WO2020011931A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einer silberhaltigen stromaufweitungsstruktur und optoelektronische vorrichtung - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einer silberhaltigen stromaufweitungsstruktur und optoelektronische vorrichtung Download PDF

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semiconductor layer
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Definitions

  • a light emitting diode is a light emitting device based on semiconductor materials.
  • an LED includes a pn junction. If electrons and holes recombine with one another in the region of the pn junction, for example because a corresponding voltage is applied, electromagnetic radiation is generated.
  • the present invention is based on the object of providing an improved optoelectronic semiconductor component, an improved method for producing an optoelectronic semiconductor component and an improved optoelectronic device.
  • an optoelectronic semiconductor component comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type with a first main surface and a second semiconductor layer of a second conductivity type which is arranged on a side facing away from the first main surface of the first semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor component also has on the side of the first main surface in each case a first current expansion structure which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer and a second current expansion structure which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor component also contains a dielectric mirror layer, which is arranged on the side of the first main surface of the first semiconductor layer and on a side of the first or second current expansion structure facing away from the first semiconductor layer. At least one of the first and second current expansion structures contains silver.
  • the dielectric mirror layer adjoins side walls of the first and / or the second current expansion structure.
  • the first current expansion structure comprises a first contact layer and a first current expansion layer made of silver which adjoins the first contact layer.
  • the first current expansion structure can furthermore have a first barrier layer, a combination of the first contact layer and the first barrier layer completely enclosing the first current expansion layer made of silver.
  • the second current expansion structure can comprise a second contact layer and a second current expansion layer made of silver adjoining the second contact layer.
  • the second current expansion structure may further have a second barrier layer, a combination of the second contact layer and the second barrier layer completely enclosing the second current expansion layer made of silver.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a first and a second bond pad, the first bond pad being connected to the first current expansion structure via a first connection element and the second bond pad being connected to the second current expansion structure via a second connection element, the first and second bond pads respectively a side of the dielectric mirror layer facing away from the first and second semiconductor layers are arranged and the first and second connecting elements each extend through the dielectric mirror layer.
  • the optoelectronic semiconductor component can also contain a transparent conductive layer between the first contact layer of the first current expansion structure and the first semiconductor layer.
  • a dielectric mirror element can be arranged between the transparent conductive layer and the first semiconductor layer.
  • a dielectric mirror element can be arranged between the second semiconductor layer and the second current expansion structure.
  • the first and second semiconductor layers over a transparent substrate having a first main surface, on one of the first main surface the side facing away from the substrate.
  • the optoelectronic semiconductor component can, for example, emit generated electromagnetic radiation via the first main surface of the substrate.
  • the second current expansion structure can adjoin a part of the first semiconductor layer where the part of the first semiconductor layer is insulated from the first current expansion structure.
  • the optoelectronic semiconductor component can have a metal structure which is arranged in the dielectric mirror layer or adjoins a side of the dielectric mirror layer which is remote from the first semiconductor layer.
  • a method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device includes forming a layer stack comprising a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, over a transparent substrate, the second semiconductor layer between the first semiconductor layer and the substrate is arranged and a first main surface of the first semiconductor layer is present on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the method further includes forming a first current expansion structure connected to the first semiconductor layer and a second current expansion structure connected to the second semiconductor layer, each on the side of the first main surface, at least one of the first and second Current expansion structures contain silver.
  • the method further includes forming a dielectric mirror layer on the first major surface side of the first semiconductor Layer and on a side of the first or second current expansion structure facing away from the first semiconductor layer.
  • An optoelectronic device includes a transparent substrate, a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, which is arranged between the transparent substrate and the first semiconductor layer.
  • the first and the second semiconductor layer are structured to form at least one first and one second light-emitting region.
  • the optoelectronic device further includes a connection structure which is suitable for connecting the second semiconductor layer of the first light-emitting region to the first semiconductor layer of the second light-emitting region and which contains silver.
  • the optoelectronic device also has a dielectric mirror layer which is arranged on a side of the second semiconductor layer facing away from the substrate, on a side of the first semiconductor layer facing away from the substrate, and on a side of the connecting structure facing away from the first semiconductor layer.
  • connection structure can comprise a contact layer and a first connection layer made of silver adjoining the contact layer.
  • connection structure may further comprise a barrier layer, a combination of the contact layer and the barrier layer completely enclosing the silver contact layer.
  • the optoelectronic device can moreover have a transparent conductive layer between the contact layer and the first semiconductor layer.
  • An optoelectronic element has the optoelectronic semiconductor component described above or the optoelectronic device described.
  • the optoelectronic element is an LED filament.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of a part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • FIG. 1B shows a schematic plan view of the back of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • 2A to 2D show a schematic cross-sectional view of optoelectronic semiconductor components in accordance with further embodiments.
  • 3A shows a section of an optoelectronic device according to embodiments.
  • 3B shows a top view of the back of the optoelectronic device according to embodiments.
  • 3C shows a schematic circuit diagram of the optoelectronic device.
  • 3D shows a cross-sectional view of a detail of the optoelectronic device.
  • Fig. 4 shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component according to further embodiments.
  • Fig. 5 summarizes a method for producing an optoelectronic African semiconductor device.
  • FIG 6 illustrates an optoelectronic element in accordance with embodiments.
  • Wafer or “semiconductor substrate” used in the following description may include any semiconductor-based structure that has a semiconductor surface. Wafers and structures are to be understood to include doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers, optionally supported by a base, and other semiconductor structures. For example, a layer of a first semiconductor material can be grown on a growth substrate made of a second semiconductor material or of an insulating material, for example sapphire. Depending on the intended use, the semiconductor can be based on a direct or an indirect semiconductor material.
  • semiconductor materials which are particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds, by means of which, for example, ultraviolet, blue or longer wavelength light can be generated, such as, for example, GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, phosphide semiconductor compounds green or long-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, Al-GaP, and other semiconductor materials such as AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga 2 0 3 , diamond, hexagonal BN and combinatio- nen of the materials mentioned.
  • the stoichiometric ratio of the ternary compounds can vary.
  • semiconductor materials can include silicon, silicon germanium and germanium.
  • the term “semiconductor” also includes organic semiconductor materials.
  • lateral and horizontal are intended to describe an orientation or alignment that runs essentially parallel to a first surface of a semiconductor substrate or semiconductor body. This can be the surface of a wafer or a chip (die), for example.
  • vertical is intended to describe an orientation which is essentially perpendicular to the first surface of the semiconductor substrate or semiconductor body.
  • electrically connected means a low-resistance electrical connection between the connected elements.
  • the electrically connected elements do not necessarily have to be connected directly to one another. Further elements can be arranged between electrically connected elements.
  • Electrically connected also includes tunnel contacts between the connected elements.
  • dielectric mirror layer encompasses any arrangement which reflects incident electromagnetic radiation to a large degree (> 70%) and is not conductive.
  • a dielectric mirror layer can be formed by a sequence of very thin dielectric layers, each with different refractive indices
  • the layers can alternately have a high refractive index (n> 1.7) and a low refractive index (n ⁇ 1.7) and can be designed as a Bragg reflector, for example the layer thickness can be 1/4, where l is the wavelength
  • the layer seen from the incident light can have a greater layer thickness, for example 3l / 4.
  • a dielectric mirror layer can have, for example, 2 to 50 dielectric layers.
  • a typical layer thickness of the individual layers can be approximately 30 to 90 nm, for example approximately 50 nm.
  • the layer stack can furthermore contain one or two or more layers which are thicker than approximately 180 nm, for example thicker than 200 nm.
  • the layers of the dielectric mirror layer can contain, for example, SiO 2 , TiO 2 , Nb 2 O 5 , Al 2 O 3, SiN x or MgF 2 .
  • the optoelectronic semiconductor component 10 comprises a first semiconductor layer 120 of a first conductivity type, for example p-type, with a first main surface. che 127.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises a second semiconductor layer 130 of a second conductivity type, which is arranged on a side facing away from the first main surface 127 of the first semiconductor layer 120.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises a first current expansion structure or current distribution structure 115, which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer 120.
  • the first current expansion structure 115 is arranged on the side of the first main surface 127.
  • the optoelectronic semiconductor component also includes a second current expansion structure 135 which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 130.
  • the second current expansion structure 135 is also arranged on the side of the first main surface 127.
  • At least one of the first and second current expansion structures 115, 135 contains silver.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 further comprises a dielectric mirror layer 140.
  • the dielectric mirror layer 140 is arranged on the side of the first main surface 127 of the first semiconductor layer 120 and on a side of the first or second current expansion structure facing away from the first semiconductor layer.
  • the dielectric mirror layer 140 can be arranged such that it almost completely surrounds the first and / or the second current expansion structure 115, 135 on three sides.
  • the dielectric mirror layer 140 may adjoin side walls of the first and / or the second current expansion structure 115, 135.
  • the dielectric mirror layer can be formed with a layer thickness such that it extends from a side facing the first semiconductor layer 120 to a side facing away from the first semiconductor layer of the first or second current expansion structure 115, 135 contains, extends.
  • a layer thickness of the dielectric mirror layer 140 can be greater than a layer thickness of the first and / or second current expansion structure which contains silver.
  • the layer thickness of the dielectric mirror layer can be significantly larger than, for example at least twice as large as the layer thickness of the first and / or second current expansion structure which contains silver.
  • the layer thickness is measured in each case in a growth direction, for example perpendicular to the first main surface of the first semiconductor layer 120.
  • the dielectric mirror layer 140 can, for example, have a layer thickness of more than 500 nm, for example more than 1000 nm or more than 1500 nm.
  • the layer thickness can be less than 6000 nm, for example less than 5000 nm or less than 4500 nm.
  • the first current expansion structure 115 can comprise, for example, a first contact layer 116 and a first current expansion layer 117 made of silver and adjoining the first contact layer 116.
  • the second current expansion structure 135 can comprise a second contact layer 136 and a second current expansion layer 137 made of silver adjoining the second contact layer 136.
  • the first and / or the second contact layer can contain a transparent conductive oxide, for example zinc oxide or ITO (“indium tin oxide”).
  • a thickness of the contact layer can be more than 5 and less than 100 nm, for example 10 to 60 nm or 10 to 40 nm.
  • silver can have a high contact resistance to the second semiconductor layer due to its high Schottky barrier.
  • the first or second current spreading layer 117, 137 can consist of silver or contain silver.
  • the first or second current spreading layer 117, 137 can contain a layer stack, of which one or more layers each contain silver or consist of silver.
  • the first current expansion structure 115 can furthermore have a first barrier layer 118. A combination of the first contact layer 116 and the first barrier layer 118 can completely enclose the first current expansion layer 117.
  • the second current expansion structure may further include a second barrier layer 138, wherein a combination of the second contact layer and the second barrier layer 138 completely encloses the second current expansion layer made of silver.
  • the first and / or second current expansion structure 115, 135 or current expansion layer 117, 137 can have a smaller lateral expansion than the first semiconductor layer or an exposed part of the second semiconductor layer.
  • a material of the barrier layer can contain, for example, a transparent conductive oxide, for example ZnO, ITO or a metal such as for example Ti, Pt, Rh, Ru, Ni, Cr, W or a layer stack of these materials.
  • the layer thickness of the barrier layer can be more than 10 nm and less than 700 nm.
  • a layer thickness of the barrier layer can be in a range from 30 to 500 nm or 100 to 300 nm.
  • the wording “a combination of the first contact layer and the barrier layer completely encloses the current expansion layer made of silver” means that, for example, in the cross section shown in FIG. 1A in a direction perpendicular to a direction of propagation of the first and second current expansion structure 115, 135, each interface of the current expansion layer made of silver is covered with at least the contact layer or the barrier layer. As a result, an extensive encapsulation of the silver layer 117, 137 is achieved. Furthermore, the dielectric mirror layer 140 is arranged, for example, such that it — with the exception of the locations at which the first connection element 122 or the second connection element 132 adjoins the first and second current expansion structure 115, 135, respectively, the first or second current expansion structure 115, 135 surrounds each completely.
