WO2020035413A1 - Optoelectronic semiconductor component having a carrier element comprising an electrically conductive material - Google Patents

Optoelectronic semiconductor component having a carrier element comprising an electrically conductive material Download PDF

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    • H01L33/647Heat extraction or cooling elements the elements conducting electric current to or from the semiconductor body

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 has for its object to provide an improved optoelectronic semiconductor component.
  • An optoelectronic semiconductor component comprises an optoelectronic semiconductor chip which is suitable for emitting electromagnetic radiation and a first semiconductor Layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first current distribution layer.
  • the first semiconductor layer is arranged on a side facing away from a first main surface of the second semiconductor layer. Electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip is emitted via the first main surface of the second semiconductor layer.
  • the first current distribution layer is arranged on the side of a first main surface of the first semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor component furthermore has a carrier element which comprises an electrically conductive material, is arranged on a side of the first main surface of the first semiconductor layer and extends in the vertical direction along an edge of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the electrically conductive material is connected to the second semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer.
  • the transparent conductive layer can be formed over the entire surface of the second semiconductor layer.
  • a surface of the transparent conductive layer can be roughened.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a second current distribution structure which is arranged above the first main surface of the second semiconductor layer and is connected to the second semiconductor layer and the electrically conductive material of the carrier element.
  • the second power distribution structure can consist of one transparent material.
  • the second current distribution structure can consist of an opaque material.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a metallic mirror layer which is arranged between the second semiconductor layer and the first current distribution layer.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a first contact element which is connected to the first current distribution layer, and a second contact element which is connected to the conductive material of the carrier element, the first and the second contact element in each case on one side of the first main surface the first semiconductor layer are arranged.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a mold material between the first and the second contact element.
  • the first contact element is arranged within an opening arranged in the carrier element.
  • the first and the second semiconductor layer can each contain GaN.
  • the first conductivity type can be p-type and the second conductivity type can be n-type.
  • the carrier element can consist of conductive material.
  • a horizontal dimension of the semiconductor chip can be less than 100 ⁇ m.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises forming a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first semiconductor layer of a first conductivity type over a growth substrate, the second semiconductor layer being arranged on a side facing away from a first main surface of the first semiconductor layer and a first main surface of the second semiconductor layer on the Side of the growth substrate is arranged.
  • the method further comprises forming a first current distribution layer over that of the first semiconductor layer, forming a carrier element, which comprises an electrically conductive material, on one side of the first main surface of the first semiconductor layer, the carrier element extending in a vertical direction along one Edge of the first semiconductor layer extends and the electrically conductive material is connected to the second semiconductor layer and the detachment of the growth substrate after forming the carrier element.
  • a carrier element which comprises an electrically conductive material
  • the method may further include forming a first contact element in electrical contact with the first current distribution layer and forming a second contact element in electrical contact with the conductive material of the support member, the first and second contact members each on one side of the first Main surface of the first semiconductor layer are arranged.
  • the method may further comprise forming a molding material between the first contact element and the second contact element, the molding material being formed before the growth substrate is detached.
  • the method may further comprise forming a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer.
  • FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • FIG. 1B shows a schematic plan view of a part of the optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. IC shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • FIG. 2A shows a schematic cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • FIG. 2B shows a schematic plan view of a part of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 3A shows a schematic cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • FIG. 3B shows a schematic plan view of a part of an optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 4A shows a workpiece in the production of the described optoelectronic semiconductor component.
  • FIG. 4B summarizes a method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device.
  • 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 on a growth substrate made of a second semiconductor material or of an insulating material, for example Sapphire, have grown. 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, by means of, for example green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, Al-GaP, and other semiconductor materials such as AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, diamond, hexagonal BN and combinations 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”, as used in this description, 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 die or a chip, 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.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view through part of an optoelectronic semiconductor component 10.
  • An optoelectronic semiconductor component 10 comprises an optoelectronic semiconductor chip 15 which is suitable for emitting electromagnetic radiation 20.
  • the optoelectronic semiconductor chip 15 has 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 optoelectronic semiconductor chip 15 also has a first current distribution layer 125 which is electrically connected to the first semiconductor layer 120.
  • the first and second semiconductor layers 120, 130 are stacked one above the other.
  • the first semiconductor layer 120 is arranged on a side facing away from a first main surface 145 of the second semiconductor layer 130.
  • Electromagnetic radiation 20 emitted by the optoelectronic semiconductor chip 15 is output via the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130.
  • the first power distribution layer 125 is on the side the first main surface
  • the optoelectronic semiconductor component 10 also has a carrier element 135.
  • the carrier element 135 comprises an electrically conductive material 132 and is arranged on one side of the first main surface 144 of the first semiconductor layer 120.
  • the carrier element extends in the vertical direction along an edge of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the electrically conductive material 132 of the carrier element 135 is connected to the second semiconductor layer 130.
  • the carrier element 135 can consist entirely of one or more conductive materials. According to further embodiments, however, it can also be constructed from an insulating material and coated with one or more conductive layers.
  • the carrier element 135 carries the semiconductor chip 15.
  • the carrier element 135 extends along a side surface of the semiconductor chip 15 to a height of the second semiconductor layer 130.
  • an upper side of the carrier element 135 can be arranged in the vicinity of the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130.
  • the electrically conductive material 132 of the carrier element 135 can be connected directly to the second semiconductor layer 130.
  • connecting elements may provide electrical contact between the second semiconductor layer 130 and the conductive material of the carrier element 135.
  • contact elements can provide electrical contact at the edge of the second semiconductor layer 130 with the electrically conductive material of the carrier element.
  • the contact elements can also be formed by a current distribution structure or a transparent electrode layer can be realized.
  • an active region 115 can be arranged between the first and second semiconductor layers 120, 130.
  • the active region 115 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 has no significance with regard to the dimensionality of the quantization. It therefore includes, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots, as well as any combination of these layers.
  • a mirror layer 124 can be provided between the first semiconductor layer and the first current distribution layer 125.
  • the mirror layer can contain silver or be made of silver or contain zinc oxide or be made of zinc oxide.
  • a mirror layer 124 made of silver can be completely enclosed by the first current distribution layer 125 and thus encapsulated, as a result of which a migration of silver ions, which could take place for example in the presence of moisture, is prevented or suppressed.
  • An insulation layer 138 is arranged between the first power distribution layer 125 and the carrier element 135.
  • a first contact element 127 can be provided on the side of the semiconductor chip 15 facing away from the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 in order to contact the first current distribution layer 125.
  • the first contact element 127 can be arranged within an opening formed in the carrier element 135.
  • the first contact element 127 can be isolated by an insulation material 141 be electrically insulated from the carrier element 135.
  • the insulation material 141 can comprise silicon nitride, silicon oxide or a mixture of these materials.
  • a contact layer 128, for example made of titanium, can be arranged between the insulation material 141 and the first contact element 127.
  • a first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 can be roughened in order to provide an improved coupling-out efficiency of the semiconductor component.
  • the second semiconductor layer 130 is connected via the carrier element 135. Furthermore, the first semiconductor layer 120 can be connected to a suitable connection via the first current distribution layer 125 and the first contact element 127. In this way, it is possible to electrically connect the optoelectronic semiconductor component without using the active surface of the semiconductor chip 15, for example for contact feedthroughs or knotting, and thus not for an emission of electromagnetic radiation.
  • a length d of the semiconductor chip can be less than 50 gm.
  • the chip size d can be less than 40 gm or less than 10 pm.
  • the chip size d can be larger than 500 nm, for example larger than 1 pm.
  • the chip size d can be measured in the lateral direction and, for example, correspond to the length of a side surface if the semiconductor chip is of a rectangular shape. Due to the small chip size d, it is possible to efficiently electrically connect the second semiconductor layer 130, even if the transverse conductivity of the semiconductor material used is not very large.
  • the first and second semiconductor layers 120, 130 can be a GaN contain semiconductor material.
  • the carrier element 135 can for example be a nickel layer, for example with a layer thickness of more than 5 gm, for example more than 7 gm, for example 10 gm or more.
  • one or more intermediate layers 134 may be provided between the insulation layer 138 and the layer of conductive material 132.
  • the intermediate layer 134 can be, for example, a growth-promoting seed layer, which can be conductive.
  • it can contain Ti2oPt2o and gold.
  • an adhesion-promoting layer for example made of titanium, can be provided between the intermediate layer 134 and the layer of conductive material 132, for example with a layer thickness of less than 50 nm.
  • carrier element 135 thus encompasses the conductive layers which are formed adjacent and largely conform to the layer of conductive material 132.
  • the layers belonging to the carrier element 135 can in particular extend along the edge of the optoelectronic semiconductor chip 15. In particular, extend the conductive intermediate layer 134 or the electrically conductive material 132 of the carrier element along the edge of the optoelectronic semiconductor chip 15, for example to a height of the second semiconductor layer 1.
  • the first semiconductor layer 120 can be separated from the conductive intermediate layer 134 or the electrically conductive via an insulation layer 138 Insulated material 132 of the carrier element
  • the conductive intermediate layer 134 or the electrically conductive material 132 of the carrier element can be electrically connected to the second semiconductor layer at the edge of the optoelectronic semiconductor chip
  • the conductive intermediate layer 134 is suitable, for example, for connecting the electrically conductive material 132 of the carrier element to the second semiconductor layer 130.
