WO2019145422A9 - Optoelektronischer halbleiterchip, optoelektronisches bauelement und dessen verfahren zur herstellung - Google Patents

Optoelektronischer halbleiterchip, optoelektronisches bauelement und dessen verfahren zur herstellung Download PDF

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WO2019145422A9
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Matthias HIEN
Andreas DOBNER
Peter Brick
Matthias Goldbach
Uli Hiller
Sebastian Stigler
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Definitions

  • An optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • An object to be solved is to specify a pixelated, optoelectronic semiconductor chip with optically clearly separated pixels and high color homogeneity within the individual pixels. Another object to be solved is to specify an optoelectronic component with high color homogeneity. Another object to be solved is to provide a method for producing such an optoelectronic component, in particular of such an optoelectronic semiconductor chip.
  • Semiconductor layer sequence having an emission side, wherein the emission side comprises a plurality of emission fields.
  • the semiconductor chip can in normal operation
  • a semiconductor chip is understood here and below as a separately manageable and electrically contactable element.
  • a semiconductor chip is produced in particular by singulation from a wafer composite. In particular, side surfaces of a semiconductor chip then have, for example, traces from the singulation process of the wafer composite.
  • a semiconductor chip preferably comprises exactly one originally contiguous region of the semiconductor layer sequence grown in the wafer composite. The semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is preferably formed coherently.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a
  • the lateral extent of the semiconductor chip measured parallel to the main extension direction of the active layer, is for example at most 1% or at most 5% greater than the lateral extent of the active layer or
  • the semiconductor chip may also comprise the growth substrate on which the semiconductor layer sequence has grown. In this case, for example, it is a so-called volume emitter.
  • Semiconductor layer sequence but also be removed. In this case, for example, it is a so-called thin-film chip or surface emitter.
  • the semiconductor layer sequence comprises an active layer for generating electromagnetic radiation.
  • Semiconductor layer sequence is based, for example, on a III-V compound semiconductor material.
  • the semiconductor material is, for example, a nitride Compound semiconductor material such as Al n In] __ nm Ga m N, or a phosphide compound semiconductor material such as Al n In] __ n _ m Ga m P, or an arsenide compound semiconductor material such as Al n In] __ nm Ga m As or Al n In] __ nm Ga AsP m, wherein each 0 dn ⁇ 1, 0 dm ⁇ 1 and m + n ⁇ 1. It can the
  • the semiconductor layer sequence is preferably based on AlInGaN.
  • the active layer of the semiconductor layer sequence contains in particular at least one pn junction and / or at least one quantum well structure and can, for example, in
  • the semiconductor chip comprises one, in particular exactly one, connected active one
  • At least 50% or at least 75% of the total radiation coupled out of the semiconductor layer sequence is coupled out in the normal operation of the semiconductor chip via the emission side.
  • the emission side is substantially parallel to one
  • the emission fields are regions, in particular simply contiguous regions, of the emission side, via which radiation emerges from the semiconductor layer sequence during operation. In particular occurs in the operation of an emission field on the entire surface of the emission field radiation off.
  • each emission field can be assigned a single and independently energizable contact element, for example at a reverse side of the semiconductor layer sequence opposite the emission side.
  • triggered emission field is emitted radiation.
  • the emission side is for example within the scope of
  • the semiconductor chip comprises at least 16 or at least 100 or at least 1000 or at least 1500 such emission fields.
  • Each emission field has for example one
  • the area of each emission field is at most 100,000 ym ⁇ or at most 50,000 ym ⁇ or at most 25,000 ym ⁇ .
  • Semiconductor chip Partitions in particular reflective or absorbing partitions, on the emission side in the region between two adjacent emission fields.
  • the partitions considered the emission fields at least partially,
  • partitions are arranged between all adjacent emission fields.
  • the partitions are preferably without an additional
  • Semiconductor material of the semiconductor layer sequence is, for example, at most 1 ⁇ m or at most 500 nm.
  • the partitions preferably effect an optical separation between a controlled emission field and an emission field adjacent thereto. In other words, for an observer at regular intervals of> 10 cm from the
  • Semiconductor chip two directly adjacent emission fields sharply separated from each other.
  • a controlled emission field thus does not radiate a directly adjacent, non-driven emission field or noticeably to the observer.
  • the crosstalk of adjacent emission fields is thus reduced by the partitions.
  • the partitions are part of a grid, in particular a coherent grid, with the
  • Example matrix-like juxtaposed meshes wherein the partitions form a mesh with mesh and wherein in plan view of the main side of each
  • Emission fields is one-to-one in a mesh of the grid.
  • one or more of the emission fields are completely surrounded by a coherent and uninterrupted trained train of partitions.
  • the partitions are, for example, one of the partitions
  • the partitions are not formed integrally with the semiconductor layer sequence.
  • the partitions may be specular or diffusely scattering or absorbing radiation emitted by the semiconductor chip or the semiconductor layer sequence.
  • the partitions are parallel in direction
  • the partitions point, for example this radiation a reflectance or a
  • the material of the partitions may be, for example, an epoxy or silicone comprising reflective particles, such as titanium dioxide particles, TiO 2 for short, and / or metal particles, such as silver or aluminum or gold, and / or barium titanium oxide particles, such as BaTiC ⁇ , and / or yittrium boroxide particles, such as YBO3, and / or
  • Alkaline earth metal carbon oxide particles such as CaC03 or MgC03, and / or ZnS and / or ZnO and / or ZrC> 2 and / or BaSC> 4 is provided.
  • the partitions may further comprise or consist of one or more of the following materials: Ni, Al, Au, Si, Cu.
  • the partitions can measure a height
  • the height of the partitions may be ⁇ 150 ym or ⁇ 100 ym or ⁇ 80 ym.
  • the maximum width of the partition walls parallel to the emission side is, for example, at most 50 ym or at most 20 ym or at most 10 ym. Alternatively or additionally, the maximum width may be> 1 ym or> 5 ym> 10 ym.
  • Optoelectronic semiconductor chip is a conversion element on one or more emission fields.
  • a conversion element is applied at least on every second emission field or on each emission field.
  • a separate conversion element can be assigned one-to-one.
  • it is also possible that some or all of the emission fields can be assigned one-to-one.
  • the conversion element is preferably in one piece or
  • Conversion element are integrally formed with each other.
  • the conversion element is contiguous, preferably designed to be simply coherent.
  • the semiconductor chip comprises a plurality of conversion elements, they preferably do not hang together.
  • the partitions may in this case limit and separate the conversion elements in a lateral direction.
  • the conversion element covers at least 80% or 90% or completely of the associated emission field (s). For example, a distance of
  • the conversion element preferably comprises two substantially parallel to the main plane of extension of
  • the conversion element preferably adjoins the partitions in the lateral direction. That is, the partitions comprise transverse or perpendicular to the emission side extending side surfaces which are in contact with transverse or perpendicular to the emission side surfaces of the conversion element.
  • the lateral direction is a direction parallel to the
  • the conversion element is preferably positive fit to the partitions.
  • the conversion element partially or completely fills one or more meshes in the grid of partitions.
  • this includes
  • Conversion element a matrix material having introduced therein first phosphor particles.
  • the first phosphor particles are embedded in and from the matrix material
  • the matrix material is preferably a
  • the matrix material is preferably an organic material.
  • the matrix material is, for example, a siloxane, such as silicone, in particular clear silicone.
  • the first phosphor particles are set up for the conversion of the radiation emerging from the semiconductor layer sequence.
  • the first phosphor particles are particles of an inorganic or organic phosphor.
  • Particles are understood to mean microscopically small solids, which do not belong to each other are directly interconnected via covalent or ionic or metallic bonds.
  • a particle has an extent of at most 30 ym or at most 20 ym in each spatial direction.
  • Phosphor particles in one of the semiconductor layer sequence facing lower portion of the conversion element is greater than in the remaining region of the conversion element.
  • the lower region has a thickness measured perpendicular to the emission side of 50% or 34% or 25% or 10% of the total thickness of the conversion element.
  • the lower region extends over the lateral extent of the conversion element.
  • the lower region is in particular the region closest to the semiconductor layer sequence.
  • the lower area includes one of
  • the remaining area is the area of
  • the remaining area of the conversion element also extends, for example, over the lateral extent of the conversion element
  • Conversion element and has accordingly a thickness of 50% or 66% or 75% or 90% of the total thickness of
  • the total thickness of the conversion element is the total thickness of the conversion element.
  • Different conversion elements can be different in thickness.
  • the thickness of the one or more conversion elements is preferably at most as large as the height of the partitions.
  • the thickness of the lower region is preferably smaller than the height of the partition walls.
  • the partitions In the direction away from the emission side, the partitions preferably project beyond the one in the region of
  • the first phosphor particles are preferably distributed homogeneously.
  • the mass fraction of the first phosphor particles is preferably distributed homogeneously.
  • Conversion element is for example at most 85% or at most 80% or at most 75% or at most 70% or at most 60% or at most 50% of the mass fraction of the first phosphor particles in the lower part of
  • the mass fraction of the first phosphor particles in the lower region is at least 65% or at least 70% or at least 75%. In the remaining area of the conversion element, the mass fraction is for example at most 60% or at most 50% or at most 40% or at most 30%.
  • the indication of a mass fraction in one area refers to the mass fraction integrated over the entire area.
  • Conversion element is for example at least 20% or at least 30%.
  • phosphor particles in the entire conversion element is between 30% and 75% inclusive In at least one embodiment, the
  • Semiconductor layer sequence having an emission side, wherein the emission side comprises a plurality of emission fields.
  • the semiconductor chip comprises partitions on the emission side in the region between two adjacent emission fields.
  • the semiconductor chip comprises a conversion element on one or more emission fields.
  • the conversion element comprises a matrix material with first phosphor particles introduced therein.
  • the first phosphor particles are sedimented in the matrix material such that the mass fraction of the first phosphor particles in one of the
  • Semiconductor layer sequence facing lower portion of a conversion element is greater than in the remaining region of the conversion element.
  • the present invention is based inter alia on the
  • Semiconductor chips is often unsatisfactory. Furthermore, it may be desirable to convert pixels of a semiconductor layer sequence differently.
  • Partition walls in particular of reflective or
  • the mass fraction of the first phosphor particles is in an upper region of the upper region facing away from the semiconductor layer sequence
  • the upper portion has a thickness measured perpendicular to the emission side of 50% or 34% or 25% or 10% of the total thickness of the conversion element.
  • the upper area extends over the lateral extent of the
  • the upper area is the area farthest from the emission side. That is, the upper area includes one of
  • Phosphor particles in the upper region of the conversion element at most 60% or at most 55% or at most 50% or at most 40% or at most 30%.
  • the regions of the conversion element specified here are preferably in each case simply connected regions or
  • this includes
  • Conversion element scattering particles embedded in the matrix material serve to scatter the radiation coming from the semiconductor layer sequence or the radiation converted by phosphor particles.
  • the mass fraction of scattering particles in the lower region of the conversion element is at most 80% or at most 70% or at most 50% or at most 1% of the mass fraction of scattering particles in the remaining region and / or in the upper region of the conversion element.
  • the scattering particles comprise or consist, for example, of one of the following materials: Al.sub.2O.sub.3, SiO.sub.2, TiO.sub.2.
  • the scattering particles can also be particles which correspond to the particles
  • the first phosphor particles comprise or consist of an inorganic phosphor.
  • the phosphor may be a nitride-based phosphor.
  • the phosphor comprises an alkaline earth silicon nitride or a
  • the alkaline earth metal is, for example, barium or calcium or strontium.
  • the phosphor may be doped with a rare earth ion such as Eu ⁇ + as the activator.
  • the phosphor may also be a garnet-based phosphor.
  • the phosphor has to
  • a rare earth-doped garnet such as
  • Luthetiumyttriumaluminium garnet in short LuYAG, on or consists of such.
  • the phosphor may be doped with an activator, for example a rare earth element such as cerium.
  • an activator for example a rare earth element such as cerium.
  • each or each of the emission fields is uniquely assigned its own conversion element.
  • Partitions the conversion elements by at least 1 ym or at least 5 ym or at least 10 ym. Alternatively or
  • the partitions project beyond the conversion elements by at most 50 ym or at most 20 ym or at most 10 ym.
  • the conversion element is at one of
  • Partitions pulled over the partitions were Partitions pulled over the partitions.
  • this includes
  • Conversion element second phosphor particles which comprise or consist of a different phosphor than the first phosphor particles.
  • Phosphor particles may comprise, for example, one of the abovementioned phosphors.
  • the semiconductor chip comprises several
  • first conversion elements comprise only first phosphor particles and second conversion elements
  • Conversion elements comprise first and second phosphor particles.
  • the mass fraction of the second phosphor particles in the lower region of the conversion element is smaller than in the remaining region of the conversion element.
  • the mass fraction of the second phosphor particles in the lower region is at most 90% or at most 80% or at most 75% or at most 60% or at most 50% of the mass fraction of the second
  • the mass fraction of the second phosphor particles in the conversion element is, for example, between 30% and 70% inclusive.
  • the second phosphor particles comprise or consist of an organic phosphor.
  • Phosphor particle quantum dots The maximum extent of the quantum dots in one direction is, for example, at most 100 nm or at most 50 nm or at most 30 nm or at most 20 nm or at most 10 nm.
  • the quantum dots include, for example, a semiconductor material such as InGaAs or CdSe or GalnP or InP.
  • Phosphor particles have a lower density and / or a smaller average particle size than the first
  • the density of the first phosphor particles is at least 120% or at least 130% or at least 150% of the density of the second
  • the mean volume of the first phosphor particles is at least twice, or at least tenfold or at least a hundredfold as large as the middle volume of the second
  • the first and second phosphor particles sediment to different degrees within the conversion element. That way, the first ones
  • Phosphor particles and the second phosphor particles are separated.
  • the semiconductor chip comprises first
  • Conversion elements that convert the radiation emitted by the semiconductor layer sequence radiation into cold white light
  • second conversion elements that the of the
  • Semiconductor layer sequence convert emitted radiation into warm white light. For example, the first ones
  • Conversion elements and the second conversion elements can be arranged, for example, in a checkerboard pattern.
  • An optoelectronic semiconductor chip described here can be used, for example, in headlights for motor vehicles.
  • an optoelectronic component such as, for example, an optoelectronic semiconductor chip
  • the procedure is particularly suitable for producing an optoelectronic semiconductor chip as just described. That is, all in conjunction with the optoelectronic
  • the method comprises a step A), in which an optoelectronic base element is provided.
  • the optoelectronic basic element comprises an emission side.
  • the emission side comprises a plurality of emission fields.