  • the dielectric mirror layer 140 is used to encapsulate the current expansion structures 115, 135, the dielectric mirror layer 140 in the optoelectronic semiconductor component fulfills a double function.
  • Silver has a very good reflectivity for electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor component. Particularly when GaN-containing materials are used as the first and second semiconductor layers 120, 130, blue or green light is emitted by the optoelectronic semiconductor component 10, which light is particularly well reflected by the current spreading layer made of silver. In addition, silver has a high transverse conductivity, so that the first and / or second semiconductor layer 120, 130 can be contacted with a low contact resistance.
  • the special Encapsulation structure which is ensured in particular by the presence of the dielectric mirror 140, prevents problems that could arise when using a silver-containing structure within the semiconductor component.
  • both the first and the second current expansion structure can contain silver.
  • the layer stack of first semiconductor layer 120 and second semiconductor layer 130 can be formed over a transparent substrate 100, for example a sapphire substrate.
  • a first main surface 105 of the substrate 100 faces away from the semiconductor layer stack.
  • the second main surface 110 of the substrate 100 can be structured or roughened in order to increase the coupling-out efficiency of the generated electromagnetic radiation.
  • An active region 125 can be arranged between the first and second semiconductor layers 120, 130.
  • the active region 125 can have, for example, a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.
  • Quantum well structure unfolds no importance regarding the dimensionality of the quantization. It includes quantum wells, quantum wires and quantum dots as well as any combination of these layers.
  • Electromagnetic radiation 15 emitted by the semiconductor component 10 is output, for example, via the first main surface 105 of the transparent substrate 100. A further part of the emitted electromagnetic radiation can be output via side surfaces.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 thus represents a flip-chip component in which contacts for contacting the semiconductor layers are arranged on a side of the semiconductor layer stack that faces away from the emission surface of the semiconductor component. Some of the electromagnetic radiation emitted is also emitted laterally, since such types of LEDs are volume emitters.
  • part of the second semiconductor layer 130 can be etched away laterally in an edge region 101.
  • the dielectric mirror layer 140 can be arranged in this edge region 101 in such a way that it covers the interface between isolate the substrate 100 and the second semiconductor layer 130.
  • such an arrangement of the dielectric mirror layer 140 can prevent short circuits, for example between the first bond pad 123 and the second semiconductor layer 130.
  • part of the first semiconductor layer 120 can be removed, so that on the one hand it is possible to contact the second semiconductor layer 130.
  • the transition between first semiconductor layer 120, active region 125 and second semiconductor layer 130 can be covered with the dielectric mirror layer 140. In this way, short circuits between the first and second semiconductor layers 120, 130 can be avoided.
  • dielectric mirror layer 140 as shown in FIG.
  • the dielectric mirror layer 140 can be arranged over the exposed surface area of the second semiconductor layer 130 and over the first main surface 127 of the first semiconductor layer 120. The dielectric mirror layer 140 can thus completely enclose the semiconductor material of the first, second semiconductor layer 120, 130 and the active region 125.
  • the edge region 101 cannot locally be covered by the dielectric mirror layer 140.
  • a first bond pad 123 can be connected to the first current expansion structure 115 via a first connection element 122.
  • a second bond pad 133 can be connected to the second current expansion structure 135 via a second connecting element 132.
  • the first bond pad 123 and the second bond pad 133 can each be arranged on a first main surface 113 of the dielectric mirror layer 140 facing away from the first and second semiconductor layers 120, 130.
  • the first or second bond pad can, for example, be formed from a layer stack.
  • the layer stack can comprise, for example, an adhesive layer (not shown).
  • the adhesive layer can be formed, for example, from Ti, Cr, Al, Mo, Ni or W.
  • the bond pad can furthermore contain a reflection layer, which can be made of Ag, Al or Rh.
  • the bond pad can also contain a barrier layer, for example made of Ti, Pt, Ni, Cr, Rh or Ru, and an encapsulation layer, for example made of gold.
  • the first and the second connecting element 122, 132 can NEN each extend through the dielectric mirror layer 140.
  • a transparent contact layer 121 can additionally be arranged between the first semiconductor layer 120 and the first contact layer 116 or the first current expansion structure 115. On the one hand, this reduces the Schottky barrier to the first semiconductor layer 120 and thus lowers the contact resistance.
  • the transparent contact layer 121 can, for example, have a larger lateral or horizontal extent than the first current expansion structure 115. Furthermore, the contact area with the first semiconductor layer 120 is increased, as a result of which a more homogeneous current injection is achieved.
  • the transparent contact layer 121 can be constructed from ITO, for example.
  • a layer thickness of the transparent contact layer 121 can be greater than 15 nm, for example. For example, it can be greater than 20 nm.
  • the layer thickness can be less than 200 nm. For example, it can be smaller than 80 nm or smaller than 40 nm.
  • FIG. 1B shows a top view of the first main surface 113 of the dielectric mirror layer 140.
  • the first and second bond pads 123, 133 are arranged on the first main surface 113 of the dielectric mirror layer.
  • the first bond pad 123 is connected to the first current expansion structure 115 via a first connection element 122.
  • the first current expansion structure 115 is indicated by dashed lines, since it is arranged within the dielectric mirror layer 140.
  • the second bond pad 133 is connected to the second current expansion structure 135 via the second connecting element 132.
  • the second current expansion structure 135 is indicated by dashed lines, since it is buried within the dielectric mirror layer 140.
  • the first current expansion structure 115 can have a width d1.
  • the second current expansion structure 135 can have a width d2.
  • a lateral dimension of the first or second current expansion structure can be more than 1 gm. It can be less than 100 gm.
  • the width of the current expansion structure can range from 2-30 pm, for example 3-10 pm.
  • the width of the current expansion structure 115, 135 depends on the dimension of the optoelectronic semiconductor component.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 shown in FIG. 2A has a dielectric mirror element 142, which is arranged between the transparent contact layer 121 and the first semiconductor layer 120 in a region of the first current expansion structure 115 is.
  • the dielectric mirror element 142 can be constructed in a similar manner to the dielectric mirror layer 140. Electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layers 120, 130 is reflected by the dielectric mirror element 142 before it has reached the first current expansion structure 115.
  • the dielectric mirror element 142 can also be replaced by a dielectric layer.
  • the semiconductor component shown in FIG. 2B additionally has a dielectric mirror element 143 between the second contact layer 136 and the second semiconductor layer 130 in the region of the second current expansion structure 135.
  • the second dielectric mirror element 143 may have a similar structure to the dielectric mirror layer 140 ha. The presence of the dielectric mirror element 143 reflects electromagnetic radiation back in the direction of the first main surface 105 of the substrate 100 before it has reached the second current expansion structure 135.
  • the second dielectric mirror element can also be replaced by a dielectric layer.
  • a second semiconductor layer, optionally an active region 125 and a first semiconductor layer 120 are grown epitaxially over an insulating substrate 100 over a second main surface of an insulating substrate, for example a sapphire substrate.
  • the second main surface 110 of the insulating substrate 100 can be roughened or structured, for example, in order to increase the coupling-out efficiency of the emitted electromagnetic radiation.
  • the applied semiconductor layer stack can be structured in order to etch a mesa. More specifically, part of the first semiconductor layer 120 and part of the second semiconductor layer 130 are etched back, so that the step-like structure of the semiconductor layers shown in FIG. 1A results.
  • a dielectric mirror element 142, 143 can be deposited in a next step. This the dielectric mirror element 142, 143 is in the finished component between the first semiconductor layer 120 and the first current expansion structure 115 or between the second half conductor layer 130 and the second current expansion structure 135.
  • a transparent contact layer 121 can then be formed over the first semiconductor layer 120.
  • the transparent contact layer 121 is deposited over the entire surface of the wafer and structured by a subsequent etching process. In this etching method, depending on the design of the optoelectronic component, for example if it is designed as shown in FIGS. 2A or 2B, a part of the second semiconductor layer 130 can be etched away.
  • the layers for forming the first and second current expansion structures 115, 135 are then deposited. For example, a contact layer 116, 136 is first deposited, followed by a silver layer 117, 137.
  • a barrier layer 118, 138 is subsequently deposited in such a way that it covers the exposed surface of the silver layer 117, 137 and its surface Side walls covered.
  • the layers for forming the dielectric mirror layer 140 are subsequently applied over the entire surface.
  • the layers can be applied by known methods.
  • a polishing process can subsequently be carried out in order to provide a flat or planarized topology.
  • the dielectric mirror layer 140 can be applied as a spin-on-glass layer (“spun-on glass layer”) in order to provide a planarized topology.
  • Openings for contacting the first or second current expansion structure 115, 135 are defined by an etching process. Then, conductive material is deposited that fills the openings created in the dielectric mirror layer 140. Through this procedure, both the first and second connecting element 122, 132 and the first and second bond pads 123, 133 are formed.
  • FIG. 2C shows a further modification of the semiconductor component shown in FIG. 2B.
  • the transparent contact layer 121 is formed such that it directly adjoins the first semiconductor layer 120 in the region of the first semiconductor layer 120. Furthermore, a part 121a of the transparent contact layer is arranged at a distance from the first semiconductor layer 120.
  • the dielectric Spiegelele element 142 is arranged between the spaced portion 121 a of the transparent contact layer and the transparent contact layer 121. In this way, a lateral expansion of the contact surface can be achieved, whereby a more homogeneous stream injection is achieved.
  • the dielectric mirror element 142 can be provided as a result of which a larger proportion of the electromagnetic radiation generated is reflected in the direction of the substrate 100.
  • the transparent contact layer 121 can be formed as a layer over the first semiconductor layer 120 and the second semiconductor layer 130 and subsequently structured.
  • the second current expansion structure 135 is designed in a different way. More precisely, the first semiconductor layer 120 is designed such that it is not completely etched away or removed in the region of the second current expansion structure 135, but rather forms an insulated island 119.
  • the island 119 can be web-shaped in a direction perpendicular to the direction of the cross section.
  • the contact layer 136, the current spreading layer 137 made of silver and the barrier layer 138 are formed such that they each extend along the island 119 and the adjacent active region 125 to the second semiconductor layer 130.
  • the second current expansion structure 135 thus not only contacts the second semiconductor layer 130, but also insulated parts of the first semiconductor layer 120. However, since these parts are separated from the rest of the first semiconductor layer 120 by separating trenches 149, there is no short circuit between the first semiconductor layer 120 and second semiconductor layer 130 instead.
  • a dielectric mirror element 143 is arranged between the island 119 and the adjacent contact layer 136. The dielectric mirror element 143 causes reflection of the emitted electromagnetic radiation and thus increases the efficiency of the light generation.
  • a part of the transparent contact layer 121 can additionally be arranged adjacent to the contact layer 136 and the second semiconductor layer 130 — similar to that shown in FIG. 2B.
  • the configuration of the second current expansion structure shown in FIG. 2D makes it possible to provide the second dielectric mirror element 143 between the contact layer 136 and the second semiconductor layer 130 by a simple process modification. More specifically, this does not require an additional process step, but the second dielectric mirror element 143 can be formed, for example, simultaneously with the first mirror element 142 and a structuring method that follows. The mesa can then be etched, for example. This enables a gain in performance without additional process costs.
  • FIG. 3A shows a schematic cross-sectional view through a part of an optoelectronic device 15 according to further embodiments.
  • the optoelectronic device includes a first light-emitting region 1151 and a second light-emitting region 1152, which are each connected in series and are connected to one another via a connection structure 1134.
  • the connection structure 1134 is suitable for connecting the second semiconductor layer 130 of the first light-emitting region 1151 to the first semiconductor layer 120 of the second light-emitting region 1152.
  • the optoelectronic device 15 comprises a transparent substrate 100, a first semiconductor layer 120 of a first conductivity type, for example p-type, and a second semiconductor layer 130 of a second conductivity type, for example n-type.
  • the second semiconductor layer 130 is arranged between the transparent substrate 100 and the first semiconductor layer 120.
  • the first and the second semiconductor layers 120, 130 are structured to form at least a first and a second light-emitting region 1151, 1152.
  • the optoelectronic device furthermore has a dielectric mirror layer 140, which is arranged on a side of the first semiconductor layer 120 facing away from the substrate 100 and on a side of the connection structure 1134 facing away from the first semiconductor layer.
