WO2022167219A1 - Optoelektronisches halbleiterbauelement mit einer goldschicht im randbereich - Google Patents

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Definitions

  • a light-emitting diode is a light-emitting device based on semiconductor materials.
  • an LED includes a pn junction. When electrons and holes recombine with each other in the region of the pn junction, for example because a corresponding voltage is applied, electromagnetic radiation is generated.
  • the object of the present invention is to provide an improved optoelectronic semiconductor component.
  • An optoelectronic semiconductor component comprises a semiconductor layer stack suitable for generating electromagnetic radiation, the semiconductor layer stack being arranged over a substrate and being structured to form a mesa, so that the semiconductor layer stack is not present in an edge region of the substrate, a converter element on a side of the semiconductor layer stack facing away from the substrate , and a gold layer over the edge region of the substrate in an assembly plane between the substrate and the semiconductor layer stack .
  • the semiconductor layer stack has a first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type.
  • the optoelectronic semiconductor component further comprises a first current spreading layer connected to the first semiconductor layer and a second current spreading layer connected to the second semiconductor layer.
  • the first current spreading layer is arranged between the second current spreading layer and the semiconductor layer stack, and the first semiconductor layer is arranged between the second semiconductor layer and the first current spreading layer.
  • the gold layer is electrically connected to the second current spreading layer.
  • the gold layer is arranged on a side of the second current spreading layer that faces away from the substrate.
  • the gold layer is electrically connected to the first current spreading layer.
  • the gold layer is electrically insulated from the first and from the second current spreading layer.
  • the optoelectronic semiconductor component can also have a dielectric mirror layer between the semiconductor layer stack and the first current spreading layer, the gold layer being arranged on a side of the dielectric mirror layer which is remote from the converter element.
  • the gold layer can be on a side of the dielectric mirror layer which is remote from the converter element be arranged and directly adjoin the dielectric mirror layer.
  • the converter element overlaps with the edge area of the substrate.
  • the converter element can be attached to the semiconductor layer stack via an adhesive.
  • the converter element can be designed as a small plate.
  • a second contact region for electrically connecting the second semiconductor layer to the second current spreading layer can run through an inner region of the mesa.
  • the edge area between the gold layer and the converter element can be free of conductive or semiconductor layers.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional view through an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view through an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • Fig. FIG. 3 shows a cross-sectional view through an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • Wafer or “semiconductor substrate” used in the following description may include any semiconductor-based structure that has a semiconductor surface. Wafer and structure are understood to include doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers optionally supported by a base substrate 12, and other semiconductor structures 13. For example, a layer of a first semiconductor material on a growth substrate of a second semiconductor material, such as a GaAs substrate, a GaN Substrate or a Si substrate or an insulating
  • Material for example, grown on a sapphire substrate.
  • the semiconductor can be based on a direct or an indirect semiconductor material.
  • semiconductor materials that are particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds through which, for example, ultraviolet, blue or longer-wave light can be generated, such as GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN, AlGaInBN, phosphide semiconductor compounds through which For example, green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, and other semiconductor materials such as GaAs, AlGaAs, InGaAs, Al InGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga2Ü3, diamond, hexagonal BN and combinations of the materials mentioned.
  • the stoichiometric ratio of the compound semiconductor materials can vary.
  • Other examples of semiconductor materials may include silicon, silicon-germanium, and germanium.
  • the term "semiconductor" also includes organic semiconductor materials
  • substrate generally includes insulating, conductive, or semiconductor substrates.
  • vertical as used in this specification is intended to describe an orientation that is essentially perpendicular to the first surface of a substrate or semiconductor body.
  • the vertical direction can, for example, a growth direction when growing from
  • lateral and “hori zontal” as used in this specification are intended to describe an orientation or alignment that is substantially parallel to a first surface of a substrate or semiconductor body. This can be the surface of a wafer or a chip (die), for example.
  • the horizontal direction can, for example, lie in a plane perpendicular to a growth direction when layers are grown.
  • Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with embodiments.
  • the semiconductor component 10 has a semiconductor layer stack 103 suitable for generating electromagnetic radiation 20 .
  • the semiconductor layer stack 103 is arranged over a substrate 100 and structured into a mesa 109 . As a result, the semiconductor layer stack 103 is not present in an edge region 104 of the substrate. No semiconductor layer of the semiconductor layer stack 103 is therefore arranged over the edge region 104 of the substrate.
  • a converter element 108 is arranged on a side of the semiconductor layer stack 103 which is remote from the substrate 100 .
  • the optoelectronic semiconductor component also has a gold layer 105 over the edge region 104 of the substrate 100 in an arrangement level between the substrate 100 and the semiconductor layer stack 103 .
  • the semiconductor layer stack 103 can have, for example, a first semiconductor layer 140 of a first conductivity type, for example p-type, and a second semiconductor layer 130 of a second conductivity type, for example n-type.
  • An active zone 135 may be between the first semiconductor layer 140 and the second semiconductor layer 130 may be arranged.
  • the active zone can have, for example, a pn junction, a double heterostructure, a single quantum well structure (SQW, single quantum well) or a multiple quantum well structure (MQW, multi quantum well) for generating radiation.
  • Quantum well structure has no meaning here with regard to the dimensionality of the quantization. It thus includes, among other things, quantum wells, quantum wires and quantum dots and any combination of these layers.
  • the semiconductor layers can each contain GaN, optionally with further elements that are suitable for emitting blue light.
  • Generated electromagnetic radiation is emitted via a first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 .
  • the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 can be roughened in order to increase the decoupling efficiency of the generated electromagnetic radiation.
  • a dielectric passivation layer 125 may be disposed over the roughened surface of the second semiconductor layer 130 and optionally over a sidewall of the first semiconductor layer 140 .
