WO2020064947A1 - Optoelektronisches bauelement mit dielektrischer spiegelschicht und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Optoelektronisches bauelement mit dielektrischer spiegelschicht und dessen herstellungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2020064947A1
WO2020064947A1 PCT/EP2019/076077 EP2019076077W WO2020064947A1 WO 2020064947 A1 WO2020064947 A1 WO 2020064947A1 EP 2019076077 W EP2019076077 W EP 2019076077W WO 2020064947 A1 WO2020064947 A1 WO 2020064947A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
current distribution
semiconductor
optoelectronic
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/076077
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Leber
Siegfried Herrmann
Christine RAFAEL
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to DE112019004909.7T priority Critical patent/DE112019004909A5/de
Priority to US17/279,632 priority patent/US20210391506A1/en
Publication of WO2020064947A1 publication Critical patent/WO2020064947A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H01L33/387—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape with a plurality of electrode regions in direct contact with the semiconductor body and being electrically interconnected by another electrode layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/14—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a carrier transport control structure, e.g. highly-doped semiconductor layer or current-blocking structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

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.
  • Electrical contacts for contacting the p- and n-type layers can be on a side of the semiconductor layers that faces away from the light emission.
  • concepts are sought with which such flip-chip components can be further improved.
  • the present invention has for its object to provide an improved optoelectronic component and an improved method for producing an optoelectronic component.
  • an optoelectronic component contains an optoelectronic semiconductor chip which is suitable for emitting electromagnetic radiation.
  • 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 and a second current distribution layer, a dielectric mirror layer and a multiplicity of first electrical connecting elements.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are stacked one on top of the other.
  • Electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip is output via a first main surface of the second semiconductor layer.
  • the first current distribution layer is arranged on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the dielectric mirror layer is arranged between the first semiconductor layer and the first current distribution layer.
  • the plurality of first electrical connection elements extends through the dielectric mirror layer and is suitable for electrically connecting the first semiconductor layer to the first current distribution layer.
  • the second current distribution layer is arranged on the side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer and is electrically connected to the second semiconductor layer.
  • the optoelectronic component can furthermore have a multiplicity of second electrical connecting elements which are suitable for electrically connecting the second semiconductor layer to the second current distribution layer.
  • the first semiconductor layer is structured to form a mesa, and the dielectric mirror layer is arranged over a mesa flank.
  • the optoelectronic semiconductor chip can furthermore have an active zone between the first and second semiconductor layers, the active zone being exposed in the region of the mesa flank.
  • the optoelectronic can furthermore have a transparent substrate which is arranged on the side of the second semiconductor layer.
  • the first current distribution layer and the second current distribution layer can each be structured in a finger-like manner, so that a finger structure of the first current distribution layer is arranged between finger structures of the second current distribution layer.
  • the second current distribution layer and optionally the second connection elements can be part of a conductive carrier.
  • the optoelectronic component can furthermore have a first and a second contact element, the first contact element being connected to the first current distribution layer and the second contact element being connected to the second current distribution layer.
  • the first and the second contact element are arranged on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the optoelectronic component can each have a plurality of first contact elements or a plurality of second contact elements.
  • the optoelectronic component can furthermore have a first contact column and a second contact column, where the first contact column is connected to the first contact element and the second contact column is connected to the second contact element.
  • the optoelectronic component each have a plurality of first contact columns or a plurality of second contact columns.
  • the optoelectronic semiconductor chip may further include a transparent conductive connection layer in contact with the first semiconductor layer.
  • a distance between first connecting elements is less than 100 ⁇ m. According to embodiments, a distance from second connecting elements is less than 700 ⁇ m.
  • the optoelectronic component may also contain a lead frame, the optoelectronic semiconductor chip being applied to the lead frame.
  • a method for producing an optoelectronic component with an optoelectronic semiconductor chip which is suitable for emitting electromagnetic radiation 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.
  • the method further includes forming a dielectric mirror layer on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer, forming a multiplicity of first electrical connecting elements which extend through the dielectric mirror layer and forming a first and a second current distribution layer in each case a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • the dielectric mirror layer is arranged between the first semiconductor layer and the first current distribution layer.
  • the plurality of first electrical connection elements are suitable for electrically connecting the first semiconductor layer to the first current distribution layer.
  • the second current distribution layer is arranged on the side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer and is electrically connected to the second semiconductor layer.
  • the method may further include forming a plurality of second electrical connectors.
  • the plurality of second electrical connection elements is suitable for electrically connecting the second semiconductor layer to the second current distribution layer.
  • the second electrical connection elements can be formed in the dielectric mirror layer.
  • the second current distribution layer can also be connected to the second semiconductor layer in another way.
  • the method may further include patterning the first semiconductor layer into a mesa prior to forming the dielectric mirror layer, the dielectric mirror layer being formed over a mesa flank.
  • forming the first connecting elements and the first power distribution structure may include forming first openings in the dielectric mirror layer and forming a metallic layer.
  • the method may further include applying the optoelectronic semiconductor chip to a lead carrier and bringing a potting compound between the optoelectronic semiconductor chip and lead carrier.
  • an optoelectronic component comprises an optoelectronic semiconductor chip which is suitable for emitting electromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor chip has a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type and a multiplicity of first and second contact elements.
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are stacked one on top of the other. Electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip is output via a first main surface of the second semiconductor layer.
  • the plurality of first contact elements are electrically connected to the first semiconductor layer, and the plurality of second contact elements are electrically connected to the second semiconductor layer.
  • the plurality of first and second contact elements are arranged on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer.
  • 1A shows a schematic cross-sectional view of parts of an optoelectronic semiconductor chip in accordance with embodiments
  • 1B shows a schematic cross-sectional view of parts of an optoelectronic semiconductor chip in accordance with further embodiments.
  • FIG. 2A shows a schematic top view of a contact structure of an optoelectronic semiconductor chip.
  • 2B shows a perspective view of a contact structure.
  • 3A to 3F show cross-sectional views of a workpiece when producing an optoelectronic semiconductor chip.
  • FIG. 4A shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic component in accordance with embodiments.
  • FIG 4B illustrates elements of the optoelectronic component according to the embodiment.
  • 4C illustrates further elements of the optoelectronic component according to the embodiment.
  • 4D shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic component in accordance with further embodiments.
  • 4E shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic component in accordance with further embodiments.
  • 5A to 5D illustrate examples of line carriers of an optoelectronic component. 6 summarizes a method according to embodiments.
  • Wafer or “semiconductor substrate” used in the following description may include any semiconductor-based structure that has a semiconductor surface. Wafers and structures are to be understood to include doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers, optionally supported by a base, and other semiconductor structures. For example, a layer of a first semiconductor material on a growth substrate made of a second semiconductor material or of an insulating material, for example Sapphire, have grown. Depending on the intended use, the semiconductor can be based on a direct or an indirect semiconductor material.
  • semiconductor materials which are particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds, by means of which, for example, ultraviolet, blue or longer wavelength light can be generated, such as, for example, GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, phosphide semiconductor compounds, by means of, for example green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, Al-GaP, and other semiconductor materials such as AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, diamond, hexagonal BN and combinations of the materials mentioned.
  • the stoichiometric ratio of the ternary compounds can vary.
  • semiconductor materials can include silicon, silicon germanium and germanium.
  • the term “semiconductor” also includes organic semiconductor materials.
  • lateral and “horizontal”, as used in this description, are intended to describe an orientation or alignment that runs essentially parallel to a first surface of a semiconductor substrate or semiconductor body. This can be the surface of a wafer or a die or a chip, for example.
  • vertical is intended to describe an orientation which is essentially perpendicular to the first surface of the semiconductor substrate or semiconductor body.
  • electrically connected means a low-resistance electrical connection between the connected elements.
  • the electrically connected elements do not necessarily have to be connected directly to one another. Further elements can be arranged between electrically connected elements.
  • electrically connected also includes tunnel contacts between the connected elements.
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of components of an optoelectronic semiconductor chip 11 which is part of an optoelectronic component 10.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 shown in FIG. 1A is suitable for emitting electromagnetic radiation 15.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 has a first semiconductor layer 140 of a first conductivity type, for example p-type, and a second semiconductor layer 150 of a second conductivity type, for example n-type.
  • the first and second semiconductor layers 140, 150 are stacked one above the other. For example, they are arranged over a suitable, for example transparent, substrate (not shown in FIG. 1A). According to further embodiments, however, the transparent substrate can also be omitted, as shown in FIG. 1A.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 also has a first current distribution layer 120.
  • the first current distribution layer 120 is electrically conductively connected to the first semiconductor layer 140.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 also has a second current distribution layer 130.
  • the second current distribution layer 130 is electrically conductively connected to the second semiconductor layer 150.
  • electromagnetic radiation 15 emitted by the optoelectronic semiconductor chip 11 is output via a first main surface 110 of the second semiconductor layer 150.
  • the first current distribution layer 120 and the second current distribution layer 130 are each arranged on the side of the first semiconductor layer 140 facing away from the second semiconductor layer 150.
  • a dielectric mirror layer is arranged between the first semiconductor layer 140 and the first current distribution layer 120.
  • a plurality of first electrical connection elements 125 extend through the dielectric mirror layer 115 and are suitable for electrically connecting the first semiconductor layer 140 to the first current distribution layer 120.
  • a multiplicity of second connecting elements 135 can extend through the dielectric mirror layer 115.
  • the second connection elements 135 are suitable, for example, for connecting the second current distribution layer 130 to the second semiconductor layer 150. According to embodiments shown in FIG. 1A, the second current distribution layer 130 is at a greater distance from the first semiconductor layer 140 than the first current distribution layer 120.
  • the first current distribution layer 120 is electrically insulated from the second current distribution layer 130 by an insulating layer 132.
  • the first as well as the second current distribution layer 120, 130 can each be constructed from aluminum or another suitable conductive material.
  • the material of the first current distribution layer 120 can also be the electrically conductive material of the first connecting elements 125.
  • an electrically conductive material of the second current distribution layer 130 can be the electrically conductive material of the two th connecting elements 135.
  • the insulating layer 132 can be constructed from silicon dioxide, for example. According to further embodiments, however, alternative insulating materials such as silicon nitride, aluminum oxide, combinations of these materials or others can also be used.
  • the term “dielectric mirror layer” encompasses any arrangement which reflects incident electromagnetic radiation to a large degree (for example> 90%) and is not conductive.
  • the dielectric mirror layer can be formed by a sequence of very thin dielectric layers each with The layers can alternately have a high refractive index (n> 1.7) and a low refractive index (n ⁇ 1.7) and can be designed as a Bragg reflector.
  • the layer seen from the incident light can have a greater layer thickness, for example 3l / 4.
  • the dielectric mirror layer Due to the small layer thickness and the difference in the respective refractive indices, the dielectric mirror layer provides a high level Reflectivity ready and at the same time not conductive.
  • the dielectric mirror layer is thus suitable for isolating components of the semiconductor component from one another.
  • a dielectric mirror layer can have, for example, 2 to 50 dielectric layers.
  • a typical layer thickness of the individual layers can be approximately 30 to 90 nm, for example approximately 50 nm.
  • the layer stack can furthermore contain one or two or more layers which are thicker than approximately 180 nm, for example thicker than 200 nm.
  • the dielectric mirror layer can contain alternating layers of TiCg and SiCg. For example, eight pairs of SiCg / TiCg can form an element.
  • a layer thickness of the dielectric mirror layer can be, for example, a total of several hundred nanometers, for example more than 1000 nm, for example more than 1500 nm, for example about 1800 nm.
