WO2020053344A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement mit erstem und zweitem kontaktelement und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements - Google Patents

Optoelektronisches halbleiterbauelement mit erstem und zweitem kontaktelement und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements Download PDF

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semiconductor layer
contact element
semiconductor
layer
optoelectronic
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Korbinian Perzlmaier
Alexander Pfeuffer
Kerstin Neveling
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Osram Oled Gmbh
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    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes

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.
  • contact elements for contacting the p and n layers are arranged on a side facing away from the light emission surface.
  • the present invention is based on the object of providing an improved optoelectronic semiconductor component and an improved method for producing an optoelectronic semiconductor component.
  • An optoelectronic semiconductor component comprises an optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip has a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, a first contact element which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer, and a second contact element which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer , on.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are arranged one above the other to form a layer stack.
  • the first semiconductor layer is structured so that part of the second semiconductor layer is exposed.
  • the first contact element is arranged over the first semiconductor layer.
  • the second contact element is arranged over the first semiconductor layer. Parts of the first contact element are arranged at the same vertical height as parts of the second contact element within a region in which the second contact element overlaps with the first semiconductor layer.
  • a distance between a first main surface of the first contact element and a first main surface of the first semiconductor layer may be identical to the distance between a first main surface of the second contact element and the first main surface of the first semiconductor layer.
  • the first and the second contact element can each have an identical composition.
  • the first and the second contact element each form an uppermost metalization plane of the semiconductor chip.
  • intermediate layers lying between the first contact element and the first semiconductor layer and between the second contact element and the first semiconductor layer are each identical.
  • identical can mean that the intermediate layers each have the same or identical composition. Additionally or alternatively, “identical” can mean that the intermediate layers have the same or identical layer thickness.
  • the identical intermediate layers can be arranged continuously or in sections
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a first passivation layer which is arranged between the first semiconductor layer and in each case the first and the second contact element.
  • the first passivation layer can be arranged continuously or in sections.
  • At least 10% of a first main surface of the first contact element is arranged at the same vertical height as a first main surface of the second contact element.
  • at least 20% or at least 30% of the first main surface of the first contact element can be arranged at the same vertical height as the first main surface of the second contact element.
  • the optoelectronic semiconductor component can furthermore have a connecting element which is arranged between the second contact element and the second semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor component can also have a conductive layer which is connected to the second semiconductor layer and the second contact element, parts of the conductive layer being between the first Contact element and the first semiconductor layer are arranged.
  • an optoelectronic semiconductor component comprises an optoelectronic semiconductor chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip has a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type, a first contact element which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer, and a second contact element which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer is on.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are arranged one above the other to form a layer stack.
  • the first contact element and the second contact element are each arranged above the first semiconductor layer.
  • Intermediate layers lying between the first contact element and the first semiconductor layer are in each case identical to intermediate layers lying between the second contact element and the first semiconductor layer.
  • “identical” can mean that the intermediate layers each have the same or identical composition. Additionally or alternatively, “identical” can mean that the intermediate layers have the same or identical layer thickness.
  • a first main surface of the first and the second contact element each have the same distance from a first main surface of the first semiconductor layer.
  • the first and the second contact element each have an identical composition.
  • the second contact element is electrically conductively connected to the second semiconductor layer via openings in the first semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor component comprises a carrier to which the optoelectronic semiconductor chip is applied.
  • a second main surface or an approximated second main surface of the second semiconductor layer is parallel to a first main surface of the carrier.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component with an optoelectronic semiconductor chip comprises forming a layer stack which comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, and forming an electrically conductive layer.
  • a first contact element which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer
  • a second contact element which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer
  • An optoelectronic device comprises the optoelectronic semiconductor component described above.
  • the optoelectronic device can be selected, for example, from a display device and a video wall.
  • FIG. 1A shows a schematic plan view of parts of an optoelectronic semiconductor chip.
  • 1B and IC show vertical cross-sectional views through the optoelectronic semiconductor chip.
  • ID shows a plan view through the optoelectronic semiconductor chip according to a further modification.
  • Fig. IE shows a vertical cross-sectional view through the optoelectronic semiconductor chip according to the further modification.
  • FIGS. 2A and 2B show vertical cross-sectional views through an optoelectronic semiconductor chip according to further embodiments.
  • 2C shows a schematic top view of parts of the optoelectronic semiconductor chip.
  • 3A shows a schematic top view of parts of an optoelectronic semiconductor chip in accordance with further embodiments.
  • 3B and 3C show vertical cross-sectional views through the optoelectronic semiconductor chip.
  • 4A and 4B show vertical cross-sectional views through an optoelectronic semiconductor chip according to further embodiments.
  • Fig. 4C shows a schematic plan view of parts of an optoelectronic semiconductor chip according to further embodiments.
  • 4D shows a vertical cross-sectional view through the optoelectronic semiconductor chip.
  • 5A and 5B show vertical cross-sectional views through an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • 6 to 14 show schematic top views of optoelectronic semiconductor chips according to further embodiments.
  • 15A and 15B each illustrate parts of methods of manufacturing an optoelectronic semiconductor device.
  • Fig. 17 shows a schematic view of an optoelectronic 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 can be grown on a growth substrate made of a second semiconductor material or of an insulating material, for example on a sapphire substrate. 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-wave light can be generated, such as, for example, GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, phosphide Semiconductor compounds through which, for example, green or long-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, as well as other semiconductor materials such as AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga 2 Cg, diamond, hexagonal BN and combinations of the mentioned materials.
  • the stoichiometric ratio of the compound semiconductor materials can vary.
  • Other examples of semiconductor materials can include silicon, silicon germanium and germanium.
  • the term “semiconductor” also includes organic semiconductor materials.
  • substrate generally encompasses insulating, conductive or semiconductor substrates.
  • lateral and horizontal are intended to describe an orientation or alignment that is essentially parallel to a first surface of a substrate or semiconductor body. This can be the surface of a wafer or a chip (die), for example.
  • the horizontal direction can lie, for example, in a plane perpendicular to a growth direction when layers are grown.
  • vertical is intended to describe an orientation which is essentially perpendicular to the first surface of a substrate or semiconductor body.
  • the vertical direction can, for example, correspond to a growth direction when layers are grown.
  • 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.
  • the optoelectronic semiconductor components described in the context of the present description can both emit electromagnetic radiation and also record or detect electromagnetic radiation. Although the emission of electromagnetic radiation is particularly described in some places, it goes without saying that the elements described can be applied in an analogous manner to light-absorbing or light-detecting components.
  • FIG. 1A shows a plan view of an optoelectronic semiconductor chip 15 which forms part of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • the FIG. 1B and IC each show vertical cross-sectional views through the optoelectronic semiconductor chip 15 on the in FIG. 1A designated positions.
  • the cross-sectional view of FIG. 1B added between I and I '.
  • the cross-sectional view of FIG. 1B thus cuts a first contact element 115 of the optoelectronic semiconductor chip 15.
  • the cross-sectional view of FIG. IC is taken between II and II 'and cuts a second contact element 117 of the optoelectronic semiconductor chip 15.
  • an optoelectronic semiconductor chip 15 comprises, as part of an optoelectronic semiconductor component, a first semiconductor layer 100 of a first conductivity type, for example p-type, and a second semiconductor layer 110 of a second conductivity type, for example n-type.
  • the first semiconductor layer 100 and the second semiconductor layer 110 are arranged one above the other to form a layer stack.
  • the first semiconductor layer 100 is arranged above the second semiconductor layer 110.
  • the first semiconductor layer 100 may be structured, for example, so that part of the second semiconductor layer 110 is exposed. In other words, a first main surface of the second semiconductor layer 110 is uncovered in places.
  • the optoelectronic semiconductor chip 15 further comprises a first contact element 115 which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer 100 and a second contact element 117 which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 110. As shown in FIG. 1A to IC, the first contact element 115 is arranged above the first semiconductor layer 100. Furthermore, the second contact element 117 is arranged above the first semiconductor layer 100.
  • Parts of the first contact element 115 and of the second contact element 117 each overlap with the first semiconductor layer 100. Within this overlap region, parts of the first and second contact elements are arranged at the same vertical height. For example, as shown in FIG. 1A and 1B, the first contact element 115 completely overlaps the first semiconductor layer 100. More specifically, a part of the first semiconductor layer 100 is formed adjacent to each part of the first contact element 115. Furthermore, parts of the first semiconductor layer 100 are formed adjacent to the second contact element 117. However, the second contact element 117 can have a greater horizontal extent than the structured first semiconductor layer 100. For example, a part of the second contact element 117 can extend to the second semiconductor layer 110. In the area in which the first semiconductor layer 100 is formed adjacent to the second contact element 117, parts of the second contact element 117 are arranged at the same vertical height as the first contact element 115.
  • parts of the first and second contact elements overlap in the vertical direction in regions in which both the first contact element overlaps the first semiconductor layer and parts of the second contact element overlap horizontally with the first semiconductor layer.
  • a first main surface 116 of the first contact element 115 can have the same distance d from a first main surface 101 of the first semiconductor layer 100 as a first main surface 118 of the second contact element 117.
  • the first and second contact elements 115, 117 can each have an identical composition.
  • they can have identical materials.
  • a composition ratio of the materials can be the same in each case.
  • the first and the second contact element 115, 117 can form an uppermost metallization level of the semiconductor chip 15.
  • no further layer is placed over the first contact.
  • a solder material for the electrical connection of the first and second contact elements 115, 117 can also be applied by a soldering process.
  • intermediate layers can be provided between the first semiconductor layer 100 and the first or the second contact element 115, 117.
  • these intermediate layers can comprise a first current distribution layer 123 and a first passivation layer 120.
  • the first passivation layer 120 can comprise, for example, silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, titanium oxide, niobium oxide, tantalum nitride, tantalum oxide or combinations of these oxides or nitrides.
  • intermediate layers lying between the first contact element 115 and the first semiconductor layer 100 and between the second contact element 117 and the first semiconductor layer 100 are each identical.
  • an opening can be provided in insulating intermediate layers in order to connect the first contact element 115 to underlying electrically conductive layers.
  • FIG. 1B shows a first opening 121 formed in the passivation layer 120.
  • the conductive layer 123 can be, for example, a first current distribution layer or a contact layer.
  • the first passivation layer 120 can be provided in order to electrically isolate the first semiconductor layer 100 from the second contact element 117.