  • the dielectric passivation layer may be adjacent to the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 .
  • a dielectric mirror layer 121 may be arranged adjacent to a first main surface 144 of the first semiconductor layer 140 .
  • the dielectric mirror layer 121 can have one or more dielectric layers.
  • a metallic Mirror layer 122 for example made of silver, Al or other highly reflective materials can be arranged.
  • a first current spreading layer 123 can be arranged adjacent to the metallic mirror layer 122 .
  • the first current spreading layer 123 can contain, for example, Ti, Pt, Au or other materials such as Al or Rh.
  • the first semiconductor layer 140 can be connected to the metallic mirror layer 122 or the first current spreading layer 123 via first contact regions 117 .
  • the first contact areas 117 can extend through the dielectric mirror layer 121 .
  • a large number of first electrical contact regions 117 can be provided.
  • the first contact regions 117 may be inside the mesa 109, i. H . not at the edge of the mesa but at a position which is adjacent to the first semiconductor layer 140 on all sides.
  • a thin contact layer 111 made of an electrically conductive material, for example ITO, can also be provided adjacent to the first semiconductor layer 140 .
  • the first semiconductor layer 140 may include GaN or InGaAlP.
  • the contact layer 111 can impress the current more uniformly. If a contact layer 111 is used, the first contact regions 117 can extend as far as the contact layer 111 .
  • a second current spreading layer 115 is arranged over a layer of solder 110 over a suitable substrate 100, which may be conductive, for example.
  • the second current spreading layer 115 can be connected to the substrate 100 via the solder layer 110 .
  • the second current spreading layer 115 can contain titanium, for example.
  • the solder layer 110 can comprise a layer sequence that contains a diffusion barrier layer.
  • the second current Transmission layer 115 is connected to second semiconductor layer 130 via second contact regions 118 , for example.
  • the second contact areas 118 can also be arranged inside the mesa 109 .
  • a plurality of second contact areas 118 can be provided.
  • the second contact regions 118 extend through the first semiconductor layer 130 , the dielectric mirror layer 121 and the first current spreading layer 123 . In particular, the second contact areas 118 do not extend over an edge or a side flank of the mesa 109 .
  • the second contact areas 118 are electrically insulated from adjacent areas via an insulating material 120 .
  • the gold layer 105 is disposed over and bonded to the second current spreading layer 115.
  • FIG. The gold layer 105 is arranged between the substrate 100 and the converter element 108 .
  • the gold layer 105 can be arranged on a side of the second current spreading layer 115 that is remote from the substrate 100 .
  • the gold layer 105 can represent the second current spreading layer 115 .
  • the gold layer 105 is connected to the second semiconductor layer 130 via the second contact regions 118 .
  • the converter element 108 is arranged over the first main surface 145 of the second semiconductor layer 130 .
  • the converter element contains, for example, a fluorescent material or phosphor and is suitable for converting a wavelength of the emitted electromagnetic radiation to higher wavelengths.
  • electromagnetic radiation emitted by the semiconductor layer sequence is absorbed by the converter element 108 .
  • Electromagnetic radiation with a longer wavelength is then emitted.
  • the The phosphor used should be a yellow phosphor capable of emitting yellow light when excited by the light from the blue LED chip.
  • the converter element 108 can comprise a number of different phosphors, each of which emits different wavelengths.
  • Examples of phosphors are metal oxides, metal halides, metal sulfides, metal nitrides, and others. These compounds can also contain additives that cause specific wavelengths to be emitted.
  • the additives can include rare earth materials.
  • YAG:Ce 3+ yttrium aluminum garnet (Y3AI5O12) activated with cerium
  • SiO4 can be used as an example for a yellow phosphor.
  • Further phosphors can be based on MSiO4:Eu 2+ , where M can be Ca, Sr or Ba. By choosing the cations with an appropriate concentration, a desired conversion wavelength can be selected. Many other examples of suitable phosphors are known.
  • the phosphor material for example a phosphor powder
  • the matrix material may comprise a resin or polymer composition such as a silicone or an epoxy resin.
  • the size of the phosphor particles can be in the micrometer or nanometer range, for example.
  • the matrix material can include a glass.
  • the converter material can be formed by sintering the glass, for example SiO2 with other additives and phosphor powder, with the formation of a phosphor in the glass (PiG).
  • the phosphor material itself can be sintered to form a ceramic.
  • the ceramic phosphor can have a polycrystalline structure.
  • the phosphor material can be grown to form a single-crystal phosphor, for example using the Czochralski (Gz) method.
  • the phosphor material itself can be a semiconductor material which has a suitable band gap for absorption of the light emitted by the LED and for emission of the desired conversion wavelength in the volume or in layers.
  • this can be an epitaxially grown semiconductor material.
  • the epitaxially grown semiconductor material can have a band gap that corresponds to a lower energy than that of the primarily emitted light.
  • several suitable semiconductor layers, each of which emits light of different wavelengths, can be stacked one on top of the other.
  • One or more quantum wells or Quantum wells, quantum dots, or quantum wires can be formed in the semiconductor material.
  • the converter element is mechanically joined to the semiconductor layer stack 103 by means of an adhesive material 119 , for example.
  • the converter element 108 can directly adjoin the second semiconductor layer 130 .
  • the converter material 108 can be formed as a plate which is connected to the semiconductor layer stack 103 via the adhesive 119 .
  • the adhesive 119 can be formed as a layer.
  • the adhesive 119 can fill the gap between the converter element 108 and the edge area 104 fill out.
  • the converter element 108 overlaps with the edge area 104 of the substrate. This means that the converter element also covers regions of the substrate in which the semiconductor layer stack 103 is not arranged.