  • the first semiconductor layer 140 can be structured to form a mesa.
  • the dielectric mirror layer 115 can be arranged over a mesa flank. Because the dielectric mirror layer 115 is arranged between the first semiconductor layer 140 and the first current distribution layer 120, a large proportion of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 11 can be reflected. Because a large number of first and second connecting elements 125, 135 are provided, good electrical contact can be brought about between the first current distribution layer 120 and the first semiconductor layer and between the second current distribution layer 130 and the second semiconductor layer 150.
  • the first connecting elements 125 have a diameter of approximately 2 to 8 gm, for example 4 to 6 gm, for example 5 gm.
  • the second connecting elements 135 have a diameter of approximately 20 to 50 gm, for example 30 to 40 gm, for example 36 gm.
  • the distance between the first connecting elements 125 can be, for example, less than 200 gm, for example less than 100 gm, for example less than 60 gm.
  • the distance between the second connecting elements 135 can be, for example, less than 1 mm, for example less than 0.6 mm, for example less than 0.5 mm.
  • the number of first connecting elements 125 can be greater than the number of second connecting elements 135.
  • the distance between the first electrical connection elements 125 can be smaller than the distance between the second connection elements 135.
  • the first electrical connection elements 125 can be arranged in a central region of the optoelectronic semiconductor component.
  • the second electrical connection elements 135 can be arranged in an edge region of the optoelectronic semiconductor component.
  • the distance between the second connecting elements 135 may depend on the current densities used when operating the optoelectronic component. For example, the values given above can apply to low-current components with a current density of less than or equal to 200 mA / m 2 . For high-current components with a larger current density, a smaller distance between the second connecting elements can be used.
  • the first current distribution layer 120 is arranged over the entire surface of the structured first semiconductor layer 140.
  • the first current distribution layer 120 extends in the horizontal direction approximately to the respective lateral boundaries of the first semiconductor layer 140.
  • the first current distribution layer 120 can protrude above the first semiconductor layer 140 by up to 100 nm.
  • the first semiconductor layer 140 can project beyond the first current distribution layer 120 by a maximum of 100 nm.
  • an active zone 145 can be arranged between the first and second semiconductor layers 140, 150.
  • the active zone 145 can be, for example, a pn junction, a double terostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) to generate radiation.
  • Quantum well structure does not mean anything with regard to the dimensionality of the quantization. It thus includes, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots as well as any combination of these layers.
  • the active zone 145 can be isolated. Furthermore, the optoelectronic semiconductor chip 11 is also mirrored in the region of the active zone 145, so that no emission takes place via the edge.
  • a part of the second current distribution layer 130 may be arranged over the first current distribution layer 120. In this way, a high degree of reflection is achieved at the first and second current distribution layers 120, 130.
  • the electrically conductive layer that forms the second current distribution layer 130 can extend along the side wall 115 a of the dielectric mirror layer 115 in the direction of the second semiconductor layer 150.
  • the electrically conductive material of the second current distribution layer 130 forms a metallic frame, for example an aluminum frame of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the combination of dielectric mirror layer and second connecting elements 135 at the edge of the mesa enables particularly efficient impressing of the charge carriers with a greater distance from metal-absorbing current-carrying paths.
  • the special arrangement of the first and second current distribution layers greatly increases the absorber-free chip area.
  • large areas of the area under the dielectric mirror layer 115 are free of absorbing materials in the radiation direction.
  • the opto- electronic semiconductor chip 11 can be re alized without the use of silver. Because the dielectric mirror layer 115 is present in the region of the mesa edge, the efficiency is increased.
  • a degree of coverage of the first current distribution layer 120 may be greater than a degree of coverage of the second current distribution layer 130.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 can furthermore have a transparent conductive connection layer 105 in contact with the first semiconductor layer 140.
  • the transparent conductive connection layer 105 can be constructed from a transparent oxide, for example indium tin oxide, indium zinc oxide and others.
  • the first and second semiconductor layers can each contain a nitride semiconductor material, for example GaN or a compound semiconductor that contains GaN.
  • the optoelectronic component 10 also has a first and a second contact element 127, 137.
  • the first contact element 127 is electrically conductively connected to the first current distribution layer 120.
  • the second contact element 137 is electrically conductively connected to the second current distribution layer 130.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 also has a transparent substrate 100, for example a sapphire substrate.
  • the first main surface 110 of the second semiconductor layer 150 is directly adjacent to the transparent substrate 100.
  • Emitted electromagnetic radiation 15 can be emitted, for example, via the first main surface 101 of the transparent substrate and via side walls of the transparent substrate 100.
  • the first main surface 110 of the second semiconductor layer 150 can be roughened or structured in order to increase the coupling-out efficiency.
  • FIG. 2A shows a plan view of a contact structure 112, which contacts the first and second semiconductor layers 140, 150 of the semiconductor chip 11, respectively.
  • the term “contact structure” includes the first and second current distribution layers 120, 130, the first and second connecting elements 125, 135 and the first and second contact elements 127, 137.
  • the first current distribution layer 120 and the second current distribution layer 130 are each isolated from each other by the insulation layer 132.
  • both the first and the second current distribution layers 120, 130 are structured to form finger-like structures.
  • the finger-like structures of the first current distribution layer 120 extend between adjacent finger-like structures of the second current distribution layer 130 and vice versa. In this way, an interdigital or comb structure is formed.
  • First contact elements 127 are each formed in contact with the first power distribution layer 120.
  • Second contact elements 137 are each connected to the second current distribution layer 130.
  • the contact structure 112 of the optoelectronic semiconductor chip 11 has more than one first contact element 127, in this case two.
  • the contact structure 112 has more than two second contact elements 137, in this case two.
  • This arrangement in which the first and second current distribution layers are arranged correspondingly, can effectively absorb temperature expansion effects. As a result, increased mechanical stability is achieved.
  • the fact that several contact elements are provided in each case further increases the mechanical stability. In particular, we can compensate for temperature expansion effects.
  • the mechanical tension when the optoelectronic semiconductor chip is heated is compensated in an improved manner by the presence of a plurality of contact elements.
  • an optoelectronic component 10 comprises an optoelectronic semiconductor chip 11 which is suitable for emitting electromagnetic radiation 15.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 has a first semiconductor layer 140 of a first conductivity type, a second semiconductor layer 150 of a second conductivity type and a multiplicity of first and second contact elements 127, 137.
  • the optoelectronic component contains a first current distribution layer 120, which is connected to the first semiconductor layer.
  • the optoelectronic component also contains a second current distribution layer 130 which is electrically connected to the second semiconductor layer 150.
  • the first semiconductor layer 140 and the second semiconductor layer 150 are stacked one on top of the other.
  • Electromagnetic radiation 15 emitted by the optoelectronic semiconductor chip 11 is output via a first main surface 110 of the second semiconductor layer 150.
  • the plurality of first contact elements 127 are electrically connected to the first current distribution layer 120, and the plurality of second contact elements 137 are connected to the second current distribution layer 130.
  • the plurality of first and second contact elements are on a side of the first semiconductor layer facing away from the second semiconductor layer and arranged on a side of the first and second current distribution layer 120, 130 facing away from the first semiconductor layer.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 thus represents a flip-chip component with a multiplicity of first and second contact elements.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 can furthermore have a first and a second current distribution layer 120, 130 as described above.
  • the first current distribution layer 120 is connected to the first semiconductor layer 140.
  • the first contact elements 127 are connected to the first current distribution layer 120.
  • the second current distribution layer 130 is connected to the second semiconductor layer 150.
  • the second contact elements 137 are connected to the second current distribution layer 130.
  • the first and second current distribution layers 120, 130 can form an interdigital or comb structure as described above.
  • the second connection elements 135 are each connected to the second current distribution layer 130.
  • the first connecting elements 125 are each connected to the first current distribution layer 120, which is arranged in a different plane than the second current distribution layer 130.
  • FIGS. 3A to 3F each show cross-sectional views of a workpiece when producing an optoelectronic semiconductor chip in accordance with embodiments.
  • a second semiconductor layer 150 of the second conductivity type and a first semiconductor layer 140 of the first conductivity type are first applied over a suitable substrate, for example a transparent substrate 100.
  • the second Semiconductor layer 150 is applied to a side of substrate 100 facing away from first main surface 101, followed by active zone 145 and first semiconductor layer 140.
  • a transparent conductive layer 105 for example made of indium tin oxide, can be formed over the first semiconductor layer will.
  • the first semiconductor layer 140 and, if appropriate, the transparent conductive layer 105 are then structured by suitable methods, as a result of which a mesa 103 is formed. For example, part of the active zone 145 can be exposed by this structuring process, ie part of the active zone 145 is not covered in the area of the mesa edge.
  • the dielectric mirror layer 115 can have a layer thickness of several hundred nanometers, for example more than 500 nm, for example approximately 550 to 580 nm.
  • First openings 116 are then formed. If necessary, second openings 117 are also formed.
  • the first openings 116 can extend as far as the transparent conductive layer 105.
  • the first openings 116 have a diameter of approximately 2 to 8 ⁇ m, for example 4 to 6 ⁇ m, for example 5 ⁇ m.
  • the second openings 117 can have a diameter of approximately 20 to 50 ⁇ m, for example 30 to 40 ⁇ m, for example Have 36 gm.
  • the distance between the first openings 116 can be, for example, less than 200 gm, for example less than 100 gm, for example less than 60 gm.
  • the distance between the second openings 117 can be, for example, less than 1 mm, for example less than 0.6 mm, for example less than 0.5 mm.
  • 3B shows a cross-sectional view of a resulting workpiece.
  • part of the surface is covered by a suitable photoresist material, where the area which is arranged above the first semiconductor layer 140 is uncovered.
  • a first conductive layer is then deposited on the exposed area, as illustrated in FIG.
  • the first conductive layer 121 fills the first openings 116 on the one hand and thus forms the first connecting elements 125. Furthermore, the first conductive layer 121, for example an aluminum layer, forms part of the first current distribution layer.
  • an insulation layer 132 for example made of SiO 2 , is deposited over the entire area.
  • the SiO 2 layer covers on the one hand the first conductive layer 121 and furthermore side walls of the second openings 117.
  • a part of the insulation layer 132 is removed from parts of the first conductive layer 121 by a further photolithographic method. At these parts, for example, the first contact element will be formed in a later process stage.
  • a further photoresist material is then applied and suitably structured so that the regions on which a second conductive layer is to be formed are exposed. Then the second conductive layer 122 is deposited. After removal of the photoresist material, as illustrated in FIG. 3E, a part of the second conductive layer 122 is arranged in contact with the first conductive layer 121 and thus forms part of the first current distribution layer 120. Another part of the second conductive layer 122 is arranged above the insulation layer 132 and forms the second current distribution layer 130. Furthermore, according to embodiments, the part of the conductive layer which is arranged in the second contact openings 117 forms the second connection elements 135. Another part of the second conductive layer 122 extends along the side wall 115a of the dielectric mirror layer 115 and form a carrier element of the semiconductor chip.
  • a further photolithographic method is then carried out to define the regions where the first and second contact elements 127, 137 are to be formed.
  • a layer of photoresist is deposited and suitably structured.
  • the metal for the contact elements 127, 137 is then sputtered. Examples of materials include Ti, Pt, Au, Ni, and combinations of these materials. For example, several layers of different metals can be deposited on top of one another. 3F shows a cross-sectional view of an example of a resulting workpiece.
  • a further photoresist material can be applied and structured, followed by a galvanic method for forming first and, if appropriate, second contact columns (not shown in FIG. 3F).
  • the first and second contact columns can each be made of nickel or copper.