  • the first current distribution layer or contact layer 123 can be provided in order to bring about a uniform current injection into the first semiconductor layer through the first contact element 115.
  • the first passivation layer is moreover between the first semiconductor layer and the first contact element 115 is provided without it being necessary for the electrical functionality of the optoelectronic semiconductor chip 15.
  • the first current distribution layer 123 is further arranged between the first semiconductor layer and the second contact element 117.
  • the first contact element 115 can be at a lower level than the remaining part of the first contact element 115 and the second contact element in an area in which the first contact element 115 is formed in the opening 121 in order to contact the underlying conductive layers 117 may be arranged.
  • a ratio of surface areas 116a of the first contact element that have the same height as the second contact element 117 can be at least 10%, for example at least 20% or at least 30% of the total area of the surface 116 of the first contact element 115.
  • the ratio can be at least 50% of the total area of the surface 116 of the first contact element 115.
  • an active zone 105 can be arranged between first semiconductor layer 100 and second semiconductor layer 110.
  • an active zone can be arranged between the first and second semiconductor layers.
  • the active zone 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 thus, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots as well as any combination of these layers.
  • a second main surface 111 of the second semiconductor layer 110 may be a light emitting surface, i.e.
  • Electromagnetic radiation 16 emitted by the optoelectronic semiconductor component can be emitted via the second main surface 111 of the second semiconductor layer 110.
  • no further substrate can be provided adjacent to the second semiconductor layer 110.
  • the second main surface 111 of the second semiconductor layer 110 can be structured in order to increase the coupling-out efficiency. Electromagnetic radiation 16 can also be emitted via side surfaces of the semiconductor chip 15.
  • the first semiconductor layer 100 is structured to form a mesa 103. Part of the active zone 105 is exposed in the area of the mesa flank.
  • the first passivation layer 120 can extend along the mesa edge and can be arranged over the exposed region of the active zone 105.
  • a part of the second contact element 117 may be arranged in contact with the second semiconductor layer 110.
  • a part of the second contact element 117 can extend along a y direction of the optoelectronic semiconductor chip 15. Furthermore, as shown in FIG.
  • a further part of the second contact element 117 in the x direction from a first exposed part 113 of the second semiconductor layer 110 to a second exposed part 114 of the second semiconductor layer 110 extend.
  • the second contact element 117 can extend along the mesa flank from the first main surface 101 of the first semiconductor layer 100 to the first main surface of the second semiconductor layer 110.
  • the second contact element forms a contact area 127 at locations where it is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 110.
  • Fig. ID shows a plan view of the optoelectronic semiconductor chip according to a modification.
  • FIG. IE shows a cross-sectional view between I and I ', so that the first contact element 115 is cut.
  • the semiconductor chip 15 has similar elements to the semiconductor chip 15 shown in FIGS. 1A to IC.
  • the conductive layer which forms the first contact element 115 is arranged over side flanks of the mesa 103.
  • the first contact element is insulated from the semiconductor material in the region of the side flanks of the mesa 103, for example by the first passivation layer 120.
  • part of the first contact element 115 can also overlap with the first and / or second exposed part 113, 114 of the second semiconductor layer 110 .
  • the overlapping part of the first contact element 115 is insulated from the second semiconductor layer 110, for example by the first passivation layer 120.
  • This configuration of the first contact element 115 can, for example, mirror the mesa flank, which can increase the coupling-out efficiency. Furthermore, the mechanical stability of the semiconductor chip can be increased.
  • the optoelectronic semiconductor component as shown in FIG. 1A to IE illustrates an optoelectronic semiconductor chip 15 which has a first semiconductor layer 100 of a first conductivity type and a second semiconductor layer 110 of a second conductivity type.
  • the first semiconductor layer 100 and the second semiconductor layer 110 are arranged one above the other to form a layer stack.
  • the optoelectronic Semiconductor chip 15 further has a first contact element 115, which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer 100, and a second contact element 117, which is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 110.
  • the first contact element 115 is arranged above the first semiconductor layer 100, the second contact element
  • a first main surface 116 of the first contact element 115 can have the same distance from a first main surface 101 of the first semiconductor layer 100 as a first main surface
  • the first and the second contact element 115, 117 can each have an identical composition.
  • the second contact element 117 can be electrically conductively connected to the second semiconductor layer 110 via openings in the first semiconductor layer 100.
  • a connecting element 126 can additionally be arranged between the second contact element 117 and the second semiconductor layer 110.
  • the connecting element 126 as in the left-hand part of FIG. 2A and 2B illustrate to be arranged as an intermediate layer between the second contact element and the second semiconductor layer 110.
  • the connecting element 126 can also be completely encapsulated by the second contact element 117, as shown in the right-hand part of FIGS. 2A and 2B.
  • the connecting element 126 can be constructed from ITO (indium tin oxide).
  • ITO indium tin oxide
  • the connecting element 126 can, however, also be constructed from other materials.
  • it may contain a material such as Al or Ag and be completely encapsulated by the second contact element 117.
  • the connecting element 126 is arranged only between the second contact element 117 and the second semiconductor layer 110, but not over the first semiconductor layer 100, for example between the first semiconductor layer 100 and the first or second contact element 115, 117.
  • the second main surface 111 of the second semiconductor layer 110 may also not be structured, but may be designed as a flat surface.
  • Fig. 2C shows a plan view of the optoelectronic semiconductor chip 15 to illustrate the position of the cross sections.
  • a further conductive layer 129 may be provided in accordance with further embodiments.
  • the further conductive layer 129 can be provided as a separate current spreading or current distribution layer and can contain gold, for example.
  • processing properties of the conductive layer 129 may differ from the material of the first and second contact elements 115 and 117.
  • FIG. 3A shows a plan view of the optoelectronic semiconductor component.
  • the FIG. 3B and 3C show cross-sectional views analogous to those in FIG. 1B and IC shown.
  • the conductive layer 129 is arranged in the first and second exposed parts 113, 114 of the first main surface of the second semiconductor layer 110.
  • the conductive layer 129 extends from the first exposed part 113 along the flank of the mesa 103 over the first main surface 101 of the first semiconductor layer 100 to the second exposed part 114 of the second semiconductor layer 110.
  • the conductive layer 129 can be interrupted in parts or continuously be trained.
  • the conductive layer 129 can form pads.
  • the second contact element 117 is arranged over the conductive layer 129.
  • the conductive layer 129 is arranged between the first contact element 115 and the first semiconductor layer 100 and is separated from other parts of the conductive layer 129. This ensures that the intermediate layers between the first contact element 115 and the first semiconductor layer 100 are each identical to intermediate layers between the second contact element 117 and the first semiconductor layer 100.
  • an additional connection element 126 may be arranged between the conductive layer 129 and the second semiconductor layer 110.
  • a second passivation layer 122 may further be provided over the conductive layer 129.
  • the second passivation layer 122 can have the same composition as the first passivation layer or a different composition.
  • the second passivation layer is arranged above the conductive layer 129 and encapsulates it.
  • a second opening 124 can be arranged in the second passivation layer 122, so that the second contact element 117 with the Conductive layer 129 is electrically conductively connected.
  • the second passivation layer 122 can also be arranged between the first contact element 115 and the first semiconductor layer 100.
  • the second passivation layer can be formed over the entire surface over the semiconductor chip and thus cover the side flanks of the mesa over the entire surface.
  • 4C shows a top view of a semiconductor chip 15 according to further embodiments.
  • 4D shows a vertical cross-sectional view through the semiconductor chip 15 between I and I '.
  • the semiconductor chip is constructed similarly to that shown in FIGS. 4A and 4B. Deviating from this, the conductive layer 129 is guided over the side flanks of the mesa 103.
  • the conductive layer 129 is insulated from the first and second semiconductor layers, for example by the first passivation layer 120. In this way, an improved mirroring of the side flanks of the mesa 103 can be achieved.
  • the first contact element and the second contact element can each be formed to the same height. They can each have an identical material. For example, they can be deposited at the same time. Furthermore, for example, intermediate layers between the first contact element and the first semiconductor layer can be identical to intermediate layers between the second contact element and the first semiconductor layer. As a result, a first main surface 116 of the first contact element and a first main surface 118 of the second contact element lie at the same vertical height along the z direction, as is also illustrated in FIGS. 1B and IC.
  • 5A shows a vertical cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component 10, which comprises the previously described optoelectronic semiconductor chip 16 and a carrier 30.
  • the cross-sectional view intersects the optoelectronic semiconductor chip between III and III ', as illustrated in FIG. 1A.
  • the carrier can, for example, be constructed from an insulating or semiconductor material and have a first and a second landing area 131, 132.
  • electrical lines can be connected to the first and second landing surfaces 131, 132, respectively.
  • each of the first main surface of the first contact element 115 and the first main surface of the second contact element 117 lie at the same vertical height along the z-direction, it is possible to prevent the semiconductor chip from tilting when mounted on the carrier 30. Due to the fact that the first and second contact elements are at the same height, the optoelectronic semiconductor chip 15 can be aligned flat in a simple manner when mounted on the carrier 30. As a result, as shown in FIG. 5A, the second main surface 111 of the second semiconductor layer 110 can be parallel to a first main surface 31 of the carrier 30.
  • the distance d between the first main surface 116 of the first contact element and the first main surface 101 of the first semiconductor layer can be equal to the distance d between the first main surface 118 of the second contact element 117 and the first main surface 101 of the first semiconductor layer 100.
  • an approximated second main surface 119 of the second semiconductor layer 110 can be parallel to a first main surface 31 of the carrier 30 his.
  • the approximated second main surface 119 of the second semiconductor layer 110 can touch the second semiconductor layer 110 in the edge regions of the second semiconductor layer 110, respectively.
  • the structure of the LED can be greatly simplified.
  • the contact elements can have a height of 50 nm or more, for example up to 100 nm or more. The height can also be more than 200 nm, for example 300 nm. This can be the case, for example, if the contact elements do not contain any solder material. If the contact elements contain a solder material or if a solder material is used for the electrical connection, the contact elements can have a thickness in the pm range. For example, the thickness can be less than 5 pm, for example about 1 pm to 2 pm, for example about 1.5 pm.
  • a layer thickness of the semiconductor layer stack can, for example, be less than 10 pm his.