  • the connection structure 1134 contains silver.
  • the dielectric mirror layer can be as with reference to FIG. 1A to 2D described.
  • the dielectric mirror layer 140 can be formed with a layer thickness such that it extends from a side facing the first semiconductor layer 120 to a side of the connection structure 1134 facing away from the first semiconductor layer.
  • a layer thickness of the dielectric mirror layer 140 can be greater than a layer thickness of the connection structure 1134.
  • the layer thickness of the dielectric mirror layer can be significantly greater than, for example be at least twice the layer thickness of the connecting structure 1134. The layer thickness is measured in each case in a growth direction, for example perpendicular to the first main surface of the first semiconductor layer 120.
  • the first and second light-emitting regions 1151, 1152 can each be configured in a similar manner to that shown in FIGS. 1A, 2A, 2B, 2C and 2D.
  • an active region 125 can be arranged between the first semiconductor layer 120 and the second semiconductor layer 130.
  • the first semiconductor layer 120 of the first light-emitting region 1151 and the second semiconductor layer 130 of the second light-emitting region 1152 can, for example, be electrically connected in a manner similar to that described with reference to FIGS. 1A to 2D. For example, they can be electrically connected in the manner described via current expansion structures 115, 135.
  • the layer stack of first and second semiconductor layers 120, 130 can be structured by a separating trench 150.
  • the separation trench 150 can extend to a second main surface 110 of the substrate 100.
  • the dielectric mirror layer 140 encapsulates the connection structure 1134.
  • the dielectric mirror layer 140 is arranged such that it covers an edge of the mesa and thus prevents a short circuit between the first and second semiconductor layers 120, 130.
  • the connection structure 1134 may comprise a contact layer 156 and a connection layer 157 made of silver adjoining the contact layer 156.
  • the connection layer 157 may be made of silver or comprise silver.
  • the connection layer 157 may comprise a layer stack in which at least one layer contains silver or consists of silver.
  • connection structure 1134 may also include a barrier layer 158 exhibit.
  • a combination of the contact layer 156 and the barrier layer 158 can completely enclose the connection layer 157 made of silver, in a similar manner as discussed above with reference to FIG. 1A.
  • Materials and layer thicknesses of contact layer 156, connection layer 157 and barrier layer 158 can each be configured for the current expansion structures 115, 135 as discussed above with reference to FIG. 1A.
  • corresponding layers for forming the respective barrier layers, current spreading layers, connecting layers and contact layers can be produced by common methods. For example, a deposition method can be used to deposit the respective contact layers, current spreading or connection layers and barrier layers.
  • a transparent conductive layer 121 can be arranged between the contact layer 116 and the first semiconductor layer 120.
  • a dielectric mirror element 142 can be arranged between the connection structure 1134 and the first or second semiconductor layer 120, 130. Furthermore, the dielectric mirror element 142 can also be arranged between the contact layer 116 and a part of the first semiconductor layer 120.
  • the dielectric mirror element 142 can be constructed in a similar manner to that of the dielectric mirror layer 140. Due to the presence of the dielectric mirror element, emitted electromagnetic radiation can be reflected back in the direction of the transparent substrate 100.
  • the connection layer made of silver 157 can be connected to the second semiconductor layer 130 via the contact layer 156. Furthermore, the connection layer 157 made of silver via the contact layer 156 or the transparent contact Layer 121 may be connected to the first semiconductor layer 120.
  • 3B shows a schematic top view of the second main surface 113 of the dielectric mirror layer 140.
  • a first bond pad 1123 and a second bond pad 1133 are each arranged on the second main surface 113 of the dielectric mirror layer 140.
  • the first bond pad 1123 is connected to the first current expansion structure 1115 via a first connection element 1122.
  • the first current expansion structure 1115 is indicated by dashed lines since it is buried within the dielectric mirror layer 140.
  • the first current expansion structure 1115 is electrically connected to the first semiconductor layer 120 of the first light-emitting region 1151.
  • the second bond pad 1133 is electrically connected to a second current expansion structure 1135 via a second connection element 1132.
  • the second current expansion structure 1135 is indicated by dashed lines, since it is buried within the dielectric mirror layer 140.
  • the second current expansion structure 1135 is electrically connected to the second semiconductor layer 130 of the second light-emitting region 1152.
  • the first current expansion structure 1115 and the second current expansion structure 1135 can be implemented in a similar manner to that described with reference to FIGS. 1A, 2A, 2B, 2C and 2D.
  • at least one of the first and second current expansion structures 1115, 1135 may contain silver.
  • the first and / or second current expansion structure can comprise a first or second contact layer and a first or second current expansion layer made of silver adjoining the first or second contact layer.
  • a connection structure 1134 is arranged between the first and second light-emitting regions 1151, 1152.
  • connection structure 1134 is also indicated by dashed lines since it is buried within the dielectric mirror layer 140.
  • the connection structure 1134 is implemented as described with reference to FIG. 3A.
  • the length s of a light-emitting region 1151, 1152 can be approximately 800 ⁇ m
  • the width can be approximately 600 ⁇ m
  • the length of the optoelectronic device is doubled.
  • a length of the area in which the connection structure 1134 is arranged can be approximately 5 to 15 ⁇ m.
  • FIGS. 3A and 3B show a circuit diagram of the optoelectronic device 15, which is shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the two light-emitting regions 1151, 1152 are connected in series, the first semiconductor layer of the second light-emitting region being connected to the second semiconductor layer of the first light-emitting region 1151 via the connection structure 1134.
  • Such a series connection enables a higher luminance to be achieved when a correspondingly higher voltage is applied.
  • other light-emitting areas can be combined and connected in series.
  • a scalable voltage with a value that corresponds to a multiple of a single light-emitting region can be realized.
  • further light-emitting areas can also be connected in parallel.
  • an optoelectronic device can comprise a parallel connection of light-emitting regions connected in series.
  • 2 arrangements of three light-emitting areas connected in series can be arranged in parallel.
  • lei are switched to each other, so that there is an arrangement of 6 light-emitting areas.
  • connection structure 1134 shows a cross-sectional view through part of the connection structure 1134 in a plane perpendicular to the cross-sectional plane of FIGS. 3A and 3B.
  • the position of the cross section is indicated in Figures 3A and 3B.
  • the connection layer 157 is completely enclosed by the combination of the contact layer 156 and the barrier layer 158.
  • the connection structure 1134 is completely enclosed by the dielectric mirror layer 140. In this way, the connection structure 157 is completely encapsulated and problems which could arise when using a connection structure 1134 made of silver are avoided.
  • Fig. 4 shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component 10 according to further embodiments.
  • the optoelectronic component additionally comprises metal structures 155 which are buried in the dielectric mirror layer 140 and are arranged in an area which is positioned in the vicinity of the second main surface of the dielectric mirror layer 140.
  • the combination of the dielectric mirror layer 140 and the metal structure 155 is referred to as an "omnidirectional mirror" since all angles are reflected by incident light.
  • the dielectric mirror layer 140 can, depending on the wavelength of the emitted light, certain angles of incident light (Bragg This part of the light is reflected by the metal structures 155.
  • a material of the metal structure can, for example, be silver, aluminum, rhodium, titanium, platinum, palladium, chromium, nickel, molybdenum, tungsten, gold or any combination of these materials include.
  • the metal structure 155 can be constructed as a layer stack from different layers of the materials mentioned.
  • the layer stack can contain adhesive layers such as ITO.
  • the metal structure 155 can consist of aluminum or contain aluminum and contain a layer thickness of more than 50 nm, for example less than 200 nm, for example in a range from 70-130 nm.
  • the metal structure 155 should be electrically insulated from the first and second connection elements 122, 132 and from the first and second bond pads 123, 133. As in
  • part of the dielectric mirror layer can be arranged between metal structure 155 and an adjacent bond pad. According to further embodiments, however, any dielectric layer can also be arranged between the metal structure 155 and the first or second bond pad 123, 133.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises forming (S100) a layer stack, which comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, over a transparent substrate, where the second semiconductor layer between the is arranged first semiconductor layer and the substrate and a first main surface of the first semiconductor layer is present on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the method further includes forming (S110) a first current expansion structure connected to the first semiconductor layer and a second current expansion structure connected to the second semiconductor layer, each on the first main surface side, at least one of the first and second Current expansion structures contain silver.
  • the method also includes forming (S120) a dielectric mirror layer on the side of the first main surface of the first semiconductor layer and on a side of the first or second current expansion structure facing away from the first semiconductor layer.
  • the dielectric mirror layer can be formed with a layer thickness such that it extends from a side facing the first semiconductor layer 120 to a side facing away from the first semiconductor layer of the first or second current expansion structure, which contains silver.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 can thus be produced in a simple manner. Further steps which are described in this description or which are suitable for producing elements contained in this description can be added.
  • Fig. 6 shows an optoelectronic element 20 according to embodiments.
  • the optoelectronic element 20 comprises the optoelectronic semiconductor component 10 or the optoelectronic device 15 according to embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 or the optoelectronic device 15 each represent a flip-chip component.
  • a flip-chip component can be electrically contacted in a simple manner without wire bonding. Possible areas of application of optoelectronic semiconductor components 10 or optoelectronic devices 15 are thus in the area of flexible filaments or LED filaments.

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst eine erste Halbleiterschicht (120) von einem ersten Leitfähigkeits- typ mit einer ersten Hauptoberfläche (127)und eine zweite Halbleiterschicht (130) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf einer von der ersten Hauptoberfläche (127) der ersten Halbleiterschicht (120) abgewandten Seite angeordnet ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) weist ferner auf der Seite der ersten Hauptoberfläche (127) je eine erste Stromaufweitungsstruktur (115), die mit der ersten Halbleiter- schicht (120) elektrisch leitend verbunden ist, und eine zwei- te Stromaufweitungsstruktur (135)auf, die mit der zweiten Halbleiterschicht (130) elektrisch leitend verbunden ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement enthält weiterhin eine dielektrische Spiegelschicht (140), die auf der Seite der ers- ten Hauptoberfläche (127) der ersten Halbleiterschicht (120) sowie an einer von der ersten Halbleiterschicht (120) abge- wandten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur (115, 135) angeordnet ist. Mindestens eine der ersten und zweiten Stromaufweitungsstrukturen (115, 135) enthält Silber.

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT EINER
SILBERHALTIGEN STROMAUFWEITUNGSSTRUKTUR UND OPTOELEKTRONISCHE
VORRICHTUNG
HINTERGRUND
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 117 018.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine lichtemittierende Diode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispiels weise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Generell werden neue Konzepte gesucht, mit denen bei fort schreitender Miniaturisierung der optoelektronischen Halblei terbauelemente eine verbesserte elektrische Kontaktierung der Halbleiterschichten realisiert werden kann. Gleichzeitig soll die Auskoppeleffizienz des optoelektronischen Halbleiterbau elements verbessert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement, ein ver bessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements sowie eine verbesserte optoelektronische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängi gen Patentansprüchen definiert. ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß Ausführungsformen umfasst ein optoelektronisches Halb leiterbauelement eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp mit einer ersten Hauptoberfläche und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf einer von der ersten Hauptoberfläche der ersten Halb leiterschicht abgewandten Seite angeordnet ist. Das optoelekt ronische Halbleiterbauelement weist ferner auf der Seite der ersten Hauptoberfläche jeweils eine erste Stromaufweitungs- struktur, die mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch lei tend verbunden ist, sowie eine zweite Stromaufweitungsstruk- tur, die mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, auf. Das optoelektronische Halbleiterbauelement enthält darüber hinaus eine dielektrische Spiegelschicht, die auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halb leiterschicht sowie an einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungs- struktur angeordnet ist. Mindestens eine der ersten und zwei ten Stromaufweitungsstrukturen enthält Silber.
Beispielsweise grenzt die dielektrische Spiegelschicht an Sei tenwände der ersten und/oder der zweiten Stromaufweitungs- struktur an.
