WO2019175168A1 - Multi-pixel chip and method for producing a multi-pixel chip - Google Patents
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- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
Definitions
- a multipixel chip is specified.
- a method for producing a multipixel chip is specified.
- An object to be solved is to specify a multipixel chip that is efficiently structured into individual pixels.
- Optoelectronic Multipixelchip a variety of pixels.
- the pixels are electrically controllable in groups or individually.
- the pixels are set up to generate and emit light.
- the multipixel chip is in particular a pixelated LED chip.
- Multipixel chip a first semiconductor region.
- the first semiconductor region is n-type.
- Semiconductor region may consist of a single semiconductor layer or of a plurality of semiconductor layers
- the multipixel chip comprises a second semiconductor region, which
- the second semiconductor region thus has a different conductivity type than the first semiconductor region. Furthermore, the second semiconductor region is structured to the pixels.
- Multipixel chip an active zone.
- the active zone is set up to generate the light.
- the active zone is between the first and the second semiconductor region
- the first form is a first form
- the active zone preferably contains a pn junction, a single quantum well structure or a radiation generator for generating the radiation
- the semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material.
- the semiconductor material is, for example, a nitride
- Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as
- Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m As or as Al n Ga m In ] __ nm As P ] _-k, where each 0 dn ⁇ 1, 0 dm ⁇ 1 and n + m ⁇ 1 and 0 dk ⁇ 1 is.
- at least one layer or all layers of the Semiconductor layer sequence 0 ⁇ n ⁇ 0.8, 0.4 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 0.95 and 0 ⁇ k ⁇ 0.5. It can the
- Multipixel chip a first contact and a second
- the first and the second contact are for
- the first and the second contact are preferably metallic contacts, but may optionally also comprise transparent conductive oxides, in short TCOs.
- the second contact is also structured to the pixels, so that the second contact preferably by a plurality of island-shaped
- Subareas is formed to the pixels over the second
- the active zone is only in regions parallel to an emission side of the
- Multipixel chips are oriented, set up to generate the light.
- the emission side is oriented in particular perpendicular to a main growth direction of the semiconductor layer sequence.
- the active zone has areas that are oblique to the emission side. However, these areas of the active zone are not designed to generate the light and contribute to a total luminous intensity of the multipixel chip preferably at most 5% or 1% or 0.2% and are thus negligible with regard to the light emission.
- Semiconductor region per pixel seen in cross-section mushroom-shaped that is, starting from a contiguous base layer, the first semiconductor region in the direction away from the emission side per pixel first has narrower feet. Starting from the feet, a broadening follows per pixel, so that broader heads are formed opposite the feet. Both the base layer and the feet and the heads are parts of the first semiconductor region. In particular, the feet and the heads can be epitaxially grown without temporal interruption in one another.
- Optoelectronic Multipixelchip a variety of electrically individually controllable pixels for generating and emitting light.
- a first semiconductor region extends with at least one semiconductor layer continuously over at least some of the pixels.
- a second semiconductor region having a different conductivity type than the first one
- Semiconductor area is structured to the pixels.
- An active zone for generating the light is located between the first and the second semiconductor region.
- a first contact is for electrical contacting of the first
- the active zone is only parallel to one direction
- the first semiconductor region is designed mushroom-shaped per pixel in cross-section, so that the first semiconductor region starts from a contiguous one
- Base layer in the direction away from the emission side per pixel each have at least narrower feet and subsequently wider heads.
- Monolithic, ie of a contiguous semiconductor designed pixelated chips are usually with
- Semiconductor materials are dispensed with plasma processes, along with the prevention of plasma damage
- the pixels become epitaxial Are defined.
- a n-contact in particular a dielectric layer is to be opened for this purpose.
- a pn junction and / or an active zone is buried in the epitaxial layer and is not exposed as in conventionally structured mesaflanks.
- a growth mask is preferably formed on an n-GaN layer
- Silicon dioxide or silicon nitride structured. Openings in the mask material define the later pixels, especially the feet. By this method are also very small
- the preferably p-doped second semiconductor region is also grown on the side edges of the pixels, so that the entire structure has no laterally exposed pn junction. This facilitates passivation of the semiconductor material.
- a large reflective surface on a p-doped surface, a large reflective
- n-GaN surface can be contacted directly. Alternatively, a pre-application of the growth mask may occur
- Contact material can be applied to a larger one Connection surface to allow the n-GaN.
- n-contact can also be applied in the area between pixels from an n-side.
- a contact material that is applied between the pixels, ie on the n-side and / or on the p-side, can additionally reduce or prevent optical crosstalk between the individual pixels.
- a contrast between the pixels can be increased.
- the mask layer is designed to be patterned into the pixels.
- the mask layer is made of a material on which the
- Semiconductor material of the semiconductor layer sequence does not grow or grows poorly.
- Multipixel chip a second mirror.
- the second mirror is preferably located directly on the second
- the second mirror may be a metal mirror, a TCO mirror or a combination mirror, ie a
- Metal mirror with a TCO contact layer and optionally with a dielectric mirror act Metal mirror with a TCO contact layer and optionally with a dielectric mirror act.
- Mask layer parallel to the emission side and covers the base layer in part. The feet are out of openings of the
- Mask layer grown out.
- the entire Base layer seen in plan view and covered on a contact side facing the mask layer together with the feet and an electrical contact of the base layer.
- Mask layer the feet seen in top view. That is, the mask layer preferably extends in each case in a continuous path around the associated foot.
- the mask layer is partially covered by the heads. That is, the heads are in particular three-dimensional starting from the feet
- a thickness of the heads can approximately correspond to a projection of the heads on the mask layer, for example, with a tolerance of at most a factor of 5 or 3 or 1.5.
- the mask layer completely fills a region between the base layer and the heads. This is especially true in the direction perpendicular to the emission side.
- the mask layer has a recess between at least some of the pixels. Through the recess, the first contact is in
- the first contact can touch the first semiconductor region.
- the Multipixel chip a first mirror.
- the first mirror is preferably located directly on the first
- the first mirror is electrically contacted directly via the first contact.
- the first mirror can be set up to impress current from the first contact into the first semiconductor region.
- the first mirror is a metal mirror.
- a TCO mirror or in turn a combination mirror made of metal and TCO and optionally at least one dielectric or even a possibly electrically conductive Bragg mirror can be used.
- the first mirror lies partially or completely between the base layer and the mask layer. That is, the first mirror may be partially or completely buried under the mask layer. In this way, compared with the use of only the first contact, an enlarged electrical contact surface can be realized towards the first semiconductor region.
- the first mirror in particular for an n-contact, it is also possible to use a transparent conductive oxide, TCO for short, which does not reflect or does not significantly reflect.
- an absorbing component may be present to increase, for example, a contrast between the pixels.
- the mask layer and the first mirror are between the base layer and the first mirror
- Mask layer preferably covers the first mirror. That is, per foot, a plurality of recesses are formed in the mask layer and in the first mirror. At a The side facing away from the base region of the mask layer, the first semiconductor region is then to each in themselves
- the recesses in the mask layer form individual growth islands, starting from which the islands make up the corresponding foot
- a thickness of the feet preferably corresponds to a thickness of the mask layer or a thickness of the mask layer together with the first mirror located between the mask layer and the base layer.
- Multipixel chip one or more electrically insulating
- Passivation layer is located at one of the
- Mask layer is enough and the mask layer at least
- the passivation layer preferably completely fills a region between the base layer and the heads, in particular in the direction perpendicular to the emission side. That is, when removing the
- Mask layer remain undercuts below the heads and towards the base layer. These undercuts are used in creating the passivation layer of a Material of the passivation layer preferably completely filled. This remains despite the removal of the
- the passivation layer partially covers the optionally present first mirror, such that the first mirror may be buried under the passivation layer together with the first contact.
- the second mirror predominantly or completely covers the side surfaces of the second semiconductor region in the region of the heads.
- Predominantly means preferably at least 50% or 70% or 90%. This makes it possible to achieve a high reflectivity of the radiation generated in the active zone towards the emission side.
- the second mirror is a combination of a metallic mirror and a mirror
- dielectric mirror in particular to minimize losses adjacent to the metal mirror.
- the second contact of the respectively associated pixel covered in plan view covers at least 25% or 50% or 70% or 90%.
- the second contact itself can act as a mirror and the second mirror can optionally be omitted.
- the first contact is partially or completely in trenches between
- the ditches reach to the
- the multipixel chip can be designed as a flip-chip.
- the first contact extends from the trenches to one of the trenches
- the first and the second contact can lie in a common plane.
- the first contact is attached to the emission layer on the base layer.
- recesses or openings through the mask layer and / or the passivation layer can be avoided.
- the first and second contacts may be attached to different sides of the base layer.
- a preferably electrically insulating planarization is located between adjacent pixels. It is possible that the planarization in Direction away from the base layer is flush with the second semiconductor region.
- the second contact extends to the planarization.
- the planarization is partially covered by the second contact and optionally by the second mirror.
- Planarization formed through a via By way of the at least one via, it is possible to dispose the first contact away from one of the base layers
- several or all of the pixels have a common first contact.
- the first contact is a common voltage potential, such as a ground contact.
- each pixel has or small
- the first contact provided for a plurality of the pixels is in
- the first contact may be punctiform or shaped like a grid.
- punctiform means that the associated recess in the mask layer and / or the
- Passivation layer for the first contact an area of at most 20% or 5% or 2% of an area of at least having an associated pixel. This is especially true in plan view.
- the pixels are in
- Phosphors for different colors efficiently interconnect to a pixel.
- an area ratio of the pixels on a total area of the emission side is at least 60% or 70% or 80%.
- this area percentage is at most 95% or 90% or 80%.
- This high area ratio can be achieved in particular by a hexagonal arrangement of the pixels.
- the active zone is preferably configured to produce near ultraviolet radiation or blue light or, less preferably, green light.
- the wavelength of maximum intensity of the light generated in the active zone is preferably at least 405 nm or 430 nm and / or at most 550 nm or 520 nm or 480 nm or 470 nm. If the semiconductor layer sequence is based on a different material system, then in the active zone
- green, orange or red light or infrared radiation can be generated.
- the feet have a width of at least 2 ym or 4 ym or 10 ym.
- this width is at most 150 ym or 100 ym or 50 ym or 20 ym.
- a lateral projection of the heads over the feet is preferably around at least 0.1 ym or 0.2 ym or 0.4 ym
- a thickness of the heads is preferably at least 30 nm or 50 nm or 100 nm and / or at most 2 ym or 1 ym or 0.6 ym.
- the pixels have an aspect ratio of a width and a height of
- the aspect ratio is at most 300 or 100 or 50 or 20.
- the base layer is provided with a roughening on the emission side.
- Roughening is preferably limited to the base layer so that the feet are not affected by the roughening.
- the multipixel chip is arranged on a carrier.
- the carrier can be a silicon carrier, which has, for example on the basis of CMOS, a plurality of drive devices, in particular for the second contact and thus for the individual pixels.
- the carrier can also without control electronics
- TSV Through Silicon Via
- Multipixel chip one or more phosphors.
- the at least one phosphor it is possible that the
- Pixels are interconnected, in particular to RGB pixels.
- a phosphor is preferred for
- an RBG light source can be built.
- Multipixel chips specified.
- the multi-pixel chip is configured as indicated in connection with one or more of the above embodiments. Features of the method are therefore also disclosed for the multipixel chip and vice versa.
- the method comprises the following steps, preferably in the order given:
- Figure 1 is a schematic sectional view of a
- FIGS. 2A to 2F are schematic sectional views of FIG.
- FIGS 3 to 8 are schematic sectional views of
- Figures 9A, 9B, 10A, 10B and IOC are schematic plan views of embodiments of multipixel chips described herein.
- Figure 1 is an embodiment of a
- Multipixel chip 1 comprises a semiconductor layer sequence 2.
- the semiconductor layer sequence 2 has a first one
- the first semiconductor region 21 which is preferably n-type.
- the first semiconductor region 21 is composed of a continuous base layer 24 and respective feet 25 and heads 26 associated with a pixel 3, between the first semiconductor region 21 and a second semiconductor region 22 there is an active zone 23 for light generation.
- the second semiconductor region 22 is preferably p-type doped.
- the active zone 23 extends mainly parallel to an emission side 10 of the multipixel chip 1.
- the emission side 10 may be provided with a roughening.
- only areas of the active zone 23 for light generation are set up, which are oriented parallel to the emission side 10. Regions of the active region 23 located on side surfaces of the heads 26 of the first semiconductor region 21 are not provided for light generation.
- quantum well structures on the side surfaces of the heads 26 have lower thicknesses and hence higher energy levels, so that the quantum wells on the side surfaces effectively act as barrier layers.
- the mask layer 5 is preferred
- the grid-shaped mask layer 5 in the direction parallel to the emission side 10 in each case directly adjoins the feet 25.
- a respective second mirror 62 On the emission side 10 facing away from upper sides 20 of the insular patterned second semiconductor region 22 is preferably a respective second mirror 62. Der second mirror 62 is limited according to Figure 1 on the top 20 and covers the top 20 almost completely.
- a preferably continuous passivation layer 71 is applied, for example of an oxide such as silicon dioxide, Al 2 O 3, TaO, HfO, NbO or of a nitride such as silicon nitride or of an oxynitride like SiO x Ny.
- the passivation layer 71 has openings. Via these openings, in the trenches between the pixels 3, a first electrical contact 41 is attached, which electrically contacts the base layer 24.
- a second electrical contact 42 is used for electrically connecting the second mirror 62.
- the contacts 41, 42 are preferably metallic contacts.
- the multipixel chip 1 according to FIG. 1 can be produced without an etching process of the semiconductor layer sequence 2 being required.