  • FIG. 1B shows a plan view of the optoelectronic semiconductor component 10. As can be seen, the optoelectronic semiconductor chip 15 is surrounded in a ring by the carrier element 135 or the intermediate layer 134 of the carrier element 135.
  • the shape of the optoelectronic semiconductor component 10 need not necessarily be square, but can take any shape.
  • An exposed surface of the semiconductor chip 15 is the surface of the second semiconductor layer 130.
  • the second semiconductor layer 130 is electrically conductively connected to the electrically conductive material 132 of the carrier element 135.
  • FIG. IC shows a cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • the in FIG. IC shown optoelectronic semiconductor component comprises contact elements 127, 137.
  • the first contact element 127 is electrically conductively connected to the first current distribution layer 125, optionally via the contact layer 128.
  • the second contact element 137 is electrically conductively connected to the electrically conductive material of the carrier element 135, optionally via a further contact layer 133, which can be constructed, for example, from titanium.
  • the first and second contact elements 127, 137 can be realized by nickel or copper elements, for example with a layer thickness of more than 50 ⁇ m, for example approximately 100 ⁇ m.
  • a first connection area 126 can be arranged on the exposed surface of the first contact element 127, and a second connection area 136 can be arranged on the exposed surface of the second contact element 137.
  • the first and second connection areas 126, 136 can each be realized, for example, by a NiAu alloy with a layer thickness of less than 300 nm, for example less than 150 nm, for example more than 100 nm.
  • An intermediate layer 139 for example made of an insulating material, may be arranged between the first current distribution layer 125 and the insulation layer 138.
  • the structure of semiconductor chip 15 and carrier element 135 and contact elements 127, 137 can also be molded in a suitable molding material or a casting compound 140.
  • the molding material 140 can contain a permanent photoresist material, silicone, epoxy resin or a mixture of these materials.
  • FIG. 2A shows a cross-sectional view of a semiconductor device according to further embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor component additionally has a second current distribution structure 152 which is arranged above the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 and is electrically connected to the latter.
  • the second current distribution structure 152 may have been produced by depositing a conductive layer over the entire area and subsequently structuring it.
  • a material of the second current distribution structure 152 can be transparent or opaque, for example.
  • the width of the second current distribution structure 152 is dimensioned such that the second semiconductor layer 130 is shaded as little as possible.
  • the second current distribution structure 152 is electrically connected to the electrically conductive material 132 of the carrier element 135.
  • the second current distribution structure 152 can be produced from a transparent conductive material, for example ITO (“indium tin oxide”) or indium zinc oxide.
  • FIG. 2B shows a schematic plan view of a part of the optoelectronic component.
  • the second current distribution structure 152 may be formed in strips.
  • the second current distribution structure 152 is arranged above the second semiconductor layer 130.
  • the optoelectronic semiconductor chip 15 is surrounded by the carrier element 135, for example by the electrically conductive intermediate layer 134.
  • the second current distribution structure 152 is connected to the layer of electrically conductive material 132 of the carrier element 135 via the intermediate layer 134.
  • FIG. 3A shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments. Deviating from that in FIG. IC embodiment is here arranged over the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 over the entire surface, a transparent electrode layer 150.
  • the transparent electrode layer 150 can contain or consist of a transparent conductive oxide, for example ITO (“indium tin oxide”).
  • the transparent electrode layer 150 can be connected to the electrically conductive material of the carrier element 135.
  • the transparent electrode layer 150 is connected to the electrically conductive intermediate layer 134 of the carrier element 135.
  • a surface of the transparent electrode layer 150 can be roughened in order to increase the coupling-out efficiency of the optoelectronic component.
  • FIG. 3B shows a top view of the optoelectronic semiconductor component.
  • the transparent electrode layer 150 is arranged over the entire surface above the surface of the semiconductor chip 15 and is electrically conductively connected to the electrically conductive material of the carrier element 135.
  • the carrier element 135 surrounds the optoelectronic semiconductor chip 15 in a ring.
  • the intermediate layer 134 can make electrical contact between the electrically conductive material of the carrier element 135 and the second Provide semiconductor layer 130.
  • the provision of a transparent electrode layer 150 or a second current distribution structure made of an electrically conductive material is advantageous if the transverse conductivity of the second semiconductor layer 130 is not sufficient to ensure adequate contacting of the second semiconductor layer 130 in the entire area over the entire size of the semiconductor chip 15 provide.
  • FIG. 4A shows a workpiece in the production of the described optoelectronic semiconductor component 10.
  • the second semiconductor layer 130 optionally the active region 115 and the first semiconductor layer 120 are grown epitaxially on a suitable growth substrate 100, for example a sapphire substrate.
  • the mirror layer 124 and the first current distribution layer 125 are formed over the grown layer stack.
  • An insulation layer 138 is then applied over the resulting structure.
  • the insulation layer 138 can comprise, for example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide with different stoichiometric ratios, mixtures of these dielectrics or other dielectric materials.
  • the carrier element 135 is then formed.
  • the intermediate layer 134 can be, for example, a growth-promoting inoculation layer that can be conductive.
  • the intermediate layer 134 can contain Ti2oPt2o and gold.
  • an adhesion-promoting layer for example made of titanium, can be provided between the intermediate layer 134 and the layer made of conductive material 132.
  • the conductive material 132 may contain nickel or consist of nickel and be electroplated. An opening for contacting the first current distribution layer 125 is then formed in the carrier element 135.
  • first and the second contact element 127, 137 are formed.
  • the first and second contact elements 127, 137 may contain nickel or copper or consist of these materials.
  • the first and second contact elements 127, 137 can, for example, be grown electrically. Then the grown structure, while still on the growth substrate, is molded in using a suitable molding material. Examples of suitable molding processes include compression molding, transfer molding, hot pressing, casting or introducing a permanent photoresist material.
  • the wafer is bonded to a temporary carrier.
  • the back is then ground back to a total layer thickness of less than 200 ⁇ m, for example approximately 120 ⁇ m.
  • a metallization tion to form the first and second connection areas 126, 136 on the first and second contact elements 127, 137.
  • the wafer is separated into individual LED chips.
  • FIG. 4B summarizes the described method.
  • a method of manufacturing an optoelectronic semiconductor component (10) comprises forming (S100) a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first semiconductor layer of a first conductivity type over a growth substrate, the second semiconductor layer on one of a first main surface of the is arranged on the side facing away from the first semiconductor layer and a first main surface of the second semiconductor layer is arranged on the side of the growth substrate.
  • the method further includes forming (S110) a first current distribution layer over that of the first semiconductor layer and forming (S120) a carrier element comprising an electrically conductive material on one side of the first main surface of the first semiconductor layer, the carrier element extends in the vertical direction along an edge of the first semiconductor layer and the electrically conductive material is connected to the second semiconductor layer.
  • the method also includes detaching (S140) the growth substrate after forming the support member.
  • the method further comprises forming (S125) a first contact element in electrical contact with the first current distribution layer and forming a second contact element in electrical contact with the conductive material of the carrier element, the first and the second contact element in each case on one side of the first main surface the first semiconductor layer are arranged.
  • the method may also form (S130) a Include molding material between the first contact element and the second contact element, wherein the molding material is formed prior to detaching the growth substrate.
  • the method may further comprise forming (S145) a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer.

Abstract

An optoelectronic semiconductor component (10) comprises an optoelectronic semiconductor chip (15) suitable for emitting electromagnetic radiation (20) and having a first semiconductor layer (120) of a first conductivity type, a second semiconductor layer (130) of a second conductivity type, and also a first current distribution layer (125). In this case, the first semiconductor layer (120) is arranged on a side facing away from a first main surface (145) of the second semiconductor layer (130). Electromagnetic radiation (20) emitted by the optoelectronic semiconductor chip (15) is output via the first main surface (145) of the second semiconductor layer (130). The first current distribution layer (125) is arranged on the side of a first main surface (144) of the first semiconductor layer (120). The optoelectronic semiconductor component furthermore has a carrier element (135), which comprises an electrically conductive material (132), is arranged on a side of the first main surface (144) of the first semiconductor layer (120) and extends in a vertical direction along an edge of the optoelectronic semiconductor chip (15). The electrically conductive material (132) is connected to the second semiconductor layer (130).

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT EINEM  OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR COMPONENT WITH ONE
TRÄGERELEMENT, WELCHES EIN ELEKTRISCH LEITENDES MATERIAL  SUPPORT ELEMENT, WHICH IS AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE MATERIAL
UMFASST  INCLUDES
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 119 734.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. This patent application claims the priority of German patent application DE 10 2018 119 734.9, the disclosure content of which is hereby incorporated by reference.
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. A light emitting diode (LED) is a light emitting device based on semiconductor materials. For example, 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.
Generell werden neue Konzepte gesucht, mit denen bei fort schreitender Miniaturisierung der optoelektronischen Halblei terbauelemente eine elektrische Kontaktierung der Halbleiter schichten verbessert werden kann und gleichzeitig die Effizi enz des optoelektronischen Halbleiterbauelements nicht beein trächtigt wird. In general, new concepts are sought with which, as miniaturization of the optoelectronic semiconductor components continues, an electrical contacting of the semiconductor layers can be improved and at the same time the efficiency of the optoelectronic semiconductor component is not impaired.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Ver fügung zu stellen. The present invention has for its object to provide an improved optoelectronic semiconductor component.