Gemäß Ausführungsformen weist die erste Stromaufweitungsstruk- tur eine erste Kontaktschicht und eine an die erste Kontakt schicht angrenzende erste Stromaufweitungsschicht aus Silber umfasst. Beispielsweise kann die erste Stromaufweitungsstruk- tur ferner eine erste Barrierenschicht aufweisen, wobei eine Kombination aus der ersten Kontaktschicht und der ersten Bar rierenschicht die erste Stromaufweitungsschicht aus Silber vollständig umschließt. Weiterhin kann die zweite Stromaufweitungsstruktur eine zweite Kontaktschicht und eine an die zweite Kontaktschicht angren zende zweite Stromaufweitungsschicht aus Silber umfassen. Bei spielsweise kann die zweite Stromaufweitungsstruktur ferner eine zweite Barrierenschicht aufweisen, wobei eine Kombination aus der zweiten Kontaktschicht und der zweiten Barrieren schicht die zweite Stromaufweitungsschicht aus Silber voll ständig umschließt.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner ein erstes und ein zweites Bondpad aufweisen, wobei das erste Bondpad über ein erstes Verbindungselement mit der ersten Stromaufweitungsstruktur verbunden ist und das zweite Bondpad über ein zweites Verbindungselement mit der zweiten Stromauf weitungsstruktur verbunden ist, das erste und zweite Bondpad jeweils an einer von der ersten und zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht angeordnet sind und das erste und zweite Verbindungselement sich jeweils durch die dielektrische Spiegelschicht erstrecken.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann darüber hinaus eine transparente leitfähige Schicht zwischen der ersten Kon taktschicht der ersten Stromaufweitungsstruktur und der ersten Halbleiterschicht enthalten. Gemäß Ausführungsformen kann ein dielektrisches Spiegelelement zwischen der transparenten leit fähigen Schicht und der ersten Halbleiterschicht angeordnet sein. Weiterhin kann ein dielektrisches Spiegelelement zwi schen zweiter Halbleiterschicht und zweiter Stromaufweitungs- struktur angeordnet sein.
Beispielsweise können die erste und zweite Halbleiterschicht über einem transparenten Substrat, welches eine erste Haupt oberfläche aufweist, auf einer von der ersten Hauptoberfläche des Substrats abgewandten Seite angeordnet sein. Das opto elektronische Halbleiterbauelement kann beispielsweise erzeug te elektromagnetische Strahlung über die erste Hauptoberfläche des Substrats emittieren.
Gemäß Ausführungsformen kann die zweite Stromaufweitungsstruk- tur an einen Teil der ersten Halbleiterschicht angrenzen, wo bei der Teil der ersten Halbleiterschicht von der ersten Stromaufweitungsstruktur isoliert ist.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann darüber hin aus eine Metallstruktur aufweisen, die in der dielektrischen Spiegelschicht angeordnet ist oder an eine von der ersten Halbleiterschicht abgewandte Seite der dielektrischen Spiegel schicht angrenzt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements umfasst das Ausbilden eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähig keitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, über einem transparenten Substrat, wobei die zweite Halbleiterschicht zwischen der ersten Halb leiterschicht und dem Substrat angeordnet ist und eine erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halb leiterschicht vorliegt. Das Verfahren umfasst ferner das Aus bilden einer ersten Stromaufweitungsstruktur, die mit der ers ten Halbleiterschicht verbunden ist, und einer zweiten Strom aufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, jeweils auf der Seite der ersten Hauptoberflä che, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Stromaufwei tungsstrukturen Silber enthält. Das Verfahren enthält darüber hinaus das Ausbilden einer dielektrischen Spiegelschicht auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiter- Schicht sowie an einer von der ersten Halbleiterschicht abge wandten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruk- tur .
Eine optoelektronische Vorrichtung enthält ein transparentes Substrat, eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leit fähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die zwischen dem transparenten Sub strat und der ersten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die erste und die zweite Halbleiterschicht sind zu mindestens ei nem ersten und einem zweiten lichtemittierenden Bereichen strukturiert. Die optoelektronische Vorrichtung enthält ferner eine Verbindungsstruktur, welche geeignet ist, die zweite Halbleiterschicht des ersten lichtemittierenden Bereichs mit der ersten Halbleiterschicht des zweiten lichtemittierenden Bereichs zu verbinden und welche Silber enthält. Die opto elektronische Vorrichtung weist darüber hinaus eine dielektri sche Spiegelschicht auf, die auf einer vom Substrat abgewand ten Seite der zweiten Halbleiterschicht, auf einer vom Sub strat abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht sowie an einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der Verbindungsstruktur angeordnet ist.
Beispielsweise grenzt die dielektrische Spiegelschicht an Sei tenwände der Verbindungsstruktur an. Die Verbindungsstruktur kann eine Kontaktschicht und eine an die Kontaktschicht an grenzende erste Verbindungsschicht aus Silber umfassen. Die Verbindungsstruktur kann ferner eine Barrierenschicht aufwei sen, wobei eine Kombination aus der Kontaktschicht und der Barrierenschicht die Kontaktschicht aus Silber vollständig um schließt . Die optoelektronische Vorrichtung kann darüber hinaus eine transparente leitfähige Schicht zwischen der Kontaktschicht und der ersten Halbleiterschicht aufweisen.
Ein optoelektronisches Element weist das vorstehend beschrie bene optoelektronische Halbleiterbauelement oder die beschrie bene optoelektronischen Vorrichtung auf. Beispielsweise ist das optoelektronische Element ein LED-Leuchtfaden .
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.
Fig. 1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen .
Fig. 1B zeigt eine schematische Draufsicht auf die Rückseite eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausfüh rungsformen .
Fig. 2A bis 2D zeigen eine schematische Querschnittsansichten von optoelektronischen Halbleiterbauelementen gemäß weiteren Ausführungsformen . Fig. 3A zeigt einen Ausschnitt einer optoelektronischen Vor richtung gemäß Ausführungsformen.
Fig. 3B zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite der optoelekt ronischen Vorrichtung gemäß Ausführungsformen.
Fig. 3C zeigt ein schematisches Schaltbild der optoelektroni schen Vorrichtung.
Fig. 3D zeigt eine Querschnittsansicht eines Details der optoelektronischen Vorrichtung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
Fig. 5 fasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektro nischen Halbleiterbauelements zusammen.
Fig. 6 veranschaulicht ein optoelektronisches Element gemäß Ausführungsformen .
DETAILBESCHREIBUNG
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi- guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halb leiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basis unterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Bei spielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermate rial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleiter material oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise Saphir, gewachsen sein. Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halb leitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektro magnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermateria lien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwel ligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht er zeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, Al- GaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga203, Diamant, hexagonales BN und Kombinatio- nen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der ternären Verbindungen kann variieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschrei bung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halb leitermaterialien ein.
Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips (Die) sein.
Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli chen senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersub strats oder Halbleiterkörpers verläuft.
Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „elektrisch verbunden" eine niederohmige elektrische Verbin dung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch ver bundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt mitei nander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein. Der Begriff „elektrisch verbunden" umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.
Generell umfasst der Begriff „dielektrische Spiegelschicht" jegliche Anordnung, die einfallende elektromagnetische Strah lung zu einem großen Grad (>70%) reflektiert und nicht leitend ist. Beispielsweise kann eine dielektrische Spiegelschicht durch eine Abfolge von sehr dünnen dielektrischen Schichten mit jeweils unterschiedlichen Brechungsindizes ausgebildet werden. Beispielsweise können die Schichten abwechselnd einen hohen Brechungsindex (n>l,7) und einen niedrigen Brechungsin dex (n<l,7) haben und als Bragg-Reflektor ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke l/4 betragen, wobei l die Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts angibt. Die vom ein fallenden Licht her gesehene Schicht kann eine größere Schichtdicke, beispielsweise 3l/4 haben. Aufgrund der geringen Schichtdicke und des Unterschieds der jeweiligen Brechungsin dizes stellt die dielektrische Spiegelschicht ein hohes Refle xionsvermögen bereit und ist gleichzeitig nicht leitend. Das Reflexionsverhalten kann winkelabhängig sein. Eine dielektri sche Spiegelschicht kann beispielsweise 2 bis 50 dielektrische Schichten aufweisen. Eine typische Schichtdicke der einzelnen Schichten kann etwa 30 bis 90 nm, beispielsweise etwa 50 nm betragen. Der Schichtstapel kann weiterhin eine oder zwei oder mehrere Schichten enthalten, die dicker als etwa 180 nm, bei spielsweise dicker als 200 nm sind. Die Schichten der die lektrischen Spiegelschicht können beispielsweise Si02, Ti02, Nb205, AI2O3, SiNx oder MgF2 enthalten.
Fig. 1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 gemäß Ausführungs formen. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 umfasst eine erste Halbleiterschicht 120 von einem ersten Leitfähig keitstyp, beispielsweise p-Typ, mit einer ersten Hauptoberflä- che 127. Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst weiterhin eine zweite Halbleiterschicht 130 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf einer von der ersten Hauptoberflä che 127 der ersten Halbleiterschicht 120 abgewandten Seite an geordnet ist. Das optoelektronische Halbleiterbauelement um fasst ferner eine erste Stromaufweitungsstruktur oder Strom verteilungsstruktur 115, die mit der ersten Halbleiterschicht 120 elektrisch leitend verbunden ist. Die erste Stromaufwei tungsstruktur 115 ist auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 127 angeordnet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement um fasst darüber hinaus eine zweite Stromaufweitungsstruktur 135, die mit der zweiten Halbleiterschicht 130 elektrisch leitend verbunden ist. Auch die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 ist auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 127 angeordnet. Mindestens eine der ersten und zweiten Stromaufweitungsstruk- turen 115, 135 enthält Silber. Das optoelektronische Halblei terbauelement 10 umfasst weiterhin eine dielektrische Spiegel schicht 140. Die dielektrische Spiegelschicht 140 ist auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 127 der ersten Halbleiter schicht 120 sowie an einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungs- struktur angeordnet.
Beispielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht 140 der art angeordnet sein, dass sie die erste und/oder die zweite Stromaufweitungsstruktur 115, 135 nahezu vollständig an drei Seiten umgibt. Beispielsweise kann die dielektrische Spiegel schicht 140 an Seitenwände der ersten und/oder der zweiten Stromaufweitungsstruktur 115, 135 angrenzen. Beispielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht mit einer derartigen Schichtdicke ausgebildet sein, dass sie sich von einer von der ersten Halbleiterschicht 120 zugewandten Seite bis zu einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur 115, 135, die Silber enthält, erstreckt. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der dielektrischen Spiegelschicht 140 größer als eine Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Stromaufweitungsstruktur, die Sil ber enthält, sein. Gemäß Ausführungsformen kann die Schichtdi cke der dielektrischen Spiegelschicht deutlich größer als, beispielsweise mindestens doppelt so groß wie die Schichtdicke der ersten und/oder zweiten Stromaufweitungsstruktur, die Sil ber enthält, sein. Die Schichtdicke ist dabei jeweils in einer Aufwachsrichtung, beispielsweise senkrecht zur ersten Haupt oberfläche der ersten Halbleiterschicht 120 gemessen. Die die lektrische Spiegelschicht 140 kann beispielsweise eine Schichtdicke von mehr als 500 nm, beispielsweise mehr als 1000 nm oder mehr als 1500 nm haben. Die Schichtdicke kann kleiner als 6000 nm, beispielsweise kleiner als 5000 nm oder kleiner als 4500 nm sein.