  • the first and the second contact column can be galvanically produced.
  • several first and several second contact columns can be provided.
  • one or more contact columns can be provided for each contact element. Due to the special configuration of the first and the second current distribution layer as described above, it is possible to connect the first and the second contact pillars over a large area. Thereby the thermal resistance reduced and the mechanical stability favored.
  • a mold material for example a casting compound made of plastic, such as epoxy resin, can also be introduced between the contact columns and then ground back.
  • the optoelectronic component can be manufactured in a simple manner. Due to the special electrical connection of the first and second semiconductor layers, the number of rewiring levels can be reduced.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 can subsequently be mounted on a lead frame.
  • the optoelectronic semiconductor chip can be mounted directly on a line carrier.
  • different potting materials can be applied to who.
  • the chip can also be placed on a line carrier with a potting compound applied beforehand.
  • FIG. 4A shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic component 10.
  • An optoelectronic semiconductor chip 11 which for example can have the structure described with reference to FIG. 1A or 1B, is fastened on a line carrier 160.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 can additionally each contain one or more first and second contact columns 155, 157.
  • a first contact column 155 can be provided on a first contact element 127.
  • a second contact column 157 can be provided on each second contact element 137.
  • a lateral dimension of the contact columns 155, 157 can in each case be smaller than a lateral dimension of the contact elements 127, 137.
  • the contact columns 155, 157 can have any cross-sectional shape, for example rectangular, square, round or oval.
  • a height h of the first and second contact columns 155, 157 can be 20 to 80 gm, for example 40 to 60 gm, for example 50 gm.
  • the line carrier 160 can have a first partial element 165 and a second partial element 167.
  • the first part element 165 is connected to the one or more contact columns 155 of the optoelectronic semiconductor chip 11.
  • the second sub-element 167 is connected to the second contact pillar (s) 157 of the optoelectronic semiconductor chip 11.
  • the arrows shown in FIG. 4A show temperature expansion effects which can occur, for example, when the semiconductor chip 11 is soldered onto the conductor carrier 160.
  • the fact that the line carrier 160 is divided into two and has a first partial element 165 and a second partial element 167 means that stress that occurs can be compensated for in a suitable manner.
  • the semiconductor chip 11 has a plurality of first contact columns 155 and a plurality of second contact columns 157. These are insulated from one another by the insulating layer 132. Because the semiconductor chip has a plurality of first contact columns 155 and a plurality of second contact columns 157, the mechanical stress can be reduced while the connection area remains the same. The mechanical tension can also be compensated. Because the connection area remains approximately the same, the heat dissipation can be maintained.
  • a plurality of first and second contact pillars can also be realized with an alternative configuration of the optoelectronic semiconductor chip. More specifically, the optoelectronic semiconductor chip can have a first and a second contact element on the side of the optoelectronic semiconductor chip facing away from the light emission side. It is irrelevant whether the first and the second current distribution structure are designed in the manner described above. Wei terhin can in particular also be provided only a first and a second contact element. Consequently, the concepts described in FIGS. 4A to 4E are also applicable to flip-chip semiconductor chips with different configurations of the individual components.
  • Fig. 4C shows a schematic cross-sectional view of the optoelectronic semiconductor chip 11 with first and second contact elements 127, 137, first and second contact columns 155, 157 and first and second partial elements 165, 167 of the conductor carrier 160.
  • the different thermal expansion coefficient between conductor carriers and semiconductor chip causes severe bending, which in turn causes high stress that is transferred directly to the chip. This creates the risk of cracking and delamination.
  • a first connection surface 168 and a second connection surface 169 directly in connection with the first partial element 165 and the second partial element 167, part of the stress can be compensated for.
  • the first contact column 155 or the second contact column 157 can thereby be attached in a more rigid manner. In this way it is possible to distribute the stress over a large area.
  • the stress can also be buffered by selecting an appropriate solder material 166. This can prevent that the stress is transferred directly to the chip surface.
  • FIG. 4D shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic component 10 in accordance with further embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 mounted on a line carrier 160 is additionally potted with a potting compound 170.
  • the potting compound can be, for example, silicon, epoxy resin or a hybrid material based, for example, on a silicone-epoxy mixture.
  • the Vergussmas se 170 can for example be arranged between semiconductor chip 11 and Lei device carrier 160.
  • the potting compound 170 can embed the semiconductor chip 11.
  • a surface 173 of the potting compound 170 can be at the same height as the light emission surface 111 of the semiconductor chip 11.
  • a surface 173 of the potting compound 170 and the light emission surface 111 of the optoelectronic semiconductor chip can jointly form a surface of the optoelectronic semiconductor component.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 can first be mounted on the line carrier 160.
  • the potting compound 170 can subsequently be introduced.
  • FIG. 4E shows a cross-sectional view of an optoelectronic component 10 according to further embodiments.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 is mounted on a line carrier 160 and potted with a potting compound 170.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 is surrounded by a reflective casting compound 171.
  • the reflective potting compound 171 Ti0 2 can contain as reflective material.
  • the reflective casting compound 171 can additionally contain a converter material for converting the emitted light wavelength.
  • the reflective potting compound 171, which optionally contains the converter material enclose the optoelectronic semiconductor chip 11 on all sides except for the light emission surface 111 of the semiconductor chip 11.
  • the potting compound 170 can be arranged between the reflective potting compound 171 and the line carrier 160.
  • the potting compound 170 can close reflective potting compound 171 to the side.
  • a surface 173 of the casting compound 170, a surface 174 of the reflective casting compound 171 and the light emission surface 111 of the optoelectronic semiconductor chip together form a surface of the optoelectronic semiconductor component.
  • the optoelectronic semiconductor chip 11 can first be mounted on the line carrier 160. The reflective casting compound 171 and the casting compound 170 can subsequently be introduced.
  • FIGS. 5A to 5D show different examples of the lead frame or lead frame 160.
  • the lead frame 160 each has a first and a second partial element 165, 167.
  • Different geometries, as shown in FIGS. 5A to 5D, can be implemented, for example in order to produce an efficient contact, dissipate heat cheaply and continue to dissipate stress.
  • a method for producing an optoelectronic component with an optoelectronic semiconductor chip that is suitable for emitting electromagnetic radiation includes forming (S100) a layer stack that has a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of one second conductivity type. The method further includes forming (S110) a dielectric mirror layer on one of the second semiconductor layers.
  • the dielectric mirror layer is arranged between the first semiconductor layer and the first current distribution layer.
  • the plurality of first electrical connection elements is suitable for electrically connecting the first semiconductor layer to the first current distribution layer.
  • the plurality of second electrical connection elements is suitable for electrically connecting the second semiconductor layer to the second current distribution layer.
  • the sequence of the steps for forming the first and the second electrical connecting elements is arbitrary and can be interchanged.
  • the methods for forming the first and second connecting elements can include common method steps, for example etching or lithography methods.
  • the methods for forming a first current distribution layer and for forming the first connecting elements can contain common method steps.
  • the methods for forming a second current distribution layer and for forming the second connection elements can include common method steps.
  • the methods for forming the first current distribution layer and the second current distribution layer can include common method steps.
  • they can contain separate process steps that are carried out one after the other.
  • the formation of the second connecting elements can also be omitted.
  • the second current distribution layer are connected to the second semiconductor layer in a manner other than via connecting elements.
  • the method can further include the application (S150) of the optoelectronic semiconductor chip to a line carrier and the application (S160) of a sealing compound between the optoelectronic semiconductor chip and the line carrier.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement (10) umfasst einen optoelektronischen Halbleiterchip (11), der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung (15) zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip (11) weist eine erste Halbleiterschicht (140) von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine zweite Halbleiterschicht (150) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, eine erste und eine zweite Stromverteilungsschicht (120, 130), eine dielektrische Spiegelschicht (115) sowie eine Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente (125) auf. Die erste Halbleiterschicht (140) und die zweite Halbleiterschicht (150) sind übereinandergestapelt. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip (11) emittierte elektromagnetische Strahlung (15) wird über eine erste Hauptoberfläche (110) der zweiten Halbleiterschicht (150) ausgegeben. Die erste Stromverteilungsschicht (120) und die zweite Stromverteilungsschicht (130) sind auf einer von der zweiten Halbleiterschicht (150) abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht (140) angeordnet. Die dielektrische Spiegelschicht (115) ist zwischen der ersten Halbleiterschicht (140) und der ersten Stromverteilungsschicht (120) angeordnet. Die Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente (125) erstrecken sich durch die dielektrische Spiegelschicht (115) und sind geeignet, die erste Halbleiterschicht (140) mit der ersten Stromverteilungsschicht (180) elektrisch zu verbinden. Die zweite Stromverteilungsschicht (130) ist mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT MIT DIELEKTRISCHER SPIEGELSCHICHT UND DESSEN
HERSTELLUNGSVERFAHREN
HINTERGRUND
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 123 932.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine lichtemittierende Diode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispiels weise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.
Elektrische Kontakte zum Kontaktieren der p- und n-leitenden Schicht können auf einer von der Lichtemission abgewandten Seite der Halbleiterschichten liegen. Generell wird nach Kon zepten gesucht, mit denen derartige Flip-Chip-Bauelemente wei ter verbessert werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement sowie ein verbes sertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bau elements 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. Gemäß Ausführungsformen enthält ein optoelektronisches Bauele ment einen optoelektronischen Halbleiterchip, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Der opto elektronische Halbleiterchip weist eine erste Halbleiter schicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine zweite Halb leiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, eine erste und eine zweite Stromverteilungsschicht, eine dielektrische Spiegelschicht und eine Vielzahl erster elektrischer Verbin dungselemente auf. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind übereinandergestapelt . Von dem opto elektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung wird über eine erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht ausgegeben. Die erste Stromverteilungs schicht ist auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abge wandten Seite der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Die dielektrische Spiegelschicht ist zwischen der ersten Halb leiterschicht und der ersten Stromverteilungsschicht angeord net ist. Die Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente erstreckt sich durch die dielektrische Spiegelschicht und ist geeignet, die erste Halbleiterschicht mit der ersten Stromver teilungsschicht elektrisch zu verbinden. Die zweite Stromver teilungsschicht ist auf der von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht angeordnet und mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden.
Das optoelektronische Bauelement kann ferner eine Vielzahl zweiter elektrischer Verbindungselemente aufweisen, die geeig net sind, die zweite Halbleiterschicht mit der zweiten Strom verteilungsschicht elektrisch zu verbinden.
Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht zu einer Mesa strukturiert, und die dielektrische Spiegelschicht ist über einer Mesaflanke angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip kann ferner eine aktive Zone zwischen erster und zweiter Halbleiterschicht aufweisen, wobei die aktive Zone im Bereich der Mesaflanke freiliegt.
Das optoelektronisches kann weiterhin ein transparentes Sub strat aufweisen, das auf der Seite der zweiten Halbleiter schicht angeordnet ist.
Gemäß Ausführungsformen können die erste Stromverteilungs schicht und die zweite Stromverteilungsschicht jeweils finger artig strukturiert sein, so dass eine Fingerstruktur der ers ten Stromverteilungsschicht zwischen Fingerstrukturen der zweiten Stromverteilungsschicht angeordnet ist. Beispielsweise können die zweite Stromverteilungsschicht sowie gegebenenfalls die zweiten Verbindungselemente Teil eines leitfähigen Trägers sein .