  • the semiconductor layer stack can have a layer thickness of more than 2 gm and less than 10 gm.
  • Examples of a chip size are 8 x 15 pm 2 , for example 1 mm 2 or 1 x 2 mm 2 . Of course, sizes in between are also possible, for example 40 x 50 pm 2 , 100 x 100 pm 2 or 100 x 150 pm 2 .
  • the contact areas 127 for connecting the second contact element 117 can each be rounded. That is, unlike in FIG. FIG. 1A shows, the exposed parts 113, 114 of the second semiconductor layer are not arranged in strips, but somewhat rounded. This special shape of the exposed parts 113, 114 of the second semiconductor layer 110 can be achieved by a corresponding layout during the etching. This special shape of the exposed parts 113, 114 of the second semiconductor layer 110 can, for example, increase the mechanical stability.
  • FIG. 7 illustrates that the contact area 127 for connecting the second contact element 117 to the second semiconductor layer 110 is enlarged. This can happen, for example, by structuring the first semiconductor layer 100 in such a way that parts of the first semiconductor layer are also removed in its central region and an additional contact region 127a is formed at this point.
  • the first contact element 115 can additionally be split into two first contact elements 115a, 115b.
  • the second contact element 117 can be connected to the second semiconductor layer 110 via structured parts of the conductive layer 129 and contact openings 128.
  • the contact openings 128 may be formed in the first semiconductor layer 100.
  • a second passivation layer 122 can additionally be formed over the conductive layer 129.
  • the first semiconductor layer 100 can be structured in such a way that it is enclosed in a ring by exposed parts 125 of the second semiconductor layer 110.
  • the mesa 103 is thus formed along both the x direction and along the y direction.
  • the first and second contact elements 115, 117 and the contact area 127 can be formed in a manner similar to that described above.
  • a conductive layer 129 may be provided, which connects the second contact element 117 to the second semiconductor layer 110, respectively. Parts of the conductive layer 129 are arranged both on a first exposed part 113 of the second semiconductor layer 110 and on a second exposed part 114 of the second semiconductor layer 110.
  • the first semiconductor layer 100 can be structured such that an opening is also formed in the first semiconductor layer 100 in a central part, as a result of which an additional contact region 127a is formed.
  • the conductive layer 129 is arranged in this opening and isolated from the overlying first contact element 115 by a second passivation layer 122.
  • the second pass activation layer 122 also arranged over further parts of the conductive layer 129.
  • the contact region 127 from the second contact element 117 to the second semiconductor layer 110 can be arranged on only one side of the optoelectronic semiconductor chip 15.
  • the first semiconductor layer 100 is structured in such a way that only an exposed region 113 of the second semiconductor layer 110 is formed.
  • the first semiconductor layer 100 can be structured such that the exposed region 113 of the second semiconductor layer is arranged on the side of the second contact element 117 facing away from the first contact element 115.
  • the contact region 127 does not thereby extend along the first and second contact elements 115, 117, but rather is only arranged on one side of the second contact element 117.
  • the second contact element can be connected to the second semiconductor layer 110 via the conductive layer 129.
  • FIG. 15A shows a schematic arrangement of method steps for producing the described semiconductor component.
  • S100 epitaxial growth
  • a mesa 103 can first be defined (S101), as in the right-hand part of FIG. 15A.
  • a (first) passivation layer can then be applied (S105), optional followed by the production of second openings 124 (S107), the production of a connecting element 126 (S102) and the production of first openings 121 (S106), for example in the first passivation layer.
  • the method may include forming a connector 126 (S102) and forming a conductive intermediate layer (S103).
  • a first current distribution layer is then formed in accordance with both method variants (S104), followed by the formation of a (first) passivation layer (S105).
  • first and second openings 121, 124 are formed in the passivation layer (S106, S107).
  • the contact to the first semiconductor layer can also be established first.
  • a conductive intermediate layer is first formed (S103), followed by the formation of a first current distribution layer (S104).
  • the mesa is then defined (S101).
  • a (first) passivation layer can be formed (S105), followed by the production of second openings (S107) and the formation of a connecting element 126 (S102).
  • first openings 121 can be formed in the first passivation layer 120 (S106).
  • a (second) passivation layer can be formed before forming the first openings (S106) (S105).
  • connecting elements 126 can be formed (S102), followed by the formation of a passivation layer (S105). Then first and second openings are formed (S106, S 107). Subsequently, a conductive layer is formed according to all the process variants, which forms the first and the second contact element (S108). The conductive layer mentioned here can have several sublayers. Then the individual chips are separated (S109). According to the right-hand process sequence, the contact regions 127, which are connected to the second semiconductor layer 110, are insulated from the outside.
  • the contact regions are not insulated.
  • the process sequences which include the formation of a passivation layer (S105), result in the contact area being insulated from the outside.
  • FIG. 15B illustrates method variants according to further embodiments.
  • the method variants shown are in a similar manner as in FIG. 11A. Notwithstanding the FIG.
  • the method here includes, first of all, the formation of a conductive layer 129 (Sill) followed by the formation of a (second) passivation layer (S110).
  • a conductive layer for producing the first and second contact element is then formed (S108), followed by a process for separating the semiconductor chips (S109).
  • the formation of the conductive layer for the production of the first and second contact elements can comprise the formation of a plurality of sublayers.
  • the method each includes forming a conductive layer, thereby forming the first and second contact elements.
  • the first and the second contact elements are thus formed simultaneously, so that process fluctuations cannot cause different layer thicknesses.
  • intermediate layers lying between the first contact element and the first semiconductor layer and between the second contact element and the first semiconductor layer can each be identical and can be formed by common methods. This ensures that the first main surface of the first contact element lies at the same vertical height as the first main surface of the second contact element.
  • the respectively identical intermediate layers can also be formed by different methods.
  • FIG. 16 summarizes a method according to embodiments.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor component with an optoelectronic semiconductor chip comprises forming (S200) a layer stack which comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type, and forming (S210) an electrically conductive layer , whereby above the first semiconductor layer a first contact element which is electrically conductively connected to the first semiconductor layer, and above the first semiconductor layer a second contact element which is connected to the second semiconductor layer is electrically conductively connected.
  • the optoelectronic device 20 contains the described optoelectronic semiconductor component 10.
  • the optoelectronic device 20 can contain a large number of optoelectronic semiconductor components 10.
  • the optoelectronic semiconductor components 10 can each emit electromagnetic radiation of different wavelengths, for example in the colors red, green and blue.
  • the optoelectronic semiconductor components 10 can be arranged in different patterns, for example in rows and columns, as a checkerboard pattern or in any other pattern.
  • the optoelectronic device 20 may be a display device or a video wall.
  • the optoelectronic device can be part of a motor vehicle lighting device, for example a headlight, a rear light, a brake light or a direction indicator.
  • Sill form a conductive layer

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (15). Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine erste Halbleiterschicht (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp,eine zweite Halbleiterschicht (110) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, ein erstes Kontaktelement (115), das mit der ersten Halbleiterschicht (100) elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement (117), das mit der zweiten Halbleiterschicht (110) elektrisch leitend verbunden ist, auf. Die erste Halbleiterschicht (100) und die zweite Halbleiterschicht (110) sind unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet. Die erste Halbleiterschicht (100) ist strukturiert, so dass ein Teil der zweiten Halbleiterschicht (110) freiliegt. Das erste Kontaktelement (115) ist über der ersten Halbleiterschicht (100) angeordnet, und das zweite Kontaktelement (117) ist über der ersten Halbleiterschicht (100) angeordnet. Teile des ersten Kontaktelements (115) sind auf derselben vertikalen Höhe angeordnet wie Teile des zweiten Kontaktelements (117) innerhalb eines Bereichs, in dem das zweite Kontaktelement (117) mit der ersten Halbleiterschicht (100) überlappt.

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT ERSTEM UND ZWEITEM
KONTAKTELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG DES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS
HINTERGRUND
Die Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patent anmeldung DE 10 2018 122 568.7, deren Offenbarungsgehalt hier mit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine lichtemittierende Diode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispiels weise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Bei sogenannten Flip-Chip-Bauelementen sind Kontaktelemente zum Kontaktieren der p- und der n-Schicht auf einer von der Lichtemissionsoberfläche abgewandten Seite angeordnet.
Generell wird nach Konzepten gesucht, durch die sich opto elektronische Halbleiterbauelemente verbessern lassen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronischen Halbleiterbauelement sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektroni schen Halbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängi gen Patentansprüchen definiert. ZUSAMMENFASSUNG
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der optoelektronische Halb leiterchip weist eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement, das mit der zweiten Halb leiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, auf. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet. Die erste Halbleiterschicht ist strukturiert, so dass ein Teil der zweiten Halbleiterschicht freiliegt. Das erste Kontaktelement ist über der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Das zweite Kontaktelement ist über der ersten Halbleiterschicht angeord net. Teile des ersten Kontaktelements sind auf derselben ver tikalen Höhe angeordnet wie Teile des zweiten Kontaktelements innerhalb eines Bereichs, in dem das zweite Kontaktelement mit der ersten Halbleiterschicht überlappt.
Beispielsweise kann ein Abstand zwischen einer ersten Haupt oberfläche des ersten Kontaktelements und einer ersten Haupt oberfläche der ersten Halbleiterschicht identisch zu dem Ab stand zwischen einer ersten Hauptoberfläche des zweiten Kon taktelements und der ersten Hauptoberfläche der ersten Halb leiterschicht sein.
Das erste und das zweite Kontaktelement können jeweils eine identische Zusammensetzung haben. Beispielsweise bilden das erste und das zweite Kontaktelement jeweils eine oberste Me tallisierungsebene des Halbleiterchips. Beispielsweise sind zwischen dem ersten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht sowie zwischen dem zweiten Kontakte lement und der ersten Halbleiterschicht liegende Zwischen schichten jeweils identisch. „Identisch" kann in diesem Zusam menhang bedeuten, dass die Zwischenschichten jeweils eine gleiche oder identische Zusammensetzung haben. Zusätzlich oder alternativ kann „identisch" bedeuten, dass die Zwischenschich ten eine gleiche oder identische Schichtdicke haben. Weiterhin können die jeweils identischen Zwischenschichten durchgängig oder abschnittsweise angeordnet sein
Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann ferner eine erste Passivierungsschicht aufweisen, die zwischen der ersten Halbleiterschicht und jeweils dem ersten und dem zweiten Kon taktelement angeordnet ist. Die erste Passivierungsschicht kann durchgängig oder abschnittsweise angeordnet sein.
