WO2019042814A1 - Strahlungsemittierender halbleiterchip - Google Patents

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WO2019042814A1
WO2019042814A1 PCT/EP2018/072492 EP2018072492W WO2019042814A1 WO 2019042814 A1 WO2019042814 A1 WO 2019042814A1 EP 2018072492 W EP2018072492 W EP 2018072492W WO 2019042814 A1 WO2019042814 A1 WO 2019042814A1
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radiation
contact
semiconductor chip
semiconductor
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PCT/EP2018/072492
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Fabian Kopp
Attila Molnar
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Definitions

  • the present application relates to a
  • One task is to use a radiation-emitting
  • Specify semiconductor chip which is characterized in particular at higher applied voltages by a high efficiency and low absorption losses.
  • This task is among others by a
  • a radiation-emitting semiconductor chip comprising a semiconductor body is specified.
  • the semiconductor body has an active region provided for generating radiation.
  • the active area is for
  • the active region is in particular arranged between a first semiconductor layer and a second semiconductor layer, wherein the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are at least locally separated from one another with respect to their conductivity type
  • the first semiconductor layer, the second semiconductor layer and the active region may each be formed as a single layer or as a multilayer.
  • Segments each having a separation structure is formed in the semiconductor body. In the lateral direction of the active region, therefore, the segments are not directly electrically conductively connected to one another. In other words, the segments of the active region are not electrically conductively connected in a plane passing through the active regions. In the production of the radiation-emitting semiconductor chip, all segments of the active region expediently emerge from a common active layer sequence.
  • the separation structure may further comprise one or more semiconductor layers, in particular also all
  • the separation structure separates the second semiconductor layer of adjacent segments from each other, wherein the second semiconductor layer is disposed between the active region and a substrate of the semiconductor chip.
  • the separation structure extends in vertical Direction through the entire semiconductor body to the
  • a lateral direction is understood to mean a direction which runs parallel to a main extension plane of the active region. Accordingly, a vertical runs
  • Segments electrically interconnected in series The higher the number of segments connected in series, the higher the voltage that can be externally applied to the radiation-emitting semiconductor chip.
  • At least one segment is a first contact layer with a first
  • the first contact layer has
  • the first contact finger structure is for lateral distribution of
  • Charge carriers such as holes, provided, which are impressed in the operation of the radiation-emitting semiconductor chip over the first contact surface.
  • radiation-emitting semiconductor chips is at least one segment, a second contact layer with a second
  • the second contact layer has
  • the second contact finger structure is provided for the lateral distribution of charge carriers, for example electrons, which are impressed over the second contact surface during operation of the radiation-emitting semiconductor chip.
  • Contact layer may in places a direct electrical contact exist, for example, in a contact region for a series electrical connection of two segments.
  • first contact layer and the second contact layer in the contact region directly adjoin one another.
  • radiation-emitting semiconductor chips overlap the first contact finger structure and the second contact finger structure in plan view of the semiconductor chip at least in places. Areas in which the first contact finger structure and the second contact finger structure overlap can be used both for the lateral current distribution for the contacting of the first semiconductor layer and for the lateral current distribution for the contacting of the second semiconductor layer. These areas are therefore both for the lateral distribution of electrons and for the lateral distribution of Holes usable. For example, there is at least 10%, at least 30% or at least 90% of the first
  • Radiation generation can be used in addition to the charge carrier distribution over the first contact finger structure can be used. Opposite a radiation-emitting
  • contact layers for example the first contact layer, may also have at least one contact finger, which is formed without overlapping with the other, for example the second, contact layer.
  • the first contact surface and the second contact surface are in contrast to this
  • the first contact finger structure may have a number of contact fingers that are greater than or equal to the
  • Number of contact fingers of the second contact finger structure is.
  • a contact finger structure is generally understood a portion of a contact layer, which provided in comparison to that for the external electrical contact
  • Contact surface has a comparatively small extent at least in a lateral direction.
  • radiation-emitting semiconductor chips comprises the
  • Radiation-emitting semiconductor chip a semiconductor body having a first semiconductor layer, a second
  • the active area is in
  • Divided segments wherein between adjacent segments each have a separation structure is formed in the semiconductor body.
  • the plurality of segments are connected to each other electrically in series and / or in parallel.
  • At least one segment is a first contact layer with a first
  • Contact finger structure for electrically contacting the first semiconductor layer and a second contact layer having a second contact finger structure for electrical
  • radiation-emitting semiconductor chips overlap at least between two segments, the first contact layer and the second contact layer in plan view of the semiconductor chip with the separation structure.
  • the first contact layer overlaps at least between two segments, the first contact layer and the second contact layer in plan view of the semiconductor chip with the separation structure.
  • the first contact layer overlaps at least between two segments, the first contact layer and the second contact layer in plan view of the semiconductor chip with the separation structure.
  • Radiation-emitting semiconductor chips overlaps at least between two segments in plan view of the semiconductor chip, either only the first contact layer or only the second contact layer with the separation structure.
  • Separation structure is laterally spaced.
  • a contact area between the first contact layer and the second contact layer and the separation structure are in
  • the separation structure is formed by a separation trench, which in the vertical direction into the semiconductor body, in particular
  • Semiconductor body at least locally or completely removed.
  • the separation trench is filled to at least 30% of its vertical extent with an electrically insulating filler, in particular at least 70% or at least 90%. Even with a comparatively large vertical extent of the separation trench, it is thus ensured in a simple manner that layers to be guided over the trench in the lateral direction can be reliably formed and, in particular, that no edges with large differences in height must be formed.
  • the electrically insulating filler extends
  • the electrically insulating filling material for example, directly adjoins the
  • a side surface of the separation trench is inclined at an angle of at most 70 ° to a main extension plane of the active region
  • the thickness of the applied coating on the side surface is proportional to the cosine of the angle. Due to a shallow angle of the side surface is therefore a sufficient
  • the separation structure is formed by means of a region of the semiconductor body, in which an electrical conductivity compared to a laterally adjacent material of the semiconductor body is modified, in particular reduced.
  • the semiconductor material of the semiconductor body is not removed, but merely modified in terms of its conductivity such that no or no significant
  • Such a region which may in particular be electrically insulating, may, for example, by
  • Ion implantation can be achieved. According to at least one embodiment of the
  • Current distribution layer is electrically conductively connected to the first contact layer.
  • the borders are conductively connected to the first contact layer.
  • Connection layer is electrically conductively connected to the first contact layer, for example via the
  • the terminal layer directly adjoin the first contact layer.
  • Connection layer electrically conductively connected to the first semiconductor layer.
  • Partial area in which the power distribution layer is not immediately adjacent The subarea thus provides one
  • Carrier injection can be controlled in a targeted manner.
  • Insulation layer contains, for example, a dielectric material.
  • the dielectric material is an electrically weak or non-conductive,
  • Insulation layer contains, for example, at least one of the following materials: silicon nitride, silicon dioxide,
  • Silicon oxynitride alumina, titania, tantalum oxide, niobium oxide.
  • the insulation layer covers, for example, at least 30%, for example at least 50%, at least 70% or at least 90% of the total base area of the semiconductor chip in plan view.
  • the insulation layer covers at most 99% of the entire base area of the semiconductor chip in plan view.
  • the insulation layer is in places
  • connection layer arranged between the connection layer and the current distribution layer, in particular seen in the vertical direction.
  • the insulation layer may be arranged in the vertical direction between the first contact layer and the second contact layer. According to at least one embodiment of the
  • Insulation layer the connection layer to at least 30% of the surface of the connection layer.
  • the connection layer to at least 30% of the surface of the connection layer.
  • connection layer to at least 50%, at least 70% or at least 90%.
  • the insulation layer can therefore cover the connection layer over a large area.
  • the insulating layer covers the
  • Connection layer up to 95% or at most 99%.
  • Insulation layer at least one opening.
  • the terminal layer and the current distribution layer in the opening adjoin one another. In other words, those are
  • connection layer and the power distribution layer in the region of the opening electrically connected to each other.
  • connection layer and the current distribution layer adjoin one another only in the at least one opening.
  • the opening is surrounded by the material of the insulating layer along its entire circumference.
  • the opening is at least partially with material of the
  • Insulation layer on a plurality of openings. About the position of the openings is in the manufacture of the
  • the openings are in terms of their
  • a distance between two adjacent openings is, for example, between 5 ym inclusive and 60 ym inclusive, approximately between 20 ym inclusive and 50 ym inclusive.
  • Diameter of the openings is in particular between 0.5 and 20 ym including 20 ym,
  • the openings may also differ from each other in terms of their shape and / or size.
  • one or more openings may be provided on the edge of the semiconductor chip, which openings are larger than openings in the center region of the semiconductor chip.
  • Insulation layer is formed as a filter layer, which predominantly transmits the radiation incident within a first angular range and within a second
  • Predominantly means in particular that at least 60% of the radiation is transmitted or reflected.
  • angles of the first angle range relative to the vertical direction are smaller than the angles of the second angle range. Radiation which impinges on the insulating layer at comparatively steep angles is thus predominantly transmitted, while comparatively flat incident radiation is predominantly reflected.
  • Insulation layer downstream layers, for example in the current distribution layer, can be reduced.
  • Limit angle of the total reflection determined which can be derived from the refractive index of the semiconductor body and the refractive index of the surrounding medium.
  • Angle range includes angles that are smaller than this limit.
  • the second angle range includes
  • Insulation layer may consist of a single layer. This means in particular that the insulation layer is formed homogeneously and is formed, for example, from a single dielectric material.
  • the dielectric is formed homogeneously and is formed, for example, from a single dielectric material.
  • Material advantageously has a matched refractive index, where "adapted" means that the refractive index of the dielectric material is greater than or equal to the refractive index of a medium surrounding the insulating layer comprises elements which encase the semiconductor body and in particular have a protective function, for example the semiconductor body may be a surrounding medium
  • the insulating layer formed in particular as a filter layer is multi-layered formed and has at least two sub-layers, which differ in their refractive index from each other.
  • the filter layer comprises a layer sequence of alternating partial layers with higher
  • the higher refractive index sublayers have a smaller thickness than the lower refractive index sublayers.
  • the particular has as a filter layer
  • formed insulating layer has a thickness between
  • the desired thickness of the insulating layer including 400 nm and including 800 nm.
  • multilayer structure better than can be achieved by a single-layer structure.
  • a thickness of between 400 nm and 800 nm inclusive a suitable compromise between production costs and filter characteristics can be achieved.
  • Insulation layer to the connection layer and to the
  • Insulation layer no further layers.
  • Words is the insulation layer at least in places the single layer disposed between the terminal layer and the current distribution layer.
  • Terminal layer has a smaller thickness than the
  • Power distribution layer at least twice as thick as the connection layer. For example, a thickness of the
  • Terminal layer between 3 nm and
  • a thickness of the current distribution layer is, for example, between 30 nm and 200 nm inclusive, approximately between 50 nm and 150 nm inclusive.
  • the current distribution layer is characterized by a thickness of approximately 30 nm greater transverse conductivity than the terminal layer.
  • the connecting layer also has lower absorption losses due to the lower thickness
  • Terminal layer passing radiation.
