WO2020212252A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement - Google Patents

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WO2020212252A1
WO2020212252A1 PCT/EP2020/060191 EP2020060191W WO2020212252A1 WO 2020212252 A1 WO2020212252 A1 WO 2020212252A1 EP 2020060191 W EP2020060191 W EP 2020060191W WO 2020212252 A1 WO2020212252 A1 WO 2020212252A1
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contact structure
contact
semiconductor
region
connection
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PCT/EP2020/060191
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Korbinian Perzlmaier
Tobias Meyer
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

Definitions

  • Light-emitting diodes generate electromagnetic radiation when a suitable electrical current flows through them.
  • the light-emitting diodes have electrical connection areas.
  • the connection areas are arranged on a single side, while in the case of so-called “n-up” or “p-up” chips they are on opposite sides.
  • Optoelectronic semiconductor component on a semiconductor body which has a first semiconductor region of a first
  • Conductivity type and a second semiconductor region of a second conductivity type and comprises a first surface and a second surface different from the first surface.
  • a second surface different from the first surface is to be understood in particular as a surface which extends in a different plane than the first surface.
  • the optoelectronic semiconductor component has a first contact structure for electrically contacting the first semiconductor region and a second contact structure for electrically contacting the second semiconductor region.
  • the first and second contact structure advantageously each have a first connection area arranged on the first surface and in each case a second connection area arranged on the second surface for making electrical contact with the semiconductor component from the outside. So that the connection areas can be contacted from the outside, they are exposed or uncovered at least in places.
  • first and second connection regions are the first contact structure and the first and second
  • Connection area of the second contact structure advantageously each rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry, i.e. in particular rotationally symmetrical to one another
  • Connection area of the first contact structure and the first and second connection region of the second contact structure can each be designed mirror-symmetrically with respect to a plane of symmetry, that is to say in particular mirror-symmetrically to one another.
  • a rotationally symmetrical or mirror-symmetrical configuration is to be understood as meaning not only an identical configuration of the connection areas, but also an identical configuration, that is to say with slight deviations in shape and / or size and / or position.
  • the axis of symmetry can be parallel or transverse to a main extension plane of the
  • Main plane of extent of the semiconductor component arranged and runs in particular through the semiconductor component.
  • connection areas on two different surfaces for example on a front and back of the optoelectronic
  • Semiconductor component can be mounted and electrically connected. This reduces the adjustment effort.
  • Contact structure each have a rotationally symmetrical shape.
  • connection regions have a rotationally symmetrical shape with regard to an axis of symmetry of the semiconductor body.
  • the axis of symmetry runs through the
  • connection areas through Preferably they are
  • connection areas of the first contact structure frame-shaped, for example ring-shaped.
  • the connection areas of the second contact structure can also be used.
  • frame-shaped for example ring-shaped, or have the shape of a rectangle or circle.
  • Connection area of the first contact structure flanked.
  • the second connection area of the second contact structure can also be flanked by the second connection area of the first contact structure. This means in particular that the respective connection area of the second contact structure on at least two sides of the
  • connection area of the first contact structure is limited.
  • the first connection area of the first contact structure preferably surrounds the first connection area of the second
  • the respective connection area of the first contact structure completely surrounds the corresponding connection area of the second contact structure, that is to say on all sides.
  • Connection areas of the first contact structure each have an external contact on the respective surface and the
  • Connection areas of the second contact structure each have an inner contact on the respective surface.
  • Gap present, so that the first connection areas are electrically isolated from one another. This applies accordingly also for the second connection areas of the two contact structures.
  • the optoelectronic semiconductor component it is the first
  • the semiconductor region around a p-conducting semiconductor region is in particular an n-conducting semiconductor region.
  • the first and second semiconductor regions can each have a plurality of successive semiconductor layers.
  • the first and second semiconductor regions or the respective layers contained therein can be grown in layers one after the other on a growth substrate by means of an epitaxy method.
  • a growth substrate For example, sapphire, SiC and / or GaN can be used as materials for the growth substrate.
  • the growth substrate can remain in the semiconductor body or at least partially be removed. In the latter case, the semiconductor layer sequence can be arranged on a replacement carrier.
  • the optoelectronic semiconductor component is a radiation-emitting component.
  • the semiconductor body has an active zone which is suitable for generating radiation.
  • the active zone is a p-n junction zone.
  • the active zone can be designed as a layer or as a layer sequence. For example, the active zone emits when the semiconductor component is in operation
  • electromagnetic radiation e.g. in the visible
  • the active zone is arranged in particular between the first semiconductor region and the second semiconductor region. According to at least one embodiment, the
  • the first is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl
  • the first contact structure can be in direct contact with surfaces of the semiconductor body, it does not penetrate into the semiconductor body.
  • the first contact structure arranged outside the semiconductor body has at least one
  • the first and second connection areas are thus electrically connected to one another by means of the at least one contact area.
  • the at least one contact area can extend from the first connection area on the first surface over at least one further surface to the second connection area.
  • the contact area can completely or almost completely cover the at least one further surface.
  • the contact area can form a mirror coating of the semiconductor body and in this case a reflective, preferably metallic, material
  • the contact area can be a
  • Radiation-permeable material for example a transparent conductive oxide ("TCO" for short), so that the semiconductor body emits radiation on the at least one further surface.
  • TCO transparent conductive oxide
  • Contact structure can be arranged partially within the semiconductor body and have at least one contact region which is arranged in a recess of the semiconductor body.
  • the recess can be the first and second
  • connection area of the second contact structure connects to one another.
  • the first and second connection areas are thus electrically connected to one another by means of the at least one contact area.
  • the recess and, accordingly, the contact area can be designed in the shape of a prism or cylinder or else in the shape of a frame or ring.
  • the first and second connection areas of the second contact structure delimit the contact area in the vertical direction.
  • a region of the semiconductor body enclosed by these can form a type of “window” through which
  • Radiation can emerge from the semiconductor body.
  • both are
  • the contact structures arranged outside the semiconductor body.
  • the contact structures each have at least one contact area which extends from the first connection area to the second connection area.
  • the first and second connection areas are thereby electrically connected to one another.
  • the second contact structure preferably has a contact layer which is arranged directly on the second surface. Furthermore, the first connection region of the first contact structure is advantageously arranged directly on the first surface. By means of the first connection region, the first semiconductor region can be electrically contacted by the first contact structure on the first surface, while the second
  • both contact structures are partially arranged within the semiconductor body, and each have a contact region which is in each case in a recess of the semiconductor body
  • the contact area of the first contact structure can be arranged in a depression that extends through the second semiconductor area and ends in the first semiconductor area, while the contact area of the second contact structure is arranged in a depression that extends through the first semiconductor area and ends in the second semiconductor area .
  • the first and second connection areas of the first and second contact structure are each electrical
  • a radiation-emitting device which comprises a semiconductor component of the type mentioned above and a carrier on which the semiconductor component is arranged.
  • the carrier comprises a first contact pad that is connected to the first or second connection region of the first contact structure
  • the first and second contact pads can be
  • the second contact pad is provided for the radiation exiting the "window" in the direction of the
  • the semiconductor component can have a flat shape, in particular in the above-mentioned embodiments. This means in particular that a vertical extension of the semiconductor component is noticeably smaller than a lateral extension of the semiconductor component.
  • the semiconductor component can be a polyhedron, cylinder or
  • the semiconductor component configured in this way is preferably one
  • the first and second surfaces can be arranged parallel to the main plane of extent of the semiconductor component, deviations of ⁇ 5 ° being tolerable.
  • the semiconductor component is arranged.
  • the first and second surfaces can be arranged parallel to the main plane of extent of the semiconductor component, deviations of ⁇ 5 ° being tolerable.
  • Main plane of extension of the semiconductor component spanned by a first lateral direction and a second lateral direction, a vertical direction running perpendicular to the main plane of extension.
  • the vertical direction runs in particular parallel to a growth direction in which the semiconductor regions are grown one after the other.
  • the semiconductor body can have at least one
  • the semiconductor body can, for example, polyhedral, cylinder or
  • the at least one side face is free from connection areas.
  • the semiconductor component has a three-dimensional, that is to say not flat, shape. This means in particular that a vertical extent of the semiconductor component does not differ noticeably from a lateral extent of the
  • the semiconductor component advantageously has a polyhedral shape, for example a cuboid shape, prism shape or tetrahedral shape.
  • the semiconductor component can have a semi-cylindrical shape. This is the semiconductor component
  • the semiconductor body advantageously has a substrate which is transparent to the radiation generated.
  • the substrate contains or consists of sapphire.
  • the first surface is preferably on a first
  • the second surface Arranged main surface of the substrate, while the second surface is arranged on a transverse to the first main surface extending second main surface of the substrate.
  • the second surface can be on a parallel to the first
  • Main surface extending second main surface of the substrate be arranged.
  • three-dimensional, polyhedral or semi-cylindrical shape designed semiconductor device is the first
  • the second contact structure is preferably arranged partially within the semiconductor body and has at least one contact region which is in a
  • Contact structure connects the first connection area of the second contact structure to the second
  • the three-dimensional semiconductor component has a connection region of the first and second contact structure on all sides.
  • the contact layer of the first contact structure is the contact layer of the second
  • the semiconductor component can advantageously be mounted and / or electrically on each side
  • the first end of the first connector is connected. According to at least one embodiment, the first
  • the second contact structure can also contain a metallic material.
  • the connection areas are preferably the first
  • connection regions of the second contact structure can also be formed from the same material.
  • the first and / or second contact structure are at least partially made of a metal such as silver or copper or a metal
  • first and / or second contact structure can be formed, at least in some areas, from a transparent conductive oxide.
  • nitride compound semiconductors Materials based on nitride compound semiconductors are preferably considered for the semiconductor regions or layers of the semiconductor body. "Based on nitride compound semiconductors" means in the present context that at least one layer of the semiconductor body is a nitride III / V
  • Compound semiconductor material preferably Al n Ga m Ini- nm N, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1. This material does not necessarily have to be a mathematically exact one
  • composition according to the above formula can have one or more dopants as well as additional ones
  • the above formula only contains the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced by small amounts of other substances.
  • Display devices such as displays or
  • Optoelectronic semiconductor components are provided as bulk goods and thus well mixed, without the need to align the light-emitting diodes prior to assembly.
  • the alignment step can advantageously be omitted, since the semiconductor components do not have an exclusive mounting side.