  • the primitive is a
  • Opto-electronic element which is adapted to generate electromagnetic radiation in normal operation and to emit via the emission side. About the emission side are in the normal operation of the
  • Base element for example, at least 50% or at least 75% of the total decoupled from the base element coupled radiation.
  • the emission side is substantially parallel to a main plane of extension of the primitive.
  • Embodiments may also apply to the device and vice versa.
  • the emission fields can in particular be individually and independently controllable.
  • the emission side is preferably flat within the manufacturing tolerance. For example, surveys have or pits in the emission side, then ups and downs of at most 2 ym or at most 1 ym.
  • the emission side of the primitive comprises at least two or at least four emission fields.
  • the area of an emission field of the primitive is, for example, at most 250000 ym ⁇ or at most 200000 ym ⁇ .
  • the method comprises a step B), in which a plurality of partitions is formed on the emission side.
  • the partitions form at least one mesh, which in plan view of the
  • the partitions form a frame, which in plan view of the emission side
  • Emission field in particular exactly one emission field surrounds. "At least in sections” means in particular that at least one partition of the mesh between two
  • the partitions form a grid as described above comprising a plurality of meshes. Each mesh can be uniquely assigned to one emission field.
  • the partitions can be reflective or absorbing for
  • the partitions produced in step B) preferably all hang together. Particularly preferably, the partitions are integrally formed with each other.
  • the method comprises a step C) in which a region surrounded by the mesh of partitions is provided with a liquid or viscous region
  • Filling material is filled. If a plurality of meshes are formed by the partitions, preferably several or all areas surrounded by meshes are filled up with a liquid or viscous filling material.
  • the filler material may be a clear one
  • a conversion material preferably comprises a matrix material with first distributed therein
  • the filling material by jetting or
  • Dispensing or spraying or knife coating are applied.
  • a mask or a template can be used.
  • the partition walls are preferably formed so as to enclose the liquid filling material and to prevent the liquid filling material from flowing off in the lateral direction. In other words, the partitions form barriers for the liquid filler.
  • filling can mean that the filling material is filled at most up to the height of the partitions.
  • the method comprises a step E) in which the filler material is added to at least one filler element, such as a conversion element, for example. is cured.
  • the filling element then covers,
  • Example are each assigned to a single emission field.
  • the resulting filling elements are preferred
  • steps A), B), C) and E) are carried out in the stated order and in succession.
  • the partitions applied in step B) may be preliminary partitions or final partitions. Preliminary partitions are removed in particular after curing of the filling material and replaced for example by final partitions. Final partitions remain in the optoelectronic
  • the semiconductor layer sequence is, for example, in
  • Wafer composite provided. Different emission fields then overlap in plan view, preferably with different regions of the semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence is, for example, continuous or comprises a plurality of separate ones
  • the optoelectronic basic element is singulated, so that individual optoelectronic component arise.
  • Each optoelectronic component then preferably comprises a section of the emission side with exactly one or more emission fields and exactly one or more filling elements, which, viewed in plan view, is completely surrounded by the dividing walls.
  • the method comprises a step D), in which the first phosphor particles are sedimented or sedimented in the matrix material, so that the mass fraction of the first phosphor particles in a lower region of the conversion material facing the semiconductor layer sequence is greater than in the remaining region of the conversion material ,
  • steps A) to E) are carried out in the stated order and in succession.
  • the conversion material is centrifuged to accelerate the sedimentation in step D).
  • the conversion material is centrifuged to accelerate the sedimentation in step D).
  • the partitions are formed in step B) reflecting or absorbing.
  • the partitions for a user appear white or black.
  • a structured mask for the application of the partitions in step B), a structured mask, for Example, a mask of photoresist or a dielectric used.
  • the mask is for example by means of a
  • the mask is designed so that in the area in which the partitions are to arise, the mask has trenches. Within the trenches, the dividing walls are created.
  • the partitions in step B) are formed from a photoresist.
  • the partitions from the photoresist then form a photoresist mask.
  • the partitions from the photoresist for example, by means of a
  • a photoresist layer can be applied to the emission side, for example sprayed on or applied as a film.
  • the photoresist layer can then be developed by means of a mask and exposure. It is also conceivable that the photoresist layer by means of a
  • Laser direct exposure is exposed and developed without an additional mask. Laser direct exposure allows particularly precise structures from the photoresist layer
  • the partitions from the photoresist can also be formed absorbent or reflective.
  • the partitions are removed from the photoresist. That is, the partitions from the photoresist in step B) are temporary partitions.
  • final partitions are arranged in the areas in which the partitions were previously formed from the photoresist.
  • the final partitions may be reflective or absorbent.
  • the partitions and / or the filling element are abraded.
  • the partitions and / or the filling element are abraded.
  • the partitions are grown galvanically in step B).
  • the partitions then preferably comprise or consist of a metal such as copper or aluminum or nickel.
  • such partitions are final partitions.
  • the electrically conductive layer is preferably metallic.
  • the electrically conductive layer has, for example, a thickness of between 100 nm and 500 nm.
  • the electrically conductive layer is, for example, simply connected in a continuous manner and covers a plurality of the emission fields. Subsequently, for example, an electrically insulating layer is applied to the electrically conductive layer. The electrically insulating layer is then preferred
  • Partitions are galvanically grown in the region of the exposed electrically conductive layer.
  • electrically insulating layer can also be removed from the remaining areas.
  • the electrically conductive layer can be removed from the emission fields, for example by etching.
  • the galvanically grown partitions can simultaneously for electrical contacting of the optoelectronic
  • the optoelectronic component can be produced in particular by the method described here. All features disclosed in connection with the method are therefore also disclosed for the optoelectronic component and vice versa.
  • the optoelectronic component may be For example, to act on the above-described optoelectronic semiconductor chip. Therefore, all are also disclosed in connection with the optoelectronic semiconductor chip
  • this includes
  • optoelectronic component an optoelectronic
  • the emission side comprises exactly one or more emission fields.
  • this includes
  • Optoelectronic component several partitions on the emission side, wherein the partitions viewed in plan view of the emission side surrounding the emission field.
  • the partitions form meshes of a mesh, each mesh being uniquely associated with an emission field.
  • plan view of the emission side partitions between adjacent emission fields can run.
  • this includes
  • Partitions is surrounded and rests positively on the partitions.
  • the filling element may be bounded laterally by the partitions.
  • the filling element may be one for the electromagnetic radiation of the base element
  • Filling element can also be a conversion element, for
  • the partitions are not formed integrally with the optoelectronic base element or not in one piece with the emission side. That is, the partitions are of the
  • Basic element different elements of the device. Between the partitions and the emission side, in particular, an interface is formed, which indicates that the partitions and the emission side.
  • Partitions were applied after completion of the flat emission side on the emission side.
  • the filler element overlaps with the emission field surrounded by the partition walls.
  • the filler overlaps only with a single emission field.
  • the component may comprise a plurality of filling elements, which are each preferably assigned to one emission field one-to-one and overlap only with this emission field.
  • Filling element is viewed in plan view preferably surrounded by a specially assigned mesh of partitions around.
  • Emission fields can also be covered by the partitions, for example completely covered.
  • the partitions are preferably transparent to the radiation from the emission fields. This can be realized in particular if the partitions are formed from photoresist.
  • the partitions surrounding the filling element can be any partitions surrounding the filling element.
  • an area of the region of the emission side covered by the filler element is at most 50% or at most 25% or at most 10% or at most 5% larger than the area of the emission field covered by the filler element.
  • Filling element can apply to several or all filling elements.
  • this includes
  • the semiconductor chip is preferably formed as a thin-film semiconductor chip or surface emitter.
  • the semiconductor chip comprises, for example, a semiconductor layer sequence,
  • the semiconductor chip comprises
  • the lateral extent of the semiconductor chip is for example at most 1% or at most 5% greater than the lateral extent of the active layer of the semiconductor chip.
  • the potting around the semiconductor chip may be a plastic or an epoxy or a silicone.
  • the potting is preferably reflective or
  • Absorptance for this radiation is for example at least 90%.
  • the potting may appear white or black to a user.
  • the potting surrounds the semiconductor chip in Top view of the emission side is preferably completely considered.
  • the casting can form-fitting to the
  • the carrier may for example be a ceramic carrier.
  • Conductor be arranged for electrical contacting of the semiconductor chip.
  • Radiation exit side emits the semiconductor chip in its intended operation, for example, at least 50% or at least 75% or at least 90% of the
  • Radiation exit side may have a rectangular basic shape. In a corner area, the
  • Radiation exit side for electrical contacting of the semiconductor chip have a recess.
  • Radiation exit side is facing away from the carrier.
  • the semiconductor chip is preferably not segmented or pixelated.
  • the semiconductor chip preferably has lateral
  • Extensions measured parallel to the emission side, of not more than 500 ym or not more than 400 ym.
  • Radiation exit side of the semiconductor chip together with a side facing away from the carrier of the potting at least a portion of the emission side.
  • the radiation exit side of the semiconductor chip and the encapsulation on the emission side are flush with one another within the scope of the manufacturing tolerance.
  • the semiconductor chip via an injection molding process, such as film-assisted molding
  • the optoelectronic primitive preferably emits no radiation.
  • the optoelectronic basic element can have several advantages
  • Radiation exit sides of the semiconductor chips each have an emission field of the emission side.
  • the encapsulation then preferably runs between the semiconductor chips.
  • the potting can form a grid with meshes, with exactly one in each mesh
  • the individual semiconductor chips may be individually and independently controllable, whereby the individual emission fields are individually and independently controllable.
  • the partitions are formed on the emission side in the region of the potting. That is, viewed in plan view on the emission side, the partitions overlap with the potting around the
  • the partitions do not overlap with the semiconductor chip.
  • the partitions are metallic.
  • the partitions can in particular for electrical contacting of the semiconductor chip
  • Each semiconductor chip in this case is preferably associated with a frame of partitions, wherein the partitions of the frame are assigned to the semiconductor chip one-to-one.
  • FIGS. 1A to 2C and FIGS. 5A to 5C show various positions in exemplary embodiments of the method for producing an optoelectronic component
  • FIGS. 4B and 4C are detailed views of
  • FIG. 1A shows a first position in one embodiment of the method.
  • Optoelectronic primitive 1 in the form of a
  • Semiconductor layer sequence 1 for example an AlInGaN-based semiconductor layer sequence 1, is provided.
  • the semiconductor layer sequence 1 comprises an emission side 10, via which electromagnetic radiation is coupled out of the semiconductor layer sequence 1 during operation.
  • Emission side 10 is subdivided into a plurality of emission fields 11, 12. Between the emission fields 11, 12 non-luminous regions 14 are arranged. For example, or are on one of the emission side 10th
  • emission fields 11, 12 are essentially due to the projection of the contact elements on the
  • Emission side 10 defined. In the region of the non-luminous regions 14, for example, no contact elements
  • the semiconductor layer sequence 1 can have trenches which comprise an active layer of the semiconductor layer sequence 1
  • Emission fields 11, 12 have, for example, a width, measured parallel to the main extension plane of
  • Emission fields 11, 12 are square and arranged in a regular matrix pattern. Not
  • Luminous areas 14 form a grid around the
  • IC another position in the method is shown.
  • a photoresist mask 22 is applied on the emission side 10.
  • the photoresist mask 22 includes trenches in
  • Emission fields 11, 12 are completely covered by the photoresist material of the photoresist mask 22.
  • the photoresist mask 22 is produced, for example, by means of a lithography method or a laser direct exposure.
  • Photoresist mask 22 reflective partitions 20 are formed.
  • the reflective partitions 20 include
  • silicone with embedded Ti02 particles For example, silicone with embedded Ti02 particles.
  • the material of the reflective partitions 20 may be applied via jetting or dispensing or spraying or doctoring.
  • FIG. 1F shows a position of the method in which the emission fields 11, 12 in the region between the reflective partition walls 20 a conversion material 40, 41 is applied.
  • the conversion material 40, 41 is
  • Conversion material 42, 41 in this case comprises a matrix material 40, for example silicone, in which first phosphor particles 41 are distributed.
  • different conversion materials 40, 41 are applied to different emission fields 11, 12.
  • the emission side 10 is divided into first 11 and second 12 emission fields.
  • the first 11 and second 12 emission fields are alternating next to each other on the
  • Emission side 10 is arranged. On the first emission fields 11, a first conversion material 40, 41 is applied and on the second emission fields 12 is a second
  • Emission fields 11, 12 differs, for example, with regard to the first phosphor particles 41.
  • the conversion materials 40, 41 on the first 11 and second 12 emission fields 11 are selected so that cool white light is emitted in the region of the first emission fields 11 during operation of the finished semiconductor chip and warm white light is emitted in the region of the second emission fields 12.
  • Semiconductor chip then includes warm white and cool white pixels.
  • the first phosphor particles 41 used are
  • inorganic phosphor particles and may be based on a nitride or a garnet.
  • FIG. 1C shows a position in the method in which, unlike in FIG. 1F, the same conversion material 40, 41 is applied to all emission fields 11, 12. In this case, the conversion material 40, 41, for example, be sprayed or scrape.
  • Semiconductor layer sequence 1 is an optoelectronic
  • Phosphor particles 41 deposited within the matrix material 40 so that in each case in a lower region of the
  • the sedimentation process is the first
  • Phosphor particles 41 are particularly homogeneously distributed in the lower region, so that with the illustrated semiconductor chip 100 particularly color homogeneous pixels are realized.
  • FIGS. 2A to 2C show different positions in exemplary embodiments of the method, in which the photoresist mask 22 is designed differently than in the FIG. 1C.
  • Photoresist mask 22 in the direction of the emission side 10, so that ultimately dividing walls 20 are formed, whose width decreases toward the emission side 10.
  • the trenches in the photoresist mask 22 have an undercut. Resulting partitions 20 widen at first in the direction away from the
  • the semiconductor chip 100 is different of the semiconductor chip 100 of Figure 1H only in that in the conversion elements 31 scattering particles 43 are additionally distributed.
  • the scattering particles 43 are in the
  • Matrix material 40 of the conversion elements 31 embedded In the present case, a mass fraction of the scattering particles 43 in the remaining region of the conversion elements 31 is greater than in the lower region of the conversion elements 31.
  • the scattering particles 43 are, for example, Al 2 O 3 particles. However, even if such scattering particles 43 are not shown in all embodiments, they may be described in each of the above and below
  • the scattering layer 44 serves as the
  • Phosphor particles 42 are less or not at all
  • the first phosphor particles 41 are inorganic phosphor particles and the second phosphor particles 42 are organic phosphor particles.