Die erste Stromaufweitungsstruktur 115 kann beispielsweise ei ne erste Kontaktschicht 116 und eine an die erste Kontakt schicht 116 angrenzende erste Stromaufweitungsschicht 117 aus Silber umfassen. Ebenso kann die zweite Stromaufweitungsstruk- tur 135 eine zweite Kontaktschicht 136 und eine an die zweite Kontaktschicht 136 angrenzende zweite Stromaufweitungsschicht 137 aus Silber umfassen. Beispielsweise kann die erste und/oder die zweite Kontaktschicht ein transparentes leitfähi ges Oxid enthalten, beispielsweise Zinkoxid oder ITO („Indium- Zinnoxid") . Beispielsweise kann eine Dicke der Kontaktschicht mehr als 5 und weniger als 100 nm betragen, beispielsweise 10 bis 60 nm oder 10 bis 40 nm. Beispielsweise kann Silber auf grund seiner hohen Schottky-Barriere einen hohen Kontaktwider stand zu der zweiten Halbleiterschicht haben. Durch Anwesen heit der Kontaktschicht 136 wird die Schottky-Barriere ernied rigt . Die erste oder zweite Stromaufweitungsschicht 117, 137 kann aus Silber bestehen oder Silber enthalten. Beispielsweise kann die erste oder zweite Stromaufweitungsschicht 117, 137 einen Schichtstapel enthalten, von denen eine oder mehrere Schichten jeweils Silber enthalten oder aus Silber bestehen. Weiterhin kann die erste Stromaufweitungsstruktur 115 ferner eine erste Barrierenschicht 118 aufweisen. Dabei kann eine Kombination aus der ersten Kontaktschicht 116 und der ersten Barrieren schicht 118 die erste Stromaufweitungsschicht 117 vollständig umschließen. In ähnlicher Weise kann die zweite Stromaufwei tungsstruktur ferner eine zweite Barrierenschicht 138 enthal ten, wobei eine Kombination aus der zweiten Kontaktschicht und der zweiten Barrierenschicht 138 die zweite Stromaufweitungs- schicht aus Silber vollständig umschließt.
Die erste und/oder zweite Stromaufweitungsstruktur 115, 135 oder Stromaufweitungsschicht 117, 137 kann eine kleinere late rale Ausdehnung als die erste Halbleiterschicht oder ein frei liegender Teil der zweiten Halbleiterschicht haben.
Ein Material der Barrierenschicht kann beispielsweise ein transparentes leitfähiges Oxid, beispielsweise ZnO, ITO oder ein Metall wie beispielsweise Ti, Pt, Rh, Ru, Ni, Cr, W oder einen Schichtstapel aus diesen Materialien enthalten. Die Schichtdicke der Barrierenschicht kann mehr als 10 nm und we niger als 700 nm sein. Beispielsweise kann eine Schichtdicke der Barrierenschicht in einem Bereich von 30 bis 500 nm oder 100 bis 300 nm liegen.
Die Formulierung „eine Kombination aus der ersten Kontakt schicht und der Barrierenschicht umschließt die Stromaufwei tungsschicht aus Silber vollständig" bedeutet, dass beispiels weise in dem in Fig. 1A dargestellten Querschnitt in einer Richtung senkrecht zu einer Ausbreitungsrichtung der ersten und zweiten Stromaufweitungsstruktur 115, 135 jede Grenzfläche der Stromaufweitungsschicht aus Silber mit mindestens der Kon taktschicht oder der Barrierenschicht bedeckt ist. Als Ergeb nis wird eine weitgehende Einkapselung der Silberschicht 117, 137 erzielt. Weiterhin ist die dielektrische Spiegelschicht 140 beispielsweise derart angeordnet, dass sie - mit Ausnahme der Stellen, an denen das erste Verbindungselement 122 oder das zweite Verbindungselement 132 an jeweils die erste bzw. zweite Stromaufweitungsstruktur 115, 135 angrenzt, die erste oder zweite Stromaufweitungsstruktur 115, 135 jeweils voll ständig umgibt. Als Ergebnis kann eine Migration von Silberio nen, die beispielsweise durch Feuchtigkeit hervorgerufen wer den kann, weitgehend unterdrückt werden. Dadurch, dass die dielektrische Spiegelschicht 140 zur Einkapselung der Strom aufweitungsstrukturen 115, 135 verwendet, erfüllt die dielekt rische Spiegelschicht 140 in dem optoelektronischen Halblei terbauelement eine Doppelfunktion.
Silber weist ein sehr gutes Reflexionsvermögen für von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement emittierte elektromag netische Strahlung auf. Insbesondere bei Verwendung von GaN- haltigen Materialien als erste und zweite Halbleiterschicht 120, 130 wird von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement 10 blaues oder grünes Licht emittiert, welches von der Strom aufweitungsschicht aus Silber besonders gut reflektiert wird. Darüber hinaus weist Silber eine hohe Querleitfähigkeit auf, so dass die erste und/oder zweite Halbleiterschicht 120, 130 mit einem niedrigen Kontaktwiderstand kontaktiert werden kann.
Wie beschrieben, ist es durch Verwendung einer silberhaltigen Stromaufweitungsschicht möglich, sowohl das Reflexionsvermögen der emittierten elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen als auch die Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterbau elements zu verbessern. Gleichzeitig werden durch die speziel- le Einkapselungsstruktur, die insbesondere durch die Anwesen heit des dielektrischen Spiegels 140 sichergestellt wird, Probleme verhindert, die sich bei Verwendung einer silberhal tigen Struktur innerhalb des Halbleiterbauelements ergeben könnten .
Gemäß Ausführungsformen kann sowohl die erste als auch die zweite Stromaufweitungsstruktur Silber enthalten. Es ist aber auch möglich, dass nur die erste oder nur die zweite Stromauf weitungsstruktur Silber enthält. In diesem Fall ist es ausrei chend, wenn ausschließlich diejenige Stromaufweitungsstruktur, welche Silber enthält, durch den dielektrischen Spiegel 140 eingekapselt ist. Beispielsweise kann in diesem Fall diejenige Stromaufweitungsstruktur, welche kein Silber enthält, nur teilweise von dem dielektrischen Spiegel umgeben sein. Weiter hin ist in diesem Fall ausreichend, wenn ausschließlich dieje nige Stromaufweitungsschicht 117, 137, welche Silber enthält, von der Kombination aus Kontaktschicht 116, 136 und Barrieren schicht 118, 138 vollständig umschlossen ist.
Der Schichtstapel aus erster Halbleiterschicht 120 und zweiter Halbleiterschicht 130 kann über einem transparenten Substrat 100, beispielsweise einem Saphirsubstrat ausgebildet sein. Ei ne erste Hauptoberfläche 105 des Substrats 100 ist von dem Halbleiterschichtstapel abgewandt. Die zweite Hauptoberfläche 110 des Substrats 100 kann strukturiert bzw. aufgeraut sein, um die Auskoppeleffizienz der erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen. Ein aktives Gebiet 125 kann zwischen erster und zweiter Halbleiterschicht 120, 130 angeordnet sein. Das aktive Gebiet 125 kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf- Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur" entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten .
Von dem Halbleiterbauelement 10 emittierte elektromagnetische Strahlung 15 wird beispielsweise über die erste Hauptoberflä che 105 des transparenten Substrats 100 ausgegeben. Ein weite rer Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung kann über Seitenflächen ausgegeben werden. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 stellt somit ein Flip-Chip-Bauelement dar, bei dem Kontakte zum Kontaktieren der Halbleiterschichten auf einer Seite des Halbleiterschichtstapels , die von der Emissionsoberfläche des Halbleiterbauelements abgewandt ist, angeordnet sind. Ein Teil der emittierten elektromagnetischen Strahlung wird auch seitlich emittiert, da derartige Arten von LEDs Volumenemitter sind.
Beispielsweise kann ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 130 in einem Randbereich 101 seitlich weggeätzt sein. Die dielekt rische Spiegelschicht 140 kann in diesem Randbereich 101 so angeordnet sein, dass sie die Grenzfläche zwischen isolieren dem Substrat 100 und zweiter Halbleiterschicht 130 bedeckt. Beispielsweise können durch eine derartige Anordnung der die lektrischen Spiegelschicht 140 Kurzschlüsse, beispielsweise zwischen dem ersten Bondpad 123 und der zweiten Halbleiter schicht 130 vermieden werden. Weiterhin kann ein Teil der ers ten Halbleiterschicht 120 entfernt sein, so dass es einerseits möglich ist, die zweite Halbleiterschicht 130 zu kontaktieren. Weiterhin kann der Übergang zwischen erster Halbleiterschicht 120, aktiven Gebiet 125 und zweiter Halbleiterschicht 130 mit der dielektrischen Spiegelschicht 140 bedeckt sein. Auf diese Weise lassen sich Kurzschlüsse zwischen erster und zweiter Halbleiterschicht 120, 130 vermeiden. Beispielsweise kann sich die dielektrische Spiegelschicht 140, wie in FIG. 1A gezeigt, entlang der Seitenflanke von sowohl der ersten Halbleiter schicht 120 als auch der zweiten Halbleiterschicht 130 erstre cken. Weiterhin kann die dielektrische Spiegelschicht 140 über dem freiliegenden Oberflächenbereich der zweiten Halbleiter schicht 130 und über der ersten Hauptoberfläche 127 der ersten Halbleiterschicht 120 angeordnet sein. Die dielektrische Spie gelschicht 140 kann somit das Halbleitermaterial von erster, zweiter Halbleiterschicht 120, 130 sowie des aktiven Gebiets 125 vollständig umschließen.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Randbereich 101 lo kal nicht von der dielektrischen Spiegelschicht 140 bedeckt sern .
Beispielsweise kann ein erstes Bondpad 123 über ein erstes Verbindungselement 122 mit der ersten Stromaufweitungsstruktur 115 verbunden sein. Ein zweites Bondpad 133 über ein zweites Verbindungselement 132 mit der zweiten Stromaufweitungsstruk- tur 135 verbunden sein. Beispielsweise können das erste Bond pad 123 und das zweite Bondpad 133 jeweils an einer von der ersten und zweiten Halbleiterschicht 120, 130 abgewandten ers ten Hauptoberfläche 113 der dielektrischen Spiegelschicht 140 angeordnet sein. Das erste oder zweite Bondpad kann beispiels weise aus einem Schichtstapel ausgebildet sein. Der Schicht stapel kann beispielsweise eine Haftschicht (nicht darge stellt) umfassen. Die Haftschicht kann beispielsweise aus Ti, Cr, Al, Mo, Ni oder W ausgebildet sein. Das Bondpad kann wei terhin eine Reflexionsschicht enthalten, die aus Ag, Al oder Rh hergestellt sein kann. Das Bondpad kann weiterhin eine Bar rierenschicht, beispielsweise aus Ti, Pt, Ni, Cr, Rh oder Ru und eine Einkapselungsschicht, beispielsweise aus Gold enthal ten. Das erste und das zweite Verbindungselement 122, 132 kön- nen sich jeweils durch die dielektrische Spiegelschicht 140 erstrecken .
Gemäß Ausführungsformen kann zusätzlich eine transparente Kon taktschicht 121 zwischen der ersten Halbleiterschicht 120 und der ersten Kontaktschicht 116 oder der ersten Stromaufwei tungsstruktur 115 angeordnet sein. Dadurch wird einerseits die Schottky-Barriere zur ersten Halbleiterschicht 120 verringert und damit der Kontaktwiderstand erniedrigt. Die transparente Kontaktschicht 121 kann beispielsweise eine größere laterale oder horizontale Ausdehnung als die erste Stromaufweitungs- struktur 115 haben. Weiterhin wird die Kontaktfläche zur ers ten Halbleiterschicht 120 vergrößert, wodurch eine homogenere Strominjektion erzielt wird. Zusätzlich wird dadurch, dass die transparente Kontaktschicht 121 transparent ist, die emit tierte Strahlung nicht absorbiert und die Effizienz des Bau elements durch die Anwesenheit der transparenten Kontakt schicht 121 nicht weiter beeinträchtigt. Die transparente Kon taktschicht 121 kann beispielsweise aus ITO aufgebaut sein. Eine Schichtdicke der transparenten Kontaktschicht 121 kann beispielsweise größer als 15 nm sein. Sie kann beispielsweise größer als 20 nm sein. Die Schichtdicke kann kleiner als 200 nm sein. Beispielsweise kann sie kleiner als 80 nm oder klei ner als 40 nm sein.