  • the ones described here are also used for providing light-emitting diodes in fluids in which the orientation of some of the light-emitting diodes is not maintained
  • Semiconductor components are particularly suitable due to the possibility of mounting on different sides.
  • Figures 1 and 2 schematic plan views of a front
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of the
  • Figures 4 and 5 a schematic plan view and a schematic cross-sectional view of a
  • Figures 6 a schematic three-dimensional representation
  • Figures 7 and 8 a schematic plan view and a
  • FIG. 9 shows a schematic three-dimensional illustration of an optoelectronic semiconductor component in accordance with a sixth exemplary embodiment
  • Figures 10 and 11 a schematic plan view and a
  • Figure 12 is a schematic plan view of a front side
  • Figure 13 is a schematic plan view of a
  • FIG. 14 a schematic cross-sectional view of an optoelectronic Semiconductor component according to an eighth exemplary embodiment
  • FIG. 15 is a schematic three-dimensional representation
  • FIGS. 16 and 17 show two different schematic cross-sectional views of an optoelectronic semiconductor component in accordance with a ninth exemplary embodiment
  • Figures 18 and 19 a schematic plan view and a
  • Optoelectronic semiconductor component according to a tenth embodiment.
  • Figures 1 and 3 show a first embodiment of an optoelectronic semiconductor component 1. This is cuboid and has a flat shape, that is, a vertical extension of the
  • Semiconductor component 1 in a vertical direction V is noticeably smaller than a lateral extent of the
  • Semiconductor component 1 has a flat, however
  • This shape is particularly suitable for coupling radiation out laterally.
  • Direction L2 span a main plane of extent, with the vertical direction V is perpendicular to the main extension plane.
  • Semiconductor component 1 according to the first and also according to the second exemplary embodiment.
  • the optoelectronic semiconductor component 1 has a semiconductor body 2 which has a first semiconductor region 3 of a first conductivity type and a second
  • the first semiconductor region 3 is a p-conducting semiconductor region
  • the second is
  • Semiconductor region 5 is an n-conducting semiconductor region. Furthermore, the active zone 4 is preferably a radiation-emitting zone which, during operation, generates electromagnetic radiation, for example in the visible, ultraviolet or infrared spectral range.
  • the semiconductor body 2 comprises a first surface 2A and a second surface 2B which is different from the first surface 2A and which is arranged at a distance, parallel to the first surface 2A.
  • the first surface 2A is preferably a main surface of the arranged close to or on the first semiconductor region 3
  • the optoelectronic semiconductor component 1 has a first contact structure 6 for electrically contacting the first semiconductor region 3 and a second contact structure 10 for electrically contacting the second semiconductor region 5.
  • the first and second contact structures 6, 10 each have a first one on the first surface 2A
  • connection area 7, 11 arranged connection area 7, 11 and one each
  • Connection areas 7, 8, 10, 11 can be contacted from the outside, these are at least in places exposed or uncovered.
  • Connection area 11, 12 of second contact structure 10 is each designed to be rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry D. Furthermore, the first and second are
  • Contact structure 10 is each designed mirror-symmetrically with respect to a plane of symmetry SS '.
  • the axis of symmetry D runs through the semiconductor component 1 in a plane which is arranged parallel to the main extension plane.
  • the plane of symmetry SS ' is parallel to the Main plane of extent arranged and runs through the semiconductor component 1.
  • a rotationally or mirror-symmetrical configuration is understood to mean not only an identical configuration, but also an identical configuration, that is to say with slight deviations in shape and / or size and / or position.
  • the first and second connection areas 7, 8 of the first contact structure 6 as well as the first and second connection areas 7, 8 of the first contact structure 6 as well as the first and second connection areas 7, 8 of the first contact structure 6
  • Connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 each have a rotationally symmetrical shape.
  • the connection areas have a
  • connection areas 7, 8 of the first contact structure 6 are frame-shaped with a
  • Connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 have the shape of a rectangle (see FIG. 1) or a circle (see FIG. 2).
  • the first connection area 11 of the second contact structure 10 is flanked on all sides by the first connection area 7 of the first contact structure 6
  • connection area 12 also becomes the second
  • connection structure 10 flanked on all sides by the second connection region 8 of the first contact structure 6 or enclosed in a frame-like manner.
  • the connection areas 7, 8 of the first contact structure 6 each form an outer one
  • Connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 each have an inner contact on the respective surface 2A, 2B.
  • the first contact structure 6 is arranged only outside of the semiconductor body 2. The first
  • Contact structure 6 has a contact area 9, which extends from the first connection area 7 to the second
  • Connection area 8 extends. The first and second
  • connection areas 7, 8 are therefore electrically connected to one another by means of contact area 9.
  • the contact area 9 can laterally completely envelop the semiconductor body 2, so that all side surfaces 2C, 2D are completely covered.
  • strip-shaped contact areas can be provided, which connect the first and second contact areas 7, 8 to each other and over different sides of the
  • Semiconductor body 2 run (not shown).
  • the first contact structure 6 preferably contains a
  • metallic material such as silver or consists of it and can serve as a mirror coating.
  • the second contact structure 10 is partial
  • the recess 15 penetrates the first and second semiconductor regions 3, 5, the contact region 13 arranged in the recess 15 penetrating the first and second connection regions 11, 12 of the second
  • Contact structure 10 connects to one another, so that an electrical connection between the first and second
  • Connection area 11, 12 consists.
  • the recess 15 and, accordingly, the contact area 13 are, for example, configured in the shape of a prism or cylinder.
  • the first and second connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 delimit the contact area 13 in the vertical direction V. Furthermore, the second contact structure 10 has a
  • Contact layer 14 which is preferably arranged directly on the second surface 2B and this largely covers.
  • the second contact structure 10 can be a
  • Radiation-permeable material for example a transparent conductive oxide ("TCO" for short) contain or consist of it, so that in the region of the second contact structure 10 radiation from the TCO.
  • TCO transparent conductive oxide
  • Semiconductor component 1 can emerge.
  • the semiconductor component 1 has a first insulation 16 which is arranged on the second surface 2B and is located between the contact layer 14 and the second connection regions 8, 12 of the two contact structures 6, 10.
  • the first insulation 16 is arranged on the side surfaces 2C, 2D and is located between the contact area 9 of the first contact structure 6 and the semiconductor body 2.
  • the contact area 13 of the second contact structure 10 runs through the contact layer 14 and the first insulation 16 up to second
  • the semiconductor component 1 has a second insulation 18, which is arranged in the recess 15 and on the first surface 2A and is located between the semiconductor body 2 and the contact region 13 and between the semiconductor body 2 and the first connection region 11 of the second
  • FIGS. 4 and 5 show a third exemplary embodiment of a semiconductor component 1, FIG. 5 showing a cross section along the sectional plane BB ′ shown in FIG.
  • the semiconductor components 1 according to the first, second and third exemplary embodiments are designed similarly, which is why the explanations given above also apply to the third
  • Embodiment apply.
  • Semiconductor component 1 which has a flat and elongated shape, where "elongated” means that the extension in one lateral direction is noticeably greater than in the other lateral direction.
  • a further difference consists in the first contact structure 6, its first and second connection regions 7, 8 two each
  • Such a contact structure 6 is particularly suitable for the elongated shape of the
  • the first connection region 11 of the second contact structure 10 is on two sides of the first connection area 7 of the first contact structure 10 or its sub-areas 7A, 7B.
  • the second connection region 12 of the second contact structure 10 is correspondingly on two sides of the second
  • the space 17 extends from the first surface 2A over the side surfaces to the second surface 2B, so that the first contact structure 6
  • Contact area 9 be designed so that he
  • Partial areas 7A 7B and 8A, 8B connects to one another.
  • FIG. 6 shows a further, fourth exemplary embodiment of a semiconductor component 1, in which the first
  • Contact structure 6 is arranged only outside the semiconductor body 2, while the second contact structure 10 is arranged partially inside the semiconductor body 2 and
  • the semiconductor body 2 has a contact region which is arranged in a depression in the semiconductor body 2 (not shown).
  • Semiconductor component 1 has a three-dimensional, prismatic shape.
  • the second semiconductor region 5 is arranged within the first semiconductor region 3 and is enclosed by the latter in lateral directions.
  • the semiconductor body 2 can be a so-called “nanorod”.
  • both the first connection area 7 and the second connection area 8 have first contact structure 6 two sub-areas 7A, 7B,
  • the semiconductor component 1 illustrated in FIGS. 7 and 8 in accordance with a fifth exemplary embodiment has, like that
  • Semiconductor component 1 has a flat, elongated shape and a contact structure 6 with a first and second connection region 7, 8, which each comprise two partial regions 7A, 7B and 8A, 8B.
  • the second contact structure 10 outside the semiconductor body 2 is also exemplary
  • the second contact structure 10 envelops the semiconductor body 2 in the manner of a banderole.
  • the second contact structure 10 has two contact areas 19A, 19B, which each extend from the first connection area 11 to the second connection area 12. Furthermore, it has a contact area 13 and a contact layer 14, the contact area 13 being arranged in a depression of an insulation 16 and extending from the contact layer 14 through the Insulation 16 extends through to the second connection area 12.
  • FIG. 9 shows a sixth exemplary embodiment of a semiconductor component 1 in which the first contact structure 6 and the second contact structure 10 are as in the fifth
  • Embodiment are each arranged outside of the semiconductor body 2. Both contact structures 6, 10 have
  • Connection area 7, 11 extends to the second connection area 8, 12.
  • Embodiment has a three-dimensional
  • FIGS. 10 and 11 show a seventh exemplary embodiment of a semiconductor component 1 which, as in the second exemplary embodiment, has a cylindrical shape.
  • the first and second connection areas 7, 8 are also here the first
  • first and second connection regions 11, 12 of the second contact structure 10 are also designed in the shape of a frame.
  • the contact area 13 surrounds the second Contact structure 10 an inner region 20 of the
  • Semiconductor body 2 can emerge.
  • the semiconductor component 1 can be connected to a carrier 21, thereby forming a radiation-emitting device.
  • the carrier 21 has a carrier body 24 and a first contact pad 22 and a second contact pad 23 arranged on the carrier body 24, the first contact pad 22 in the finished device with the first or second
  • Connection area 7, 8 of the first contact structure 6 is electrically and mechanically connected, while the second contact pad 23 is electrically and mechanically connected to the first or second connection area 11, 12 of the second contact structure 10
  • the first and second contact pads 22, 23 are advantageously designed to be reflective and are provided to absorb the radiation emerging from the inner region 20
  • FIG. 12 shows a schematic plan view of the first surface 2A
  • FIG. 13 shows a schematic plan view of the second surface 2B
  • FIG. 14 shows a schematic
  • both contact structures 6, 10 are partially arranged within the semiconductor body 2 and each have a contact region 9, 13 which is arranged in a respective recess 15 of the semiconductor body 2.