  • the mass fraction of the second phosphor particles 41 are inorganic phosphor particles and the second phosphor particles 42 are organic phosphor particles.
  • Conversion elements 32 is smaller than in the remaining area of the conversion elements 32nd
  • Mass fraction of the first phosphor particles 41 for example, only about 70% as large as in the lower part of the
  • Phosphor particles 42 larger than in the lower area.
  • the lower region with the increased mass fraction of first phosphor particles 41 makes up approximately half the thickness of the conversion element 32.
  • middle range is the mass fraction of the second
  • the mass fraction of the first phosphor particles 41 is smaller than in the lower region.
  • the mass fraction of the second phosphor particles 42 is smaller than in the middle region.
  • FIGS. 5A to 5C Positions in a further embodiment of the method are shown in FIGS. 5A to 5C.
  • Photoresist mask 22 from provisional partitions 21 formed (see Figure 5A).
  • the provisional partitions 21 thus consist of the photoresist material.
  • the photoresist mask 22 covers only the non-luminous areas 14. In the area of
  • Emission fields 11, 12 on the other hand are holes in the
  • Photoresist mask 22 is provided so that the emission fields 11, 12 are exposed and not from the photoresist mask 22nd
  • Photoresist mask 22 filled with a conversion material 40, 41.
  • the conversion material 40, 41 is then cured, so that over each emission field 11, 12, a conversion element 31 is formed.
  • the conversion material 40, 41 is then cured, so that over each emission field 11, 12, a conversion element 31 is formed.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor chip 100.
  • the semiconductor chip 100 differs from the semiconductor chip 100 of FIG. 1H only in the form of the reflective partitions 20. In the present case, the widening
  • Such reflective partitions 20 may be made, for example, with the photoresist mask 22 of Figure 2B.
  • the conversion element 31 is pulled over the partitions 20.
  • the conversion material 40, 41 is sprayed or spread onto the emission fields 11, 12 and the reflective partitions 20, so that the conversion material 40, 41 overmeshes the reflective partitions 20.
  • FIG. 8A shows a first position in a further exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic component.
  • a carrier 6, for example a ceramic carrier, with semiconductor chips 13 applied thereon is provided.
  • the semiconductor chips 13 are preferably thin-film chips and are based, for example, on AlInGaN.
  • the carrier 6 facing away from the
  • the semiconductor chips 13 are preferably not segmented or pixelated.
  • FIG. 8B shows a second position, in which a casting 15, in particular a reflective or absorbent casting, for example comprising silicone or epoxy, is arranged between the semiconductor chips 13.
  • the encapsulation 15 is formed, for example, by an injection molding process between the semiconductor chips 13.
  • the carrier 6, the semiconductor chips 13 and the encapsulation 15 together form an optoelectronic basic element 1 with an emission side 10.
  • the radiation exit sides 16 of the semiconductor chips 13 together with the side of the encapsulation 15 facing away from the carrier 6 form this emission side 10.
  • the emission side 10 is in the frame the manufacturing tolerance just trained.
  • the radiation exit sides 16 of the semiconductor chips 13 also form the emission fields 11, 12 and
  • Photoresist layer 2 is applied.
  • the photoresist layer 20 is structured, for example by means of laser direct exposure, or LDI for short, into a plurality of partitions 20.
  • Partitions 20 are in the area between adjacent ones
  • the conversion material 40, 41, 42 is only filled to the extent that the conversion material 40, 41,
  • partition walls 20 project beyond the conversion material 40, 41, 42 in a direction away from the carrier 6.
  • FIG. 8F shows a further position of the method in which the conversion material 40, 41, 42 too
  • Figure 8F shows a completed optoelectronic
  • Component 100 in cross-sectional view but it could also be a singulation process, for example, with cutting planes through the potting 15, are performed to several
  • FIG. 8G shows the optoelectronic component 100 of FIG. 8F in a top view of the emission side 10.
  • the partitions 20 form a grid with a plurality of meshes.
  • Each mesh is uniquely associated with a conversion element 31, so that the mesh surrounds the associated conversion element 31 and the associated semiconductor chip 13.
  • the conversion elements 31, when viewed in plan view, furthermore cover the entire associated semiconductor chip 13.
  • each semiconductor chip 13 is associated with its own filling element 31 or conversion element 31, whereby the
  • FIGS. 9A to 9H show a further exemplary embodiment of the method for producing an optoelectronic
  • a conductor 61 is arranged.
  • the conductor 61 is common
  • FIG. 9B The position of FIG. 9B substantially corresponds to that of FIG. 8B. Again, a casting 15 between the
  • Semiconductor chips 13 arranged such that a side facing away from the carrier 6 of the potting 15 forms a substantially planar emission side 10 together with the radiation exit sides 16 of the semiconductor chips 13.
  • an electrically conductive layer 3 for example one, is on the emission side 10
  • the electrically conductive layer 3 is, for example
  • a thickness of the electrically conductive layer 3 is, for example, between 100 nm and 500 nm inclusive.
  • FIG. 9D shows a position in the method in which a structured, electrically insulating layer 4 is applied to the electrically conductive layer 3.
  • a structured, electrically insulating layer 4 is applied to the electrically conductive layer 3.
  • an electrically insulating layer 4 for example, initially an electrically insulating
  • Layer 4 is applied over the entire surface of the electrically conductive layer 3 and then by means of a laser
  • the electrically insulating layer 4 is structured such that the electrically conductive layer 3 in areas
  • these areas are located between the semiconductor chips 13, where the emission side 10 is formed by the encapsulation 15.
  • the emission fields 11, 12 are complete in particular by the electrically insulating layer 4
  • FIG. 9E shows a further position in the method in which partitions 20 are galvanically grown in the exposed regions of the electrically conductive layer 3.
  • the partitions 20 are formed, for example, of copper.
  • FIG. 9F shows a position in the method in which the electrically insulating layer 4 is removed again.
  • the electrically conductive layer 3 is in
  • the electrically conductive layer 3 for example, after the
  • filling elements 31 in the form of conversion elements 31 are formed between the partitions 20.
  • a liquid or viscous conversion material was again arranged in the region between the partitions 20 and then cured.
  • Figure 9G shows at the same time a finished, optoelectronic
  • Component 100 in cross-sectional view.
  • FIG. 9H shows the optoelectronic component 100 of FIG. 9G in a top view of the emission side 10. It can be seen once again that each conversion element 31 and the correspondingly assigned semiconductor chip 13 are surrounded by a mesh of partitions 20. In the present case, the partitions 20 of a column of semiconductor chips 13 are electrically connected to one another. As a result, the semiconductor chips 13 are also electrically connected to each other along a gap via the partition walls 20. Along a series of
  • conductor tracks 61 are provided between the semiconductor chips 13 and the carrier, which conductor tracks 61

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip (100) eine Halbleiterschichtenfolge (1) mit einer Emissionsseite (10), wobei die Emissionsseite eine Mehrzahl von Emissionsfeldern (11, 12) umfasst. Der Halbleiterchip umfasst reflektierende Trennwände (20) auf der Emissionsseite im Bereich zwischen zwei benachbarten Emissionsfeldern. Ferner umfasst der Halbleiterchip Konversionselemente (31, 32) auf zumindest einigen Emissionsfeldern. Die Konversionselemente umfassen jeweils ein Matrixmaterial (40) mit darin eingebrachten ersten LeuchtstoffPartikeln (41). Die ersten Leuchtstoffpartikel sind in dem Matrixmaterial derart sedimentiert, dass der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel in einem der Halbleiterschichtenfolge zugewandten unteren Bereich eines Konversionselements größer ist als im restlichen Bereich des Konversionselements.

Description

Beschreibung
OPTOELEKTRONISCHER HALBLEITERCHIP, OPTOELEKTRONISCHES
BAUELEMENT UND DESSEN VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
Darüber hinaus werden ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements und ein optoelektronisches Bauelement angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen pixelierten, optoelektronischen Halbleiterchip mit optisch deutlich separierten Pixeln und hoher Farbhomogenität innerhalb der einzelnen Pixel anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Bauelement mit hoher Farbhomogenität anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optoelektronischen Bauelements, insbesondere eines solchen optoelektronischen Halbleiterchips, anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer Emissionsseite, wobei die Emissionsseite eine Mehrzahl von Emissionsfeldern umfasst.
Der Halbleiterchip kann im bestimmungsgemäßen Betrieb
Strahlung emittieren. Unter einem Halbleiterchip wird hier und im Folgenden ein separat handhabbares und elektrisch kontaktierbares Element verstanden. Ein Halbleiterchip entsteht insbesondere durch Vereinzelung aus einem Waferverbund. Insbesondere weisen Seitenflächen eines Halbleiterchips dann zum Beispiel Spuren aus dem Vereinzelungsprozess des Waferverbunds auf. Ein Halbleiterchip umfasst bevorzugt genau einen ursprünglich zusammenhängenden Bereich der im Waferverbund gewachsenen Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips ist bevorzugt zusammenhängend ausgebildet.
Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine
zusammenhängende oder eine segmentierte aktive Schicht. Die laterale Ausdehnung des Halbleiterchips, gemessen parallel zur Haupterstreckungsrichtung der aktiven Schicht, ist beispielsweise höchstens 1 % oder höchstens 5 % größer als die laterale Ausdehnung der aktiven Schicht oder der
Halbleiterschichtenfolge .
Der Halbleiterchip kann noch das Aufwachsubstrat umfassen, auf dem die Halbleiterschichtenfolge gewachsen ist. In diesem Fall handelt es sich zum Beispiel um einen so genannten Volumen-Emitter .
Alternativ kann das Aufwachsubstrat für die
Halbleiterschichtenfolge aber auch entfernt sein. In diesem Fall handelt es sich zum Beispiel um einen so genannten Dünnfilm-Chip oder Oberflächenemitter.
Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine aktive Schicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung. Die
Halbleiterschichtenfolge basiert zum Beispiel auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, wie AlnIn]__n-mGamN, oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnIn]__n_ mGamP, oder um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial , wie AlnIn]__n-mGamAs oder AlnIn]__n-mGamAsP, wobei jeweils 0 d n < 1, 0 d m < 1 und m + n < 1 ist. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.
Die aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge beinhaltet insbesondere wenigstens einen pn-Übergang und/oder mindestens eine QuantentopfStruktur und kann zum Beispiel im
bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen oder grünen oder roten Spektralbereich oder im UV- Bereich erzeugen. Beispielsweise umfasst der Halbleiterchip eine, insbesondere genau eine, zusammenhängende aktive
Schicht .
Über die Emissionsseite werden im bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterchips beispielsweise zumindest 50 % oder zumindest 75 % der insgesamt aus der Halbleiterschichtenfolge ausgekoppelten Strahlung ausgekoppelt. Die Emissionsseite verläuft zum Beispiel im Wesentlichen parallel zu einer
Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge.
Die Emissionsfelder sind Bereiche, insbesondere einfach zusammenhängende Bereiche, der Emissionsseite, über die im Betrieb Strahlung aus der Halbleiterschichtenfolge austritt. Insbesondere tritt im Betrieb eines Emissionsfeldes über die gesamte Fläche des Emissionsfeldes Strahlung aus. Die
Emissionsfelder können einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sein. Dazu kann jedem Emissionsfeld ein einzeln und unabhängig bestrombares Kontaktelement, zum Beispiel an einer der Emissionsseite gegenüberliegenden Rückseite der Halbleiterschichtenfolge, zugeordnet sein. Über ein
angesteuertes Emissionsfeld wird Strahlung emittiert. Die Emissionsseite ist zum Beispiel im Rahmen der
Herstellungstoleranz eben.
Beispielsweise umfasst der Halbleiterchip zumindest 16 oder zumindest 100 oder zumindest 1000 oder zumindest 1500 solcher Emissionsfelder. Jedes Emissionsfeld hat beispielsweise eine
Fläche von zumindest 10 ym^ oder zumindest 100 ym^ oder zumindest 1000 ym^ . Alternativ oder zusätzlich beträgt die Fläche jedes Emissionsfeldes höchstens 100000 ym^ oder höchstens 50000 ym^ oder höchstens 25000 ym^ .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterchip Trennwände, insbesondere reflektierende oder absorbierende Trennwände, auf der Emissionsseite im Bereich zwischen zwei benachbarten Emissionsfeldern. Beispielsweise umgeben in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet die Trennwände die Emissionsfelder zumindest teilweise,
insbesondere vollständig. Bevorzugt sind Trennwände zwischen allen benachbarten Emissionsfeldern angeordnet.
Die Trennwände sind bevorzugt ohne ein zusätzliches
Verbindungsmittel, wie Kleber, auf der Emissionsseite
befestigt. Der Abstand der Trennwände zu dem
Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge beträgt beispielsweise höchstens 1 ym oder höchstens 500 nm. Die Trennwände bewirken bevorzugt eine optische Trennung zwischen einem angesteuerten Emissionsfeld und einem dazu benachbarten Emissionsfeld. In anderen Worten sind für einen Beobachter in üblichen Abständen von > 10 cm vom
Halbleiterchip zwei direkt benachbarte Emissionsfelder scharf voneinander separiert. Ein angesteuertes Emissionsfeld überstrahlt ein direkt benachbartes, nicht angesteuertes Emissionsfeld also nicht oder für den Beobachter nicht merklich. Das Übersprechen benachbarter Emissionsfelder ist durch die Trennwände also reduziert.
Besonders bevorzugt sind die Trennwände Teil eines Gitters, insbesondere eines zusammenhängenden Gitters, mit zum
Beispiel matrixartig nebeneinander angeordneten Maschen, wobei die Trennwände ein Gitternetz mit Maschen bilden und wobei in Draufsicht auf die Hauptseite jedes der
Emissionsfelder eineindeutig in einer Masche des Gitters liegt. Insbesondere sind in Draufsicht auf die Hauptseite dann eines oder mehrere der Emissionsfelder vollständig von einer zusammenhängend und unterbrechungsfrei ausgebildeten Bahn aus Trennwänden umgeben.