- a corresponding manufacturing process is in
- a sapphire substrate the base layer 24 grown epitaxially.
- the base layer 24 is made of n-doped GaN, for example.
- a thickness of the base layer 24 is, for example, at least 1 ⁇ m and / or at most 7 ⁇ m.
- the mask layer 5 is applied to the base layer 24.
- a material for the mask layer 5 can already be patterned and thus applied only locally, or the material for the mask layer is applied continuously and patterned only below.
- the mask layer 5 is made of silicon dioxide.
- a thickness of Mask layer 5 is preferably at least 10 nm or 50 nm and / or at most 1 ⁇ m.
- the feet 25 and the heads 26 for the pixels 3 are grown. As the heads 26 grow, the mask layer 5 is partially overmolded. However, a space between adjacent pixels above the mask layer 5 remains free.
- Semiconductor material for the first semiconductor region 21 does not grow on the mask layer 5, or does not grow significantly.
- the active zone 23 and the second semiconductor region 22 are deposited on the heads 26.
- the mask layer 5 remains free in places.
- the active zone 23 and the second semiconductor region 22 can extend to the mask layer 5.
- Passivation layer 71 deposited. This covers the
- Passivation layer 71 the mask layer 5 in certain areas directly. A thickness of the passivation layer 71 is located
- the openings in the passivation layer 71 are produced. Then the openings in the passivation layer 71 are produced.
- the contacts 41, 42 are individually processed.
- the growth substrate 29 is finally removed and the roughening is generated in order to arrive at the embodiment of FIG.
- Semiconductor region 21 is located below the mask layer 5 according to Figure 3, a first mirror 61.
- the first mirror 61 is generated in front of the mask layer 5.
- the first mirror 61 is preferably made of a
- the first mirror 61 is made of palladium, platinum, titanium and / or chromium. Due to the elevated temperatures during the growth of the following semiconductor materials 22, 23, the material of the first mirror 61 can be alloyed into the base layer 24. As a result, an improved electrical contact can be achieved.
- a transparent conductive oxide, TCO for short, may also be used, in particular in order to achieve larger electrical contact areas.
- the component is the one above each labeled with the first mirror 61, not
- FIG. 4 illustrates that the mask layer 4
- Base layer 24 preferably each of the first mirror 61.
- the mask layer 5 and the first mirror 61 are thus arranged congruently in the feet 25, wherein the mask layer 5 preferably covers side surfaces of the first mirror 61.
- a transparent conductive material in particular a TCO such as ITO, instead of the metallic first mirror 61.
- a distance between adjacent regions of the mask layer 5 within a pixel 3 is preferably at least three times a width of the individual regions
- a width of webs with the mask layer 5 within the pixels 3 is preferably at most 3 ym.
- a total coverage of the pixels 3 in the region of the feet 25 with a material of the mask layer 5 is preferably at most 20%,
- a lateral extent of the first contact 41 within the trench is preferably at least 0.4 ⁇ m and / or at most 2 ⁇ m.
- Semiconductor regions 22 of adjacent pixels 3 is preferably at least 0.3 ym or 0.5 ym and / or at most 2 ym or 1.5 ym.
- a width of the mask layer 5 between adjacent pixels 3 is preferably at least 1 ⁇ m or 1.5 ⁇ m and / or at most 10 ⁇ m or 5 ⁇ m.
- FIG. 5 illustrates that the mask layer is removed after the heads 26 have grown, for example by wet-chemical etching.
- This formed undercuts 73 are preferably completely through the material of
- Passivation layer 71 filled.
- the first mirror 61 can be deposited congruently with the first contact 41.
- the two mirrors 61, 62nd are illustrated in FIG. 5 that the first mirror 61 can be deposited congruently with the first contact 41.
- the two mirrors 61, 62nd are illustrated in FIG. 5 that the two mirrors 61, 62nd
- the passivation layer 71 also extends to a small extent on the first mirror 61.
- both mirrors 61, 62 are preferably in the same
- the passivation layer 71 each extends to the mirrors 61, 62 and the passivation layer 71 is then partially covered by the respective contact 41, 42.
- openings of the passivation layer 71 and the contacts 41, 42 may also be congruent.
- the second mirror 62 extends to the mask layer 5. This is possible in all other embodiments. in the
- FIG. 6 is identical to FIG.
- FIG. 7 shows that the trenches between adjacent pixels 3 are filled with a planarization 72.
- the planarization is for example made of a spin on glass or of a thick coating with a subsequent coating
- planarization 72 is
- reflective materials such as metals or combinations thereof can be used.
- the passivation layer may additionally be present, not shown in FIG. Analogous to FIG. 5, it is possible for the mask layer to be removed before the planarization 72 is generated.
- Mask layer 5 is still present to the same extent as in the growth of the heads 25 and the feet 26th
- the second mirror 62 and the second contact 42 extend partially onto the planarization 72.
- the first contact 41 is located on the emission side 10.
- the first contact 41 may be designed to be light-absorbing for increased contrast or else reflective or transparent, for example from a TCO, in order to achieve increased brightness.
- FIG. 8 it is shown that the planarization 72 is penetrated by a via, so that the first contact 41 can be attached to the same side as the second contact 42. Thus, the first contact 41 can be partially buried in the planarization 72.
- the semiconductor layer sequence 2 with the contacts 41, 42 it is in each case possible for the semiconductor layer sequence 2 with the contacts 41, 42 to be attached to a carrier 8.
- the carrier 8 is, for example, a
- At least one phosphor 9 may be present.
- blue light from the active zone 23 can be used to generate green and / or red light via the phosphor 9, so that a total of RGB pixels are formed, for example, three or four of the pixels 3, to which the
- Semiconductor layer sequence 2 is structured, are composed.
- the individual pixels 3 are each arranged in a square grid and in
- Top view seen in approximately square shape.
- FIG. 9A it can be seen that a plurality of the pixels 3 are electrically connected by a punctiform first contact 41
- the first contact 41 is located in the trench between the adjacent pixels 3 or at the
- Contact 41 frame around the pixels 3 around.
- the pixels 3 are thus formed by islands in the first contact 41. If the first contact 41 is located on the emission side 10, an increased contrast ratio can be achieved by means of an opaque first contact 41.
- the pixels 3 are hexagonal, viewed in plan view in each case.
- FIGS. 10A and 10B correspond to FIGS. 9A and 9B. Furthermore, it can be seen from FIG. 10A that the first contact 41 does not need to be of a square design, but may also be diamond-shaped. Likewise, the first contact 41, unlike drawn, also be round or hexagonal shaped, each seen in plan view.
- hexagonal patterns are arranged. This allows a high filling factor of the pixels 3 in a total area of the
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Abstract
In one embodiment, the optoelectronic multi-pixel chip (1) comprises a plurality of pixels (3) which can be individually electrically activated to generate and emit light. A first semiconductor region (21) extends continuously across the pixels (3). A second semiconductor region (22) is structured on the pixels (3). An active zone (23) for generating the light is disposed between the first and second semiconductor regions (21, 22). A first contact (41) is provided for making electrical contact with the first semiconductor region (21), and a second contact (42) is provided for making electrical contact with the second semiconductor region (42). The active zone (23) is designed to generate the light only in a direction parallel to an emission side (10) of the multi-pixel chip (1). The first semiconductor region (21) has a mushroom-shaped cross-section per pixel (3).
Description
Beschreibung description
MULTIPIXELCHIP UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINESMULTIPIXELCHIP AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF A
MULTIPIXELCHIPS MULTI PIXEL CHIPS
Es wird ein Multipixelchip angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Multipixelchips angegeben. A multipixel chip is specified. In addition, a method for producing a multipixel chip is specified.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, einen Multipixelchip anzugeben, der effizient in einzelne Pixel strukturiert ist. An object to be solved is to specify a multipixel chip that is efficiently structured into individual pixels.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen Multipixelchip mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte This object is achieved inter alia by a multipixel chip having the features of claim 1. preferred
Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche. Further developments are the subject of the other claims.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der According to at least one embodiment, the
optoelektronische Multipixelchip eine Vielzahl von Pixeln auf. Die Pixel sind in Gruppen oder einzeln elektrisch ansteuerbar. Die Pixel sind zur Erzeugung und zur Abstrahlung von Licht eingerichtet. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Multipixelchip insbesondere um einen pixelierten LED- Chip . Optoelectronic Multipixelchip a variety of pixels. The pixels are electrically controllable in groups or individually. The pixels are set up to generate and emit light. In other words, the multipixel chip is in particular a pixelated LED chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip einen ersten Halbleiterbereich. Beispielsweise ist der erste Halbleiterbereich n-leitend. Der erste Multipixel chip a first semiconductor region. For example, the first semiconductor region is n-type. The first
Halbleiterbereich kann aus einer einzigen Halbleiterschicht bestehen oder auch aus mehreren Halbleiterschichten Semiconductor region may consist of a single semiconductor layer or of a plurality of semiconductor layers
zusammengesetzt sein. Zumindest eine Halbleiterschicht des ersten Halbleiterbereichs erstreckt sich durchgehend über einige der Pixel oder über alle Pixel hinweg.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Multipixelchip einen zweiten Halbleiterbereich, der be composed. At least one semiconductor layer of the first semiconductor region extends continuously over some or all of the pixels. In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip comprises a second semiconductor region, which
beispielsweise p-dotiert ist. Der zweite Halbleiterbereich weist somit einen anderen Leitfähigkeitstyp auf als der erste Halbleiterbereich. Ferner ist der zweite Halbleiterbereich zu den Pixeln strukturiert. for example, p-doped. The second semiconductor region thus has a different conductivity type than the first semiconductor region. Furthermore, the second semiconductor region is structured to the pixels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip eine aktive Zone. Die aktive Zone ist zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Die aktive Zone ist zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich Multipixel chip an active zone. The active zone is set up to generate the light. The active zone is between the first and the second semiconductor region
angeordnet. Bevorzugt wird in allen Pixeln in der aktiven Zone Licht der gleichen Farbe und/oder der gleichen arranged. In all the pixels in the active zone, light of the same color and / or the same is preferred
spektralen Zusammensetzung erzeugt, im Rahmen der generated spectral composition, in the context of
Herstellungstoieranzen . Production stamping.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden der erste In accordance with at least one embodiment, the first form
Halbleiterbereich, die aktive Zone und der zweite Semiconductor region, the active zone and the second
Halbleiterbereich eine Halbleiterschichtenfolge. Die aktive Zone enthält zur Erzeugung der Strahlung bevorzugt einen pn- Übergang, eine EinfachquantentopfStruktur oder eine Semiconductor region a semiconductor layer sequence. The active zone preferably contains a pn junction, a single quantum well structure or a radiation generator for generating the radiation
MehrfachquantentopfStruktur . Multiple quantum well structure.
Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-The semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material. The semiconductor material is, for example, a nitride
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n-mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m N or a phosphide compound semiconductor material such as
AlnIn]__n-mGamP oder auch um ein Arsenid-Al n In ] __ nm Ga m P or even an arsenide
Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn]__n-mGamAs oder wie AlnGamIn]__n-mAs P]_-k, wobei jeweils 0 d n < 1, 0 d m < 1 und n + m < 1 sowie 0 d k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 0 < n < 0,8, 0,4 < m < 1 und n + m < 0,95 sowie 0 < k < 0,5. Dabei kann die Compound semiconductor material such as Al n In ] __ nm Ga m As or as Al n Ga m In ] __ nm As P ] _-k, where each 0 dn <1, 0 dm <1 and n + m <1 and 0 dk <1 is. Preferably, at least one layer or all layers of the Semiconductor layer sequence 0 <n <0.8, 0.4 <m <1 and n + m <0.95 and 0 <k <0.5. It can the
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Semiconductor layer sequence dopants and additional
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. Have constituents. For the sake of simplicity, however, only the essential constituents of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence, that is to say Al, As, Ga, In, N or P, are indicated, even if these may be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip einen ersten Kontakt und einen zweiten Multipixel chip a first contact and a second
Kontakt. Der erste und der zweite Kontakt sind zur Contact. The first and the second contact are for
elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs beziehungsweise des zweiten Halbleiterbereichs gestaltet. Bevorzugt sind der erste und der zweite Kontakt metallische Kontakte, können optional aber auch transparente leitfähige Oxide, kurz TCOs, umfassen. Insbesondere der zweite Kontakt ist ebenso zu den Pixeln strukturiert, sodass der zweite Kontakt bevorzugt durch eine Vielzahl inselförmiger designed electrical contacting of the first semiconductor region and the second semiconductor region. The first and the second contact are preferably metallic contacts, but may optionally also comprise transparent conductive oxides, in short TCOs. In particular, the second contact is also structured to the pixels, so that the second contact preferably by a plurality of island-shaped
Teilgebiete gebildet ist, um die Pixel über den zweiten Subareas is formed to the pixels over the second
Kontakt elektrisch unabhängig voneinander ansteuern zu können . Contact electrically independently of each other to be able to control.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die aktive Zone nur in Bereichen, die parallel zu einer Emissionsseite des According to at least one embodiment, the active zone is only in regions parallel to an emission side of the
Multipixelchips orientiert sind, zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Die Emissionsseite ist insbesondere senkrecht zu einer Hauptwachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge orientiert. In geometrischer Hinsicht weist die aktive Zone Bereiche auf, die schräg zur Emissionsseite verlaufen. Diese Bereiche der aktiven Zone sind jedoch nicht zur Erzeugung des Lichts gestaltet und tragen zu einer Gesamtleuchtstärke des Multipixelchips bevorzugt zu höchstens 5 % oder 1 % oder
0,2 % bei und sind damit hinsichtlich der Lichtemission vernachlässigbar . Multipixel chips are oriented, set up to generate the light. The emission side is oriented in particular perpendicular to a main growth direction of the semiconductor layer sequence. In geometric terms, the active zone has areas that are oblique to the emission side. However, these areas of the active zone are not designed to generate the light and contribute to a total luminous intensity of the multipixel chip preferably at most 5% or 1% or 0.2% and are thus negligible with regard to the light emission.