  • the converter element 108 can adjoin air on the side facing away from the semiconductor layer stack 103 .
  • a layer thickness of the converter element 108 can be less than 300 ⁇ m.
  • the thickness of the converter element 108 can be less than half a chip edge length.
  • the converter element 108 can have a comparatively high degree of conversion.
  • a degree of conversion, i . H . the ratio of converted photons to the total number of photons emitted can be greater than 50%.
  • the optoelectronic semiconductor component 10 is sealed laterally via a polymer material or a silicone resin 113, for example a silicone resin 113 which contains a TiCp filler and is designed as a white silicone resin.
  • no conductive or semiconductive layers are provided over the gold layer 105 in the peripheral region.
  • the gold layer 105 is disposed over an edge region 104 of the substrate 100 .
  • the term “edge area” of the substrate here means the area of the substrate that is not covered with semiconductor material.
  • the edge area 104 represents the area outside of the mesa 109 .
  • insulating layers such as the insulating layer 116 or the dielectric Mirror layer 121 can be arranged between gold layer 105 in the edge area and converter element 108 .
  • electromagnetic radiation that has been generated by the optoelectronic semiconductor layer stack 103 is absorbed by the converter element 108 .
  • Electromagnetic radiation is then emitted by the converter element 108 with a larger wavelength in any direction. This radiation will hit the gold layer in the edge area and will be reflected by it. Since the wavelength of the generated electromagnetic radiation is increased by the absorption by the converter element 108 and the subsequent emission, the reflectivity of the gold layer 105 can be skilfully exploited.
  • the gold layer 105 has an increased reflectivity for longer-wave radiation. As a result, a high proportion of the electromagnetic radiation that hits the edge region 104 of the substrate 100 can be reflected back through the gold layer 105 in the direction of the converter element.
  • the decoupling efficiency of the optoelectronic semiconductor component is increased.
  • the gold layer provides a comparatively high reflectivity in a wavelength range that corresponds to that of the light emitted by the converter element. More specifically, the gold layer is located at a location where radiation emitted from the converter element 108 impinges.
  • the gold layer is located at a location where radiation emitted from the converter element 108 impinges.
  • gold has a reduced reflectivity in a blue wavelength range
  • a high reflectivity can be achieved due to the red shift of the incident radiation. Accordingly, the increased reflectivity of gold for longer wavelengths can be exploited through a clever arrangement of the gold layer.
  • a highly reflective metal that is protected from environmental influences, is used in the edge area. Overall, the brightness of the LED can be increased as a result.
  • the gold layer 105 is electrically connected to the second current spreading layer 115 .
  • Fig. 2 shows a cross-sectional view of an optoelectronic semiconductor component in accordance with further embodiments.
  • the gold layer 105 is connected to the first current spreading layer 123.
  • the gold layer 105 can extend under the semiconductor layer stack. In other words, a portion of gold layer 105 may vertically overlap mesa 109 .
  • the gold layer 105 can represent the first current spreading layer.
  • insulating material 116 may be interposed between gold layer 105 and substrate 100 .
  • a diffusion barrier (not shown), which can contain Pt, Gr, Ti, Ni, for example, can be arranged between the gold layer 105 and the metallic mirror layer 122 .
  • the gold layer 105 can be arranged on a side of the dielectric mirror layer 121 that faces away from the converter element 108 .
  • the gold layer can be directly adjacent to the dielectric mirror layer 121 .
  • the gold layer 105 can also be electrically insulated from the first and second current spreading layers 123 , 115 .
  • Fig. 3 illustrates .
  • the gold layer 105 is electrically isolated from the first current spreading layer 123 .
  • the gold layer 105 is isolated from the second current spreading layer 115 .
  • the gold layer 105 can be disposed exclusively over the edge region 104 of the substrate. This means that it does not extend, for example, into the area under the semiconductor layer stack 103 .
  • the gold layer 105 can be arranged on a side of the second current spreading layer 115 that is remote from the substrate 100 .
  • the gold layer 105 can be arranged on a side of the dielectric mirror layer 121 that faces away from the converter element 108 .
  • the gold layer can be directly adjacent to the dielectric mirror layer 121 .

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Abstract

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) umfasst einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung (20) geeigneten Halbleiterschichtstapel (103). Der Halbleiterschichtstapel (103) ist über einem Substrat (100) angeordnet und zu einer Mesa (109) strukturiert, so dass der Halbleiterschichtstapel (103) in einem Randbereich (104) des Substrats (100) nicht vorliegt. Das optoelektronische Halbleiterbauelement (10) umfasst ferner ein Konverterelement (108) auf einer von dem Substrat (100) abgewandten Seite des Halbleiterschichtstapels (103), und eine Goldschicht (105) über dem Randbereich (104) des Substrats (100) in einer Anordnungsebene zwischen dem Substrat (100) und dem Halbleiterschichtstapel (103).

Description

OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT MIT EINER GOLDSCHICHT IM RANDBEREICH
Eine lichtemittierende Diode ( LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert . Beispielsweise umfasst eine LED einen pn-Übergang . Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise , weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt .
Generell werden neue Konzepte gesucht , mit denen auch bei fortschreitender Miniaturisierung der optoelektronischen Halbleiterbauelemente die Auskoppelef fi zienz optimiert werden kann . Insbesondere werden Konzepte gesucht , mit denen erreicht werden kann, dass ein möglichst großer Anteil der erzeugten elektromagnetischen Strahlung nach außen abgestrahlt werden kann .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement zur Verfügung zu stellen .
Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung geeigneten Halbleiterschichtstapel , wobei der Halbleiterschichtstapel über einem Substrat angeordnet ist und zu einer Mesa strukturiert ist , so dass der Halbleiterschichtstapel in einem Randbereich des Substrats nicht vorliegt , ein Konverterelement auf einer von dem Substrat abgewandten Seite des Halbleiterschichtstapels , und eine Goldschicht über dem Randbereich des Substrats in einer Anordnungsebene zwischen dem Substrat und dem Halbleiterschichtstapel . Beispielsweise weist der Halbleiterschichtstapel eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leit f ähigkeitstyp sowie eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp auf . Das optoelektronische Halbleiterbauelement umfasst ferner eine erste Stromaufweitungsschicht , die mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist , und eine zweite Stromaufweitungsschicht , die mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist .
Beispielsweise ist die erste Stromaufweitungsschicht zwischen der zweiten Stromaufweitungsschicht und dem Halbleiterschichtstapel angeordnet , und die erste Halbleiterschicht ist zwischen der zweiten Halbleiterschicht und der ersten Stromaufweitungsschicht angeordnet .
Gemäß Aus führungs formen ist die Goldschicht mit der zweiten Stromaufweitungsschicht elektrisch verbunden . Beispielsweise ist die Goldschicht auf einer von dem Substrat abgewandten Seite der zweiten Stromaufweitungsschicht angeordnet .
Gemäß weiteren Aus führungs formen ist die Goldschicht mit der ersten Stromaufweitungsschicht elektrisch verbunden .
Gemäß weiteren Aus führungs formen ist die Goldschicht von der ersten und von der zweiten Stromaufweitungsschicht elektrisch isoliert .
Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner eine dielektrischen Spiegelschicht zwischen dem Halbleiterschichtstapel und der ersten Stromaufweitungsschicht aufweisen, wobei die Goldschicht auf einer von dem Konverterelement abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht angeordnet ist . Alternativ kann die Goldschicht auf einer von dem Konverterelement abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht angeordnet sein und direkt an die dielektrische Spiegelschicht angrenzen .
Beispielsweise überlappt das Konverterelement mit dem Randbereich des Substrats . Gemäß Aus führungs formen kann das Konverterelement über einen Klebstof f an dem Halbleiterschichtstapel befestigt sein . Das Konverterelement kann als Plättchen ausgebildet sein .
Gemäß Aus führungs formen kann ein zweiter Kontaktbereich zum elektrischen Verbinden der zweiten Halbleiterschicht mit der zweiten Stromaufweitungsschicht durch einen inneren Bereich der Mesa verlaufen .
Der Randbereich zwischen der Goldschicht und dem Konverterelement kann frei von leitenden oder Halbleiterschichten sein .
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung . Die Zeichnungen veranschaulichen Aus führungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung . Weitere Aus führungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung . Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt . Gleiche Bezugs zeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen .
Fig . 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß Aus führungs formen .
Fig . 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß weiteren Aus führungs formen . Fig . 3 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß weiteren Aus führungs formen .
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Of fenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungs zwecken spezi fische Aus führungsbeispiele gezeigt sind . In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite" , "Boden" , "Vorderseite" , "Rückseite" , "über" , " auf" , "vor" , "hinter" , "vorne" , "hinten" usw . auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen . Da die Komponenten der Aus führungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend .
Die Beschreibung der Aus führungsbeispiele ist nicht einschränkend, da auch andere Aus führungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Bereich abgewichen wird . Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Aus führungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Aus führungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt .
Die Begri f fe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat" , die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können j egliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat . Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basisunterlage , und weitere Halbleiterstrukturen einschließen . Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial , beispielsweise einem GaAs-Substrat , einem GaN- Substrat oder einem Si-Substrat oder aus einem isolierenden
Material , beispielsweise auf einem Saphirsubstrat , gewachsen sein .
Je nach Verwendungs zweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren . Beispiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes , blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, AIN, AlGaN, AlGalnN, Al- GalnBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs , AlGaAs , InGaAs , Al InGaAs , SiC, ZnSe , ZnO, Ga2Ü3, Diamant , hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien . Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren . Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Sili zium, Sili zium- Germanium und Germanium umfassen . Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begri f f „Halbleiter" auch organische Halbleitermaterialien ein .
Der Begri f f „Substrat" umfasst generell isolierende , leitende oder Halbleitersubstrate .
Der Begri f f "vertikal" , wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft . Die vertikale Richtung kann beispielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von
Schichten entsprechen . Die Begri f fe " lateral" und "hori zontal" , wie in dieser Beschreibung verwendet , sollen eine Orientierung oder Ausrichtung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft . Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips ( Die ) sein .
Die hori zontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von Schichten liegen .
Fig . 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß Aus führungs formen . Das Halbleiterbauelement 10 weist einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung 20 geeigneten Halbleiterschichtstapel 103 auf . Der Halbleiterschichtstapel 103 ist über einem Substrat 100 angeordnet und zu einer Mesa 109 strukturiert . Als Folge liegt der Halbleiterschichtstapel 103 in einem Randbereich 104 des Substrats nicht vor . Über dem Randbereich 104 des Substrats ist somit keine Halbleiterschicht des Halbleiterschichtstapels 103 angeordnet . Ein Konverterelement 108 ist auf einer von dem Substrat 100 abgewandten Seite des Halbleiterschichtstapels 103 angeordnet . Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist ferner eine Goldschicht 105 über dem Randbereich 104 des Substrats 100 in einer Anordnungsebene zwischen dem Substrat 100 und dem Halbleiterschichtstapel 103 auf .