Die Trennwände sind zum Beispiel aus einem von dem
Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge
unterschiedlichen Material gebildet. Insbesondere sind die Trennwände nicht einstückig mit der Halbleiterschichtenfolge ausgebildet. Die Trennwände können spiegelnd oder diffus streuend oder absorbierend für die von dem Halbleiterchip oder der Halbleiterschichtenfolge emittierte Strahlung sein. Insbesondere sind die Trennwände in Richtung parallel
und/oder senkrecht zur Emissionsseite undurchlässig für die von dem Halbleiterchip oder der Halbleiterschichtenfolge emittierte Strahlung. Die Trennwände weisen zum Beispiel für diese Strahlung einen Reflexionsgrad oder einen
Absorptionsgrad von zumindest 30 % oder zumindest 50 % oder zumindest 80 % oder zumindest 90 % oder zumindest 95 % auf. Bei dem Material der Trennwände kann es sich zum Beispiel um ein Epoxid oder Silikon handeln, das mit reflektierenden Partikeln, wie Titandioxid-Partikeln, kurz Ti02, und/oder Metallpartikeln, wie Silber oder Aluminium oder Gold, und/oder Bariumtitanoxid-Partikeln, wie BaTiC^, und/oder Yittriumboroxid-Partikeln, wie YBO3, und/oder
Erdalkalimetallkohlenstoffoxid-Partikeln, wie CaC03 oder MgC03, und/oder ZnS und/oder ZnO und/oder ZrC>2 und/oder BaSC>4 versehen ist. Die Trennwände können ferner eines oder mehrere der folgenden Materialien umfassen oder daraus bestehen: Ni, Al, Au, Si, Cu.
Die Trennwände können zum Beispiel eine Höhe gemessen
senkrecht zur Hauptseite von zum Beispiel mindestens 10 ym oder mindestens 30 ym oder mindestens 50 ym aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Höhe der Trennwände < 150 ym oder < 100 ym oder < 80 ym sein. Die maximale Breite der Trennwände parallel zur Emissionsseite beträgt zum Beispiel höchstens 50 ym oder höchstens 20 ym oder höchstens 10 ym. Alternativ oder zusätzlich kann die maximale Breite > 1 ym oder > 5 ym > 10 ym sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip ein Konversionselement auf einem oder mehreren Emissionsfeldern. Beispielsweise ist zumindest auf jedem zweiten Emissionsfeld oder auf jedem Emissionsfeld ein Konversionselement aufgebracht. Das
Konversionselement ist dazu eingerichtet, die im
bestimmungsgemäßen Betrieb aus den Emissionsfeldern austretende elektromagnetische Strahlung teilweise oder vollständig zu konvertieren.
Einigen oder allen Emissionsfeldern kann jeweils ein eigenes Konversionselement eineindeutig zugeordnet sein. Alternativ ist es aber auch möglich, dass einigen oder allen
Emissionsfeldern ein gemeinsames Konversionselement
zugeordnet ist.
Im Folgenden werden Merkmale eines Konversionselements beschrieben. Umfasst der Halbleiterchip mehrere
Konversionselemente, so können mehrere oder alle
Konversionselemente diese Merkmale aufweisen.
Das Konversionselement ist bevorzugt einstückig oder
einteilig ausgebildet. Das heißt, alle Bereiche des
Konversionselements sind integral miteinander ausgebildet. Insbesondere ist das Konversionselement zusammenhängend, bevorzugt einfach zusammenhängend ausgebildet.
Umfasst der Halbleiterchip mehrere Konversionselemente, so hängen diese bevorzugt nicht zusammen. Die Trennwände können in diesem Fall die Konversionselemente in einer lateralen Richtung begrenzen und voneinander trennen.
Zum Beispiel überdeckt das Konversionselement das oder die zugehörigen Emissionsfelder zu zumindest 80 % oder 90 % oder vollständig. Beispielsweise beträgt ein Abstand des
Konversionselements zu dem Halbleitermaterial der
Halbleiterschichtenfolge höchstens 1 ym oder höchstens 500 nm. Das Konversionselement umfasst bevorzugt jeweils zwei im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge verlaufende Hauptseiten. Das Konversionselement grenzt in lateraler Richtung bevorzugt an die Trennwände an. Das heißt, die Trennwände umfassen quer oder senkrecht zur Emissionsseite verlaufende Seitenflächen, die in Kontakt mit quer oder senkrecht zur Emissionsseite verlaufenden Flächen des Konversionselements stehen. Die laterale Richtung ist eine Richtung parallel zur
Emissionsseite beziehungsweise zur Haupterstreckungsebene der Halbleiterschichtenfolge. Das Konversionselement liegt bevorzugt formschlüssig an den Trennwänden an. Beispielsweise füllt das Konversionselement eine oder mehrere Maschen in dem Gitter aus Trennwänden teilweise oder vollständig auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement ein Matrixmaterial mit darin eingebrachten ersten Leuchtstoffpartikeln. Die ersten Leuchtstoffpartikel sind in dem Matrixmaterial eingebettet und von diesem
umschlossen .
Bei dem Matrixmaterial handelt es sich bevorzugt um ein
Material, das strahlungsdurchlässig, insbesondere
transparent, für die von der Halbleiterschichtenfolge
emittierte Strahlung ist. Das Matrixmaterial ist bevorzugt ein organisches Material. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Siloxan, wie Silikon, insbesondere klarsichtiges Silikon.
Die ersten Leuchtstoffpartikel sind für die Konversion der aus der Halbleiterschichtenfolge austretenden Strahlung eingerichtet. Beispielsweise handelt es sich bei den ersten Leuchtstoffpartikeln um Partikel aus einem anorganischen oder organischen Leuchtstoff. Unter Partikeln werden mikroskopisch kleine Festkörper verstanden, die untereinander nicht unmittelbar über kovalente oder ionische oder metallische Bindungen miteinander verbunden sind. Ein Partikel weist beispielsweise in jede Raumrichtung eine Ausdehnung von höchstens 30 ym oder höchstens 20 ym auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die ersten
Leuchtstoffpartikel in dem Matrixmaterial derart
sedimentiert, dass der Massenanteil der ersten
Leuchtstoffpartikel in einem der Halbleiterschichtenfolge zugewandten unteren Bereich des Konversionselements größer ist als im restlichen Bereich des Konversionselements.
Der untere Bereich hat zum Beispiel eine Dicke, gemessen senkrecht zur Emissionsseite, von 50 % oder 34 % oder 25 % oder 10 % der Gesamtdicke des Konversionselements. Der untere Bereich erstreckt sich dabei über die laterale Ausdehnung des Konversionselements. Der untere Bereich ist insbesondere der der Halbleiterschichtenfolge am nächsten liegende Bereich.
Das heißt, der untere Bereich umfasst eine der
Halbleiterschichtenfolge zugewandte Außenfläche oder
Außenseite des Konversionselements.
Der restliche Bereich ist der Bereich des
Konversionselements, der nicht zum unteren Bereich gehört.
Der restliche Bereich des Konversionselements erstreckt sich zum Beispiel ebenfalls über die laterale Ausdehnung des
Konversionselements und hat entsprechend eine Dicke von 50 % oder 66 % oder 75 % oder 90 % der Gesamtdicke des
Konversionselements .
Die Gesamtdicke des Konversionselements beträgt
beispielsweise zwischen einschließlich 5 ym und 150 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 20 ym und 150 ym, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 40 ym und 100 ym.
Unterschiedliche Konversionselemente können unterschiedlich dick sein.
Die Dicke des oder der Konversionselemente ist bevorzugt höchstens so groß wie die Höhe der Trennwände. Insbesondere die Dicke des unteren Bereichs ist bevorzugt kleiner als die Höhe der Trennwände. In Richtung weg von der Emissionsseite überragen die Trennwände bevorzugt den im Bereich eines
Emissionsfeldes angeordneten unteren Bereich des
Konversionselements .
Im unteren Bereich sind die ersten Leuchtstoffpartikel bevorzugt homogen verteilt. Der Massenanteil der ersten
Leuchtstoffpartikel im restlichen Bereich des
Konversionselements beträgt beispielsweise höchstens 85 % oder höchstens 80 % oder höchstens 75 % oder höchstens 70 % oder höchstens 60 % oder höchstens 50 % des Massenanteils der ersten Leuchtstoffpartikel im unteren Bereich des
Konversionselements. Beispielsweise beträgt der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel im unteren Bereich zumindest 65 % oder zumindest 70 % oder zumindest 75 %. Im restlichen Bereich des Konversionselements beträgt der Massenanteil zum Beispiel höchstens 60 % oder höchstens 50 % oder höchstens 40 % oder höchstens 30 %. Die Angabe eines Massenanteils in einem Bereich bezieht sich dabei auf den über den gesamten Bereich integrierten Massenanteil.
Der Massenanteil des Matrixmaterials in dem
Konversionselement beträgt beispielsweise zumindest 20 % oder zumindest 30 %. Der Massenanteil der ersten
Leuchtstoffpartikel in dem gesamten Konversionselement beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 30 % und 75 In mindestens einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge mit einer Emissionsseite, wobei die Emissionsseite eine Mehrzahl von Emissionsfeldern umfasst.
Der Halbleiterchip umfasst Trennwände auf der Emissionsseite im Bereich zwischen zwei benachbarten Emissionsfeldern.
Ferner umfasst der Halbleiterchip ein Konversionselement auf einem oder mehreren Emissionsfeldern. Das Konversionselement umfasst ein Matrixmaterial mit darin eingebrachten ersten Leuchtstoffpartikeln. Die ersten Leuchtstoffpartikel sind in dem Matrixmaterial derart sedimentiert, dass der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel in einem der
Halbleiterschichtenfolge zugewandten unteren Bereich eines Konversionselements größer ist als im restlichen Bereich des Konversionselements .
Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der
Erkenntnis, dass die Farbhomogenität eines Pixels eines
Halbleiterchips häufig nicht zufriedenstellend ist. Ferner kann es erwünscht sein, Pixel einer Halbleiterschichtenfolge unterschiedlich zu konvertieren. Durch Verwendung von
Trennwänden, insbesondere von reflektierenden oder
absorbierenden Trennwänden, kann zum einen die optische
Trennung verschiedener Pixel verbessert werden, andererseits erlauben die Trennwände, unterschiedliche Emissionsfelder mit unterschiedlichen Konversionselementen zu bestücken
beziehungsweise mit unterschiedlichen Konversionsmaterialien aufzufüllen. Durch das Sedimentieren der Leuchtstoffpartikel innerhalb des Matrixmaterials entsteht eine dünne,
zusammengepresste, gleichmäßige Schicht nahe der
Emissionsseite. Eine solche Schicht ist homogen, was zu einer hohen Farbhomogenität des zugehörigen Pixels führt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel in einem der Halbleiterschichtenfolge abgewandten oberen Bereich des
Konversionselements höchstens 80 % oder höchstens 75 % oder höchstens 70 % oder höchstens 60 % oder höchstens 50 % des Massenanteils der ersten Leuchtstoffpartikel im unteren
Bereich des Konversionselements.
Der obere Bereich hat eine Dicke, gemessen senkrecht zur Emissionsseite, von 50 % oder 34 % oder 25 % oder 10 % der Gesamtdicke des Konversionselements. Der obere Bereich erstreckt sich dabei über die laterale Ausdehnung des
zugehörigen Konversionselements. Der obere Bereich ist der am weitesten von der Emissionsseite beabstandete Bereich. Das heißt, der obere Bereich umfasst eine der
Halbleiterschichtenfolge abgewandte Außenfläche oder
Außenseite des Konversionselements.
Beispielsweise beträgt der Massenanteil der ersten
Leuchtstoffpartikel im oberen Bereich des Konversionselements höchstens 60 % oder höchstens 55 % oder höchstens 50 % oder höchstens 40 % oder höchstens 30 %.
Die hier spezifizierten Bereiche des Konversionselements sind bevorzugt jeweils einfach zusammenhängende Gebiete oder
Bereiche des Konversionselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement Streupartikel, die in dem Matrixmaterial eingebettet sind. Die Streupartikel dienen zur Streuung der aus der Halbleiterschichtenfolge kommenden oder der durch Leuchtstoffpartikel konvertierten Strahlung. Beispielsweise beträgt der Massenanteil an Streupartikeln in dem unteren Bereich des Konversionselements höchstens 80 % oder höchstens 70 % oder höchstens 50 % oder höchstens 1 % des Massenanteils an Streupartikeln im restlichen Bereich und/oder im oberen Bereich des Konversionselements.
Die Streupartikel umfassen oder bestehen beispielsweise aus einem der folgenden Materialien: AI2O3, Si02, Ti02 · Es können die Streupartikel aber auch Partikel sein, die dem
Matrixmaterial ohnehin zum Einstellen der Viskosität
beigesetzt wurden, wie LPS5547-S1.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die ersten Leuchtstoffpartikel einen anorganischen Leuchtstoff oder bestehen daraus. Der Leuchtstoff kann ein Nitrid-basierter Leuchtstoff sein. Zum Beispiel umfasst der Leuchtstoff ein Erdalkalisiliziumnitrid oder ein
Erdalkalialuminiumsiliziumnitrid oder besteht aus einem solchen. Bei dem Erdalkalimetall handelt es sich zum Beispiel um Barium oder Kalzium oder Strontium. Zur Konversion kann der Leuchtstoff mit einem seltenen Erden-Ion, wie Eu^+, als Aktivator dotiert sein. Der Leuchtstoff kann auch ein Granat basierter Leuchtstoff sein. Der Leuchtstoff weist zum
Beispiel ein seltenerden-dotiertes Granat, wie
Yttriumaluminiumgranat, kurz YAG, oder
Luthetiumaluminiumgranat, kurz LuAG, oder
Luthetiumyttriumaluminiumgranat, kurz LuYAG, auf oder besteht aus einem solchen. Zur Konversion kann der Leuchtstoff mit einem Aktivator dotiert sein, zum Beispiel mit einem seltenen Erden-Element, wie zum Beispiel Cer. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist einigen oder allen Emissionsfeldern jeweils ein eigenes Konversionselement eineindeutig zugeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragen die
Trennwände die Konversionselemente in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge oder schließen bündig mit den
Konversionselementen ab. Beispielsweise überragen die
Trennwände die Konversionselemente um zumindest 1 ym oder zumindest 5 ym oder zumindest 10 ym. Alternativ oder
zusätzlich überragen die Trennwände die Konversionselemente um höchstens 50 ym oder höchstens 20 ym oder höchstens 10 ym.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überdeckt ein
zusammenhängendes Konversionselement mehrere Emissionsfelder. Beispielsweise ist das Konversionselement an einer der
Halbleiterschichtenfolge gegenüberliegenden Seite der
Trennwände über die Trennwände gezogen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
Konversionselement zweite Leuchtstoffpartikel, die einen anderen Leuchtstoff als die ersten Leuchtstoffpartikel umfassen oder daraus bestehen. Die zweiten
Leuchtstoffpartikel können beispielsweise einen der oben genannten Leuchtstoffe umfassen.