Die Begriffe "parallel" und "senkrecht" werden hier und im Folgenden bevorzugt mit einer Toleranz von höchstens 10° oder 5° oder 1° verstanden. The terms "parallel" and "vertical" are understood here and below preferably with a tolerance of at most 10 ° or 5 ° or 1 °.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste In accordance with at least one embodiment, the first one
Halbleiterbereich pro Pixel im Querschnitt gesehen pilzförmig gestaltet. Das heißt, ausgehend von einer zusammenhängenden Basisschicht weist der erste Halbleiterbereich in Richtung weg von der Emissionsseite pro Pixel je zuerst schmälere Füße auf. Ausgehend von den Füßen erfolgt pro Pixel nachfolgend eine Verbreiterung, sodass gegenüber den Füßen breitere Köpfe gebildet sind. Dabei sind sowohl die Basisschicht als auch die Füße und die Köpfe Teile des ersten Halbleiterbereichs. Insbesondere die Füße und die Köpfe können ohne zeitliche Unterbrechung ineinander übergehend epitaktisch gewachsen werden . Semiconductor region per pixel seen in cross-section mushroom-shaped. That is, starting from a contiguous base layer, the first semiconductor region in the direction away from the emission side per pixel first has narrower feet. Starting from the feet, a broadening follows per pixel, so that broader heads are formed opposite the feet. Both the base layer and the feet and the heads are parts of the first semiconductor region. In particular, the feet and the heads can be epitaxially grown without temporal interruption in one another.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst der In at least one embodiment, the
optoelektronische Multipixelchip eine Vielzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Pixeln zur Erzeugung und Abstrahlung von Licht. Ein erster Halbleiterbereich erstreckt sich mit zumindest einer Halbleiterschicht durchgehend über zumindest einige der Pixel. Ein zweiter Halbleiterbereich, der einen anderen Leitfähigkeitstyp aufweist als der erste Optoelectronic Multipixelchip a variety of electrically individually controllable pixels for generating and emitting light. A first semiconductor region extends with at least one semiconductor layer continuously over at least some of the pixels. A second semiconductor region having a different conductivity type than the first one
Halbleiterbereich, ist zu den Pixeln strukturiert. Eine aktive Zone zur Erzeugung des Lichts befindet sich zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich. Ein erster Kontakt ist zur elektrischen Kontaktierung des ersten Semiconductor area, is structured to the pixels. An active zone for generating the light is located between the first and the second semiconductor region. A first contact is for electrical contacting of the first
Halbleiterbereichs vorgesehen und ein zweiter Kontakt zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs.
Die aktive Zone ist nur in Richtung parallel zu einer Semiconductor region provided and a second contact for electrically contacting the second semiconductor region. The active zone is only parallel to one direction
Emissionsseite des Multipixelchips zur Erzeugung des Lichts eingerichtet. Der erste Halbleiterbereich ist pro Pixel im Querschnitt gesehen pilzförmig gestaltet, sodass der erste Halbleiterbereich ausgehend von einer zusammenhängenden Emission side of the multi-pixel chip for generating the light set. The first semiconductor region is designed mushroom-shaped per pixel in cross-section, so that the first semiconductor region starts from a contiguous one
Basisschicht in Richtung weg von der Emissionsseite pro Pixel je zumindest schmälere Füße und nachfolgend breitere Köpfe aufweist . Base layer in the direction away from the emission side per pixel each have at least narrower feet and subsequently wider heads.
Monolithische, also aus einem zusammenhängenden Halbleiter gestaltete pixelierte Chips werden üblicherweise mit Monolithic, ie of a contiguous semiconductor designed pixelated chips are usually with
vergleichsweise großem Aufwand aus planaren comparatively great effort from planar
Epitaxiestrukturen hergestellt. Durch hohe Anforderungen an eine Genauigkeit von Strukturierungsprozessen ist eine erreichbare Pixelgröße und damit eine Auflösung solcher Chips begrenzt. Insbesondere führen Plasmaprozesse, die zum Epitaxy structures produced. Due to high demands on an accuracy of structuring processes, an achievable pixel size and thus a resolution of such chips is limited. In particular, plasma processes leading to
Unterteilen des Halbleiters in die Pixel verwendet werden, zu Schädigungen von Seitenflanken, was zu einer schlechteren Leistung und Stabilität der Pixel führt. Der hier Dividing the semiconductor into which pixels are used, damage to side edges, resulting in poorer performance and stability of the pixels. This here
beschriebene Multipixelchip und das hier beschriebene described multipixel chip and the one described here
Verfahren erlauben dagegen die Herstellung von monolithisch pixelierten Chips mit sehr kleinen Abständen zwischen den Pixeln, ohne die Verwendung von Plasmaprozessen zum In contrast, methods allow the production of monolithically pixelated chips with very small distances between the pixels, without the use of plasma processes for
Strukturieren der Halbleiterschichtenfolge. Structuring the semiconductor layer sequence.
Insbesondere aufgrund einer Maskenschicht schon beim Wachsen der Pixel kann komplett auf eine Strukturierung von In particular, due to a mask layer already while growing the pixel can be completely based on a structuring of
Halbleitermaterialien durch Plasmaprozesse verzichtet werden, einhergehend mit der Vermeidung von Plasmaschäden an Semiconductor materials are dispensed with plasma processes, along with the prevention of plasma damage
Seitenflächen. Solche Plasmaschäden können zu Leckstrompfaden führen oder für Degradationsmechanismen verantwortlich sein. Bei dem hier beschriebenen Multipixelchip und dem hier beschriebenen Verfahren werden die Pixel epitaktisch
definiert. Für einen n-Kontakt ist hierzu insbesondere eine dielektrische Schicht zu öffnen. Zusätzlich ist ein pn- Übergang und/oder eine aktive Zone in der Epitaxieschicht vergraben und liegt nicht wie bei herkömmlich strukturierten Mesaflanken frei. Side faces. Such plasma damage can lead to leakage current paths or be responsible for degradation mechanisms. In the multipixel chip described herein and the method described herein, the pixels become epitaxial Are defined. For a n-contact, in particular a dielectric layer is to be opened for this purpose. In addition, a pn junction and / or an active zone is buried in the epitaxial layer and is not exposed as in conventionally structured mesaflanks.
Für die epitaktische Definition der Pixel wird bevorzugt auf einer n-GaN-Schicht eine Wachstumsmaske etwa aus For the epitaxial definition of the pixels, a growth mask is preferably formed on an n-GaN layer
Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid strukturiert. Öffnungen im Maskenmaterial definieren die späteren Pixel, insbesondere die Füße. Durch dieses Verfahren sind auch sehr kleine Silicon dioxide or silicon nitride structured. Openings in the mask material define the later pixels, especially the feet. By this method are also very small
Abstände zwischen den einzelnen Pixeln möglich. In den Distances between the individual pixels possible. In the
Öffnungen wird die Halbleiterschichtenfolge für die Pixel gewachsen, also insbesondere die Füße und die Köpfe. Openings, the semiconductor layer sequence for the pixels grown, so in particular the feet and the heads.
Durch dieses Wachstumsverfahren wird der bevorzugt p-dotierte zweite Halbleiterbereich auch an den Seitenflanken der Pixel gewachsen, sodass die gesamte Struktur keinen seitlich freiliegenden pn-Übergang aufweist. Dies erleichtert eine Passivierung des Halbleitermaterials. Zusätzlich kann auf einer p-dotierten Oberfläche eine große reflektierende As a result of this growth method, the preferably p-doped second semiconductor region is also grown on the side edges of the pixels, so that the entire structure has no laterally exposed pn junction. This facilitates passivation of the semiconductor material. In addition, on a p-doped surface, a large reflective
Kontaktschicht aufgebracht werden, ohne dass der pn-Übergang kurzgeschlossen wird. Mit dieser Methode kann eine Contact layer can be applied without the pn junction is shorted. With this method can a
reflektierende Fläche vergrößert werden und auch größer sein als eine aktive Fläche der aktiven Zone in den einzelnen Pixeln. Hierdurch sind optische Verluste an Randbereichen der Pixel minimierbar. reflective surface and be larger than an active area of the active zone in the individual pixels. As a result, optical losses at edge regions of the pixels can be minimized.
Insbesondere für den n-Kontakt ist lediglich die In particular, for the n-contact is only the
Wachstumsmaske zwischen den Pixeln zu öffnen. Die n-GaN- Oberfläche kann direkt kontaktiert werden. Alternativ kann bereits vor der Aufbringung der Wachstumsmaske ein Growth mask between the pixels to open. The n-GaN surface can be contacted directly. Alternatively, a pre-application of the growth mask may occur
Kontaktmaterial aufgebracht werden, um eine größere
Anschlussfläche an das n-GaN zu ermöglichen. Für die Contact material can be applied to a larger one Connection surface to allow the n-GaN. For the
Kontaktierung einer Metallschicht am n-GaN reichen kleinere Ausnehmungen in der darüber liegenden Wachstumsmaske. Ferner kann alternativ der n-Kontakt auch im Bereich zwischen Pixeln von einer n-Seite her aufgebracht werden. Contacting a metal layer on the n-GaN reach smaller recesses in the overlying growth mask. Furthermore, alternatively, the n-contact can also be applied in the area between pixels from an n-side.
Ein Kontaktmaterial, das zwischen den Pixeln aufgebracht wird, also auf der n-Seite und/oder auf der p-Seite, kann zusätzlich ein optisches Übersprechen zwischen den einzelnen Pixeln reduzieren oder unterbinden. Damit ist ein Kontrast zwischen den Pixeln erhöhbar. A contact material that is applied between the pixels, ie on the n-side and / or on the p-side, can additionally reduce or prevent optical crosstalk between the individual pixels. Thus, a contrast between the pixels can be increased.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip eine Maskenschicht. Die Maskenschicht ist zur Strukturierung in die Pixel gestaltet. Insbesondere ist die Maskenschicht aus einem Material, auf dem das Multipixel chip a mask layer. The mask layer is designed to be patterned into the pixels. In particular, the mask layer is made of a material on which the
Halbleitermaterial der Halbleiterschichtenfolge nicht oder nur schlecht wächst. Semiconductor material of the semiconductor layer sequence does not grow or grows poorly.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip einen zweiten Spiegel. Der zweite Spiegel befindet sich bevorzugt direkt an dem zweiten Multipixel chip a second mirror. The second mirror is preferably located directly on the second
Halbleiterbereich. Über dem zweiten Spiegel ist es möglich, Strom in dem zweiten Halbleiterbereich einzuprägen. Bei dem zweiten Spiegel kann es sich um einen Metallspiegel, einen TCO-Spiegel oder einen Kombinationsspiegel, also einem Semiconductor region. Above the second mirror, it is possible to impress current in the second semiconductor region. The second mirror may be a metal mirror, a TCO mirror or a combination mirror, ie a
Metallspiegel mit einer TCO-Kontaktschicht und optional mit einem dielektrischen Spiegel, handeln. Metal mirror with a TCO contact layer and optionally with a dielectric mirror act.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verläuft die According to at least one embodiment, the
Maskenschicht parallel zur Emissionsseite und bedeckt die Basisschicht zum Teil. Die Füße sind aus Öffnungen der Mask layer parallel to the emission side and covers the base layer in part. The feet are out of openings of the
Maskenschicht heraus gewachsen. Insbesondere ist die gesamte
Basisschicht in Draufsicht gesehen und an einer den Kontakten zugewandten Seite von der Maskenschicht zusammen mit den Füßen und einer elektrischen Kontaktierung der Basisschicht bedeckt . Mask layer grown out. In particular, the entire Base layer seen in plan view and covered on a contact side facing the mask layer together with the feet and an electrical contact of the base layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umrahmt die According to at least one embodiment, the frame framed
Maskenschicht die Füße in Draufsicht gesehen. Das heißt, die Maskenschicht erstreckt sich bevorzugt jeweils in einer durchgehenden Bahn um den zugeordneten Fuß herum. Mask layer the feet seen in top view. That is, the mask layer preferably extends in each case in a continuous path around the associated foot.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Maskenschicht zum Teil von den Köpfen bedeckt. Das heißt, die Köpfe werden ausgehend von den Füßen insbesondere dreidimensional In accordance with at least one embodiment, the mask layer is partially covered by the heads. That is, the heads are in particular three-dimensional starting from the feet
gewachsen, sodass eine Dicke der Köpfe näherungsweise einen Überstand der Köpfe auf die Maskenschicht entsprechen kann, beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens einem Faktor 5 oder 3 oder 1,5. grown, so that a thickness of the heads can approximately correspond to a projection of the heads on the mask layer, for example, with a tolerance of at most a factor of 5 or 3 or 1.5.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform füllt die Maskenschicht einen Bereich zwischen der Basisschicht und den Köpfen vollständig aus. Dies gilt insbesondere in Richtung senkrecht zur Emissionsseite. Damit ist es möglich, dass in der In accordance with at least one embodiment, the mask layer completely fills a region between the base layer and the heads. This is especially true in the direction perpendicular to the emission side. Thus it is possible that in the
Halbleiterschichtenfolge keine Lücken auftreten, insbesondere nicht im Bereich der Füße. Semiconductor layer sequence no gaps occur, especially not in the area of the feet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Maskenschicht zwischen zumindest manchen der Pixel eine Ausnehmung auf. Durch die Ausnehmung hindurch ist der erste Kontakt in In accordance with at least one embodiment, the mask layer has a recess between at least some of the pixels. Through the recess, the first contact is in
Richtung zum ersten Halbleiterbereich geführt. Dabei kann der erste Kontakt den ersten Halbleiterbereich berühren. Direction led to the first semiconductor region. In this case, the first contact can touch the first semiconductor region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip einen ersten Spiegel. Der erste Spiegel
befindet sich bevorzugt direkt an dem ersten Multipixel chip a first mirror. The first mirror is preferably located directly on the first
Halbleiterbereich. Insbesondere ist der erste Spiegel über den ersten Kontakt unmittelbar elektrisch kontaktiert. Damit kann der erste Spiegel zu einer Stromeinprägung von dem ersten Kontakt in den ersten Halbleiterbereich eingerichtet sein. Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Spiegel um einen Metallspiegel. Alternativ kann wie beim zweiten Spiegel ein TCO-Spiegel oder wiederum ein Kombinationsspiegel aus Metall und TCO und optional zumindest einem Dielektrikum oder auch ein eventuell elektrisch leitfähiger Bragg-Spiegel verwendet werden. Semiconductor region. In particular, the first mirror is electrically contacted directly via the first contact. Thus, the first mirror can be set up to impress current from the first contact into the first semiconductor region. Preferably, the first mirror is a metal mirror. Alternatively, as in the second mirror, a TCO mirror or in turn a combination mirror made of metal and TCO and optionally at least one dielectric or even a possibly electrically conductive Bragg mirror can be used.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der erste Spiegel teilweise oder vollständig zwischen der Basisschicht und der Maskenschicht. Das heißt, der erste Spiegel kann unter der Maskenschicht teilweise oder vollständig vergraben vorliegen. Damit lässt sich gegenüber der Verwendung nur des ersten Kontakts eine vergrößerte elektrische Kontaktfläche hin zu dem ersten Halbleiterbereich realisieren. In accordance with at least one embodiment, the first mirror lies partially or completely between the base layer and the mask layer. That is, the first mirror may be partially or completely buried under the mask layer. In this way, compared with the use of only the first contact, an enlarged electrical contact surface can be realized towards the first semiconductor region.