  • the contact region 9 of the first contact structure 6 is arranged in a recess 15 which extends through the second semiconductor region 5 and in the first semiconductor region 3 ends
  • the contact region 13 of the second contact structure 10 is arranged in a recess 15 which extends through the first semiconductor region 3 and ends in the second semiconductor region 5.
  • connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 have a rectangular shape, while the connection areas 7, 8 of the first contact structure 6 are frame-shaped and the respective connection area 11, 12 of the second
  • the first connection area 11 and the contact area 13 of the second contact structure 10 are connected by means of the second
  • Insulation 18 is electrically insulated from the first semiconductor region 3, while the second connection region 12 is arranged directly on the second surface 2B. Furthermore, the second connection area 8 and the contact area 9 of the first contact structure 6 are electrically insulated from the second semiconductor area 5 by means of the first insulation 16, while the first connection area 7 is arranged directly on the first surface 2A.
  • Semiconductor region 3 are electrically contacted by the first contact structure 6 on the first surface 2A, while the second semiconductor region 5 by means of the second
  • Connection region 12 can be electrically contacted by the second contact structure 10 on the second surface 2B.
  • FIGS. 15 to 17 A ninth embodiment of a semiconductor component 1 is shown in FIGS. 15 to 17, FIG. 16 being a cross-sectional view of the semiconductor component 1 along the cross-sectional plane BB ′ shown in FIG 17 shows a cross-sectional view of the semiconductor component 1 along the cross-sectional plane CC ′ illustrated in FIG.
  • the semiconductor component 1 has a three-dimensional shape, a cube shape.
  • the semiconductor component 1 is a volume emitter, that is to say that the semiconductor component 1 emits radiation with a not insignificant proportion on several sides.
  • Embodiment is in particular a volume emitter.
  • FIG. 19 shows a cross-sectional view of the semiconductor component 1 along the cross-sectional plane BB ′ illustrated in FIG.
  • the semiconductor component 1 has a tetrahedral shape and is otherwise like that
  • semiconductor component 1 formed in accordance with the ninth embodiment. Furthermore, the exemplary embodiments shown in FIGS. 6 and 9 can also be used, such as
  • Semiconductor component 1 can be formed according to the ninth embodiment. The following statements therefore apply both to the semiconductor component 1 according to the ninth and also according to the fourth, sixth and tenth
  • the semiconductor body 2 of the semiconductor component 1 comprises a substrate 25 on which the first and second
  • semiconductor region 3, 5 are arranged, wherein the first, in particular p-conductive semiconductor region 3 is arranged downstream of the second, in particular n-conductive semiconductor region 5 starting from substrate 25.
  • the substrate 25 preferably contains or consists of sapphire and is therefore particularly transparent to blue radiation.
  • the substrate 25 is cube-shaped formed, while it is formed according to the tenth embodiment tetrahedral.
  • the first surface 2A is arranged on a first main surface 25A of the substrate 25, while the second surface 2B is arranged on a second main surface 25B of the substrate 25 running transversely to the first main surface 25A.
  • the first and second semiconductor regions 3, 5 are arranged on the first main surface 25A of the substrate 25.
  • the semiconductor component 1 has a first contact structure 6 for electrical contacting of the first semiconductor region 3 and a second contact structure 10 for electrical contact
  • first and second contact structure 6, 10 each having a first connection area 7, 11 arranged on the first surface 2A and a second connection area 8, 12 each arranged on the second surface 2B for electrical
  • Connection area 11, 12 of the second contact structure 10 are each designed to be rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry D and mirror-symmetrical with respect to a plane of symmetry SS '.
  • connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 have the shape of a circle.
  • Main area 25A arranged main extension plane of the
  • Connection areas 11, 12 of the second contact structure 10 a inner contact, while the connection regions 7, 8 of the first contact structure 6 form an outer contact.
  • the semiconductor component 1 has a connection area of the first and second contact structure 6, 10 on all sides, the connection areas 7, 8, 70, 71, 72 of the first contact structure 6 being each provided with a contact layer 28 and the connection areas 11, 12, 110, 111, 112 of the second contact structure 10 are, inter alia, each mechanically and electrically connected to one another by a contact layer 14.
  • the contact layer 28 of the first contact structure 6 is arranged downstream of the contact layer 14 of the second contact structure 10, starting from the semiconductor body 2.
  • the semiconductor component 1 has an insulation 16 in which the semiconductor body 2 and the first and second contact structures 6, 10 are embedded, the insulation 16 being arranged between the two contact layers 14, 28.
  • the semiconductor component 1 has a depression 15 which penetrates the first semiconductor region 3.
  • the depression 15 extends to the second semiconductor region 5, but preferably does not penetrate it.
  • a contact area 13 of the second contact structure 10 arranged in the recess 15 connects the first connection area 11 of the second
  • the contact region 13 extends through an interruption 26 in the contact layer 28 of the first contact structure 6
  • the first contact structure 6 has a contact region 9 which runs through an interruption 27 in the contact layer 14 of the second contact structure 10 and connects the first connection region 7 of the first contact structure 6 to the first semiconductor region 3.
  • the two contact structures 6, 10 on the second surface 2B and each further surface each have contact areas 9 ', 9 ", 9"', 13 ', 13 ", 13"' which the connection areas 7,
  • the contact areas 12, 110, 111, 112 of the second contact structure 10 extend through
  • the semiconductor component 1 according to the ninth and tenth exemplary embodiments does not have any exclusive
  • the semiconductor component 1 can be mounted and / or electrically connected on each side.

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Abstract

Optoelektronisches Halbleiterbauelement Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) angegeben aufweisend - einen Halbleiterkörper (2) umfassend einen ersten Halbleiterbereich (3) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Halbleiterbereich (5) eines zweiten Leitfähigkeitstyps sowie eine erste Oberfläche (2A) und eine von der ersten Oberfläche (2A) verschiedene zweite Oberfläche (2B), - eine erste Kontaktstruktur (6) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (3) und eine zweite Kontaktstruktur (10) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (5), wobei die erste und zweite Kontaktstruktur (6, 10) jeweils einen ersten, auf der ersten Oberfläche (2A) angeordneten Anschlussbereich (7, 11) und jeweils einen zweiten, auf der zweiten Oberfläche (2B) angeordneten Anschlussbereich (8, 12) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements (1) von außen aufweisen, wobei der erste und zweite Anschlussbereich (7, 8) der ersten Kontaktstruktur (6) und der erste und zweite Anschlussbereich (11, 12) der zweiten Kontaktstruktur (10) jeweils hinsichtlich einer Symmetrieachse (D) drehsymmetrisch ausgebildet sind.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Halbleiterbauelement
Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement
angegeben, bei dem es sich insbesondere um ein Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement handelt.
Strahlung emittierende Halbleiterbauelemente wie etwa
Leuchtdioden erzeugen elektromagnetische Strahlung, wenn durch sie ein passender elektrischer Strom fließt. Zur
Versorgung mit elektrischem Strom weisen die Leuchtdioden elektrische Anschlussbereiche auf. Bei Flip-Chips sind die Anschlussbereiche auf einer einzigen Seite angeordnet, während sie sich bei sogenannten „n-up" oder „p-up"-Chips auf gegenüber liegenden Seiten befinden. Bei einer Montage dieser Leuchtdioden muss auf deren richtige Orientierung geachtet werden, damit die Anschlussbereiche der Leuchtdioden von außen kontaktiert werden können. Die richtige Orientierung ist mit einem vergleichsweise hohen Justageaufwand verbunden.
Eine zu lösende Aufgabe besteht vorliegend darin, ein
optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das vergleichsweise einfach montierbar ist. Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches
Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des unabhängigen
Gegenstandsanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des optoelektronischen
Halbleiterbauelements sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das
optoelektronische Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper auf, der einen ersten Halbleiterbereich eines ersten
Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps sowie eine erste Oberfläche und eine von der ersten Oberfläche verschiedene zweite Oberfläche umfasst. Unter einer von der ersten Oberfläche verschiedenen zweiten Oberfläche ist insbesondere eine Oberfläche zu verstehen, die sich in einer anderen Ebene als die erste Oberfläche erstreckt. Beispielsweise kann die zweite
Oberfläche in einem Abstand parallel zur ersten Oberfläche oder quer zu dieser angeordnet sein.
Weiterhin weist das optoelektronische Halbleiterbauelement eine erste Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs und eine zweite Kontaktstruktur zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs auf. Dabei weisen die erste und zweite Kontaktstruktur mit Vorteil jeweils einen ersten, auf der ersten Oberfläche angeordneten Anschlussbereich und jeweils einen zweiten, auf der zweiten Oberfläche angeordneten Anschlussbereich zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements von außen auf. Damit die Anschlussbereiche von außen kontaktiert werden können, sind diese zumindest stellenweise frei liegend beziehungsweise unbedeckt.
Darüber hinaus sind der erste und zweite Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur und der erste und zweite
Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur mit Vorteil jeweils hinsichtlich einer Symmetrieachse drehsymmetrisch, das heißt insbesondere zueinander drehsymmetrisch,
ausgebildet. Weiterhin können der erste und zweite
Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur und der erste und zweite Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur jeweils hinsichtlich einer Symmetrieebene spiegelsymmetrisch, das heißt insbesondere zueinander spiegelsymmetrisch, ausgebildet sein. Unter einer drehsymmetrischen oder spiegelsymmetrischen Ausgestaltung ist dabei nicht nur eine identische, sondern auch eine gleiche, das heißt leichte Abweichungen in Form und/oder Größe und/oder Position aufweisende, Ausgestaltung der Anschlussbereiche zu verstehen. Die Symmetrieachse kann parallel oder quer zu einer Haupterstreckungsebene des
Halbleiterbauelements angeordnet sein und verläuft
insbesondere durch das Halbleiterbauelement, nicht jedoch durch die Anschlussbereiche hindurch. Ebenso ist die
Symmetrieebene mit Vorteil parallel oder quer zu einer
Haupterstreckungsebene des Halbleiterbauelements angeordnet und verläuft insbesondere durch das Halbleiterbauelement.