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. According to the present invention, the object is achieved by the subject matter and the method of the independent claims. Advantageous further developments are defined in the dependent patent claims.
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip, der geeignet ist, elektro magnetische Strahlung zu emittieren und eine erste Halbleiter- Schicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine zweite Halb leiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp sowie eine erste Stromverteilungsschicht aufweist. Die erste Halbleiter schicht ist auf einer von einer ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite angeordnet. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagne tische Strahlung wird über die erste Hauptoberfläche der zwei ten Halbleiterschicht ausgegeben wird. Die erste Stromvertei lungsschicht ist auf der Seite einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist ferner ein Trägerelement auf, wel ches ein elektrisch leitendes Material umfasst, auf einer Sei te der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht an geordnet ist und sich in vertikaler Richtung entlang einem Rand des optoelektronischen Halbleiterchips erstreckt. Dabei ist das elektrisch leitende Material mit der zweiten Halb leiterschicht verbunden. An optoelectronic semiconductor component comprises an optoelectronic semiconductor chip which is suitable for emitting electromagnetic radiation and a first semiconductor Layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first current distribution layer. The first semiconductor layer is arranged on a side facing away from a first main surface of the second semiconductor layer. Electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip is emitted via the first main surface of the second semiconductor layer. The first current distribution layer is arranged on the side of a first main surface of the first semiconductor layer. The optoelectronic semiconductor component furthermore has a carrier element which comprises an electrically conductive material, is arranged on a side of the first main surface of the first semiconductor layer and extends in the vertical direction along an edge of the optoelectronic semiconductor chip. The electrically conductive material is connected to the second semiconductor layer.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner eine transparente leitfähige Schicht über der ersten Hauptoberflä che der zweiten Halbleiterschicht aufweisen, wobei die trans parente leitfähige Schicht mit dem elektrisch leitenden Mate rial des Trägerelements und der zweiten Halbleiterschicht ver bunden ist. Beispielsweise kann die transparente leitfähige Schicht ganzflächig über der zweiten Halbleiterschicht ausge bildet sein. Beispielsweise kann eine Oberfläche der transpa renten leitfähigen Schicht aufgeraut sein. The optoelectronic semiconductor component can furthermore have a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer. For example, the transparent conductive layer can be formed over the entire surface of the second semiconductor layer. For example, a surface of the transparent conductive layer can be roughened.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann ferner eine zweite Stromverteilungsstruktur aufweisen, die über der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist und mit der zweiten Halbleiterschicht und dem elektrisch lei tenden Material des Trägerelements verbunden ist. Beispiels weise kann die zweite Stromverteilungsstruktur aus einem transparenten Material besteht. Gemäß weiteren Ausführungsfor men kann die zweite Stromverteilungsstruktur aus einem licht undurchlässigen Material bestehen. Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner eine metallische Spiegel schicht aufweisen, die zwischen der zweiten Halbleiterschicht und der ersten Stromverteilungsschicht angeordnet ist. The optoelectronic semiconductor component can furthermore have a second current distribution structure which is arranged above the first main surface of the second semiconductor layer and is connected to the second semiconductor layer and the electrically conductive material of the carrier element. For example, the second power distribution structure can consist of one transparent material. According to further embodiments, the second current distribution structure can consist of an opaque material. The optoelectronic semiconductor component can furthermore have a metallic mirror layer which is arranged between the second semiconductor layer and the first current distribution layer.
Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst das optoelektronische Halbleiterbauelement ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Stromverteilungsschicht verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement, das mit dem leitenden Material des Trägerele ments verbunden ist, wobei das erste und das zweite Kontakte lement jeweils auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet sind. According to further embodiments, the optoelectronic semiconductor component comprises a first contact element which is connected to the first current distribution layer, and a second contact element which is connected to the conductive material of the carrier element, the first and the second contact element in each case on one side of the first main surface the first semiconductor layer are arranged.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann weiterhin ein Mold-Material zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktele ment aufweisen. Beispielsweise ist das erste Kontaktelement innerhalb einer in dem Trägerelement angeordneten Öffnung an geordnet ist. Die erste und die zweite Halbleiterschicht kann jeweils GaN enthalten. Beispielsweise kann der erste Leitfä higkeitstyp p-leitend sein und der zweite Leitfähigkeitstyp n- leitend sein. Das Trägerelement kann aus leitfähigem Material bestehen. Eine horizontale Abmessung des Halbleiterchips kann kleiner als 100 ym sein. The optoelectronic semiconductor component can furthermore have a mold material between the first and the second contact element. For example, the first contact element is arranged within an opening arranged in the carrier element. The first and the second semiconductor layer can each contain GaN. For example, the first conductivity type can be p-type and the second conductivity type can be n-type. The carrier element can consist of conductive material. A horizontal dimension of the semiconductor chip can be less than 100 μm.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements umfasst das Ausbilden einer zweiten Halb leiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp über einem Wachstumssubstrat, wobei die zweite Halbleiter schicht auf einer von einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite angeordnet ist und eine erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht auf der Seite des Wachstumssubstrats angeordnet ist. Das Verfahren um fasst ferner das Ausbilden einer ersten Stromverteilungs schicht über der der ersten Halbleiterschicht, das Ausbilden eines Trägerelements, welches ein elektrisch leitendes Materi al umfasst, auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei das Trägerelement sich in ver tikaler Richtung entlang einem Rand der ersten Halbleiter schicht erstreckt und das elektrisch leitende Material mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden wird und das Ablösen des Wachstumssubstrats nach Ausbilden des Trägerelements. A method for producing an optoelectronic semiconductor component comprises forming a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first semiconductor layer of a first conductivity type over a growth substrate, the second semiconductor layer being arranged on a side facing away from a first main surface of the first semiconductor layer and a first main surface of the second semiconductor layer on the Side of the growth substrate is arranged. The method further comprises forming a first current distribution layer over that of the first semiconductor layer, forming a carrier element, which comprises an electrically conductive material, on one side of the first main surface of the first semiconductor layer, the carrier element extending in a vertical direction along one Edge of the first semiconductor layer extends and the electrically conductive material is connected to the second semiconductor layer and the detachment of the growth substrate after forming the carrier element.
Das Verfahren kann weiterhin das Ausbilden eines ersten Kon taktelements in elektrischem Kontakt mit der ersten Stromver teilungsschicht und das Ausbilden eines zweiten Kontaktele ments in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Material des Trägerelements umfassen, wobei das erste und das zweite Kon taktelement jeweils auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet sind. The method may further include forming a first contact element in electrical contact with the first current distribution layer and forming a second contact element in electrical contact with the conductive material of the support member, the first and second contact members each on one side of the first Main surface of the first semiconductor layer are arranged.
Das Verfahren kann darüber hinaus das Ausbilden eines Moldma terials zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement umfassen, wobei das Moldmaterial vor Ablösen des Wachstumssubstrats ausgebildet wird. Das Verfahren kann ferner das Ausbilden einer transparenten leitfähigen Schicht über der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht umfassen, wobei die transparente leitfähige Schicht mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements und der zwei ten Halbleiterschicht verbunden ist. The method may further comprise forming a molding material between the first contact element and the second contact element, the molding material being formed before the growth substrate is detached. The method may further comprise forming a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer.
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. The accompanying drawings serve to understand exemplary embodiments of the invention. The drawings illustrate exemplary embodiments and, together with the description, serve to explain them. Further exemplary embodiments and numerous of the intended advantages result directly bar from the following detailed description. The elements and structures shown in the drawings are not necessarily drawn to scale with respect to one another. The same reference numerals refer to the same or corresponding elements and structures.
FIG. 1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsfor men . FIG. 1A shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
FIG. 1B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil des optoelektronischen Halbleiterbauelements . FIG. 1B shows a schematic plan view of a part of the optoelectronic semiconductor component.
FIG. IC zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Aus führungsformen . FIG. IC shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
FIG. 2A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen . FIG. 2A shows a schematic cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
FIG. 2B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil ei nes optoelektronischen Halbleiterbauelements. FIG. 2B shows a schematic plan view of a part of an optoelectronic semiconductor component.
FIG. 3A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Teils eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Ausführungsformen . FIG. 3A shows a schematic cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
FIG. 3B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil ei nes optoelektronischen Halbleiterbauelements. FIG. 3B shows a schematic plan view of a part of an optoelectronic semiconductor component.
FIG. 4A zeigt ein Werkstück bei der Herstellung des beschrie benen optoelektronischen Halbleiterbauelements. FIG. 4B fasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektro nischen Halbleiterbauelements zusammen. FIG. 4A shows a workpiece in the production of the described optoelectronic semiconductor component. FIG. 4B summarizes a method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device.
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. In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the disclosure and in which specific exemplary embodiments are shown for purposes of illustration. In this context, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "over", "on", "in front", "behind", "front", "back" etc. is opened the orientation of the fi gures just described related. Since the components of the exemplary embodiments can be positioned in different orientations, the directional terminology is only used for explanation and is in no way restrictive.
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. The description of the exemplary embodiments is not restrictive, since other exemplary embodiments also exist and structural or logical changes can be made without deviating from the range defined by the claims. In particular, elements of exemplary embodiments described below can be combined with elements of other exemplary embodiments described, unless the context provides otherwise.