Beispielsweise sind mindestens 10% einer ersten Hauptoberflä che des ersten Kontaktelements auf einer gleichen vertikalen Höhe angeordnet wie eine erste Hauptoberfläche des zweiten Kontaktelements. Gemäß weiteren Ausführungsformen, können min destens 20% oder mindestens 30 % der ersten Hauptoberfläche des ersten Kontaktelements auf der gleichen vertikalen Höhe wie die erste Hauptoberfläche des zweiten Kontaktelements an geordnet sein.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement kann ferner ein Verbindungselement aufweisen, das zwischen dem zweiten Kontak telement und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist.
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann darüber hin aus eine leitfähige Schicht aufweisen, die mit der zweiten Halbleiterschicht und dem zweiten Kontaktelement verbunden ist, wobei Teile der leitfähigen Schicht zwischen dem ersten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht angeordnet sind .
Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst ein optoelektroni sches Halbleiterbauelement einen optoelektronischen Halb leiterchip. Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähig keitstyp, ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Halb leiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, und ein zwei tes Kontaktelement, das mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, auf. Die erste Halbleiter schicht und die zweite Halbleiterschicht sind unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet. Das erste Kon taktelement und das zweite Kontaktelement sind jeweils über der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Zwischen dem ersten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht liegende Zwi schenschichten sind jeweils identisch zu zwischen dem zweiten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht liegenden Zwi schenschichten. „Identisch" kann in diesem Zusammenhang bedeu ten, dass die Zwischenschichten jeweils eine gleiche oder identische Zusammensetzung haben. Zusätzlich oder alternativ kann „identisch" bedeuten, dass die Zwischenschichten eine gleiche oder identische Schichtdicke haben.
Beispielsweise haben eine erste Hauptoberfläche des ersten und des zweiten Kontaktelement jeweils denselben Abstand zu einer ersten Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht haben. Beispielsweise haben das erste und das zweite Kontaktelement jeweils eine identische Zusammensetzung.
Gemäß Ausführungsformen ist das zweite Kontaktelement über Öffnungen in der ersten Halbleiterschicht mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist. Gemäß Ausführungsformen umfasst das optoelektronische Halblei terbauelement einen Träger, auf den der optoelektronische Halbleiterchip aufgebracht ist. Beispielsweise ist eine zweite Hauptoberfläche oder einer angenäherte zweite Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht parallel zu einer ersten Haupt oberfläche des Trägers.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements mit einem optoelektronischen Halbleiterchip umfasst das Ausbilden eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, und das Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht. Dadurch werden über der ersten Halbleiterschicht ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, und über der ersten Halb leiterschicht ein zweites Kontaktelement, das mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, ausgebil det .
Eine optoelektronische Vorrichtung umfasst das vorstehend be schriebene optoelektronische Halbleiterbauelement. Die opto elektronische Vorrichtung kann beispielsweise aus einer Anzei gevorrichtung und einer Videowand ausgewählt sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.
Fig. 1A zeigt eine schematische Draufsicht auf Teile eines optoelektronischen Halbleiterchips .
Fig. 1B und IC zeigen vertikale Querschnittsansichten durch den optoelektronischen Halbleiterchip.
Fig. ID zeigt eine Draufsicht durch den optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einer weiteren Modifikation.
Fig. IE zeigt eine vertikale Querschnittsansicht durch den optoelektronischen Halbleiterchip gemäß der weiteren Modifika tion.
Fig. 2A und 2B zeigen vertikale Querschnittsansichten durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
Fig. 2C zeigt eine schematische Draufsicht auf Teile des opto elektronischen Halbleiterchips.
Fig. 3A zeigt eine schematische Draufsicht auf Teile eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß weiteren Ausführungs formen .
Fig. 3B und 3C zeigen vertikale Querschnittsansichten durch den optoelektronischen Halbleiterchip. Fig. 4A und 4B zeigen vertikale Querschnittsansichten durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß weiteren Ausfüh rungsformen .
Fig. 4C zeigt eine schematische Draufsicht auf Teile eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß weiteren Ausführungs formen .
Fig. 4D zeigt eine vertikale Querschnittsansicht durch den optoelektronischen Halbleiterchip .
Fig. 5A und 5B zeigen vertikale Querschnittsansichten durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß Ausführungs formen .
Fig. 6 bis 14 zeigen schematische Draufsichten auf optoelekt ronische Halbleiterchips gemäß weiteren Ausführungsformen.
Fig. 15A und 15B veranschaulichen jeweils Teile von Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauele ments .
Fig. 16 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.
Fig. 17 zeigt eine schematische Ansicht einer optoelektroni schen Vorrichtung.
DETAILBESCHREIBUNG
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder- seite" , "Rückseite" , "über" , "auf" , "vor" , "hinter" , vorne
"hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halb leiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basis unterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Bei spielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermate rial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleiter material oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein. Je nach Verwendungs zweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indi rekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeu gung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halb leitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid- Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolet tes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Phosphid- Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermateria lien wie AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, Diamant, hexago nales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stö chiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halbleitermaterialien ein.
Der Begriff „Substrat" umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.
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 Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder ei nes Chips (Die) sein.
Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen.
Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli chen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann bei spielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten entsprechen.
Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „elektrisch verbunden" eine niederohmige elektrische Verbin dung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch ver bundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt mitei nander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein.
Der Begriff „elektrisch verbunden" umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.
Die im Rahmen der vorliegenden Beschreibung beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauelemente können jeweils sowohl elektromagnetische Strahlung emittieren als auch elektromagne tische Strahlung aufnehmen oder detektieren. Obwohl an manchen Stellen besonders die Emission von elektromagnetischer Strah lung beschrieben wird, ist selbstverständlich, dass die be schriebenen Elemente in analoger Weise auf lichtabsorbierende oder lichtdetektierende Bauelemente angewandt werden können.
FIG. 1A zeigt eine Draufsicht auf einen optoelektronischen Halbleiterchip 15, der Teil eines optoelektronisches Halblei terbauelements gemäß Ausführungsformen bildet. Die FIG. 1B und IC zeigen jeweils vertikale Querschnittsansichten durch den optoelektronischen Halbleiterchip 15 an den in FIG. 1A be- zeichneten Stellen. Insbesondere ist die Querschnittsansicht von FIG. 1B zwischen I und I' aufgenommen. Die Querschnittsan sicht der FIG. 1B schneidet somit ein erstes Kontaktelement 115 des optoelektronischen Halbleiterchips 15. Die Quer- schnittsansicht der FIG. IC ist zwischen II und II' aufgenom men und schneidet ein zweites Kontaktelement 117 des opto elektronischen Halbleiterchips 15.
Wie in den FIG. 1A bis IC dargestellt, umfasst ein optoelekt ronischer Halbleiterchip 15 als Teil eines optoelektronischen Halbleiterbauelements eine erste Halbleiterschicht 100 von ei nem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ und eine zweite Halbleiterschicht 110 von einem zweiten Leitfähigkeits typ, beispielsweise n-Typ. Die erste Halbleiterschicht 100 und die zweite Halbleiterschicht 110 sind unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet. Beispielsweise ist, wie in den FIG. 1B und IC dargestellt, die erste Halbleiter schicht 100 über der zweiten Halbleiterschicht 110 angeordnet. Die erste Halbleiterschicht 100 kann beispielsweise struktu riert sein, so dass ein Teil der zweiten Halbleiterschicht 110 freiliegt. Mit anderen Worten ist eine erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht 110 stellenweise unbedeckt. Der optoelektronische Halbleiterchip 15 umfasst weiterhin ein ers tes Kontaktelement 115, das mit der ersten Halbleiterschicht 100 elektrisch leitend verbunden ist und ein zweites Kontakte lement 117, das mit der zweiten Halbleiterschicht 110 elektrisch leitend verbunden ist. Wie in den FIG. 1A bis IC dargestellt, ist das erste Kontaktelement 115 über der ersten Halbleiterschicht 100 angeordnet. Weiterhin ist das zweite Kontaktelement 117 über der ersten Halbleiterschicht 100 ange ordnet .
Teile des ersten Kontaktelements 115 und des zweiten Kontakte lements 117 überlappen jeweils mit der ersten Halbleiter schicht 100. Innerhalb dieses Überlappungsbereiches sind Teile des ersten und zweiten Kontaktelements auf derselben vertika len Höhe angeordnet. Beispielsweise kann, wie in FIG. 1A und 1B dargestellt, das erste Kontaktelement 115 vollständig mit der ersten Halbleiterschicht 100 überlappen. Genauer gesagt ist ein Teil der ersten Halbleiterschicht 100 benachbart zu jedem Teil des ersten Kontaktelements 115 ausgebildet. Weiter hin sind Teile der ersten Halbleiterschicht 100 benachbart zu dem zweiten Kontaktelement 117 ausgebildet. Das zweite Kontak telement 117 kann jedoch eine größere horizontale Ausdehnung haben als die strukturierte erste Halbleiterschicht 100. Bei spielsweise kann sich ein Teil des zweiten Kontaktelements 117 bis zur zweiten Halbleiterschicht 110 erstrecken. In dem Be reich, in dem die erste Halbleiterschicht 100 benachbart zu dem zweiten Kontaktelement 117 ausgebildet ist, sind Teile des zweiten Kontaktelements 117 auf derselben vertikalen Höhe wie das erste Kontaktelement 115 angeordnet.
Beispielsweise überlappen Teile des ersten und des zweiten Kontaktelements in vertikaler Richtung in Bereichen, in denen sowohl das erste Kontaktelement mit der ersten Halbleiter schicht überlappt als auch Teile des zweiten Kontaktelements mit der ersten Halbleiterschicht horizontal überlappen. Bei spielsweise kann eine erste Hauptoberfläche 116 des ersten Kontaktelements 115 denselben Abstand d zu einer ersten Haupt oberfläche 101 der ersten Halbleiterschicht 100 haben wie eine erste Hauptoberfläche 118 des zweiten Kontaktelements 117. Ge mäß Ausführungsformen können das erste und das zweite Kontak telement 115, 117 jeweils eine identische Zusammensetzung ha ben. Beispielsweise können sie identische Materialien aufwei sen. Weiterhin kann ein Zusammensetzungsverhältnis der Materi alien jeweils gleich sein.