  • Radiation absorption losses in the current distribution layer can be reduced by means of the insulating layer acting in particular as a filter layer.
  • the insulating layer acting in particular as a filter layer By means of the combination of a connection layer and a
  • Insulation layer a high transverse conductivity at
  • Radiation-emitting semiconductor chips overlap at least 50% of the total area of the second contact finger structure with the first contact finger structure. In other words, at least half of that of the second
  • Semiconductor body at least one recess extending from the radiation exit surface through the active region.
  • the second is
  • the second contact layer in the recess electrically conductively connected to the semiconductor body.
  • the second contact layer directly adjoins the semiconductor body, in particular the second semiconductor layer.
  • the recess may also be completely filled with material of the second contact layer.
  • Radiation-emitting semiconductor chips contains the
  • Terminal layer and / or the power distribution layer of a TCO material are Terminal layer and / or the power distribution layer of a TCO material.
  • Conductive oxides in short "TCO" are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO)
  • metal oxides such as, for example, zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO)
  • Metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 also include ternary metal oxygen compounds such as Zn 2 SnO 4, Cd SnO 3, Zn SnO 3, Mgln 204, GalnO 3, Zn 2 In 2 O 5 or In 4 Sn 3 O 12 or mixtures of different transparent conductive oxides into the group of TCOs.
  • TCOs do not necessarily correspond to one
  • the terminal layer and the current distribution layer may be formed of the same material. Alternatively, the terminal layer and the current distribution layer may also be p- or n-doped.
  • the terminal layer and the current distribution layer may be formed of the same material. Alternatively, the terminal layer and the current distribution layer may also be p- or n-doped.
  • the second contact layer has a mirror layer.
  • silver, aluminum or rhodium are suitable for the mirror layer.
  • the mirror layer has a thickness of between 300 nm and 2 ym inclusive.
  • the second contact layer has a contact-making layer.
  • Contacting layer is intended to produce a good ohmic contact to the semiconductor body, in particular to the second semiconductor layer.
  • the contact layer has a thickness of between 3 nm and 100 nm inclusive. In particular, the thickness of the contact-making layer is at most 50 nm, at most 20 nm or at most 5 nm.
  • the contact-providing layer is arranged in particular between the mirror layer and the second semiconductor layer.
  • the mirror layer is thus also a material that would form a comparatively poor contact to the semiconductor body, such as silver to n-type nitride compound semiconductor material.
  • the contact layer contains a TCO material, such as ITO or ZnO. In particular, with a TCO material for contact layer and silver for the
  • a contact layer can be realized, which is characterized by a high reflectivity and at the same time a good electrical contact to the second semiconductor layer.
  • the contact layer may also contain a metal, such as Ti or Cr. According to at least one embodiment of the
  • the second contact layer has a barrier layer.
  • the mirror layer between the contact-making layer and the Barrier layer arranged.
  • a barrier layer for example, a metal, such as Ti, Pt, Cu, Rh, Ni, W or Au or a TCO material, such as ITO or ZnO is suitable.
  • the barrier layer has a thickness of between 30 nm and 400 nm inclusive.
  • the mirror layer can be encapsulated.
  • the mirror layer is therefore also a material in which the risk of migration, for example, due to moisture, exists.
  • the materials mentioned and / or at least one or even all layers can also be used for the first contact layer.
  • the following effects can be achieved with the described radiation-emitting semiconductor chip.
  • the segments can be arranged in two or more strands, wherein the strands are interconnected in parallel and the segments of a strand are connected to each other in series.
  • the regions in which a metal layer, for example the first contact layer or the second contact layer, directly adjoin the semiconductor chip are reduced. As a result, the brightness of the radiation-emitting semiconductor chip increases with the same operating current.
  • Insulation layer reduced.
  • the first Insulation layer Insulation layer reduced.
  • Insulation layer the function of an angle-selective
  • the areas in which the highest current density occurs during operation of the semiconductor chip can be set by means of the at least one opening of the insulation layer. In particular, these areas may be laterally spaced from the first contact layer. For example, the areas where the highest current density occurs may also be laterally spaced from the first contact finger structure.
  • the second contact layer itself can be characterized by particularly low absorption losses, in particular by a multilayer structure with a contact-making
  • FIGS. 1A, 1B and IC illustrate an exemplary embodiment of a
  • Figure 7 shows an embodiment of a
  • Radiation-emitting semiconductor chip 1 shown in plan view, wherein the figures 1B and IC respectively represent sectional views along the lines BB ⁇ and CC ⁇ .
  • the radiation-emitting semiconductor chip 1 has a
  • the semiconductor body 2 with a semiconductor layer sequence on.
  • the semiconductor body 2 comprises in particular a to
  • Conductivity type eg, p-type
  • second semiconductor layer 22 of the first conductivity type e.g, p-type
  • the semiconductor body 2 in particular the active region 20, is preferably based on a III-V compound semiconductor material, in particular on one
  • Nitride compound semiconductor material “Based on nitride compound semiconductor material"
  • At least one layer of the semiconductor regions comprises a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m ini- n - comprises m N, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • This material does not necessarily have to be mathematically exact
  • composition according to the above formula may contain one or more dopants as well as additional
  • the semiconductor body 2 is arranged on a substrate 29.
  • the substrate is a growth substrate for the epitaxial deposition of the semiconductor layer sequence of the semiconductor body.
  • a semiconductor body based on nitride compound semiconductor material is suitable
  • sapphire silicon carbide
  • silicon silicon
  • Gallium nitride as a growth substrate.
  • substrate 29 On a side facing away from the substrate 29
  • the first contact layer 3 has a first one
  • Contact layer 4 has one for the external electrical
  • the first contact layer 3 also has a first one
  • the second contact layer 4 has a second contact finger structure 45, which is electrically conductively connected to the second contact surface 41.
  • the active region 20 is subdivided into a plurality of segments 23, in FIG. 1A by way of example into three segments.
  • the segments 23 are each electrically interconnected in series. Opposite a segment with a
  • FIG. 1A This is illustrated in FIG. 1A by means of a unit cell 11
  • the unit cell faces
  • All segments of the semiconductor chip 1 can be externally contacted via exactly one first contact surface 31 and exactly one second contact surface of the semiconductor chip.
  • the segments 23 may in particular be designed so that the active regions in plan view of the semiconductor chip have the same or substantially the same active surface 20, for example with a deviation of at most 20% or at most 10%.
  • parts of the semiconductor chip may in particular be designed so that the active regions in plan view of the semiconductor chip have the same or substantially the same active surface 20, for example with a deviation of at most 20% or at most 10%.
  • a separation structure 8 is arranged in each case.
  • the separation structure is formed by means of a separation trench 81.
  • the separating trench cuts through the semiconductor layer sequence of the
  • a bottom surface 811 of the separation trench is formed by the substrate 29.
  • the substrate 29 is electrical
  • the first contact layer 3 of a segment 23 and the second contact layer 4 of an adjacent segment 23 are electrically conductively connected to one another in a contact region 39 and directly adjoin one another there. This results in an electrical series connection of these segments.
  • the first contact layer 3 of a segment 23 and the second contact layer 4 of an adjacent segment 23 continue to overlap with the separation structure 8. Both contact layers cover in places the bottom surface 811 of FIG.
  • a side surface 810 of the separation trench 81 is inclined at an angle of at most 70 ° to a main extension plane of the active region, preferably of at most 65 ° or
  • the segments 23 are each assigned a first contact finger structure 35 and a second contact finger structure 45. These each have two contact fingers, which together rotate the respective segment frame-shaped. Deviating from this, however, other structures are conceivable, for example curved contact fingers running in places, a comb-shaped
  • Contact finger structures similar to the veining of a leaf.
  • the number of contact fingers is variable within wide limits.
  • Contact finger structure 45 may also be different from each other. For example, the number of contact fingers of the first contact finger structure is greater than the number of
  • Contact finger structure 45 overlap in plan view of the radiation-emitting semiconductor chip 1. In this way, areas of the semiconductor chip, in which the active area 20 anyway for the formation of the second
  • the first Contact finger structure 35 have at least one contact finger, at least over half its
  • the insulation layer 6 covers in regions the radiation exit surface 28 of the semiconductor body 2. In the exemplary embodiment shown, the insulation layer 6 furthermore covers the radiation layer
  • the semiconductor chip 1 further comprises a
  • connection layer 52 is over the connection layer 52
  • the insulating layer 6 has a plurality of openings 60 in which the current distribution layer 51 and the connection layer 52 is in places the insulating layer 6 is arranged, in particular seen in the vertical direction.
  • the insulating layer 6 has a plurality of openings 60 in which the current distribution layer 51 and the
  • Terminal layer 52 adjacent to each other. In the operation of the radiation-emitting semiconductor chip is in the
  • the openings 60 are expediently arranged in the lateral direction such that in the segments 23 in the lateral direction in each case a homogeneous as possible
  • the arrangement of the openings on the radiation exit surface 28 is also based on the respective material parameters of
  • Radiation exit surface 28 may be provided with more openings than central portions of the radiation exit surface. The distances between the openings can be between
  • a suitable diameter of the openings is in particular between 1 ym inclusive and 15 ym inclusive, approximately between 2 ym inclusive and 6 ym inclusive.
  • the insulating layer 6 Despite the openings 60, the insulating layer 6, the
  • connection layer over a large area, for example at least
  • the insulating layer covers the
  • Terminal layer 52 at most 90% or at most 95%.
  • the terminal layer 52 has a smaller thickness than the current distribution layer 51. In contrast to
  • connection layer 52 does not have high transverse conductivity.
  • the insulating layer 6 can fulfill the function of a filter layer, wherein the filter layer for radiation which runs at comparatively large angles to the normal to the main extension plane of the active region 20 has a higher reflectivity than for radiation which impinges at a comparatively small angle to the normal.
  • the insulating layer may, for example, at least 50%, about at least 70% or Cover at least 90% of the total footprint of the semiconductor chip in plan view. Absorption losses can thus be avoided particularly efficiently by means of the insulating layer 6. In particular, for radiation in a first angular range, the transmission compared to a conventional
  • the first angular range denotes angle with 0 ° ⁇ ⁇ « / / dead
  • Limit angle of total reflection indicates. At angles that are greater than the critical angle tot / that is, in a second angular range with a tot ⁇ ex -S 90 °, the absorption in the described semiconductor chip is considerably reduced compared to a conventional semiconductor chip.
  • the first angle range represents a conical area with a major axis parallel to the vertical direction
  • Total reflection a tot is determined by the refractive index of the semiconductor body 2 and the refractive index of the surrounding medium, wherein, for example, one of GaN
  • a particularly efficient filtering effect can result from a multilayer configuration of the insulating layer with an alternating arrangement of layers with lower and higher refractive index.
  • the multilayer configuration of the insulating layer is not explicitly shown in FIG. 1B. Also with one
  • the radiation-emitting semiconductor chip 1 may be partially closed by a passivation layer (not explicitly shown in the figures for the sake of simplicity).
  • the passivation layer serves in particular for the protection of the
  • Semiconductor body from external stresses such as moisture, dust or mechanical stress.