Der Halbleiterschichtstapel 103 kann beispielsweise eine erste Halbleiterschicht 140 von einem ersten Leit f ähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ, sowie eine zweite Halbleiterschicht 130 von einem zweiten Leit f ähigkeitstyp, beispielsweise n-Typ, aufweisen . Eine aktive Zone 135 kann zwischen der ersten Halbleiter- schicht 140 und der zweiten Halbleiterschicht 130 angeordnet sein .
Die aktive Zone kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopf-Struktur ( SQW, single quantum well ) oder eine Mehrfach-Quantentopf-Struktur (MQW, multi quantum well ) zur Strahlungserzeugung aufweisen . Die Bezeichnung „Quantentopf-Struktur" entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung . Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge , Quantendrähte und Quantenpunkte sowie j ede Kombination dieser Schichten .
Insbesondere können die Halbleiterschichten j eweils GaN, gegebenenfalls mit weiteren Elementen, enthalten, die geeignet sind, blaues Licht zu emittieren .
Erzeugte elektromagnetische Strahlung wird über eine erste Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 emittiert . Die erste Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 kann aufgeraut sein, um die Auskoppelef fi zienz der erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu erhöhen . Eine dielektrische Passivierungsschicht 125 kann über der aufgerauten Oberfläche der zweiten Halbleiterschicht 130 und gegebenenfalls über einer Seitenflanke der ersten Halbleiterschicht 140 angeordnet sein . Die dielektrische Passivierungsschicht kann an die erste Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 angrenzen .
Eine dielektrische Spiegelschicht 121 kann angrenzend an eine erste Hauptoberfläche 144 der ersten Halbleiterschicht 140 angeordnet sein . Generell kann die dielektrische Spiegelschicht 121 eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweisen .
Auf einer von dem Halbleiterschichtstapel 103 abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht 121 kann eine metallische Spiegelschicht 122 , beispielsweise aus Silber, Al oder anderen hochreflektierenden Materialien angeordnet sein . Weiterhin kann eine erste Stromaufweitungsschicht 123 angrenzend an die metallische Spiegelschicht 122 angeordnet sein . Die erste Stromaufweitungsschicht 123 kann beispielsweise Ti , Pt , Au o- der andere Materialien wie beispielsweise Al oder Rh enthalten . Die erste Halbleiterschicht 140 kann über erste Kontaktbereiche 117 mit der metallischen Spiegelschicht 122 oder der ersten Stromaufweitungsschicht 123 verbunden sein . Die ersten Kontaktbereiche 117 können sich durch die dielektrische Spiegelschicht 121 erstrecken . Es kann eine Viel zahl von ersten elektrischen Kontaktbereichen 117 vorgesehen sein . Beispielsweise können die ersten Kontaktbereiche 117 im Inneren der Mesa 109 , d . h . nicht am Rand der Mesa sondern an einer Position, die auf allen Seiten an die erste Halbleiterschicht 140 angrenzt , angeordnet sein .
Gemäß Aus führungs form kann ferner eine dünne Kontaktschicht 111 aus einem elektrisch leitenden Material , beispielsweise ITO angrenzend an die erste Halbleiterschicht 140 vorgesehen sein . Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht 140 GaN oder InGaAlP enthalten . In diesen Fällen kann durch die Kontaktschicht 111 eine gleichmäßigere Stromeinprägung verwirklicht werden . Bei Verwendung einer Kontaktschicht 111 können sich die ersten Kontaktbereiche 117 bis zur Kontaktschicht 111 erstrecken .
Über einem geeigneten Substrat 100 , das beispielsweise leitend sein kann, ist eine zweite Stromaufweitungsschicht 115 über einer Lotschicht 110 angeordnet . Beispielsweise kann die zweite Stromaufweitungsschicht 115 über die Lotschicht 110 mit dem Substrat 100 verbunden sein . Die zweite Stromaufweitungsschicht 115 kann beispielsweise Titan enthalten . Beispielsweise kann die Lotschicht 110 eine Schichtenfolge umfassen, die eine Di f fusionssperrschicht enthält . Die zweite Stromaufwei- tungsschicht 115 ist beispielsweise über zweite Kontaktbereiche 118 mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden . Die zweiten Kontaktbereiche 118 können ebenfalls im Inneren der Mesa 109 angeordnet sein . Mehrere zweite Kontaktbereiche 118 können vorgesehen sein . Die zweiten Kontaktbereiche 118 erstrecken sich durch die erste Halbleiterschicht 130 , die dielektrische Spiegelschicht 121 und die erste Stromaufweitungsschicht 123 . Insbesondere verlaufen die zweiten Kontaktbereiche 118 nicht über einen Rand oder eine Seitenflanke der Mesa 109 . Die zweiten Kontaktbereiche 118 sind über ein isolierendes Material 120 von benachbarten Bereichen elektrisch isoliert .
Gemäß Aus führungs formen, die in Fig . 1 veranschaulicht sind, ist die Goldschicht 105 über der zweiten Stromaufweitungsschicht 115 angeordnet und mit dieser verbunden . Die Goldschicht 105 ist zwischen dem Substrat 100 und dem Konverterelement 108 angeordnet . Beispielsweise kann die Goldschicht 105 auf einer vom Substrat 100 abgewandten Seite der zweiten Stromaufweitungsschicht 115 angeordnet sein . Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die Goldschicht 105 die zweite Stromaufweitungsschicht 115 darstellen . Entsprechend ist die Goldschicht 105 über die zweiten Kontaktbereiche 118 mit der zweiten Halbleiterschicht 130 verbunden .
