading layer 2.
- FIG. 2b shows the electrical contact 3 on the
- the semiconductor body 1 may comprise, for example, a sapphire substrate.
- FIG. 2c shows an optoelectronic semiconductor component 10 in a plan view, wherein the semiconductor body has no connection point for an external contact on the
- Stream spreading layer 2 comprises, but of a
- FIG. 3 shows the semiconductor body 1 in one
- Semiconductor body emitted light transparent electrically conductive material 2a and 2b particles of another
- Material on a radiation side la of the semiconductor body 1 are applied, for example by sputtering, and form the current spreading layer 2 as a composite material.
- the proportions of the transparent electrically conductive material 2a and of the particles 2b of a further material can be varied accordingly.
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- Led Devices (AREA)
Abstract
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil(10) angegeben umfassend einen Licht emittierenden Halbleiterkörper (1) mit einer Abstrahlseite (1a), eine Stromaufweitungsschicht (2), welche an der Abstrahlseite (1a) des Halbleiterkörpers (1) angeordnet ist und diese zumindest teilweise abdeckt, wobei die Stromaufweitungsschicht (2) ein für das vom Halbleiterkörper (1) abgestrahlte Licht transparentes elektrisch leitfähiges Material (2a) und Partikel(2b) eines weiteren Materials umfasst, und einen elektrischen Kontakt (3), welcher auf einer dem Halbleiterkörper (1) abgewandten Seite (2c) der Stromaufweitungsschicht (2) angeordnet ist.
Description
Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches
Halbleiterbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils . Bei oberflächenemittierenden Halbleiterbauteilen mit einer Oberseitenkontaktierung kann die Lichtemission über deren Oberseite durch Kontaktstrukturen verringert werden. Zur flächigen Stromeinprägung in Halbleiterschichten eines oberflächenemittierenden Halbleiterbauteils kann eine Schicht zur Stromaufweitung auf dem Halbleiterbauteil angeordnet sein, welche transparent ist. Die Ausdehnung von
reflektierenden oder zumindest abschattenden
Kontaktstrukturen kann dadurch auf der Abstrahlseite des Halbleiterbauteils verringert werden. Zur effizienten
Auskopplung des Lichts aus dem Halbleiterbauteil weisen herkömmliche transparente Stromaufweitungsschichten
allerdings einen zu geringen Brechungsindex auf, wodurch ein zu hoher Anteil des Lichts durch Totalreflexion an der
Grenzfläche zwischen dem Halbleiterkörper und der
Stromaufweitungsschicht im Halbleiterbauteil verbleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Halbleiterbauteil mit einer verbesserten Kontaktierung eines Halbleiterkörpers an dessen abstrahlender Oberseite im
Hinblick auf eine verbesserte Stromeinprägung in den
Halbleiterkörper und eine verbesserte Auskopplung von
Strahlung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kontaktierung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Erzeugnis und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauteil umfasst einen Licht emittierenden Halbleiterkörper mit einer Abstrahlseite, eine Stromaufweitungsschicht , welche an der Abstrahlseite des Halbleiterkörpers angeordnet ist und diese zumindest
teilweise abdeckt, wobei die Stromaufweitungsschicht ein für das vom Halbleiterkörper abgestrahlte Licht transparentes elektrisch leitfähiges Material und Partikel eines weiteren Materials umfasst, sowie einen elektrischen Kontakt, welcher auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der
Stromaufweitungsschicht angeordnet ist.