  • the current distribution layer 51 and the connection layer 52 may each be the same material or each other
  • the current distribution layer and the connection layer preferably contain a TCO material, for example ITO.
  • the first contact layer 3 and the second contact layer 4 or at least a sub-layer thereof may respectively
  • the second contact layer 4 may in particular be designed as a multilayer. This is not shown in the figures for the sake of simplicity.
  • the second contact layer has, for example, a contact-making layer, a
  • silver or aluminum is suitable for the mirror layer.
  • silver can be particularly high
  • the mirror layer has a thickness of between 300 nm and 2 ym inclusive.
  • the contact-making layer By means of the contact-making layer, a good ohmic contact to the semiconductor body can be formed, in particular also when using a material for the mirror layer, which would form a relatively poor contact to the semiconductor body, such as silver to n-type nitride compound semiconductor material.
  • the contact layer has a thickness of between 3 nm and 100 nm inclusive.
  • the contact layer is in particular arranged between the mirror layer and the second semiconductor layer.
  • the contact layer contains a TCO material, such as ITO or ZnO.
  • the second contact layer may be characterized by a high reflectivity and at the same time a good electrical contact to the second semiconductor layer.
  • barrier layer for example, a
  • the barrier layer has a
  • the mirror layer can be encapsulated.
  • a material is also suitable in which the risk of migration, for example due to moisture, exists, in particular silver.
  • the first contact layer 3 can also be multilayered
  • the substrate 29 for example a sapphire substrate, may have a structuring 290 as shown in FIG. in particular on the semiconductor body 2 facing side.
  • the substrate has a concave-convex topology.
  • the silicon carbide, silicon or gallium nitride or consists of such a material may also find a substrate application, the silicon carbide, silicon or gallium nitride or consists of such a material.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a radiation-emitting semiconductor chip, the figure representing a section along the line DD 'of FIG. 1A.
  • the first contact finger structure 35 has a
  • Subregion 37 in which the current distribution layer 51 is not directly adjacent to the first contact finger structure 35.
  • the first contact finger structure 35 thus has subregions in which the current distribution layer 51 to the first
  • Carrier takes place.
  • Insulation layer 6 is formed so that the
  • Embodiment may also find application in the section shown in Figure 1B.
  • the insulating layer 6 thus serves in the
  • the first semiconductor layer 21 is covered by the insulating layer 6 in a region adjacent to the side surface 250 of the recess 25. Too much carrier injection compared to other lateral areas
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of a radiation-emitting semiconductor chip 1, the figure representing a sectional view along the line CC 'of FIG. 1A. This embodiment corresponds substantially to that described in connection with FIGS. 1A to 1C
  • the first contact layer 3 is over the side surfaces 810 of the separation trench 81 to
  • the first contact layer 3 and the second contact layer 4 directly adjoin one another. Seen in the lateral direction, a part of the first semiconductor layer 21 and the active region 20 is arranged between the contact region 39 and the separating structure 8.
  • Contact layer 4 directly adjoin the substrate 29 in the region of the separation trench 81.
  • a bottom surface 811 of the separation trench 81 is completely covered with the insulation layer 6.
  • FIG. 4 shows a section along the line CC 'of FIG. 1A.
  • the separating trench 81 is at least partially filled, in the exemplary embodiment shown, completely with an electrically insulating filling material 89.
  • the filling material is particularly suitable
  • dielectric material for example one of the
  • the first contact layer 3 and the second contact layer 4 can thereby be completely planar or at least in the
  • the dividing trench 81 does not have to be completely filled with the filling material 89. It may also be sufficient
  • FIG. 5 shows a section along the line CC 'of FIG. 1A. This embodiment substantially corresponds to the embodiment described in connection with FIG. In contrast, the dividing trench 81 is as in
  • an electrically insulating filling material 89 is filled.
  • the electrically insulating filling material 89 may be located in the separating trench. In this case, no metal layer is arranged in the separation trench.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is shown in Fig. 6, and the figure is a sectional view taken along the line CC 'of Fig. 1A.
  • the separating structure 8 is formed by means of a region 85 of the semiconductor body 2, the electrical conductivity being deliberately reduced locally with respect to the adjacent material.
  • the region 85 is electrically insulating.
  • the region can be produced, for example, by ion implantation.
  • the material of the second semiconductor layer 22 is thus in
  • Contact layer 4 can be carried out as described in connection with FIG. In contrast to FIG. 4, however, no filling material 89 is required in order to form the first contact layer 3 and the second contact layer 4 planar or at least substantially planar. In the region of the separation structure 8 are only the first
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of a radiation-emitting semiconductor chip 1. This embodiment corresponds essentially to the
  • Radiation-emitting semiconductor chip two strands 231 of segments 23, wherein the strands 231 are electrically connected in parallel to each other.
  • the segments 23 within a strand 231 are electrically interconnected in series. Overall, therefore, all the segments 23 of the semiconductor chip 1 are connected to one another in a series-parallel connection and externally electrically accessible via the first contact surface 31 and the second contact surface 41.
  • the radiation-emitting semiconductor chip two strands 231 of segments 23, wherein the strands 231 are electrically connected in parallel to each other.
  • the segments 23 within a strand 231 are electrically interconnected in series. Overall, therefore, all the segments 23 of the semiconductor chip 1 are connected to one another in a series-parallel connection and externally electrically accessible via the first contact surface 31 and the second contact surface 41.
  • Semiconductor chip 1 also have more than two strands 231 and / or more than three segments per strand.
  • the first contact finger structures 35 of adjacent strands are electrically connected to one another via a first strand connector 2311. Accordingly, the second
  • the operating current through the optoelectronic semiconductor chip 1 can be increased overall without the current per segment increasing.

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Abstract

Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) angegeben, umfassend - einen Halbleiterkörper (2), der eine erste Halbleiterschicht (21), eine zweite Halbleiterschicht (22) und einen zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordneten und zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist; - der aktive Bereich in Draufsicht auf den Halbleiterchip in eine Mehrzahl von Segmenten (23) unterteilt ist, wobei zwischen benachbarten Segmenten jeweils eine Trennstruktur (8) im Halbleiterkörper ausgebildet ist; - die Mehrzahl von Segmenten zueinander elektrisch in Serie und/oder parallel verschaltet ist; und - zumindest einem Segment eine erste Kontaktschicht (3) mit einer ersten Kontaktfingerstruktur (35) zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und eine zweite Kontaktschicht (4) mit einer zweiten Kontaktfingerstruktur (45) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht zugeordnet sind, wobei die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen.

Description

Beschreibung
STRAHLUNGSEMI IERENDER HALBLEITERCHIP Die vorliegende Anmeldung betrifft einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip .
Für den effizienten Betrieb von strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelementen wie beispielsweise Leuchtdioden- Halbleiterchips ist eine effiziente Stromverteilung in lateraler Richtung gewünscht. Hierfür können beispielsweise metallische Kontaktstrukturen oder transparente leitfähige Schichten Anwendung finden. Dies kann jedoch zu
Absorptionsverlusten führen, wodurch sich die Effizienz des Halbleiterchips verringert. Zudem sind solche Halbleiterchips oftmals nur bei vergleichsweise geringen Spannungen
betreibbar .
Eine Aufgabe ist es, einen strahlungsemittierenden
Halbleiterchip anzugeben, der sich insbesondere auch bei höheren anliegenden Spannungen durch eine hohe Effizienz und geringe Absorptionsverluste auszeichnet.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben, der einen Halbleiterkörper umfasst. Der Halbleiterkörper weist einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Beispielsweise ist der aktive Bereich zur
Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Der aktive Bereich ist insbesondere zwischen einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht angeordnet, wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht zumindest stellenweise bezüglich ihres Leitungstyps voneinander
verschieden sind, sodass sich der aktive Bereich in einem pn- Übergang befindet. Die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und der aktive Bereich können jeweils einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der aktive
Bereich in Draufsicht auf den Halbleiterchip in eine Mehrzahl von Segmenten unterteilt, wobei zwischen benachbarten
Segmenten jeweils eine Trennstruktur im Halbleiterkörper ausgebildet ist. In lateraler Richtung des aktiven Bereichs sind die Segmente also nicht unmittelbar elektrisch leitend miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind die Segmente des aktiven Bereichs in einer durch die aktiven Bereiche verlaufenden Ebene nicht elektrisch leitend miteinander verbunden. Bei der Herstellung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips gehen zweckmäßigerweise alle Segmente des aktiven Bereichs aus einer gemeinsamen aktiven Schichtfolge hervor. Die Trennstruktur kann weiterhin eine oder mehrere Halbleiterschichten, insbesondere auch alle
Halbleiterschichten, zweier benachbarter Segmente in
vertikaler Richtung vollständig voneinander elektrisch trennen. Zum Beispiel trennt die Trennstruktur die zweite Halbleiterschicht benachbarter Segmente voneinander, wobei die zweite Halbleiterschicht zwischen dem aktiven Bereich und einem Substrat des Halbleiterchips angeordnet ist.
Beispielsweise erstreckt sich die Trennstruktur in vertikaler Richtung durch den gesamten Halbleiterkörper bis zu dem
Substrat des Halbleiterchips.
Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verläuft. Entsprechend verläuft eine vertikale
Richtung senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die Mehrzahl von Segmenten zueinander elektrisch in Serie und/oder parallel verschaltet. Insbesondere können alle Segmente des
Halbleiterchips zueinander elektrisch verschaltet sein.
Beispielsweise sind zumindest zwei Segmente oder auch alle
Segmente elektrisch zueinander in Serie verschaltet. Je höher die Anzahl der in Serie verschalteten Segmente ist, desto höher kann die am strahlungsemittierenden Halbleiterchip extern anlegbare Spannung sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist zumindest einem Segment eine erste Kontaktschicht mit einer ersten
Kontaktfingerstruktur zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht zugeordnet. Insbesondere kann auf allen Segmenten jeweils ein Teil der ersten Kontaktschicht angeordnet sein. Die erste Kontaktschicht weist
beispielsweise eine erste Kontaktfläche zur externen
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips auf. Die erste Kontaktfingerstruktur ist zur lateralen Verteilung von
Ladungsträgern, beispielsweise Löchern, vorgesehen, die im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips über die erste Kontaktfläche eingeprägt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist zumindest einem Segment eine zweite Kontaktschicht mit einer zweiten
Kontaktfingerstruktur zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht zugeordnet. Insbesondere kann auf allen Segmenten jeweils ein Teil der zweiten Kontaktschicht angeordnet sein. Die zweite Kontaktschicht weist
beispielsweise eine zweite Kontaktfläche zur externen
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips auf. Die zweite Kontaktfingerstruktur ist zur lateralen Verteilung von Ladungsträgern, beispielsweise Elektronen, vorgesehen, die im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips über die zweite Kontaktfläche eingeprägt werden. Zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten
Kontaktschicht kann stellenweise ein direkter elektrischer Kontakt bestehen, beispielsweise in einem Kontaktbereich für eine elektrische Serienverschaltung zweier Segmente. Zum Beispiel grenzen die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht in dem Kontaktbereich unmittelbar aneinander an .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip zumindest stellenweise. Bereiche, in denen die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur überlappen, sind sowohl für die laterale Stromverteilung für die Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht als auch für die laterale Stromverteilung für die Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht nutzbar. Diese Bereiche sind also sowohl für die laterale Verteilung von Elektronen als auch für die laterale Verteilung von Löchern nutzbar. Beispielsweise befinden sich mindestens 10 %, mindestens 30 % oder mindestens 90 % der ersten
Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip innerhalb der zweiten Kontaktfingerstruktur. Je größer dieser prozentuale Anteil ist, desto mehr Fläche des
Halbleiterchips, die aufgrund der zweiten
Kontaktfingerstruktur ohnehin nicht für die
Strahlungserzeugung nutzbar ist, kann zusätzlich für die Ladungsträgerverteilung über die erste Kontaktfingerstruktur genutzt werden. Gegenüber einem Strahlungsemittierenden
Halbleiterchip, bei dem die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht überlappungsfrei nebeneinander
angeordnet sind, kann die von den Kontaktschichten überdeckte Fläche des aktiven Bereichs verringert sein. Eine der
Kontaktschichten, beispielsweise die erste Kontaktschicht, kann jedoch auch zumindest einen Kontaktfinger aufweisen, der überlappungsfrei mit der anderen, beispielsweise der zweiten, Kontaktschicht ausgebildet ist. Die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche sind im Unterschied hierzu
zweckmäßigerweise überlappungsfrei zueinander angeordnet, so dass beide Kontaktflächen für die externe elektrische
Kontaktierung zugänglich sind.