Beispielsweise können das erste und das zweite Kontaktelement 115, 117 eine oberste Metallisierungsebene des Halbleiterchips 15 bilden. Zum Anschluss des Halbleiterchips auf einem geeig neten Träger wird keine weitere Schicht über dem ersten Kon- taktelement bzw. dem zweiten Kontaktelement 115, 117 aufge bracht. Gemäß Ausführungsformen kann noch ein Lotmaterial zum elektrischen Anschluss von erstem und zweiten Kontaktelement 115, 117 durch einen Auflötprozess aufgebracht werden.
Wie in FIG. 1B und IC dargestellt, können Zwischenschichten zwischen der ersten Halbleiterschicht 100 und dem ersten oder dem zweiten Kontaktelement 115, 117 vorgesehen sein. Bei spielsweise können diese Zwischenschichten eine erste Strom verteilungsschicht 123 sowie eine erste Passivierungsschicht 120 umfassen. Die erste Passivierungsschicht 120 kann bei spielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Ti tanoxid, Nioboxid, Tantalnitrid, Tantaloxid oder Kombinationen dieser Oxide oder Nitride umfassen. Gemäß Ausführungsformen sind zwischen dem ersten Kontaktelement 115 und der ersten Halbleiterschicht 100 sowie zwischen dem zweiten Kontaktele ment 117 und der ersten Halbleiterschicht 100 liegende Zwi schenschichten jeweils identisch. Dabei kann beispielsweise eine Öffnung in isolierenden Zwischenschichten vorgesehen sein, um das erste Kontaktelement 115 mit darunter liegenden elektrisch leitenden Schichten zu verbinden. FIG. 1B zeigt ei ne erste Öffnung 121, die in der Passivierungsschicht 120 aus gebildet ist. Durch diese ist das erste Kontaktelement 115 mit der darunterliegenden leitfähigen Schicht 123 elektrisch lei tend verbunden. Die leitfähige Schicht 123 kann beispielsweise eine erste Stromverteilungsschicht oder eine Kontaktschicht sein. Beispielsweise kann die erste Passivierungsschicht 120 vorgesehen sein, um die erste Halbleiterschicht 100 von dem zweiten Kontaktelement 117 elektrisch zu isolieren. Weiterhin kann die erste Stromverteilungsschicht oder Kontaktschicht 123 vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Strominjektion in die erste Halbleiterschicht durch das erste Kontaktelement 115 zu bewirken. Die erste Passivierungsschicht ist darüber hinaus zwischen der ersten Halbleiterschicht und dem ersten Kontakte- lement 115 vorgesehen, ohne dass sie für die elektrische Funk tionalität des optoelektronischen Halbleiterchips 15 notwendig wäre. Die erste Stromverteilungsschicht 123 ist weiterhin zwi schen ersten Halbleiterschicht und zweitem Kontaktelement 117 angeordnet .
Wie in FIG. 1B dargestellt ist, kann das erste Kontaktelement 115 in einem Bereich, in dem das erste Kontaktelement 115 in der Öffnung 121 ausgebildet ist, um die darunterliegenden leitfähigen Schichten zu kontaktieren, auf einer niedrigeren Höhe als der verbleibende Teil des ersten Kontaktelements 115 sowie das zweite Kontaktelement 117 angeordnet sein. Bei spielsweise kann ein Verhältnis von Oberflächenbereichen 116a des ersten Kontaktelements, die dieselbe Höhe aufweisen wie das zweite Kontaktelement 117 mindestens 10%, beispielsweise mindestens 20% oder mindestens 30% der Gesamtfläche der Ober fläche 116 des ersten Kontaktelements 115 betragen. Gemäß wei teren Ausführungsformen kann das Verhältnis mindestens 50% der Gesamtfläche der Oberfläche 116 des ersten Kontaktelements 115 betragen .
Gemäß Ausführungsformen kann eine aktive Zone 105 zwischen erster Halbleiterschicht 100 und zweiter Halbleiterschicht 110 angeordnet sein.
Beispielsweise kann eine aktive Zone zwischen erster und zwei ter Halbleiterschicht angeordnet sein. Die aktive Zone kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur" entfaltet hierbei keine Bedeutung hin sichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quanten punkte sowie jeder Kombination dieser Schichten.
Gemäß Ausführungsformen kann eine zweite Hauptoberfläche 111 der zweiten Halbleiterschicht 110 eine Lichtemissionsoberflä che sein, d.h. von dem optoelektronischen Halbleiterbauelement emittierte elektromagnetische Strahlung 16 kann über die zwei te Hauptoberfläche 111 der zweiten Halbleiterschicht 110 aus gegeben werden. Beispielsweise kann kein weiteres Substrat an grenzend an die zweite Halbleiterschicht 110 vorgesehen sein. Die zweite Hauptoberfläche 111 der zweiten Halbleiterschicht 110 kann strukturiert sein, um die Auskoppeleffizienz zu erhö hen. Elektromagnetische Strahlung 16 kann auch über Seitenflä chen des Halbleiterchips 15 emittiert werden.
Die erste Halbleiterschicht 100 ist unter Ausbildung einer Me- sa 103 strukturiert. Ein Teil der aktiven Zone 105 liegt im Bereich der Mesaflanke frei. Die erste Passivierungsschicht 120 kann sich entlang der Mesakante erstrecken und über dem freiliegenden Bereich der aktiven Zone 105 angeordnet sein. Wie in den FIG. 1A bis IC dargelegt, kann beispielsweise ein Teil des zweiten Kontaktelements 117 in Kontakt mit der zwei ten Halbleiterschicht 110 angeordnet sein. Beispielsweise kann sich ein Teil des zweiten Kontaktelements 117 entlang einer y- Richtung des optoelektronischen Halbleiterchips 15 erstrecken. Weiterhin kann sich, wie in FIG. IC dargestellt, ein weiterer Teil des zweite Kontaktelements 117 in der x-Richtung von ei nem ersten freiliegenden Teil 113 der zweiten Halbleiter schicht 110 bis zu einem zweiten freiliegenden Teil 114 der zweiten Halbleiterschicht 110 erstrecken. Insbesondere kann sich das zweite Kontaktelement 117 entlang der Mesaflanke von der ersten Hauptoberfläche 101 der ersten Halbleiterschicht 100 jeweils bis zur ersten Hauptoberfläche der zweiten Halb leiterschicht 110 hin erstrecken. Das zweite Kontaktelement bildet an Stellen, an denen es mit der zweiten Halbleiter schicht 110 elektrisch leitend verbunden ist, einen Kontaktbe reich 127 aus.
Fig. ID zeigt eine Draufsicht auf den optoelektronischen Halb leiterchip gemäß einer Modifikation. Fig. IE zeigt eine Quer- schnittsansicht zwischen I und I', so dass das erste Kontakte lement 115 geschnitten wird. Der Halbleiterchip 15 weist ähn liche Elemente wie der in den Fig. 1A bis IC dargestellte Halbleiterchip 15 auf. Abweichend von diesem Halbleiterchip ist die leitfähige Schicht, die das erste Kontaktelement 115 ausbildet, über Seitenflanken der Mesa 103 angeordnet. Das erste Kontaktelement ist im Bereich der Seitenflanken der Mesa 103 von dem Halbleitermaterial isoliert, beispielsweise durch die erste Passivierungsschicht 120. Zusätzlich kann ein Teil des ersten Kontaktelements 115 auch mit dem ersten und/oder zweiten freiliegenden Teil 113, 114 der zweiten Halbleiter schicht 110 überlappen. Auch hier ist der überlappende Teil des ersten Kontaktelements 115 von der zweiten Halbleiter schicht 110 isoliert, beispielsweise durch die erste Passivie rungsschicht 120. Durch diese Ausgestaltung des ersten Kontak telements 115 kann beispielsweise die Mesaflanke verspiegelt werden, wodurch die Auskoppeleffizienz erhöht werden kann. Weiterhin kann die mechanische Stabilität des Halbleiterchips erhöht werden.
Gemäß einer weiteren Betrachtungsweise umfasst das optoelekt ronische Halbleiterbauelement, wie in FIG. 1A bis IE darge stellt, einen optoelektronischen Halbleiterchip 15, der eine erste Halbleiterschicht 100 von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht 110 von einem zweiten Leit fähigkeitstyp aufweist. Die erste Halbleiterschicht 100 und die zweite Halbleiterschicht 110 sind unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 15 weist ferner ein erstes Kontaktelement 115, das mit der ersten Halbleiterschicht 100 elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement 117, das mit der zweiten Halbleiterschicht 110 elektrisch leitend verbunden ist, auf. Das erste Kontaktelement 115 ist über der ersten Halbleiterschicht 100 angeordnet, das zweite Kontaktelement
117 ist über der ersten Halbleiterschicht 100 angeordnet. Zwi schen dem ersten Kontaktelement 115 und der ersten Halbleiter schicht 100 angeordnete Schichten sind identisch zu zwischen dem zweiten Kontaktelement 117 und der ersten Halbleiter schicht 100 liegenden Zwischenschichten. Beispielsweise kann eine erste Hauptoberfläche 116 des ersten Kontaktelements 115 denselben Abstand zu einer ersten Hauptoberfläche 101 der ers ten Halbleiterschicht 100 haben wie eine erste Hauptoberfläche
118 des zweiten Kontaktelements 117. Gemäß Ausführungsformen können das erste und das zweite Kontaktelement 115, 117 je weils eine identische Zusammensetzung haben. Gemäß Ausfüh rungsformen kann das zweite Kontaktelement 117 über Öffnungen in der ersten Halbleiterschicht 100 mit der zweiten Halb leiterschicht 110 elektrisch leitend verbunden sein.