Der Licht emittierende Halbleiterkörper kann vorteilhaft als ein oberflächenemittierender Halbleiterchip ausgebildet sein. Der Halbleiterkörper ist vorteilhaft von der Abstrahlseite her kontaktiert, wobei mittels der Stromaufweitungsschicht eine möglichst homogene Stromverteilung über die
Abstrahlseite und Stromeinprägung in den Halbleiterkörper erzielt wird. Damit eine Abstrahlung sowie eine Kontaktierung des Halbleiterkörpers durch die Stromaufweitungsschicht gewährleistet ist, umfasst diese ein transparentes und elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise ITO oder Zinkoxid . Die Stromaufweitungsschicht bedeckt den Halbleiterkörper an der Abstrahlseite vorteilhaft zumindest teilweise. Weiterhin ist es möglich, dass die Stromaufweitungsschicht einen
Bereich einer aktiven Zone des Halbleiterkörpers, in welcher
im Betrieb des Halbleiterbauteils Licht generiert wird, teilweise oder ganz überdeckt. Es ist vorteilhaft auch möglich, dass die Stromaufweitungsschicht die Abstrahlseite vollständig überdeckt.
Durch einen elektrischen Kontakt auf der
Stromaufweitungsschicht wird ein Strom in die
Stromaufweitungsschicht eingespeist, wobei der elektrische
Kontakt die Stromaufweitungsschicht vorteilhaft nicht
vollständig bedeckt. Vorteilhaft ist eine Flächenbelegung des elektrischen Kontakts auf der Stromaufweitungsschicht viel geringer als eine Flächenbelegung der Stromaufweitungsschicht auf dem Halbleiterkörper. Dadurch wird ein Abschattungseffekt durch den elektrischen Kontakt für Licht, welches durch die Stromaufweitungsschicht ausgekopplet wird, verringert.
Die Partikel des weiteren Materials sind vorteilhaft in der Stromaufweitungsschicht möglichst homogen verteilt. Mittels der Partikel können vorteilhaft optische Eigenschaften sowie die elektrische Leitfähigkeit der Stromaufweitungsschicht beeinflusst werden. Das transparente elektrisch leitfähige Material und die Partikel des weiteren Materials bilden vorteilhaft einen Materialverbund, welcher die
Stromaufweitungsschicht bildet.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils weisen die Partikel des weiteren Materials einen Brechungsindex n3 auf, welcher von einem Brechungsindex nl des transparenten Materials verschieden ist.
Die optischen Eigenschaften der Stromaufweitungsschicht werden vom Brechungsindex der Materialien, welche die
Stromaufweitungsschicht umfasst, beeinflusst. Vorteilhaft
können die Partikel homogen in dem transparenten Material der Stromaufweitungsschicht verteilt sein, wodurch eine homogene Veränderung eines mittleren Brechungsindex n2 der
Stromaufweitungsschicht resultiert. Der mittlere
Brechungsindex n2 der Stromaufweitungsschicht liegt zwischen den Brechungsindices des transparenten Materials nl und der Partikel n3. Dadurch verändert sich der mittlere
Brechungsindex n2 je nach Anteil der Materialien mit den Brechungsindices nl und n3.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils ist der Brechungsindex n3 der Partikel des weiteren Materials größer als der Brechungsindex nl des transparenten Materials.
Mit einem Brechungsindex n3 der Partikel, welcher größer ist als der Brechungsindex nl des transparenten Materials wird der mittlere Brechungsindex n2 je nach Anteil der Partikel in der Stromaufweitungsschicht vom Wert nl in entsprechendem Maße vergrößert. Auf diese Weise verändern die Partikel die Transmissionseigenschaften der Stromaufweitungsschicht für Licht. Mit einem veränderten mittleren Brechungsindex n2 verändert sich die Winkelbedingung für eine Totalreflexion von Licht an der Grenzfläche der Stromaufweitungsschicht und des Halbleiterkörpers, und folglich ist die
Auskopplungseffizienz aus dem Halbleiterkörper auf dem die Stromaufweitungsschicht angeordnet ist, vergrößert.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils umfassen die Partikel des weiteren
Materials Ti02.