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, Ga2Cg, 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. The terms "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 on a growth substrate made of a second semiconductor material or of an insulating material, for example Sapphire, have grown. Depending on the intended use, the semiconductor can be based on a direct or an indirect semiconductor material. Examples of 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, by means of, for example green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, Al-GaP, and other semiconductor materials such as AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, diamond, hexagonal BN and combinations of the materials mentioned. The stoichiometric ratio of the ternary compounds can vary. Other examples of semiconductor materials can include silicon, silicon germanium and germanium. In the context of the present description, the term “semiconductor” also includes organic semiconductor materials.
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 Die oder eines Chips sein. The terms “lateral” and “horizontal”, as used in this description, 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 die or a chip, for example.
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. The term "vertical", as used in this description, is intended to describe an orientation which is essentially perpendicular to the first surface of the semiconductor substrate or semiconductor body.
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. As far as the terms "have", "contain", "comprise", "have" and the like are used here, they are open terms that refer to the presence of said Indicate elements or features, but do not rule out the presence of further elements or features. The undefined articles and the certain articles include both the plural and the singular, unless the context clearly indicates otherwise.
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. In the context of this description, the term “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. The term “electrically connected "also includes tunnel contacts between the connected elements.
FIG. 1A zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 10. Ein optoelektro nisches Halbleiterbauelement 10 umfasst einen optoelektroni schen Halbleiterchip 15, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung 20 zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiter chip 15 weist eine erste Halbleiterschicht 120 von einem ers ten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ und eine zweite Halbleiterschicht 130 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise n-Typ auf. Der optoelektronische Halbleiterchip 15 weist darüber hinaus eine erste Stromverteilungsschicht 125 auf, die mit der ersten Halbleiterschicht 120 elektrisch lei tend verbunden ist. Die erste und die zweite Halbleiterschicht 120, 130 sind übereinander gestapelt. Dabei ist die erste Halbleiterschicht 120 auf einer von einer ersten Hauptoberflä che 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 abgewandten Seite angeordnet. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 15 emit tierte elektromagnetische Strahlung 20 wird über die erste Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 ausgege ben. Die erste Stromverteilungsschicht 125 ist auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 144 der ersten Halbleiterschicht 120 angeordnet. FIG. 1A shows a cross-sectional view through part of an optoelectronic semiconductor component 10. An optoelectronic semiconductor component 10 comprises an optoelectronic semiconductor chip 15 which is suitable for emitting electromagnetic radiation 20. The optoelectronic semiconductor chip 15 has 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 optoelectronic semiconductor chip 15 also has a first current distribution layer 125 which is electrically connected to the first semiconductor layer 120. The first and second semiconductor layers 120, 130 are stacked one above the other. The first semiconductor layer 120 is arranged on a side facing away from a first main surface 145 of the second semiconductor layer 130. Electromagnetic radiation 20 emitted by the optoelectronic semiconductor chip 15 is output via the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130. The first power distribution layer 125 is on the side the first main surface 144 of the first semiconductor layer 120.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement 10 weist darüber hinaus ein Trägerelement 135 auf. Das Trägerelement 135 um fasst ein elektrisch leitendes Material 132 und ist auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche 144 der ersten Halbleiter schicht 120 angeordnet. Das Trägerelement erstreckt sich in vertikaler Richtung entlang einem Rand des optoelektronischen Halbleiterchips. Das elektrisch leitende Material 132 des Trä gerelements 135 ist mit der zweiten Halbleiterschicht 130 ver bunden. Beispielsweise kann das Trägerelement 135 vollständig aus einem oder mehreren leitenden Materialien bestehen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann es jedoch auch aus einem iso lierenden Material aufgebaut sein und mit einer oder mehreren leitenden Schichten beschichtet sein. Das Trägerelement 135 trägt den Halbleiterchip 15. Das Trägerelement 135 erstreckt sich entlang einer Seitenfläche des Halbleiterchips 15 bis zu einer Höhe der zweiten Halbleiterschicht 130. Beispielsweise kann eine Oberseite des Trägerelements 135 in der Nähe der ersten Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 angeordnet sein. The optoelectronic semiconductor component 10 also has a carrier element 135. The carrier element 135 comprises an electrically conductive material 132 and is arranged on one side of the first main surface 144 of the first semiconductor layer 120. The carrier element extends in the vertical direction along an edge of the optoelectronic semiconductor chip. The electrically conductive material 132 of the carrier element 135 is connected to the second semiconductor layer 130. For example, the carrier element 135 can consist entirely of one or more conductive materials. According to further embodiments, however, it can also be constructed from an insulating material and coated with one or more conductive layers. The carrier element 135 carries the semiconductor chip 15. The carrier element 135 extends along a side surface of the semiconductor chip 15 to a height of the second semiconductor layer 130. For example, an upper side of the carrier element 135 can be arranged in the vicinity of the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130.
Das elektrisch leitende Material 132 des Trägerelements 135 kann direkt mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen können Verbindungsele mente einen elektrischen Kontakt zwischen der zweiten Halb leiterschicht 130 und dem leitenden Material des Trägerele ments 135 bereitstellen . Beispielsweise können derartige Kon taktelemente einen elektrischen Kontakt am Rand der zweiten Halbleiterschicht 130 mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements bereitstellen . Gemäß weiteren Ausführungs formen können die Kontaktelemente auch durch eine Stromvertei- lungsstruktur oder eine transparente Elektrodenschicht reali siert sein. The electrically conductive material 132 of the carrier element 135 can be connected directly to the second semiconductor layer 130. According to further embodiments, connecting elements may provide electrical contact between the second semiconductor layer 130 and the conductive material of the carrier element 135. For example, such contact elements can provide electrical contact at the edge of the second semiconductor layer 130 with the electrically conductive material of the carrier element. According to further embodiments, the contact elements can also be formed by a current distribution structure or a transparent electrode layer can be realized.
Dies wird unter Bezugnahme auf die FIG. 2A oder 3A näher be schrieben werden. Beispielsweise kann ein aktives Gebiet 115 zwischen erster und zweiter Halbleiterschicht 120, 130 ange ordnet sein. Das aktive Gebiet 115 kann beispielsweise ein pn- Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf- Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach- Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungs erzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf- Struktur" entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter an derem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten. This is explained with reference to FIG. 2A or 3A will be described in more detail. For example, an active region 115 can be arranged between the first and second semiconductor layers 120, 130. The active region 115 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. The term "quantum well structure" has no significance with regard to the dimensionality of the quantization. It therefore includes, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots, as well as any combination of these layers.
Weiterhin kann eine Spiegelschicht 124 zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Stromverteilungsschicht 125 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Spiegelschicht Silber enthalten oder aus Silber aufgebaut sein oder Zinkoxid enthal ten oder aus Zinkoxid aufgebaut sein. Beispielsweise kann eine Spiegelschicht 124 aus Silber vollständig von der ersten Stromverteilungsschicht 125 umschlossen und somit eingekapselt sein, wodurch eine Migration von Silberionen, die beispiels weise bei Feuchte stattfinden könnte, verhindert bzw. unter drückt wird. Eine Isolationsschicht 138 ist zwischen der ers ten Stromverteilungsschicht 125 und dem Trägerelement 135 an geordnet. Beispielsweise kann ein erstes Kontaktelement 127 auf der von der ersten Hauptoberfläche 145 der zweiten Halb leiterschicht 130 abgewandten Seite des Halbleiterchips 15 vorgesehen sein, um die erste Stromverteilungsschicht 125 zu kontaktieren. Das erste Kontaktelement 127 kann innerhalb ei ner in dem Trägerelement 135 ausgebildeten Öffnung angeordnet sein. Das erste Kontaktelement 127 kann durch ein Isolations- material 141 von dem Trägerelement 135 elektrisch isoliert sein. Beispielsweise kann das Isolationsmaterial 141 Silizium nitrid, Siliziumoxid oder eine Mischung aus diesen Materialien umfassen. Eine Kontaktschicht 128, beispielsweise aus Titan kann zwischen dem Isolationsmaterial 141 und dem ersten Kon taktelement 127 angeordnet sein. Beispielsweise kann eine ers te Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 auf geraut sein, um eine verbesserte Auskoppeleffizienz des Halb leiterbauelements bereitzustellen. Furthermore, a mirror layer 124 can be provided between the first semiconductor layer and the first current distribution layer 125. For example, the mirror layer can contain silver or be made of silver or contain zinc oxide or be made of zinc oxide. For example, a mirror layer 124 made of silver can be completely enclosed by the first current distribution layer 125 and thus encapsulated, as a result of which a migration of silver ions, which could take place for example in the presence of moisture, is prevented or suppressed. An insulation layer 138 is arranged between the first power distribution layer 125 and the carrier element 135. For example, a first contact element 127 can be provided on the side of the semiconductor chip 15 facing away from the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 in order to contact the first current distribution layer 125. The first contact element 127 can be arranged within an opening formed in the carrier element 135. The first contact element 127 can be isolated by an insulation material 141 be electrically insulated from the carrier element 135. For example, the insulation material 141 can comprise silicon nitride, silicon oxide or a mixture of these materials. A contact layer 128, for example made of titanium, can be arranged between the insulation material 141 and the first contact element 127. For example, a first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 can be roughened in order to provide an improved coupling-out efficiency of the semiconductor component.