Alternativ kann anstelle des ersten Spiegels insbesondere für einen n-Kontakt auch ein transparentes leitfähiges Oxid, kurz TCO, verwendet werden, das nicht oder nicht signifikant reflektiert. Ebenso kann anstelle des ersten Spiegels eine absorbierende Komponente vorhanden sein, um zum Beispiel einen Kontrast zwischen den Pixeln zu erhöhen. Alternatively, instead of the first mirror, in particular for an n-contact, it is also possible to use a transparent conductive oxide, TCO for short, which does not reflect or does not significantly reflect. Also, instead of the first mirror, an absorbing component may be present to increase, for example, a contrast between the pixels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Maskenschicht und der erste Spiegel zwischen der Basisschicht und den According to at least one embodiment, the mask layer and the first mirror are between the base layer and the
Köpfen jeweils gitternetzförmig gestaltet, wobei die Heads each designed grid-shaped, the
Maskenschicht bevorzugt den ersten Spiegel überdeckt. Das heißt, pro Fuß ist eine Vielzahl von Ausnehmungen in der Maskenschicht und in dem ersten Spiegel gebildet. An einer
dem Basisbereich abgewandten Seite der Maskenschicht ist der erste Halbleiterbereich dann je zu den in sich Mask layer preferably covers the first mirror. That is, per foot, a plurality of recesses are formed in the mask layer and in the first mirror. At a The side facing away from the base region of the mask layer, the first semiconductor region is then to each in themselves
zusammenhängenden und pro Pixel lückenlosen Köpfen contiguous and per pixel gapless heads
zusammengewachsen. Mit anderen Worten bilden die Ausnehmungen in der Maskenschicht einzelne Wachstumsinseln, von denen ausgehend die Inseln, aus denen der entsprechende Fuß grown together. In other words, the recesses in the mask layer form individual growth islands, starting from which the islands make up the corresponding foot
zusammengesetzt ist, zu dem einstückigen Kopf is composed to the one-piece head
zusammenwachsen . grow together.
Eine Dicke der Füße entspricht bevorzugt einer Dicke der Maskenschicht oder einer Dicke der Maskenschicht zusammen mit dem ersten Spiegel, der sich zwischen der Maskenschicht und der Basisschicht befindet. A thickness of the feet preferably corresponds to a thickness of the mask layer or a thickness of the mask layer together with the first mirror located between the mask layer and the base layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip eine oder mehrere elektrisch isolierende Multipixel chip one or more electrically insulating
Passivierungsschichten. Die mindestens eine Passivation layers. The at least one
Passivierungsschicht befindet sich an einer der Passivation layer is located at one of the
Emissionsseite abgewandten Seite des ersten und/oder des zweiten Halbleiterbereichs. Es ist möglich, dass die Emission side facing away from the first and / or the second semiconductor region. It is possible that the
Passivierungsschicht von einer der Emissionsseite abgewandten Oberseite des zweiten Halbleiterbereichs bis zur Passivation layer from one of the emission side facing away from the top of the second semiconductor region to the
Maskenschicht reicht und die Maskenschicht zumindest Mask layer is enough and the mask layer at least
teilweise bedeckt und berührt. partially covered and touched.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist keine Maskenschicht vorhanden. In diesem Fall füllt die Passivierungsschicht bevorzugt einen Bereich zwischen der Basisschicht und den Köpfen vollständig aus, insbesondere in Richtung senkrecht zur Emissionsseite. Das heißt, beim Entfernen der According to at least one embodiment, no mask layer is present. In this case, the passivation layer preferably completely fills a region between the base layer and the heads, in particular in the direction perpendicular to the emission side. That is, when removing the
Maskenschicht verbleiben Hinterschneidungen unterhalb der Köpfe und hin zur Basisschicht. Diese Hinterschneidungen werden beim Erzeugen der Passivierungsschicht von einem
Material der Passivierungsschicht bevorzugt vollständig ausgefüllt. Damit verbleiben trotz des Entfernens der Mask layer remain undercuts below the heads and towards the base layer. These undercuts are used in creating the passivation layer of a Material of the passivation layer preferably completely filled. This remains despite the removal of the
Maskenschicht im Bereich der Füße keine Lücken in der Mask layer in the area of the feet no gaps in the
Halbleiterschichtenfolge . Semiconductor layer sequence.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die According to at least one embodiment, the
Passivierungsschicht zwischen zumindest manchen der Pixel eine Ausnehmung auf, insbesondere eine punktförmige Passivation layer between at least some of the pixels on a recess, in particular a punctiform
Ausnehmung. Durch die Ausnehmung hindurch ist der erste Recess. Through the recess is the first
Kontakt in Richtung zum ersten Halbleiterbereich geführt. Damit kann durch die Passivierungsschicht hindurch eine elektrische Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs erfolgen. Es ist möglich, dass die Passivierungsschicht den optional vorhandenen ersten Spiegel teilweise bedeckt, sodass der erste Spiegel unter der Passivierungsschicht zusammen mit dem ersten Kontakt vergraben sein kann. Contact led in the direction of the first semiconductor region. Thus, an electrical contacting of the first semiconductor region can take place through the passivation layer. It is possible that the passivation layer partially covers the optionally present first mirror, such that the first mirror may be buried under the passivation layer together with the first contact.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der zweite Spiegel die Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs im Gebiet der Köpfe überwiegend oder vollständig. Überwiegend bedeutet bevorzugt zu mindestens 50 % oder 70 % oder 90 %. Damit lässt sich eine hohe Reflektivität der in der aktiven Zone erzeugten Strahlung hin zur Emissionsseite erreichen. Optional handelt es sich bei dem zweiten Spiegel um eine Kombination aus einem metallischen Spiegel und einem According to at least one embodiment, the second mirror predominantly or completely covers the side surfaces of the second semiconductor region in the region of the heads. Predominantly means preferably at least 50% or 70% or 90%. This makes it possible to achieve a high reflectivity of the radiation generated in the active zone towards the emission side. Optionally, the second mirror is a combination of a metallic mirror and a mirror
dielektrischen Spiegel, insbesondere um Verluste neben dem Metallspiegel zu minimieren. dielectric mirror, in particular to minimize losses adjacent to the metal mirror.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der zweite Kontakt des jeweils zugehörigen Pixels in Draufsicht gesehen zu mindestens 25 % oder 50 % oder 70 % oder 90 %. Damit kann der zweite Kontakt selbst als Spiegel wirken und der zweite Spiegel kann optional entfallen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der erste Kontakt teilweise oder vollständig in Gräben zwischen In accordance with at least one embodiment, the second contact of the respectively associated pixel covered in plan view covers at least 25% or 50% or 70% or 90%. Thus, the second contact itself can act as a mirror and the second mirror can optionally be omitted. According to at least one embodiment, the first contact is partially or completely in trenches between
benachbarten Pixeln. Die Gräben reichen bis zur neighboring pixels. The ditches reach to the
Maskenschicht, zur Passivierungsschicht oder zur Mask layer, the passivation layer or the
Basisschicht, sodass insbesondere zusammen mit dem ersten Spiegel eine elektrische Kontaktierung des ersten Base layer, so in particular together with the first mirror, an electrical contact of the first
Halbleiterbereichs gegeben ist. Durch eine Anordnung der ersten Kontakte zumindest zum Teil in den Gräben können der erste und der zweite Kontakt an derselben Seite der Semiconductor region is given. By arranging the first contacts at least partially in the trenches, the first and the second contact on the same side of the
Basisschicht angebracht sein. Damit kann der Multipixelchip als Flip-Chip gestaltet sein. Base layer be attached. Thus, the multipixel chip can be designed as a flip-chip.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der erste Kontakt ausgehend von den Gräben an eine der In accordance with at least one embodiment, the first contact extends from the trenches to one of the trenches
Basisschicht abgewandte Oberseite des zweiten Base layer facing away from the top of the second
Halbleiterbereichs. Damit können der erste und der zweite Kontakt in einer gemeinsamen Ebene liegen. Somit ist zur elektrischen Kontaktierung des ersten und des zweiten Semiconductor region. Thus, the first and the second contact can lie in a common plane. Thus, for the electrical contacting of the first and the second
Kontakts bevorzugt kein Höhenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt zu überbrücken. Contact prefers to bridge no height difference between the first and the second contact.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der erste Kontakt an der Emissionsseite an der Basisschicht angebracht. Durch diese Anordnung sind Ausnehmungen oder Durchbrüche durch die Maskenschicht und/oder die Passivierungsschicht hindurch vermeidbar. Damit können der erste und der zweite Kontakt an verschiedenen Seiten der Basisschicht angebracht sein. In accordance with at least one embodiment, the first contact is attached to the emission layer on the base layer. By this arrangement, recesses or openings through the mask layer and / or the passivation layer can be avoided. Thus, the first and second contacts may be attached to different sides of the base layer.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen benachbarten Pixeln eine bevorzugt elektrisch isolierende Planarisierung. Es ist möglich, dass die Planarisierung in
Richtung weg von der Basisschicht bündig mit dem zweiten Halbleiterbereich abschließt. According to at least one embodiment, a preferably electrically insulating planarization is located between adjacent pixels. It is possible that the planarization in Direction away from the base layer is flush with the second semiconductor region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich der zweite Kontakt auf die Planarisierung. Mit anderen Worten ist die Planarisierung zum Teil von dem zweiten Kontakt und optional von dem zweiten Spiegel bedeckt. In accordance with at least one embodiment, the second contact extends to the planarization. In other words, the planarization is partially covered by the second contact and optionally by the second mirror.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist durch die According to at least one embodiment is by the
Planarisierung eine Durchkontaktierung hindurch geformt. Über die zumindest eine Durchkontaktierung ist es möglich, den ersten Kontakt von einer der Basisschicht abgewandten Planarization formed through a via. By way of the at least one via, it is possible to dispose the first contact away from one of the base layers
Oberseite der Planarisierung bis zum ersten Spiegel oder bis zum ersten Halbleiterbereich zu führen. Top of the planarization to the first mirror or lead to the first semiconductor region.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verfügen mehrere oder alle der Pixel über einen gemeinsamen ersten Kontakt. In accordance with at least one embodiment, several or all of the pixels have a common first contact.
Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Kontakt um ein gemeinsames Spannungspotential wie einen Erdkontakt. For example, the first contact is a common voltage potential, such as a ground contact.