Das Konverterelement 108 ist über der ersten Hauptoberfläche 145 der zweiten Halbleiterschicht 130 angeordnet . Das Konverterelement enthält beispielsweise einen Leuchtstof f oder Phosphor und ist geeignet , eine Wellenlänge der emittierten elektromagnetischen Strahlung zu höheren Wellenlängen zu konvertieren . Hierzu wird von der Halbleiterschichtenfolge emittierte elektromagnetische Strahlung von dem Konverterelement 108 absorbiert . Anschließend wird elektromagnetische Strahlung mit längerer Wellenlänge emittiert . Beispielsweise kann der ver- wendete Leuchtstoff ein gelber Leuchtstoff sein, der, wenn er durch das Licht des blauen LED-Chips angeregt wird, geeignet ist, gelbes Licht zu emittieren. Das Konverterelement 108 kann mehrere verschiedene Leuchtstoffe, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen emittieren, umfassen.
Beispiele für Leuchtstoffe sind Metalloxide, Metallhalide, Metallsulfide, Metallnitride und andere. Diese Verbindungen können darüber hinaus Zusätze enthalten, die dazu führen, dass spezielle Wellenlängen emittiert werden. Beispielsweise können die Zusätze Seltenerdmaterialien umfassen. Als Beispiel für einen gelben Leuchtstoff kann YAG:Ce3+ (mit Cer aktivierter Yttrium Aluminium Granat (Y3AI5O12) ) oder (Sri.7Bao.2Euo.i) SiO4 verwendet werden. Weitere Leuchtstoffe können auf MSiO4:Eu2+, worin M Ca, Sr oder Ba sein kann, basieren. Durch Auswahl der Kationen mit einer angemessenen Konzentration kann eine erwünschte Konversionswellenlänge ausgewählt werden. Viele weitere Beispiele von geeigneten Leuchtstoffen sind bekannt.
Gemäß Anwendungen kann das Leuchtstoffmaterial, beispielsweise ein Leuchtstoffpulver, in ein geeignetes Matrixmaterial eingebettet sein. Beispielsweise kann das Matrixmaterial eine Harzoder Polymerzusammenset zung wie beispielsweise ein Silikonoder ein Epoxidharz umfassen. Die Größe der Leuchtstoff teil- chen kann beispielsweise in einem Mikrometer- oder Nanometerbereich liegen.
Gemäß weiteren Ausführungen kann das Matrixmaterial ein Glas umfassen. Beispielsweise kann das Konvertermaterial durch Sintern des Glases, beispielsweise SiO2 mit weiteren Zusätzen und Leuchtstoffpulver gebildet werden, unter Bildung eines Leuchtstoffs im Glas (PiG) . Gemäß weiteren Aus führungen kann das Leuchtstof fmaterial selbst unter Ausbildung einer Keramik gesintert werden . Beispielsweise kann als Ergebnis des Sinterprozesses der keramische Leuchtstof f eine polykristalline Struktur haben .
Gemäß weiteren Aus führungen kann das Leuchtstof fmaterial unter Ausbildung eines einkristallinen Leuchtstof fs gewachsen werden, beispielsweise unter Verwendung des Czochralski ( Gz- ) Verfahrens .
Gemäß weiteren Aus führungen kann das Leuchtstof fmaterial selbst ein Halbleitermaterial sein, das im Volumen oder in Schichten eine geeignete Bandlücke zur Absorption des von der LED emittierten Lichtes und zur und der Emission der gewünschten Konversionswellenlänge aufweist . Insbesondere kann es sich hierbei um ein epitaktisch gewachsenes Halbleitermaterial handeln . Beispielsweise kann das epitaktisch gewachsene Halbleitermaterial eine Bandlücke haben, die einer geringeren Energie als der des primär emittierten Lichts entspricht . Weiterhin können mehrere geeignete Halbleiterschichten, die j eweils Licht unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, übereinander gestapelt sein . Ein oder mehrere Quantentröge bzw . Quantentöpfe , Quantenpunkte oder Quantendrähte können in dem Halbleitermaterial gebildet sein .
Das Konverterelement ist beispielsweise über ein Klebstof fmaterial 119 mit dem Halbleiterschichtstapel 103 mechanisch zusammengefügt . Das Konverterelement 108 kann direkt an die zweite Halbleiterschicht 130 angrenzen . Beispielsweise kann das Konvertermaterial 108 als eine Platte ausgebildet sein, die über den Klebstof f 119 mit dem Halbleiterschichtstapel 103 verbunden ist . Beispielsweise kann der Klebstof f 119 als eine Schicht ausgebildet sein . Gemäß Aus führungs formen kann der Klebstof f 119 den Zwischenraum zwischen dem Konverterelement 108 und dem Randbereich 104 aus füllen . Das Konverterelement 108 überlappt mit dem Randbereich 104 des Substrats . Das heißt , das Konverterelement überdeckt auch Bereiche des Substrats , in denen der Halbleiterschichtstapel 103 nicht angeordnet ist . An der von dem Halbleiterschichtstapel 103 abgewandten Seite kann das Konverterelement 108 an Luft angrenzen . Eine Schichtdicke des Konverterelements 108 kann kleiner als 300 pm sein . Die Dicke des Konverterelements 108 kann kleiner als eine halbe Chipkantenlänge sein . Das Konverterelement 108 kann einen vergleichsweise hohen Konversionsgrad aufweisen . Ein Konversionsgrad, d . h . das Verhältnis konvertierter Photonen zur Gesamtzahl emittierter Photonen, kann größer als 50 % sein .
Zwischen dem Randbereich 104 des Substrats und dem Konverterelement 108 ist beispielsweise überschüssiger Klebstof f o- der auch Einkapselungsmaterial vorhanden . Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 ist über ein Polymermaterial oder ein Silikonharz 113 , beispielsweise ein Silikonharz 113 , das einen TiCp-Füllstof f enthält und als weißes Silikonharz ausgeführt ist , seitlich abgedichtet .