Das optoelektronisches Bauelement kann ferner ein erstes und ein zweites Kontaktelement aufweisen, wobei das erste Kontak telement mit der ersten Stromverteilungsschicht und das zweite Kontaktelement mit der zweiten Stromverteilungsschicht verbun den ist. Das erste und das zweite Kontaktelement sind auf ei ner von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht angeordnet. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement jeweils mehrere erste Kontaktele mente oder mehrere zweite Kontaktelemente aufweisen.
Das optoelektronisches Bauelement kann darüber hinaus eine erste Kontaktsäule und eine zweite Kontaktsäule aufweisen, wo bei die erste Kontaktsäule mit dem ersten Kontaktelement und die zweite Kontaktsäule mit dem zweiten Kontaktelement verbun den ist. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement jeweils mehrere erste Kontaktsäulen oder mehrere zweite Kon taktsäulen aufweisen.
Der optoelektronische Halbleiterchip kann ferner eine transpa rente leitfähige Verbindungsschicht in Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht enthalten.
Gemäß Ausführungsformen ist ein Abstand erster Verbindungsele mente kleiner als 100 ym. Gemäß Ausführungsformen ist ein Ab stand zweiter Verbindungselemente kleiner als 700 ym.
Das optoelektronisches Bauelement kann darüber hinaus einen Leitungsträger (lead frame) enthalten, wobei der optoelektro nische Halbleiterchip auf dem Leitungsträger aufgebracht ist.
Gemäß Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einem optoelektroni schen Halbleiterchip, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, das Ausbilden eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähig keitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp . Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Aus bilden einer dielektrischen Spiegelschicht auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halb leiterschicht, das Ausbilden einer Vielzahl erster elektri scher Verbindungselemente, die sich durch die dielektrische Spiegelschicht erstrecken und das Ausbilden einer ersten und einer zweiten Stromverteilungsschicht jeweils auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht. Dabei ist die dielektrische Spiegelschicht zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Stromver teilungsschicht angeordnet. Die Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente ist geeignet, die erste Halbleiterschicht mit der ersten Stromverteilungsschicht elektrisch zu verbin- den. Die zweite Stromverteilungsschicht ist auf der von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halb leiterschicht angeordnet und mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden.
Das Verfahren kann weiterhin das Ausbilden einer Vielzahl zweiter elektrischer Verbindungselemente umfassen. Die Viel zahl zweiter elektrischer Verbindungselemente ist geeignet, die zweite Halbleiterschicht mit der zweiten Stromverteilungs schicht elektrisch zu verbinden. Beispielsweise können die zweiten elektrischen Verbindungselemente in der dielektrischen Spiegelschicht ausgebildet werden. Gemäß weiteren Ausführungs formen kann die zweite Stromverteilungsschicht auch auf andere Weise mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden werden.
Das Verfahren kann ferner das Strukturieren der ersten Halb leiterschicht zu einer Mesa vor Ausbilden der dielektrischen Spiegelschicht enthalten, wobei die dielektrische Spiegel schicht über einer Mesaflanke ausgebildet wird.
Beispielsweise kann das Ausbilden der ersten Verbindungsele mente und der ersten Stromverteilungsstruktur das Ausbilden von ersten Öffnungen in der dielektrischen Spiegelschicht und das Ausbilden einer metallischen Schicht umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Aufbringen des optoelektroni schen Halbleiterchips auf einen Leitungsträger und das Auf bringen einer Vergussmasse zwischen optoelektronischem Halb leiterchip und Leitungsträger umfassen.
Das Verfahren kann darüber hinaus das Einbringen eines reflek tierenden Elements zwischen optoelektronischem Halbleiterchip und der Vergussmasse umfassen. Gemäß weiteren Ausführungsformen umfasst ein optoelektroni sches Bauelement einen optoelektronischen Halbleiterchip, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip weist eine erste Halbleiter schicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp, eine zweite Halb leiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp sowie eine Vielzahl erster und zweiter Kontaktelemente auf. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind über- einandergestapelt . Von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittierte elektromagnetische Strahlung wird über eine erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht ausgegeben. Die Vielzahl erster Kontaktelemente sind mit der ersten Halb leiterschicht elektrisch verbunden, und die Vielzahl zweiter Kontaktelemente sind mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden. Die Vielzahl erster und zweiter Kontak telemente sind auf einer von der zweiten Halbleiterschicht ab gewandten Seite der ersten Halbleiterschicht angeordnet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.
Fig. 1A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von Teilen eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß Ausführungsfor men Fig. 1B zeigt eine schematische Querschnittsansicht von Teilen eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß weiteren Aus führungsformen .
Fig. 2A zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Kontakt struktur eines optoelektronischen Halbleiterchips.
Fig. 2B zeigt eine perspektivische Ansicht einer Kontaktstruk- tur .
Fig. 3A bis 3F zeigen Querschnittsansichten eines Werkstücks bei Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips.
Fig. 4A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß Ausführungsformen.
Fig. 4B veranschaulicht Elemente des optoelektronischen Bau elements gemäß Ausführungsführen.
Fig. 4C veranschaulicht weitere Elemente des optoelektroni schen Bauelements gemäß Ausführungsführen.
Fig. 4D zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß weiteren Ausführungsfor men .
Fig. 4E zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelements gemäß weiteren Ausführungsfor men .
Fig. 5A bis 5D veranschaulichen Beispiele von Leitungsträgern eines optoelektronischen Bauelements. Fig. 6 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.
DETAILBESCHREIBUNG
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halb leiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basis unterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Bei spielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermate rial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleiter material oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise Saphir, gewachsen sein. Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halb leitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektro magnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermateria lien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwel ligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht er zeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, Al- GaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, Diamant, hexagonales BN und Kombinatio nen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der ternären Verbindungen kann variieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschrei bung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halb leitermaterialien ein.
Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Die oder eines Chips sein.
Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli chen senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersub strats oder Halbleiterkörpers verläuft.
Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „elektrisch verbunden" eine niederohmige elektrische Verbin dung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch ver bundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt mitei nander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein. Der Begriff „elektrisch verbunden" umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.
Fig. 1A zeigt eine Querschnittsansicht von Komponenten eines optoelektronischen Halbleiterchips 11 der Bestandteil eines optoelektronischen Bauelements 10 ist. Der in Fig. 1A gezeigte optoelektronische Halbleiterchip 11 ist geeignet, elektromag netische Strahlung 15 zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 weist eine erste Halbleiterschicht 140 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ und eine zweite Halbleiterschicht 150 von einem zweiten Leitfähigkeits typ, beispielsweise n-Typ auf. Die erste und die zweite Halb leiterschicht 140, 150 sind übereinander gestapelt. Beispiels weise sind sie über einem geeigneten, beispielsweise transpa renten Substrat (nicht gezeigt in Fig. 1A) angeordnet. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das transparente Substrat aber auch weggelassen sein, wie in Fig. 1A dargestellt. Der opto elektronische Halbleiterchip 11 weist darüber hinaus eine ers te Stromverteilungsschicht 120 auf. Die erste Stromvertei lungsschicht 120 ist mit der ersten Halbleiterschicht 140 elektrisch leitend verbunden. Der optoelektronische Halb leiterchip 11 weist darüber hinaus eine zweite Stromvertei- lungsschicht 130 auf. Die zweite Stromverteilungsschicht 130 ist mit der zweiten Halbleiterschicht 150 elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise wird von dem optoelektronischen Halbleiterchip 11 emittierte elektromagnetische Strahlung 15 über eine erste Hauptoberfläche 110 der zweiten Halbleiter schicht 150 ausgegeben.
Die erste Stromverteilungsschicht 120 und die zweite Stromver teilungsschicht 130 sind jeweils auf der von der zweiten Halb leiterschicht 150 abgewandten Seite der ersten Halbleiter schicht 140 angeordnet. Eine dielektrische Spiegelschicht ist zwischen der ersten Halbleiterschicht 140 und der ersten Stromverteilungsschicht 120 angeordnet. Eine Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente 125 erstreckt sich durch die dielektrische Spiegelschicht 115 und ist geeignet, die erste Halbleiterschicht 140 mit der ersten Stromverteilungsschicht 120 elektrisch zu verbinden. Weiterhin kann sich eine Vielzahl zweiter Verbindungselemente 135 durch die dielektrische Spie gelschicht 115 erstrecken. Die zweiten Verbindungselemente 135 sind beispielsweise geeignet, die zweite Stromverteilungs schicht 130 mit der zweiten Halbleiterschicht 150 zu verbin den. Gemäß in Fig. 1A dargestellten Ausführungsformen hat die zweite Stromverteilungsschicht 130 einen größeren Abstand zur ersten Halbleiterschicht 140 als die erste Stromverteilungs schicht 120. Beispielsweise ist die erste Stromverteilungs schicht 120 durch eine isolierende Schicht 132 von der zweiten Stromverteilungsschicht 130 elektrisch isoliert. Die erste so wie die zweite Stromverteilungsschicht 120, 130 können jeweils aus Aluminium oder einem anderen geeigneten leitfähigen Mate rial aufgebaut sein. Beispielsweise kann das Material der ers ten Stromverteilungsschicht 120 auch das elektrisch leitende Material der ersten Verbindungselemente 125 sein. Weiterhin kann ein elektrisch leitendes Material der zweiten Stromver teilungsschicht 130 das elektrisch leitende Material der zwei- ten Verbindungselemente 135 sein. Die isolierende Schicht 132 kann beispielsweise aus Siliziumdioxid aufgebaut sein. Gemäß weiteren Ausführungsformen können aber auch alternative iso lierende Materialien wie beispielsweise Siliziumnitrid, Alumi niumoxid, Kombinationen dieser Materialien oder andere verwen det werden.
Generell umfasst der Begriff „dielektrische Spiegel schicht" jegliche Anordnung, die einfallende elektromagneti sche Strahlung zu einem großen Grad (beispielsweise >90%) re flektiert und nicht leitend ist. Beispielsweise kann eine die lektrische Spiegelschicht durch eine Abfolge von sehr dünnen dielektrischen Schichten mit jeweils unterschiedlichen Bre chungsindizes ausgebildet werden. Beispielsweise können die Schichten abwechselnd einen hohen Brechungsindex (n>l,7) und einen niedrigen Brechungsindex (n<l,7) haben und als Bragg-Re- flektor ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke l/4 betragen, wobei l die Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts in dem jeweiligen Medium angibt. Die vom einfallenden Licht her gesehene Schicht kann eine größere Schichtdicke, beispielsweise 3l/4 haben. Aufgrund der geringen Schichtdicke und des Unterschieds der jeweiligen Brechungsindizes stellt die dielektrische Spiegelschicht ein hohes Reflexionsvermögen bereit und ist gleichzeitig nicht leitend. Die dielektrische Spiegelschicht ist somit geeignet, Komponenten des Halbleiter bauelements voneinander zu isolieren. Eine dielektrische Spie gelschicht kann beispielsweise 2 bis 50 dielektrische Schich ten aufweisen. Eine typische Schichtdicke der einzelnen Schichten kann etwa 30 bis 90 nm, beispielsweise etwa 50 nm betragen. Der Schichtstapel kann weiterhin eine oder zwei oder mehrere Schichten enthalten, die dicker als etwa 180 nm, bei spielsweise dicker als 200 nm sind. Beispielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht abwech selnde Schichten aus TiCg und SiCg enthalten. Beispielsweise können jeweils acht Paare aus SiCg / TiCg ein Element bilden. Gemäß Ausführungsformen können zwei dieser Elemente übereinan der gestapelt sein. Eine Schichtdicke der dielektrischen Spie gelschicht kann beispielsweise insgesamt mehrere hundert Nano meter, beispielsweise mehr als 1000 nm, beispielsweise mehr als 1500 nm, beispielsweise etwa 1800 nm betragen.