Bei Ausführungsformen, die in FIG. 1A dargestellt sind, findet ein Anschluss der zweiten Halbleiterschicht 130 über das Trä gerelement 135 statt. Weiterhin kann die erste Halbleiter schicht 120 über die erste Stromverteilungsschicht 125 und das erste Kontaktelement 127 mit einem geeigneten Anschluss ver bunden werden. Auf diese Weise ist es möglich, das optoelekt ronische Halbleiterbauelement elektrisch anzuschließen, ohne dass aktive Fläche des Halbleiterchips 15 beispielsweise für Kontaktdurchführungen oder Knüpfei verwendet wird und somit nicht für eine Emission elektromagnetischer Strahlung zur Ver fügung steht. In embodiments shown in FIG. 1A, the second semiconductor layer 130 is connected via the carrier element 135. Furthermore, the first semiconductor layer 120 can be connected to a suitable connection via the first current distribution layer 125 and the first contact element 127. In this way, it is possible to electrically connect the optoelectronic semiconductor component without using the active surface of the semiconductor chip 15, for example for contact feedthroughs or knotting, and thus not for an emission of electromagnetic radiation.
Beispielsweise kann eine Länge d des Halbleiterchips kleiner als 50 gm sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Chipgröße d kleiner als 40 gm oder kleiner als 10 pm sein. Beispielsweise kann die Chipgröße d größer als 500 nm, bei spielsweise größer als 1 pm sein. Die Chipgröße d kann in la teraler Richtung gemessen sein und beispielsweise bei recht eckiger Form des Halbleiterchips der Länge einer Seitenfläche entsprechen. Aufgrund der geringen Chipgröße d ist es möglich, die zweite Halbleiterschicht 130 effizient elektrisch anzu schließen, auch wenn die Querleitfähigkeit des verwendeten Halbleitermaterials nicht sehr groß ist. Beispielsweise kann die erste und die zweite Halbleiterschicht 120, 130 ein GaN- haltiges Halbleitermaterial enthalten. Das Trägerelement 135 kann beispielsweise eine Nickel-Schicht, beispielsweise mit einer Schichtdicke von mehr als 5 gm, beispielsweise mehr als 7 gm, beispielsweise 10 gm oder mehr sein. Beispielsweise kön nen eine oder mehrere Zwischenschichten 134 zwischen der Iso lationsschicht 138 und der Schicht aus leitendem Material 132 vorgesehen sein. Die Zwischenschicht 134 kann beispielsweise eine wachstumsbegünstigende Impfschicht sein, die leitend sein kann. Sie kann beispielsweise Ti2oPt2o und Gold enthalten. Fer ner kann zwischen der Zwischenschicht 134 und der Schicht aus leitendem Material 132 eine Haftvermittlungsschicht, bei spielsweise aus Titan, zum Beispiel mit einer Schichtdicke kleiner als 50 nm vorgesehen sein. Der Begriff „Trägerelement 135" umfasst somit die leitenden Schichten, die benachbart und weitgehend konform zu der Schicht aus leitendem Material 132 ausgebildet sind. Die zu dem Trägerelement 135 gehörenden Schichten können sich insbesondere entlang dem Rand des opto elektronischen Halbleiterchips 15 erstrecken. Insbesondere kann sich die leitfähige Zwischenschicht 134 oder das elektrisch leitfähige Material 132 des Trägerelements entlang dem Rand des optoelektronischen Halbleiterchips 15 erstrecken, beispielsweise bis auf eine Höhe der zweiten Halbleiter schicht. Die erste Halbleiterschicht 120 kann über eine Isola tionsschicht 138 von der leitfähigen Zwischenschicht 134 oder dem elektrisch leitfähigen Material 132 des Trägerelements isoliert sein. Die leitfähige Zwischenschicht 134 oder das elektrisch leitfähige Material 132 des Trägerelements kann mit der zweiten Halbleiterschicht am Rand des optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch verbunden sein. Die elektrisch leitfähige Zwischenschicht 134 ist beispielsweise geeignet, das elektrisch leitende Material 132 des Trägerelements mit der zweiten Halbleiterschicht 130 zu verbinden. FIG. 1B zeigt eine Draufsicht auf das optoelektronische Halb leiterbauelement 10. Wie zu sehen ist, ist der optoelektroni sche Halbleiterchip 15 ringförmig von dem Trägerelement 135 oder der Zwischenschicht 134 des Trägerelements 135 umgeben. Dabei muss die Form des optoelektronischen Halbleiterbauele ments 10 nicht notwendigerweise quadratisch sein, sondern kann jede beliebige Form annehmen. Eine freiliegende Oberfläche des Halbleiterchips 15 ist die Oberfläche der zweiten Halbleiter schicht 130. Die zweite Halbleiterschicht 130 ist mit dem elektrisch leitenden Material 132 des Trägerelements 135 elektrisch leitend verbunden. For example, a length d of the semiconductor chip can be less than 50 gm. According to further embodiments, the chip size d can be less than 40 gm or less than 10 pm. For example, the chip size d can be larger than 500 nm, for example larger than 1 pm. The chip size d can be measured in the lateral direction and, for example, correspond to the length of a side surface if the semiconductor chip is of a rectangular shape. Due to the small chip size d, it is possible to efficiently electrically connect the second semiconductor layer 130, even if the transverse conductivity of the semiconductor material used is not very large. For example, the first and second semiconductor layers 120, 130 can be a GaN contain semiconductor material. The carrier element 135 can for example be a nickel layer, for example with a layer thickness of more than 5 gm, for example more than 7 gm, for example 10 gm or more. For example, one or more intermediate layers 134 may be provided between the insulation layer 138 and the layer of conductive material 132. The intermediate layer 134 can be, for example, a growth-promoting seed layer, which can be conductive. For example, it can contain Ti2oPt2o and gold. Furthermore, an adhesion-promoting layer, for example made of titanium, can be provided between the intermediate layer 134 and the layer of conductive material 132, for example with a layer thickness of less than 50 nm. The term “carrier element 135” thus encompasses the conductive layers which are formed adjacent and largely conform to the layer of conductive material 132. The layers belonging to the carrier element 135 can in particular extend along the edge of the optoelectronic semiconductor chip 15. In particular, extend the conductive intermediate layer 134 or the electrically conductive material 132 of the carrier element along the edge of the optoelectronic semiconductor chip 15, for example to a height of the second semiconductor layer 1. The first semiconductor layer 120 can be separated from the conductive intermediate layer 134 or the electrically conductive via an insulation layer 138 Insulated material 132 of the carrier element The conductive intermediate layer 134 or the electrically conductive material 132 of the carrier element can be electrically connected to the second semiconductor layer at the edge of the optoelectronic semiconductor chip The conductive intermediate layer 134 is suitable, for example, for connecting the electrically conductive material 132 of the carrier element to the second semiconductor layer 130. FIG. 1B shows a plan view of the optoelectronic semiconductor component 10. As can be seen, the optoelectronic semiconductor chip 15 is surrounded in a ring by the carrier element 135 or the intermediate layer 134 of the carrier element 135. The shape of the optoelectronic semiconductor component 10 need not necessarily be square, but can take any shape. An exposed surface of the semiconductor chip 15 is the surface of the second semiconductor layer 130. The second semiconductor layer 130 is electrically conductively connected to the electrically conductive material 132 of the carrier element 135.
FIG. IC zeigt eine Querschnittsansicht eines Teils eines opto elektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausfüh rungsformen. Das in FIG. IC gezeigte optoelektronische Halb leiterbauelement umfasst Kontaktelemente 127, 137. Das erste Kontaktelement 127 ist mit der ersten Stromverteilungsschicht 125 elektrisch leitend verbunden, gegebenenfalls über die Kon taktschicht 128. Weiterhin ist das zweite Kontaktelement 137 mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements 135 elektrisch leitend verbunden, gegebenenfalls über eine weitere Kontaktschicht 133, die beispielsweise aus Titan aufgebaut sein kann. Beispielsweise können das erste und zweite Kontak telement 127, 137 durch Nickel- oder Kupferelemente realisiert sein, beispielsweise mit einer Schichtdicke von mehr als 50 ym, beispielsweise etwa 100 ym. Auf der freiliegenden Oberflä che des ersten Kontaktelements 127 kann ein erster Anschluss bereich 126 angeordnet sein, auf der freiliegenden Oberfläche des zweiten Kontaktelements 137 kann ein zweiter Anschlussbe reich 136 angeordnet sein. Der erste und zweite Anschlussbe reich 126, 136 können jeweils beispielsweise durch eine NiAu- Legierung mit einer Schichtdicke von weniger als 300 nm, bei spielsweise weniger als 150 nm, beispielsweise mehr als 100 nm realisiert sein. Eine Zwischenschicht 139, beispielsweise aus einem isolierenden Material, kann zwischen der ersten Strom verteilungsschicht 125 und der Isolationsschicht 138 angeord net sein. FIG. IC shows a cross-sectional view of part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments. The in FIG. IC shown optoelectronic semiconductor component comprises contact elements 127, 137. The first contact element 127 is electrically conductively connected to the first current distribution layer 125, optionally via the contact layer 128. Furthermore, the second contact element 137 is electrically conductively connected to the electrically conductive material of the carrier element 135, optionally via a further contact layer 133, which can be constructed, for example, from titanium. For example, the first and second contact elements 127, 137 can be realized by nickel or copper elements, for example with a layer thickness of more than 50 μm, for example approximately 100 μm. A first connection area 126 can be arranged on the exposed surface of the first contact element 127, and a second connection area 136 can be arranged on the exposed surface of the second contact element 137. The first and second connection areas 126, 136 can each be realized, for example, by a NiAu alloy with a layer thickness of less than 300 nm, for example less than 150 nm, for example more than 100 nm. An intermediate layer 139, for example made of an insulating material, may be arranged between the first current distribution layer 125 and the insulation layer 138.