Fig. 1B zeigt eine Draufsicht auf die erste Hauptoberfläche 113 der dielektrischen Spiegelschicht 140. Wie in Fig. 1B dar gestellt ist, sind das erste und zweite Bondpad 123, 133 auf der ersten Hauptoberfläche 113 der dielektrischen Spiegel schicht angeordnet. Das erste Bondpad 123 ist über ein erstes Verbindungselement 122 mit der ersten Stromaufweitungsstruktur 115 verbunden. Die erste Stromaufweitungsstruktur 115 ist ge strichelt angedeutet, da sie innerhalb der dielektrischen Spiegelschicht 140 angeordnet ist. Das zweite Bondpad 133 ist über das zweite Verbindungselement 132 mit der zweiten Strom aufweitungsstruktur 135 verbunden. Die zweite Stromaufwei tungsstruktur 135 ist gestrichelt angedeutet, da sie innerhalb der dielektrischen Spiegelschicht 140 vergraben ist. Bei spielsweise kann die erste Stromaufweitungsstruktur 115 eine Breite dl haben. Die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 kann eine Breite d2 haben. Beispielsweise kann eine laterale Abmes sung der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur mehr als 1 gm betragen. Sie kann kleiner als 100 gm sein. Beispielswei se kann die Breite der Stromaufweitungsstruktur in einem Be reich von 2-30 pm, beispielsweise 3-10 pm liegen. Die Breite der Stromaufweitungsstruktur 115, 135 hängt von der Abmessung des optoelektronischen Halbleiterbauelements ab.
Fig. 2A zeigt eine Querschnittsansicht durch ein optoelektro nisches Halbleiterbauelement gemäß weiteren Ausführungsformen. Zusätzlich zu den in Fig. 1A dargestellten Komponenten des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist das in Fig. 2A dargestellte optoelektronische Halbleiterbauelement 10 ein dielektrisches Spiegelelement 142 auf, welches zwischen der transparenten Kontaktschicht 121 und der ersten Halbleiter schicht 120 in einem Bereich der ersten Stromaufweitungsstruk- tur 115 angeordnet ist. Das dielektrische Spiegelelement 142 kann in ähnlicher Weise wie die dielektrische Spiegelschicht 140 aufgebaut sein. Durch das dielektrische Spiegelelement 142 wird von den Halbleiterschichten 120, 130 emittierte elektro magnetische Strahlung reflektiert, bevor sie die erste Strom aufweitungsstruktur 115 erreicht hat. Alternativ kann das die lektrische Spiegelelement 142 auch durch eine dielektrische Schicht ersetzt sein.
Fig. 2B zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Aus führungsformen. Abweichend von den in Fig. 2A dargestellten Ausführungsformen weist das in Fig. 2B dargestellte Halblei terbauelement zusätzlich ein dielektrisches Spiegelelement 143 zwischen zweiter Kontaktschicht 136 und zweiter Halbleiter schicht 130 im Bereich der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 auf. Das zweite dielektrische Spiegelelement 143 kann eine ähnliche Struktur wie die dielektrische Spiegelschicht 140 ha ben. Durch die Anwesenheit des dielektrischen Spiegelelements 143 wird elektromagnetische Strahlung zurück in Richtung der ersten Hauptoberfläche 105 des Substrats 100 reflektiert, be vor es die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 erreicht hat. Alternativ kann das zweite dielektrische Spiegelelement auch durch eine dielektrische Schicht ersetzt sein.
Zur Herstellung des beschriebenen optoelektronischen Halblei terbauelements werden eine zweite Halbleiterschicht, gegebe nenfalls ein aktives Gebiet 125 sowie eine erste Halbleiter schicht 120 über einem isolierendem Substrat 100 über einer zweiten Hauptoberfläche eines isolierenden Substrats, bei spielsweise eines Saphirsubstrats, epitaktisch aufgewachsen . Die zweite Hauptoberfläche 110 des isolierenden Substrats 100 kann beispielsweise aufgeraut oder strukturiert sein, um die Auskoppeleffizienz der emittierten elektromagnetischen Strah lung zu erhöhen. Beispielsweise kann der aufgebrachte Halb leiterschichtstapel strukturiert werden, um eine Mesa zu ät zen. Genauer gesagt wird ein Teil der ersten Halbleiterschicht 120 und ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 130 zurückge ätzt, so dass sich der in beispielsweise Fig. 1A dargestellte stufenartige Aufbau der Halbleiterschichten ergibt.
Gegebenenfalls kann in einem nächsten Schritt ein dielektri sches Spiegelelement 142, 143 abgeschieden werden. Dieses die lektrische Spiegelelement 142, 143 ist in dem fertigen Bauele ment zwischen der ersten Halbleiterschicht 120 und der ersten Stromaufweitungsstruktur 115 bzw. zwischen der zweiten Halb- leiterschicht 130 und der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 angeordnet .
Anschließend kann eine transparente Kontaktschicht 121 über der ersten Halbleiterschicht 120 ausgebildet werden. Die transparente Kontaktschicht 121 wird ganzflächig über dem Wafer abgeschieden und durch ein nachfolgendes Ätzverfahren strukturiert. Bei diesem Ätzverfahren kann je nach Ausführung des optoelektronischen Bauelements, beispielsweise wenn es wie in den Fig. 2A oder 2B dargestellt, ausgeführt ist, ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 130 weggeätzt werden. Anschlie ßend werden die Schichten zur Ausbildung der ersten und zwei ten Stromaufweitungsstrukturen 115, 135 abgeschieden. Bei spielsweise wird zunächst eine Kontaktschicht 116, 136 abge schieden, gefolgt von einer Silberschicht 117, 137. Nach Strukturierung der Silberschicht 137, 117 wird nachfolgend ei ne Barrierenschicht 118, 138 derart abgeschieden, dass sie die freiliegende Oberfläche der Silberschicht 117, 137 sowie deren Seitenwände bedeckt. Nachfolgend werden die Schichten zur Aus bildung der dielektrischen Spiegelschicht 140 ganzflächig auf gebracht. Beispielsweise können die Schichten durch bekannte Verfahren aufgebracht werden. Gemäß Ausführungsformen kann nachfolgend ein Polierverfahren durchgeführt werden, um eine ebene oder planarisierte Topologie bereitzustellen. Gemäß wei teren Ausführungsformen kann die dielektrische Spiegelschicht 140 als Spin-on-Glass-Schicht („aufgeschleuderte Glasschicht") aufgebracht werden, um eine planarisierte Topologie bereitzu stellen .
Durch ein Ätzverfahren werden Öffnungen zur Kontaktierung der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur 115, 135 defi niert. So dann wird leitendes Material abgeschieden, das die in der dielektrischen Spiegelschicht 140 erzeugten Öffnungen füllt. Durch dieses Verfahren werden sowohl das erste und zweite Verbindungselement 122, 132 sowie das erste und zweite Bondpad 123, 133 ausgebildet.
Fig. 2C zeigt eine weitere Modifikation des in Fig. 2B darge stellten Halbleiterbauelements. Zusätzlich zu den in Fig. 2B dargestellten Elementen ist die transparente Kontaktschicht 121 derart ausgebildet, dass sie im Bereich der ersten Halb leiterschicht 120 direkt an die erste Halbleiterschicht 120 angrenzt. Weiterhin ist ein Teil 121a der transparenten Kon taktschicht beabstandet zu der ersten Halbleiterschicht 120 angeordnet. Darüber hinaus ist das dielektrische Spiegelele ment 142 zwischen dem beabstandeten Teil 121a der transparen ten Kontaktschicht und der transparenten Kontaktschicht 121 angeordnet. Auf diese Weise lässt sich eine laterale Aufwei tung der Kontaktfläche erzielen, wodurch eine homogenere Stro minjektion erreicht wird. Weiterhin ist es möglich, das die lektrische Spiegelelement 142 vorzusehen, wodurch ein größerer Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Richtung des Substrats 100 reflektiert wird. Beispielsweise kann die transparente Kontaktschicht 121 als eine Schicht über der ers ten Halbleiterschicht 120 und der zweiten Halbleiterschicht 130 ausgebildet werden und nachfolgend strukturiert werden.
Ein Großteil der Komponenten des in Fig. 2D dargestellten Halbleiterbauelements entspricht im wesentlich den in Figur 2B dargestellten Komponenten des Halbleiterbauelements. Abwei chend hiervon ist jedoch die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 in anderer Weise ausgebildet. Genauer gesagt ist die erste Halbleiterschicht 120 derart ausgebildet, dass sie im Bereich der zweiten Stromaufweitungsstruktur 135 nicht vollständig weggeätzt oder entfernt ist, sondern eine isolierte Insel 119 ausbildet. Die Insel 119 kann in einer zur Richtung des Quer schnitts senkrechten Richtung stegförmig ausgebildet sein. Die Kontaktschicht 136, die Stromaufweitungsschicht 137 aus Silber sowie die Barrierenschicht 138 sind derart ausgebildet, dass sie sich jeweils entlang der Insel 119 und dem angrenzenden aktiven Gebiet 125 bis zu der zweiten Halbleiterschicht 130 erstrecken. Die zweite Stromaufweitungsstruktur 135 kontak tiert somit nicht nur die zweite Halbleiterschicht 130, son dern auch isolierte Teile der ersten Halbleiterschicht 120. Da diese Teile jedoch vom übrigen Teil der ersten Halbleiter schicht 120 durch Trenngräben 149 abgetrennt sind, findet kein Kurzschluss zwischen erster Halbleiterschicht 120 und zweiter Halbleiterschicht 130 statt. Ein dielektrisches Spiegelelement 143 ist zwischen der Insel 119 und der angrenzenden Kontakt schicht 136 angeordnet. Das dielektrische Spiegelelement 143 bewirkt eine Reflexion der emittierten elektromagnetischen Strahlung und erhöht somit die Effizienz der Lichterzeugung. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann zusätzlich noch ein Teil der transparenten Kontaktschicht 121 angrenzend an die Kon taktschicht 136 und die zweite Halbleiterschicht 130 - ähnlich wie in Fig. 2B dargestellt - angeordnet sein.
Durch die in Fig. 2D dargestellte Ausgestaltung der zweiten Stromaufweitungsstruktur ist es möglich, das zweite dielektri sche Spiegelelement 143 zwischen der Kontaktschicht 136 und der zweiten Halbleiterschicht 130 durch eine einfache Verfah rensabwandlung vorzusehen. Genauer gesagt ist hierfür kein zu sätzlicher Prozessschritt erforderlich, sondern das zweite dielektrische Spiegelelement 143 lässt sich beispielsweise gleichzeitig mit dem ersten Spiegelelement 142 und ein nach folgendes Strukturierungsverfahren ausbilden. Anschließend kann beispielsweise die Mesa geätzt werden. Dadurch lässt sich ein Performancegewinn ohne zusätzliche Prozesskosten erzielen.
Fig. 3A zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch ei nen Teil einer optoelektronischen Vorrichtung 15 gemäß weite ren Ausführungsformen. Die optoelektronische Vorrichtung um- fasst einen ersten lichtemittierenden Bereich 1151 und einen zweiten lichtemittierenden Bereich 1152, die jeweils hinterei nander geschaltet sind und über eine Verbindungsstruktur 1134 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstruktur 1134 ist geeignet, die zweite Halbleiterschicht 130 des ersten licht emittierenden Bereichs 1151 mit der ersten Halbleiterschicht 120 des zweiten lichtemittierenden Bereichs 1152 zu verbinden.
Wie in Fig. 3A dargestellt ist, umfasst die optoelektronische Vorrichtung 15 ein transparentes Substrat 100, eine erste Halbleiterschicht 120 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, bei spielsweise p-leitend, sowie eine zweite Halbleiterschicht 130 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-leitend. Die zweite Halbleiterschicht 130 ist zwischen dem transparen ten Substrat 100 und der ersten Halbleiterschicht 120 angeord net. Die erste und die zweite Halbleiterschicht 120, 130 sind zu mindestens einem ersten und einem zweiten lichtemittieren den Bereich 1151, 1152 strukturiert. Die optoelektronische Vorrichtung weist weiterhin eine dielektrische Spiegelschicht 140 auf, die auf einer vom Substrat 100 angewandten Seite der ersten Halbleiterschicht 120 sowie an einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der Verbindungsstruktur 1134 angeordnet ist. Die Verbindungsstruktur 1134 enthält Sil ber. Die dielektrische Spiegelschicht kann wie unter Bezugnah me auf die FIG. 1A bis 2D beschrieben ausgeführt sein. Bei spielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht 140 mit ei ner derartigen Schichtdicke ausgebildet sein, dass sie sich von einer von der ersten Halbleiterschicht 120 zugewandten Seite bis zu einer von der ersten Halbleiterschicht abgewand ten Seite der Verbindungsstruktur 1134 erstreckt. Beispiels weise kann eine Schichtdicke der dielektrischen Spiegelschicht 140 größer als eine Schichtdicke der Verbindungsstruktur 1134 sein. Gemäß Ausführungsformen kann die Schichtdicke der die lektrischen Spiegelschicht deutlich größer als, beispielsweise mindestens doppelt so groß wie die Schichtdicke der Verbin dungsstruktur 1134 sein. Die Schichtdicke ist dabei jeweils in einer Aufwachsrichtung, beispielsweise senkrecht zur ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht 120 gemessen.