Gemäß Ausführungsformen, die in den FIG. 2A und 2B veranschau licht sind, kann zusätzlich ein Verbindungselement 126 zwi schen dem zweiten Kontaktelement 117 und der zweiten Halb leiterschicht 110 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Verbindungselement 126, wie im linksseitigen Teil der FIG. 2A und 2B veranschaulicht, als Zwischenschicht zwischen dem zwei ten Kontaktelement und der zweiten Halbleiterschicht 110 ange ordnet sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Verbin dungselement 126 jedoch auch durch das zweite Kontaktelement 117 vollständig eingekapselt sein, wie im rechtsseitigen Teil der Fig. 2A und 2B dargestellt ist. Das Verbindungselement 126 kann aus ITO (Indium-Zinnoxid) auf gebaut sein. Beispielsweise kann durch Verwendung der ITO- Schicht der Kontaktwiderstand zu dem zweiten Kontaktelement 117 verbessert werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Verbindungselement 126 jedoch auch aus anderen Materialen aufgebaut sein. Beispielsweise kann es ein Material wie Al oder Ag enthalten und vollständig durch das zweite Kontaktele ment 117 eingekapselt sein. Das Verbindungselement 126 ist le diglich zwischen dem zweiten Kontaktelement 117 und der zwei ten Halbleiterschicht 110, nicht jedoch über der ersten Halb leiterschicht 100, beispielsweise zwischen der ersten Halb leiterschicht 100 und dem ersten oder zweiten Kontaktelement 115, 117 angeordnet.
Wie in den Fig. 2A und 2B dargestellt ist, kann die zweite Hauptoberfläche 111 der zweiten Halbleiterschicht 110 auch nicht strukturiert sondern als plane Oberfläche ausgeführt sein .
Fig. 2C zeigt eine Draufsicht auf den optoelektronischen Halb leiterchip 15 zur Veranschaulichung der Position der Quer schnitte .
Wie in den FIG. 3A bis 3C veranschaulicht ist, kann gemäß wei teren Ausführungsformen eine weitere leitfähige Schicht 129 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die weitere leitfähige Schicht 129 als eine separate Stromaufweitungs- oder Stromver teilungsschicht vorgesehen sein und beispielsweise Gold ent halten. Beispielsweise können Verarbeitungseigenschaften der leitfähigen Schicht 129 von dem Material des ersten und zwei ten Kontaktelements 115 und 117 verschieden sein. FIG. 3A zeigt eine Draufsicht auf das optoelektronische Halbleiterbau element. Die FIG. 3B und 3C zeigen Querschnittsansichten ana log zu denen in FIG. 1B und IC gezeigten. Wie zu sehen ist, ist die leitfähige Schicht 129 im ersten und zweiten freilie genden Teil 113, 114 der ersten Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht 110 angeordnet. Weiterhin erstreckt sich die leitfähige Schicht 129 von dem ersten freiliegenden Teil 113 entlang der Flanke der Mesa 103 über die erste Hauptoberfläche 101 der ersten Halbleiterschicht 100 bis hin zum zweiten frei liegenden Teil 114 der zweiten Halbleiterschicht 110. Die leitfähige Schicht 129 kann stückweise unterbrochen oder durchgehend ausgebildet sein. Die leitfähige Schicht 129 kann Anschlussflächen (Pads) ausbilden. Das zweite Kontaktelement 117 ist über der leitfähigen Schicht 129 angeordnet. Gemäß Ausführungsformen, die in FIG. 3B veranschaulicht sind, ist die leitfähige Schicht 129 zwischen erstem Kontaktelement 115 und erster Halbleiterschicht 100 angeordnet und von anderen Teilen der leitfähigen Schicht 129 getrennt. Auf diese Weise wird sichergestellt, das Zwischenschichten zwischen dem ersten Kontaktelement 115 und der ersten Halbleiterschicht 100 je weils identisch zu Zwischenschichten zwischen dem zweiten Kon taktelement 117 und der ersten Halbleiterschicht 100 sind. Ge mäß weiteren Ausführungsformen kann, wie im rechten Teil der FIG. 3B und 3C veranschaulicht ist, ein zusätzliches Verbin dungselement 126 zwischen der leitfähigen Schicht 129 und der zweiten Halbleiterschicht 110 angeordnet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsformen, die in den FIG. 4A und 4B veranschaulicht sind, kann weiterhin eine zweite Passivie rungsschicht 122 über der leitfähigen Schicht 129 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die zweite Passivierungsschicht 122 dieselbe Zusammensetzung wie die erste Passivierungsschicht oder eine davon abweichende Zusammensetzung haben. Die zweite Passivierungsschicht ist über der leitfähigen Schicht 129 an geordnet und kapselt diese ein. Beispielsweise kann eine zwei te Öffnung 124 in der zweiten Passivierungsschicht 122 ange ordnet sein, so dass das zweite Kontaktelement 117 mit der leitfähigen Schicht 129 elektrisch leitend verbunden ist. Wei terhin kann die zweite Passivierungsschicht 122 auch zwischen dem ersten Kontaktelement 115 und der ersten Halbleiterschicht 100 angeordnet sein. Beispielsweise kann die zweite Passivie rungsschicht ganzflächig über dem Halbleiterchip ausgebildet sein und somit ganzflächig die Seitenflanken der Mesa bede cken .
Fig. 4C zeigt eine Draufsicht auf einen Halbleiterchip 15 ge mäß weiteren Ausführungsformen. Fig. 4D zeigt eine vertikale Querschnittsansicht durch den Halbleiterchip 15 zwischen I und I ' . Der Halbleiterchip ist ähnlich wie der in den Figuren 4A und 4B dargestellte aufgebaut. Abweichend hiervon wird die leitfähige Schicht 129 über die Seitenflanken der Mesa 103 ge führt. Die leitfähige Schicht 129 ist gegenüber der ersten und zweiten Halbleiterschicht isoliert, beispielsweise durch die erste Passivierungsschicht 120. Auf diese Weise kann eine ver besserte Verspiegelung der Seitenflanken der Mesa 103 erreicht werden .
Wie beschrieben worden ist, können gemäß Ausführungsformen das erste Kontaktelement und das zweite Kontaktelement jeweils bis zu einer gleichen Höhe ausgebildet sein. Sie können jeweils ein identisches Material aufweisen. Beispielsweise können sie gleichzeitig abgeschieden werden. Weiterhin können beispiels weise Zwischenschichten zwischen dem ersten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht identisch zu Zwischenschichten zwischen dem zweiten Kontaktelement und der ersten Halbleiter schicht sein. Als Folge liegen jeweils eine erste Hauptober fläche 116 des ersten Kontaktelements und eine erste Haupt oberfläche 118 des zweiten Kontaktelements auf derselben ver tikalen Höhe entlang der z-Richtung, wie auch in den Fig. 1B und IC veranschaulicht ist. Fig. 5A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines opto elektronischen Halbleiterbauelements 10, das den zuvor be schriebenen optoelektronischen Halbleiterchip 16 sowie einen Träger 30 umfasst. Die Querschnittsansicht schneidet den opto elektronischen Halbleiterchip zwischen III und III', wie in Fig. 1A veranschaulicht ist. Der Träger kann beispielsweise aus einem isolierenden oder Halbleitermaterial aufgebaut sein und eine erste und eine zweite Landefläche 131, 132 aufweisen. Beispielsweise können elektrische Leitungen jeweils mit der ersten und zweiten Landefläche 131, 132 verbunden sein. Beim Montieren des Halbleiterchips 15 auf den Träger 30 wird bei spielsweise das erste Kontaktelement 115 mit der ersten Lande fläche 131 in Kontakt gebracht. Das zweite Kontaktelement 117 wird mit der zweiten Landefläche 132 in Kontakt gebracht.
Dadurch, dass jeweils die erste Hauptoberfläche des ersten Kontaktelements 115 und die erste Hauptoberfläche des zweiten Kontaktelements 117 auf derselben vertikalen Höhe entlang der z-Richtung liegen, ist es möglich, ein Verkippen des Halb leiterchips beim Montieren auf den Träger 30 zu verhindern. Aufgrund der Tatsache, dass sich erstes und zweites Kontakte lement auf derselben Höhe befinden, kann der optoelektronische Halbleiterchip 15 bei Montage auf den Träger 30 in einfacher Weise flach ausgerichtet werden. Wie in Fig. 5A dargestellt ist, kann als Folge die zweite Hauptoberfläche 111 der zweiten Halbleiterschicht 110 parallel zu einer ersten Hauptoberfläche 31 des Trägers 30 sein. Weiterhin kann der Abstand d zwischen der ersten Hauptoberfläche 116 des ersten Kontaktelements und der ersten Hauptoberfläche 101 der ersten Halbleiterschicht gleich dem Abstand d zwischen der ersten Hauptoberfläche 118 des zweiten Kontaktelement 117 und der ersten Hauptoberfläche 101 der ersten Halbleiterschicht 100 sein. Wie in Fig. 5B dargestellt ist, kann bei einem Verbiegen des optoelektronischen Halbleiterchips 15 oder, wenn die zweite Hauptoberfläche 111 der zweiten Halbleiterschicht 110 struktu riert ist, eine angenäherte zweite Hauptoberfläche 119 der zweiten Halbleiterschicht 110 parallel zu einer ersten Haupt oberfläche 31 des Trägers 30 sein. Beispielsweise kann, wenn der optoelektronische Halbleiterchip verbogen ist, die angenä herte zweite Hauptoberfläche 119 der zweiten Halbleiterschicht 110 die zweite Halbleiterschicht 110 jeweils in den Randberei chen der zweiten Halbleiterschicht 110 berühren.
Als Folge kann eine Veränderung des Strahlungsmusters, die durch einen verkippten Halbleiterchip verursacht werden könn te, vermieden werden. Beispielsweise ist bei Anwendung des optoelektronischen Halbleiterbauelements in einer Anzeigevor richtung, beispielsweise einer Videowand, wichtig, dass das Fernfeld-Emissionsprofil für die einzelnen LEDs wohldefiniert ist und nicht durch Verkippungseffekte verändert wird. Durch die beschriebene spezielle Anordnung von erstem und zweitem Kontaktelement können derartige Verkippungseffekte unterdrückt werden. Weiterhin kann gemäß Ausführungsformen die Struktur der LED stark vereinfacht werden.
Beispielsweise können die Kontaktelemente eine Höhe von 50 nm oder mehr, beispielsweise bis zu 100 nm oder mehr aufweisen. Die Höhe kann auch mehr als 200 nm, beispielsweise 300 nm be tragen. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Kontaktelemente kein Lotmaterial enthalten. Enthalten die Kon taktelemente ein Lotmaterial oder wird ein Lotmaterial für die elektrische Verbindung verwendet, so kann sich eine Dicke der Kontaktelemente im pm-Bereich bewegen. Beispielsweise kann die Dicke kleiner als 5 pm, beispielsweise etwa 1 pm bis 2 pm, beispielsweise etwa 1,5 pm sein. Eine Schichtdicke des Halb leiterschichtstapels kann beispielsweise kleiner als 10 pm sein. Beispielsweise kann der Halbleiterschichtstapel eine Schichtdicke von mehr als 2 gm und weniger als 10 gm haben.