Insbesondere kann die erste Kontaktfingerstruktur eine Anzahl an Kontaktfingern aufweisen, die größer oder gleich der
Anzahl der Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur ist .
Als eine Kontaktfingerstruktur wird allgemein ein Bereich einer Kontaktschicht verstanden, der im Vergleich zu der für die externe elektrische Kontaktierung vorgesehenen
Kontaktfläche zumindest in einer lateralen Richtung eine vergleichsweise geringe Ausdehnung aufweist. In mindestens einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst der
Strahlungsemittierende Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der eine erste Halbleiterschicht, eine zweite
Halbleiterschicht und einen zwischen der ersten
Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht
angeordneten und zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Der aktive Bereich ist in
Draufsicht auf den Halbleiterchip in eine Mehrzahl von
Segmenten unterteilt, wobei zwischen benachbarten Segmenten jeweils eine Trennstruktur im Halbleiterkörper ausgebildet ist. Die Mehrzahl von Segmenten ist zueinander elektrisch in Serie und/oder parallel verschaltet. Zumindest einem Segment sind eine erste Kontaktschicht mit einer ersten
Kontaktfingerstruktur zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und eine zweite Kontaktschicht mit einer zweiten Kontaktfingerstruktur zur elektrischen
Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht zugeordnet, wobei die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite
Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen zumindest zwischen zwei Segmenten die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der Trennstruktur. Insbesondere können die erste
Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht im Bereich der Trennstruktur unmittelbar aneinander angrenzen. Mit anderen Worten überlappt ein Kontaktbereich zwischen der ersten
Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht mit der
Trennstruktur . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappt zumindest zwischen zwei Segmenten in Draufsicht auf den Halbleiterchip entweder nur die erste Kontaktschicht oder nur die zweite Kontaktschicht mit der Trennstruktur. Beispielsweise
überlappen die erste Kontaktschicht und die zweite
Kontaktschicht nur in einem Bereich, der von der
Trennstruktur lateral beabstandet ist. Mit anderen Worten sind ein Kontaktbereich zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht und die Trennstruktur in
Draufsicht überlappungsfrei nebeneinander angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die Trennstruktur durch einen Trenngraben gebildet, der sich in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper hinein, insbesondere
vollständig durch den Halbleiterkörper hindurch, erstreckt. Im Bereich der Trennstruktur ist also Material des
Halbleiterkörpers zumindest stellenweise oder vollständig entfernt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist der Trenngraben zu mindestens 30 % seiner vertikalen Ausdehnung mit einem elektrisch isolierenden Füllmaterial befüllt, insbesondere zu mindestens 70 % oder zu mindestens 90 %. Auch bei einer vergleichsweise großen vertikalen Ausdehnung des Trenngrabens ist so auf einfache Weise gewährleistet, dass in lateraler Richtung über den Graben zu führende Schichten zuverlässig ausgebildet werden können und insbesondere keine Kanten mit großen Höhenunterschieden überformen müssen. Beispielsweise verläuft das elektrisch isolierende Füllmaterial
bereichsweise in vertikaler Richtung zwischen dem Substrat und der ersten Kontaktschicht und/oder zwischen dem Substrat und der zweiten Kontaktschicht. Das elektrisch isolierende Füllmaterial grenzt beispielsweise unmittelbar an das
Substrat an.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist eine Seitenfläche des Trenngrabens in einem Winkel von höchstens 70° zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs geneigt,
insbesondere in einem Winkel von höchstens 65° oder höchstens 60°. Bei einer Beschichtung der Seitenfläche, etwa mit der ersten Kontaktschicht und/oder der zweiten Kontaktschicht ist die Dicke der aufgebrachten Beschichtung an der Seitenfläche proportional zum Cosinus des Winkels. Durch einen flachen Winkel der Seitenfläche ist daher eine ausreichende
Stromtragfähigkeit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung vereinfacht erzielbar, insbesondere bei gleichbleibender lateraler Ausdehnung der Beschichtung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die Trennstruktur mittels eines Bereichs des Halbleiterkörpers gebildet, in dem eine elektrische Leitfähigkeit im Vergleich zu einem lateral angrenzenden Material des Halbleiterkörpers modifiziert, insbesondere verringert ist. Im Bereich der Trennstruktur ist das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers also nicht entfernt, sondern lediglich hinsichtlich seiner Leitfähigkeit derart modifiziert, dass kein oder kein signifikanter
direkter lateraler Stromfluss zwischen benachbarten Segmenten erfolgt. Ein derartiger Bereich, der insbesondere elektrisch isolierend sein kann, kann beispielsweise durch
Ionenimplantation erzielt werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der
Halbleiterchip eine Stromverteilungsschicht auf. Die
Stromverteilungsschicht ist mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise grenzt die
Stromverteilungsschicht unmittelbar an die erste
Kontaktschicht an. Beispielsweise ist die erste
Kontaktschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip
vollständig innerhalb der Stromverteilungsschicht angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der
Halbleiterchip eine Anschlussschicht auf. Die
Anschlussschicht ist mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden, beispielsweise über die
Stromverteilungsschicht. Insbesondere grenzt die
Anschlussschicht unmittelbar an den Halbleiterkörper,
insbesondere an die erste Halbleiterschicht an. Beispielweise grenzt die Anschlussschicht an keiner Stelle unmittelbar an die erste Kontaktschicht an.
Insbesondere ist die Stromverteilungsschicht über die
Anschlussschicht mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste
Kontaktfingerstruktur mit der Stromverteilungsschicht
elektrisch leitend verbunden und weist zumindest einen
Teilbereich auf, in dem die Stromverteilungsschicht nicht unmittelbar angrenzt. Der Teilbereich stellt also einen
Bereich dar, in dem keine unmittelbare Ladungsträgerinjektion von der ersten Kontaktfingerstruktur in die Stromverteilungsschicht erfolgt. Die laterale
Ladungsträgerinjektion ist so gezielt steuerbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der
Halbleiterchip eine Isolationsschicht auf. Die
Isolationsschicht enthält beispielsweise ein dielektrisches Material. Bei dem dielektrischen Material handelt es sich um ein elektrisch schwach- oder nichtleitendes,
nichtmetallisches Material, dessen Ladungsträger im
Allgemeinen - also zum Beispiel bei den üblichen
Betriebsströmen - nicht frei beweglich sind. Die
Isolationsschicht enthält beispielsweise mindestens eines der folgenden Materialien: Siliziumnitrid, Siliziumdioxid,
Siliziumoxinitrid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Tantaloxid, Nioboxid .
Die Isolationsschicht bedeckt beispielsweise mindestens 30%, etwa mindestens 50%, mindestens 70 % oder mindestens 90% der gesamten Grundfläche des Halbleiterchips in Draufsicht.
Beispielsweise bedeckt die Isolationsschicht höchstens 99 % der gesamten Grundfläche des Halbleiterchips in Draufsicht.
Beispielsweise ist die Isolationsschicht stellenweise
zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet, insbesondere in vertikaler Richtung gesehen.
Mittels der Isolationsschicht ist also ein direkter
vertikaler Strompfad zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht zumindest stellenweise unterbunden.
Alternativ oder ergänzend kann die Isolationsschicht in vertikaler Richtung zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht angeordnet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips bedeckt die
Isolationsschicht die Anschlussschicht zu mindestens 30% der Fläche der Anschlussschicht. Beispielsweise bedeckt die
Isolationsschicht die Anschlussschicht zu mindestens 50 % , zu mindestens 70% oder zu mindestens 90 %. Die Isolationsschicht kann die Anschlussschicht also großflächig bedecken.
Beispielsweise bedeckt die Isolationsschicht die
Anschlussschicht zu höchstens 95% oder zu höchstens 99 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die
Isolationsschicht mindestens eine Öffnung auf. Beispielsweise grenzen die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht in der Öffnung aneinander an. Mit anderen Worten sind die
Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht im Bereich der Öffnung elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere grenzen die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht nur in der mindestens einen Öffnung aneinander an.
Beispielsweise ist die Öffnung entlang ihres gesamten Umfangs vom Material der Isolationsschicht umgeben. Zum Beispiel ist die Öffnung zumindest bereichsweise mit Material der
Stromverteilungsschicht befüllt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die
Isolationsschicht eine Mehrzahl von Öffnungen auf. Über die Position der Öffnungen ist bei der Herstellung des
Halbleiterchips einstellbar, an welchen Stellen die
Stromverteilungsschicht an die Anschlussschicht angrenzt. Beispielsweise sind die Öffnungen hinsichtlich ihrer
Verteilungsdichte und/oder ihre Größe so ausgebildet, dass eine in lateraler Richtung gleichmäßige Stromeinprägung in den Halbleiterchip gefördert wird. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Öffnungen beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 5 ym und einschließlich 60 ym, etwa zwischen einschließlich 20 ym und einschließlich 50 ym. Ein
Durchmesser der Öffnungen beträgt insbesondere zwischen einschließlich 0,5 ym und einschließlich 20 ym,
beispielsweise zwischen einschließlich 2 ym und
einschließlich 6 ym. Unter dem Durchmesser wird bei einer nicht-runden Öffnung die längste laterale Ausdehnung
verstanden. Die Öffnungen können hinsichtlich ihrer Form und/oder ihrer Größe auch voneinander abweichen.
Beispielsweise können am Rand des Halbleiterchips auch eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein, die größer sind als Öffnungen im Mittenbereich des Halbleiterchips.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die
Isolationsschicht als eine Filterschicht ausgebildet, die innerhalb eines ersten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend transmittiert und innerhalb eines zweiten
Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend
reflektiert. „Überwiegend" bedeutet insbesondere, dass mindestens 60 % der Strahlung transmittiert beziehungsweise reflektiert werden.