Weiterhin kann der Aufbau aus Halbleiterchip 15 und Trägerele ment 135 sowie Kontaktelementen 127, 137 weiterhin in einem geeigneten Moldmaterial bzw. einer Vergussmasse 140 eingemol- det sein. Beispielsweise kann das Moldmaterial 140 ein Perma- nent-Photoresistmaterial , Silikon, Epoxidharz oder eine Mi schung aus diesen Materialien enthalten. Furthermore, the structure of semiconductor chip 15 and carrier element 135 and contact elements 127, 137 can also be molded in a suitable molding material or a casting compound 140. For example, the molding material 140 can contain a permanent photoresist material, silicone, epoxy resin or a mixture of these materials.
FIG. 2A zeigt eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauele ments gemäß weiteren Ausführungsformen. Zusätzlich zu den in FIG. 1A oder IC dargestellten Elementen weist das optoelektro nische Halbleiterbauelement zusätzlich eine zweite Stromver teilungsstruktur 152 auf, die über der ersten Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 angeordnet ist und mit dieser elektrisch verbunden ist. Beispielsweise kann die zwei te Stromverteilungsstruktur 152 durch ganzflächiges Abscheiden einer leitfähigen Schicht und nachfolgendes Strukturieren her gestellt worden sein. Ein Material der zweiten Stromvertei lungsstruktur 152 kann beispielsweise transparent oder licht undurchlässig sein. Die Breite der zweiten Stromverteilungs struktur 152 wird derart bemessen, dass eine möglichst geringe Abschattung der zweiten Halbleiterschicht 130 stattfindet. Die zweite Stromverteilungsstruktur 152 ist mit dem elektrisch leitenden Material 132 des Trägerelements 135 elektrisch lei tend verbunden. Beispielsweise kann die zweite Stromvertei lungsstruktur 152 aus einem transparenten leitfähigen Materi al, beispielsweise ITO („Indium-Zinn-Oxid") oder Indium-Zink- Oxid hergestellt sein. FIG. 2A shows a cross-sectional view of a semiconductor device according to further embodiments. In addition to those shown in FIG. 1A or IC illustrated elements, the optoelectronic semiconductor component additionally has a second current distribution structure 152 which is arranged above the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 and is electrically connected to the latter. For example, the second current distribution structure 152 may have been produced by depositing a conductive layer over the entire area and subsequently structuring it. A material of the second current distribution structure 152 can be transparent or opaque, for example. The width of the second current distribution structure 152 is dimensioned such that the second semiconductor layer 130 is shaded as little as possible. The second current distribution structure 152 is electrically connected to the electrically conductive material 132 of the carrier element 135. For example, the second current distribution structure 152 can be produced from a transparent conductive material, for example ITO (“indium tin oxide”) or indium zinc oxide.
FIG. 2B zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Teil des optoelektronischen Bauelements. Wie zu sehen ist, kann die zweite Stromverteilungsstruktur 152 streifenförmig ausgebildet sein. Die zweite Stromverteilungsstruktur 152 ist über der zweiten Halbleiterschicht 130 angeordnet. Der optoelektroni sche Halbleiterchip 15 ist von dem Trägerelement 135, bei spielsweise von der elektrisch leitenden Zwischenschicht 134 umgeben. Die zweite Stromverteilungsstruktur 152 ist über die Zwischenschicht 134 mit der Schicht aus elektrisch leitendem Material 132 des Trägerelements 135 verbunden. FIG. 2B shows a schematic plan view of a part of the optoelectronic component. As can be seen, the second current distribution structure 152 may be formed in strips. The second current distribution structure 152 is arranged above the second semiconductor layer 130. The optoelectronic semiconductor chip 15 is surrounded by the carrier element 135, for example by the electrically conductive intermediate layer 134. The second current distribution structure 152 is connected to the layer of electrically conductive material 132 of the carrier element 135 via the intermediate layer 134.
FIG. 3A zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Ausführungsformen. Abweichend von der in FIG. IC dargestellten Ausgestaltung ist hier über der ersten Hauptoberfläche 145 der zweiten Halb leiterschicht 130 ganzflächig eine transparente Elektroden schicht 150 angeordnet. Beispielsweise kann die transparente Elektrodenschicht 150 ein transparentes leitendes Oxid, bei spielsweise ITO („Indium-Zinn-Oxid") enthalten oder aus diesem bestehen. Die transparente Elektrodenschicht 150 kann mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements 135 verbunden sein. Beispielsweise ist die transparente Elektrodenschicht 150 mit der elektrisch leitenden Zwischenschicht 134 des Trä gerelements 135 verbunden. Eine Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht 150 kann aufgeraut sein, um die Auskoppelef fizienz des optoelektronischen Bauelements zu erhöhen. FIG. 3A shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments. Deviating from that in FIG. IC embodiment is here arranged over the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 over the entire surface, a transparent electrode layer 150. For example, the transparent electrode layer 150 can contain or consist of a transparent conductive oxide, for example ITO (“indium tin oxide”). The transparent electrode layer 150 can be connected to the electrically conductive material of the carrier element 135. For example, the transparent electrode layer 150 is connected to the electrically conductive intermediate layer 134 of the carrier element 135. A surface of the transparent electrode layer 150 can be roughened in order to increase the coupling-out efficiency of the optoelectronic component.
FIG. 3B zeigt eine Draufsicht auf das optoelektronische Halb leiterbauelement. Die transparente Elektrodenschicht 150 ist ganzflächig über der Oberfläche des Halbleiterchips 15 ange ordnet und mit dem elektrisch leitenden Material des Trä gerelements 135 elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise umgibt das Trägerelement 135 den optoelektronischen Halb leiterchip 15 ringförmig. Beispielsweise kann die Zwischen schicht 134 einen elektrischen Kontakt zwischen dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements 135 und der zweiten Halbleiterschicht 130 bereitstellen . Das Vorsehen einer trans parenten Elektrodenschicht 150 oder einer zweiten Stromvertei lungsstruktur aus einem elektrisch leitenden Material ist günstig, wenn die Querleitfähigkeit der zweiten Halbleiter schicht 130 nicht ausreicht, um eine ausreichende Kontaktie rung der zweiten Halbleiterschicht 130 im gesamten Bereich über die gesamte Größe des Halbleiterchips 15 bereitzustellen. FIG. 3B shows a top view of the optoelectronic semiconductor component. The transparent electrode layer 150 is arranged over the entire surface above the surface of the semiconductor chip 15 and is electrically conductively connected to the electrically conductive material of the carrier element 135. For example, the carrier element 135 surrounds the optoelectronic semiconductor chip 15 in a ring. For example, the intermediate layer 134 can make electrical contact between the electrically conductive material of the carrier element 135 and the second Provide semiconductor layer 130. The provision of a transparent electrode layer 150 or a second current distribution structure made of an electrically conductive material is advantageous if the transverse conductivity of the second semiconductor layer 130 is not sufficient to ensure adequate contacting of the second semiconductor layer 130 in the entire area over the entire size of the semiconductor chip 15 provide.
Verglichen mit einer Konfiguration, bei der Kontaktelemente als Via-Kontakte durch die zweite Halbleiterschicht 130 hin durchgeführt werden, steht mehr aktive Fläche des Halbleiter chips 15 zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung zur Verfügung. Entsprechend kann die Effizienz des optoelektroni schen Halbleiterbauelements vergrößert werden. Weiterhin kann ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halblei terbauelements stark vereinfacht werden. Compared to a configuration in which contact elements are implemented as via contacts through the second semiconductor layer 130, more active area of the semiconductor chip 15 is available for generating electromagnetic radiation. Accordingly, the efficiency of the optoelectronic semiconductor device can be increased. Furthermore, a method for producing the optoelectronic semiconductor component can be greatly simplified.