Die Partikel, welche Ti02~Partikel umfassen, ermöglichen eine Erhöhung des mittleren Brechungsindex n2 und eignen sich vorteilhaft dazu zusammen mit dem transparenten Material die Stromaufweitungsschicht als einen Materialverbund zu bilden. Vorteilhaft kann durch gezieltes Einbringen der Partikel in die Stromaufweitungsschicht ein elektrischer Widerstand der Stromaufweitungsschicht minimiert und die Auskopplung von Licht gleichzeitig maximiert werden. Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils umfasst das transparente Material ein transparentes leitfähiges Oxid.
Als transparentes leitfähiges Oxid eignet sich insbesondere ITO. Vorteilhaft ist es möglich, dass ITO zusammen mit
Partikeln eines weiteren Materials auf einer Abstrahlseite des Halbleiterkörpers aufgebracht ist und die
Stromaufweitungsschicht als einen Materialverbund bildet. Durch die elektrische Leitfähigkeit des ITO kann die
Stromaufweitungsschicht über einen elektrischen Kontakt angeschlossen werden.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils weist die Stromaufweitungsschicht einen mittleren Brechungsindex n2 von größer oder gleich 2 auf.
Zur Erhöhung der Auskopplung von Licht aus dem
Halbleiterkörper erweist es sich als vorteilhaft, dass der mittlere Brechungsindex n2 der Stromaufweitungsschicht größer ist als zwei, um eine Totalreflexion von Licht beim Übergang zwischen Halbleiterkörper und Stromaufweitungsschicht zu verringern. Da transparente leitfähige Oxide, insbesondere ITO, einen Brechungsindex von kleiner zwei aufweisen, kann
der mittlere Brechungsindex n2 der Stromaufweitungsschicht vorteilhaft durch die Partikel des weiteren Materials über den Wert von zwei erhöht sein. Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils ist der elektrische Kontakt zumindest teilweise als Kontaktsteg ausgeformt.
Der elektrische Kontakt umfasst beispielsweise eine
Anschlussstelle, an welcher eine Kontaktierung mittels eines Bonddrahtes oder weiterer Bauteile erfolgt. Weiterhin
erstreckt sich der Kontakt vorteilhaft als Kontaktsteg über eine Abstrahlseite der Stromaufweitungsschicht und weist dabei eine im Verhältnis zur Breite der
Stromaufweitungsschicht geringe Breite, beispielsweise von höchstens 10 % der Breite der Stromaufweitungsschicht , auf. So kann eine Kontaktierung der Stromaufweitungsschicht erzielt werden und Abschattungseffekte durch den Kontakt minimiert werden. Vorteilhaft weist der Kontaktsteg eine Breite von weniger als 20 %, vorteilhaft von weniger als 10 % oder von weniger als 5 % der Breite der
Stromaufweitungsschicht auf.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils ist zwischen der Stromaufweitungsschicht und dem Halbleiterkörper eine weitere Schicht angeordnet, welche ein transparentes leitfähiges Material umfasst und frei von den Partikeln des weiteren Materials ist. Die weitere Schicht umfasst vorteilhaft ein transparentes leitfähiges Oxid. Allerdings umfasst die weitere Schicht vorteilhaft keine Partikel des weiteren Materials.
Vorteilhaft weist die weitere Schicht einen Brechungsindex n4
auf, welcher beispielsweise gleich dem Brechungsindex nl des transparenten leitfähigen Materials der
Stromaufweitungsschicht ist und geringer ist als der mittlere Brechungsindex n2 der Stromaufweitungsschicht . Mittels einer solchen weiteren Schicht kann vorteilhaft der elektrische Widerstand unterhalb der Stromaufweitungsschicht minimiert werden und der Strom aus der Stromaufweitungsschicht
vorteilhaft gut in den Halbleiterkörper eingeprägt werden. Zwar wird durch die weitere Schicht die durch die
Stromaufweitungsschicht verbesserte Auskopplung des Lichts aus dem Halbleiterkörper abgeschwächt, allerdings kann die Auskopplung gegenüber einer herkömmlichen
Stromaufweitungsschicht dennoch erhöht sein, falls die Dicke der weiteren Schicht einen kritischen Wert nicht übersteigt. Die weitere Schicht weist vorteilhaft eine Dicke von kleiner gleich 30 nm auf. Auf diese Weise wird eine gleichzeitige Verringerung des elektrischen Widerstands und eine
Optimierung der Auskopplung von Licht durch die weitere
Schicht erzielt.