Beispielsweise umfasst der Halbleiterchip mehrere
Konversionselemente, wobei erste Konversionselemente nur erste Leuchtstoffpartikel umfassen und zweite
Konversionselemente erste und zweite Leuchtstoffpartikel umfassen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel in dem unteren Bereich des Konversionselements kleiner als in dem restlichen Bereich des Konversionselements. Beispielsweise beträgt der Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel im unteren Bereich höchstens 90 % oder höchstens 80 % oder höchstens 75 % oder höchstens 60 % oder höchstens 50 % des Massenanteils der zweiten
Leuchtstoffpartikel im restlichen Bereich. Der Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel in dem Konversionselement beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 30 % und 70 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die zweiten Leuchtstoffpartikel einen organischen Leuchtstoff oder bestehen daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die zweiten
Leuchtstoffpartikel Quantenpunkte. Die maximale Ausdehnung der Quantenpunkte in eine Richtung beträgt beispielsweise höchstens 100 nm oder höchstens 50 nm oder höchstens 30 nm oder höchstens 20 nm oder höchstens 10 nm. Die Quantenpunkte umfassen beispielsweise ein Halbleitermaterial, wie InGaAs oder CdSe oder GalnP oder InP.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform haben die zweiten
Leuchtstoffpartikel eine geringere Dichte und/oder eine geringere mittlere Partikelgröße als die ersten
Leuchtstoffpartikel. Beispielsweise beträgt die Dichte der ersten Leuchtstoffpartikel zumindest 120 % oder zumindest 130 % oder zumindest 150 % der Dichte der zweiten
Leuchtstoffpartikel. Alternativ oder zusätzlich ist das mittlere Volumen der ersten Leuchtstoffpartikel zumindest doppelt oder zumindest zehnfach oder zumindest hundertfach so groß wie das mittlere Volumen der zweiten
Leuchtstoffpartikel .
Durch unterschiedliche Größen und/oder Dichten kann erreicht werden, dass die ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel innerhalb des Konversionselements unterschiedlich stark sedimentieren . Auf diese Weise können die ersten
Leuchtstoffpartikel und die zweiten Leuchtstoffpartikel getrennt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind auf der
Halbleiterschichtenfolge beziehungsweise auf der
Emissionsseite mehrere unterschiedliche Konversionselemente mit unterschiedlichen Konversionseigenschaften verwendet. Beispielsweise umfasst der Halbleiterchip erste
Konversionselemente, die die von der Halbleiterschichtenfolge emittierte Strahlung in kaltweißes Licht konvertieren, und zweite Konversionselemente, die die von der
Halbleiterschichtenfolge emittierte Strahlung in warmweißes Licht konvertieren. Beispielsweise sind die ersten
Konversionselemente und die zweiten Konversionselemente abwechselnd nebeneinander angeordnet. Die ersten
Konversionselemente und die zweiten Konversionselemente können beispielsweise in einem Schachbrettmuster angeordnet sein .
Ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip kann beispielsweise in Scheinwerfern für Kraftfahrzeuge verwendet werden .
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements, wie zum Beispiel eines optoelektronischen Halbleiterchips, angegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere dazu, einen wie eben beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip herzustellen. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem optoelektronischen
Halbleiterchip offenbarten Merkmale sind auch für das
Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt A) , in dem ein optoelektronisches Grundelement bereitgestellt wird. Das optoelektronische Grundelement umfasst eine Emissionsseite. Die Emissionsseite umfasst eine Mehrzahl von Emissionsfeldern.
Bei dem Grundelement handelt es sich um ein
optoelektronisches Element, das dazu eingerichtet ist, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen und über die Emissionsseite zu emittieren. Über die Emissionsseite werden im bestimmungsgemäßen Betrieb des
Grundelements beispielsweise zumindest 50 % oder zumindest 75 % der insgesamt aus dem Grundelement ausgekoppelten Strahlung ausgekoppelt. Die Emissionsseite verläuft zum Beispiel im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Grundelements .
Die im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Halbleiterchip beschriebenen Merkmale der Emissionsseite und der
Emissionsfelder, insbesondere deren geometrische
Ausgestaltungen, können auch auf das Bauelement zutreffen und umgekehrt. Die Emissionsfelder können insbesondere einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sein.
Die Emissionsseite ist im Rahmen der Herstellungstoleranz bevorzugt eben ausgebildet. Beispielsweise haben Erhebungen oder Vertiefungen in der Emissionsseite dann Höhen und Tiefen von höchstens 2 ym oder höchstens 1 ym.
Beispielsweise umfasst die Emissionsseite des Grundelements zumindest zwei oder zumindest vier Emissionsfelder. Die
Fläche eines Emissionsfeldes des Grundelements beträgt zum Beispiel höchstens 250000 ym^ oder höchstens 200000 ym^ .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt B) , in dem eine Mehrzahl von Trennwänden auf der Emissionsseite ausgebildet wird. Die Trennwände bilden zumindest eine Masche, die in Draufsicht auf die
Emissionsseite betrachtet ein Emissionsfeld, insbesondere genau ein Emissionsfeld, umgibt und dabei zumindest
abschnittsweise zwischen zwei benachbarten Emissionsfeldern verläuft. Anders ausgedrückt bilden die Trennwände einen Rahmen, der in Draufsicht auf die Emissionsseite ein
Emissionsfeld, insbesondere genau ein Emissionsfeld, umgibt. „Zumindest abschnittsweise" bedeutet insbesondere, dass zumindest eine Trennwand der Masche zwischen zwei
benachbarten Emissionsfeldern verläuft.
Die im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Halbleiterchip beschriebenen Merkmale der Trennwände können auch auf die Trennwände des Bauelements zutreffen und umgekehrt.
Insbesondere bilden die Trennwände ein wie oben beschriebenes Gitter, das eine Mehrzahl von Maschen umfasst. Jeder Masche kann ein Emissionsfeld eineindeutig zugeordnet sein. Die Trennwände können reflektierend oder absorbierend für
Strahlung des Grundelements oder Bauelements sein, zum
Beispiel mit dem oben genannten Reflexionsgrad oder
Absorptionsgrad . Die im Schritt B) erzeugten Trennwände hängen bevorzugt alle zusammen. Besonders bevorzugt sind die Trennwände einstückig miteinander ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt C) , in dem ein von der Masche aus Trennwänden umgebener Bereich mit einem flüssigen oder zähflüssigen
Füllmaterial aufgefüllt wird. Sind durch die Trennwände mehrere Maschen gebildet, so werden bevorzugt mehrere oder alle von Maschen umgebenen Bereiche mit einem flüssigen oder zähflüssigen Füllmaterial aufgefüllt.
Bei dem Füllmaterial kann es sich um ein klarsichtiges
Material, wir Klarsilikon, oder um ein Konversionsmaterial handeln. Ein Konversionsmaterial umfasst dabei bevorzugt ein Matrixmaterial mit darin verteilten ersten
Leuchtstoffpartikein .
Beispielsweise kann das Füllmaterial durch Jetten oder
Dispensen oder Sprühen oder Rakeln aufgebracht werden. Als Hilfsmittel kann eine Maske oder eine Schablone verwendet werden. Die Trennwände sind bevorzugt so ausgebildet, dass sie das flüssige Füllmaterial einschließen und ein Abfließen des flüssigen Füllmaterials in lateraler Richtung verhindern. Mit anderen Worten bilden die Trennwände Barrieren für das flüssige Füllmaterial.
„Auffüllen" kann vorliegend bedeuten, dass das Füllmaterial höchstens bis zur Höhe der Trennwände aufgefüllt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt E) , in dem das Füllmaterial zu zumindest einem Füllelement, wie zum Beispiel zu einem Konversionselement, ausgehärtet wird. Das Füllelement überdeckt dann ein,
insbesondere genau ein Emissionsfeld. Werden mehrere von Maschen umgebene Bereiche mit Füllmaterial aufgefüllt, so werden bevorzugt mehrere Füllelemente gebildet, die zum
Beispiel jeweils einem Emissionsfeld eineindeutig zugeordnet sind. Die entstandenen Füllelemente sind bevorzugt
voneinander getrennt und beabstandet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte A) , B) , C) und E) in der angegebenen Reihenfolge und nacheinander ausgeführt .
Die im Schritt B) aufgebrachten Trennwände können vorläufige Trennwände oder finale Trennwände sein. Vorläufige Trennwände werden insbesondere nach dem Aushärten des Füllmaterials entfernt und zum Beispiel durch finale Trennwände ersetzt. Finale Trennwände verbleiben im optoelektronischen
Bauelement. Alle bisher und im Folgenden gemachten Angaben zu Trennwänden, insbesondere deren geometrische Ausgestaltungen, können für vorläufige und finale Trennwände gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das
optoelektronische Grundelement eine Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge wird zum Beispiel im
Waferverbund bereitgestellt. Unterschiedliche Emissionsfelder überlappen dann in Draufsicht betrachtet bevorzugt mit unterschiedlichen Bereichen der Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist zum Beispiel zusammenhängend ausgebildet oder umfasst mehrere voneinander getrennte
Bereiche, die ursprünglich zusammenhingen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Schritt E) das optoelektronische Grundelement vereinzelt, sodass einzelne optoelektronische Bauelement entstehen. Jedes optoelektronische Bauelement umfasst dann bevorzugt einen Abschnitt der Emissionsseite mit genau einem oder mehreren Emissionsfeldern und genau einem oder mehreren Füllelementen, das in Draufsicht betrachtet von den Trennwänden vollständig umgeben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D) , in dem die ersten Leuchtstoffpartikel in dem Matrixmaterial sedimentieren oder sedimentiert werden, so dass der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel in einem der Halbleiterschichtenfolge zugewandten unteren Bereich des Konversionsmaterials größer ist als in dem restlichen Bereich des Konversionsmaterials.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Schritte A) bis E) in der angegebenen Reihenfolge und nacheinander ausgeführt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zur Beschleunigung der Sedimentation im Schritt D) das Konversionsmaterial zentrifugiert. Beispielsweise wird die
Halbleiterschichtenfolge mit dem darauf befindlichen
Konversionsmaterial in eine Zentrifuge eingebracht und dann zentrifugiert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Trennwände im Schritt B) reflektierend oder absorbierend ausgebildet. Beispielsweise erscheinen die Trennwände für einen Anwender weiß oder schwarz.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird für das Aufbringen der Trennwände im Schritt B) eine strukturierte Maske, zum Beispiel eine Maske aus Fotolack oder einem Dielektrikum, verwendet. Die Maske wird beispielsweise mittels eines
Lithographieverfahrens oder mittels einer
Laserdirektbelichtung, Englisch Laser Direct Imaging, kurz LDI, hergestellt. Die Maske ist dabei so ausgeführt, dass im Bereich, in dem die Trennwände entstehen sollen, die Maske Gräben aufweist. Innerhalb der Gräben entstehen dann die Trennwände .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Trennwände im Schritt B) aus einem Fotolack gebildet. Die Trennwände aus dem Fotolack bilden dann eine Fotolackmaske. Die Trennwände aus dem Fotolack werden beispielsweise mittels eines
Lithographieverfahrens oder Laserdirektbelichtung
hergestellt. Dazu kann zum Beispiel eine Fotolackschicht auf die Emissionsseite aufgebracht, zum Beispiel aufgesprüht oder als Folie aufgebracht, werden. Die Fotolackschicht kann dann mittels einer Maske und Belichtung entwickelt werden. Denkbar ist auch, dass die Fotolackschicht mittels einer
Laserdirektbelichtung ohne eine zusätzliche Maske belichtet und entwickelt wird. Mit der Laserdirektbelichtung können besonders präzise Strukturen aus der Fotolackschicht
hergestellt werden. Vorteilhaft kann vor der
Laserdirektbelichtung eine automatisierte, optische Erfassung der Position der Emissionsfelder erfolgen. Dadurch werden Verschiebungen der Füllelemente bezüglich der Emissionsfelder vermieden. Dies würde sich nachteilig auf die Farbhomogenität ausüben .
Die Trennwände aus dem Fotolack können ebenfalls absorbierend oder reflektierend ausgebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden nach dem Schritt C) die Trennwände aus dem Fotolack entfernt. Das heißt, die Trennwände aus dem Fotolack im Schritt B) sind vorläufige Trennwände .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden nach dem Schritt C) finale Trennwände in den Bereichen angeordnet, in denen zuvor die Trennwände aus dem Fotolack ausgebildet waren. Die finalen Trennwände können reflektierend oder absorbierend sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden nach dem Schritt E) oder bereits nach dem Schritt D) die Trennwände und/oder das Füllelement abgeschliffen. Beispielsweise werden
überstehende Bereiche der Trennwände und/oder des
Füllelements derart abgeschliffen, dass die Trennwände und das Füllelement nach dem Schleifprozess bündig miteinander abschließen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Trennwände im Schritt B) galvanisch gewachsen. Die Trennwände umfassen dann bevorzugt ein Metall, wie Kupfer oder Aluminium oder Nickel, oder bestehen daraus. Insbesondere handelt es sich bei solchen Trennwänden um finale Trennwände.
Zur Ausbildung der Trennwände wird zum Beispiel zunächst eine elektrisch leitende Schicht auf die Emissionsseite
abgeschieden, zum Beispiel über Sputtern. Die elektrisch leitende Schicht ist bevorzugt metallisch ausgebildet. Die elektrisch leitende Schicht hat beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 100 nm und 500 nm. Die elektrisch leitende Schicht ist zum Beispiel einfach zusammenhängend ausgebildet und überdeckt eine Mehrzahl der Emissionsfelder. Anschließend wird beispielsweise eine elektrisch isolierende Schicht auf die elektrisch leitende Schicht aufgebracht. Die elektrisch isolierende Schicht wird dann bevorzugt
strukturiert, zum Beispiel über LDI . Dabei wird die
elektrisch isolierende Schicht bevorzugt dort entfernt, wo die Trennwände entstehen sollen. Im Bereich wo die Trennwände entstehen sollen, wird also die elektrisch leitende Schicht wieder freigelegt. Dagegen verbleibt die elektrisch
isolierende Schicht bevorzugt auf der Emissionsseite im
Bereich der Emissionsfelder und überdeckt diese Bereiche zum Beispiel vollständig.
Daraufhin können über ein Elektrophoreseverfahren die
Trennwände im Bereich der freigelegten elektrisch leitenden Schicht galvanisch gewachsen werden.
Nach dem galvanischen Wachsen der Trennwände kann die
elektrisch isolierende Schicht auch aus den übrigen Bereichen entfernt werden. Die elektrisch leitende Schicht kann von den Emissionsfeldern zum Beispiel durch Ätzen entfernt werden.
Die galvanisch gewachsenen Trennwände können gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen
Grundelements beziehungsweise des optoelektronischen
Bauelements dienen oder eingerichtet sein.
Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Bauelement
angegeben. Das optoelektronische Bauelement kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Alle im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbarten Merkmale sind daher auch für das optoelektronische Bauelement offenbart und umgekehrt. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich zum Beispiel um den oben beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip handeln. Daher sind auch alle im Zusammenhang mit dem optoelektronischen Halbleiterchip offenbarten
Merkmale für das optoelektronische Bauelement offenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement ein optoelektronisches
Grundelement mit einer im Rahmen der Herstellungstoleranz ebenen Emissionsseite. Die Emissionsseite umfasst genau ein oder mehrere Emissionsfelder.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement mehrere Trennwände auf der Emissionsseite, wobei die Trennwände in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet das Emissionsfeld umgeben. Zum Beispiel bilden die Trennwände Maschen eines Gitters, wobei jede Masche einem Emissionsfeld eineindeutig zugeordnet ist. In Draufsicht auf die Emissionsseite können Trennwände zwischen benachbarten Emissionsfeldern verlaufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Bauelement ein Füllelement, das in
Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet von den
Trennwänden umgeben ist und formschlüssig an den Trennwänden anliegt. Das Füllelement kann seitlich von den Trennwänden begrenzt sein. Bei dem Füllelement kann es sich um ein für die elektromagnetische Strahlung des Grundelements
transparentes oder transluzentes Element handelt. Das
Füllelement kann auch ein Konversionselement sein, zum
Beispiel ein wie oben beschriebenes Konversionselement. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Trennwände nicht einstückig mit dem optoelektronischen Grundelement beziehungsweise nicht einstückig mit der Emissionsseite ausgebildet. Das heißt, die Trennwände sind von dem
Grundelement verschiedene Elemente des Bauelements. Zwischen den Trennwänden und der Emissionsseite ist insbesondere eine Grenzfläche ausgebildet, die darauf hinweist, dass die
Trennwände nach Fertigstellung der ebenen Emissionsseite auf die Emissionsseite aufgebracht wurden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überlappt in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet das Füllelement mit dem von den Trennwänden umgebenen Emissionsfeld. Insbesondere
überdeckt das Füllelement in Draufsicht auf die
Emissionsseite betrachtet das Emissionsfeld vollständig.
Bevorzugt überlappt das Füllelement nur mit einem einzigen Emissionsfeld .
Das Bauelement kann mehrere Füllelemente umfassen, die bevorzugt jeweils eineindeutig einem Emissionsfeld zugeordnet sind und nur mit diesem Emissionsfeld überlappen. Jedes
Füllelement ist in Draufsicht betrachtet bevorzugt ringsum von einer eigens zugeordneten Masche aus Trennwänden umgeben.
Es können auch Emissionsfelder von den Trennwänden überdeckt sein, zum Beispiel vollständig überdeckt sein. In diesem Fall sind die Trennwände bevorzugt transparent für die Strahlung aus den Emissionsfeldern. Dies kann insbesondere realisiert sein, wenn die Trennwände aus Fotolack gebildet werden.
Die das Füllelement umgebenen Trennwände können das
Füllelement in eine Richtung weg vom Grundelement überragen oder bündig mit dem Füllelement abschließen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Fläche des von dem Füllelement überdeckten Bereichs der Emissionsseite höchstens 50 % oder höchstens 25 % oder höchstens 10 % oder höchstens 5 % größer als die Fläche des von dem Füllelement überdeckten Emissionsfeldes.
Alle bisher und im Folgenden gemachten Angaben für ein
Füllelement können für mehrere oder alle Füllelemente gelten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das
optoelektronische Grundelement einen auf einem Träger
angeordneten Halbleiterchip und einen Verguss rings um den Halbleiterchip .
Der Halbleiterchip ist bevorzugt als Dünnfilmhalbleiterchip oder Oberflächenemitter ausgebildet. Der Halbleiterchip umfasst zum Beispiel eine Halbleiterschichtenfolge,
beispielsweise eine wie oben beschriebene
Halbleiterschichtenfolge. Der Halbleiterchip umfasst
bevorzugt eine zusammenhängende aktive Schicht. Die laterale Ausdehnung des Halbleiterchips ist zum Beispiel höchstens 1 % oder höchstens 5 % größer als die laterale Ausdehnung der aktiven Schicht des Halbleiterchips.
Bei dem Verguss rings um den Halbleiterchip kann es sich um einen Kunststoff oder um ein Epoxid oder um ein Silikon handeln. Der Verguss ist bevorzugt reflektierend oder
absorbierend für eine von dem Halbleiterchip emittierte
Strahlung ausgebildet. Der Reflexionsgrad oder
Absorptionsgrad für diese Strahlung beträgt beispielsweise zumindest 90 %. Der Verguss kann für einen Anwender weiß oder schwarz erscheinen. Der Verguss umgibt den Halbleiterchip in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet bevorzugt vollständig. Der Verguss kann formschlüssig an dem
Halbleiterchip anliegen.
Der Träger kann beispielsweise ein Keramikträger sein.
Zwischen dem Träger und dem Halbleiterchip kann eine
Leiterbahn zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips angeordnet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterchip eine Strahlungsaustrittsseite. Über die
Strahlungsaustrittsseite emittiert der Halbleiterchip in seinem bestimmungsgemäßen Betrieb beispielsweise zumindest 50 % oder zumindest 75 % oder zumindest 90 % der von dem
Halbleiterchip emittierten Strahlung. Die
Strahlungsaustrittsseite kann eine rechteckige Grundform aufweisen. In einem Eckbereich kann die
Strahlungsaustrittsseite zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips eine Ausnehmung aufweisen. Die
Strahlungsaustrittsseite ist dem Träger abgewandt.
Der Halbleiterchip ist bevorzugt nicht segmentiert oder pixeliert. Bevorzugt weist der Halbleiterchip laterale
Ausdehnungen, gemessen parallel zur Emissionsseite, von höchstens 500 ym oder höchstens 400 ym auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die
Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips zusammen mit einer dem Träger abgewandten Seite des Vergusses zumindest einen Teil der Emissionsseite. Insbesondere schließen die Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips und der Verguss an der Emissionsseite im Rahmen der Herstellungstoleranz bündig miteinander ab. Beispielsweise ist der Halbleiterchip über ein Spritzgussverfahren, wie Film-Assisted-Molding
Technology, mit dem Verguss umgossen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bildet die
Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips das
Emissionsfeld. Im Bereich neben der Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips, also im Bereich wo der Verguss
angeordnet ist, emittiert das optoelektronische Grundelement bevorzugt keine Strahlung.
Das optoelektronische Grundelement kann mehrere
Halbleiterchips umfassen. Alle zuvor gemachten Angaben zu dem einen Halbleiterchip können für mehrere oder alle
Halbleiterchips zutreffen. Insbesondere bilden die
Strahlungsaustrittseiten der Halbleiterchips jeweils ein Emissionsfeld der Emissionsseite. Der Verguss verläuft dann bevorzugt zwischen den Halbleiterchips. In Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet kann der Verguss ein Gitter mit Maschen bilden, wobei in jeder Masche genau ein
Halbleiterchip angeordnet ist. Die einzelnen Halbleiterchips können einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sein, wodurch die einzelnen Emissionsfelder einzeln und unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Trennwände auf der Emissionsseite im Bereich des Vergusses ausgebildet. Das heißt, in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet überlappen die Trennwände mit dem Verguss um den
Halbleiterchip. Bevorzugt überlappen in der Draufsicht die Trennwände nicht mit dem Halbleiterchip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Trennwände metallisch ausgebildet. Die Trennwände können insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips
eingerichtet sein. Jedem Halbleiterchip ist in diesem Fall bevorzugt ein Rahmen aus Trennwänden zugeordnet, wobei die Trennwände des Rahmens dem Halbleiterchip eineindeutig zugeordnet sind.
Nachfolgend werden ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip, ein hier beschriebenes Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements sowie ein hier beschriebenes optoelektronisches Bauelement unter
Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1A bis 2C und 5A bis 5C verschiedene Positionen in Ausführungsbeispielen des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements,
Figur 3A bis 4A, 6 und 7 Ausführungsbeispiele des
optoelektronischen HalbleiterChips ,
Figuren 4B und 4C detaillierte Ansichten von
Konversionselementen von Ausführungsbeispielen des
optoelektronischen HalbleiterChips ,
Figuren 8A bis 9H verschiedene Positionen in weiteren
Ausführungsbeispielen des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements. In der Figur 1A ist eine erste Position in einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gezeigt. Ein
optoelektronisches Grundelement 1 in Form einer
Halbleiterschichtenfolge 1, beispielsweise einer AlInGaN- basierten Halbleiterschichtenfolge 1, ist bereitgestellt. Die Halbleiterschichtenfolge 1 umfasst eine Emissionsseite 10, über die im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus der Halbleiterschichtenfolge 1 ausgekoppelt wird. Die
Emissionsseite 10 ist in eine Mehrzahl von Emissionsfeldern 11, 12 unterteilt. Zwischen den Emissionsfeldern 11, 12 sind nicht leuchtende Bereiche 14 angeordnet. Beispielsweise sind oder werden dazu auf einer der Emissionsseite 10
gegenüberliegenden Rückseite der Halbleiterschichtenfolge 1 Kontaktelemente angeordnet, über die eine Bestromung der Halbleiterschichtenfolge erfolgt. Die Größe der
Emissionsfelder 11, 12 ist beispielsweise im Wesentlichen durch die Projektion der Kontaktelemente auf die
Emissionsseite 10 definiert. Im Bereich der nicht leuchtenden Bereiche 14 sind beispielsweise keine Kontaktelemente
angeordnet. Im Bereich der nicht leuchtenden Bereiche 14 kann zudem die Halbleiterschichtenfolge 1 Gräben aufweisen, die eine aktive Schicht der Halbleiterschichtenfolge 1
durchdringen .
Die Emissionsfelder 11, 12 haben beispielsweise jeweils eine quadratische Form mit einer Abmessung von zirka 125 ym x 125 ym. Die nicht leuchtenden Bereiche 14 zwischen den
Emissionsfeldern 11, 12 haben beispielsweise eine Breite, gemessen parallel zur Haupterstreckungsebene der
Halbleiterschichtenfolge 1, von zirka 10 ym. In der Figur 1B ist die Halbleiterschichtenfolge 1 in
Draufsicht auf die Emissionsseite 10 dargestellt. Die
Emissionsfelder 11, 12 sind quadratisch ausgebildet und in einem regelmäßigen Matrixmuster angeordnet. Die nicht
leuchtenden Bereiche 14 bilden ein Gitter um die
Emissionsfelder 11, 12, wobei die Emissionsfelder 11, 12 von
Maschen des Gitters umgeben sind.
In der Figur IC ist eine weitere Position in dem Verfahren dargestellt. Auf die Emissionsseite 10 ist eine Fotolackmaske 22 aufgebracht. Die Fotolackmaske 22 umfasst Gräben im
Bereich der nicht leuchtenden Bereiche 14. Die
Emissionsfelder 11, 12 sind von dem Fotolackmaterial der Fotolackmaske 22 vollständig überdeckt. Die Fotolackmaske 22 ist beispielsweise mit Hilfe eines Lithographieverfahrens oder einer Laserdirektbelichtung hergestellt.
In der Figur ID ist eine darauffolgende Position in dem
Verfahren dargestellt, bei dem in den Gräben der
Fotolackmaske 22 reflektierende Trennwände 20 ausgebildet sind. Die reflektierenden Trennwände 20 umfassen
beispielsweise Silikon mit darin eingebetteten Ti02- Partikeln. Das Material der reflektierenden Trennwände 20 kann über Jetten oder Dispensen oder Sprühen oder Rakeln aufgebracht sein.
In der Position der Figur IE sind die reflektierenden
Trennwände 20 ausgehärtet und die Fotolackmaske 22 ist entfernt. Dadurch sind die Emissionsfelder 11, 12 der
Emissionsseite 10 freigelegt.
In der Figur 1F ist eine Position des Verfahrens gezeigt, bei dem auf die Emissionsfelder 11, 12 im Bereich zwischen den reflektierenden Trennwänden 20 ein Konversionsmaterial 40, 41 aufgebracht ist. Das Konversionsmaterial 40, 41 ist
beispielsweise mittels Jetten oder Dispensen in einem
flüssigen oder zähflüssigen Zustand aufgebracht. Das
Konversionsmaterial 42, 41 umfasst dabei ein Matrixmaterial 40, beispielsweise Silikon, in dem erste Leuchtstoffpartikel 41 verteilt sind.
Vorliegend sind auf unterschiedliche Emissionsfelder 11, 12 unterschiedliche Konversionsmaterialien 40, 41 aufgebracht. Insbesondere ist die Emissionsseite 10 in erste 11 und zweite 12 Emissionsfelder unterteilt. Die ersten 11 und zweiten 12 Emissionsfelder sind alternierend nebeneinander auf der
Emissionsseite 10 angeordnet. Auf die ersten Emissionsfelder 11 ist ein erstes Konversionsmaterial 40, 41 aufgebracht und auf die zweiten Emissionsfelder 12 ist ein zweites
Konversionsmaterial 40, 41 aufgebracht. Die
Konversionsmaterialien 40, 41 auf den unterschiedlichen
Emissionsfeldern 11, 12 unterscheidet sich beispielsweise hinsichtlich der ersten Leuchtstoffpartikel 41.
Beispielsweise sind die Konversionsmaterialien 40, 41 auf den ersten 11 und zweiten 12 Emissionsfeldern 11 so gewählt, dass im Betrieb des fertigen Halbleiterchips im Bereich der ersten Emissionsfelder 11 kaltweißes Licht emittiert wird und im Bereich der zweiten Emissionsfelder 12 warmweißes Licht emittiert wird. Der entstehende optoelektronische
Halbleiterchip umfasst dann warmweiße und kaltweiße Pixel.
Die verwendeten ersten Leuchtstoffpartikel 41 sind
beispielsweise anorganische Leuchtstoffpartikel und können auf einem Nitrid oder einem Granat basieren. In der Figur IG ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, in der anders als in der Figur 1F auf alle Emissionsfelder 11, 12 das gleiche Konversionsmaterial 40, 41 aufgebracht ist. In diesem Fall kann das Konversionsmaterial 40, 41 beispielsweise aufgesprüht oder aufgerakelt sein.