Die drehsymmetrische Ausbildung der Anschlussbereiche auf zwei verschiedenen Oberflächen, beispielsweise auf einer Vorder- und Rückseite des optoelektronischen
Halbleiterbauelements, hat den Vorteil, dass das
optoelektronische Halbleiterbauelement bei einem Vertauschen von Vorder- und Rückseite ohne Neuorientierung des
Halbleiterbauelements montiert und elektrisch angeschlossen werden kann. Dadurch wird der Justageaufwand reduziert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die ersten und zweiten Anschlussbereiche der ersten und zweiten
Kontaktstruktur jeweils eine drehsymmetrische Form auf.
Insbesondere weisen die Anschlussbereiche hinsichtlich einer Symmetrieachse des Halbleiterkörpers eine drehsymmetrische Form auf. Dabei verläuft die Symmetrieachse durch die
Anschlussbereiche hindurch. Vorzugsweise sind die
Anschlussbereiche der ersten Kontaktstruktur rahmenförmig, beispielsweise ringförmig, ausgebildet. Auch die Anschlussbereiche der zweiten Kontaktstruktur können
rahmenförmig, beispielsweise ringförmig, ausgebildet sein oder die Form eines Rechtecks oder Kreises aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste
Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur vom ersten
Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur flankiert.
Entsprechend kann auch der zweite Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur vom zweiten Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur flankiert werden. Dies bedeutet insbesondere, dass der jeweilige Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur an mindestens zwei Seiten von dem
entsprechenden Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur begrenzt wird.
Vorzugsweise umgibt der erste Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur den ersten Anschlussbereich der zweiten
Kontaktstruktur und der zweite Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur den zweiten Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur rahmenförmig. In anderen Worten umgibt der jeweilige Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur den entsprechenden Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur vollumfänglich, das heißt allseitig. Dabei bilden die
Anschlussbereiche der ersten Kontaktstruktur jeweils einen äußeren Kontakt auf der jeweiligen Oberfläche und die
Anschlussbereiche der zweiten Kontaktstruktur jeweils einen inneren Kontakt auf der jeweiligen Oberfläche.
Weiterhin ist insbesondere zwischen den ersten
Anschlussbereichen der beiden Kontaktstrukturen ein
Zwischenraum vorhanden, so dass die ersten Anschlussbereiche voneinander elektrisch isoliert sind. Dies gilt entsprechend auch für die zweiten Anschlussbereiche der beiden KontaktStrukturen .
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterbauelements handelt es sich bei dem ersten
Halbleiterbereich um einen p-leitenden Halbleiterbereich. Weiterhin handelt es sich bei dem zweiten Halbleiterbereich insbesondere um einen n-leitenden Halbleiterbereich. Der erste und zweite Halbleiterbereich können jeweils mehrere aufeinanderfolgende Halbleiterschichten aufweisen.
Der erste und zweite Halbleiterbereich beziehungsweise die jeweils darin enthaltenen Schichten können mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise nacheinander auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden. Als Materialien für das Aufwachssubstrat kommen beispielsweise Saphir, SiC und/oder GaN in Frage. Das Aufwachssubstrat kann im Halbleiterkörper verbleiben oder zumindest teilweise entfernt werden. In letzterem Fall kann die Halbleiterschichtenfolge auf einem Ersatzträger angeordnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement um ein Strahlung emittierendes Bauelement. Hierbei weist der Halbleiterkörper eine aktive Zone auf, die zur Strahlungserzeugung geeignet ist. Insbesondere ist die aktive Zone eine p-n-Übergangszone . Die aktive Zone kann dabei als eine Schicht oder als eine Schichtenfolge ausgebildet sein. Beispielsweise emittiert die aktive Zone im Betrieb des Halbleiterbauelements
elektromagnetische Strahlung, etwa im sichtbaren,
ultravioletten oder infraroten Spektralbereich. Die aktive Zone ist insbesondere zwischen dem ersten Halbleiterbereich und dem zweiten Halbleiterbereich angeordnet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der
Halbleiterkörper an der ersten Oberfläche durch die erste Kontaktstruktur und an der zweiten Oberfläche durch die zweite Kontaktstruktur elektrisch kontaktiert. Ferner kann die erste Kontaktstruktur an der zweiten Oberfläche und die zweite Kontaktstruktur an der ersten Oberfläche von dem
Halbleiterkörper elektrisch isoliert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
Kontaktstruktur nur außerhalb des Halbleiterkörpers
angeordnet. Dabei kann sich die erste Kontaktstruktur zwar in direktem Kontakt mit Oberflächen des Halbleiterkörpers befinden, dringt jedoch nicht in den Halbleiterkörper ein. Insbesondere weist die außerhalb des Halbleiterkörpers angeordnete erste Kontaktstruktur zumindest einen
Kontaktbereich auf, der sich von dem ersten Anschlussbereich bis zum zweiten Anschlussbereich erstreckt. Der erste und zweite Anschlussbereich sind also mittels des zumindest einen Kontaktbereichs miteinander elektrisch verbunden. Der zumindest eine Kontaktbereich kann sich dabei von dem ersten Anschlussbereich auf der ersten Oberfläche über zumindest eine weitere Oberfläche bis zu dem zweiten Anschlussbereich erstrecken. Beispielsweise kann der Kontaktbereich die zumindest eine weitere Oberfläche vollständig oder nahezu vollständig bedecken. Insbesondere kann der Kontaktbereich eine Verspiegelung des Halbleiterkörpers bilden und dabei ein reflektierendes, vorzugsweise metallisches, Material
enthalten. Alternativ kann der Kontaktbereich ein
strahlungsdurchlässiges Material, etwa ein transparentes leitendes Oxid (transparent conductive oxide, kurz "TCO") enthalten, so dass der Halbleiterkörper an der zumindest einen weiteren Oberfläche Strahlung emittiert. Weiterhin kann bei dieser Ausführungsform die zweite
Kontaktstruktur teilweise innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet sein und zumindest einen Kontaktbereich aufweisen, der in einer Vertiefung des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Dabei kann die Vertiefung den ersten und zweiten
Halbleiterbereich durchdringen, wobei der in der Vertiefung angeordnete Kontaktbereich den ersten und zweiten
Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur miteinander verbindet. Der erste und zweite Anschlussbereich sind also mittels des zumindest einen Kontaktbereichs miteinander elektrisch verbunden. Die Vertiefung und entsprechend der Kontaktbereich können prismen- oder zylinderförmig oder aber rahmen- beziehungsweise ringförmig ausgebildet sein. Der erste und zweite Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur begrenzen den Kontaktbereich in vertikaler Richtung.
Bei einer rahmen- beziehungsweise ringförmigen Ausgestaltung der Anschlussbereiche und des Kontaktbereichs der zweiten Kontaktstruktur kann ein von diesen umschlossener Bereich des Halbleiterkörpers eine Art „Fenster" bilden, durch das
Strahlung aus dem Halbleiterkörper austreten kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind beide
Kontaktstrukturen außerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet. Insbesondere weisen die Kontaktstrukturen dabei jeweils zumindest einen Kontaktbereich auf, der sich von dem ersten Anschlussbereich bis zum zweiten Anschlussbereich erstreckt. Dadurch sind jeweils der erste und zweite Anschlussbereich elektrisch miteinander verbunden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen weist die zweite Kontaktstruktur vorzugsweise eine Kontaktschicht auf, die direkt auf der zweiten Oberfläche angeordnet ist. Weiterhin ist der erste Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur mit Vorteil direkt auf der ersten Oberfläche angeordnet. Mittels des ersten Anschlussbereichs kann der erste Halbleiterbereich von der ersten Kontaktstruktur an der ersten Oberfläche elektrisch kontaktiert werden, während der zweite
Halbleiterbereich mittels der Kontaktschicht von der zweiten Kontaktstruktur an der zweiten Oberfläche elektrisch
kontaktiert wird.
Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform sind beide Kontaktstrukturen teilweise innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet sind, und weisen jeweils einen Kontaktbereich auf, der in jeweils einer Vertiefung des Halbleiterkörpers
angeordnet ist. Dabei kann der Kontaktbereich der ersten Kontaktstruktur in einer Vertiefung angeordnet sein, die sich durch den zweiten Halbleiterbereich erstreckt und im ersten Halbleiterbereich endet, während der Kontaktbereich der zweiten Kontaktstruktur in einer Vertiefung angeordnet ist, die sich durch den ersten Halbleiterbereich erstreckt und im zweiten Halbleiterbereich endet. Insbesondere sind bei dieser Ausführungsform der erste und zweite Anschlussbereich der ersten und zweiten Kontaktstruktur jeweils elektrisch
isoliert .
Es wird eine Strahlung emittierende Vorrichtung angegeben, die ein Halbleiterbauelement der oben genannten Art sowie einen Träger umfasst, auf dem das Halbleiterbauelement angeordnet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Träger ein erstes Kontaktpad, das mit dem ersten oder zweiten Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur
elektrisch und mechanisch verbunden ist, sowie ein zweites Kontaktpad, das mit dem ersten oder zweiten Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur elektrisch und mechanisch
verbunden ist. Das erste und zweite Kontaktpad können
reflektierend ausgebildet sein und dafür vorgesehen sein, die aus dem Halbleiterkörper austretende Strahlung in Richtung des Halbleiterkörpers zurück zu reflektieren. Insbesondere ist das zweite Kontaktpad dafür vorgesehen, die aus dem „Fenster" austretende Strahlung in Richtung des
Halbleiterkörpers zurück zu reflektieren.
Das Halbleiterbauelement kann insbesondere bei den oben genannten Ausführungsformen eine flache Form aufweisen. Dies bedeutet insbesondere, dass eine vertikale Ausdehnung des Halbleiterbauelements merklich kleiner ist als eine laterale Ausdehnung des Halbleiterbauelements. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelemnt eine Polyeder-, Zylinder- oder
Halbzylinderform aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem so gestalteten Halbleiterbauelement um einen
Oberflächenemitter, das heißt, dass dieses einen Großteil seiner Strahlung an nur einer Seite abgibt, die insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene des
Halbleiterbauelements angeordnet ist. Dabei können die erste und zweite Oberfläche parallel zu der Haupterstreckungsebene des Halbleiterbauelements angeordnet sein, wobei Abweichungen von ± 5° tolerabel sind. Vorzugsweise wird die
Haupterstreckungsebene des Halbleiterbauelements durch eine erste laterale Richtung und eine zweite laterale Richtung aufgespannt, wobei eine vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft. Die vertikale Richtung verläuft insbesondere parallel zu einer Wachstumsrichtung, in der die Halbleiterbereiche nacheinander aufgewachsen sind. Weiterhin kann der Halbleiterkörper zumindest eine
Seitenfläche aufweisen, welche die erste Oberfläche mit der zweiten Oberfläche verbindet und einen Normalenvektor aufweist, der parallel zur Haupterstreckungsebene des
Halbleiterbauelements angeordnet ist. Der Halbleiterkörper kann zum Beispiel polyeder-, Zylinder- oder
halbzylinderförmig ausgebildet sein. Bei einer möglichen Ausgestaltung ist die zumindest eine Seitenfläche frei von Anschlussbereichen .