Beispielsweise können der erste und der zweite lichtemittie rende Bereich 1151, 1152 jeweils in ähnlicher Weise wie in den Figuren 1A, 2A, 2B, 2C und 2D dargestellt ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein aktiver Bereich 125 zwischen erster Halbleiterschicht 120 und zweiter Halbleiterschicht 130 ange ordnet sein. Die erste Halbleiterschicht 120 des ersten licht emittierenden Bereichs 1151 und die zweite Halbleiterschicht 130 des zweiten lichtemittierenden Bereichs 1152 können bei spielsweise in ähnlicher Weise wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1A bis 2D beschrieben elektrisch angeschlossen sein. Beispielsweise können sie über Stromaufweitungsstrukturen 115, 135 in der beschriebenen Weise elektrisch angeschlossen sein.
Gemäß Ausgestaltungen kann der Schichtstapel aus erster und zweiter Halbleiterschicht 120, 130 durch einen Trenngraben 150 strukturiert sein. Beispielsweise kann sich der Trenngraben 150 bis zu einer zweiten Hauptoberfläche 110 des Substrats 100 erstrecken. Die dielektrische Spiegelschicht 140 kapselt die Verbindungsstruktur 1134 ein. Beispielsweise ist die dielekt rische Spiegelschicht 140 so angeordnet, dass sie einen Rand der Mesa bedeckt und somit einen Kurzschluss zwischen erster und zweiter Halbleiterschicht 120, 130 verhindert. Die Verbin dungsstruktur 1134 kann eine Kontaktschicht 156 sowie eine an die Kontaktschicht 156 angrenzende Verbindungsschicht 157 aus Silber umfassen. Die Verbindungsschicht 157 kann aus Silber bestehen oder Silber umfassen. Beispielsweise kann die Verbin dungsschicht 157 einen Schichtstapel umfassen, bei dem mindes tens eine Schicht Silber enthält oder aus Silber besteht. Die Verbindungsstruktur 1134 kann ferner eine Barrierenschicht 158 aufweisen. Dabei kann eine Kombination aus der Kontaktschicht 156 und der Barrierenschicht 158 die Verbindungsschicht 157 aus Silber vollständig umschließen, in ähnlicher Weise wie vorstehend unter Bezug auf Fig. 1A diskutiert. Materialien und Schichtdicken von Kontaktschicht 156, Verbindungsschicht 157 und Barrierenschicht 158 können wie vorstehend unter Bezugnah me auf Fig. 1A jeweils für die Stromaufweitungsstrukturen 115, 135 diskutiert ausgestaltet sein. Gemäß Ausführungsformen kön nen entsprechende Schichten zur Ausbildung der jeweiligen Bar rierenschichten, Stromaufweitungsschichten, Verbindungsschich ten sowie Kontaktschichten durch gemeinsame Verfahren herge stellt werden. Beispielsweise kann jeweils ein Abscheidever fahren zum Abscheiden der jeweiligen Kontaktschichten, Strom- aufweitungs- oder Verbindungsschichten sowie Barrierenschich ten verwendet werden.
Beispielsweise kann eine transparente leitfähige Schicht 121 zwischen der Kontaktschicht 116 und der ersten Halbleiter schicht 120 angeordnet sein. Zusätzlich kann ein dielektri sches Spiegelelement 142 zwischen der Verbindungsstruktur 1134 und der ersten oder zweiten Halbleiterschicht 120, 130 ange ordnet sein. Weiterhin kann das dielektrische Spiegelelement 142 auch zwischen der Kontaktschicht 116 und einem Teil der ersten Halbleiterschicht 120 angeordnet sein. Das dielektri sche Spiegelelement 142 kann in ähnlicher Weise wie die die lektrische Spiegelschicht 140 aufgebaut sein. Durch die Anwe senheit des dielektrischen Spiegelelements kann emittierte elektromagnetische Strahlung wieder zurück in Richtung des transparenten Substrats 100 reflektiert werden. Beispielsweise kann die Verbindungsschicht aus Silber 157 über die Kontakt schicht 156 mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden sein. Weiterhin kann die Verbindungsschicht 157 aus Silber über die Kontaktschicht 156 oder die transparente Kontakt- Schicht 121 mit der ersten Halbleiterschicht 120 verbunden sein .
Fig. 3B zeigt eine schematische Draufsicht auf die zweite Hauptoberfläche 113 der dielektrischen Spiegelschicht 140.
Ein erstes Bondpad 1123 und ein zweites Bondpad 1133 sind je weils an der zweiten Hauptoberfläche 113 der dielektrischen Spiegelschicht 140 angeordnet. Das erste Bondpad 1123 ist über ein erstes Verbindungselement 1122 mit der ersten Stromaufwei tungsstruktur 1115 verbunden. Die erste Stromaufweitungsstruk- tur 1115 ist gestrichelt angedeutet, da sie innerhalb der die lektrischen Spiegelschicht 140 vergraben ist. Die erste Strom aufweitungsstruktur 1115 ist mit der ersten Halbleiterschicht 120 des ersten lichtemittierenden Bereichs 1151 elektrisch verbunden. Weiterhin ist das zweite Bondpad 1133 über ein zweites Verbindungselement 1132 mit einer zweiten Stromaufwei tungsstruktur 1135 elektrisch verbunden. Die zweite Stromauf weitungsstruktur 1135 ist gestrichelt angedeutet, da sie in nerhalb der dielektrischen Spiegelschicht 140 vergraben ist. Die zweite Stromaufweitungsstruktur 1135 ist mit der zweiten Halbleiterschicht 130 des zweiten lichtemittierenden Bereichs 1152 elektrisch verbunden. Generell können die erste Stromauf weitungsstruktur 1115 und die zweite Stromaufweitungsstruktur 1135 in ähnlicher Weise wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1A, 2A, 2B, 2C und 2D beschrieben ausgeführt sein. Beispiels weise kann mindestens eine der ersten und zweiten Stromaufwei tungsstrukturen 1115, 1135 Silber enthalten. Beispielsweise kann die erste und/oder zweite Stromaufweitungsstruktur eine erste oder zweite Kontaktschicht und eine an die erste oder zweite Kontaktschicht angrenzende erste oder zweite Stromauf weitungsschicht aus Silber umfassen. Eine Verbindungsstruktur 1134 ist zwischen dem ersten und zweiten lichtemittierenden Bereich 1151, 1152 angeordnet. Die Verbindungsstruktur 1134 ist ebenfalls gestrichelt angedeutet, da sie innerhalb der dielektrischen Spiegelschicht 140 vergraben ist. Die Verbin dungsstruktur 1134 ist wie unter Bezugnahme auf Fig. 3A be schrieben ausgeführt. Beispielsweise kann die Länge s eines lichtemittierenden Bereichs 1151, 1152 etwa 800 ym betragen, die Breite kann etwa 600 ym betragen, bei der Anordnung zwei ter lichtemittierender Bereiche hintereinander verdoppelt sich die Länge der optoelektronischen Vorrichtung. Beispielsweise kann eine Länge des Bereichs, in dem die Verbindungsstruktur 1134 angeordnet ist, etwa 5 bis 15 ym betragen.
Fig. 3C zeigt ein Schaltdiagramm der optoelektronischen Vor richtung 15, die in den Fig. 3A bzw. 3B dargestellt ist. Wie zu sehen ist, sind die beiden lichtemittierenden Bereiche 1151, 1152 in Reihe geschaltet, wobei die erste Halbleiter schicht des zweiten lichtemittierenden Bereichs über die Ver bindungsstruktur 1134 mit der zweiten Halbleiterschicht des ersten lichtemittierenden Bereichs 1151 verbunden ist. Durch eine derartige Hintereinanderschaltung lässt sich bei Anlegen einer entsprechend höheren Spannung eine höhere Leuchtdichte erzielen. Selbstverständlich können weitere lichtemittierende Bereiche kombiniert und in Reihe geschaltet werden. Beispiels weise kann dadurch eine skalierbare Spannung mit einem Wert, der dem Mehrfachen eines einzelnen lichtemittierenden Bereichs entspricht, verwirklicht werden. Beispielsweise können drei lichtemittierende Bereiche hintereinander geschaltet werden, mit einer Gesamtspannung von 3 x 3V = 9V.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen können auch weitere lichtemit tierende Bereiche parallel geschaltet werden. Beispielsweise kann eine optoelektronische Vorrichtung eine Parallelschaltung von hintereinander geschalteten lichtemittierenden Bereichen umfassen. Beispielsweise können 2 Anordnungen aus jeweils drei hintereinandergeschalteten lichtemittierenden Bereichen paral- lei zueinander geschaltet werden, so dass sich eine Anordnung aus 6 lichtemittierenden Bereichen ergibt.
Fig. 3D zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil der Verbindungsstruktur 1134 in einer zur Querschnittsebene der Figuren 3A und 3B senkrechten Ebene. Die Position des Quer schnitts ist in den Figuren 3A und 3B angedeutet. Wie zu sehen ist, ist die Verbindungsschicht 157 vollständig von der Kombi nation aus Kontaktschicht 156 sowie der Barrierenschicht 158 umschlossen. Weiterhin ist die Verbindungsstruktur 1134 voll ständig von der dielektrischen Spiegelschicht 140 umschlossen. Auf diese Weise wird die Verbindungsstruktur 157 vollständig eingekapselt und Probleme, die sich bei Verwendung einer Ver bindungsstruktur 1134 aus Silber ergeben könnten, werden ver mieden .
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements 10 gemäß weiteren Ausfüh rungsformen. Zusätzlich zu den in Fig. 1A gezeigten Komponen ten umfasst das optoelektronischen Bauelement zusätzlich Me tallstrukturen 155, die in der dielektrischen Spiegelschicht 140 vergraben sind und in einem Bereich, der in der Nähe der zweiten Hauptoberfläche der dielektrischen Spiegelschicht 140 positioniert ist, angeordnet sind. Die Kombination aus der dielektrischen Spiegelschicht 140 und der Metallstruktur 155 wird als „omnidirektionaler Spiegel" bezeichnet, da alle Win kel von einfallendem Licht reflektiert werden. Beispielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht 140 in Abhängigkeit von der Wellenlänge des emittierten Lichts bestimmte Winkel von einfallendem Licht (Bragg-Winkel ) nicht reflektieren. Dieser Teil des Lichts wird durch die Metallstrukturen 155 reflek tiert. Ein Material der Metallstruktur kann beispielsweise Silber, Aluminium, Rhodium, Titan, Platin, Palladium, Chrom, Nickel, Molybdän, Wolfram, Gold oder beliebige Kombinationen dieser Materialien umfassen. Beispielsweise kann die Metall struktur 155 als Schichtstapel aus verschiedenen Schichten der genannten Materialien aufgebaut sein. Zusätzlich kann bei spielsweise der Schichtstapel Klebstoffschichten wie bei spielsweise ITO enthalten. Gemäß Ausführungsformen kann die Metallstruktur 155 aus Aluminium bestehen oder Aluminium ent halten und eine Schichtdicke von mehr als 50 nm, beispielswei se weniger als 200 nm, beispielsweise in einem Bereich vom 70- 130 nm enthalten. Die Metallstruktur 155 sollte von dem ersten und zweiten Verbindungselement 122, 132 sowie von dem ersten und zweiten Bondpad 123, 133 elektrisch isoliert sein. Wie in
Fig. 4 dargestellt, kann beispielsweise ein Teil der die lektrischen Spiegelschicht zwischen Metallstruktur 155 und ei nem angrenzenden Bondpad angeordnet sein. Gemäß weiteren Aus führungsformen kann aber auch eine beliebige dielektrische Schicht zwischen der Metallstruktur 155 und dem ersten oder zweiten Bondpad 123, 133 angeordnet sein.