In der Position der Figur 1H ist eine Position in dem
Verfahren gezeigt, bei dem die ersten Leuchtstoffpartikel 41 innerhalb des Konversionsmaterials 40, 41 beziehungsweise innerhalb des Matrixmaterials 40 sedimentiert sind. Der
Sedimentationsprozess kann durch Zentrifugieren beschleunigt worden sein. Anschließend wurde das Konversionsmaterial 40,
41 ausgehärtet, so dass Konversionselemente 31 entstanden sind. Durch einen optionalen Vereinzelungsprozess der
Halbleiterschichtenfolge 1 ist ein optoelektronisches
Bauelement 100 in Form eines optoelektronischen
Halbleiterchips 100 entstanden, der in der Figur 1H in einer Querschnittsansicht dargestellt ist.
Durch die Sedimentation haben sich die ersten
Leuchtstoffpartikel 41 innerhalb des Matrixmaterials 40 abgesetzt, so dass jeweils in einem unteren Bereich der
Konversionselemente 31, der vorliegend beispielsweise jeweils eine Dicke von 50 % der Gesamtdicke des Konversionselements 31 ausmacht, der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel 41 größer ist als im restlichen Bereich der
Konversionselemente 31. Zum Beispiel beträgt hier der
Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel 41 im restlichen Bereich des Konversionselements 31 höchstens 50 % des
Massenanteils der ersten Leuchtstoffpartikel 41 im unteren Bereich . Durch den Sedimentationsprozess sind die ersten
Leuchtstoffpartikel 41 im unteren Bereich besonders homogen verteilt, so dass mit dem dargestellten Halbleiterchip 100 besonders farbhomogene Pixel realisiert sind.
In den Figuren 2A bis 2C sind verschiedene Positionen in Ausführungsbeispielen des Verfahrens dargestellt, bei dem die Fotolackmaske 22 anders ausgestaltet ist als in der Figur IC.
In der Figur 2A verbreitern sich die Gräben in der
Fotolackmaske 22 in Richtung der Emissionsseite 10. Mit einer solchen Fotolackmaske 22 werden entsprechend Trennwände 20 mit in Richtung der Emissionsseite 10 zunehmender Breite ausgebildet .
In der Figur 2B verjüngen sich die Gräben in der
Fotolackmaske 22 in Richtung der Emissionsseite 10, so dass letztlich Trennwände 20 entstehen, deren Breite in Richtung hin zur Emissionsseite 10 abnimmt.
In der Figur 2C weisen die Gräben in der Fotolackmaske 22 einen Unterschnitt auf. Daraus entstehende Trennwände 20 verbreitern sich zunächst in Richtung weg von der
Emissionsseite 10. Nach dem sich verbreiternden Abschnitt folgt eine Stufe in den Trennwänden 20, an denen die Breite der Trennwände 20 wieder abnimmt. Nach der Stufe folgt ein Abschnitt der Trennwände 20, in dem die Breite der Trennwände 20 im Wesentlichen konstant bleibt.
In der Figur 3A ist ein Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 100, wie er beispielsweise mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann, dargestellt. Der Halbleiterchip 100 unterscheidet sich von dem Halbleiterchip 100 der Figur 1H lediglich dadurch, dass in den Konversionselementen 31 zusätzlich Streupartikel 43 verteilt sind. Die Streupartikel 43 sind in dem
Matrixmaterial 40 der Konversionselemente 31 eingebettet. Vorliegend ist ein Massenanteil der Streupartikel 43 im restlichen Bereich der Konversionselemente 31 größer als im unteren Bereich der Konversionselemente 31. Die Streupartikel
43 können beispielsweise geringere Dichten und/oder eine geringere mittlere Partikelgröße als die ersten
Leuchtstoffpartikel 41 aufweisen, sodass diese bei dem
Sedimentationsprozess weniger stark sedimentieren als die ersten Leuchtstoffpartikel 41.
Bei den Streupartikeln 43 handelt es sich beispielsweise um Al203-Partikel . Auch wenn solche Streupartikel 43 nicht in allen Ausführungsbeispielen gezeigt sind, können sie jedoch in jedem der bisher und im Folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispielen verwendet sein.
In der Figur 3B ist ein Ausführungsbeispiel des
optoelektronischen Halbleiterchips 100 gezeigt, bei dem auf der der Halbleiterschichtenfolge 1 abgewandten Seite der Konversionselemente 31 jeweils eine Streuschicht 44
aufgebracht ist. Die Streuschicht 44 dient wie die
Streupartikel 34 der Figur 3A zur Streuung und
Homogenisierung der emittierten Strahlung. Die Streuschicht
44 kann aufgesprüht sein.
In der Figur 4A ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Halbleiterchips 100 gezeigt, bei dem auf den ersten Emissionsfeldern 11 Konversionselemente 31 angeordnet sind, die nur erste, sedimentierte
Leuchtstoffpartikel 41 umfassen. Auf den zweiten Emissionsfeldern 12 sind Konversionselemente 32 ausgebildet, die sowohl erste, sedimentierte Leuchtstoffpartikel 41 sowie zweite Leuchtstoffpartikel 42 umfassen. Die zweiten
Leuchtstoffpartikel 42 sind weniger oder gar nicht
sedimentiert . Beispielsweise handelt es sich bei den ersten Leuchtstoffpartikeln 41 um anorganische Leuchtstoffpartikel und bei den zweiten Leuchtstoffpartikeln 42 um organische Leuchtstoffpartikel. Der Massenanteil der zweiten
Leuchtstoffpartikel 42 im unteren Bereich der
Konversionselemente 32 ist kleiner als im restlichen Bereich der Konversionselemente 32.
In den Figuren 4B und 4C sind mögliche Ausschnitte des
Konversionselements 32 der Figur 4A dargestellt.
In der Figur 4B ist zu erkennen, dass der untere Bereich mit dem höheren Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel 41 zirka 1/3 der Dicke des Konversionselements 32 ausmacht. Im restlichen Bereich des Konversionselements 32 ist der
Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel 41 beispielsweise nur zirka 70 % so groß wie im unteren Bereich des
Konversionselements 32. Dafür ist in dem restlichen Bereich des Konversionselements 32 der Massenanteil der zweiten
Leuchtstoffpartikel 42 größer als im unteren Bereich.
In der Figur 4C macht der untere Bereich mit dem erhöhten Massenanteil an ersten Leuchtstoffpartikeln 41 zirka die halbe Dicke des Konversionselements 32 aus. In einem
mittleren Bereich ist der Massenanteil der zweiten
Leuchtstoffpartikel 42 größer als im restlichen Bereich des Konversionselements 32. Der mittlere Bereich macht
beispielsweise zirka 10 % der Dicke des Konversionselements 32 aus. In einem oberen Bereich des Konversionselements 32, der zirka 1/3 der Dicke des Konversionselements 32 ausmacht, ist der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel 41 kleiner als im unteren Bereich. Ebenso ist im oberen Bereich der Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel 42 kleiner als im mittleren Bereich.
In den Figuren 5A bis 5C sind Positionen in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens gezeigt.
Anders als in der Figur 1 wird hier zunächst eine
Fotolackmaske 22 aus vorläufigen Trennwänden 21 gebildet (siehe Figur 5A) . Die vorläufigen Trennwände 21 bestehen also aus dem Fotolackmaterial. Die Fotolackmaske 22 überdeckt nur die nicht leuchtenden Bereiche 14. Im Bereich der
Emissionsfelder 11, 12 dagegen sind Löcher in der
Fotolackmaske 22 vorgesehen, so dass die Emissionsfelder 11, 12 freigelegt sind und nicht von der Fotolackmaske 22
überdeckt sind .
In der Position der Figur 5B sind die Löcher in der
Fotolackmaske 22 mit einem Konversionsmaterial 40, 41 aufgefüllt. Das Konversionsmaterial 40, 41 ist anschließend ausgehärtet, so dass über jedem Emissionsfeld 11, 12 ein Konversionselement 31 entstanden ist. Zudem sind die
vorläufigen Trennwände 21 aus dem Fotolackmaterial wieder entfernt. Im Bereich zwischen benachbarten
Konversionselementen 31 und an den Stellen, an denen zuvor die vorläufigen Trennwände 21 waren, sind nun Gräben
ausgebildet .
In der Position der Figur 5C ist ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterchips 100 gezeigt, bei dem die Gräben zwischen dem Konversionselement 31 mit finalen, reflektierenden Trennwänden 20 aufgefüllt sind.
In der Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gezeigt. Der
Halbleiterchip 100 unterscheidet sich von dem Halbleiterchip 100 der Figur 1H lediglich in der Form der reflektierenden Trennwände 20. Vorliegend verbreitern sich die
reflektierenden Trennwände 20 in Richtung weg von der
Emissionsseite 10. Solche reflektierenden Trennwände 20 können beispielsweise mit der Fotolackmaske 22 der Figur 2B hergestellt sein.
In der Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Halbleiterchips 100 gezeigt, bei dem ein zusammenhängendes Konversionselement 31 mehrere
Emissionsfelder 11, 12 überdeckt. Das Konversionselement 31 ist über die Trennwände 20 gezogen. Beispielsweise wird dazu das Konversionsmaterial 40, 41 auf die Emissionsfelder 11, 12 und die reflektierenden Trennwände 20 aufgesprüht oder aufgerakelt, sodass das Konversionsmaterial 40, 41 die reflektierenden Trennwände 20 überformt.
In der Figur 8A ist eine erste Position in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gezeigt. Hier ist ein Träger 6, beispielsweise ein Keramikträger, mit darauf aufgebrachten Halbleiterchips 13 bereitgestellt. Die Halbleiterchips 13 sind bevorzugt Dünnfilm-Chips und basieren zum Beispiel auf AlInGaN. Die dem Träger 6 abgewandten Seiten der
Halbleiterchips 13 bilden jeweils eine
Strahlungsaustrittsseite 16, über die im bestimmungsgemäßen Betrieb eines Halbleiterchips 13 ein Großteil der aus dem Halbleiterchip 13 ausgekoppelten Strahlung ausgekoppelt wird. Die Halbleiterchips 13 sind bevorzugt nicht segmentiert oder pixeliert .
In der Figur 8B ist eine zweite Position gezeigt, bei der zwischen den Halbleiterchips 13 ein Verguss 15, insbesondere ein reflektierender oder absorbierender Verguss, zum Beispiel umfassend Silikon oder Epoxid, angeordnet ist. Der Verguss 15 wird beispielsweise über ein Spritzgussverfahren zwischen den Halbleiterchips 13 ausgebildet.
Der Träger 6, die Halbleiterchips 13 und der Verguss 15 bilden zusammen ein optoelektronisches Grundelement 1 mit einer Emissionsseite 10. Die Strahlungsaustrittsseiten 16 der Halbleiterchips 13 zusammen mit der dem Träger 6 abgewandten Seite des Vergusses 15 bilden diese Emissionsseite 10. Die Emissionsseite 10 ist im Rahmen der Herstellungstoleranz eben ausgebildet .
Die Strahlungsaustrittsseiten 16 der Halbleiterchips 13 bilden außerdem die Emissionsfelder 11, 12 beziehungsweise
Pixel der Emissionsseite 10.
In der Figur 8C ist eine dritte Position gezeigt, bei der auf die Emissionsseite 10 des Grundelements 1 eine
Fotolackschicht 2 aufgebracht ist.
In der Position der Figur 8D ist die Fotolackschicht 20 beispielsweise mittels Laserdirektbelichtung, kurz LDI, zu einer Mehrzahl von Trennwänden 20 strukturiert. Die
Trennwände 20 sind im Bereich zwischen benachbarten
Halbleiterchips 13, also im Bereich des Vergusses 15,
angeordnet . In der Position der Figur 8E ist ein flüssiges oder zähflüssiges Füllmaterial, vorliegend in Form eines
Konversionsmaterials 40, 41, 42, auf die Emissionsfelder 11, 12 aufgebracht. Das Konversionsmaterial 40, 41, 42 ist dabei nur soweit aufgefüllt, dass das Konversionsmaterial 40, 41,
42 nicht über die Trennwände 20 fließt. Insbesondere
überragen also die Trennwände 20 das Konversionsmaterial 40, 41, 42 in eine Richtung weg von dem Träger 6.
In der Figur 8F ist eine weitere Position des Verfahrens gezeigt, bei dem das Konversionsmaterial 40, 41, 42 zu
Füllelementen 31 in Form von Konversionselementen 31
ausgehärtet ist. Den einzelnen Emissionsfeldern 11, 12 beziehungsweise den einzelnen Halbleiterchips 13 sind dann einzelne Konversionselemente 31 eineindeutig zugeordnet.
Figur 8F zeigt ein fertiggestelltes optoelektronisches
Bauelement 100 in Querschnittsansicht. Es könnte aber auch noch ein Vereinzelungsprozess, zum Beispiel mit Schnittebenen durch den Verguss 15, durchgeführt werden, um mehrere
optoelektronische Bauelemente 100 zu produzieren.
In der Figur 8G ist das optoelektronische Bauelement 100 der Figur 8F in Draufsicht auf die Emissionsseite 10 dargestellt. Insbesondere ist in dieser Draufsicht zu erkennen, dass die Trennwände 20 ein Gitter mit einer Mehrzahl von Maschen bilden. Jeder Masche ist dabei ein Konversionselement 31 eineindeutig zugeordnet, sodass die Masche das zugehörige Konversionselement 31 und den zugehörigen Halbleiterchip 13 umgibt. Die Konversionselemente 31 überdecken in Draufsicht betrachtet ferner den gesamten zugeordneten Halbleiterchip 13. Durch die Trennwände 20 kann eine schärfere optische Trennung der einzelnen Halbleiterchips 13 erfolgen. Vorteilhaft ist außerdem jedem Halbleiterchip 13 ein eigenes Füllelement 31 oder Konversionselement 31 zugeordnet, wodurch die
Konversionselemente 31 seitlich nicht weit über den
zugeordneten Halbleiterchip 13 hinausragen. Dadurch ist die Farbhomogenität erhöht.
In den Figuren 9A bis 9H ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements gezeigt.
In der in Figur 9A dargestellten ersten Position ist wieder ein Träger 6 mit einer Mehrzahl darauf aufgebrachter
Halbleiterchips 13 bereitgestellt. Zwischen den
Halbleiterchips 13 und dem Träger 6 ist eine Leiterbahn 61 angeordnet. Die Leiterbahn 61 ist zur gemeinsamen
elektrischen Kontaktierung der in Reihe angeordneten
Halbleiterchips 13 eingerichtet.
Die Position der Figur 9B entspricht im Wesentlichen der der Figur 8B. Wiederum ist ein Verguss 15 zwischen den
Halbleiterchips 13 angeordnet, derart, dass eine dem Träger 6 abgewandte Seite des Vergusses 15 eine im Wesentlichen ebene Emissionsseite 10 zusammen mit den Strahlungsaustrittsseiten 16 der Halbleiterchips 13 ausbildet.