Gemäß Ausführungsformen kann die erste Halbleiterschicht 140 zu einer Mesa strukturiert sein. Die dielektrische Spiegel schicht 115 kann über einer Mesaflanke angeordnet sein. Dadurch, dass die dielektrische Spiegelschicht 115 zwischen erster Halbleiterschicht 140 und erster Stromverteilungs schicht 120 angeordnet ist, kann ein großer Anteil der von dem optoelektronischen Halbleiterchip 11 emittierten elektromagne tischen Strahlung reflektiert werden. Dadurch, dass eine Viel zahl von ersten und zweiten Verbindungselementen 125, 135 vor gesehen ist, kann ein guter elektrischer Kontakt zwischen der ersten Stromverteilungsschicht 120 und der ersten Halbleiter schicht sowie zwischen der zweiten Stromverteilungsschicht 130 und der zweiten Halbleiterschicht 150 bewirkt werden. Bei spielsweise haben die ersten Verbindungselemente 125 einen Durchmesser von ca. 2 bis 8 gm, beispielsweise 4 bis 6 gm, beispielsweise 5 gm. Die zweiten Verbindungselemente 135 haben beispielsweise einen Durchmesser von ca. 20 bis 50 gm, bei spielsweise 30 bis 40 gm, beispielsweise 36 gm. Der Abstand der ersten Verbindungselemente 125 kann beispielsweise kleiner 200 gm, beispielsweise kleiner 100 gm, beispielsweise kleiner 60 gm sein. Der Abstand der zweiten Verbindungselemente 135 kann beispielsweise kleiner als 1 mm, beispielsweise kleiner als 0,6 mm, beispielsweise kleiner 0,5 mm sein. Beispielsweise kann die Anzahl der ersten Verbindungselemente 125 größer als die Anzahl der zweiten Verbindungselemente 135 sein. Gemäß al- len Ausführungsformen kann der Abstand der ersten elektrischen Verbindungselemente 125 kleiner als der Abstand der zweiten Verbindungselemente 135 sein. Beispielsweise können die ersten elektrischen Verbindungselemente 125 in einem zentralen Be reich des optoelektronischen Halbleiterbauelements angeordnet sein. Die zweiten elektrischen Verbindungselemente 135 können in einem Randbereich des optoelektronischen Halbleiterbauele ments angeordnet sein.
Gemäß Ausführungsformen kann der Abstand zwischen den zweiten Verbindungselementen 135 von verwendeten Stromdichten beim Be trieb des optoelektronischen Bauelements abhängen. Beispiels weise können die vorstehend angegebenen Werte für Niederstrom bauelemente mit einer Stromdichte von kleiner oder gleich 200 mA/m2 gelten. Für Hochstrombauelemente mit größerer Strom dichte kann ein kleinerer Abstand der zweiten Verbindungsele mente verwendet werden.
Beispielsweise ist die erste Stromverteilungsschicht 120 ganz flächig über der strukturierten ersten Halbleiterschicht 140 angeordnet. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Strom verteilungsschicht 120 in horizontaler Richtung ungefähr bis jeweils zu den seitlichen Begrenzungen der ersten Halbleiter schicht 140. Gemäß Ausführungsformen kann die erste Stromver teilungsschicht 120 die erste Halbleiterschicht 140 um bis zu 100 nm überragen. Weiterhin kann die erste Halbleiterschicht 140 die erste Stromverteilungsschicht 120 um maximal 100 nm überragen .
Beispielsweise kann eine aktive Zone 145 zwischen erster und zweiter Halbleiterschicht 140, 150 angeordnet sein. Die aktive Zone 145 kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelhe terostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur (SQW, single quantum well) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung aufweisen. Die Be zeichnung „Quantentopf-Struktur" entfaltet hierbei keine Be deutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jeder Kombination dieser Schichten.
Dadurch, dass die dielektrische Spiegelschicht 115 angrenzend an die Mesaflanke angeordnet ist, kann die aktive Zone 145 isoliert werden. Weiterhin wird auch der optoelektronische Halbleiterchip 11 im Bereich der aktiven Zone 145 verspiegelt, so dass keine Emission über die Kante erfolgt.
Ein Teil der zweiten Stromverteilungsschicht 130 kann über der ersten Stromverteilungsschicht 120 angeordnet sein. Auf diese Weise wird ein hoher Grad an Reflexion an der ersten und der zweiten Stromverteilungsschicht 120, 130 erreicht. Beispiels weise kann sich die elektrisch leitfähige Schicht, die die zweite Stromverteilungsschicht 130 ausbildet, entlang der Sei tenwand 115a der dielektrischen Spiegelschicht 115 in Richtung der zweiten Halbleiterschicht 150 erstrecken. Auf diese Weise bildet das elektrisch leitfähige Material der zweiten Strom verteilungsschicht 130 einen metallischen Rahmen, beispiels weise einen Aluminium-Rahmen des optoelektronischen Halb leiterchips. Die Kombination aus dielektrischer Spiegelschicht und zweiten Verbindungselementen 135 am Rand der Mesa ermög licht ein besonders effizientes Einprägen der Ladungsträger bei größerer Entfernung von metallisch absorbierenden Strom führungspfaden. Weiterhin wird durch die spezielle Anordnung der ersten und zweiten Stromverteilungsschicht, die jeweils ganzflächig über der strukturierten ersten Halbleiterschicht 140 angeordnet sind, die absorberfreie Chipfläche stark ver größert. Insbesondere sind große Bereiche der Fläche unter der dielektrischen Spiegelschicht 115 frei von absorbierenden Ma terialien in Abstrahlrichtung. Beispielsweise kann der opto- elektronische Halbleiterchip 11 ohne Verwendung von Silber re alisiert sein. Dadurch, dass die dielektrische Spiegelschicht 115 im Bereich der Mesakante vorliegt, wird die Effizienz er höht. Beispielsweise kann ein Bedeckungsgrad der ersten Strom verteilungsschicht 120 größer als ein Bedeckungsgrad der zwei ten Stromverteilungsschicht 130 sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip 11 kann ferner eine transparente leitfähige Verbindungsschicht 105 in Kontakt mit der ersten Halbleiterschicht 140 aufweisen. Beispielsweise kann die transparente leitfähige Verbindungsschicht 105 aus einem transparenten Oxid, beispielsweise Indium-Zinnoxid, In- dium-Zinkoxid und anderen aufgebaut sein. Beispielsweise kann die erste und die zweite Halbleiterschicht jeweils ein Nitrid halbleitermaterial, beispielsweise GaN oder einen Verbindungs halbleiter, der GaN enthält, enthalten.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist darüber hinaus ein erstes und ein zweites Kontaktelement 127, 137 auf. Das erste Kontaktelement 127 ist mit der ersten Stromverteilungsschicht 120 elektrisch leitend verbunden. Das zweite Kontaktelement 137 ist mit der zweiten Stromverteilungsschicht 130 elektrisch leitend verbunden.
Fig. 1B zeigt eine Querschnittsansicht des optoelektronischen Halbleiterchips 11 gemäß weiteren Ausführungsformen. Gemäß den in Fig. 1B dargestellten Ausführungsformen weist der opto elektronische Halbleiterchip 11 ferner ein transparentes Sub strat 100, beispielsweise ein Saphirsubstrat auf. Die erste Hauptoberfläche 110 der zweiten Halbleiterschicht 150 grenzt direkt an das transparente Substrat 100 an. Emittierte elekt romagnetische Strahlung 15 kann beispielsweise über die erste Hauptoberfläche 101 des transparenten Substrats sowie über Seitenwände des transparenten Substrats 100 emittiert werden. Gemäß Ausführungsformen kann die erste Hauptoberfläche 110 der zweiten Halbleiterschicht 150 aufgeraut oder strukturiert sein, um die Auskoppeleffizienz zu erhöhen.
Fig. 2A zeigt eine Draufsicht auf eine Kontaktstruktur 112, die jeweils die erste und zweite Halbleiterschicht 140, 150 des Halbleiterchips 11 kontaktiert. Der Begriff „Kontaktstruk- tur" umfasst dabei die erste und die zweite Stromverteilungs schicht 120, 130, die ersten und zweiten Verbindungselemente 125, 135 sowie das erste und zweite Kontaktelement 127, 137.
Wie in Fig. 2A dargestellt ist, sind die erste Stromvertei lungsschicht 120 und die zweite Stromverteilungsschicht 130 jeweils durch die Isolationsschicht 132 voneinander isoliert. Beispielsweise sind sowohl die erste als auch die zweite Stromverteilungsschicht 120, 130 unter Ausbildung fingerarti ger Strukturen strukturiert. Die fingerartigen Strukturen der ersten Stromverteilungsschicht 120 erstrecken sich dabei zwi schen benachbarten fingerartigen Strukturen der zweiten Strom verteilungsschicht 130 und umgekehrt. Auf diese Weise wird ei ne Interdigital- oder Kammstruktur ausgebildet.
Erste Kontaktelemente 127 sind jeweils in Kontakt mit der ers ten Stromverteilungsschicht 120 ausgebildet. Zweite Kontakte lemente 137 sind jeweils mit der zweiten Stromverteilungs schicht 130 verbunden. Wie in Fig. 2A veranschaulicht ist, weist die Kontaktstruktur 112 des optoelektronischen Halb leiterchips 11 mehr als ein erstes Kontaktelement 127, in die sem Fall zwei, auf. Weiterhin weist die Kontaktstruktur 112 mehr als zwei zweite Kontaktelemente 137, in diesem Fall zwei, auf. Durch diese Anordnung, bei der die ersten und zweiten Stromverteilungsschichten entsprechend angeordnet sind, können Temperaturausdehnungseffekte effizient abgefangen werden. Als Ergebnis wird eine erhöhte mechanische Stabilität erzielt. Weiterhin ist es möglich, die Kontaktelemente 127, 137 groß flächig anzuschließen, wodurch der thermische Widerstand redu ziert wird und die mechanische Stabilität verbessert wird. Weiterhin wird dadurch, dass jeweils mehrere Kontaktelemente vorgesehen sind, die mechanische Stabilität weiterhin erhöht. Insbesondere können dadurch Temperaturausdehnungseffekte wir kungsvoll kompensiert werden. Weiterhin wird durch die Anwe senheit mehrerer Kontaktelemente die mechanische Verspannung bei Erhitzen des optoelektronischen Halbleiterchips in verbes serter Weise ausgeglichen.