Gleichzeitig verfügt bevorzugt jedes Pixel oder kleine At the same time, preferably, each pixel has or small
Gruppen von Pixeln über einen eigenen zweiten Kontakt, sodass trotz des gemeinsamen ersten Kontakts die Pixel oder die Gruppen einzeln elektrisch ansteuerbar sind. Groups of pixels via a separate second contact, so that despite the common first contact, the pixels or groups are individually controlled electrically.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich der erste Kontakt, der für mehrere der Pixel vorgesehen ist, in In accordance with at least one embodiment, the first contact provided for a plurality of the pixels is in
Draufsicht gesehen zwischen den zugehörigen Pixeln. Dabei kann der erste Kontakt punktförmig oder wie ein Gitternetz geformt sein. Punktförmig bedeutet beispielsweise, dass die zugehörige Ausnehmung in der Maskenschicht und/oder der Top view seen between the associated pixels. In this case, the first contact may be punctiform or shaped like a grid. For example, punctiform means that the associated recess in the mask layer and / or the
Passivierungsschicht für den ersten Kontakt eine Fläche von höchstens 20 % oder 5 % oder 2 % einer Fläche des zumindest
einen zugehörigen Pixels aufweist. Dies gilt insbesondere in Draufsicht gesehen. Passivation layer for the first contact an area of at most 20% or 5% or 2% of an area of at least having an associated pixel. This is especially true in plan view.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Pixel in In accordance with at least one embodiment, the pixels are in
Draufsicht gesehen in einem quadratischen, rechteckigen oder hexagonalen Gitter angeordnet. Damit lässt sich erreichen, dass mehrere Pixel, insbesondere mit nachgeschaltete Top view seen arranged in a square, rectangular or hexagonal grid. This can be achieved that several pixels, especially with downstream
Leuchtstoffen für unterschiedliche Farben, effizient zu einem Bildpunkt zusammenschaltbar sind. Phosphors for different colors, efficiently interconnect to a pixel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Flächenanteil der Pixel an einer Gesamtfläche der Emissionsseite bei mindestens 60 % oder 70 % oder 80 %. Alternativ oder According to at least one embodiment, an area ratio of the pixels on a total area of the emission side is at least 60% or 70% or 80%. Alternatively or
zusätzlich liegt dieser Flächenanteil bei höchstens 95 % oder 90 % oder 80 %. Dieser hohe Flächenanteil ist insbesondere durch eine hexagonale Anordnung der Pixel erzielbar. in addition, this area percentage is at most 95% or 90% or 80%. This high area ratio can be achieved in particular by a hexagonal arrangement of the pixels.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die According to at least one embodiment, the
Halbleiterschichtenfolge auf dem Materialsystem AlInGaN. In diesem Fall ist die aktive Zone bevorzugt zur Erzeugung von nahultravioletter Strahlung oder von blauem Licht oder, weniger bevorzugt, von grünem Licht eingerichtet. Eine Semiconductor layer sequence on the AlInGaN material system. In this case, the active zone is preferably configured to produce near ultraviolet radiation or blue light or, less preferably, green light. A
Wellenlänge maximaler Intensität des in der aktiven Zone erzeugten Lichts liegt bevorzugt bei mindestens 405 nm oder 430 nm und/oder bei höchstens 550 nm oder 520 nm oder 480 nm oder 470 nm. Basiert die Halbleiterschichtenfolge auf einem anderen Materialsystem, so kann in der aktiven Zone The wavelength of maximum intensity of the light generated in the active zone is preferably at least 405 nm or 430 nm and / or at most 550 nm or 520 nm or 480 nm or 470 nm. If the semiconductor layer sequence is based on a different material system, then in the active zone
alternativ auch grünes, oranges oder rotes Licht oder auch infrarote Strahlung erzeugt werden. Alternatively, green, orange or red light or infrared radiation can be generated.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Füße eine Breite von mindestens 2 ym oder 4 ym oder 10 ym auf. According to at least one embodiment, the feet have a width of at least 2 ym or 4 ym or 10 ym.
Alternativ oder zusätzlich liegt diese Breite bei höchstens
150 ym oder 100 ym oder 50 ym oder 20 ym. Dabei liegt ein seitlicher Überstand der Köpfe über die Füße bevorzugt ringsum bei mindestens 0,1 ym oder 0,2 ym oder 0,4 ym Alternatively or additionally, this width is at most 150 ym or 100 ym or 50 ym or 20 ym. In this case, a lateral projection of the heads over the feet is preferably around at least 0.1 ym or 0.2 ym or 0.4 ym
und/oder bei höchstens 1,5 ym oder 1 ym oder 0,6 ym. Eine Dicke der Köpfe beträgt bevorzugt mindestens 30 nm oder 50 nm oder 100 nm und/oder höchstens 2 ym oder 1 ym oder 0,6 ym. and / or at most 1.5 ym or 1 ym or 0.6 ym. A thickness of the heads is preferably at least 30 nm or 50 nm or 100 nm and / or at most 2 ym or 1 ym or 0.6 ym.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Pixel ein Aspektverhältnis aus einer Breite und einer Höhe von In accordance with at least one embodiment, the pixels have an aspect ratio of a width and a height of
mindestens 1 oder 3 oder 5 oder 8 auf. Alternativ oder zusätzlich liegt das Aspektverhältnis bei höchstens 300 oder 100 oder 50 oder 20. at least 1 or 3 or 5 or 8 on. Alternatively or additionally, the aspect ratio is at most 300 or 100 or 50 or 20.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Basisschicht an der Emissionsseite mit einer Aufrauung versehen. Die In accordance with at least one embodiment, the base layer is provided with a roughening on the emission side. The
Aufrauung ist bevorzugt auf die Basisschicht begrenzt, sodass die Füße von der Aufrauung nicht betroffen sind. Roughening is preferably limited to the base layer so that the feet are not affected by the roughening.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Multipixelchip auf einem Träger angeordnet. Bei dem Träger kann es sich um einen Siliziumträger handeln, der etwa auf Basis von CMOS eine Vielzahl von Ansteuereinrichtungen insbesondere für den zweiten Kontakt und damit für die einzelnen Pixel aufweist. Ebenso kann der Träger auch ohne Ansteuerelektronik In accordance with at least one embodiment, the multipixel chip is arranged on a carrier. The carrier can be a silicon carrier, which has, for example on the basis of CMOS, a plurality of drive devices, in particular for the second contact and thus for the individual pixels. Likewise, the carrier can also without control electronics
ausgeführt sein, beispielsweise als mechanisch stabiler be executed, for example, as mechanically stable
Silizium-Träger mit TSV-Durchkontaktierungen der einzelnen Pixel. TSV steht für Through Silicon Via, also Silicon carrier with TSV vias of each pixel. TSV stands for Through Silicon Via, ie
Durchkontaktierung durch Silizium. Through-hole through silicon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der According to at least one embodiment, the
Multipixelchip einen oder mehrere Leuchtstoffe. Über den zumindest einen Leuchtstoff ist es möglich, dass die Multipixel chip one or more phosphors. About the at least one phosphor, it is possible that the
einzelnen Pixel zu verschiedenfarbig emittierenden
Bildpunkten zusammengeschaltet werden, insbesondere zu RGB- Bildpunkten. Dabei wird bevorzugt ein Leuchtstoff zur single pixel to different colors emitting Pixels are interconnected, in particular to RGB pixels. In this case, a phosphor is preferred for
Erzeugung von weißem Licht allen Pixeln nachgeordnet oder es erfolgt ein strukturiertes Aufbringen von mehreren Generation of white light downstream of all pixels or there is a structured application of several
verschiedenen Leuchtstoffen je für eine Vollkonversion für grün und rot, eventuell für weiß, wobei blaues Licht direkt und einen Leuchtstoff erzeugbar ist. Damit kann eine RBG- Lichtquelle aufgebaut werden. different phosphors each for a full conversion for green and red, possibly for white, with blue light directly and a phosphor can be generated. Thus, an RBG light source can be built.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines In addition, a method of producing a
Multipixelchips angegeben. Der Multipixelchip ist gestaltet, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für den Multipixelchip offenbart und umgekehrt. Multipixel chips specified. The multi-pixel chip is configured as indicated in connection with one or more of the above embodiments. Features of the method are therefore also disclosed for the multipixel chip and vice versa.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:In at least one embodiment, the method comprises the following steps, preferably in the order given:
A) Wachsen der Basisschicht, A) growing the base layer,
B) Aufbringen und Strukturieren der Maskenschicht direkt auf die Basisschicht, B) applying and structuring the mask layer directly onto the base layer,
C) Wachsen der Füße aus den Öffnungen der Maskenschicht, C) growing the feet from the openings of the mask layer,
D) Wachsen der Köpfe ausgehend von den Füßen, sodass die Köpfe die Maske zum Teil bedecken, D) growing the heads starting from the feet, so that the heads partly cover the mask,
E) Wachsen der aktiven Zone und des zweiten E) growing the active zone and the second
Halbleiterbereichs, sodass die zweiten Halbleiterbereiche benachbarter Pixel beabstandet bleiben, und Semiconductor region, so that the second semiconductor regions of adjacent pixels remain spaced, and
F) Aufbringen des ersten und des zweiten Kontakts sowie optional zuvor der Passivierungsschicht. F) Applying the first and the second contact and optionally before the passivation layer.
Nachfolgend werden ein hier beschriebener Multipixelchip und ein hier beschriebenes Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den
einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß In the following, a multipixel chip described here and a method described here will be explained in more detail with reference to the drawing with reference to exemplary embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be exaggerated for better understanding
dargestellt sein. be shown.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Figure 1 is a schematic sectional view of a
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Embodiment of one described here
MultipixelChips , Multipixel chips,
Figuren 2A bis 2F schematische Schnittdarstellungen von FIGS. 2A to 2F are schematic sectional views of FIG
Verfahrensschritten zur Herstellung eines hier beschriebenen Multipixelchips, Method steps for producing a multipixel chip described here,
Figuren 3 bis 8 schematische Schnittdarstellungen von Figures 3 to 8 are schematic sectional views of
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Embodiments of described here
Multipixelchips, und Multipixel chips, and
Figuren 9A, 9B, 10A, 10B und IOC schematische Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Multipixelchips . Figures 9A, 9B, 10A, 10B and IOC are schematic plan views of embodiments of multipixel chips described herein.
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines In Figure 1 is an embodiment of a
optoelektronischen Multipixelchips 1 dargestellt. Der optoelectronic multipixel chips 1 shown. Of the
Multipixelchip 1 umfasst eine Halbleiterschichtenfolge 2. Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen ersten Multipixel chip 1 comprises a semiconductor layer sequence 2. The semiconductor layer sequence 2 has a first one
Halbleiterbereich 21 auf, der bevorzugt n-leitend ist. Der erste Halbleiterbereich 21 setzt sich zusammen aus einer durchgehenden Basisschicht 24 sowie jeweils einem Pixel 3 zugeordneten Füßen 25 und Köpfen 26. Zwischen dem ersten Halbleiterbereich 21 und einem zweiten Halbleiterbereich 22
befindet sich eine aktive Zone 23 zur Lichterzeugung. Der zweite Halbleiterbereich 22 ist bevorzugt p-leitend dotiert. Semiconductor region 21, which is preferably n-type. The first semiconductor region 21 is composed of a continuous base layer 24 and respective feet 25 and heads 26 associated with a pixel 3, between the first semiconductor region 21 and a second semiconductor region 22 there is an active zone 23 for light generation. The second semiconductor region 22 is preferably p-type doped.
Die aktive Zone 23 erstreckt sich hauptsächlich parallel zu einer Emissionsseite 10 des Multipixelchips 1. Dabei kann die Emissionsseite 10 mit einer Aufrauung versehen sein. Jedoch sind nur Bereiche der aktiven Zone 23 zur Lichterzeugung eingerichtet, die parallel zur Emissionsseite 10 orientiert sind. Bereiche der aktiven Zone 23, die sich an Seitenflächen der Köpfe 26 des ersten Halbleiterbereichs 21 befinden, sind nicht zur Lichterzeugung vorgesehen. The active zone 23 extends mainly parallel to an emission side 10 of the multipixel chip 1. In this case, the emission side 10 may be provided with a roughening. However, only areas of the active zone 23 for light generation are set up, which are oriented parallel to the emission side 10. Regions of the active region 23 located on side surfaces of the heads 26 of the first semiconductor region 21 are not provided for light generation.
Insbesondere ist ein Wachstum der Halbleiterschichtenfolge 2 auf ein Wachstum senkrecht zur Emissionsseite 10 optimiert. Daher weisen QuantentopfStrukturen an den Seitenflächen der Köpfe 26 geringere Dicken und damit höhere Energieniveaus auf, sodass die Quantentöpfe an den Seitenflächen effektiv als Barriereschichten wirken. Hinsichtlich einer In particular, growth of the semiconductor layer sequence 2 is optimized for growth perpendicular to the emission side 10. Therefore, quantum well structures on the side surfaces of the heads 26 have lower thicknesses and hence higher energy levels, so that the quantum wells on the side surfaces effectively act as barrier layers. Regarding one
Lichterzeugung ist die aktive Zonen 23 somit effektiv Light generation is thus the active zones 23 effectively
zweidimensional und flach, wohingegen geometrisch die aktive Zone 23 pro Pixel 3 schüsselförmig gestaltet ist. two-dimensional and flat, whereas geometrically the active zone 23 per pixel 3 is dish-shaped.
Zwischen benachbarten Pixeln 3 befinden sich an Bodenseiten von Gräben jeweils Bereiche einer Maskenschicht 5. In Between adjacent pixels 3, areas of a mask layer 5 are respectively located on the bottom sides of trenches
Draufsicht gesehen ist die Maskenschicht 5 bevorzugt As seen in plan view, the mask layer 5 is preferred
zusammenhängend und umgibt die betreffenden Pixel 3 ringsum. Insbesondere schließt die gitterförmige Maskenschicht 5 in Richtung parallel zur Emissionsseite 10 jeweils direkt an die Füße 25 an. contiguous and surrounds the respective pixels 3 all around. In particular, the grid-shaped mask layer 5 in the direction parallel to the emission side 10 in each case directly adjoins the feet 25.
An der Emissionsseite 10 abgewandten Oberseiten 20 des inselförmig strukturierten zweiten Halbleiterbereichs 22 befindet sich bevorzugt jeweils ein zweiter Spiegel 62. Der
zweite Spiegel 62 ist gemäß Figur 1 auf die Oberseite 20 begrenzt und bedeckt die Oberseite 20 nahezu vollständig. On the emission side 10 facing away from upper sides 20 of the insular patterned second semiconductor region 22 is preferably a respective second mirror 62. Der second mirror 62 is limited according to Figure 1 on the top 20 and covers the top 20 almost completely.