Gemäß zumindest einer alternativen Ausführungsform weist das Halbleiterbauelement eine dreidimensionale, das heißt nicht flache, Form auf. Dies bedeutet insbesondere, dass sich eine vertikale Ausdehnung des Halbleiterbauelements nicht merklich unterscheidet von einer lateralen Ausdehnung des
Halbleiterbauelements. Das Halbleiterbauelement weist mit Vorteil eine Polyederform, beispielsweise eine Quaderform, Prismenform oder Tetraederform, auf. Darüber hinaus kann das Halbleiterbauelement eine halbzylindrische Form aufweisen. Dabei handelt es sich bei dem Halbleiterbauelement
insbesondere um einen Volumenemitter, das heißt, dass das Halbleiterbauelement an mehreren Seiten Strahlung mit einem nicht unwesentlichen Anteil emittiert. Mit Vorteil weist hierbei der Halbleiterkörper ein Substrat auf, das für die erzeugte Strahlung durchlässig ist. Insbesondere enthält oder besteht das Substrat aus Saphir. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform die erste Oberfläche an einer ersten
Hauptfläche des Substrats angeordnet, während die zweite Oberfläche an einer quer zur ersten Hauptfläche verlaufenden zweiten Hauptfläche des Substrats angeordnet ist. Alternativ kann die zweite Oberfläche an einer parallel zur ersten
Hauptfläche verlaufenden zweiten Hauptfläche des Substrats angeordnet sein.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des insbesondere dreidimensionalen, polyeder- oder halbzylinderförmig gestalteten Halbleiterbauelements ist die erste
Kontaktstruktur nur außerhalb des Halbleiterkörpers
angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Kontaktstruktur teilweise innerhalb des Halbleiterkörpers angeordnet und weist zumindest einen Kontaktbereich auf, der in einer
Vertiefung des Halbleiterkörpers angeordnet ist, wobei die Vertiefung den ersten Halbleiterbereich durchdringt. Die Vertiefung reicht dabei bis zum zweiten Halbleiterbereich, durchdringt diesen aber vorzugsweise nicht. Ein in der
Vertiefung angeordneter Kontaktbereich der zweiten
Kontaktstruktur verbindet dabei den ersten Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur mit dem zweiten
Halbleiterbereich .
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des dreidimensionalen Halbleiterbauelements weist dieses auf allen Seiten jeweils einen Anschlussbereich der ersten und zweiten Kontaktstruktur auf. Dabei können die Anschlussbereiche der ersten
Kontaktstruktur unter anderem jeweils durch eine
Kontaktschicht und die Anschlussbereiche der zweiten
Kontaktstruktur unter anderem jeweils durch eine
Kontaktschicht miteinander mechanisch und elektrisch
verbunden sind. Insbesondere ist die Kontaktschicht der ersten Kontaktstruktur der Kontaktschicht der zweiten
Kontaktstruktur ausgehend vom Halbleiterkörper nachgeordnet.
Vorteilhafterweise besteht bei einem derartigen
dreidimensionalen Halbleiterbauelement keine exklusive
Montageseite. Vielmehr kann das Halbleiterbauelement mit Vorteil auf jeder Seite montiert und/oder elektrisch
angeschlossen werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die erste
Kontaktstruktur ein metallisches Material. Auch die zweite Kontaktstruktur kann ein metallisches Material enthalten. Vorzugsweise sind die Anschlussbereiche der ersten
Kontaktstruktur aus demselben Material gebildet. Ebenso können auch die Anschlussbereiche der zweiten Kontaktstruktur aus demselben Material gebildet sein. Insbesondere sind die erste und/oder zweite Kontaktstruktur zumindest bereichsweise aus einem Metall wie etwa Silber oder Kupfer oder einer
Metallverbindung gebildet. Ferner können die erste und/oder zweite Kontaktstruktur zumindest bereichsweise aus einem transparenten leitenden Oxid gebildet sein.
Für die Halbleiterbereiche beziehungsweise Schichten des Halbleiterkörpers kommen vorzugsweise auf Nitrid- Verbindungshalbleitern basierende Materialien in Betracht. "Auf Nitrid-Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass zumindest eine Schicht des Halbleiterkörpers ein Nitrid-III/V-
Verbindungshalbleitermaterial , vorzugsweise AlnGamIni-n-mN, umfasst, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte
Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche
Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen
physikalischen Eigenschaften des AlnGamIni-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Optoelektronische Halbleiterbauelemente der hier
beschriebenen Art eignen sich besonders für Anzeigevorrichtungen wie beispielsweise Displays oder
Videowände. Hierbei kommt es auf eine gute Durchmischung der Leuchtdioden an, um beispielsweise zu verhindern, dass
Verschiebungen im Weißpunkt an Bingrenzen sichtbar werden. Vorteilhafterweise können die hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauelemente als Schüttgut und damit gut durchmischt bereitgestellt werden, ohne dass vor der Montage eine Ausrichtung der Leuchtdioden erforderlich wäre. Der Schritt der Ausrichtung kann vorteilhafterweise entfallen, da die Halbleiterbauelemente keine exklusive Montageseite aufweisen.
Auch für eine Bereitstellung von Leuchtdioden in Fluiden, in welchen die Orientierung bei einem Teil der Leuchtdioden nicht erhalten bleibt, sind die hier beschriebenen
Halbleiterbauelemente aufgrund der Möglichkeit zur Montage auf verschiedenen Seiten, besonders geeignet.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des optoelektronischen Halbleiterbauelements und der Strahlung emittierenden Vorrichtung ergeben sich aus den nachfolgenden Erläuterungen in Verbindung mit den Figuren 1 bis 19.
Es zeigen:
Figuren 1 und 2 schematische Draufsichten einer Vorder- und
Rückseite eines optoelektroischen
Halbleiterbauelements gemäß einem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und Figur 3 eine schematische Querschnittsansicht des
optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, Figuren 4 und 5 eine schematische Draufsicht und eine schematische Querschnittsansicht eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Figuren 6 eine schematische dreidimensionale Darstellung
eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
Figuren 7 und 8 eine schematische Draufsicht und eine
schematische Querschnittsansicht entlang einer Schnittebene BB ' eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
Figur 9 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel,
Figuren 10 und 11 eine schematische Draufsicht und eine
schematische Querschnittsansicht eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel sowie eine schematische Querschnittsansicht einer Strahlung emittierenden Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel,
Figur 12 eine schematische Draufsicht einer Vorderseite und
Figur 13 eine schematische Draufsicht einer
Rückseite und Figur 14 eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem achten Ausführungsbeispiel,
Figur 15 eine schematische dreidimensionale Darstellung und
Figuren 16 und Figur 17 zwei verschiedene schematische Querschnittsansichten eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel,
Figuren 18 und 19 eine schematische Draufsicht und eine
schematische Querschnittsansicht eines
optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 1 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1. Dieses ist quaderförmig ausgebildet und weist eine flache Form auf, das heißt dass eine vertikale Ausdehnung des
Halbleiterbauelements 1 in einer vertikalen Richtung V merklich kleiner ist als eine laterale Ausdehnung des
Halbleiterbauelements 1 in einer ersten und zweiten lateralen Richtung LI, L2. Auch das in den Figuren 2 und 3 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1 weist eine flache, jedoch
zylindrische Form auf. Diese Form ist insbesondere dafür geeignet, Strahlung auch seitlich auszukoppeln.
Die erste laterale Richtung LI und die zweite laterale
Richtung L2 spannen eine Haupterstreckungsebene auf, wobei die vertikale Richtung V senkrecht zur Haupterstreckungsebene verläuft .
Die nachfolgenden Ausführungen gelten sowohl für das
Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten als auch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 weist einen Halbleiterkörper 2 auf, der einen ersten Halbleiterbereich 3 eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten
Halbleiterbereich 5 eines zweiten Leitfähigkeitstyps sowie eine zwischen dem ersten und zweiten Halbleiterbereich 3, 5 angeordnete aktive Zone 4 aufweist. Insbesondere handelt es sich bei dem ersten Halbleiterbereich 3 um einen p-leitenden Halbleiterbereich, während es sich bei dem zweiten
Halbleiterbereich 5 um einen n-leitenden Halbleiterbereich handelt. Weiterhin handelt es sich bei der aktiven Zone 4 vorzugsweise um eine Strahlung emittierende Zone, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung, etwa im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich erzeugt.
Ferner umfasst der Halbleiterkörper 2 eine erste Oberfläche 2A und eine von der ersten Oberfläche 2A verschiedene zweite Oberfläche 2B, die in einem Abstand, parallel zur ersten Oberfläche 2A angeordnet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten Oberfläche 2A um eine nahe oder an dem ersten Halbleiterbereich 3 angeordnete Hauptfläche des
Halbleiterkörpers 2, während es sich bei der zweiten
Oberfläche 2B um eine nahe oder an dem zweiten
Halbleiterbereich 5 angeordnete Hauptfläche des
Halbleiterkörpers 2 handelt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 1 weist eine erste Kontaktstruktur 6 zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3 und eine zweite Kontaktstruktur 10 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5 auf. Die erste und zweite Kontaktstruktur 6, 10 weisen jeweils einen ersten, auf der ersten Oberfläche 2A
angeordneten Anschlussbereich 7, 11 und jeweils einen
zweiten, auf der zweiten Oberfläche 2B angeordneten
Anschlussbereich 8, 12 zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterbauelements 1 von außen auf. Damit die
Anschlussbereiche 7, 8, 10, 11 von außen kontaktiert werden können, sind diese zumindest stellenweise frei liegend beziehungsweise unbedeckt.
Weiterhin ist zwischen den ersten Anschlussbereichen 7, 11 der beiden Kontaktstrukturen 6, 10 ein Zwischenraum 17 vorhanden, so dass die ersten Anschlussbereiche 7, 11 voneinander elektrisch isoliert sind. Dies gilt entsprechend auch für die zweiten Anschlussbereiche 8, 12 der beiden
Kontaktstrukturen 6, 10.