Gemäß einer alternativen Betrachtungsweise umfasst ein opto elektronisches Bauelement 10 einen optoelektronischen Halb leiterchip 11, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung 15 zu emittieren. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 weist eine erste Halbleiterschicht 140 von einem ersten Leit fähigkeitstyp, eine zweite Halbleiterschicht 150 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp sowie eine Vielzahl erster und zwei ter Kontaktelemente 127, 137 auf. Weiterhin enthält das opto elektronische Bauelement eine erste Stromverteilungsschicht 120, die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist. Das optoelektronische Bauelement enthält ferner eine zweite Strom verteilungsschicht 130, die mit der zweiten Halbleiterschicht 150 elektrisch verbunden ist. Die erste Halbleiterschicht 140 und die zweite Halbleiterschicht 150 sind übereinandergesta- pelt. Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 11 emittierte elektromagnetische Strahlung 15 wird über eine erste Haupt oberfläche 110 der zweiten Halbleiterschicht 150 ausgegeben. Die Vielzahl erster Kontaktelemente 127 sind mit der ersten Stromverteilungsschicht 120 elektrisch verbunden, und die Vielzahl zweiter Kontaktelemente 137 sind mit der zweiten Stromverteilungsschicht 130 verbunden. Die Vielzahl erster und zweiter Kontaktelemente sind auf einer von der zweiten Halb leiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht und auf einer von der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten und zweiten Stromverteilungsschicht 120, 130 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 11 stellt so mit ein Flip-Chip-Bauelement mit einer Vielzahl erster und zweiter Kontaktelemente dar. Der optoelektronische Halbleiter chip 11 kann ferner eine erste und eine zweite Stromvertei lungsschicht 120, 130 wie vorstehend beschrieben aufweisen. Die erste Stromverteilungsschicht 120 ist mit der ersten Halb leiterschicht 140 verbunden. Die ersten Kontaktelemente 127 sind mit der ersten Stromverteilungsschicht 120 verbunden. Die zweite Stromverteilungsschicht 130 ist mit der zweiten Halb leiterschicht 150 verbunden. Die zweiten Kontaktelemente 137 sind mit der zweiten Stromverteilungsschicht 130 verbunden. Die erste und die zweite Stromverteilungsschicht 120, 130 kön nen wie vorstehend beschrieben, eine Interdigital- oder Kammstruktur ausbilden.
Fig. 2B zeigt eine perspektivische Ansicht der Verbindungs struktur 112. Die zweiten Verbindungselemente 135 sind jeweils mit der zweiten Stromverteilungsschicht 130 verbunden. Die ersten Verbindungselemente 125 sind jeweils mit der ersten Stromverteilungsschicht 120 verbunden, die in einer anderen Ebene als die zweite Stromverteilungsschicht 130 angeordnet ist .
Die Figuren 3A bis 3F zeigen jeweils Querschnittsansichten ei nes Werkstücks bei Herstellung eines optoelektronischen Halb leiterchips gemäß Ausführungsformen.
Zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips wird zunächst eine zweite Halbleiterschicht 150 vom zweiten Leitfä higkeitstyp sowie eine erste Halbleiterschicht 140 vom ersten Leitfähigkeitstyp über einem geeigneten Substrat, beispiels weise einem transparenten Substrat 100 aufgebracht. Die zweite Halbleiterschicht 150 wird dabei auf einer von der ersten Hauptoberfläche 101 abgewandten Seite des Substrats 100 aufge bracht, gefolgt von der aktiven Zone 145 sowie der ersten Halbleiterschicht 140. Weiterhin kann eine transparente leit fähige Schicht 105, beispielsweise aus Indium-Zinnoxid über der ersten Halbleiterschicht ausgebildet werden. Sodann wird die erste Halbleiterschicht 140 sowie gegebenenfalls die transparente leitfähige Schicht 105 durch geeignete Verfahren strukturiert, wodurch eine Mesa 103 ausgebildet wird. Bei spielsweise kann ein Teil der aktiven Zone 145 durch diesen Strukturierungsprozess freigelegt werden, d.h. ein Teil der aktiven Zone 145 ist im Bereich der Mesakante nicht bedeckt.
Fig. 3A zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer sich ergebenden Struktur. In einem nächsten Schritt wird die dielektrische Spiegelschicht aufgebracht. Beispielsweise kann die dielektrische Spiegelschicht 115 eine Schichtdicke von mehreren hundert Nanometer, beispielsweise mehr als 500 nm, beispielsweise etwa 550 bis 580 nm haben. Anschließend werden erste Öffnungen 116 ausgebildet. Gegebenenfalls werden auch zweite Öffnungen 117 ausgebildet. Beispielsweise können die ersten Öffnungen 116 sich bis zu der transparenten leitfähigen Schicht 105 erstrecken. Beispielsweise haben die ersten Öff nungen 116 einen Durchmesser von ca. 2 bis 8 gm, beispielswei se 4 bis 6 gm, beispielsweise 5 gm. Die zweiten Öffnungen 117 können einen Durchmesser von ca. 20 bis 50 gm, beispielsweise 30 bis 40 gm, beispielsweise 36 gm haben. Der Abstand der ers ten Öffnungen 116 kann beispielsweise kleiner 200 gm, bei spielsweise kleiner 100 gm, beispielsweise kleiner 60 gm sein. Der Abstand der zweiten Öffnungen 117 kann beispielsweise kleiner als 1 mm, beispielsweise kleiner als 0,6 mm, bei spielsweise kleiner 0,5 mm sein. Fig. 3B zeigt eine Querschnittsansicht eines sich ergebenden Werkstücks. In einem nächsten Schritt wird ein Teil der Ober fläche durch ein geeignetes Fotoresistmaterial abgedeckt, wo bei der Bereich, der oberhalb der ersten Halbleiterschicht 140 angeordnet ist, unbedeckt ist. Anschließend wird auf dem frei liegenden Bereich, wie in Fig. 3C veranschaulicht ist, eine erste leitfähige Schicht abgeschieden, beispielsweise durch Sputtern, gegebenenfalls gefolgt durch einen Lift-Off Prozess. Die erste leitfähige Schicht 121 füllt einerseits die ersten Öffnungen 116 und bildet somit die ersten Verbindungselemente 125. Weiterhin wird durch die erste leitfähige Schicht 121, beispielsweise eine Aluminiumschicht, ein Teil der ersten Stromverteilungsschicht ausgebildet .
Anschließend wird, wie in Fig. 3D veranschaulicht ist, eine Isolationsschicht 132, beispielsweise aus Si02, ganzflächig ab geschieden. Die Si02 Schicht bedeckt einerseits die erste leit fähige Schicht 121 und weiterhin Seitenwände der zweiten Öff nungen 117. Durch ein weiteres fotolithographisches Verfahren wird ein Teil der Isolationsschicht 132 von Teilen der ersten leitfähigen Schicht 121 entfernt. An diesen Teilen wird in ei nem späteren Verfahrensstadium beispielsweise das erste Kon taktelement ausgebildet werden.
Sodann wird ein weiteres Photoresistmaterial aufgebracht und geeignet strukturiert, so dass die Bereiche, auf denen eine zweite leitfähige Schicht auszubilden ist, freiliegen. An schließend wird die zweite leitfähige Schicht 122 abgeschie den. Nach Entfernen des Photoresistmaterials ist, wie in Fig. 3E veranschaulicht ist, ein Teil der zweiten leitfähigen Schicht 122 in Kontakt mit der ersten leitfähigen Schicht 121 angeordnet und bildet somit einen Teil der ersten Stromvertei lungsschicht 120. Ein weiterer Teil der zweiten leitfähigen Schicht 122 ist oberhalb der Isolationsschicht 132 angeordnet und bildet die zweite Stromverteilungsschicht 130. Weiterhin bildet gemäß Ausführungsformen der Teil der leitfähigen Schicht, der in den zweiten Kontaktöffnungen 117 angeordnet ist, die zweiten Verbindungselemente 135. Ein weiterer Teil der zweiten leitfähigen Schicht 122 erstreckt sich entlang der Seitenwand 115a der dielektrischen Spiegelschicht 115 und bil det ein Trägerelement des Halbleiterchips.
Anschließend wird ein weiteres fotolithographisches Verfahren zum Definieren der Bereiche, an denen das erste und das zweite Kontaktelement 127, 137 jeweils auszubilden ist, durchgeführt. Eine Fotoresistschicht wird abgeschieden und geeignet struktu riert. Anschließend wird das Metall für die Kontaktelemente 127, 137 gesputtert. Beispiele für Materialien umfassen Ti, Pt, Au, Ni und Kombinationen dieser Materialien. Beispielswei se können mehrere Schichten aus unterschiedlichen Metallen übereinander abgeschieden werden. Fig. 3F zeigt eine Quer- schnittsansicht eines Beispiels eines sich ergebenden Werk stücks .
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann ein weiteres Fotoresist material aufgebracht und strukturiert werden, gefolgt von ei nem galvanischen Verfahren zur Ausbildung von ersten und gege benenfalls zweiten Kontaktsäulen (nicht gezeigt in Fig. 3F) . Die erste und die zweite Kontaktsäule können jeweils aus Ni ckel oder Kupfer hergestellt werden. Beispielsweise können die erste und die zweite Kontaktsäule galvanisch hergestellt wer den. Weiterhin können jeweils mehrere erste und mehrere zweite Kontaktsäulen vorgesehen werden. Dabei können pro Kontaktele ment jeweils eine oder mehrere Kontaktsäulen vorgesehen wer den. Aufgrund der speziellen Ausgestaltung der ersten und der zweiten Stromverteilungsschicht wie vorstehend beschrieben ist es möglich, die ersten und die zweiten Kontaktsäulen großflä chig anzuschließen. Dadurch kann der thermische Widerstand re- duziert und die mechanische Stabilität begünstigt werden. Ge gebenenfalls kann weiterhin ein Mold-Material, beispielsweise eine Vergussmasse aus Kunststoff wie beispielsweise Epoxid harz, zwischen den Kontaktsäulen eingebracht und anschließend zurückgeschliffen werden.
Wie beschrieben worden ist, kann das optoelektronische Bauele ment in einfacher Weise hergestellt werden. Aufgrund des spe ziellen elektrischen Anschlusses der ersten und der zweiten Halbleiterschicht kann die Anzahl an Umverdrahtungsebenen re duziert werden.
Nachfolgend kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 auf einen Leitungsträger (lead frame) montiert werden. Beispiels weise kann der optoelektronische Halbleiterchip direkt auf ei nem Leitungsträger montiert werden. Anschließend können bei spielsweise verschiedene Vergussmaterialien aufgebracht wer den. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Chip auch auf einen Leitungsträger mit vorab aufgebrachter Vergussmasse auf gebracht werden.
Fig. 4A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelements 10. Ein optoelektronischer Halbleiterchip 11, der beispielsweise den mit Bezug auf Fig. 1A oder 1B beschriebenen Aufbau haben kann, ist auf einem Leitungsträger 160 befestigt. Zusätzlich zu den mit Bezugnahme auf die Figuren 1A und 1B beschriebenen Elementen kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 zusätzlich jeweils eine oder mehrere erste und zweite Kontaktsäulen 155, 157 enthal ten. Beispielsweise kann jeweils eine erste Kontaktsäulen 155 auf jeweils einem ersten Kontaktelement 127 vorgesehen sein. Weiterhin kann jeweils eine zweite Kontaktsäule 157 auf je weils einem zweiten Kontaktelement 137 vorgesehen sein. Eine laterale Abmessung der Kontaktsäulen 155, 157 kann jeweils kleiner als eine laterale Abmessung der Kontaktelemente 127, 137 sein. Die Kontaktsäulen 155, 157 können eine beliebige Querschnittsform, beispielsweise rechteckig, quadratisch, rund oder oval haben. Beispielsweise kann eine Höhe h der ersten und zweiten Kontaktsäule 155, 157 20 bis 80 gm, beispielsweise 40 bis 60 gm, beispielsweise 50 gm betragen.
Der Leitungsträger 160 kann ein erstes Teilelement 165 und ein zweites Teilelement 167 aufweisen. Dabei wird das erste Teil element 165 mit der oder den ersten Kontaktsäulen 155 des optoelektronischen Halbleiterchips 11 in Verbindung gebracht. Weiterhin wird das zweite Teilelement 167 mit der oder den zweiten Kontaktsäulen 157 des optoelektronischen Halbleiter chips 11 in Verbindung gebracht. Die in Fig. 4A dargestellten Pfeile zeigen Temperaturausdehnungseffekte, die beispielsweise beim Auflöten des Halbleiterchips 11 auf den Leitungsträger 160 auftreten können. Dadurch, dass der Leitungsträger 160 zweigeteilt ist und ein erstes Teilelement 165 und ein zweites Teilelement 167 aufweist, kann auftretender Stress in geeigne ter Weise kompensiert werden.