Gemäß einer Ausführungsform des optoelektronischen
Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil ein
Saphirsubstrat . Der Licht emittierende Halbleiterkörper kann vorteilhaft eine Halbleiterschichtenfolge umfassen, welche auf einem
Saphirsubstrat aufgebracht ist.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils wird ein Licht emittierender
Halbleiterkörper bereitgestellt. Weiterhin erfolgt ein
Herstellen einer Stromaufweitungsschicht , durch
gleichzeitiges Aufbringen eines für das vom Halbleiterkörper
abgestrahlte Licht transparenten elektrisch leitfähigen
Materials und Partikeln eines weiteren Materials auf einer Abstrahlseite des Halbleiterkörpers, wobei die
Stromaufweitungsschicht die Abstrahlseite des
Halbleiterkörpers zumindest teilweise bedeckt. Weiterhin wird ein elektrischer Kontakt auf der Stromaufweitungsschicht angeordnet .
Auf dem vorteilhaft als oberflächenemittierenden
Halbleiterchip ausgebildeten Licht emittierenden
Halbleiterkörper können durch Abscheidungsprozesse
unterschiedliche Materialien auf dessen Abstrahlseite
aufgebracht werden, so dass diese nach dem Aufbringen
vorteilhaft einen festen Materialverbund als
Stromaufweitungsschicht bilden. Die Anteile der
aufzubringenden Materialien können während des
Aufbringungsprozesses an eine Vorgabe angepasst werden und die Materialien vorteilhaft homogen über die Abstrahlseite des Halbleiterkörpers verteilt werden. So ist es weiterhin auch möglich, eine Abfolge von Schichten auf den
Halbleiterkörper aufzubringen, in welchen die Anteile der Materialien variieren. So kann beispielweise eine weitere Schicht, welche vorteilhaft ein transparentes elektrisch leitfähiges Material jedoch keine Partikel eines weiteren Materials umfasst, zwischen dem Halbleiterkörper und der Stromaufweitungsschicht , welche die Partikel des weiteren Materials umfasst, angeordnet werden.
Zur Erhöhung eines mittleren Brechungsindex der
Stromaufweitungsschicht kann der Anteil der Partikel eines weiteren Materials erhöht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Herstellen der StromaufWeitungsschicht mittels
gleichzeitigen Sputterns des transparenten Materials und der Partikel des weiteren Materials.
Sputtern eignet sich vorteilhaft gut um Materialien wie transparente leitfähige Oxide sowie Partikel aus
beispielsweise T1O2 auf eine Abstrahlfläche des
Halbleiterkörpers aufzubringen, insbesondere gleichzeitig aufzubringen, und dabei den Anteil der jeweiligen Materialien auf der Abstrahlfläche zu steuern. Weiterhin eignet sich Sputtern auch dazu, die Materialien beim Aufbringen auf die Abstrahlfläche weitestgehend homogen über die Abstrahlfläche zu verteilen und verschiedene Materialien vorteilhaft als einen Materialverbund auszubilden. Alternativ dazu kann das transparente leitfähige Material und die Partikel des weiteren Materials aufgedampft werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden beim Herstellen der StromaufWeitungsschicht ein Anteil des transparenten Materials und ein Anteil der Partikel des weiteren Materials zur Einstellung eines mittleren
Brechungsindex n2 der StromaufWeitungsschicht an eine
vorgegebene Größe angepasst.