Darüber hinaus sind der erste und zweite Anschlussbereich 7,
8 der ersten Kontaktstruktur 6 und der erste und zweite
Anschlussbereich 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 jeweils hinsichtlich einer Symmetrieachse D drehsymmetrisch ausgebildet. Desweiteren sind der erste und zweite
Anschlussbereich 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 und der erste und zweite Anschlussbereich 11, 12 der zweiten
Kontaktstruktur 10 jeweils hinsichtlich einer Symmetrieebene SS' spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die Symmetrieachse D verläuft durch das Halbleiterbauelement 1 hindurch in einer Ebene, die parallel zu der Haupterstreckungsebene angeordnet ist. Weiterhin ist die Symmetrieebene SS' parallel zu der Haupterstreckungsebene angeordnet und verläuft durch das Halbleiterbauelement 1. Unter einer dreh- beziehungsweise spiegelsymmetrischen Ausgestaltung ist dabei nicht nur eine identische, sondern auch eine gleiche, das heißt leichte Abweichungen in Form und/oder Größe und/oder Position aufweisende, Ausgestaltung zu verstehen.
Die ersten und zweiten Anschlussbereiche 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 sowie die ersten und zweiten
Anschlussbereiche 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 weisen jeweils eine drehsymmetrische Form auf. Insbesondere weisen die Anschlussbereiche hinsichtlich einer
Symmetrieachse A des Halbleiterkörpers 2 eine
drehsymmetrische Form auf. Die Anschlussbereiche 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 sind rahmenförmig mit einer
rechteckigen Kontur (vgl. Figur 1) oder einer kreisförmigen Kontur (vgl. Figur 2) ausgebildet, während die
Anschlussbereiche 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 die Form eines Rechtecks (vgl. Figur 1) oder eines Kreises (vgl. Figur 2) aufweisen. Dabei wird der erste Anschlussbereich 11 der zweiten Kontaktstruktur 10 vom ersten Anschlussbereich 7 der ersten Kontaktstruktur 6 allseitig flankiert
beziehungsweise rahmenförmig umschlossen. Entsprechend wird auch der zweite Anschlussbereich 12 der zweiten
Kontaktstruktur 10 vom zweiten Anschlussbereich 8 der ersten Kontaktstruktur 6 allseitig flankiert beziehungsweise rahmenförmig umschlossen. Dabei bilden die Anschlussbereiche 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 jeweils einen äußeren
Kontakt auf der jeweiligen Oberfläche 2A, 2B und die
Anschlussbereiche 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 jeweils einen inneren Kontakt auf der jeweiligen Oberfläche 2A, 2B . Bei dem Halbleiterbauelement 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste Kontaktstruktur 6 nur außerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Die erste
Kontaktstruktur 6 weist einen Kontaktbereich 9 auf, der sich von dem ersten Anschlussbereich 7 bis zum zweiten
Anschlussbereich 8 erstreckt. Der erste und zweite
Anschlussbereich 7, 8 sind also mittels des Kontaktbereichs 9 miteinander elektrisch verbunden. Der Kontaktbereich 9 kann dabei den Halbleiterkörper 2 lateral vollständig einhüllen, so dass alle Seitenflächen 2C, 2D vollständig bedeckt sind. Alternativ können zumindest zwei, beispielsweise
streifenförmig ausgebildete, Kontaktbereiche vorgesehen sein, die jeweils den ersten und zweiten Kontaktbereich 7, 8 miteinander verbinden und über verschiedene Seiten des
Halbleiterkörpers 2 verlaufen (nicht dargestellt) .
Vorzugsweise enthält die erste Kontaktstruktur 6 ein
metallisches Material wie etwa Silber oder besteht daraus und kann dabei als Verspiegelung dienen.
Weiterhin ist die zweite Kontaktstruktur 10 teilweise
innerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet und weist einen Kontaktbereich 13 auf, der in einer Vertiefung 15 des
Halbleiterkörpers 2 angeordnet ist. Dabei durchdringt die Vertiefung 15 den ersten und zweiten Halbleiterbereich 3, 5, wobei der in der Vertiefung 15 angeordnete Kontaktbereich 13 den ersten und zweiten Anschlussbereich 11, 12 der zweiten
Kontaktstruktur 10 miteinander verbindet, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten
Anschlussbereich 11, 12 besteht. Die Vertiefung 15 und entsprechend der Kontaktbereich 13 sind beispielsweise prismen- oder zylinderförmig ausgebildet. Der erste und zweite Anschlussbereich 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 begrenzen den Kontaktbereich 13 in vertikaler Richtung V. Ferner weist die zweite Kontaktstruktur 10 eine
Kontaktschicht 14 auf, die vorzugsweise direkt auf der zweiten Oberfläche 2B angeordnet ist und diese größtenteils bedeckt .
Die zweite Kontaktstruktur 10 kann ein
strahlungsdurchlässiges Material, etwa ein transparentes leitendes Oxid (transparent conductive oxide, kurz "TCO") enthalten oder daraus bestehen, so dass im Bereich der zweiten Kontaktstruktur 10 Strahlung aus dem
Halbleiterbauelement 1 austreten kann.
Das Halbleiterbauelement 1 weist eine erste Isolierung 16 auf, die auf der zweiten Oberfläche 2B angeordnet ist und sich dabei zwischen der Kontaktschicht 14 und den zweiten Anschlussbereichen 8, 12 der beiden Kontaktstrukturen 6, 10 befindet. Zusätzlich ist die erste Isolierung 16 auf den Seitenflächen 2C, 2D angeordnet und befindet sich dabei zwischen dem Kontaktbereich 9 der ersten Kontaktstruktur 6 und dem Halbleiterkörper 2. Der Kontaktbereich 13 der zweiten Kontaktstruktur 10 verläuft durch die Kontaktschicht 14 und die erste Isolierung 16 hindurch bis zum zweiten
Anschlussbereich 11.
Das Halbleiterbauelement 1 weist eine zweite Isolierung 18 auf, die in der Vertiefung 15 und auf der ersten Oberfläche 2A angeordnet ist und sich zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Kontaktbereich 13 sowie zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem ersten Anschlussbereich 11 der zweiten
Kontaktstruktur 10 befindet.
Mittels des ersten Anschlussbereichs 7 wird der erste
Halbleiterbereich 3 von der ersten Kontaktstruktur 6 an der ersten Oberfläche 2A elektrisch kontaktiert, während der zweite Halbleiterbereich 5 mittels der Kontaktschicht 14 von der zweiten Kontaktstruktur 10 an der zweiten Oberfläche 2B elektrisch kontaktiert wird.
Die dreh- beziehungsweise spiegelsymmetrische Ausbildung der Anschlussbereiche 7, 8 und 11, 12 auf den verschiedenen
Oberflächen 2A, 2B hat den Vorteil, dass das
optoelektronische Halbleiterbauelement 1 bei einem
Vertauschen von Vorder- und Rückseite ohne Neuorientierung des Halbleiterbauelements 1 montiert und elektrisch
angeschlossen werden kann.
Figuren 4 und 5 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1, wobei Figur 5 einen Querschnitt entlang der in Figur 4 dargestellten Schnittebene BB ' zeigt. Die Halbleiterbauelemente 1 gemäß dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel sind ähnlich ausgebildet, weshalb die oben gemachten Erläuterungen auch für das dritte
Ausführungsbeispiel gelten.
Ein Unterschied besteht jedoch in der Gestalt des
Halbleiterbauelemts 1, das eine flache und langgestreckte Form aufweist, wobei „langgestreckt" bedeutet, dass die Ausdehnung in der einen lateralen Richtung merklich größer ist als in der anderen lateralen Richtung. Ein weiterer Unterschied besteht in der ersten Kontaktstruktur 6, deren erste und zweite Anschlussbereiche 7, 8 jeweils zwei
unzusammenhängend ausgebildete Teilbereiche 7A, 7B und 8A, 8B aufweisen. Eine derartige Kontaktstruktur 6 eignet sich besonders für die langgestreckte Form des
Halbleiterbauelements 1. Der erste Anschlussbereich 11 der zweiten Kontaktstruktur 10 wird dabei an zwei Seiten von dem ersten Anschlussbereich 7 der ersten Kontaktstruktur 10 beziehungsweise dessen Teilbereichen 7A, 7B begrenzt.
Entsprechend wird der zweite Anschlussbereich 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 an zwei Seiten von dem zweiten
Anschlussbereich 8 der ersten Kontaktstruktur 6
beziehungsweise dessen Teilbereichen 8A, 8B begrenzt.
Insbesondere erstreckt sich der Zwischenraum 17 von der ersten Oberfläche 2A über die Seitenflächen bis zur zweiten Oberfläche 2B, so dass die erste Kontaktstruktur 6
unzusammenhängend ausgebildet ist. Alternativ kann der
Kontaktbereich 9 derart gestaltet sein, dass er die
Teilbereiche 7A 7B und 8A, 8B miteinander verbindet.
Die Figur 6 zeigt ein weiteres, viertes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1, bei dem die erste
Kontaktstruktur 6 nur außerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet, während die zweite Kontaktstruktur 10 teilweise innerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet ist und
entsprechend den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen einen Kontaktbereich aufweist, der in einer Vertiefung des Halbleiterkörpers 2 angeordnet ist (nicht dargestellt) .
Insofern gelten die oben gemachten Erläuterungen auch für das vierte Ausführungsbeispiel.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel weist das
Halbleiterbauelement 1 eine dreidimensionale, prismatische Form auf. Der zweite Halbleiterbereich 5 ist innerhalb des ersten Halbleiterbereichs 3 angeordnet und wird in lateralen Richtungen von diesem umschlossen. Bei dem Halbleiterkörper 2 kann es sich um einen sogenannten „Nanorod" handeln.
Bei dem vierten Ausführungsbeispiel weisen sowohl der erste Anschlussbereich 7 als auch der zweite Anschlussbereich 8 der ersten Kontaktstruktur 6 jeweils zwei Teilbereiche 7A, 7B,
8A, 8B auf. Ferner grenzt sowohl bei der ersten
Kontaktstruktur 6 als auch bei der zweiten Kontaktstruktur 10 jeweils der erste Anschlussbereich 7, 11 direkt an den zweiten Anschlussbereich 8, 12 an. Beide Kontaktstrukturen 6,
10 weisen weitere Anschlussbereiche auf weiteren Oberflächen des Halbleiterkörpers 2 auf, die direkt aneinander angrenzen, so dass der Halbleiterkörper 2 von den Kontaktstrukturen 6,
10 beziehungsweise deren Anschlussbereichen banderolenartig eingehüllt wird.