Auf Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs 22 sowie auf die Maskenschicht 5 und auf den zweiten Spiegel 62 ist eine bevorzugt durchgehende Passivierungsschicht 71 aufgebracht, beispielsweise aus einem Oxid wie Siliziumdioxid, AI2O3, TaO, HfO, NbO oder aus einem Nitrid wie Siliziumnitrid oder auch aus einem Oxynitrid wie SiOxNy. Die Passivierungsschicht 71 weist Öffnungen auf. Über diese Öffnungen ist in den Gräben zwischen den Pixeln 3 ein erster elektrischer Kontakt 41 angebracht, der die Basisschicht 24 elektrisch kontaktiert. Zum elektrischen Anschließen des zweiten Spiegels 62 dient ein zweiter elektrischer Kontakt 42. Bei den Kontakten 41, 42 handelt es sich bevorzugt um metallische Kontakte. On side surfaces of the second semiconductor region 22 and on the mask layer 5 and on the second mirror 62, a preferably continuous passivation layer 71 is applied, for example of an oxide such as silicon dioxide, Al 2 O 3, TaO, HfO, NbO or of a nitride such as silicon nitride or of an oxynitride like SiO x Ny. The passivation layer 71 has openings. Via these openings, in the trenches between the pixels 3, a first electrical contact 41 is attached, which electrically contacts the base layer 24. For electrically connecting the second mirror 62, a second electrical contact 42 is used. The contacts 41, 42 are preferably metallic contacts.
Der Multipixelchip 1 gemäß Figur 1 ist herstellbar, ohne dass ein Ätzprozess der Halbleiterschichtenfolge 2 erforderlich ist. Ein entsprechendes Herstellungsverfahren ist in The multipixel chip 1 according to FIG. 1 can be produced without an etching process of the semiconductor layer sequence 2 being required. A corresponding manufacturing process is in
Verbindung mit Figur 2 erläutert. Compound explained with Figure 2.
Gemäß Figur 2A wird auf ein Aufwachssubstrat 29, According to FIG. 2A, a growth substrate 29,
beispielsweise ein Saphirsubstrat, die Basisschicht 24 epitaktisch gewachsen. Die Basisschicht 24 ist beispielsweise aus n-dotiertem GaN. Eine Dicke der Basisschicht 24 liegt zum Beispiel bei mindestens 1 ym und/oder bei höchstens 7 ym. For example, a sapphire substrate, the base layer 24 grown epitaxially. The base layer 24 is made of n-doped GaN, for example. A thickness of the base layer 24 is, for example, at least 1 μm and / or at most 7 μm.
Gemäß Figur 2B wird auf die Basisschicht 24 die Maskenschicht 5 aufgebracht. Ein Material für die Maskenschicht 5 kann bereits strukturiert und somit nur lokal aufgebracht werden oder das Material für die Maskenschicht wird durchgehend aufgebracht und erst nachfolgend strukturiert. Beispielsweise ist die Maskenschicht 5 aus Siliziumdioxid. Eine Dicke der
Maskenschicht 5 liegt bevorzugt bei mindestens 10 nm oder 50 nm und/oder bei höchstens 1 ym. According to FIG. 2B, the mask layer 5 is applied to the base layer 24. A material for the mask layer 5 can already be patterned and thus applied only locally, or the material for the mask layer is applied continuously and patterned only below. For example, the mask layer 5 is made of silicon dioxide. A thickness of Mask layer 5 is preferably at least 10 nm or 50 nm and / or at most 1 μm.
Im Verfahrensschritt der Figur 2C ist illustriert, dass ausgehend von den Öffnungen in der Maskenschicht 5 die Füße 25 und die Köpfe 26 für die Pixel 3 gewachsen werden. Beim Wachsen der Köpfe 26 wird die Maskenschicht 5 teilweise überformt. Jedoch verbleibt ein Abstand zwischen benachbarten Pixeln oberhalb der Maskenschicht 5 frei. Das In the method step of FIG. 2C, it is illustrated that, starting from the openings in the mask layer 5, the feet 25 and the heads 26 for the pixels 3 are grown. As the heads 26 grow, the mask layer 5 is partially overmolded. However, a space between adjacent pixels above the mask layer 5 remains free. The
Halbleitermaterial für den ersten Halbleiterbereich 21 wächst auf der Maskenschicht 5 nicht oder nicht signifikant an. Semiconductor material for the first semiconductor region 21 does not grow on the mask layer 5, or does not grow significantly.
Gemäß Figur 2D werden auf die Köpfe 26 die aktive Zone 23 sowie der zweite Halbleiterbereich 22 abgeschieden. Auch hierbei bleibt die Maskenschicht 5 stellenweise frei. Die aktive Zone 23 sowie der zweite Halbleiterbereich 22 können bis zur Maskenschicht 5 reichen. According to FIG. 2D, the active zone 23 and the second semiconductor region 22 are deposited on the heads 26. Here, too, the mask layer 5 remains free in places. The active zone 23 and the second semiconductor region 22 can extend to the mask layer 5.
In Figur 2E ist gezeigt, dass der zweite Spiegel 62 In FIG. 2E, it is shown that the second mirror 62
aufgebracht wird. Ferner wird ganzflächig die is applied. Furthermore, the entire area is the
Passivierungsschicht 71 abgeschieden. Damit bedeckt die Passivation layer 71 deposited. This covers the
Passivierungsschicht 71 die Maskenschicht 5 bereichsweise direkt. Eine Dicke der Passivierungsschicht 71 liegt Passivation layer 71, the mask layer 5 in certain areas directly. A thickness of the passivation layer 71 is located
bevorzugt bei mindestens 50 nm und/oder bei höchstens 400 nm. preferably at least 50 nm and / or at most 400 nm.
Im Verfahrensschritt der Figur 2F werden die Öffnungen in der Passivierungsschicht 71 erzeugt. Daraufhin werden die In the method step of FIG. 2F, the openings in the passivation layer 71 are produced. Then the
Kontakte 41, 42 abgeschieden. Dabei können die Kontakte 41,Contacts 41, 42 deposited. In this case, the contacts 41,
42 im selben Prozessschritt aufgebracht werden aus dem gleichen Material und mit derselben Fotomaske, nicht 42 are applied in the same process step of the same material and with the same photomask, not
gezeichnet, erzeugt werden. Alternativ werden die Kontakte 41, 42 einzeln prozessiert.
Optional wird abschließend das Aufwachssubstrat 29 entfernt und die Aufrauung erzeugt, um zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 zu gelangen. drawn, generated. Alternatively, the contacts 41, 42 are individually processed. Optionally, the growth substrate 29 is finally removed and the roughening is generated in order to arrive at the embodiment of FIG.
Um eine elektrische Kontaktflache zum ersten To an electrical contact surface to the first
Halbleiterbereich 21 zu vergrößern, befindet sich unterhalb der Maskenschicht 5 gemäß Figur 3 ein erster Spiegel 61. Der erste Spiegel 61 wird vor der Maskenschicht 5 erzeugt. Semiconductor region 21 is located below the mask layer 5 according to Figure 3, a first mirror 61. The first mirror 61 is generated in front of the mask layer 5.
Gemäß Figur 1 weisen die Kontakte 41, 42 in Richtung weg von der Emissionsseite 10 eine Höhendifferenz auf, die According to Figure 1, the contacts 41, 42 in the direction away from the emission side 10, a height difference, the
beispielsweise bei ungefähr 0,5 ym liegt. Um eine solche Höhendifferenz zu vermeiden ist es möglich, wie in Figur 3 gezeigt, dass der erste Kontakt 41 von der Öffnung in der Maskenschicht in dem Graben her kommend bis an die Oberseite 20 geführt wird. Dies ist in Figur 3 als Strichlinie for example, is about 0.5 ym. In order to avoid such a height difference, it is possible, as shown in FIG. 3, for the first contact 41 to be guided from the opening in the mask layer in the trench to the upper side 20. This is shown in FIG. 3 as a dashed line
veranschaulicht . illustrated.
Der erste Spiegel 61 ist bevorzugt aus einem The first mirror 61 is preferably made of a
temperaturbeständigen Metall, das die nachfolgenden temperature-resistant metal, the following
vergleichsweise hohen Temperaturen beim Wachsen der aktiven Zone 23 sowie des zweiten Halbleiterbereichs 22 übersteht. Insbesondere ist der erste Spiegel 61 aus Palladium, Platin, Titan und/oder Chrom. Durch die erhöhten Temperaturen beim Wachsen der nachfolgenden Halbleitermaterialien 22, 23 kann ein Einlegieren des Materials des ersten Spiegels 61 in die Basisschicht 24 erfolgen. Hierdurch ist ein verbesserter elektrischer Kontakt erzielbar. relatively high temperatures during the growth of the active zone 23 and the second semiconductor region 22 survives. In particular, the first mirror 61 is made of palladium, platinum, titanium and / or chromium. Due to the elevated temperatures during the growth of the following semiconductor materials 22, 23, the material of the first mirror 61 can be alloyed into the base layer 24. As a result, an improved electrical contact can be achieved.
Alternativ kann für oder anstelle des ersten Spiegels 61 auch ein transparentes leitfähiges Oxid, kurz TCO, verwendet werden, insbesondere um größere elektrische Kontaktflächen zu erzielen. In diesem Fall ist die Komponente, die obenstehend
jeweils mit erstem Spiegel 61 bezeichnet ist, nicht Alternatively, for or in place of the first mirror 61, a transparent conductive oxide, TCO for short, may also be used, in particular in order to achieve larger electrical contact areas. In this case, the component is the one above each labeled with the first mirror 61, not
metallisch und auch nicht spiegelnd ausgeformt. metallic and not mirror-like.
Im Übrigen gelten zur Figur 3 die Ausführungen zu den Figuren 1 und 2. Otherwise, with regard to FIG. 3, the statements relating to FIGS. 1 and 2 apply.
In Figur 4 ist illustriert, dass die Maskenschicht 4 FIG. 4 illustrates that the mask layer 4
innerhalb der Pixel 3 maschenartig strukturiert ist. Dabei befindet sich zwischen der Maskenschicht 5 und der within the Pixel 3 mesh-like structure. It is located between the mask layer 5 and the
Basisschicht 24 bevorzugt je der erste Spiegel 61. Die Base layer 24 preferably each of the first mirror 61. The
Maskenschicht 5 und der erste Spiegel 61 sind damit in den Füßen 25 deckungsgleich angeordnet, wobei die Maskenschicht 5 bevorzugt Seitenflächen des ersten Spiegels 61 bedeckt. The mask layer 5 and the first mirror 61 are thus arranged congruently in the feet 25, wherein the mask layer 5 preferably covers side surfaces of the first mirror 61.
Um eine höhere Effizienz insbesondere hinsichtlich einer Lichtauskopplung zu gewährleisten ist es möglich, anstatt des metallischen ersten Spiegels 61 ein transparentes leitfähiges Material, insbesondere ein TCO wie ITO, zu verwenden. In order to ensure greater efficiency, in particular with regard to light extraction, it is possible to use a transparent conductive material, in particular a TCO such as ITO, instead of the metallic first mirror 61.
Oberhalb der Maskenschicht 5 wird pro Pixel 3 ein Above the mask layer 5 becomes 3 per pixel
zusammenhängender Kopf 26 gewachsen. coherent head 26 grown.
Ein Abstand zwischen benachbarten Bereichen der Maskenschicht 5 innerhalb eines Pixels 3 beträgt bevorzugt mindestens ein Dreifaches einer Breite der einzelnen Gebiete der A distance between adjacent regions of the mask layer 5 within a pixel 3 is preferably at least three times a width of the individual regions
Maskenschicht 5, um ein hochqualitatives Zusammenwachsen der Köpfe 26 während der Epitaxie zu gewährleisten. Eine Breite von Stegen mit der Maskenschicht 5 innerhalb der Pixel 3 liegt bevorzugt bei höchstens 3 ym. Ein Gesamtbedeckungsgrad der Pixel 3 im Bereich der Füße 25 mit einem Material der Maskenschicht 5 liegt bevorzugt bei höchstens 20 %, Mask layer 5 to ensure high quality coalescence of the heads 26 during epitaxy. A width of webs with the mask layer 5 within the pixels 3 is preferably at most 3 ym. A total coverage of the pixels 3 in the region of the feet 25 with a material of the mask layer 5 is preferably at most 20%,
insbesondere bei höchstens 10 %.
Eine laterale Ausdehnung des ersten Kontakts 41 innerhalb des Grabens liegt bevorzugt bei mindestens 0,4 ym und/oder bei höchstens 2 ym. Ein Abstand zwischen den zweiten in particular at most 10%. A lateral extent of the first contact 41 within the trench is preferably at least 0.4 μm and / or at most 2 μm. A distance between the second
Halbleiterbereichen 22 benachbarter Pixel 3 liegt bevorzugt bei mindestens 0,3 ym oder 0,5 ym und/oder bei höchstens 2 ym oder 1,5 ym. Damit liegt eine Breite der Maskenschicht 5 zwischen benachbarten Pixeln 3 bevorzugt bei mindestens 1 ym oder 1,5 ym und/oder bei höchstens 10 ym oder 5 ym. Durch diese geringen Abstände lassen sich dichte Anordnungen der Pixel 3 erzielen. Semiconductor regions 22 of adjacent pixels 3 is preferably at least 0.3 ym or 0.5 ym and / or at most 2 ym or 1.5 ym. Thus, a width of the mask layer 5 between adjacent pixels 3 is preferably at least 1 μm or 1.5 μm and / or at most 10 μm or 5 μm. These small distances make it possible to achieve dense arrangements of the pixels 3.
Die genannten Werte und die Ausführungen zur Maskenschicht 5 sowie zum ersten Spiegel 61 können in gleicher Weise in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen. The stated values and the explanations for the mask layer 5 and for the first mirror 61 can be present in the same way in all other exemplary embodiments.