Vorteilhaft weisen die Partikel des weiteren Materials einen höheren Brechungsindex n3 als das transparente leitfähige Material auf. Um beispielsweise eine verbesserte Auskopplung aus dem Halbleiterkörper zu erzielen, wird der mittlere
Brechungsindex n2 der StromaufWeitungsschicht durch den
Anteil der Partikel des weiteren Materials beim Aufbringen des transparenten Materials und der Partikel vergrößert.
Entsprechend des erwünschten Grades der Auskopplung kann beim
Aufbringen der Anteil der Partikel oder der Anteil des transparenten Materials im Materialverbund der
Stromaufweitungsschicht so angepasst werden, dass ein
vorgegebener mittlerer Brechungsindex n2 der
Stromaufweitungsschicht erzielt wird. Es ist weiterhin auch möglich, dass während des Aufbringens die Anteile der
Partikel und des transparenten Materials verändert werden und somit die Anteile und der mittlere Brechungsindex n2 der Stromaufweitungsschicht innerhalb der fertiggestellten
Stromaufweitungsschicht mit Distanz von der Abstrahlfläche des Halbleiterkörpers variieren.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus dem im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigen:
Figuren la und lb ein optoelektronisches Halbleiterbauteil in einer schematischen Seitenansicht,
Figuren 2a, 2b und 2c einen elektrischen Kontakt auf einer Stromaufweitungsschicht , und Figur 3 ein Herstellen einer Stromaufweitungsschicht auf einem Halbleiterkörper.
Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die in den Figuren dargestellten Bestandteile sowie die
Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Die Figur la zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 mit einem Licht emittierenden Halbleiterkörper 1 mit einer Abstrahlseite la, auf welcher eine StromaufWeitungsschicht 2 angeordnet ist und die Abstrahlseite la teilweise abdeckt. Durch die
Stromaufweitungsschicht 2 wird vorteilhaft Strom von einem elektrischen Kontakt 3, welcher auf einer dem
Halbleiterkörper 1 abgewandten Seite der
Stromaufweitungsschicht 2 angeordnet ist in den
Halbleiterkörper 1 eingespeist, wobei der Strom vorteilhaft über die gesamte Kontaktfläche der Stromaufweitungsschicht 2 mit der Abstrahlseite la des Halbleiterkörpers 1 in diesen eingespeist wird. Um eine Abschattung des abgestrahlten
Lichts zu minimieren wird der elektrische Kontakt 3 nur auf einem möglichst geringen Teilbereich auf der
Stromaufweitungsschicht 2 angeordnet.
Weiterhin zeigt die Figur la, dass die
Stromaufweitungsschicht 2 ein für das vom Halbleiterkörper 1 abgestrahlte Licht transparentes elektrisch leitfähiges
Material 2a und Partikel 2b eines weiteren Materials umfasst, wobei das transparente elektrisch leitfähige Material 2a beispielsweise ITO umfasst und die Partikel 2b beispielsweise T1O2 umfassen. Die Partikel 2b und das transparente
elektrisch leitfähige Material 2a bilden die
Stromaufweitungsschicht 2 hierbei als einen festen
Materialverbund aus und die Partikel 2b sind vorteilhaft homogen in der Stromaufweitungsschicht 2 verteilt. Die Partikel 2b weisen einen Brechungsindex n3 auf, welcher vorteilhaft größer ist als ein Brechungsindex nl des
transparenten Materials. Dabei wird ein im Materialverbund der Stromaufweitungsschicht 2 resultierender Brechungsindex
n2 je nach Anteil der Partikel 2b in der
Stromaufweitungsschicht 2 vom Wert nl des Brechungsindex des transparenten Materials 2a vergrößert. Dies bewirkt eine Veränderung der Transmissionseigenschaften der
Stromaufweitungsschicht 2 für Licht gegenüber einer
Stromaufweitungsschicht 2 ohne Partikel 2b, was die
Winkelbedingung für eine Totalreflexion von Licht an der Grenzfläche der Stromaufweitungsschicht und des
Halbleiterkörpers verändert. Mit einer verringerten
Totalreflexion von Licht an der Grenzfläche des
Halbleiterkörpers mit der Stromaufweitungsschicht 2 wird die Auskopplungseffizienz aus dem Halbleiterkörper vergrößert.