FIG. 4A zeigt ein Werkstück bei der Herstellung des beschrie benen optoelektronischen Halbleiterbauelements 10. Zur Her stellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements werden die zweite Halbleiterschicht 130, gegebenenfalls das aktive Gebiet 115 sowie die erste Halbleiterschicht 120 epitaktisch auf einem geeigneten Wachstumssubstrat 100, beispielsweise ei nem Saphirsubstrat aufgewachsen . Die Spiegelschicht 124 sowie die erste Stromverteilungsschicht 125 werden über dem aufge wachsenen Schichtstapel ausgebildet. Sodann wird über der sich ergebenden Struktur eine Isolationsschicht 138 aufgebracht. Die Isolationsschicht 138 kann beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid mit unterschiedlichen stöchio metrischen Verhältnissen, Mischungen dieser Dielektrika oder andere dielektrische Materialien umfassen. Anschließend wird das Trägerelement 135 ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch Aufbringen einer Zwischenschicht 134 und nachfolgendes Aufbringen einer Schicht aus leitendem Material 132 erfolgen. Die Zwischenschicht 134 kann beispielsweise eine wachstumsbe günstigende ImpfSchicht sein, die leitend sein kann. Sie kann beispielsweise Ti2oPt2o und Gold enthalten. Ferner kann zwischen der Zwischenschicht 134 und der Schicht aus leitendem Material 132 eine Haftvermittlungsschicht, beispielsweise aus Titan vorgesehen sein. Das leitende Material 132 kann Nickel enthal ten oder aus Nickel bestehen und galvanisch aufgebracht wer den. So dann wird in dem Trägerelement 135 eine Öffnung zur Kontaktierung der ersten Stromverteilungsschicht 125 ausgebil det . FIG. 4A shows a workpiece in the production of the described optoelectronic semiconductor component 10. To produce the optoelectronic semiconductor component, the second semiconductor layer 130, optionally the active region 115 and the first semiconductor layer 120 are grown epitaxially on a suitable growth substrate 100, for example a sapphire substrate. The mirror layer 124 and the first current distribution layer 125 are formed over the grown layer stack. An insulation layer 138 is then applied over the resulting structure. The insulation layer 138 can comprise, for example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide with different stoichiometric ratios, mixtures of these dielectrics or other dielectric materials. The carrier element 135 is then formed. This can be done, for example, by applying an intermediate layer 134 and then applying a layer of conductive material 132. The intermediate layer 134 can be, for example, a growth-promoting inoculation layer that can be conductive. For example, it can contain Ti2oPt2o and gold. Furthermore, an adhesion-promoting layer, for example made of titanium, can be provided between the intermediate layer 134 and the layer made of conductive material 132. The conductive material 132 may contain nickel or consist of nickel and be electroplated. An opening for contacting the first current distribution layer 125 is then formed in the carrier element 135.
Nach Aufbringen eines Isolationsmaterials 141, welches bei spielsweise Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxid enthalten kann, wird durch die Öffnung hindurch ein Kontakt zur ersten Stromverteilungsschicht 125 hergestellt. Weiterhin werden das erste und das zweite Kontaktelement 127, 137 ausgebildet. Bei spielsweise kann das erste und das zweite Kontaktelement 127, 137 Nickel oder Kupfer enthalten oder aus diesen Materialien bestehen. Das erste und zweite Kontaktelement 127, 137 kann beispielsweise galvanisch aufgewachsen werden. Anschließend wird die gewachsene Struktur, während sie noch auf dem Wachs tumssubstrat vorliegt, unter Verwendung eines geeigneten Mold materials eingemoldet. Beispiele für geeignete Mold-Verfahren umfassen Compression-Molding, Transfer-Molding, heißes Auf pressen, Vergießen oder Einbringen eines Permanent- Photolackmaterials . After application of an insulation material 141, which may contain silicon nitride and / or silicon oxide, for example, contact is made with the first current distribution layer 125 through the opening. Furthermore, the first and the second contact element 127, 137 are formed. For example, the first and second contact elements 127, 137 may contain nickel or copper or consist of these materials. The first and second contact elements 127, 137 can, for example, be grown electrically. Then the grown structure, while still on the growth substrate, is molded in using a suitable molding material. Examples of suitable molding processes include compression molding, transfer molding, hot pressing, casting or introducing a permanent photoresist material.
Anschließend erfolgt ein Laser-Lift-Off-Verfahren zum Ablösen des Wachstumssubstrats. Nach Aufrauen der ersten Hauptoberflä che 145 der zweiten Halbleiterschicht 130, d.h. der Emissions oberfläche, wird der Wafer auf einen temporären Träger umge bondet. Anschließend wird die Rückseite auf eine Gesamt schichtdicke von weniger als 200 ym, beispielsweise etwa 120 ym zurückgeschliffen. Darauffolgend wird eine Metallisie- rung zur Ausbildung des ersten und zweiten Anschlussbereichs 126, 136 auf dem ersten und zweiten Kontaktelement 127, 137 aufgebracht. Weiterhin wird der Wafer zu einzelnen LED-Chips vereinzelt . This is followed by a laser lift-off process to remove the growth substrate. After roughening the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130, ie the emission surface, the wafer is bonded to a temporary carrier. The back is then ground back to a total layer thickness of less than 200 μm, for example approximately 120 μm. Then a metallization tion to form the first and second connection areas 126, 136 on the first and second contact elements 127, 137. Furthermore, the wafer is separated into individual LED chips.
FIG. 4B fasst das beschriebene Verfahren zusammen. Ein Verfah ren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauele ments (10) umfasst das Ausbilden (S100) einer zweiten Halb leiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp über einem Wachstumssubstrat, wobei die zweite Halbleiter schicht auf einer von einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite angeordnet ist und eine erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht auf der Seite des Wachstumssubstrats angeordnet ist. Das Verfahren um fasst weiterhin das Ausbilden (S110) einer ersten Stromvertei lungsschicht über der der ersten Halbleiterschicht und das Ausbilden (S120) eines Trägerelements, welches ein elektrisch leitendes Material umfasst, auf einer Seite der ersten Haupt oberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei das Trägerele ment sich in vertikaler Richtung entlang einem Rand der ersten Halbleiterschicht erstreckt und das elektrisch leitende Mate rial mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden wird. Das Verfahren umfasst darüber hinaus das Ablösen (S140) des Wachs tumssubstrats nach Ausbilden des Trägerelements. FIG. 4B summarizes the described method. A method of manufacturing an optoelectronic semiconductor component (10) comprises forming (S100) a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first semiconductor layer of a first conductivity type over a growth substrate, the second semiconductor layer on one of a first main surface of the is arranged on the side facing away from the first semiconductor layer and a first main surface of the second semiconductor layer is arranged on the side of the growth substrate. The method further includes forming (S110) a first current distribution layer over that of the first semiconductor layer and forming (S120) a carrier element comprising an electrically conductive material on one side of the first main surface of the first semiconductor layer, the carrier element extends in the vertical direction along an edge of the first semiconductor layer and the electrically conductive material is connected to the second semiconductor layer. The method also includes detaching (S140) the growth substrate after forming the support member.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausbilden (S125) eines ersten Kontaktelements in elektrischem Kontakt mit der ersten Stromverteilungsschicht und Ausbilden eines zweiten Kontaktelements in elektrischem Kontakt mit dem leitenden Material des Trägerelements, wobei das erste und das zweite Kontaktelement jeweils auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht angeordnet sind. Das Verfahren kann darüber hinaus das Ausbilden (S130) eines Moldmaterials zwischen dem ersten Kontaktelement und dem zwei ten Kontaktelement umfassen, wobei das Moldmaterial vor Ablö sen des Wachstumssubstrats ausgebildet wird. Das Verfahren kann weiterhin das Ausbilden (S145) einer trans parenten leitfähigen Schicht über der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht aufweisen, wobei die transparen te leitfähige Schicht mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements und der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist . According to embodiments, the method further comprises forming (S125) a first contact element in electrical contact with the first current distribution layer and forming a second contact element in electrical contact with the conductive material of the carrier element, the first and the second contact element in each case on one side of the first main surface the first semiconductor layer are arranged. The method may also form (S130) a Include molding material between the first contact element and the second contact element, wherein the molding material is formed prior to detaching the growth substrate. The method may further comprise forming (S145) a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer.