Insbesondere sind die Winkel des ersten Winkelbereichs bezogen auf die vertikale Richtung kleiner als die Winkel des zweiten Winkelbereichs. Strahlung, die unter vergleichsweise steilen Winkeln auf die Isolationsschicht auftrifft, wird also überwiegend transmittiert, während vergleichsweise flach auftreffende Strahlung überwiegend reflektiert wird.
Strahlungsanteile, die aufgrund eines vergleichsweise flachen Verlaufs ohnehin nicht aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt werden könnten, werden also bereits an der Isolationsschicht zurückgehalten. Strahlungsabsorptionsverluste in der
Isolationsschicht nachgeordneten Schichten, beispielsweise in der Stromverteilungsschicht, können so reduziert werden.
Beispielsweise wird die Grenze zwischen dem ersten
Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich durch den
Grenzwinkel der Totalreflexion bestimmt, der sich aus dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums ableiten lässt. Der erste
Winkelbereich umfasst dabei Winkel, die kleiner sind als diese Grenze. Der zweite Winkelbereich hingegen umfasst
Winkel, die größer sind als diese Grenze. Die insbesondere als Filterschicht ausgebildete
Isolationsschicht kann aus einer einzigen Schicht bestehen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Isolationsschicht homogen ausgebildet ist und zum Beispiel aus einem einzigen dielektrischen Material gebildet ist. Das dielektrische
Material weist mit Vorteil einen angepassten Brechungsindex auf, wobei „angepasst" bedeutet, dass der Brechungsindex des dielektrischen Materials größer als oder gleich groß wie der Brechungsindex eines die Isolationsschicht umgebenden Mediums ist. Das umgebende Medium ist der Isolationsschicht ausgehend vom Halbleiterkörper nachgeordnet. Das umgebende Medium umfasst Elemente, die den Halbleiterkörper einhüllen und insbesondere eine Schutzfunktion aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper als umgebendes Medium eine
Passivierungsschicht aufweisen und/oder in einer Verkapselung angeordnet sein.
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die insbesondere als Filterschicht ausgebildete Isolationsschicht mehrschichtig ausgebildet und weist mindestens zwei Teilschichten auf, die sich in ihrem Brechungsindex voneinander unterscheiden.
Vorzugsweise umfasst die Filterschicht eine Schichtenfolge aus sich abwechselnden Teilschichten mit höherem
Brechungsindex und niedrigerem Brechungsindex. Insbesondere weisen die Teilschichten mit höherem Brechungsindex eine geringere Dicke auf als die Teilschichten mit niedrigerem Brechungsindex . Vorzugsweise weist die insbesondere als Filterschicht
ausgebildete Isolationsschicht eine Dicke zwischen
einschließlich 400 nm und einschließlich 800 nm auf. Bei der Bemessung der Dicke der Isolationsschicht ist einerseits darauf zu achten, dass sich der Herstellungsaufwand, der bei einem mehrschichtigen Aufbau der Isolationsschicht größer ist als bei einem einschichtigen Aufbau, in Grenzen hält und andererseits trotzdem gegebenenfalls die gewünschte
Filtercharakteristik, die sich vorliegend durch einen
mehrschichtigen Aufbau besser realisieren lässt als durch einen einschichtigen Aufbau, erzielt wird. Mit einer Dicke zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 800 nm kann ein geeigneter Kompromiss zwischen Herstellungsaufwand und Filtercharakteristik erreicht werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips grenzt die
Isolationsschicht an die Anschlussschicht und an die
Stromverteilungsschicht an. Zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht befinden sich in vertikaler
Richtung also zumindest stellenweise abgesehen von der
Isolationsschicht keine weiteren Schichten. Mit anderen
Worten ist die Isolationsschicht zumindest stellenweise die einzige Schicht, die zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die
Anschlussschicht eine geringere Dicke auf als die
Stromverteilungsschicht. Beispielsweise ist die
Stromverteilungsschicht mindestens doppelt so dick wie die Anschlussschicht. Zum Beispiel beträgt eine Dicke der
Anschlussschicht zwischen einschließlich 3 nm und
einschließlich 30 nm, etwa zwischen einschließlich 5 nm und einschließlich 25 nm. Eine Dicke der Stromverteilungsschicht beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 30 nm und einschließlich 200 nm, etwa zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 150 nm. Insbesondere aufgrund der größeren Dicke zeichnet sich die Stromverteilungsschicht durch eine größere Querleitfähigkeit aus als die Anschlussschicht. Die Anschlussschicht weist dagegen aufgrund der geringeren Dicke auch geringere Absorptionsverluste für die durch die
Anschlussschicht hindurchtretende Strahlung auf.
Strahlungsabsorptionsverluste in der Stromverteilungsschicht können mittels der insbesondere als Filterschicht wirkenden Isolationsschicht verringert werden. Mit anderen Worten wird mittels der Kombination einer Anschlussschicht und einer
Stromverteilungsschicht und insbesondere einer bereichsweise in vertikaler Richtung dazwischen angeordneten
Isolationsschicht eine hohe Querleitfähigkeit bei
gleichzeitig geringen Absorptionsverlusten erzielt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen mindestens 50 % der gesamten Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur. Mit anderen Worten wird mindestens die Hälfte der von der zweiten
Kontaktfingerstruktur bedeckten Fläche auch für die
Stromverteilung mittels der ersten Kontaktfingerstruktur genutzt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der
Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung auf, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche durch den aktiven Bereich hindurch erstreckt. Insbesondere ist die zweite
Kontaktschicht in der Ausnehmung mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise grenzt die zweite Kontaktschicht unmittelbar an den Halbleiterkörper an, insbesondere an die zweite Halbleiterschicht. Beispielsweise ist in der Ausnehmung zumindest stellenweise Material der Isolationsschicht und/oder Material der
Stromverteilungsschicht angeordnet . Die Ausnehmung kann jedoch auch vollständig mit Material der zweiten Kontaktschicht befüllt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips besteht an keiner Stelle des Halbleiterchips ein direkter vertikaler Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und dem Halbleiterkörper. Eine Ladungsträgerinjektion von der ersten Kontaktschicht in den Halbleiterkörper erfolgt also nicht unmittelbar unter der ersten Kontaktschicht, sondern in lateraler Richtung davon beabstandet. Dadurch wird der Anteil an Strahlung verringert, der unmittelbar unter der ersten Kontaktschicht im aktiven Bereich erzeugt wird und von der ersten Kontaktschicht am Strahlungsaustritt gehindert wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips enthält die
Anschlussschicht und/oder die Stromverteilungsschicht ein TCO-Material .
Transparente elektrisch leitende Oxide (transparent
conductive oxides, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) . Neben binären
MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02 oder In203 gehören auch ternäre MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2In205 oder In4Sn3012 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs .
Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer
stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n- dotiert sein. Die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht können aus demselben Material gebildet sein. Alternativ können die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht auch
voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise kann die Kontaktschicht im Hinblick auf einen guten Kontaktwiderstand zum Halbleiterkörper und/oder die Stromverteilungsschicht im Hinblick auf eine hohe
Transmission für im aktiven Bereich erzeugte Strahlung gewählt sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die zweite Kontaktschicht eine Spiegelschicht auf. Beispielsweise eignen sich Silber, Aluminium oder Rhodium für die Spiegelschicht. Mit Silber können besonders hohe Reflektivitäten im
sichtbaren Spektralbereich erzielt werden. Beispielsweise weist die Spiegelschicht eine Dicke zwischen einschließlich 300 nm und einschließlich 2 ym auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die zweite Kontaktschicht eine kontaktgebende Schicht auf. Die
kontaktgebende Schicht ist dafür vorgesehen, einen guten ohmschen Kontakt zum Halbleiterkörper, insbesondere zur zweiten Halbleiterschicht herzustellen. Beispielsweise weist die kontaktgebende Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 3 nm und einschließlich 100 nm auf. Insbesondere beträgt die Dicke der kontaktgebenden Schicht höchstens 50 nm, höchstens 20 nm oder höchstens 5 nm. Die kontaktgebende Schicht ist insbesondere zwischen der Spiegelschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet. Für die Spiegelschicht eignet sich so auch ein Material, das an sich zum Halbleiterkörper einen vergleichsweise schlechten Kontakt bilden würde, etwa Silber zu n-leitendem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Beispielsweise enthält die kontaktgebende Schicht ein TCO- Material, etwa ITO oder ZnO. Insbesondere mit einem TCO- Material für kontaktgebende Schicht und Silber für die
Spiegelschicht kann eine Kontaktschicht realisiert werden, die sich durch eine hohe Reflektivität und gleichzeitig einen guten elektrischen Kontakt zur zweiten Halbleiterschicht auszeichnet. Alternativ kann die kontaktgebende Schicht auch ein Metall, etwa Ti oder Cr, enthalten. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die zweite Kontaktschicht eine Barriereschicht auf. Insbesondere ist die Spiegelschicht zwischen der kontaktgebenden Schicht und der Barriereschicht angeordnet. Als Barriereschicht eignet sich beispielsweise ein Metall, etwa Ti, Pt, Cu, Rh, Ni, W oder Au oder ein TCO-Material, etwa ITO oder ZnO. Beispielsweise weist die Barriereschicht eine Dicke zwischen einschließlich 30 nm und einschließlich 400 nm auf. Mittels der
Barriereschicht kann die Spiegelschicht verkapselt werden. Für die Spiegelschicht eignet sich somit auch ein Material, bei dem die Gefahr von Migration, etwa aufgrund von Feuchte, besteht .
Die genannten Materialien und/oder zumindest eine oder auch alle Schichten können auch für die erste Kontaktschicht Anwendung finden. Mit dem beschriebenen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip können insbesondere die folgenden Effekte erzielt werden.
Mittels der Segmentierung des aktiven Bereichs kann eine erhöhte Flexibilität hinsichtlich Betriebsstrom und/oder Betriebsspannung erzielt werden. Durch eine
Serienverschaltung erhöht sich die extern anlegbare
Betriebsspannung, insbesondere proportional zur Zahl der in Serie verschalteten Segmente. Durch eine Parallelverschaltung kann insgesamt der Betriebsstrom des Halbleiterchips erhöht werden, ohne dass sich der Betriebsstrom durch ein Segment erhöht. Durch eine Kombination von Serienverschaltung und Parallelverschaltung können beide Effekte kombiniert werden. Beispielsweise können die Segmente in zwei oder mehr Strängen angeordnet sein, wobei die Stränge zueinander parallel verschaltet sind und die Segmente eines Strangs jeweils zueinander in Serie verschaltet sind. Die Bereiche, in denen eine Metallschicht, etwa die erste Kontaktschicht oder die zweite Kontaktschicht, unmittelbar an den Halbleiterchip angrenzen, sind vermindert. Dadurch steigt die Helligkeit des strahlungsemittierenden Halbleiterchips bei gleichem Betriebsstrom.