Beispiele für eine Chipgröße sind 8 x 15 pm2, beispielsweise 1 mm2 oder 1 x 2 mm2. Selbstverständlich sind auch dazwischen liegende Größen möglich, beispielsweise 40 x 50 pm2, 100 x 100 pm2 oder 100 x 150 pm2.
Die nachfolgenden Figuren 6 bis 14 zeigen verschiedene Layouts des optoelektronischen Halbleiterchips 15 gemäß Ausführungs formen .
Wie in FIG. 6 dargestellt, können die Kontaktbereiche 127 zum Anschließen des zweiten Kontaktelements 117 jeweils abgerundet sein. Das heißt, anders als in beispielsweise FIG. 1A darge stellt, sind die freiliegenden Teile 113, 114 der zweiten Halbleiterschicht nicht streifenförmig angeordnet, sondern et was abgerundet. Diese spezielle Form der freiliegenden Teile 113, 114 der zweiten Halbleiterschicht 110 können durch ein entsprechendes Layout beim Ätzen erzielt werden. Durch diese spezielle Form der freiliegenden Teile 113, 114 der zweiten Halbleiterschicht 110 kann beispielsweise die mechanische Sta bilität erhöht werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann, wie in FIG. 7 veran schaulicht, der Kontaktbereich 127 zum Anschluss des zweiten Kontaktelements 117 an die zweite Halbleiterschicht 110 ver größert werden. Dies kann beispielsweise dadurch passieren, dass die erste Halbleiterschicht 100 in der Weise strukturiert wird, dass auch in ihrem zentralen Bereich Teile der ersten Halbleiterschicht entfernt werden und an dieser Stelle ein zu sätzlicher Kontaktbereich 127a ausgebildet wird. Wie in FIG. 8 dargestellt, kann zusätzlich das erste Kontaktelement 115 in zwei erste Kontaktelemente 115a, 115b aufgespalten werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen, die in FIG. 9 dargestellt sind, kann das zweite Kontaktelement 117 über strukturierte Teile der leitfähigen Schicht 129 und Kontaktöffnungen 128 mit der zweiten Halbleiterschicht 110 verbunden werden. Die Kon taktöffnungen 128 können in der ersten Halbleiterschicht 100 ausgebildet sein. Beispielsweise kann in diesem Fall zusätz lich eine zweite Passivierungsschicht 122 über der leitfähigen Schicht 129 ausgebildet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann, wie in Fig. 10 darge stellt ist, die erste Halbleiterschicht 100 in der Weise strukturiert sein, dass sie ringförmig von freiliegenden Tei len 125 der zweiten Halbleiterschicht 110 umschlossen ist. In diesem Fall wird also die Mesa 103 entlang sowohl der x- Richtung als auch entlang der y-Richtung ausgebildet. Weiter hin können erstes und zweites Kontaktelement 115, 117 sowie Kontaktbereich 127 ähnlich wie vorstehend beschrieben ausge bildet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann, wie in FIG. 11 darge stellt ist, eine leitfähige Schicht 129 vorgesehen sein, die das zweite Kontaktelement 117 jeweils mit der zweiten Halb leiterschicht 110 verbindet. Teile der leitfähigen Schicht 129 sind sowohl an einem ersten freiliegenden Teil 113 der zweiten Halbleiterschicht 110 als auch an einem zweiten freiliegenden Teil 114 der zweiten Halbleiterschicht 110 angeordnet. Weiter hin kann die erste Halbleiterschicht 100 derart strukturiert sein, dass auch in einem zentralen Teil eine Öffnung in der ersten Halbleiterschicht 100 ausgebildet ist, wodurch ein zu sätzlicher Kontaktbereich 127a ausgebildet wird. Die leitfähi ge Schicht 129 ist in dieser Öffnung angeordnet und durch eine zweite Passivierungsschicht 122 von dem darüber liegenden ers ten Kontaktelement 115 isoliert. Weiterhin ist die zweite Pas- sivierungsschicht 122 auch über weiteren Teilen der leitfähi gen Schicht 129 angeordnet.
Gemäß Ausführungsformen, die in Fig. 12 veranschaulicht sind, kann der Kontaktbereich 127 von zweitem Kontaktelement 117 zu zweiter Halbleiterschicht 110 auf nur einer Seite des opto elektronischen Halbleiterchips 15 angeordnet sein. Beispiels weise ist in diesem Fall die erste Halbleiterschicht 100 der art strukturiert, dass nur ein freiliegender Bereich 113 der zweiten Halbleiterschicht 110 ausgebildet ist.
Wie in Fig. 13 veranschaulicht, kann die erste Halbleiter schicht 100 derartig strukturiert sein, dass der freiliegende Bereich 113 der zweiten Halbleiterschicht auf der von dem ers ten Kontaktelement 115 abgewandten Seite des zweiten Kontakte lements 117 angeordnet ist. Beispielsweise erstreckt sich dadurch der Kontaktbereich 127 nicht entlang dem ersten und zweiten Kontaktelement 115, 117, sondern er ist lediglich auf einer Seite des zweiten Kontaktelements 117 angeordnet.
Wie in Fig. 14 veranschaulicht, kann in diesem Fall das zweite Kontaktelement über die leitfähige Schicht 129 mit der zweiten Halbleiterschicht 110 verbunden sein.
Zur Herstellung des beschriebenen Halbleiterbauelements können verschiedene Verfahrensschritte miteinander kombiniert werden. FIG. 15A zeigt eine schematische Anordnung von Verfahrens schritten zur Herstellung des beschriebenen Halbleiterbauele ments. Nach epitaktischem Aufwachsen (S100) der Halbleiter schichten zur Ausbildung eines Halbleiterschichtstapels , der die erste und die zweite Halbleiterschicht umfasst, kann zu nächst eine Mesa 103 definiert werden (S101), wie im rechts seitigen Teil der FIG. 15A dargestellt. Anschließend kann eine (erste) Passivierungsschicht aufgebracht werden (S105) , optio- nal gefolgt von der Herstellung von zweiten Öffnungen 124 (S107), der Herstellung eines Verbindungselements 126 (S102) und der Herstellung von ersten Öffnungen 121 (S106), bei spielsweise in der ersten Passivierungsschicht.
Alternativ kann das Verfahren nach Definieren der Mesa (S101) das Ausbilden eines Verbindungselements 126 (S102) und das Ausbilden einer leitfähigen Zwischenschicht (S103) umfassen. Sodann wird gemäß beiden Verfahrensvarianten eine erste Strom verteilungsschicht ausgebildet (S104), gefolgt von der Ausbil dung einer (ersten) Passivierungsschicht (S105) . Anschließend werden in der Passivierungsschicht erste und zweite Öffnungen 121, 124 ausgebildet (S106, S107).
Gemäß dem linksseitig dargestellten Verfahrensablauf kann auch zunächst der Kontakt zur ersten Halbleiterschicht hergestellt werden. Beispielsweise wird zunächst eine leitfähige Zwischen schicht ausgebildet (S103) , gefolgt von der Ausbildung einer ersten Stromverteilungsschicht (S104). Sodann erfolgt das De finieren der Mesa (S101) . Danach kann beispielsweise eine (erste) Passivierungsschicht ausgebildet werden (S105) , ge folgt von der Herstellung von zweiten Öffnungen (S107) und der Ausbildung eines Verbindungselements 126 (S102). Weiterhin können beispielsweise in der ersten Passivierungsschicht 120 erste Öffnungen 121 ausgebildet werden (S106).
Alternativ kann vor Ausbilden der ersten Öffnungen (S106) eine (zweite) Passivierungsschicht ausgebildet werden (S105) .
Gemäß einer Verfahrensvariante kann nach Definieren der Mesa (S101) Verbindungselemente 126 ausgebildet werden (S102), ge folgt von der Ausbildung einer Passivierungsschicht (S105) . Sodann werden erste und zweite Öffnungen gebildet (S106, S 107 ) . Anschließend wird gemäß allen Verfahrensvarianten eine leitfä hige Schicht ausgebildet, die das erste und das zweite Kontak telement ausbildet (S108). Die hier genannte leitfähige Schicht kann mehrere Unterschichten aufweisen. Sodann werden die einzelnen Chips vereinzelt (S109) . Gemäß dem rechtsseiti gen Verfahrensablauf werden die Kontaktbereiche 127, die mit der zweiten Halbleiterschicht 110 verbunden sind, nach außen hin isoliert. Gemäß der Prozessvariante, die nach Ausbilden des Verbindungselements 126 (S102) das Ausbilden der ersten Öffnungen (S106) vorsieht, gefolgt von der Ausbildung der leitfähigen Schicht (S108), werden die Kontaktbereiche nicht isoliert. Die Verfahrensabläufe, die das Ausbilden einer Pas sivierungsschicht (S105) enthalten, führen dazu, dass der Kon taktbereich nach außen hin isoliert ist.
FIG. 15B veranschaulicht Verfahrensvarianten gemäß weiteren Ausführungsformen. Die dargestellten Verfahrensvarianten sind in ähnlicher Weise wie in FIG. 11A ausgeführt. Abweichend von den FIG. 11A dargestellten Varianten beinhaltet das Verfahren hier gemäß allen Verfahrensvarianten zunächst das Ausbilden einer leitfähigen Schicht 129 (Sill), gefolgt von Ausbilden einer (zweiten) Passivierungsschicht (S110). Anschließend wird eine leitfähige Schicht zur Herstellung von erstem und zweitem Kontaktelement ausgebildet (S108), gefolgt von einem Prozess zur Vereinzelung der Halbleiterchips (S109) . Auch hier kann das Ausbilden der leitfähigen Schicht zur Herstellung von ers tem und zweitem Kontaktelement das Ausbilden mehrerer Unter schichten umfassen.