Die Figur lb zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 ähnlich der Figur la mit dem Unterschied, dass die
Stromaufweitungsschicht 2 an der Abstrahlseite la des
Halbleiterkörpers 1 eine weitere Schicht 9 umfasst, welche ein transparentes leitfähiges Material 2a umfasst und frei von den Partikeln des weiteren Materials ist.
Die weitere Schicht 9 weist einen Brechungsindex n4 auf, welcher beispielsweise gleich dem Brechungsindex nl des transparenten leitfähigen Materials der
Stromaufweitungsschicht 2 ist und geringer ist als der mittlere Brechungsindex n2 der Stromaufweitungsschicht mit den Partikeln des weiteren Materials. Die weitere Schicht 9 weist vorteilhaft eine Dicke D von kleiner gleich 30 nm auf. Allerdings muss die Dicke D der weiteren Schicht 9
vorteilhaft zumindest 10 nm betragen. Dadurch ist die weitere Schicht 9 dünn genug, damit diese vorteilhaft nicht rein optisch auf die Photonen aus den Halbleiterkörper wirkt und eine Wellenfunktion der Photonen an der Grenzfläche des Halbleiterkörpers mit der weiteren Schicht mit der
Stromaufweitungsschicht 2 mit den Partikeln 2b wechselwirken kann. Auf diese Weise wird eine gleichzeitige Verringerung des elektrischen Widerstands zur Stromeinprägung in den
Halbleiterkörper 1 und eine Optimierung der Auskopplung von Licht durch die weitere Schicht 9 erzielt. Die weitere
Schicht 9 kann als eigene Schicht ausgebildet sein.
Die Figur 2a zeigt in einer Draufsicht ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10, wobei ein elektrischer Kontakt 3 auf einer Stromaufweitungsschicht 2 angeordnet ist. Eine
Anschlussstelle S ist auf der Stromaufweitungsschicht 2 angeordnet, an welcher eine Kontaktierung mittels
beispielsweise eines Bonddrahtes erfolgt. Die
Stromaufweitungsschicht 2 umfasst einen Kontaktsteg K, welcher vorteilhaft eine Breite von weniger als 20 %, vorteilhaft von weniger als 10 % oder von weniger als 5 % der Breite der Stromaufweitungsschicht 2 aufweist.
Die im Vergleich zur Stromaufweitungsschicht 2
verhältnismäßig schmale Ausführung des Kontaktstegs minimiert die Abschattungseffekte durch den Kontakt 3.
Die Figur 2b zeigt den elektrischen Kontakt 3 auf der
Stromaufweitungsschicht 2 aus der Figur 2a in einer
schematischen seitlichen Schnittansicht entlang einer Linie A aus der Figur 2a. Der Halbleiterkörper 1 kann beispielsweise ein Saphirsubstrat umfassen.
Die Figur 2c zeigt ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 10 in einer Draufsicht, wobei der Halbleiterkörper keine Anschlussstelle für eine externe Kontaktierung auf der
Stromaufweitungsschicht 2 umfasst, sondern von einem
Rahmenbereich 3a aus, welcher den Halbleiterkörper und die
Stromaufweitungsschicht 2 lateral umgibt, mehrere Kontaktstege K auf die Abstrahlseite der
Stromaufweitungsschicht 2 geführt sind. Diese Ausführung eignet sich insbesondere für substratlose Halbleiterchips.