Mittels der Isolationsschicht werden Absorptionsverluste vermindert, insbesondere in der Stromverteilungsschicht. Auch bei Verwendung einer vergleichsweise dicken
Stromverteilungsschicht im Hinblick auf eine hohe
Querleitfähigkeit sind Absorptionsverluste mittels der
Isolationsschicht verringert. Insbesondere kann die
Isolationsschicht die Funktion einer winkelselektiven
Filterschicht erfüllen.
Die Bereiche, in denen im Betrieb des Halbleiterchips die höchste Stromdichte auftritt, sind mittels der zumindest einen Öffnung der Isolationsschicht einstellbar. Insbesondere können diese Bereiche lateral beabstandet von der ersten Kontaktschicht sein. Beispielsweise können die Bereiche, in denen die höchste Stromdichte auftritt, auch von der ersten Kontaktfingerstruktur lateral beabstandet sein.
In der Folge steigt die im aktiven Bereich erzeugte
Lichtmenge und der Effizienzverlust bei hohen Betriebsströmen (auch als „droop" bezeichnet) wird verringert. Eine bessere Stromdichteverteilung und eine damit einhergehende homogene Lichtverteilung auf der Strahlungsaustrittsfläche des
Halbleiterchips steigert auch die Effizienz eines
nachgeordneten Strahlungskonversionsstoffs , wodurch die
Helligkeit eines Bauelements mit einem solchen
strahlungsemittierenden Halbleiterchip weiter gesteigert wird . Die zweite Kontaktschicht selbst kann sich durch besonders geringe Absorptionsverluste auszeichnen, insbesondere durch einen mehrschichtigen Aufbau mit einer kontaktgebenden
Schicht und einer Spiegelschicht. Migrationseffekte können mittels der Barriereschicht unterdrückt werden, so dass die Freiheit in der Wahl des Materials für die Spiegelschicht erhöht wird.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in
Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
Die Figuren 1A, 1B und IC ein Ausführungsbeispiel für einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Draufsicht (Figur 1A) , in einer schematischen Schnittansicht entlang der in Figur 1A gezeigten Linie BB λ (Figur 1B) und in einer schematischen Schnittansicht entlang der in Figur 1A gezeigten Linie CC λ (Figur IC); die Figuren 2, 3, 4, 5 und 6 jeweils ein Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Schnittansicht; und
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel für einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Draufsicht.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können
vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere
Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
In den Figuren 1A ist ein Ausführungsbeispiel für einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 in Draufsicht gezeigt, wobei die Figuren 1B und IC jeweils Schnittansichten entlang der Linien BB λ beziehungsweise CC λ darstellen.
Der Strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 weist einen
Halbleiterkörper 2 mit einer Halbleiterschichtenfolge auf. Der Halbleiterkörper 2 umfasst insbesondere einen zur
Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20, der zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 eines ersten
Leitungstyps (beispielsweise p-leitend) und einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines vom ersten Leitungstyp
verschiedenen zweiten Leitungstyps (beispielsweise n-leitend) angeordnet ist. Der Halbleiterkörper 2, insbesondere der aktive Bereich 20 basiert vorzugsweise auf einem III-V- Verbindungshalbleiter-Material , insbesondere auf einem
Nitrid-Verbindungshalbleiter-Material . „Auf Nitrid-Verbindungshalbleiter-Material basierend"
bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass zumindest eine Schicht der Halbleiterbereiche ein Nitrid-III/V- Verbindungshalbleiter-Material , vorzugsweise AlnGamIni-n-mN umfasst, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte
Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamI ni-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Der Halbleiterkörper 2 ist auf einem Substrat 29 angeordnet. Insbesondere ist das Substrat ein Aufwachssubstrat für die epitaktische Abscheidung der Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers. Für einen Halbleiterkörper basierend auf Nitrid-Verbindungshalbleiter-Material eignet sich
beispielsweise Saphir, Siliziumcarbid, Silizium oder
Galliumnitrid als Aufwachssubstrat . Auf einer dem Substrat 29 abgewandten
Strahlungsaustrittsfläche 28 des Halbleiterkörpers 2 sind eine erste Kontaktschicht 3 und eine zweite Kontaktschicht 4 angeordnet. Die erste Kontaktschicht 3 weist eine erste
Kontaktfläche 31 für die externe elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 auf. Die zweite
Kontaktschicht 4 weist eine für die externe elektrische
Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehene zweite Kontaktfläche 41 auf. Die erste Kontaktschicht 3 weist weiterhin eine erste
Kontaktfingerstruktur 35 auf, die mit der ersten
Kontaktfläche 31 verbunden ist. Entsprechend weist die zweite Kontaktschicht 4 eine zweite Kontaktfingerstruktur 45 auf, die mit der zweiten Kontaktfläche 41 elektrisch leitend verbunden ist.
Der aktive Bereich 20 ist in eine Mehrzahl von Segmenten 23, in der Figur 1A exemplarisch in drei Segmente, unterteilt. Die Segmente 23 sind jeweils elektrisch miteinander in Serie verschaltet. Gegenüber einem Segment mit einer
Betriebsspannung von 3 V erhöht sich die Betriebsspannung, die extern zwischen der ersten Kontaktfläche 31 und der zweiten Kontaktfläche 41 anlegbar ist, um den Faktor n, wobei n die Anzahl der in Serie verschalteten Segmente 23 ist, in dem gezeigten Beispiel also auf 3 * 3 V = 9 V.
Es können aber auch mehr Segmente 23 Anwendung finden. Dies ist in Figur 1A anhand einer Einheitszelle 11
veranschaulicht. Die Einheitszelle weist an gegenüber
liegenden Seiten jeweils die entsprechenden Kontaktschichten für die elektrische Kontaktierung zu den benachbarten
Segmenten auf und ist grundsätzlich beliebig oft zwischen den beiden äußeren Segmenten 23 positionierbar.
Alle Segmente des Halbleiterchips 1 sind über genau eine erste Kontaktfläche 31 und genau eine zweite Kontaktfläche des Halbleiterchips extern kontaktierbar .
Die Segmente 23 können insbesondere so ausgebildet sein, dass die aktiven Bereiche in Draufsicht auf den Halbleiterchip dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe aktive Fläche 20 aufweisen, etwa mit einer Abweichung von höchstens 20 % oder höchstens 10 %. Hierfür können Teilbereiche des
Halbleiterkörpers 2, die ein Segment 23 mit einer
Kontaktfläche bilden, größer sein als Teilbereiche, die ein Segment ohne eine Kontaktfläche bilden. So ist auf einfache Weise erzielbar, dass in den Segmenten 23, durch die aufgrund der Serienverschaltung jeweils der selbe Strom fließt, gleiche oder zumindest im Wesentlichen gleiche mittlere
Stromdichten auftreten. Zwischen benachbarten Segmenten ist jeweils eine Trennstruktur 8 angeordnet. In Figur IC ist die Trennstruktur mittels eines Trenngrabens 81 gebildet. Der Trenngraben durchtrennt die Halbleiterschichtenfolge des
Halbleiterkörpers 2 in vertikaler Richtung vollständig. Eine Bodenfläche 811 des Trenngrabens ist durch das Substrat 29 gebildet. Insbesondere ist das Substrat 29 elektrisch
isolierend, so dass die Segmente nicht über das Substrat elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Die erste Kontaktschicht 3 eines Segments 23 und die zweite Kontaktschicht 4 eines benachbarten Segments 23 sind in einem Kontaktbereich 39 elektrisch leitend miteinander verbunden und grenzen dort unmittelbar aneinander an. Dadurch ergibt sich eine elektrische Serienverschaltung dieser Segmente.
Die erste Kontaktschicht 3 eines Segments 23 und die zweite Kontaktschicht 4 eines benachbarten Segments 23 überlappen weiterhin mit der Trennstruktur 8. Beide Kontaktschichten bedecken die stellenweise die Bodenfläche 811 des
Trenngrabens 81.
Eine Seitenfläche 810 des Trenngrabens 81 ist in einem Winkel von höchstens 70° zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs geneigt, vorzugsweise von höchstens 65° oder
höchstens 60°. Je flacher der Winkel ist, desto dicker ist die senkrecht zur Seitenfläche 810 gemessene Schichtdicke der auf die Seitenflache aufgebrachten Schichten, insbesondere der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4. Eine hinreichend hohe Stromtragfähigkeit ist so bei einer vergleichsweise geringen lateralen Ausdehnung der
Kontaktschichten im Bereich des Trenngrabens 81 erzielbar. Mit anderen Worten kann der Querschnitt der ersten Kontaktschicht 3 und/oder der zweiten Kontaktschicht 4 im Bereich des Trenngrabens nahezu konstant gehalten werden.
In dem in Figur 1A gezeigten Ausführungsbeispiel sind den Segmenten 23 jeweils eine erste Kontaktfingerstruktur 35 und eine zweite Kontaktfingerstruktur 45 zugeordnet. Diese weisen jeweils zwei Kontaktfinger auf, die gemeinsam das jeweilige Segment rahmenförmig umlaufen. Davon abweichend sind jedoch auch andere Strukturen denkbar, beispielsweise stellenweise gekrümmt verlaufende Kontaktfinger, eine kammförmige
Ausgestaltung oder eine Ausgestaltung der
Kontaktfingerstrukturen ähnlich der Aderung eines Blattes. Auch die Anzahl der Kontaktfinger ist in weiten Grenzen variierbar. Die Anzahl der Kontaktfinger der ersten
Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten
Kontaktfingerstruktur 45 kann auch voneinander verschieden sein. Beispielsweise ist die Anzahl der Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur größer als die Anzahl der
Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur.
Die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite
Kontaktfingerstruktur 45 überlappen in Draufsicht auf den Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1. Auf diese Weise können Bereiche des Halbleiterchips, in denen der aktive Bereich 20 ohnehin für die Ausbildung der zweiten
Kontaktfingerstruktur 45 entfernt ist, auch für die
Stromverteilung zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 genutzt werden. Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend können die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite
Kontaktfingerstruktur 45 auch zu einem geringeren
prozentualen Anteil überlappen. Beispielsweise kann die erste Kontaktfingerstruktur 35 zumindest einen Kontaktfinger aufweisen, der zumindest über die Hälfte seiner
Haupterstreckungsachse nicht mit der zweiten
Kontaktfingerstruktur 45 überlappt.
Die zweite Kontaktschicht 4, insbesondere die zweite
Kontaktfingerstruktur 45, grenzt in einer Ausnehmung 25 des Halbleiterkörpers an die zweite Halbleiterschicht 22 an.
Mittels der Ausnehmung ist also die von der ersten
Halbleiterschicht 21 überdeckte zweite Halbleiterschicht 22 stellenweise für eine Kontaktierung mit der zweiten
Kontaktschicht 4 freigelegt.
Zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten
Kontaktschicht 4 ist in vertikaler Richtung gesehen eine Isolationsschicht 6 angeordnet. Die Isolationsschicht 6 bedeckt bereichsweise die Strahlungsaustrittsfläche 28 des Halbleiterkörpers 2. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bedeckt die Isolationsschicht 6 weiterhin auch die
Seitenflächen 250 der Ausnehmungen 25.