In Figur 5 ist illustriert, dass die Maskenschicht nach dem Wachsen der Köpfe 26 entfernt ist, beispielsweise durch nasschemisches Ätzen. Dadurch gebildete Hinterschneidungen 73 werden bevorzugt vollständig durch das Material der FIG. 5 illustrates that the mask layer is removed after the heads 26 have grown, for example by wet-chemical etching. This formed undercuts 73 are preferably completely through the material of
Passivierungsschicht 71 ausgefüllt. Damit liegen nach dem Erzeugen der Passivierungsschicht 71 bevorzugt keine Lücken mehr im Bereich der Füße 25 vor. Passivation layer 71 filled. Thus, after the generation of the passivation layer 71, there are preferably no longer any gaps in the region of the feet 25.
Außerdem ist in Figur 5 illustriert, dass der erste Spiegel 61 deckungsgleich mit dem ersten Kontakt 41 abgeschieden werden kann. Dabei können die beiden Spiegel 61, 62 In addition, it is illustrated in FIG. 5 that the first mirror 61 can be deposited congruently with the first contact 41. In this case, the two mirrors 61, 62nd
gleichzeitig und aus denselben Materialien und mit derselben Fotomaske, nicht gezeichnet, gefertigt werden. Somit ist es möglich, dass sich die Passivierungsschicht 71 auch zu einem kleinen Teil auf den ersten Spiegel 61 erstreckt. simultaneously and from the same materials and with the same photomask, not drawn, are made. Thus, it is possible that the passivation layer 71 also extends to a small extent on the first mirror 61.
Dabei werden bevorzugt beide Spiegel 61, 62 im gleichen In this case, both mirrors 61, 62 are preferably in the same
Prozessschritt aufgebracht, dann wird die
Passivierungsschicht 71 aufgebracht und strukturiert. Process step applied, then the Passivation layer 71 applied and patterned.
Nachfolgend können wieder beide Kontakte 41, 42 im gleichen Prozessschritt aufgebracht werden. In Figur 5 ist Subsequently, both contacts 41, 42 can be applied again in the same process step. In Figure 5 is
illustriert, dass sich die Passivierungsschicht 71 je auf die Spiegel 61, 62 erstreckt und die Passivierungsschicht 71 dann stellenweise von dem jeweiligen Kontakt 41, 42 bedeckt ist. Optional können Öffnungen der Passivierungsschicht 71 und die Kontakte 41, 42 aber auch deckungsgleich sein. illustrates that the passivation layer 71 each extends to the mirrors 61, 62 and the passivation layer 71 is then partially covered by the respective contact 41, 42. Optionally, openings of the passivation layer 71 and the contacts 41, 42 may also be congruent.
Im Übrigen gelten die Ausführungen insbesondere zu Figur 1 in gleicher Weise zu Figur 5. Incidentally, the explanations apply in particular to FIG. 1 in the same way as in FIG. 5.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist illustriert, dass der zweite Spiegel 62 auch die Seitenflächen des zweiten In the embodiment of Figure 6 is illustrated that the second mirror 62 and the side surfaces of the second
Halbleiterbereichs 22 vollständig bedeckt. Damit reicht der zweite Spiegel 62 bis zur Maskenschicht 5 heran. Dies ist auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich. Im Semiconductor region 22 completely covered. Thus, the second mirror 62 extends to the mask layer 5. This is possible in all other embodiments. in the
Übrigen stimmt das Ausführungsbeispiel der Figur 6 mit Figur 1 überein. Otherwise, the embodiment of FIG. 6 is identical to FIG.
In Figur 7 ist gezeigt, dass die Gräben zwischen benachbarten Pixeln 3 mit einer Planarisierung 72 ausgefüllt sind. Die Planarisierung ist beispielsweise aus einem Spin On-Glas oder aus einer dicken Beschichtung mit einem anschließenden FIG. 7 shows that the trenches between adjacent pixels 3 are filled with a planarization 72. The planarization is for example made of a spin on glass or of a thick coating with a subsequent coating
Planarisierungsschritt, beispielsweise einem chemisch Planarisierungsschritt, for example, a chemical
mechanischen Polieren. Die Planarisierung 72 ist mechanical polishing. The planarization 72 is
beispielsweise aus einem transparenten Material wie for example, from a transparent material such as
Siliziumdioxid oder auch aus einem absorbierenden Material wie Siliziumnitrid. Ebenso können reflektierende Materialien wie Metalle oder Kombinationen hieraus verwendet werden. Silica or even from an absorbent material such as silicon nitride. Likewise, reflective materials such as metals or combinations thereof can be used.
Optional kann zusätzlich die Passivierungsschicht vorhanden sein, in Figur 7 nicht gezeichnet.
Analog zu Figur 5 ist es möglich, dass die Maskenschicht vor dem Erzeugen der Planarisierung 72 entfernt wird. Als Optionally, the passivation layer may additionally be present, not shown in FIG. Analogous to FIG. 5, it is possible for the mask layer to be removed before the planarization 72 is generated. When
Strichlinie dargestellt ist es damit möglich, dass die Dotted line it is thus possible that the
Maskenschicht 5 noch im gleichen Ausmaß vorhanden ist, wie beim Wachsen der Köpfe 25 und der Füße 26. Mask layer 5 is still present to the same extent as in the growth of the heads 25 and the feet 26th
Der zweite Spiegel 62 und der zweite Kontakt 42 erstrecken sich zum Teil auf die Planarisierung 72. Der erste Kontakt 41 befindet sich an der Emissionsseite 10. The second mirror 62 and the second contact 42 extend partially onto the planarization 72. The first contact 41 is located on the emission side 10.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann As in all other embodiments can
insbesondere der erste Kontakt 41 lichtabsorbierend für einen erhöhten Kontrast gestaltet sein oder auch reflektierend oder transparent, etwa aus einem TCO, um eine erhöhte Helligkeit zu erzielen. In particular, the first contact 41 may be designed to be light-absorbing for increased contrast or else reflective or transparent, for example from a TCO, in order to achieve increased brightness.
In Figur 8 ist dargestellt, dass die Planarisierung 72 von einer Durchkontaktierung durchdrungen ist, sodass der erste Kontakt 41 an der gleichen Seite angebracht sein kann wie der zweite Kontakt 42. Damit kann der erste Kontakt 41 zum Teil in der Planarisierung 72 vergraben sein. In FIG. 8, it is shown that the planarization 72 is penetrated by a via, so that the first contact 41 can be attached to the same side as the second contact 42. Thus, the first contact 41 can be partially buried in the planarization 72.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es jeweils möglich, dass die Halbleiterschichtenfolge 2 mit den Kontakten 41, 42 an einem Träger 8 angebracht ist. Bei dem Träger 8 handelt es sich beispielsweise um einen As in all other embodiments, it is in each case possible for the semiconductor layer sequence 2 with the contacts 41, 42 to be attached to a carrier 8. The carrier 8 is, for example, a
Elektronikträger, über den eine gezielte Ansteuerung Electronics carrier, via the targeted control
einzelner Pixel 3 möglich ist. single pixel 3 is possible.
Ferner kann wie in allen Ausführungsbeispielen auch zumindest ein Leuchtstoff 9 vorhanden sein. Über den Leuchtstoff 9 lässt sich beispielsweise aus blauem Licht aus der aktiven Zone 23 jeweils grünes und/oder rotes Licht erzeugen, sodass
insgesamt RGB-Bildpunkte gebildet sind, die beispielsweise aus drei oder vier der Pixel 3, zu denen die Further, as in all embodiments, at least one phosphor 9 may be present. For example, blue light from the active zone 23 can be used to generate green and / or red light via the phosphor 9, so that a total of RGB pixels are formed, for example, three or four of the pixels 3, to which the
Halbleiterschichtenfolge 2 strukturiert ist, zusammengesetzt sind . Semiconductor layer sequence 2 is structured, are composed.
Gemäß der Draufsichten in Figur 9 sind die einzelnen Pixel 3 jeweils in einem quadratische Raster angeordnet und in According to the plan views in Figure 9, the individual pixels 3 are each arranged in a square grid and in
Draufsicht gesehen näherungsweise quadratisch geformt. Top view seen in approximately square shape.
In Figur 9A ist zu sehen, dass mehrere der Pixel 3 durch einen punktförmigen ersten Kontakt 41 elektrisch In FIG. 9A, it can be seen that a plurality of the pixels 3 are electrically connected by a punctiform first contact 41
angeschlossen sind. Der erste Kontakt 41 liegt in dem Graben zwischen den benachbarten Pixeln 3 oder auch an der are connected. The first contact 41 is located in the trench between the adjacent pixels 3 or at the
Emissionsseite 10. Für jedes der Pixel 3 ist ein eigener zweiter Kontakt 42 vorgesehen. Emission side 10. For each of the pixels 3, a separate second contact 42 is provided.
Demgegenüber, siehe Figur 9B, erstreckt sich der erste In contrast, see Figure 9B, the first extends
Kontakt 41 rahmenförmig um die Pixel 3 herum. Die Pixel 3 sind somit durch Inseln in dem ersten Kontakt 41 gebildet. Befindet sich der erste Kontakt 41 an der Emissionsseite 10, so kann durch einen lichtundurchlässigen ersten Kontakt 41 ein erhöhtes Kontrastverhältnis erzielt werden. Contact 41 frame around the pixels 3 around. The pixels 3 are thus formed by islands in the first contact 41. If the first contact 41 is located on the emission side 10, an increased contrast ratio can be achieved by means of an opaque first contact 41.
Bei den Ausführungsbeispielen der Figur 10 sind die Pixel 3 jeweils in Draufsicht gesehen sechseckig gestaltet. Da das Materialsystem AlInGaN typischerweise mit einer In the exemplary embodiments of FIG. 10, the pixels 3 are hexagonal, viewed in plan view in each case. As the material system AlInGaN typically with a
Sechseckgeometrie wächst, lassen sich solche Pixel 3 Hexagon geometry grows, such pixels can be 3
effizient hersteilen. produce efficiently.
Die Figuren 10A und 10B entsprechend dabei den Figuren 9A und 9B . Ferner ist der Figur 10A zu entnehmen, dass der erste Kontakt 41 nicht quadratisch gestaltet zu sein braucht, sondern auch rautenförmig geformt sein kann. Ebenso kann der
erste Kontakt 41, anders als gezeichnet, auch rund oder sechseckig geformt sein, jeweils in Draufsicht gesehen. FIGS. 10A and 10B correspond to FIGS. 9A and 9B. Furthermore, it can be seen from FIG. 10A that the first contact 41 does not need to be of a square design, but may also be diamond-shaped. Likewise, the first contact 41, unlike drawn, also be round or hexagonal shaped, each seen in plan view.
In Figur IOC ist zu sehen, dass die Pixel 3 in einem In FIG. 1C, it can be seen that the pixels 3 are in one
hexagonalen Muster angeordnet sind. Hierdurch lässt sich ein hoher Füllfaktor der Pixel 3 an einer Gesamtfläche des hexagonal patterns are arranged. This allows a high filling factor of the pixels 3 in a total area of the
Multipixelchips 1 erzielen. Achieve multipixel chips 1.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen The components shown in the figures follow, unless otherwise indicated, preferably in the specified
Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben . Sequence directly on each other. Layers not in contact with the figures are preferably spaced apart from one another. As far as lines are drawn parallel to each other, the corresponding surfaces are preferably also aligned parallel to each other. Also, unless otherwise indicated, the relative positions of the drawn components relative to one another are correctly represented in the figures.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die The invention described here is not by the
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Description limited to the embodiments.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist . Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2018 105 786.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugszeichenliste This patent application claims the priority of German patent application 10 2018 105 786.5, the disclosure of which is hereby incorporated by reference. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 optoelektronischer Multipixelchip 1 optoelectronic multipixel chip
10 Emissionsseite 10 emission side
2 Halbleiterschichtenfolge 2 semiconductor layer sequence
20 Oberseite 20 top
21 (n-leitender) erster Halbleiterbereich 21 (n-type) first semiconductor region
22 (p-leitender) zweiter Halbleiterbereich 22 (p-type) second semiconductor region
23 aktive Zone 23 active zone
24 Basisschicht 24 base layer
25 Fuß 25 feet
26 Kopf 26 head
29 Aufwachssubstrat 29 growth substrate
3 Pixel 3 pixels
41 erster elektrischer Kontakt 41 first electrical contact
42 zweiter elektrischer Kontakt 42 second electrical contact
5 Maskenschicht 5 mask layer
61 erster Spiegel für den ersten Halbleiterbereich 61 first mirror for the first semiconductor region
62 zweiter Spiegel für den zweiten Halbleiterbereich62 second mirror for the second semiconductor region
71 Passivierungsschicht 71 passivation layer
72 Planarisierung 72 planarization
73 Hinterschneidung 73 Undercut
8 Träger 8 carriers
9 Leuchtstoff
9 fluorescent
Claims
1. Optoelektronischer Multipixelchip (1) mit 1. Optoelectronic Multipixelchip (1) with
- einer Vielzahl von elektrisch einzeln ansteuerbaren Pixeln (3) zur Erzeugung und Abstrahlung von Licht, a plurality of individually controllable pixels (3) for generating and emitting light,
- einem sich über zumindest einigen der Pixel (3) durchgehend erstreckenden ersten Halbleiterbereich (21), a first semiconductor region (21) extending continuously over at least some of the pixels (3),
- einem zweiten Halbleiterbereich (22), der einen anderen Leitfähigkeitstyp aufzeigt als der erste Halbleiterbereich (21) und der zu den Pixeln (2) strukturiert ist, a second semiconductor region (22), which exhibits a different conductivity type than the first semiconductor region (21) and which is structured to the pixels (2),
- einer aktiven Zone (23) zwischen dem ersten und dem zweiten Halbleiterbereich (21, 22) zur Erzeugung des Lichts, an active zone (23) between the first and second semiconductor regions (21, 22) for generating the light,
- einem ersten Kontakt (41) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (21), und - A first contact (41) for electrically contacting the first semiconductor region (21), and
- einem zweiten Kontakt (42) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (22), a second contact (42) for electrically contacting the second semiconductor region (22),
wobei in which
- der erste Halbleiterbereich (21), die aktive Zone (23) und der zweite Halbleiterbereich (22) eine - The first semiconductor region (21), the active region (23) and the second semiconductor region (22) a
Halbleiterschichtenfolge (2) bilden, die auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial basiert, Forming a semiconductor layer sequence (2) based on a III-V compound semiconductor material,
- die aktive Zone (23) nur in Bereichen, die in Richtung parallel zu einer Emissionsseite (10) des Multipixelchips (1) orientiert sind, zur Erzeugung des Lichts eingerichtet ist, und - The active zone (23) only in areas oriented in the direction parallel to an emission side (10) of the Multipixelchips (1) is arranged to generate the light, and
- der erste Halbleiterbereich (21) pro Pixel (3) im the first semiconductor region (21) per pixel (3) in
Querschnitt pilzförmig ist, sodass der erste Cross-section is mushroom-shaped, so the first
Halbleiterbereich (21) ausgehend von einer zusammenhängenden Basisschicht (24) in Richtung weg von der Emissionsseite (10) pro Pixel (3) je zuerst schmälere Füße (25) und nachfolgend breitere Köpfe (26) aufweist und die Basisschicht (24), die Füße (25) und die Köpfe (26) je ein Teil des ersten Semiconductor region (21) starting from a continuous base layer (24) in the direction away from the emission side (10) per pixel (3) each first narrower feet (25) and subsequently wider heads (26) and the base layer (24), the feet (25) and the heads (26) each a part of the first
Halbleiterbereichs (21) sind.