Fig. 5 fasst das beschriebene Verfahren zusammen. Ein Verfah ren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauele ments umfasst das Ausbilden (S100) eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeits typ und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leit fähigkeitstyp umfasst, über einem transparenten Substrat, wo bei die zweite Halbleiterschicht zwischen der ersten Halb leiterschicht und dem Substrat angeordnet ist und eine erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halb leiterschicht vorliegt. Das Verfahren umfasst weiterhin das Ausbilden (S110) einer ersten Stromaufweitungsstruktur, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, und einer zweiten Stromaufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halb leiterschicht verbunden ist, jeweils auf der Seite der ersten Hauptoberfläche, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Stromaufweitungsstrukturen Silber enthält. Das Verfahren um fasst darüber hinaus das Ausbilden (S120) einer dielektrischen Spiegelschicht auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht sowie an einer von der ersten Halb leiterschicht abgewandten Seite der ersten oder zweiten Strom- aufweitungsStruktur .
Beispielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht mit einer derartigen Schichtdicke ausgebildet werden, dass sie sich von einer von der ersten Halbleiterschicht 120 zugewandten Seite bis zu einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Sei te der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur, die Sil ber enthält, erstreckt.
Wie beschrieben ist kann somit das optoelektronische Halblei terbauelement 10 in einfacher Weise hergestellt werden. Weite re Schritte, die in dieser Beschreibung beschrieben sind oder die geeignet sind, in dieser Beschreibung enthaltene Elemente herzustellen, können hinzugefügt werden.
Fig. 6 zeigt ein optoelektronisches Element 20 gemäß Ausfüh rungsformen. Das optoelektronische Element 20 umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 oder die optoelekt ronische Vorrichtung 15 gemäß Ausführungsformen. Wie beschrie ben ist, stellt das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 oder die optoelektronische Vorrichtung 15 jeweils ein Flip- Chip-Bauelement dar. Ein FlipChip-Bauelement kann in einfacher Weise ohne Drahtbonden elektrisch kontaktiert werden. Mögliche Anwendungsbereiche von optoelektronischen Halbleiterbauelele menten 10 oder optoelektronischen Vorrichtungen 15 liegen so mit im Bereich der flexiblen Filamente bzw. LED-Leuchtfäden .
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas- sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 optoelektronisches Halbleiterbauelement
15 optoelektronische Vorrichtung
20 optoelektronisches Element
100 Substrat
101 Randbereich
105 erste Hauptoberfläche des Substrats
110 zweite Hauptoberfläche des Substrats
113 erste Hauptoberfläche der dielektrischen
SpiegelSchicht
115, 1115 erste Stromaufweitungsstruktur
116 erste Kontaktschicht
117 erste Stromaufweitungsschicht
118 erste Barrierenschicht
119 Steg
120 erste Halbleiterschicht
121 transparente Kontaktschicht
121a Teil der transparenten Kontaktschicht
122, 1122 erstes Verbindungselement
123, 1123 erstes Bondpad
125 aktives Gebiet
127 erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiter schicht
130 zweite Halbleiterschicht
132, 1132 zweites Verbindungselement
133, 1133 zweites Bondpad
1134 VerbindungsStruktur
135, 1135 zweite Stromaufweitungsstruktur
136 zweite Kontaktschicht
137 zweite Stromaufweitungsschicht
138 zweite Barrierenschicht
140 dielektrische Spiegelschicht
142 dielektrisches Spiegelelement 143 dielektrisches Spiegelelement
149 Trenngraben
150 Trenngraben
1151 erster lichtemittierender Bereich 1152 zweiter lichtemittierender Bereich
155 Metallstruktur
156 KontaktSchicht
157 VerbindungsSchicht
158 Barrierenschicht

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10), umfas send :
eine erste Halbleiterschicht (120) von einem ersten Leitfähigkeitstyp mit einer ersten Hauptoberfläche (127);
eine zweite Halbleiterschicht (130) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf einer von der ersten Hauptoberflä che (127) der ersten Halbleiterschicht (120) abgewandten Seite angeordnet ist;
eine erste Stromaufweitungsstruktur (115), die mit der ersten Halbleiterschicht (120) elektrisch leitend verbunden ist, auf der Seite der ersten Hauptoberfläche (127);
eine zweite Stromaufweitungsstruktur (135), die mit der zweiten Halbleiterschicht (130) elektrisch leitend verbunden ist, auf der Seite der ersten Hauptoberfläche (127), und
eine dielektrische Spiegelschicht (140), die auf der Seite der ersten Hauptoberfläche (127) der ersten Halbleiter schicht (120) ,
wobei mindestens eine der ersten und zweiten Stromauf weitungsstrukturen (115, 135) Silber enthält,
wobei die dielektrische Spiegelschicht (140) mit einer derartigen Schichtdicke ausgebildet ist, dass sie sich von ei ner von der ersten Halbleiterschicht (120) zugewandten Seite bis zu einer von der ersten Halbleiterschicht (120) abgewand ten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur (115, 135), die Silber enthält, erstreckt.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1, bei dem die dielektrische Spiegelschicht (140) an Seitenwände der ersten und/oder der zweiten Stromaufweitungs- struktur (115, 135) angrenzt.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1 oder 2, bei dem die erste Stromaufweitungsstruktur (115) eine erste Kontaktschicht (116) und eine an die erste Kontaktschicht (116) angrenzende erste Stromaufweitungsschicht (117) aus Silber umfasst.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 3, bei dem die erste Stromaufweitungsstruktur (115) ferner eine erste Barrierenschicht (118) aufweist, wobei eine Kombination aus der ersten Kontaktschicht (116) und der ersten Barrierenschicht (118) die erste Stromaufweitungsschicht (117) aus Silber vollständig umschließt.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Stromaufwei tungsstruktur (135) eine zweite Kontaktschicht (136) und eine an die zweite Kontaktschicht (136) angrenzende zweite Strom aufweitungsschicht (137) aus Silber umfasst.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 5, bei dem die zweite Stromaufweitungsstruktur (135) ferner eine zweite Barrierenschicht (138) aufweist, wobei eine Kombination aus der zweiten Kontaktschicht (136) und der zwei ten Barrierenschicht (138) die zweite Stromaufweitungsschicht (137) aus Silber vollständig umschließt.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem ersten und ei nem zweiten Bondpad (123, 133), wobei das erste Bondpad (123) über ein erstes Verbindungselement (122) mit der ersten Strom aufweitungsstruktur (115) verbunden ist und das zweite Bondpad (133) über ein zweites Verbindungselement (132) mit der zwei ten Stromaufweitungsstruktur (135) verbunden ist, das erste und zweite Bondpad (123, 133) jeweils an einer von der ersten und zweiten Halbleiterschicht (120, 130) abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht (140) angeordnet sind und das erste und zweite Verbindungselement (122, 132) sich jeweils durch die dielektrische Spiegelschicht (140) erstrecken.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, ferner mit einer transparenten leitfä higen Schicht (121) zwischen der ersten Kontaktschicht (116) der ersten Stromaufweitungsstruktur (115) und der ersten Halb leiterschicht (120).
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 8, ferner mit einem dielektrischen Spiegelelement (142) zwischen der transparenten leitfähigen Schicht (121) und der ersten Halbleiterschicht (120).
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem dielektrischen Spiegelelement (143) zwischen zweiter Halbleiterschicht (130) und zweiter Stromaufweitungsstruktur (135).
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste und zweite Halbleiterschicht (120, 130) über einem transparenten Substrat (100), welches eine erste Hauptoberfläche (105) aufweist, auf einer von der ersten Hauptoberfläche (105) des Substrats (100) abgewandten Seite angeordnet sind, und erzeugte elektromagne tische Strahlung (15) über die erste Hauptoberfläche (105) des Substrats (100) emittiert wird.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Stromaufwei tungsstruktur (135) an einen Teil (119) der ersten Halbleiter schicht (120) angrenzt, wobei der Teil (119) der ersten Halb- leiterschicht (120) von der ersten Stromaufweitungsstruktur (115) isoliert ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Metallstruktur (155), die in der dielektrischen Spiegelschicht (140) angeord net ist oder an eine von der ersten Halbleiterschicht (120) abgewandte Seite der dielektrischen Spiegelschicht (140) an grenzt .
14. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements , umfassend :
Ausbilden (S100) eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, über einem transparenten Substrat, wobei die zweite Halbleiterschicht zwischen der ersten Halbleiterschicht und dem Substrat angeordnet ist und eine erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht auf einer von der zweiten Halbleiter schicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht vor liegt ;
Ausbilden (S110) einer ersten Stromaufweitungsstruktur, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, und einer zweiten Stromaufweitungsstruktur, die mit der zweiten Halb leiterschicht verbunden ist, jeweils auf der Seite der ersten Hauptoberfläche, wobei mindestens eine der ersten und zweiten Stromaufweitungsstrukturen Silber enthält;
Ausbilden (S120) einer dielektrischen Spiegelschicht auf der Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halb leiterschicht, wobei die dielektrische Spiegelschicht mit ei ner derartigen Schichtdicke ausgebildet wird, dass sie sich von einer von der ersten Halbleiterschicht (120) zugewandten Seite bis zu einer von der ersten Halbleiterschicht abgewand- ten Seite der ersten oder zweiten Stromaufweitungsstruktur, die Silber enthält, erstreckt.
15. Optoelektronische Vorrichtung (15), welche
ein transparentes Substrat (100),
eine erste Halbleiterschicht (120) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;
eine zweite Halbleiterschicht (130) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die zwischen dem transparenten Substrat (100) und der ersten Halbleiterschicht (120) angeordnet ist, umfasst,
wobei die erste und die zweite Halbleiterschicht (120, 130) zu mindestens einem ersten und einem zweiten lichtemit tierenden Bereich (1151, 1152) strukturiert sind und die opto elektronische Vorrichtung ferner
eine Verbindungsstruktur (1134), welche geeignet ist, die zweite Halbleiterschicht (130) des ersten lichtemittieren den Bereichs (1151) mit der ersten Halbleiterschicht (120) des zweiten lichtemittierenden Bereichs (1152) zu verbinden und welche Silber enthält, sowie
eine dielektrische Spiegelschicht (140) aufweist, die auf einer vom Substrat (100) abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht (130), und auf einer vom Substrat abgewand ten Seite der ersten Halbleiterschicht (120) mit einer derar tigen Schichtdicke ausgebildet ist, dass sie sich von einer von der ersten Halbleiterschicht (120) zugewandten Seite bis zu einer von der ersten Halbleiterschicht (120) abgewandten Seite der Verbindungsstruktur (1134) erstreckt.
16. Optoelektronische Vorrichtung (15) nach Anspruch 15, bei dem die dielektrische Spiegelschicht (140) an Seitenwände der Verbindungsstruktur (1134) angrenzt.
17. Optoelektronische Vorrichtung (15) nach Anspruch 15 o- der 16, bei dem die Verbindungsstruktur (1134) eine Kontakt schicht (156) und eine an die Kontaktschicht (156) angrenzende erste Verbindungsschicht (157) aus Silber umfasst.
18. Optoelektronische Vorrichtung (15) nach Anspruch 17, bei dem die Verbindungsstruktur (1134) ferner eine Barrieren schicht (158) aufweist, wobei eine Kombination aus der Kon taktschicht (157) und der Barrierenschicht (158) die Kontakt- Schicht (157) aus Silber vollständig umschließt.
19. Optoelektronisches Element mit dem optoelektronischen Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder der optoelektronischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18.
20. Optoelektronische Element nach Anspruch 19, bei dem das optoelektronische Element ein LED-Leuchtfaden ist.
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