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. Although specific embodiments have been illustrated and described herein, those skilled in the art will recognize that the specific embodiments shown and described may be replaced by a variety of alternative and / or equivalent configurations without departing from the scope of the invention. The application is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein. Therefore, the invention is limited only by the claims and their equivalents.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 optoelektronisches Halbleiterbauelement 10 optoelectronic semiconductor component
15 optoelektronischer Halbleiterchip  15 optoelectronic semiconductor chip
100 Wachstumssubstrat  100 growth substrate
115 aktives Gebiet  115 active area
120 erste Halbleiterschicht  120 first semiconductor layer
124 Spiegelschicht  124 mirror layer
125 erste Stromverteilungsschicht  125 first power distribution layer
126 erster Anschlussbereich  126 first connection area
127 erstes Kontaktelement  127 first contact element
128 Kontaktschicht  128 contact layer
130 zweite Halbleiterschicht  130 second semiconductor layer
132 leitendes Material  132 conductive material
133 Kontaktschicht  133 contact layer
134 Zwischenschicht  134 intermediate layer
135 Trägerelement  135 support element
136 zweiter Anschlussbereich  136 second connection area
137 zweites Kontaktelement  137 second contact element
138 Isolationsschicht  138 insulation layer
139 Zwischenschicht  139 intermediate layer
140 Moldmaterial  140 molding material
141 Isolationsmaterial  141 insulation material
144 erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht 144 first main surface of the first semiconductor layer
145 erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht 150 transparente Elektrodenschicht 145 first main surface of the second semiconductor layer 150 transparent electrode layer
152 zweite Stromverteilungsstruktur  152 second power distribution structure

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (15), der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung (20) zu emittieren, und 1. Optoelectronic semiconductor component (10) with an optoelectronic semiconductor chip (15) which is suitable for emitting electromagnetic radiation (20), and
eine erste Halbleiterschicht (120) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;  a first semiconductor layer (120) of a first conductivity type;
eine zweite Halbleiterschicht (130) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, sowie  a second semiconductor layer (130) of a second conductivity type, and
eine erste Stromverteilungsschicht (125) aufweist, wo bei  has a first current distribution layer (125) where at
die erste Halbleiterschicht (120) auf einer von einer ersten Hauptoberfläche (145) der zweiten Halbleiterschicht (130) abgewandten Seite angeordnet ist,  the first semiconductor layer (120) is arranged on a side facing away from a first main surface (145) of the second semiconductor layer (130),
von dem optoelektronischen Halbleiterchip (15) emit tierte elektromagnetische Strahlung (20) über die erste Haupt oberfläche (145) der zweiten Halbleiterschicht (130) ausgege ben wird,  electromagnetic radiation (20) emitted by the optoelectronic semiconductor chip (15) is output via the first main surface (145) of the second semiconductor layer (130),
die erste Stromverteilungsschicht (125) auf der Seite einer ersten Hauptoberfläche (144) der ersten Halbleiter schicht (120) angeordnet ist,  the first current distribution layer (125) is arranged on the side of a first main surface (144) of the first semiconductor layer (120),
wobei das optoelektronische Halbleiterbauelement ferner ein Trägerelement (135) aufweist, welches ein elektrisch lei tendes Material (132) umfasst, auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche (144) der ersten Halbleiterschicht (120) ange ordnet ist und sich in vertikaler Richtung entlang einem Rand des optoelektronischen Halbleiterchips (15) erstreckt, wobei das elektrisch leitende Material mit der zweiten Halbleiter schicht (130) verbunden ist,  wherein the optoelectronic semiconductor component further comprises a carrier element (135), which comprises an electrically conductive material (132), is arranged on one side of the first main surface (144) of the first semiconductor layer (120) and extends in the vertical direction along an edge of the extends optoelectronic semiconductor chips (15), the electrically conductive material being connected to the second semiconductor layer (130),
wobei das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) darüber hinaus eine transparente leitfähige Schicht (150) über der ersten Hauptoberfläche (145) der zweiten Halbleiterschicht (130) aufweist, wobei die transparente leitfähige Schicht (150) mit dem elektrisch leitenden Material (132) des Trä- gerelements (135) und der zweiten Halbleiterschicht (130) ver bunden ist. wherein the optoelectronic semiconductor component (10) also has a transparent conductive layer (150) over the first main surface (145) of the second semiconductor layer (130), the transparent conductive layer (150) with the electrically conductive material (132) of the carrier gerelements (135) and the second semiconductor layer (130) is connected.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1, bei dem die transparente leitfähige Schicht (150) ganzflächig über der zweiten Halbleiterschicht (130) ausgebil det ist. 2. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 1, in which the transparent conductive layer (150) is formed over the entire surface of the second semiconductor layer (130).
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1 oder 2, bei dem eine Oberfläche der transparenten leitfähigen Schicht (150) aufgeraut ist. 3. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 1 or 2, in which a surface of the transparent conductive layer (150) is roughened.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1, ferner mit einer zweiten Stromverteilungsstruktur (152), die über der ersten Hauptoberfläche (145) der zweiten Halbleiterschicht (130) angeordnet ist und mit der zweiten Halbleiterschicht (130) und dem elektrisch leitenden Material (132) des Trägerelements (135) verbunden ist. 4. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 1, further with a second current distribution structure (152) which is arranged over the first main surface (145) of the second semiconductor layer (130) and with the second semiconductor layer (130) and the electrically conductive material (132) of the carrier element (135) is connected.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 4, bei dem die zweite Stromverteilungsstruktur (152) aus einem transparenten Material besteht. 5. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 4, in which the second current distribution structure (152) consists of a transparent material.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 4, bei dem die zweite Stromverteilungsstruktur (152) aus einem lichtundurchlässigen Material besteht. 6. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 4, in which the second current distribution structure (152) consists of an opaque material.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer metallischen Spie gelschicht (124), die zwischen der zweiten Halbleiterschicht (120) und der ersten Stromverteilungsschicht (125) angeordnet ist . 7. The optoelectronic semiconductor component according to one of the preceding claims, further comprising a metallic mirror layer (124) which is arranged between the second semiconductor layer (120) and the first current distribution layer (125).
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem ersten Kontak telement (127), das mit der ersten Stromverteilungsschicht (125) verbunden ist, und einem zweiten Kontaktelement (137), das mit dem leitenden Material (132) des Trägerelements (135) verbunden ist, wobei das erste und das zweite Kontaktelement jeweils auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche (144) der ersten Halbleiterschicht (120) angeordnet sind. 8. The optoelectronic semiconductor component (10) according to one of the preceding claims, further comprising a first contact telement (127) which is connected to the first current distribution layer (125), and a second contact element (137) which is connected to the conductive material (132) of the carrier element (135), wherein the first and the second contact element are each arranged on one side of the first main surface (144) of the first semiconductor layer (120).
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 8, ferner mit einem Mold-Material zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktelement (127, 137) . 9. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 8, further with a mold material between the first and the second contact element (127, 137).
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 8 oder 9, bei dem das erste Kontaktelement (127) inner halb einer in dem Trägerelement (135) angeordneten Öffnung an geordnet ist. 10. Optoelectronic semiconductor component (10) according to claim 8 or 9, in which the first contact element (127) is arranged within half of an opening arranged in the carrier element (135).
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste und die zweite Halbleiterschicht (120, 130) jeweils GaN enthalten. 11. Optoelectronic semiconductor component (10) according to one of the preceding claims, in which the first and the second semiconductor layer (120, 130) each contain GaN.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Leitfähig keitstyp p-leitend ist und der zweite Leitfähigkeitstyp n- leitend ist. 12. Optoelectronic semiconductor component (10) according to one of the preceding claims, in which the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Trägerelement (135) aus leitfähigem Material besteht. 13. Optoelectronic semiconductor component (10) according to one of the preceding claims, in which the carrier element (135) consists of conductive material.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine horizontale Abmes sung des Halbleiterchips kleiner als 100 ym ist. 14. Optoelectronic semiconductor component (10) according to one of the preceding claims, in which a horizontal dimension measurement of the semiconductor chip is less than 100 μm.
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements (10), mit: 15. A method for producing an optoelectronic semiconductor component (10), comprising:
Ausbilden (S100) einer zweiten Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp und einer ersten Halbleiter schicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp über einem Wachs tumssubstrat, wobei die zweite Halbleiterschicht auf einer von einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht ab gewandten Seite angeordnet ist und eine erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht auf der Seite des Wachstumssub strats angeordnet ist;  Forming (S100) a second semiconductor layer of a second conductivity type and a first semiconductor layer of a first conductivity type over a growth substrate, the second semiconductor layer being arranged on a side facing away from a first main surface of the first semiconductor layer and a first main surface of the second semiconductor layer is arranged on the side of the growth substrate;
Ausbilden (S110) einer ersten Stromverteilungsschicht über der der ersten Halbleiterschicht;  Forming (S110) a first current distribution layer over that of the first semiconductor layer;
Ausbilden (S120) eines Trägerelements, welches ein elektrisch leitendes Material umfasst, auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht, wobei das elektrisch leitfähige Material sich in vertikaler Richtung entlang einem Rand der ersten Halbleiterschicht erstreckt und das elektrisch leitende Material am Rand der ersten Halb leiterschicht mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden wird;  Forming (S120) a carrier element, which comprises an electrically conductive material, on one side of the first main surface of the first semiconductor layer, the electrically conductive material extending in the vertical direction along an edge of the first semiconductor layer and the electrically conductive material on the edge of the first half conductor layer is connected to the second semiconductor layer;
Ausbilden (S145) einer transparenten leitfähigen Schicht über der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halb leiterschicht, wobei die transparente leitfähige Schicht mit dem elektrisch leitenden Material des Trägerelements und der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist; und  Forming (S145) a transparent conductive layer over the first main surface of the second semiconductor layer, the transparent conductive layer being connected to the electrically conductive material of the carrier element and the second semiconductor layer; and
Ablösen (S140) des Wachstumssubstrats nach Ausbilden des Trägerelements.  Peeling (S140) the growth substrate after forming the support member.
16. Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit 16. The method of claim 15, further comprising
Ausbilden (S125) eines ersten Kontaktelements in elekt rischem Kontakt mit der ersten Stromverteilungsschicht und Ausbilden eines zweiten Kontaktelements in elektrischem Kon takt mit dem leitenden Material des Trägerelements, wobei das erste und das zweite Kontaktelement jeweils auf einer Seite der ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht ange ordnet sind. Forming (S125) a first contact element in electrical contact with the first current distribution layer and forming a second contact element in electrical contact with the conductive material of the carrier element, wherein the first and second contact elements are each arranged on one side of the first main surface of the first semiconductor layer.
17. Verfahren nach Anspruch 16, ferner mit 17. The method of claim 16, further comprising
Ausbilden (S130) eines Moldmaterials zwischen dem ers ten Kontaktelement und dem zweiten Kontaktelement, wobei das Moldmaterial vor Ablösen des Wachstumssubstrats ausgebildet wird .  Forming (S130) a molding material between the first contact element and the second contact element, the molding material being formed before the growth substrate is detached.
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