Semiconductor region (21) are.
2. Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend eine Maskenschicht (5) und einen zweiten Spiegel (62) für den zweiten Halbleiterbereich (22), 2. Multipixel chip (1) according to the preceding claim, further comprising a mask layer (5) and a second mirror (62) for the second semiconductor region (22),
wobei in which
- die Maskenschicht (5) parallel zur Emissionsseite (10) verläuft, die Basisschicht (24) bedeckt und die Füße (25) aus Öffnungen der Maskenschicht (5) heraus gewachsen sind, the mask layer (5) runs parallel to the emission side (10), covers the base layer (24) and the feet (25) are grown out of openings of the mask layer (5),
- die Maskenschicht (5) die Füße (25) in Draufsicht gesehen jeweils umrahmt, und - The mask layer (5) the feet (25) seen in plan view each framed, and
- die Maskenschicht (5) zum Teil von den Köpfen (26) bedeckt ist . - The mask layer (5) is partially covered by the heads (26).
3. Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Maskenschicht (5) einen Bereich zwischen der Basisschicht (24) und den Köpfen (26) vollständig ausfüllt, wobei die Maskenschicht (5) zwischen zumindest manchen der Pixel (3) eine Ausnehmung aufweist, durch die hindurch der erste Kontakt (41) in Richtung zum ersten Halbleiterbereich (21) geführt ist. A multipixel chip (1) according to the preceding claim, wherein the mask layer (5) completely fills a region between the base layer (24) and the heads (26), the mask layer (5) interposing between at least some of the pixels (3) Recess has, through which the first contact (41) is guided in the direction of the first semiconductor region (21).
4. Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend einen ersten Spiegel (61) für den ersten Halbleiterbereich (21) aus zumindest einem Metall und/oder zumindest einem transparenten leitfähigen Oxid, 4. Multipixel chip (1) according to the preceding claim, further comprising a first mirror (61) for the first semiconductor region (21) made of at least one metal and / or at least one transparent conductive oxide,
wobei der erste Spiegel (61) mindestens zum Teil zwischen der Basisschicht (24) und der Maskenschicht (5) liegt und den ersten Kontakt (41) berührt. wherein the first mirror (61) lies at least in part between the base layer (24) and the mask layer (5) and contacts the first contact (41).
5. Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Maskenschicht (5) und der erste Spiegel (61) zwischen der Basisschicht (24) und den Köpfen (25) jeweils gitternetzförmig gestaltet sind, A multipixel chip (1) as claimed in the preceding claim, wherein the mask layer (5) and the first mirror (61) are each grid-shaped between the base layer (24) and the heads (25).
wobei pro Fuß (25) eines Pixels (3) je eine Vielzahl von Ausnehmungen in der Maskenschicht (5) und in dem ersten
Spiegel (61) gebildet ist, und wherein for each foot (25) of a pixel (3) each have a plurality of recesses in the mask layer (5) and in the first Mirror (61) is formed, and
wobei der erste Halbleiterbereich (21) an einer dem wherein the first semiconductor region (21) at one of
Basisbereich (24) abgewandten Seite der Maskenschicht (5) pro Pixel (3) je zu dem zugehörigen, in sich zusammenhängenden, lückenlosen Kopf (26) zusammengewachsen ist. Base region (24) facing away from the mask layer (5) per pixel (3) each grown together to the associated, coherent, gapless head (26).
6. Multipixelchip (1) nach Anspruch 1, 6. Multipixel chip (1) according to claim 1,
ferner umfassend eine elektrisch isolierende further comprising an electrically insulating
Passivierungsschicht (71) an einer der Emissionsseite (10) abgewandten Seite des ersten und/oder des zweiten Passivation layer (71) on one of the emission side (10) facing away from the first and / or the second
Halbleiterbereichs (21, 22), Semiconductor region (21, 22),
wobei die Passivierungsschicht (71) einen Bereich zwischen der Basisschicht (24) und den Köpfen (26) vollständig wherein the passivation layer (71) completes a portion between the base layer (24) and the heads (26)
ausfüllt, und fills in, and
wobei die Passivierungsschicht (71) zwischen zumindest manchen der Pixel (3) eine Ausnehmung aufweist, durch die hindurch der erste Kontakt (41) in Richtung zum ersten wherein the passivation layer (71) has, between at least some of the pixels (3), a recess through which the first contact (41) moves in the direction of the first
Halbleiterbereich (21) geführt ist. Semiconductor region (21) is guided.
7. Multipixelchip (1) nach zumindest Anspruch 2, 7. Multipixel chip (1) according to at least claim 2,
bei dem der zweite Spiegel (62) Seitenflächen des zweiten Halbleiterbereichs (21) im Gebiet der Köpfe (26) überwiegend oder vollständig bedeckt, in which the second mirror (62) predominantly or completely covers side surfaces of the second semiconductor region (21) in the region of the heads (26),
wobei der zweite Kontakt (42) das jeweils zugehörige Pixel (3) in Draufsicht gesehen zu mindestens 25 % bedeckt, und wobei der zweite Kontakt (42) den zweiten Spiegel (62) elektrisch anschließt und der zweite Spiegel (62) zur wherein the second contact (42) covers at least 25% of the associated pixel (3) in plan view, and wherein the second contact (42) electrically connects the second mirror (62) and the second mirror (62)
Stromeinprägung direkt in den zweiten Halbleiterbereich (22) eingerichtet ist. Stromeinprägung is set up directly in the second semiconductor region (22).
8. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden 8. Multipixel chip (1) according to one of the preceding
Ansprüche, Claims,
bei dem sich der erste Kontakt (41) teilweise oder in which the first contact (41) partially or
vollständig in Gräben zwischen benachbarten Pixeln (3)
befindet, sodass sich die ersten und die zweiten Kontakte (41, 42) an derselben Seite der Basisschicht (24) befinden. completely in trenches between adjacent pixels (3) is located so that the first and the second contacts (41, 42) on the same side of the base layer (24) are located.
9. Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem der erste Kontakt (41) ausgehend von den Gräben an eine der Basisschicht (24) abgewandte Oberseite (20) des zweiten Halbleiterbereichs (22) geführt ist, sodass der erste und der zweite Kontakt (41, 42) in einer gemeinsamen Ebene liegen . 9. Multipixel chip (1) according to the preceding claim, in which the first contact (41), starting from the trenches, is directed away from an upper side (20) of the second semiconductor region (22) facing away from the base layer (24), such that the first and the second Contact (41, 42) lie in a common plane.
10. Multipixelchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der erste Kontakt (41) an der Emissionsseite (10) an der Basisschicht (24) angebracht ist, sodass der erste und der zweite Kontakt (41, 42) an verschiedenen Seiten der Basisschicht (24) angebracht sind. The multipixel chip (1) according to any one of claims 1 to 8, wherein the first contact (41) is attached to the emission side (10) on the base layer (24) such that the first and second contacts (41, 42) abut various sides of the base layer (24) are mounted.
11. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden 11. Multipixel chip (1) according to one of the preceding
Ansprüche, Claims,
bei dem sich zwischen benachbarten Pixeln (3) eine elektrisch isolierende Planarisierung (72) befindet, die in Richtung weg von der Basisschicht (24) bündig mit dem zweiten in which there is an electrically insulating planarization (72) between adjacent pixels (3) which is flush with the second one in the direction away from the base layer (24)
Halbleiterbereich (22) abschließt, Semiconductor region (22) completes,
wobei sich der zweite Kontakt (42) auf die Planarisierung (72) erstreckt. wherein the second contact (42) extends to the planarization (72).
12. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden 12. Multipixel chip (1) according to one of the preceding
Ansprüche, Claims,
bei dem mehrere oder alle Pixel (3) über einen gemeinsamen ersten Kontakt (41) verfügen, in which several or all pixels (3) have a common first contact (41),
wobei jedes der Pixel (3) über einen eigenen zweiten Kontakt (42) verfügt. wherein each of the pixels (3) has its own second contact (42).
13. Multipixelchip (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem sich einer der ersten Kontakte (41), der für mehrere
der Pixel (3) vorgesehen ist, in Draufsicht gesehen 13. Multipixel chip (1) according to the preceding claim, wherein one of the first contacts (41), for a plurality of the pixel (3) is provided, seen in plan view
punktförmig zwischen den zugehörigen Pixeln (3) befindet. punctiform between the associated pixels (3).
14. Multipixelchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem sich der erste Kontakt (41) in Draufsicht gesehen gitternetzförmig zwischen die zugeordneten Pixel (3) 14. Multipixel chip (1) according to one of claims 1 to 12, in which the first contact (41), seen in plan view, is in the form of a grid between the assigned pixels (3).
erstreckt . extends.
15. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden 15. Multipixel chip (1) according to one of the preceding
Ansprüche, Claims,
bei dem die Pixel (3) in Draufsicht gesehen in einem wherein the pixels (3) seen in plan view in a
hexagonalen Gitter angeordnet sind, hexagonal lattices are arranged
wobei ein Flächenanteil der Pixel (3) an einer Gesamtfläche der Emissionsseite (10) zwischen einschließlich 60 % und 95 % liegt . wherein an area ratio of the pixels (3) on a total area of the emission side (10) is between 60% and 95% inclusive.
16. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden 16. Multipixel chip (1) after one of the preceding
Ansprüche, Claims,
bei dem der erste und der zweite Halbleiterbereich (21, 22) auf dem Materialsystem AlInGaN basieren, in which the first and the second semiconductor region (21, 22) are based on the AlInGaN material system,
wobei eine Breite der Füße (25) zwischen einschließlich 3 ym und 150 ym liegt, wherein a width of the feet (25) is between 3 ym and 150 ym inclusive,
wobei ein Überstand der Köpfe (26) über die Füße (25) ringsum zischen einschließlich 0,1 ym und 1,5 ym liegt, und wherein a projection of the heads (26) over the feet (25) is hermetically around, including 0.1 ym and 1.5 ym, and
wobei eine Dicke der Köpfe (26) zischen einschließlich 30 nm und 2 ym liegt. wherein a thickness of the heads (26) is hiss including 30 nm and 2 ym.
17. Multipixelchip (1) nach einem der vorhergehenden 17. Multipixel chip (1) after one of the preceding
Ansprüche, Claims,
bei dem ein Aspektverhältnis aus einer Breite und einer Höhe der Pixel (3) zwischen einschließlich 3 und 300 liegt, wobei der erste und der zweite Kontakt (41, 42) jeweils metallische Kontakte sind, und
wobei die Basisschicht (24) an der Emissionsseite (10) mit einer Aufrauung versehen ist. wherein an aspect ratio of a width and a height of the pixels (3) is between 3 and 300 inclusive, wherein the first and second contacts (41, 42) are metallic contacts, respectively, and wherein the base layer (24) on the emission side (10) is provided with a roughening.
18. Verfahren zur Herstellung eines Multipixelchips (1) nach einem der vorherigen Ansprüche mit den folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: 18. A method for producing a multipixel chip (1) according to any one of the preceding claims with the following steps in the order given:
A) Wachsen der Basisschicht (24), A) growing the base layer (24),
B) Aufbringen und Strukturieren der Maskenschicht (5) direkt auf die Basisschicht (24), B) applying and structuring the mask layer (5) directly onto the base layer (24),
C) Wachsen der Füße (25) aus den Öffnungen der Maskenschicht (5), C) growing the feet (25) from the openings of the mask layer (5),
D) Wachsen der Köpfe (26) ausgehend von den Füßen (25), sodass die Köpfe (26) die Maske (5) zum Teil bedecken, D) growing the heads (26) from the feet (25) so that the heads (26) partially cover the mask (5),
E) Wachsen der aktiven Zone (23) und des zweiten E) growing the active zone (23) and the second
Halbleiterbereichs (22), sodass die zweiten Semiconductor region (22), so that the second
Halbleiterbereiche (22) benachbarter Pixel (3) beabstandet bleiben, und Remain spaced semiconductor regions (22) of adjacent pixels (3), and
F) Aufbringen des ersten und des zweiten Kontakts (41, 42) .
F) applying the first and second contacts (41, 42).
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