Das in den Figuren 7 und 8 dargestellte Halbleiterbauelement 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel weist wie das
Halbleiterbauelement 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine flache, langgestreckte Form und eine Kontaktstruktur 6 mit einem ersten und zweiten Anschlussbereich 7, 8 auf, die jeweils zwei Teilbereiche 7A, 7B und 8A, 8B umfassen.
Die Halbleiterbauelemente 1 gemäß dem ersten bis dritten und fünften Ausführungsbeispiel sind an sich ähnlich ausgebildet, weshalb die oben gemachten Erläuterungen auch für das fünfte Ausführungsbeispiel gelten. Im Unterschied zu diesen
Ausführungsbeispielen ist bei dem Halbleiterbauelement 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel jedoch auch die zweite Kontaktstruktur 10 außerhalb des Halbleiterkörpers 2
angeordnet. Hierbei hüllt die zweite Kontaktstruktur 10 den Halbleiterkörper 2 banderolenartig ein. Dabei weist die zweite Kontaktstruktur 10 zwei Kontaktbereiche 19A, 19B auf, die sich jeweils von dem ersten Anschlussbereich 11 bis zum zweiten Anschlussbereich 12 erstrecken. Weiterhin weist sie einen Kontaktbereich 13 und eine Kontaktschicht 14 auf, wobei der Kontaktbereich 13 in einer Vertiefung einer Isolierung 16 angeordnet ist und sich von der Kontaktschicht 14 durch die Isolierung 16 hindurch bis zum zweiten Anschlussbereich 12 erstreckt .
Die Figur 9 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1, bei dem die erste Kontaktstruktur 6 und die zweite Kontaktstruktur 10 wie bei dem fünften
Ausführungsbeispiel jeweils außerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet sind. Beide Kontaktstrukturen 6, 10 weisen
zumindest einen Kontaktbereich auf 9, 19A, 19B, der sich außerhalb des Halbleiterkörpers 2 jeweils vom ersten
Anschlussbereich 7, 11 bis zum zweiten Anschlussbereich 8, 12 erstreckt .
Der erste und zweite Anschlussbereich 7, 8 der ersten
Kontaktstruktur 6 und der erste und zweite Anschlussbereich 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 sind jeweils
hinsichtlich der Symmetrieachse D drehsymmetrisch
ausgebildet. Sie sind nicht spiegelsymmetrisch, jedoch punktsymmetrisch ausgebildet.
Das Halbleiterbauelement 1 gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel weist eine dreidimensionale,
halbzylindrische Form auf.
Die Figuren 10 und 11 zeigen ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1, das wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine zylindrische Form aufweist. Wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist auch hier der erste und zweite Anschlussbereich 7, 8 der ersten
Kontaktstruktur 6 rahmenförmig ausgebildet. Im Unterschied dazu ist auch der erste und zweite Anschlussbereich 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 rahmenförmig ausgebildet.
Dabei umschließt der Kontaktbereich 13 der zweiten Kontaktstruktur 10 einen inneren Bereich 20 des
Halbleiterkörpers 2, wobei der innere Bereich 20 eine Art „Fenster" bildet, durch das Strahlung aus dem
Halbleiterkörper 2 austreten kann.
Das Halbleiterbauelement 1 kann, wie durch einen Pfeil angedeutet (vgl. Figur 11), mit einem Träger 21 verbunden werden, wodurch eine Strahlung emittierende Vorrichtung gebildet wird. Der Träger 21 weist einen Trägerkörper 24 und ein auf dem Trägerkörper 24 angeordnetes erstes Kontaktpad 22 und zweites Kontaktpad 23 auf, wobei das erste Kontaktpad 22 in der fertigen Vorrichtung mit dem ersten oder zweiten
Anschlussbereich 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 elektrisch und mechanisch verbunden ist, während das zweite Kontaktpad 23 mit dem ersten oder zweiten Anschlussbereich 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 elektrisch und mechanisch
verbunden ist. Das erste und zweite Kontaktpad 22, 23 sind mit Vorteil reflektierend ausgebildet und dafür vorgesehen, die aus dem inneren Bereich 20 austretende Strahlung in
Richtung des Halbleiterkörpers 2 zurück zu reflektieren.
Figur 12 zeigt eine schematische Draufsicht auf die erste Oberfläche 2A, Figur 13 eine schematische Draufsicht auf die zweite Oberfläche 2B und Figur 14 eine schematische
Querschnittsansicht eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements 1 gemäß einem achten
Ausführungsbeispiel. Hierbei sind beide Kontaktstrukturen 6, 10 teilweise innerhalb des Halbleiterkörpers 2 angeordnet und weisen jeweils einen Kontaktbereich 9, 13 auf, der in jeweils einer Vertiefung 15 des Halbleiterkörpers 2 angeordnet ist. Dabei ist der Kontaktbereich 9 der ersten Kontaktstruktur 6 in einer Vertiefung 15 angeordnet, die sich durch den zweiten Halbleiterbereich 5 erstreckt und im ersten Halbleiterbereich 3 endet, während der Kontaktbereich 13 der zweiten Kontaktstruktur 10 in einer Vertiefung 15 angeordnet ist, die sich durch den ersten Halbleiterbereich 3 erstreckt und im zweiten Halbleiterbereich 5 endet.
Die Anschlussbereiche 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 weisen eine Rechteckform aus, während die Anschlussbereiche 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 rahmenförmig ausgebildet sind und den jeweiligen Anschlussbereich 11, 12 der zweiten
Kontaktstruktur 10 lateral umschließen.
Der erste Anschlussbereich 11 sowie der Kontaktbereich 13 der zweiten Kontaktstruktur 10 sind mittels der zweiten
Isolierung 18 vom ersten Halbleiterbereich 3 elektrisch isoliert, während der zweite Anschlussbereich 12 direkt auf der zweiten Oberfläche 2B angeordnet ist. Ferner sind der zweite Anschlussbereich 8 sowie der Kontaktbereich 9 der ersten Kontaktstruktur 6 mittels der ersten Isolierung 16 vom zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch isoliert, während der erste Anschlussbereich 7 direkt auf der ersten Oberfläche 2A angeordnet ist.
Mittels des ersten Anschlussbereichs 7 kann der erste
Halbleiterbereich 3 von der ersten Kontaktstruktur 6 an der ersten Oberfläche 2A elektrisch kontaktiert werden, während der zweite Halbleiterbereich 5 mittels dem zweiten
Anschlussbereich 12 von der zweiten Kontaktstruktur 10 an der zweiten Oberfläche 2B elektrisch kontaktiert werden kann.
In den Figuren 15 bis 17 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1 dargestellt, wobei Figur 16 eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements 1 entlang der in Figur 15 dargestellten Querschnittsebene BB ' und Figur 17 eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements 1 entlang der in Figur 15 dargestellten Querschnittsebene CC ' zeigt. Das Halbleiterbauelement 1 weist eine dreidimensionale Form, eine Würfelform, auf. Insbesondere handelt es sich bei dem Halbleiterbauelement 1 um einen Volumenemitter, das heißt, dass das Halbleiterbauelement 1 an mehreren Seiten Strahlung mit einem nicht unwesentlichen Anteil emittiert.
Auch bei dem in den Figuren 18 und 19 dargestellten
Halbleiterbauelement 1 gemäß einem zehnten
Ausführungsbeispiel handelt es sich insbesondere um einen Volumenemitter. Figur 19 zeigt eine Querschnittsansicht des Halbleiterbauelements 1 entlang der in Figur 18 dargestellten Querschnittsebene BB ' . Das Halbleiterbauelement 1 weist eine Tetraederform auf und ist ansonsten wie das
Halbleiterbauelement 1 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Ferner können auch die in den Figuren 6 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiele wie das
Halbleiterbauelement 1 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Die nachfolgenden Ausführungen gelten daher sowohl für das Halbleiterbauelement 1 gemäß dem neunten als auch gemäß dem vierten, sechsten und zehnten
Ausführungsbeispiel .
Der Halbleiterkörper 2 des Halbleiterbauelements 1 umfasst ein Substrat 25, auf dem der erste und zweite
Halbleiterbereich 3, 5 angeordnet sind, wobei der erste, insbesondere p-leitende Halbleiterbereich 3 dem zweiten, insbesondere n-leitenden Halbleiterbereich 5 ausgehend vom Substrat 25 nachgeordnet ist. Vorzugsweise enthält oder besteht das Substrat 25 aus Saphir und ist damit insbesondere für blaue Strahlung durchlässig. Gemäß dem neunten
Ausführungsbeispiel ist das Substrat 25 würfelförmig ausgebildet, während es gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel tetraederförmig ausgebildet ist.
Die erste Oberfläche 2A ist an einer ersten Hauptfläche 25A des Substrats 25 angeordnet, während die zweite Oberfläche 2B an einer quer zur ersten Hauptfläche 25A verlaufenden zweiten Hauptfläche 25B des Substrats 25 angeordnet ist. Dabei sind der erste und zweite Halbleiterbereich 3, 5 auf der ersten Hauptfläche 25A des Substrats 25 angeordnet.
Das Halbleiterbauelement 1 weist eine erste Kontaktstruktur 6 zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3 und eine zweite Kontaktstruktur 10 zur elektrischen
Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs 5 auf, wobei die erste und zweite Kontaktstruktur 6, 10 jeweils einen ersten, auf der ersten Oberfläche 2A angeordneten Anschlussbereich 7, 11 und jeweils einen zweiten, auf der zweiten Oberfläche 2B angeordneten Anschlussbereich 8, 12 zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1 von außen
aufweisen, wobei der erste und zweite Anschlussbereich 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 und der erste und zweite
Anschlussbereich 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 jeweils hinsichtlich einer Symmetrieachse D drehsymmetrisch und hinsichtlich einer Symmetrieebene SS ' spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Die Anschlussbereiche 7, 8 der ersten
Kontaktstruktur 6 sind kreisförmig ausgebildet, während die Anschlussbereiche 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 die Form eines eines Kreises aufweisen. Die Symmetrieebene SS' verläuft hierbei quer zu einer parallel zur ersten
Hauptfläche 25A angeordneten Haupterstreckungsebene des
Halbleiterbauelements 1. Insbesondere bilden die
Anschlussbereiche 11, 12 der zweiten Kontaktstruktur 10 einen inneren Kontakt, während die Anschlussbereiche 7, 8 der ersten Kontaktstruktur 6 einen äußeren Kontakt bilden.