In der Position der Figur 9C ist auf die Emissionsseite 10 eine elektrisch leitende Schicht 3, beispielsweise eine
Metallschicht, wie eine Kupferschicht, aufgebracht. Die elektrisch leitende Schicht 3 ist beispielsweise
aufgesputtert . Eine Dicke der elektrisch leitenden Schicht 3 beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 100 nm und 500 nm.
In der Figur 9D ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, in der eine strukturierte, elektrisch isolierende Schicht 4 auf die elektrisch leitende Schicht 3 aufgebracht ist. Dazu wurde zum Beispiel zunächst eine elektrisch isolierende
Schicht 4 ganzflächig auf die elektrisch leitende Schicht 3 aufgebracht und anschließend mittels eines Lasers
strukturiert .
Die elektrisch isolierende Schicht 4 ist derart strukturiert, dass die elektrisch leitende Schicht 3 in Bereichen
freigelegt ist, wo anschließend Trennwände entstehen sollen. Vorliegend liegen diese Bereiche zwischen den Halbleiterchips 13, dort wo die Emissionsseite 10 durch den Verguss 15 gebildet ist. Die Emissionsfelder 11, 12 sind insbesondere von der elektrisch isolierenden Schicht 4 vollständig
bedeckt .
In der Figur 9E ist eine weitere Position in dem Verfahren gezeigt, in der Trennwände 20 in den freigelegten Bereichen der elektrisch leitenden Schicht 3 galvanisch gewachsen sind. Die Trennwände 20 sind beispielsweise aus Kupfer gebildet.
In der in der Figur 9E gezeigten Querschnittsansicht ist zu erkennen, dass zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips 13 jeweils zwei voneinander beabstandete Trennwände 20
ausgebildet sind. Dies ist vorteilhaft, da hier die
Trennwände 20 zur elektrischen Kontaktierung der
Halbleiterchips 13 verwendet werden. In der Figur 9F ist eine Position in dem Verfahren gezeigt, in der die elektrisch isolierende Schicht 4 wieder entfernt ist. Außerdem ist die elektrisch leitende Schicht 3 im
Bereich der Emissionsfelder 11, 12 entfernt. Dazu wurde die elektrisch leitende Schicht 3 beispielsweise nach dem
Entfernen der elektrisch isolierenden Schicht 4 weggeätzt.
In der Figur 9G sind zwischen den Trennwänden 20 Füllelemente 31 in Form von Konversionselementen 31 ausgebildet. Dazu wurde beispielsweise wieder ein flüssiges oder zähflüssiges Konversionsmaterial im Bereich zwischen den Trennwänden 20 angeordnet und anschließend ausgehärtet. Figur 9G zeigt gleichzeitig ein fertiggestelltes, optoelektronisches
Bauelement 100 in Querschnittsansicht.
In der Figur 9H ist das optoelektronische Bauelement 100 der Figur 9G in Draufsicht auf die Emissionsseite 10 dargestellt. Zu erkennen ist wiederum, dass jedes Konversionselement 31 und der entsprechend zugeordnete Halbleiterchip 13 von einer Masche aus Trennwänden 20 umgeben ist. Vorliegend sind die Trennwände 20 einer Spalte von Halbleiterchips 13 elektrisch miteinander verbunden. Dadurch sind auch die Halbleiterchips 13 entlang einer Spalte über die Trennwände 20 elektrisch miteinander verbunden. Entlang einer Reihe von
Halbleiterchips 13 sind die Trennwände 20 dagegen elektrisch voneinander isoliert. Dafür sind zwischen den Halbleiterchips 13 und dem Träger Leiterbahnen 61 vorgesehen, die die
Halbleiterchips 13 in einer Reihe miteinander kontaktieren. Durch elektrisches Kontaktieren einer Spalte über
entsprechende Trennwände 20 und einer Reihe über eine
entsprechende Leiterbahn 61 kann gezielt ein Halbleiterchip 13 angesteuert und bestromt werden. Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der beiden deutschen Patentanmeldungen 10 2018 101 781.2 und 10 2018 111 637.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste
1 optoelektronisches Grundelement/Halbleiterschichtenfolge
2 Fotolackschicht
3 elektrisch leitende Schicht
4 elektrisch isolierende Schicht
6 Träger
10 Emissionsseite
11 erstes Emissionsfeld
12 zweites Emissionsfeld
13 Halbleiterchip
14 nicht leuchtender Bereich
15 Verguss
16 Strahlungsaustrittsseite
20 Trennwand
21 vorläufige Trennwand
22 Fotolackmaske
31 Füllelement/Konversionselement
32 Füllelement/Konversionselement
40 Matrixmaterial
41 erste Leuchtstoffpartikel
42 zweite Leuchtstoffpartikel
43 Streupartikel
44 Streuschicht
61 Leiterbahn
100 optoelektronisches Bauelement/optoelektronischer
Halbleiterchip

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) umfassend:
- eine Halbleitschichtenfolge (1) mit einer Emissionsseite (10), wobei die Emissionsseite (10) eine Mehrzahl von Emissionsfeldern (11, 12) umfasst;
- Trennwände (20) auf der Emissionsseite (10) im Bereich zwischen zwei benachbarten Emissionsfeldern (11, 12);
- ein Konversionselement (31, 32) auf einem oder mehreren Emissionsfeldern (11, 12); wobei
- das Konversionselement (31, 32) ein Matrixmaterial (40) mit darin eingebrachten ersten Leuchtstoffpartikeln (41) umfasst ;
- die ersten Leuchtstoffpartikel (41) in dem Matrixmaterial (40) derart sedimentiert sind, dass der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel (41) in einem der
Halbleiterschichtenfolge (1) zugewandten unteren Bereich des Konversionselements (31, 32) größer ist als im restlichen Bereich des Konversionselements (31, 32).
2. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1, wobei
- der Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel (41) in einem der Halbleiterschichtenfolge (1) abgewandten oberen Bereich des Konversionselements (31, 32) höchstens 75 % des Massenanteils der ersten Leuchtstoffpartikel (41) im unteren Bereich beträgt,
- der untere Bereich eine Dicke von 10 % der Gesamtdicke des Konversionselements (31, 32) hat,
- der obere Bereich eine Dicke von 10 % der Gesamtdicke des
Konversionselements (31, 32) hat.
3. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Konversionselement (31, 32) Streupartikel (43) umfasst, die in dem Matrixmaterial (40) eingebettet sind.
4. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die ersten Leuchtstoffpartikel (41) einen anorganischen Leuchtstoff umfassen oder daraus bestehen.
5. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- einigen Emissionsfeldern (11, 12) jeweils ein eigenes Konversionselement (31, 32) eineindeutig zugeordnet ist,
- die Trennwände (20) die Konversionselemente (31, 32) in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge (1) überragen oder bündig mit den Konversionselementen (31, 32)
abschließen .
6. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei ein zusammenhängendes Konversionselement (31) mehrere Emissionsfelder (11, 12) überdeckt.
7. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Konversionselement (32) zweite Leuchtstoffpartikel (42) umfasst, die einen anderen Leuchtstoff als die ersten Leuchtstoffpartikel (41) umfassen oder daraus bestehen.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach Anspruch 7, wobei der Massenanteil der zweiten Leuchtstoffpartikel (42) in dem unteren Bereich des Konversionselements (32) kleiner ist als in dem restlichen Bereich des Konversionselements (32) .
9. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach Anspruch 7 oder 8,
wobei die zweiten Leuchtstoffpartikel (42) einen organischen Leuchtstoff umfassen oder daraus bestehen.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei die zweiten Leuchtstoffpartikel (42) Quantenpunkte sind .
11. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
wobei die zweiten Leuchtstoffpartikel (42) eine geringere Dichte und/oder eine geringere mittlere Partikelgröße als die ersten Leuchtstoffpartikel (41) aufweisen.
12. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei auf der Halbleiterschichtenfolge (1) mehrere
unterschiedliche Konversionselemente (31, 32) mit
unterschiedlichen Konversionseigenschaften verwendet sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Bauelements (100), umfassend die Schritte:
A) Bereitstellen eines optoelektronischen Grundelements (1) mit einer Emissionsseite (10), wobei die Emissionsseite (10) eine Mehrzahl von Emissionsfeldern (11, 12) umfasst;
B) Ausbilden einer Mehrzahl von Trennwänden (20, 21) auf der Emissionsseite (10), wobei die Trennwände (20, 21) zumindest eine Masche bilden, die in Draufsicht auf die Emissionsseite betrachtet ein Emissionsfeld (11, 12) umgibt und dabei zumindest abschnittsweise zwischen zwei benachbarten
Emissionsfeldern (11, 12) verläuft;
C) Auffüllen eines von der Masche aus Trennwänden (20, 21) umgebenen Bereichs mit einem flüssigen oder zähflüssigen Füllmaterial (40, 41, 42),
E) Aushärten des Füllmaterials (40, 41, 42) zu einem
Füllelement (31, 32) .
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei:
- im Schritt C) der von der Masche aus Trennwänden (20, 21) umgebene Bereich mit einem flüssigen oder zähflüssigen
Konversionsmaterial (40, 41, 42) aufgefüllt wird, wobei das Konversionsmaterial (40, 41, 42) ein Matrixmaterial (40) mit darin verteilten ersten Leuchtstoffpartikeln (41) umfasst;
- in einem Schritt D) die ersten Leuchtstoffpartikel (41) in dem Matrixmaterial (40) sedimentieren, sodass der
Massenanteil der ersten Leuchtstoffpartikel (41) in einem der Emissionsseite (10) zugewandten, unteren Bereich des
Konversionsmaterials (40, 41, 42) größer ist als im
restlichen Bereich des Konversionsmaterials (40, 41, 42).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, wobei
- die Trennwände (20, 21) im Schritt B) reflektierend oder absorbierend ausgebildet werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei
- die Trennwände (20, 21) im Schritt B) aus einem Fotolack gebildet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei
- die Trennwände (20, 21) aus dem Fotolack eine Fotolackmaske (22) bilden; - nach dem Schritt C) die Trennwände (21) aus dem Fotolack entfernt werden;
- nach dem Schritt C) finale Trennwände (20) in den Bereichen angeordnet werden, in denen zuvor die Trennwände (21) aus dem Fotolack ausgebildet waren.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
wobei die Trennwände (20) im Schritt B) galvanisch gewachsen werden .
19. Optoelektronisches Bauelement (100) umfassend:
- ein optoelektronisches Grundelement (1) mit einer im Rahmen der Herstellungstoleranz ebenen Emissionsseite (10), wobei die Emissionsseite (10) ein Emissionsfeld (11, 12) umfasst,
- mehrere Trennwände (20) auf der Emissionsseite (10), wobei die Trennwände (20) in Draufsicht auf die Emissionsseite (10) betrachtet das Emissionsfeld (11, 12) umgeben,
- ein Füllelement (30, 31), das in Draufsicht auf die
Emissionsseite (10) betrachtet von den Trennwänden (20) umgeben ist und formschlüssig an den Trennwänden (20)
anliegt, wobei
- die Trennwände (20) nicht einstückig mit dem
optoelektronischen Grundelement (1) ausgebildet sind,
- das Füllelement (30, 31) in Draufsicht auf die
Emissionsseite (10) betrachtet mit dem von den Trennwänden (20) umgebenen Emissionsfeld (11, 12) überlappt.
20. Optoelektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 19, wobei
- das optoelektronische Grundelement (1) einen auf einem Träger (6) angeordneten Halbleiterchip (13) und einen Verguss (15) rings um den Halbleiterchip (13) umfasst, - der Halbleiterchip (13) eine Strahlungsaustrittsseite (16) umfasst,
- die Strahlungsaustrittsseite (16) zusammen mit einer dem Träger (6) abgewandten Seite des Vergusses (15) zumindest einen Teil der Emissionsseite (10) bildet,
- die Strahlungsaustrittsseite (16) des Halbleiterchips (13) das Emissionsfeld (11, 12) bildet,
- die Trennwände (20) auf der Emissionsseite (10) im Bereich des Vergusses (5) ausgebildet sind.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019121881A1 (de) * 2019-08-14 2021-02-18 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements
US11527684B2 (en) 2020-12-04 2022-12-13 Lumileds Llc Patterned downconverter and adhesive film for micro-LED, mini-LED downconverter mass transfer
US20220316663A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 Lumileds Llc Patterned reflective grids for led arrays and displays
JP7381911B2 (ja) 2021-09-28 2023-11-16 日亜化学工業株式会社 光源及び発光モジュール
US11973068B2 (en) * 2021-10-28 2024-04-30 PlayNitride Display Co., Ltd. Micro LED display device and method forming the same
DE102022102090A1 (de) 2022-01-28 2023-08-03 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelektronische vorrichtung und verfahren zur herstellung einer optoelektronischen vorrichtung
DE102022108133A1 (de) * 2022-04-05 2023-10-05 Ams-Osram International Gmbh Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement
DE102022119365A1 (de) * 2022-08-02 2024-02-08 Ams-Osram International Gmbh Herstellung einer leuchtvorrichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011153B4 (de) * 2007-11-27 2023-02-02 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit mindestens zwei lichtemittierenden Halbleiterbauelementen
JP5612298B2 (ja) * 2009-11-20 2014-10-22 株式会社小糸製作所 発光モジュールおよび車両用灯具
DE102011003969B4 (de) 2011-02-11 2023-03-09 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
TWI505440B (zh) * 2012-06-04 2015-10-21 Lextar Electronics Corp 光源模組
DE102012107290A1 (de) * 2012-08-08 2014-02-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil, Konversionsmittelplättchen und Verfahren zur Herstellung eines Konversionsmittelplättchens
DE112014004933T5 (de) * 2013-10-29 2016-07-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Wellenlängenumwandlungselement, Verfahren zur Herstellung und Licht emittierender Halbleiterbauteil, welcher dasselbe aufweist
DE102014102293A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile und optoelektronisches Halbleiterbauteil
DE102014108282A1 (de) * 2014-06-12 2015-12-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauelement, Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements sowie Lichtquelle mit einem optoelektronischen Halbleiterbauelement
DE102014112551A1 (de) 2014-09-01 2016-03-03 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102015103055A1 (de) 2014-12-04 2016-06-09 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
KR102421729B1 (ko) * 2017-12-14 2022-07-15 삼성전자주식회사 발광소자 패키지 및 이를 이용한 디스플레이 장치
US10816850B2 (en) * 2018-04-20 2020-10-27 Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Direct-lit backlight module and manufacturing method thereof
KR102602673B1 (ko) * 2018-10-12 2023-11-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법

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