Der Halbleiterchip 1 umfasst weiterhin eine
Stromverteilungsschicht 51, die mit der ersten Kontaktschicht 3 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 eine Anschlussschicht 52. Die Anschlussschicht 52 ist über die
Stromverteilungsschicht 51 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktschicht verbunden. Zwischen der
Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52 ist stellenweise die Isolationsschicht 6 angeordnet, insbesondere in vertikaler Richtung gesehen. Die Isolationsschicht 6 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 60 auf, in denen die Stromverteilungsschicht 51 und die
Anschlussschicht 52 aneinander angrenzen. Im Betrieb des Strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die in den
Halbleiterchip eingeprägte Stromdichte in einem Bereich vertikal unterhalb der Öffnungen 60 am höchsten. Über die Öffnungen in der Isolationsschicht 6 können also die Bereiche definiert werden, in denen die Stromdichte in den Segmenten 23 am höchsten ist. Ohne eine Isolationsschicht zwischen der Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52 wäre dagegen die Stromdichte im Bereich um die erste
Kontaktschicht 3 herum am höchsten. In lateralen Bereichen, die weiter von der Kontaktschicht 3 entfernt sind, würde dagegen nur eine vergleichsweise geringe
Ladungsträgerinjektion erfolgen.
Die Öffnungen 60 sind in lateraler Richtung zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass sich in den Segmenten 23 in lateraler Richtung jeweils eine möglichst homogene
Stromdichteverteilung ergibt. Insbesondere wird die Anordnung der Öffnungen auf der Strahlungsaustrittsfläche 28 auch auf Basis der jeweiligen Materialparameter der
Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52 so gewählt, dass eine möglichst homogene Stromdichteverteilung entsteht.
Beispielsweise können Randbereiche der
Strahlungsaustrittsfläche 28 mit mehr Öffnungen versehen sein als zentrale Bereiche der Strahlungsaustrittsfläche. Die Abstände zwischen den Öffnungen können zwischen
einschließlich 20 ym und einschließlich 50 ym betragen. Ein geeigneter Durchmesser der Öffnungen beträgt insbesondere zwischen einschließlich 1 ym und einschließlich 15 ym, etwa zwischen einschließlich 2 ym und einschließlich 6 ym.
Trotz der Öffnungen 60 kann die Isolationsschicht 6 die
Anschlussschicht großflächig bedecken, etwa zu mindestens
30%, zu mindestens 50% oder zu mindestens 70% der Fläche der Anschlussschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip.
Beispielsweise bedeckt die Isolationsschicht die
Anschlussschicht 52 zu höchstens 90% oder zu höchstens 95 %.
Die Anschlussschicht 52 weist eine geringere Dicke auf als die Stromverteilungsschicht 51. Im Unterschied zur
Stromverteilungsschicht 51 muss die Anschlussschicht 52 keine hohe Querleitfähigkeit aufweisen. Durch eine vergleichsweise geringe Dicke der Anschlussschicht 52 können
Absorptionsverluste in der Anschlussschicht verringert werden .
Vom aktiven Bereich 20 aus gesehen ist der
Stromverteilungsschicht 51 zumindest stellenweise die
Isolationsschicht 6 vorgeordnet. Die Isolationsschicht 6 kann insbesondere die Funktion einer Filterschicht erfüllen, wobei die Filterschicht für Strahlung, die in vergleichsweise großen Winkeln zur Normalen zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 20 verläuft, eine höhere Reflektivität aufweist als für Strahlung, die in einen vergleichsweise kleinen Winkel zur Normalen auftrifft. Dadurch können
Strahlungsanteile, die aufgrund von Totalreflexion ohnehin nicht aus dem Halbleiterchip 1 austreten könnten, bereits an der Isolationsschicht 6 weitgehend verlustfrei reflektiert werden. Absorptionsverluste in der Stromverteilungsschicht 51 können so verringert werden. Die Isolationsschicht kann beispielsweise mindestens 50%, etwa mindestens 70% oder mindestens 90% der gesamten Grundfläche des Halbleiterchips in Draufsicht bedecken. Absorptionsverluste können so mittels der Isolationsschicht 6 besonders effizient vermieden werden. Insbesondere kann für Strahlung in einem ersten Winkelbereich die Transmission im Vergleich zu einem herkömmlichen
Halbleiterchip erhöht werden. Herbei bezeichnet der erste Winkelbereich Winkel mit 0° ^ ^ «tot / wobei tot den
Grenzwinkel der Totalreflexion angibt. Bei Winkeln , die größer sind als der Grenzwinkel tot / also in einem zweiten Winkelbereich mit atot < ex -S 90°, ist die Absorption bei dem beschriebenen Halbleiterchip gegenüber einem herkömmlichen Halbleiterchip erheblich reduziert. Der erste Winkelbereich stellt einen kegelförmigen Bereich mit einer Hauptachse parallel zur vertikalen Richtung dar. Der Grenzwinkel der
Totalreflexion atot bestimmt sich aus dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers 2 und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums, wobei sich beispielsweise für einen aus GaN
gebildeten Halbleiterkörper 2 mit einem Brechungsindex n = 2,5 und ein umgebendes Medium mit einem Brechungsindex n = 1,55 ein Grenzwinkel atot = aresin (1, 55/2, 5) = 38, 3° ergibt .
Eine besonders effiziente Filterwirkung kann sich durch eine mehrschichtige Ausgestaltung der Isolationsschicht mit einer abwechselnden Anordnung von Schichten mit niedrigerem und höherem Brechungsindex ergeben. Zur vereinfachten Darstellung ist die mehrschichtige Ausgestaltung der Isolationsschicht in Figur 1B nicht explizit gezeigt. Auch mit einer
einschichtigen Isolationsschicht kann jedoch bereits eine Filterwirkung erzielt werden. Auf der dem Substrat 29 abgewandten Seite kann der Strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 bereichsweise durch eine Passivierungsschicht abgeschlossen sein (in den Figuren zur vereinfachten Darstellung nicht explizit gezeigt) . Die Passivierungsschicht dient insbesondere dem Schutz des
Halbleiterkörpers vor äußeren Belastungen wie Feuchtigkeit, Staub oder mechanischer Belastung.
Die Stromverteilungsschicht 51 und die Anschlussschicht 52 können jeweils dasselbe Material oder voneinander
verschiedene Materialien aufweisen. Vorzugsweise enthalten die Stromverteilungsschicht und die Anschlussschicht ein TCO- Material, beispielsweise ITO. Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 oder zumindest eine Teilschicht davon können jeweils
metallisch ausgebildet sein. Eine externe elektrische
Kontaktierung des Halbleiterchips 1 wird dadurch vereinfacht. Die zweite Kontaktschicht 4 kann insbesondere mehrschichtig ausgebildet sein. Dies ist in den Figuren zur vereinfachten Darstellung nicht gezeigt. Die zweite Kontaktschicht weist beispielsweise eine kontaktgebende Schicht, eine
Spiegelschicht und eine Barriereschicht auf, wobei die
Spiegelschicht zwischen der kontaktgebenden Schicht und der Barriereschicht angeordnet ist.
Beispielsweise eignet sich Silber oder Aluminium für die Spiegelschicht. Mit Silber können besonders hohe
Reflektivitäten im sichtbaren Spektralbereich erzielt werden. Beispielsweise weist die Spiegelschicht eine Dicke zwischen einschließlich 300 nm und einschließlich 2 ym auf. Mittels der kontaktgebenden Schicht kann ein guter ohmscher Kontakt zum Halbleiterkörper gebildet werden, insbesondere auch bei Verwendung eines Materials für die Spiegelschicht, das an sich zum Halbleiterkörper einen vergleichsweise schlechten Kontakt bilden würde, etwa Silber zu n-leitendem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Beispielsweise weist die kontaktgebende Schicht eine Dicke zwischen einschließlich 3 nm und einschließlich 100 nm auf. Die kontaktgebende
Schicht ist insbesondere zwischen der Spiegelschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet. Beispielsweise enthält die kontaktgebende Schicht ein TCO-Material, etwa ITO oder ZnO. Insbesondere mit einem TCO-Material für kontaktgebende Schicht und Silber für die Spiegelschicht kann sich die zweite Kontaktschicht durch eine hohe Reflektivität und gleichzeitig einen guten elektrischen Kontakt zur zweiten Halbleiterschicht auszeichnen.
Für die Barriereschicht eignet sich beispielsweise ein
Metall, etwa Ti, Pt, Cu oder Au oder ein TCO-Material, etwa ITO oder ZnO. Beispielsweise weist die Barriereschicht eine
Dicke zwischen einschließlich 30 nm und einschließlich 400 nm auf. Mittels der Barriereschicht kann die Spiegelschicht verkapselt werden. Für die Spiegelschicht eignet sich somit auch ein Material, bei dem die Gefahr von Migration, etwa aufgrund von Feuchte, besteht, insbesondere Silber.
Auch die erste Kontaktschicht 3 kann mehrschichtig
ausgebildet sein und zumindest eines der im Zusammenhang mit der zweiten Kontaktschicht beschriebenen Materialien
aufweisen.
Das Substrat 29, beispielsweise ein Saphir-Substrat, kann wie in Figur IC gezeigt eine Strukturierung 290 aufweisen, insbesondere auf der dem Halbleiterkörper 2 zugewandten Seite. Beispielsweise weist das Substrat eine konkav-konvexe Topologie auf. Dadurch kann die Auskoppeleffizienz weiter erhöht werden. Es kann jedoch auch ein Substrat Anwendung finden, das Siliziumkarbid, Silizium oder Galliumnitrid aufweist oder aus einem solchen Material besteht.
Weitere Ausgestaltungen für Strahlungsemittierende
Halbleiterchips mit überlappenden Kontaktfingerstrukturen sind in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 112 587.3 beschrieben, deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit explizit durch Rückbezug in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip gezeigt, wobei die Figur einen Schnitt entlang der Linie DD' der Figur 1A darstellt. Im Unterschied zu dem in Figur 1B dargestellten Schnitt weist die erste Kontaktfingerstruktur 35 einen
Teilbereich 37 auf, in dem die Stromverteilungsschicht 51 nicht unmittelbar an die erste Kontaktfingerstruktur 35 angrenzt. In diesem Teilbereich der ersten
Kontaktfingerstruktur erfolgt also keine unmittelbare
Stromeinprägung in die Stromverteilungsschicht 51. Die erste Kontaktfingerstruktur 35 weist also Teilbereiche auf, in denen die Stromverteilungsschicht 51 an die erste
Kontaktfingerstruktur angrenzt (Figur 1B) und Teilbereiche, in denen die Stromverteilungsschicht 51 nicht unmittelbar an die erste Kontaktfingerstruktur 35 angrenzt (Figur 2).
Über die Anordnung der Teilbereiche 37 kann eingestellt werden, an welchen Bereichen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips eine lokal verringerte Injektion von
Ladungsträgern erfolgt.