Wie beispielsweise in Fig . 1 dargestellt , sind keine leitenden oder halbleitenden Schichten über der Goldschicht 105 im Randbereich vorgesehen .
Wie beschrieben ist , ist die Goldschicht 105 über einem Randbereich 104 des Substrats 100 angeordnet . Der Begri f f "Randbereich" des Substrats bedeutet hier den Bereich des Substrats , der nicht mit Halbleitermaterial bedeckt ist . Der Randbereich 104 stellt den Bereich außerhalb der Mesa 109 dar . Wie in Fig . 1 veranschaulicht ist , können isolierende Schichten, beispielsweise die isolierende Schicht 116 oder die dielektrische Spiegelschicht 121 zwischen der Goldschicht 105 im Randbereich und dem Konverterelement 108 angeordnet sein .
Entsprechend wird elektromagnetische Strahlung, die von dem optoelektronischen Halbleiterschichtstapel 103 erzeugt worden ist , von dem Konverterelement 108 absorbiert . Anschließend wird elektromagnetische Strahlung von dem Konverterelement 108 mit größerer Wellenlänge in beliebiger Richtung emittiert . Diese Strahlung wird auf die Goldschicht im Randbereich eintref fen und von dieser reflektiert werden . Da durch die Absorption durch das Konverterelement 108 und die anschließende Emission die Wellenlänge der erzeugten elektromagnetischen Strahlung vergrößert wird, kann das Reflexionsvermögen der Goldschicht 105 geschickt ausgenutzt werden . Die Goldschicht 105 weist für längerwellige Strahlung ein erhöhtes Reflexionsvermögen auf . Als Folge kann ein hoher Anteil der elektromagnetischen Strahlung, die auf den Randbereich 104 des Substrats 100 eintri f ft , durch die Goldschicht 105 in Richtung des Konverterelements zurückreflektiert werden .
Als Ergebnis wird die Auskoppelef fi zienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements vergrößert . Aufgrund der beschriebenen Geometrie stellt die Goldschicht in einem Wellenlängenbereich, der dem des von dem Konverterelement emittierten Lichts entspricht , eine vergleichsweise hohe Ref lektivität zur Verfügung . Genauer gesagt ist die Goldschicht an einer Stelle angeordnet , auf die von dem Konverterelement 108 emittierte Strahlung eintri f ft . Entsprechend kann, obwohl Gold in einem blauen Wellenlängenbereich ein reduziertes Reflexionsvermögen besitzt , aufgrund der Rotverschiebung der auf tref f enden Strahlung, ein hohes Reflexionsvermögen erzielt werden . Entsprechend lässt sich durch eine geschickte Anordnung der Goldschicht das erhöhte Reflexionsvermögen von Gold für größere Wellenlängen ausnutzen . Darüber hinaus wird mit der Verwendung von Gold ein hochref lektives Metall , welches vor Umwelteinflüssen geschützt ist , im Randbereich eingesetzt . Insgesamt kann als Folge die Helligkeit der LED erhöht werden .
Gemäß Aus führungs formen, die unter Bezugnahme auf Fig . 1 beschrieben sind, ist die Goldschicht 105 mit der zweiten Stromaufweitungsschicht 115 elektrisch verbunden .
Fig . 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterbauelements gemäß weiteren Aus führungs formen . Abweichend von Aus führungs formen, die in Fig . 1 veranschaulicht sind, ist hier die Goldschicht 105 mit der ersten Stromaufweitungsschicht 123 verbunden . Beispielsweise kann sich die Goldschicht 105 unter den Halbleiterschichtstapel erstrecken . Anders ausgedrückt , kann ein Teil der Goldschicht 105 vertikal mit der Mesa 109 überlappen . Beispielsweise kann die Goldschicht 105 die erste Stromaufweitungsschicht darstellen . Beispielsweise kann isolierendes Material 116 zwischen der Goldschicht 105 und dem Substrat 100 angeordnet sein . Eine Di f fusionssperre (nicht dargestellt ) , die beispielsweise Pt , Gr, Ti , Ni enthalten kann, kann zwischen der Goldschicht 105 und der metallischen Spiegelschicht 122 angeordnet sein .
Wie in Fig . 2 dargestellt ist , kann die Goldschicht 105 auf einer von dem Konverterelement 108 abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht 121 angeordnet sein . Beispielsweise kann die Goldschicht direkt an die dielektrische Spiegelschicht 121 angrenzen .
Weitere Merkmale des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind entsprechend zu den in Fig . 1 dargestellten Komponenten ausgeführt . Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die Goldschicht 105 auch von der ersten und der zweiten Stromaufweitungsschicht 123 , 115 elektrisch isoliert sein . Dies ist in Fig . 3 veranschaulicht . Wie zu sehen ist , ist die Goldschicht 105 von der ersten Stromaufweitungsschicht 123 elektrisch isoliert . Weiterhin ist die Goldschicht 105 von der zweiten Stromaufweitungsschicht 115 isoliert . Wie in Fig . 3 gezeigt ist , kann die Goldschicht 105 ausschließlich über dem Randbereich 104 des Substrats angeordnet sein . Das heißt , sie erstreckt sich beispielsweise nicht in den Bereich unter dem Halbleiterschichtstapel 103 .
Beispielsweise kann die Goldschicht 105 auf einer vom Substrat 100 abgewandten Seite der zweiten Stromaufweitungsschicht 115 angeordnet sein .
Wie in Fig . 3 dargestellt ist , kann die Goldschicht 105 auf einer von dem Konverterelement 108 abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht 121 angeordnet sein . Beispielsweise kann die Goldschicht direkt an die dielektrische Spiegelschicht 121 angrenzen .