Das Halbleiterbauelement 1 weist auf allen Seiten jeweils einen Anschlussbereich der ersten und zweiten Kontaktstruktur 6, 10 auf, wobei die Anschlussbereiche 7, 8, 70, 71, 72 der ersten Kontaktstruktur 6 unter anderem jeweils durch eine Kontaktschicht 28 und die Anschlussbereiche 11, 12, 110, 111, 112 der zweiten Kontaktstruktur 10 unter anderem jeweils durch eine Kontaktschicht 14 miteinander mechanisch und elektrisch verbunden sind. Dabei ist die Kontaktschicht 28 der ersten Kontaktstruktur 6 der Kontaktschicht 14 der zweiten Kontaktstruktur 10 ausgehend vom Halbleiterkörper 2 nachgeordnet .
Das Halbleiterbauelement 1 weist eine Isolierung 16 auf, in welche der Halbleiterkörper 2 sowie die erste und zweite Kontaktstruktur 6, 10 eingebettet sind, wobei die Isolierung 16 zwischen den beiden Kontaktschichten 14, 28 angeordnet ist .
Das Halbleiterbauelement 1 weist eine Vertiefung 15 auf, die den ersten Halbleiterbereich 3 durchdringt. Die Vertiefung 15 reicht bis zum zweiten Halbleiterbereich 5, durchdringt diesen aber vorzugsweise nicht. Ein in der Vertiefung 15 angeordneter Kontaktbereich 13 der zweiten Kontaktstruktur 10 verbindet den ersten Anschlussbereich 11 der zweiten
Kontaktstruktur 10 mit dem zweiten Halbleiterbereich 5. Der Kontaktbereich 13 erstreckt sich durch eine Unterbrechung 26 in der Kontaktschicht 28 der ersten Kontaktstruktur 6
hindurch bis zum ersten Anschlussbereich 11 der zweiten
Kontaktstruktur 10. Weiterhin weist die erste Kontaktstruktur 6 einen Kontaktbereich 9 auf, der durch eine Unterbrechung 27 in der Kontaktschicht 14 der zweiten Kontaktstruktur 10 verläuft und den ersten Anschlussbereich 7 der ersten Kontaktstruktur 6 mit dem ersten Halbleiterbereich 3 verbindet. Die erste
Kontaktstruktur 6 ist dabei nur außerhalb des
Halbleiterkörpers 2 angeordnet. Außerdem weisen die beiden Kontaktstrukturen 6, 10 auf der zweiten Oberfläche 2B und jeder weiteren Oberfläche jeweils Kontaktbereiche 9', 9'', 9''', 13', 13'', 13''' auf, welche die Anschlussbereiche 7,
8, 70, 71, 72, 12, 110, 111, 112 mit den Kontaktschichten 14, 28 verbinden. Dabei erstrecken sich die Kontaktbereiche 12, 110, 111, 112 der zweiten Kontaktstruktur 10 durch
Unterbrechungen 26 der ersten Kontaktstruktur 6 hindurch.
Vorteilhafterweise weist das Halbleiterbauelement 1 gemäß dem neunten und zehnten Ausführungsbeispiel keine exklusive
Montageseite auf. Vielmehr kann das Halbleiterbauelement 1 auf jeder Seite montiert und/oder elektrisch angeschlossen werden .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugszeichenliste
1 optoelektronisches Halbleiterbauelement
2 Halbleiterkörper
2A erste Oberfläche
2B zweite Oberfläche
2C, 2D Seitenfläche
3 erster Halbleiterbereich
4 aktive Zone
5 zweiter Halbleiterbereich
6 erste Kontaktstruktur
7 erster Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur
7A, 7B Teilbereich des ersten Anschlussbereichs
8 zweiter Anschlussbereich der ersten Kontaktstruktur 8A, 8B Teilbereich des zweiten Anschlussbereichs
9, 9', 9'', 9''' Kontaktbereich der ersten Kontaktstruktur
10 zweite Kontaktstruktur
11 erster Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur
12 zweiter Anschlussbereich der zweiten Kontaktstruktur 13, 13', 13'', 13''', 19A, 19B Kontaktbereich der zweiten KontaktStruktur
14 Kontaktschicht der zweiten Kontaktstruktur
15 Vertiefung
16 (erste) Isolierung
17 Zwischenraum
18 zweite Isolierung
20 innerer Bereich
21 Träger
22 erstes Kontaktpad
23 zweites Kontaktpad
24 Trägerkörper
25 Substrat
25A erste Hauptfläche des Substrats
25B zweite Hauptfläche des Substrats 26, 27 Unterbrechung
28 Kontaktschicht der ersten Kontaktstruktur
70, 71, 72 weitere Anschlussbereiche der ersten KontaktStruktur
110, 111, 112 weitere Anschlussbereiche der zweiten
KontaktStruktur
A, D Symmetrieachse
BB ' Schnittebene
CC ' Schnittebene
SS ' Symmetrieebene
LI erste laterale Richtung
L2 zweite laterale Richtung
V vertikale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) aufweisend
- einen Halbleiterkörper (2) umfassend einen ersten
Halbleiterbereich (3) eines ersten Leitfähigkeitstyps und einen zweiten Halbleiterbereich (5) eines zweiten
Leitfähigkeitstyps sowie eine erste Oberfläche (2A) und eine von der ersten Oberfläche (2A) verschiedene zweite Oberfläche (2B) ,
- eine erste Kontaktstruktur (6) zur elektrischen
Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs (3) und eine zweite Kontaktstruktur (10) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Halbleiterbereichs (5), wobei die erste und zweite Kontaktstruktur (6, 10) jeweils einen ersten, auf der ersten Oberfläche (2A) angeordneten Anschlussbereich (7, 11) und jeweils einen zweiten, auf der zweiten
Oberfläche (2B) angeordneten Anschlussbereich (8, 12) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements (1) von außen aufweisen, wobei
der erste und zweite Anschlussbereich (7, 8) der ersten
Kontaktstruktur (6) und der erste und zweite Anschlussbereich (11, 12) der zweiten Kontaktstruktur (10) jeweils
hinsichtlich einer Symmetrieachse (D) drehsymmetrisch
zueinander ausgebildet sind.
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste und zweite
Anschlussbereich (7, 8) der ersten Kontaktstruktur (6) und der erste und zweite Anschlussbereich (11, 12) der zweiten Kontaktstruktur (10) jeweils hinsichtlich einer
Symmetrieebene (SS') spiegelsymmetrisch ausgebildet sind.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Anschlussbereiche (7, 8, 11, 12) der ersten und zweiten
Kontaktstruktur (6, 10) jeweils eine drehsymmetrische Form aufweisen .
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper (2) an der ersten Oberfläche (2A) durch die erste Kontaktstruktur (6) und an der zweiten Oberfläche (2B) durch die zweite
Kontaktstruktur (10) elektrisch kontaktiert wird.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste
Anschlussbereich (11) der zweiten Kontaktstruktur (10) vom ersten Anschlussbereich (7) der ersten Kontaktstruktur (6) und der zweite Anschlussbereich (12) der zweiten
Kontaktstruktur (10) vom zweiten Anschlussbereich (8) der ersten Kontaktstruktur (6) flankiert werden.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste
Anschlussbereich (7) der ersten Kontaktstruktur (6) den ersten Anschlussbereich (11) der zweiten Kontaktstruktur (10) und der zweite Anschlussbereich (8) der ersten
Kontaktstruktur (6) den zweiten Anschlussbereich (12) der zweiten Kontaktstruktur (10) rahmenförmig umgibt.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kontaktstruktur (6) nur außerhalb des Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist und zumindest einen Kontaktbereich (9) aufweist, der sich von dem ersten Anschlussbereich (7) bis zum zweiten Anschlussbereich (8) erstreckt, und die zweite
Kontaktstruktur (10) teilweise innerhalb des
Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist und zumindest einen Kontaktbereich (13) aufweist, der in einer Vertiefung (15) des Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vertiefung (15) den ersten und zweiten Halbleiterbereich (3, 5) durchdringt, und der in der Vertiefung (15) angeordnete Kontaktbereich (13) den ersten und zweiten Anschlussbereich (11, 12) der zweiten
Kontaktstruktur (10) miteinander verbindet.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine flache Form aufweist, wobei die erste und zweite Oberfläche (2A, 2B) parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterbauelements (1) angeordnet sind.
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Kontaktstruktur (6) nur außerhalb des Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist und die zweite Kontaktstruktur (10) teilweise innerhalb des
Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist und zumindest einen Kontaktbereich (13) aufweist, der in einer Vertiefung (15) des Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist, wobei die
Vertiefung (15) den ersten Halbleiterbereich (3) durchdringt, und der in der Vertiefung (15) angeordnete Kontaktbereich (13) den ersten Anschlussbereich (11) der zweiten
Kontaktstruktur (10) mit dem zweiten Halbleiterbereich (5) verbindet . 11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, das auf allen Seiten jeweils einen Anschlussbereich (7, 8, 70, 71, 72,
11, 12, 110, 111, 112) der ersten und zweiten Kontaktstruktur (6, 10) aufweist.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei
beide Kontaktstrukturen (6, 10) teilweise innerhalb des Halbleiterkörpers (2) angeordnet sind, und jeweils einen Kontaktbereich (9, 13) aufweisen, der in jeweils einer
Vertiefung (15) des Halbleiterkörpers (2) angeordnet ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
der Kontaktbereich (9) der ersten Kontaktstruktur (6) in einer Vertiefung (15) angeordnet ist, die sich durch den zweiten Halbleiterbereich (5) erstreckt und im ersten
Halbleiterbereich (3) endet, und der Kontaktbereich (13) der zweiten Kontaktstruktur (10) in einer Vertiefung (15) angeordnet ist, die sich durch den ersten Halbleiterbereich (3) erstreckt und im zweiten Halbleiterbereich (5) endet.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei
der erste und zweite Anschlussbereich (7, 8, 11, 12) der ersten und zweiten Kontaktstruktur (6, 10) jeweils elektrisch isoliert sind.
15. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
beide Kontaktstrukturen (6, 10) außerhalb des
Halbleiterkörpers (2) angeordnet sind und jeweils zumindest einen Kontaktbereich (9, 19A, 19B) aufweisen, der sich von dem ersten Anschlussbereich (7, 11) bis zum zweiten
Anschlussbereich (8, 12) erstreckt.
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