Weiterhin ist im Unterschied zur Figur 1B die
Isolationsschicht 6 so ausgebildet, dass die
Stromverteilungsschicht 51 und die Anschlussschicht 52 großflächig aneinander angrenzen. Eine derartige
Ausgestaltung kann auch bei dem in Figur 1B gezeigten Schnitt Anwendung finden. Die Isolationsschicht 6 dient also im
Wesentlichen der elektrischen Isolierung zwischen der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten
Kontaktfingerstruktur 45 sowie der elektrischen Isolierung der Stromverteilungsschicht 51 vom aktiven Bereich 20 und der zweiten Halbleiterschicht 22 im Bereich der Seitenflächen 250 der Ausnehmung 25.
Weiterhin ist die erste Halbleiterschicht 21 in einem an die Seitenfläche 250 der Ausnehmung 25 angrenzenden Bereich von der Isolationsschicht 6 bedeckt. Eine im Vergleich zu anderen lateralen Bereichen zu starke Ladungsträgerinjektion
unmittelbar im Bereich der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 kann so vermieden werden. Eine gezielte laterale Stromverteilung über Öffnungen in der Isolationsschicht erfolgt im Unterschied zu dem in Zusammenhang mit Figur 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel jedoch nicht.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 gezeigt, wobei die Figur eine Schnittansicht entlang der Linie CC ' der Figur 1A darstellt . Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit den Figuren 1A bis IC beschriebenen
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu überlappt nur die erste Kontaktschicht 3 mit der als Trenngraben 81
ausgebildeten Trennstruktur 8. Die erste Kontaktschicht 3 ist über die Seitenflächen 810 des Trenngrabens 81 zum
benachbarten Segment 23 geführt und kontaktiert dort die zweite Kontaktfingerstruktur 45, sodass die Segmente
elektrisch zueinander in Serie verschaltet sind.
In einem Kontaktbereich 39 grenzen die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 unmittelbar aneinander an. In lateraler Richtung gesehen ist zwischen dem Kontaktbereich 39 und der Trennstruktur 8 ein Teil der ersten Halbleiterschicht 21 und des aktiven Bereichs 20 angeordnet.
Im Bereich der Trennstruktur 8 überlappen die erste
Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 nicht. Es wird also lediglich eine Kontaktschicht über die
Seitenflächen 810 des Trenngrabens 81 geführt.
Weder die erste Kontaktschicht 3 noch die zweite
Kontaktschicht 4 grenzen im Bereich des Trenngrabens 81 unmittelbar an das Substrat 29 an. Eine Bodenfläche 811 des Trenngrabens 81 ist vollständig mit der Isolationsschicht 6 bedeckt .
Es grenzt also keine Metallschicht an das Substrat 29, insbesondere an die Strukturierung 290 des Substrats, an. Absorptionsverluste an der Grenzfläche zwischen der
Strukturierung 290 des Substrats 29 und einer Metallschicht können so vermieden werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip ist in Figur 4
gezeigt, wobei Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie CC ' der Figur 1A darstellt.
Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur IC beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist der Trenngraben 81 zumindest teilweise, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vollständig mit einem elektrisch isolierenden Füllmaterial 89 gefüllt. Für das Füllmaterial eignet sich insbesondere ein
dielektrisches Material, beispielsweise eines der im
Zusammenhang mit der Isolationsschicht genannten Materialien. Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 können dadurch vollständig planar oder zumindest im
Wesentlichen planar über den Trenngraben 81 geführt werden. Dadurch kann auf einfache Weise ein konstanter Querschnitt der Kontaktschichten erzielt werden. Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend muss der Trenngraben 81 jedoch nicht vollständig mit dem Füllmaterial 89 befüllt sein. Es kann auch ausreichend sein, den
Trenngraben nur zu mindestens 30 % oder zu mindestens 70 % oder zu mindestens 90 % seiner vertikalen Ausdehnung mit elektrisch isolierendem Füllmaterial zu befüllen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip ist in Figur 5
gezeigt, wobei die Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie CC ' der Figur 1A darstellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel . Im Unterschied hierzu ist der Trenngraben 81 wie im
Zusammenhang mit Figur 4 beschrieben mit einem elektrisch isolierenden Füllmaterial 89 befüllt. Insbesondere kann sich im Trenngraben ausschließlich das elektrisch isolierende Füllmaterial 89 befindet. In diesem Fall ist im Trenngraben also keine Metallschicht angeordnet.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
Strahlungsemittierenden Halbleiterchip ist in Figur 6 gezeigt, wobei die Figur eine Schnittansicht entlang der Linie CC ' der Figur 1A darstellt.
Im Unterschied zu dem im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis IC beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Trennstruktur 8 mittels eines Bereichs 85 des Halbleiterkörpers 2 gebildet, wobei die elektrische Leitfähigkeit gezielt gegenüber dem angrenzenden Material lokal verringert ist. Insbesondere ist der Bereich 85 elektrisch isolierend. Der Bereich kann beispielsweise durch Ionenimplantation hergestellt werden. Das Material der zweiten Halbleiterschicht 22 ist also im
Bereich der Trennstruktur 8 nicht entfernt, sondern lediglich elektrisch deaktiviert. Die elektrische Kontaktierung
zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten
Kontaktschicht 4 kann wie im Zusammenhang mit Figur 4 beschrieben erfolgen. Im Unterschied zu Figur 4 ist aber kein Füllmaterial 89 erforderlich, um die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 planar oder zumindest im Wesentlichen planar auszubilden. Im Bereich der Trennstruktur 8 sind lediglich die erste
Halbleiterschicht 21 und der aktive Bereich 20 entfernt. In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im
Zusammenhang mit den Figuren 1A bis IC beschriebenen
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der
Strahlungsemittierende Halbleiterchip zwei Stränge 231 von Segmenten 23 auf, wobei die Stränge 231 elektrisch zueinander parallel verschaltet sind. Die Segmente 23 innerhalb eines Strangs 231 sind elektrisch zueinander in Serie verschaltet. Insgesamt sind also alle Segmente 23 des Halbleiterchips 1 in einer Serien-Parallelverschaltung zueinander verschaltet und über die erste Kontaktfläche 31 und die zweite Kontaktfläche 41 extern elektrisch zugänglich. Selbstverständlich kann der Strahlungsemittierende
Halbleiterchip 1 auch mehr als zwei Stränge 231 und/oder mehr als drei Segmente pro Strang aufweisen.
Die ersten Kontaktfingerstrukturen 35 benachbarter Stränge sind über einen ersten Strangverbinder 2311 elektrisch miteinander verbunden. Entsprechend sind die zweiten
Kontaktfingerstrukturen 45 mit einem zweiten Strangverbinder 2312 der zweiten Kontaktschicht 4 elektrisch leitend
verbunden. Durch eine Parallelverschaltung von Strängen 231 kann insgesamt der Betriebsstrom durch den optoelektronischen Halbleiterchip 1 erhöht werden, ohne dass sich der Strom pro Segment erhöht.
Selbstverständlich ist eine Parallelverschaltung von
Segmenten 23 oder von Strängen von Segmenten auch für die im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 6 beschriebenen
Ausführungsbeispiele geeignet. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2017 119 881.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Bezugs zeichenliste
1 strahlungsemittierender Halbleiterchip
11 Einheitszelle
2 Halbleiterkörper
20 aktiver Bereich
21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 Segment
231 Strang
2311 erster Strangverbinder
2312 zweiter Strangverbinder
25 Ausnehmung
250 Seitenfläche
28 Strahlungsaustrittsfläche
29 Substrat
290 Strukturierung
3 erste Kontaktschicht
31 erste Kontaktfläche
35 erste Kontaktfingerstruktur
37 Teilbereich der ersten Kontaktfingerstruktur
39 Kontaktbereich
4 zweite Kontaktschicht
41 zweite Kontaktfläche
45 zweite Kontaktfingerstruktur
51 StromverteilungsSchicht
52 Anschlussschicht
6 IsolationsSchicht
60 Öffnung
8 Trennstruktur
81 Trenngraben
810 Seitenfläche
811 Bodenfläche Bereich Füllmaterial

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1), umfassend
- einen Halbleiterkörper (2), der eine erste
Halbleiterschicht (21), eine zweite Halbleiterschicht (22) und einen zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordneten und zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist;
- der aktive Bereich in Draufsicht auf den Halbleiterchip in eine Mehrzahl von Segmenten (23) unterteilt ist, wobei zwischen benachbarten Segmenten jeweils eine Trennstruktur (8) im Halbleiterkörper ausgebildet ist;
- die Mehrzahl von Segmenten zueinander elektrisch in Serie und/oder parallel verschaltet ist; und
- zumindest einem Segment eine erste Kontaktschicht (3) mit einer ersten Kontaktfingerstruktur (35) zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und eine zweite Kontaktschicht (4) mit einer zweiten Kontaktfingerstruktur (45) zur elektrischen Kontaktierung der zweiten
Halbleiterschicht zugeordnet sind, wobei die erste
Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen.
2. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei zumindest zwischen zwei Segmenten die erste
Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der Trennstruktur überlappen.
3. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei zumindest zwischen zwei Segmenten in Draufsicht auf den Halbleiterchip entweder nur die erste Kontaktschicht oder nur die zweite Kontaktschicht mit der Trennstruktur überlappt.
4. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Trennstruktur durch einen Trenngraben (81) gebildet ist, der sich in vertikaler Richtung vollständig durch den Halbleiterkörper hindurch erstreckt.
5. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 4, wobei der Trenngraben zu mindestens 30 % seiner vertikalen Ausdehnung mit einem elektrisch isolierenden Füllmaterial (89) befüllt ist.
6. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 4 oder 5,
wobei eine Seitenfläche (810) des Trenngrabens in einem
Winkel von höchstens 70° zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs geneigt ist.
7. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Trennstruktur mittels eines Bereichs (85) des Halbleiterkörpers gebildet ist, in dem eine elektrische
Leitfähigkeit im Vergleich zu einem lateral angrenzenden Material des Halbleiterkörpers verringert ist.
8. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der Halbleiterchip eine Stromverteilungsschicht (51) und eine Anschlussschicht (52) aufweist, wobei die
Stromverteilungsschicht über die Anschlussschicht mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist.
9. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 8, wobei die erste Kontaktfingerstruktur mit der Stromverteilungsschicht elektrisch leitend verbunden ist und zumindest einen Teilbereich (37) aufweist, in dem die
Stromverteilungsschicht nicht unmittelbar angrenzt.
10. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Halbleiterchip eine Isolationsschicht (6) aufweist, die ein dielektrisches Material enthält, wobei die Isolationsschicht stellenweise zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet ist.
11. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 10, wobei die Isolationsschicht die Anschlussschicht zu
mindestens 30% der Fläche der Anschlussschicht bedeckt.
12. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 10 oder 11,
wobei die Isolationsschicht mindestens eine Öffnung (60) aufweist, in der die Anschlussschicht und die
Stromverteilungsschicht aneinander angrenzen.
13. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
wobei die Isolationsschicht als eine Filterschicht
ausgebildet ist, die innerhalb eines ersten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend transmittiert und
innerhalb eines zweiten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend reflektiert.
14. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei mindestens 50 % der gesamten Fläche der zweiten
Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur überlappen .
15. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung (25) aufweist, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche durch den aktiven Bereich hindurch erstreckt und wobei die zweite Kontaktschicht in der Ausnehmung mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist.
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