Weitere Merkmale des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind entsprechend zu den in Fig . 1 dargestellten Komponenten ausgeführt .
Obwohl hierin spezi fische Aus führungs formen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezi fischen Aus führungs formen durch eine Viel zahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen . Die Anmeldung soll j egliche Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezi fischen Aus führungs formen abdecken . Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt .
BEZUGSZEICHENLISTE Optoelektronisches Halbleiterbauelement emittierte elektromagnetische Strahlung Substrat Halbleiterschichtstapel Randbereich Goldschicht Konverterelement Mesa Lotschicht Kontaktschicht Zwischenraum Silikonharz zweite Stromaufweitungsschicht isolierendes Material erster Kontaktbereich zweiter Kontaktbereich Klebstof f dielektrische Spiegelschicht metallische Spiegelschicht erste Stromaufweitungsschicht dielektrische Passivierungsschicht zweite Halbleiterschicht aktive Zone erste Halbleiterschicht erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht erste Hauptoberfläche der zweiten Halbleiterschicht

Claims

ANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) , umfassend : einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung (20) geeigneten Halbleiterschichtstapel (103) , wobei der Halbleiterschichtstapel (103) über einem Substrat (100) angeordnet ist und zu einer Mesa (109) strukturiert ist, so dass der Halbleiterschichtstapel (103) in einem Randbereich (104) des Substrats (100) nicht vorliegt, ein Konverterelement (108) auf einer von dem Substrat (100) abgewandten Seite des Halbleiterschichtstapels (103) , und eine Goldschicht (105) über dem Randbereich (104) des Substrats (100) in einer Anordnungsebene zwischen dem Substrat (100) und dem Halbleiterschichtstapel (103) .
2. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterschichtstapel (103) eine erste Halbleiterschicht (140) von einem ersten Leit f ähigkeitstyp sowie eine zweite Halbleiterschicht (130) von einem zweiten Leit f ähigkeitstyp aufweist, ferner mit einer ersten Stromaufweitungsschicht (123) , die mit der ersten Halbleiterschicht (140) verbunden ist, und einer zweiten Stromaufweitungsschicht (115) , die mit der zweiten Halbleiterschicht (130) verbunden ist.
3. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 2, wobei die erste Stromaufweitungsschicht (123) zwischen der zweiten Stromaufweitungsschicht (115) und dem Halbleiterschichtstapel (103) angeordnet ist und die erste Halbleiterschicht (140) zwischen der zweiten Halbleiterschicht (130) und der ersten Stromaufweitungsschicht (123) angeordnet ist .
4. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Goldschicht (105) mit der zweiten Stromaufweitungsschicht (115) elektrisch verbunden ist.
5. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 4, bei dem die Goldschicht (105) auf einer von dem Substrat (100) abgewandten Seite der zweiten Stromaufweitungsschicht (115) angeordnet ist.
6. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Goldschicht (105) mit der ersten Stromaufweitungsschicht (123) elektrisch verbunden ist.
7. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Goldschicht (105) von der ersten und von der zweiten Stromaufweitungsschicht (123, 115) elektrisch isoliert ist.
8. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 5, ferner mit einer dielektrischen Spiegelschicht (121) zwischen dem Halbleiterschichtstapel (103) und der ersten Stromaufweitungsschicht (123) , wobei die Goldschicht (105) auf einer von dem Konverterelement (108) abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht (121) angeordnet ist.
9. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 6 oder 7, ferner mit einer dielektrischen Spiegelschicht (121) zwischen dem Halbleiterschichtstapel (103) und der ersten Stromaufweitungsschicht (123) , wobei die Goldschicht (105) auf einer von dem Konverterelement (108) abgewandten Seite der dielektrischen Spiegelschicht (121) angeordnet ist und direkt an die dielektrische Spiegelschicht (121) angrenzt .
10. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Konverterelement (108) mit dem Randbereich (104) des Substrats (100) überlappt.
11. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Konverterelement (108) über einen Klebstoff (119) an dem Halbleiterschichtstapel (103) befestigt ist.
12. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 11, bei dem das Konverterelement (108) als Plättchen ausgebildet ist.
13. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 12, bei dem ein zweiter Kontaktbereich (118) zum elektrischen Verbinden der zweiten Halbleiterschicht (130) mit der zweiten Stromaufweitungsschicht (115) durch einen inneren Bereich der Mesa (109) verläuft.
14. Optoelektronisches Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Randbereich (104) zwischen der Goldschicht (105) und dem Konverterelement (108) frei von leitenden oder Halbleiterschichten ist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070086211A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Goldeneye, Inc. Side emitting illumination systems incorporating light emitting diodes
DE102008034708A1 (de) * 2008-07-25 2010-02-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102010009717A1 (de) * 2010-03-01 2011-09-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenchip
WO2014139849A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Anzeigevorrichtung
WO2015008184A1 (en) * 2013-07-18 2015-01-22 Koninklijke Philips N.V. Highly reflective flip chip led die

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008051050A1 (de) 2008-10-09 2010-04-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Modul mit optoelektronischen Halbleiterelementen
JP6217705B2 (ja) 2015-07-28 2017-10-25 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
DE102015117198A1 (de) 2015-10-08 2017-04-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070086211A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Goldeneye, Inc. Side emitting illumination systems incorporating light emitting diodes
DE102008034708A1 (de) * 2008-07-25 2010-02-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips
DE102010009717A1 (de) * 2010-03-01 2011-09-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenchip
WO2014139849A1 (de) * 2013-03-15 2014-09-18 Osram Opto Semiconductors Gmbh Anzeigevorrichtung
WO2015008184A1 (en) * 2013-07-18 2015-01-22 Koninklijke Philips N.V. Highly reflective flip chip led die

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