Die Figur 3 zeigt den Halbleiterkörper 1 in einer
schematischen Seitenansicht während der Herstellung der
Stromaufweitungsschicht 2, wobei ein für das vom
Halbleiterkörper abgestrahlte Licht transparentes elektrisch leitfähiges Material 2a und Partikel 2b eines weiteren
Materials auf einer Abstrahlseite la des Halbleiterkörpers 1 aufgebracht werden, beispielsweise mittels Sputterns, und die Stromaufweitungsschicht 2 als einen Materialverbund bilden. Hierbei können je nach Vorgabe die Anteile des transparenten elektrisch leitfähigen Materials 2a und der Partikel 2b eines weiteren Materials entsprechend variiert werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 111 573.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Licht emittierender Halbleiterkörper
la Abstrahlseite
2 Stromaufweitungsschicht
2a transparentes elektrisch leitfähiges Material
2b Partikel
2c dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der
StromaufweitungsSchicht
3 elektrischer Kontakt
3a Rahmenbereich
9 weitere Schicht aus transparentem leitfähigem Material D Dicke der weiteren Schicht
10 optoelektronisches Halbleiterbauteil
K Kontaktsteg
S Anschlussstelle
Claims
1. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) umfassend
- einen Licht emittierenden Halbleiterkörper (1) mit einer Abstrahlseite (la),
- eine StromaufWeitungsschicht (2), welche an der
Abstrahlseite (la) des Halbleiterkörpers (1) angeordnet ist und diese zumindest teilweise abdeckt, wobei die Stromaufweitungsschicht (2) ein für das vom
Halbleiterkörper (1) abgestrahlte Licht transparentes elektrisch leitfähiges Material (2a) und Partikel (2b) eines weiteren Materials umfasst, und
- einen elektrischen Kontakt (3) , welcher auf einer dem Halbleiterkörper (1) abgewandten Seite (2c) der
Stromaufweitungsschicht (2) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Partikel (2b) des weiteren Materials einen Brechungsindex n3 aufweisen, welcher von einem
Brechungsindex nl des transparenten Materials (2a) verschieden ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Brechungsindex n3 der Partikel (2b) des weiteren Materials größer ist als der Brechungsindex nl des transparenten Materials (2a) .
4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Partikel (2b) des weiteren Materials T1O2
umfassen .
5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das transparente Material (2a) ein transparentes leitfähiges Oxid umfasst.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die StromaufWeitungsschicht (2) einen mittleren Brechungsindex n2 von größer oder gleich 2 aufweist.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem der elektrische Kontakt (3) zumindest teilweise als Kontaktsteg ausgeformt ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem zwischen der StromaufWeitungsschicht (2) und dem Halbleiterkörper (1) eine weitere Schicht (9) angeordnet ist, welche ein transparentes leitfähiges Material umfasst und frei von den Partikeln (2b) des weiteren Materials ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem das Halbleiterbauteil (10) ein Saphirsubstrat umfasst .
10. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils (10) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Licht emittierenden
Halbleiterkörpers (1),
- Herstellen einer StromaufWeitungsschicht (2), durch gleichzeitiges Aufbringen eines für das vom
Halbleiterkörper (1) abgestrahlte Licht transparenten elektrisch leitfähigen Materials (2a) und Partikeln (2b) eines weiteren Materials auf einer Abstrahlseite (la) des Halbleiterkörpers (1), wobei die
Stromaufweitungsschicht (2) die Abstrahlseite (la) des Halbleiterkörpers (1) zumindest teilweise bedeckt, und
- Anordnen eines elektrischen Kontaktes (3) auf der Stromaufweitungsschicht (2).
11. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem das Herstellen der Stromaufweitungsschicht (2) mittels gleichzeitigen Sputterns des transparenten
Materials (2a) und der Partikel (2b) des weiteren
Materials erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
bei dem beim Herstellen der Stromaufweitungsschicht (2) ein Anteil des transparenten Materials (2a) und ein Anteil der Partikel (2b) des weiteren Materials zur Einstellung eines mittleren Brechungsindex n2 der
Stromaufweitungsschicht (2) an eine vorgegebene Größe angepasst werden.
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