Fig. 4B zeigt eine schematische Draufsicht auf das erste Teil element 165 und das zweite Teilelement 167 sowie auf die ers ten und zweiten Kontaktsäulen 155, 157. Der Halbleiterchip 11 weist mehrere erste Kontaktsäulen 155 und mehrere zweite Kon taktsäulen 157 auf. Diese sind durch die isolierende Schicht 132 voneinander isoliert. Dadurch, dass der Halbleiterchip mehrere erste Kontaktsäulen 155 und mehrere zweite Kontaktsäu len 157 aufweist, kann der mechanische Stress bei gleichblei bender Anschlussfläche verringert werden. Weiterhin kann die mechanische Spannung ausgeglichen werden. Dadurch, dass die Anschlussfläche in etwa gleich bleibt, kann die Wärmeableitung beibehalten werden. Wie in der schematischen Draufsicht auf die ersten und die zweiten Kontaktsäulen 155, 157 dargestellt ist, können jeweils mehrere erste und zweite Kontaktsäulen auch bei alternativer Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips reali siert sein. Genauer gesagt kann der optoelektronische Halb leiterchip jeweils ein erstes und ein zweites Kontaktelement auf der von der Lichtemissionsseite abgewandten Seite des optoelektronischen Halbleiterchips aufweisen. Dabei ist uner heblich, ob die erste und die zweite Stromverteilungsstruktur in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet sind. Wei terhin können insbesondere auch nur ein erstes und ein zweites Kontaktelement vorgesehen sein. Folglich sind die in den Figu ren 4A bis 4E beschriebenen Konzepte auch auf Flip-Chip- Halbleiterchips mit unterschiedlicher Gestaltung der einzelnen Komponenten anwendbar.
Fig. 4C zeigt eine schematische Querschnittsansicht des opto elektronischen Halbleiterchips 11 mit ersten und zweiten Kon taktelementen 127, 137, ersten und zweiten Kontaktsäulen 155, 157 sowie einem ersten und einem zweiten Teilelement 165, 167 des Leitungsträgers 160. Der unterschiedliche thermische Ex pansionskoeffizient zwischen Leitungsträger und Halbleiterchip verursacht eine starke Verbiegung, die wiederum einen hohen Stress, der direkt auf den Chip übertragen wird, verursacht. Dadurch besteht die Gefahr einer Rissbildung und Delamination . Durch Verwendung einer ersten Anschlussfläche 168 und einer zweiten Anschlussfläche 169 direkt in Verbindung mit dem ers ten Teilelement 165 bzw. dem zweiten Teilelement 167 kann ein Teil des Stresses kompensiert werden. Insbesondere kann dadurch die erste Kontaktsäule 155 bzw. die zweite Kontaktsäu le 157 in steiferer Weise befestigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Stress über einer großen Fläche zu vertei len. Durch Auswahl eines entsprechenden Lotmaterials 166 kann weiterhin der Stress abgepuffert werden. Dadurch kann vermie- den werden, dass der Stress direkt zur Chipoberfläche transfe riert wird.
Fig. 4D zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Bauelements 10 gemäß weiteren Ausführungs formen. Der auf einem Leitungsträger 160 montierte optoelekt ronische Halbleiterchip 11 ist zusätzlich mit einer Verguss masse 170 vergossen. Die Vergussmasse kann beispielsweise Si likon, Epoxidharz oder ein Hybridmaterial, das beispielsweise auf einer Silikon-Epoxidmischung beruht, sein. Die Vergussmas se 170 kann beispielsweise zwischen Halbleiterchip 11 und Lei tungsträger 160 angeordnet sein. Die Vergussmasse 170 kann den Halbleiterchip 11 einbetten. Eine Oberfläche 173 der Verguss masse 170 kann sich auf einer gleichen Höhe wie die Lichtemis sionsoberfläche 111 des Halbleiterchips 11 befinden. Bei spielsweise können eine Oberfläche 173 der Vergussmasse 170 und die Lichtemissionsoberfläche 111 des optoelektronischen Halbleiterchips gemeinsam eine Oberfläche des optoelektroni schen Halbleiterbauelements bilden. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 zunächst auf den Leitungs träger 160 montiert werden. Nachfolgend kann die Vergussmasse 170 eingebracht werden.
Fig. 4E zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni schen Bauelements 10 gemäß weiteren Ausführungsformen. Auch hier ist der optoelektronische Halbleiterchip 11 auf einen Leitungsträger 160 montiert und mit einer Vergussmasse 170 vergossen. Weiterhin ist der optoelektronische Halbleiterchip 11 von einer reflektiven Vergussmasse 171 umgeben. Beispiels weise kann die reflektive Vergussmasse 171 Ti02 als reflektie rendes Material enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die reflektive Vergussmasse 171 zusätzlich ein Konverter material zum Konvertieren der emittierten Lichtwellenlänge enthalten. Beispielsweise kann die reflektive Vergussmasse 171, die optional das Konvertermaterial enthält, den opto elektronischen Halbleiterchip 11 an allen Seiten außer der Lichtemissionsoberfläche 111 des Halbleiterchips 11 umschlie ßen. Zusätzlich kann die Vergussmasse 170 zwischen reflektiver Vergussmasse 171 und Leitungsträger 160 angeordnet sein. Die Vergussmasse 170 kann reflektive Vergussmasse 171 seitlich um schließen. Beispielsweise können eine Oberfläche 173 der Ver gussmasse 170, eine Oberfläche 174 der reflektiven Vergussmas se 171 und die Lichtemissionsoberfläche 111 des optoelektroni schen Halbleiterchips gemeinsam eine Oberfläche des optoelekt ronischen Halbleiterbauelements bilden. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip 11 zunächst auf den Lei tungsträger 160 montiert werden. Nachfolgend können die re flektive Vergussmasse 171 und die Vergussmasse 170 eingebracht werden .
Die Figuren 5A bis 5D zeigen verschiedene Beispiele des Lei tungsträgers bzw. lead frames 160. Der Leitungsträger 160 weist jeweils ein erstes und ein zweites Teilelement 165, 167 auf. Verschiedene Geometrien, wie in den Figuren 5A bis 5D dargestellt, können realisiert werden, um beispielsweise eine effiziente Kontaktierung herzustellen, Wärme günstig abzulei ten und weiterhin Stress abzuleiten.
Fig. 6 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Wie dargestellt ist, umfasst ein Verfahren zur Herstellung ei nes optoelektronischen Bauelements mit einem optoelektroni schen Halbleiterchip, der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, das Ausbilden (S100) eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst. Das Verfahren bein haltet weiterhin das Ausbilden (S110) einer dielektrischen Spiegelschicht auf einer von der zweiten Halbleiterschicht ab- gewandten Seite der ersten Halbleiterschicht, das Ausbilden (S120) einer Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente, die sich durch die dielektrische Spiegelschicht erstrecken, das Ausbilden (S130) einer Vielzahl zweiter elektrischer Ver bindungselemente, und das Ausbilden (S140) einer ersten und einer zweiten Stromverteilungsschicht jeweils auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht. Dabei ist die dielektrische Spiegelschicht zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Stromver teilungsschicht angeordnet. Die Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente ist geeignet, die erste Halbleiterschicht mit der ersten Stromverteilungsschicht elektrisch zu verbin den. Die Vielzahl zweiter elektrischer Verbindungselemente ist geeignet, die zweite Halbleiterschicht mit der zweiten Strom verteilungsschicht elektrisch zu verbinden.
Die Reihenfolge der Schritte zum Ausbilden der ersten und der zweiten elektrischen Verbindungselemente ist dabei beliebig und kann vertauscht werden. Weiterhin können die Verfahren zur Ausbildung der ersten und zweiten Verbindungselemente gemein same Verfahrensschritte, beispielsweise Ätz- oder Lithografie verfahren umfassen. Weiterhin können beispielsweise die Ver fahren zum Ausbilden einer ersten Stromverteilungsschicht und zum Ausbilden der ersten Verbindungselemente gemeinsame Ver fahrensschritte enthalten. Entsprechend können die Verfahren zum Ausbilden einer zweiten Stromverteilungsschicht und zum Ausbilden der zweiten Verbindungselemente gemeinsame Verfah rensschritte enthalten. Gemäß Ausführungsformen können die Verfahren zum Ausbilden der ersten Stromverteilungsschicht und der zweiten Stromverteilungsschicht gemeinsame Verfahrens schritte enthalten. Weiterhin können sie getrennte Verfahrens schritte enthalten, die nacheinander ausgeführt werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Ausbilden der zweiten Ver bindungselemente auch weggelassen werden. Beispielsweise kann die zweite Stromverteilungsschicht auf andere Weise als über Verbindungselemente mit der zweiten Halbleiterschicht verbun den werden. Das Verfahren kann ferner das Aufbringen (S150) des optoelekt ronischen Halbleiterchips auf einen Leitungsträger und das Aufbringen (S160) einer Vergussmasse zwischen optoelektroni schem Halbleiterchip und Leitungsträger umfassen. 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 Bauelement
11 Optoelektronischer Halbleiterchip
15 emittierte elektromagnetische Strahlung
100 Substrat
101 erste Hauptoberfläche des Substrats
103 Mesa
105 leitfähige Verbindungsschicht
110 erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht
111 Lichtemissionsoberfläche des Halbleiterchips
112 Kontaktstruktur
115 dielektrische Spiegelschicht
116 erste Öffnung
117 zweite Öffnung
120 erste Stromverteilungsschicht
121 erste Aluminiumschicht
122 zweite Aluminiumschicht
125 erstes Verbindungselement
127 erstes Kontaktelement
130 zweite Stromverteilungsschicht
132 Isolationsschicht
133 leitende Füllung
135 zweites Verbindungselement
137 zweites Kontaktelement
140 erste Halbleiterschicht
145 aktive Zone
150 zweite Halbleiterschicht
155 erste Kontaktsäule
157 zweite Kontaktsäule
160 Leitungsträger
165 erstes Teilelement
166 Lotmaterial
167 zweites Teilelement 168 erste Anschlussfläche
169 zweite Anschlussfläche
170 Vergussmasse
171 reflektive Vergussmasse
173 Oberfläche der Vergussmasse
174 Oberfläche der reflektiven Vergussmasse

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem optoelekt ronischen Halbleiterchip (11), der geeignet ist, elektromagne tische Strahlung (15) zu emittieren und
eine erste Halbleiterschicht (140) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;
eine zweite Halbleiterschicht (150) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp;
eine erste und eine zweite Stromverteilungsschicht (120, 130),
eine dielektrische Spiegelschicht (115), und
eine Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente (125) sowie eine Vielzahl zweiter elektrischer Verbindungsele mente (135) umfasst, wobei
die erste Halbleiterschicht (140) und die zweite Halb leiterschicht (150) übereinandergestapelt sind,
von dem optoelektronischen Halbleiterchip (11) emit tierte elektromagnetische Strahlung (15) über eine erste Hauptoberfläche (110) der zweiten Halbleiterschicht (150) aus gegeben wird,
die erste Stromverteilungsschicht (120) auf einer von der zweiten Halbleiterschicht (150) abgewandten Seite der ers ten Halbleiterschicht (140) angeordnet ist,
die dielektrische Spiegelschicht (115) zwischen der ersten Halbleiterschicht (140) und der ersten Stromvertei lungsschicht (120) angeordnet ist,
die Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente (125) sich durch die dielektrische Spiegelschicht (115) er strecken und geeignet sind, die erste Halbleiterschicht (140) mit der ersten Stromverteilungsschicht (180) elektrisch zu verbinden,
die zweite Stromverteilungsschicht (130) auf der von der zweiten Halbleiterschicht (150) abgewandten Seite der ers- ten Halbleiterschicht (140) angeordnet ist und über die Viel zahl zweiter elektrischer Verbindungselemente (135) mit der zweiten Halbleiterschicht (150) elektrisch verbunden ist, und die Anzahl erster elektrischer Verbindungselemente (125) grö ßer als die Anzahl zweiter elektrischer Verbindungselemente (135) ist .
2. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 1, bei dem die erste Halbleiterschicht zu einer Mesa (103) struktu riert ist und die dielektrische Spiegelschicht (115) über ei ner Mesaflanke angeordnet ist.
3. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 2, ferner mit einer aktiven Zone (145) zwischen erster und zwei ter Halbleiterschicht (140, 150), wobei die aktive Zone (145) im Bereich der Mesaflanke freiliegt.
4. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, ferner mit einem transparenten Substrat (100), das auf der Seite der zweiten Halbleiterschicht (150) angeordnet ist.
5. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, bei dem die erste Stromverteilungs schicht (120) und die zweite Stromverteilungsschicht (130) je weils fingerartig strukturiert sind, so dass eine Fingerstruk tur der ersten Stromverteilungsschicht (120) zwischen Fin gerstrukturen der zweiten Stromverteilungsschicht (130) ange ordnet ist.
6. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Stromverteilungs schicht (130) Teil eines leitfähigen Trägers ist.
7. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, ferner mit einem ersten und einem zwei ten Kontaktelement (127, 137), wobei das erste Kontaktelement (127) mit der ersten Stromverteilungsschicht (120) und das zweite Kontaktelement (137) mit der zweiten Stromverteilungs schicht (130) verbunden ist und das erste und das zweite Kon taktelement (127, 137) auf einer von der zweiten Halbleiter schicht (150) abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht (140) angeordnet sind.
8. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 7, welches jeweils mehrere erste Kontaktelemente (127) oder meh rere zweite Kontaktelemente (137) aufweist.
9. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 7, ferner mit einer ersten Kontaktsäule (155) und einer zweiten Kontaktsäule (157), wobei die erste Kontaktsäule (155) mit dem ersten Kontaktelement (127) und die zweite Kontaktsäule (157) mit dem zweiten Kontaktelement (137) verbunden ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 9, welches jeweils mehrere erste Kontaktsäulen (155) oder mehrere zweite Kontaktsäulen (157) aufweist.
11. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, ferner mit einer transparenten leitfä higen Verbindungsschicht (105) in Kontakt mit der ersten Halb leiterschicht (140).
12. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, bei dem ein Abstand erster Verbindungs elemente (125) kleiner als 100 ym ist.
13. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der An sprüche 1 bis 12, bei dem ein Abstand zweiter Verbindungsele mente (135) kleiner als 700 ym ist.
14. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, ferner mit einem Leitungsträger (160), wobei der optoelektronische Halbleiterchip (11) auf dem Lei tungsträger (160) aufgebracht ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bau elements mit einem optoelektronischen Halbleiterchip (11), der geeignet ist, elektromagnetische Strahlung (15) zu emittieren, mit
Ausbilden (S100) eines Schichtstapels , der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp umfasst,
Ausbilden (S110) einer dielektrischen Spiegelschicht auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht,
Ausbilden (S120) einer Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente, die sich durch die dielektrische Spiegel schicht erstrecken,
Ausbilden einer Vielzahl zweiter elektrischer Verbin dungselemente,
Ausbilden (S140) einer ersten und einer zweiten Strom verteilungsschicht jeweils auf einer von der zweiten Halb leiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht, wobei
die dielektrische Spiegelschicht zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Stromverteilungsschicht ange ordnet ist, und
die Vielzahl erster elektrischer Verbindungselemente geeignet sind, die erste Halbleiterschicht mit der ersten Stromverteilungsschicht elektrisch zu verbinden und die zweite Stromverteilungsschicht über die Vielzahl zweiter elektrischer Verbindungselemente mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist und die Anzahl erster Verbindungsele mente größer als die Anzahl zweiter Verbindungselemente ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Ausbilden der ersten Verbindungselemente und der ersten Stromverteilungs struktur das Ausbilden von ersten Öffnungen in der dielektri schen Spiegelschicht und das Ausbilden einer metallischen Schicht umfasst.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend das Aufbringen (S150) des optoelektronischen Halbleiterchips auf einen Leitungsträger und das Aufbringen (S160) einer Ver gussmasse zwischen optoelektronischem Halbleiterchip und Lei tungsträger .
18. Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend das Ein bringen eines reflektierenden Elements zwischen optoelektroni schem Halbleiterchip und der Vergussmasse.
19. Optoelektronisches Bauelement (10) mit einem optoelekt ronischen Halbleiterchip (11), der geeignet ist, elektromagne tische Strahlung (15) zu emittieren und
eine erste Halbleiterschicht (140) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;
eine zweite Halbleiterschicht (150) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp;
eine erste Stromverteilungsschicht (120), die mit der ersten Halbleiterschicht (140) elektrisch verbunden ist;
eine zweite Stromverteilungsschicht (130), die mit der zweiten Halbleiterschicht (150) elektrisch verbunden ist; sowie eine Vielzahl erster und zweiter Kontaktelemente (127, 137) umfasst,
wobei die erste Halbleiterschicht (140) und die zweite Halbleiterschicht (150) übereinandergestapelt sind,
von dem optoelektronischen Halbleiterchip (11) emit tierte elektromagnetische Strahlung (15) über eine erste Hauptoberfläche (110) der zweiten Halbleiterschicht (150) aus gegeben wird,
die Vielzahl erster Kontaktelemente (127) mit der ers- ten Stromverteilungsschicht (120) elektrisch verbunden sind und die Vielzahl zweiter Kontaktelemente (137) mit der zweiten Stromverteilungsschicht (130) elektrisch verbunden sind,
und die Vielzahl erster und zweiter Kontaktelemente auf einer von der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht und auf einer von der ersten Halb leiterschicht abgewandten Seite der ersten und zweiten Strom verteilungsschicht (120, 130) angeordnet sind.
PCT/EP2019/076077 2018-09-27 2019-09-26 Optoelektronisches bauelement mit dielektrischer spiegelschicht und dessen herstellungsverfahren WO2020064947A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112019004909.7T DE112019004909A5 (de) 2018-09-27 2019-09-26 Optoelektronisches bauelement mit dielektrischer spiegelschicht und dessen herstellungsverfahren
US17/279,632 US20210391506A1 (en) 2018-09-27 2019-09-26 Optoelectronic component having a dielectric reflective layer and production method for same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018123932.7 2018-09-27
DE102018123932.7A DE102018123932A1 (de) 2018-09-27 2018-09-27 Optoelektronisches Bauelement mit dielektrischer Spiegelschicht und Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020064947A1 true WO2020064947A1 (de) 2020-04-02

Family

ID=68172170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/076077 WO2020064947A1 (de) 2018-09-27 2019-09-26 Optoelektronisches bauelement mit dielektrischer spiegelschicht und dessen herstellungsverfahren

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210391506A1 (de)
DE (2) DE102018123932A1 (de)
WO (1) WO2020064947A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023154738A1 (en) * 2022-02-11 2023-08-17 Creeled, Inc. Contact structures of led chips for current injection

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2669962A2 (de) * 2012-05-28 2013-12-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtemittierendes Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren
US20150263241A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
US20170186916A1 (en) * 2015-12-26 2017-06-29 Nichia Corporation Light emitting element and method of manufacturing the same
US20170236977A1 (en) * 2014-08-05 2017-08-17 Seoul Viosys Co., Ltd. Light-emitting diode and manufacturing method therefor
US20170288088A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Seoul Viosys Co., Ltd. Uv light emitting diode package and light emitting diode module having the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150008465A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-08 Invenlux Corporation Reflective electrode structure, light emitting device and package
US9748446B2 (en) * 2013-10-11 2017-08-29 Semicon Light Co., Ltd. Semiconductor light emitting device
CN106663734B (zh) * 2014-06-10 2019-06-14 世迈克琉明有限公司 半导体发光元件
US10103069B2 (en) * 2016-04-01 2018-10-16 X-Celeprint Limited Pressure-activated electrical interconnection by micro-transfer printing
US11637223B2 (en) * 2018-04-08 2023-04-25 Xiamen Sanan Optoelectronics Technology Co., Ltd. Light emitting diode device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2669962A2 (de) * 2012-05-28 2013-12-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Lichtemittierendes Halbleiterbauelement und Herstellungsverfahren
US20150263241A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
US20170236977A1 (en) * 2014-08-05 2017-08-17 Seoul Viosys Co., Ltd. Light-emitting diode and manufacturing method therefor
US20170186916A1 (en) * 2015-12-26 2017-06-29 Nichia Corporation Light emitting element and method of manufacturing the same
US20170288088A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Seoul Viosys Co., Ltd. Uv light emitting diode package and light emitting diode module having the same

Also Published As

Publication number Publication date
DE112019004909A5 (de) 2021-06-10
US20210391506A1 (en) 2021-12-16
DE102018123932A1 (de) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2260516B1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung eines solchen
DE102007022947B4 (de) Optoelektronischer Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines solchen
EP2149160B1 (de) Optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung einer mehrzahl optoelektronischer bauelemente
WO2014053445A1 (de) Verfahren zur herstellung eines leuchtdioden-displays und leuchtdioden-display
WO2013127672A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip
DE112012005156B4 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip
DE102012102847A1 (de) Licht emittierendes Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements
DE102007062046A1 (de) Lichtemittierende Bauelementeanordnung, lichtemittierendes Bauelementes sowie Verfahren zum Herstellen einer Bauelementeanordnung
WO2010040337A1 (de) Optoelektronischer halbleiterkörper
EP2980864A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip und verfahren zur herstellung einer kontaktstruktur für einen derartigen chip
DE112018001450B4 (de) Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2020064947A1 (de) Optoelektronisches bauelement mit dielektrischer spiegelschicht und dessen herstellungsverfahren
WO2017178424A1 (de) Lichtemittierender halbleiterchip, lichtemittierendes bauelement und verfahren zur herstellung eines lichtemittierenden bauelements
WO2020035419A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit kontaktelementen und dessen herstellungsverfahren
DE10147886A1 (de) Lumineszenzdiode und Herstellungsverfahren
WO2020025700A1 (de) Halbleiterbauelement mit einer stresskompensationsschicht und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements
WO2020035413A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einem trägerelement, welches ein elektrisch leitendes material umfasst
WO2020239749A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit verbindungsbereichen und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements
WO2020064892A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit saphirträger und dessen herstellungsverfahren
DE102018126924A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips mit einer Konverterschicht und Leuchtdiodenchip
WO2020053346A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einer ersten und zweiten metallschicht sowie verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements
DE102018119688B4 (de) Optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einem ersten Kontaktelement, welches einen ersten und einen zweiten Abschnitt aufweist sowie Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauelements
WO2020200881A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit dielektrischer schicht und transparenter leitfähiger schicht und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements
WO2020187815A1 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement mit isolierender schicht und verfahren zur herstellung des optoelektronischen halbleiterbauelements
WO2024100149A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements und optoelektronisches halbleiterbauelement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19783996

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112019004909

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19783996

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1