Ähnlich wie gemäß Fig. 15A führen auch hier diejenigen Verfah rensvarianten, die das Ausbilden einer Passivierungsschicht enthalten (S105) , dazu, dass die entsprechenden Teile der leitfähigen Schicht 129 nach außen hin isoliert sind. Bei der linksseitigen Verfahrensvariante, die kein Ausbilden einer Passivierungsschicht (S105) enthält, ist die leitfähige Schicht 129 nicht von einem isolierenden Material bedeckt.
Wie beschrieben worden ist, umfasst das Verfahren jeweils das Ausbilden einer leitfähigen Schicht, wodurch das erste und das zweite Kontaktelement ausgebildet werden. Das erste und das zweite Kontaktelemente werden somit gleichzeitig ausgebildet, so dass Prozessschwankungen keine unterschiedliche Schichtdi cke bewirken können. Weiterhin können auch zwischen dem ersten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht sowie zwischen dem zweiten Kontaktelement und der ersten Halbleiterschicht liegende Zwischenschichten jeweils identisch sein und durch gemeinsame Verfahren ausgebildet werden. Dadurch wird sicher gestellt, dass die erste Hauptoberfläche des ersten Kontakte lements auf derselben vertikalen Höhe liegt wie die erste Hauptoberfläche des zweiten Kontaktelements. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die jeweils identischen Zwischen schichten auch durch unterschiedliche Verfahren ausgebildet werden .
FIG. 16 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterbauelements mit einem optoelektronischen Halbleiterchip umfasst das Ausbilden (S200) eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähig keitstyp umfasst, und das Ausbilden (S210) einer elektrisch leitenden Schicht, wodurch über der ersten Halbleiterschicht ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Halbleiter schicht elektrisch leitend verbunden ist, und über der ersten Halbleiterschicht ein zweites Kontaktelement, das mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, ausgebildet werden.
Fig. 17 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung gemäß Ausfüh rungsformen. Die optoelektronische Vorrichtung 20 enthält das beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement 10. Bei spielsweise kann die optoelektronische Vorrichtung 20 eine Vielzahl optoelektronischer Halbleiterbauelemente 10 enthal ten. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 können jeweils elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellen längen emittieren, zum Beispiel in den Farben rot, grün und blau. Die optoelektronischen Halbleiterbauelemente 10 können in unterschiedlichen Mustern angeordnet sein, beispielsweise in Reihen und Spalten, als Schachbrettmuster oder in einem be liebigen anderen Muster. Beispielsweise kann die optoelektro nische Vorrichtung 20 eine Anzeigevorrichtung oder eine Video wand sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die opto elektronische Vorrichtung Teil einer KFZ- Beleuchtungseinrichtung sein, beispielsweise ein Scheinwerfer, eine Rückleuchte, eine Bremsleuchte oder eines Fahrtrichtungs anzeigers .
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Optoelektronisches Halbleiterbauelement
15 Optoelektronischer Halbleiterchip
16 emittierte elektromagnetische Strahlung
20 optoelektronische Vorrichtung
30 Träger
31 erste Hauptoberfläche des Trägers
100 erste Halbleiterschicht
101 erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht 103 Mesa
105 aktive Zone
110 zweite Halbleiterschicht
111 zweite Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht
113 erster freiliegender Teil der zweiten Halbleiterschicht
114 zweiter freiliegender Teil der zweiten Halbleiter schicht
115 erstes Kontaktelement
116 erste Hauptoberfläche des ersten Kontaktelements
116a höhengleicher Oberflächenbereich
117 zweites Kontaktelement
118 erste Hauptoberfläche des zweiten Kontaktelements
119 angenäherte zweite Hauptoberfläche der zweiten Halb leiterschicht
120 erste Passivierungsschicht
121 erste Öffnung
122 zweite Passivierungsschicht
123 erste Stromverteilungsschicht
124 zweite Öffnung
125 freiliegender Teil der zweiten Halbleiterschicht
126 Verbindungselement
127 Kontaktbereich
127a zusätzlicher Kontaktbereich
128 Kontaktöffnung 129 leitfähige Schicht
131 erste Landefläche
132 zweite Landefläche
S10 0 Epitaktisches Aufwachsen
S10 1 Definieren der Mesa
S10 2 Ausbilden eines Verbindungselements
S10 3 Ausbilden einer leitfähigen Zwischenschicht
S10 4 Ausbilden einer ersten Stromverteilungsschicht
S10 5 Ausbilden einer Passivierungsschicht
S10 6 Herstellung von ersten Öffnungen
S10 7 Herstellung von zweiten Öffnungen
S10 8 Ausbilden einer leitfähigen Schicht zur Herstellung von erstem und zweitem Kontaktelement
S10 9 Vereinzeln der Halbleiterchips
Sill Ausbilden einer leitfähigen Schicht

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (15), der
eine erste Halbleiterschicht (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp,
eine zweite Halbleiterschicht (110) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp,
ein erstes Kontaktelement (115), das mit der ersten Halbleiterschicht (100) elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement (117), das mit der zweiten Halbleiterschicht (110) elektrisch leitend verbunden ist, um fasst,
wobei die erste Halbleiterschicht (100) und die zweite Halbleiterschicht (110) unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet sind,
die erste Halbleiterschicht (100) strukturiert ist, so dass ein Teil der zweiten Halbleiterschicht (110) freiliegt, das erste Kontaktelement (115) über der ersten Halb leiterschicht (100) angeordnet ist,
das zweite Kontaktelement (117) über der ersten Halb leiterschicht (100) angeordnet ist, und
Teile des ersten Kontaktelements (115) auf derselben vertikalen Höhe angeordnet sind wie Teile des zweiten Kontak telements (117) innerhalb eines Bereichs, in dem das zweite Kontaktelement (117) mit der ersten Halbleiterschicht (100) überlappt .
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1, bei dem ein Abstand zwischen einer ersten Hauptober fläche (116) des ersten Kontaktelements (115) und einer ersten Hauptoberfläche (101) der ersten Halbleiterschicht (100) iden tisch ist zu dem Abstand zwischen einer ersten Hauptoberfläche (118) des zweiten Kontaktelements (117) und der ersten Haupt oberfläche (101) der ersten Halbleiterschicht (100).
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 1 oder 2, bei dem das erste und das zweite Kontaktele ment (115, 117) jeweils eine identische Zusammensetzung haben.
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das erste und das zweite Kon taktelement (115, 117) jeweils eine oberste Metallisierungs ebene des Halbleiterchips (15) bilden.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten Kon taktelement (115) und der ersten Halbleiterschicht (100) sowie zwischen dem zweiten Kontaktelement (117) und der ersten Halb leiterschicht (100) liegende Zwischenschichten jeweils iden tisch sind.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer ersten Passi vierungsschicht (120), die zwischen der ersten Halbleiter schicht (100) und jeweils dem ersten und dem zweiten Kontakte lement (115, 117) angeordnet ist.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens 10% einer ersten Hauptoberfläche (116) des ersten Kontaktelements (115) auf einer gleichen vertikalen Höhe angeordnet ist wie eine erste Hauptoberfläche (118) des zweiten Kontaktelements (117).
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Verbindungsele- ment (126), das zwischen dem zweiten Kontaktelement (117) und der zweiten Halbleiterschicht (110) angeordnet ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, ferner mit einer leitfähigen Schicht (129), die mit der zweiten Halbleiterschicht (110) und dem zweiten Kontaktelement (117) verbunden ist, wobei Teile der leitfähigen Schicht (129) zwischen dem ersten Kontaktele ment (115) und der ersten Halbleiterschicht (100) angeordnet sind .
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (15), der
eine erste Halbleiterschicht (100) von einem ersten Leitfähigkeitstyp,
eine zweite Halbleiterschicht (110) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp,
ein erstes Kontaktelement (115), das mit der ersten Halbleiterschicht (100) elektrisch leitend verbunden ist, und ein zweites Kontaktelement (117), das mit der zweiten Halbleiterschicht (110) elektrisch leitend verbunden ist, um fasst,
wobei die erste Halbleiterschicht (100) und die zweite Halbleiterschicht (110) unter Ausbildung eines Schichtstapels übereinander angeordnet sind,
das erste Kontaktelement (115) über der ersten Halb leiterschicht (100) angeordnet ist,
das zweite Kontaktelement (117) über der ersten Halb leiterschicht (100) angeordnet ist, und
wobei zwischen dem ersten Kontaktelement (115) und der ersten Halbleiterschicht (100) liegende Zwischenschichten je weils identisch zu zwischen dem zweiten Kontaktelement (117) und der ersten Halbleiterschicht (100) liegenden Zwischen schichten sind.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 10, bei ein Abstand einer ersten Hauptoberfläche (116) des ersten Kontaktelements zu der ersten Hauptoberfläche (101) der ersten Halbleiterschicht (100) gleich einem Abstand einer ersten Hauptoberfläche (118) des zweiten Kontaktelements zu der ersten Hauptoberfläche (101) der ersten Halbleiterschicht (100) ist .
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 10 oder 11, bei dem das erste und das zweite Kontakte lement (115, 117) jeweils eine identische Zusammensetzung ha ben .
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem das zweite Kontaktelement (117) über Kontaktöffnungen (128) in der ersten Halbleiter schicht (100) mit der zweiten Halbleiterschicht (110) elektrisch leitend verbunden ist.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, ferner mit einem Träger (30), auf den der optoelektronische Halbleiterchip aufgebracht ist.
15. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach An spruch 14, bei dem eine zweite Hauptoberfläche (111) oder eine angenäherte zweite Hauptoberfläche (119) der zweiten Halb leiterschicht (110) parallel zu einer ersten Hauptoberfläche (31) des Trägers (30) ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements mit einem optoelektronischen Halbleiter chip umfassend: Ausbilden eines Schichtstapels , der eine erste Halb leiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst, und
Ausbilden einer elektrisch leitenden Schicht, wodurch über der ersten Halbleiterschicht ein erstes Kontaktelement, das mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch leitend ver bunden ist, und über der ersten Halbleiterschicht ein zweites Kontaktelement, das mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch leitend verbunden ist, ausgebildet werden.
17. Optoelektronische Vorrichtung (20) mit dem optoelektro nischen Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
18. Optoelektronische Vorrichtung (20) nach Anspruch 17, die ausgewählt ist aus einer Anzeigevorrichtung, einer Video wand, einem KFZ-Scheinwerfer, einer KFZ-Rückleuchte, einer KFZ-Bremsleuchte sowie eines KFZ-Fahrtrichtungsanzeigers .
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