DE102012108879A1

DE102012108879A1 - Optoelektronischer Halbleiterchip mit mehreren nebeneinander angeordneten aktiven Bereichen

Info

Publication number: DE102012108879A1
Application number: DE102012108879.9A
Authority: DE
Inventors: Lutz Höppel; Alexander F. Pfeuffer
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: KR102075183B1; WO2014044752A1; DE102012108879A8; CN104823287B; US20150270458A1; JP2017098557A; CN104823287A; KR20150056559A; JP6139687B2; DE102012108879B4; US9299897B2; JP2015533022A

Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip (1) angegeben, umfassend: – eine Halbleiterschichtenfolge (2), die eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Zone (4) aufweist, – ein Trägersubstrat (10), und – eine Spiegelschicht (6), die zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Trägersubstrat (10) angeordnet ist, wobei – die Halbleiterschichtenfolge (2) in mehrere nebeneinander angeordnete aktive Bereiche (11, 12) unterteilt ist, die jeweils durch einen Graben (13) in der Halbleiterschichtenfolge (2) voneinander getrennt sind, wobei der Graben (13) jeweils die Halbleiterschichtenfolge (2) und die Spiegelschicht (6) durchtrennt, – die Spiegelschicht (6) Seitenflächen (16), die einem Graben (13) zugewandt sind, und Seitenflächen (17), die einer Außenseite (15) des Halbleiterchips (1) zugewandt sind, aufweist, – die einer Außenseite (15) des Halbleiterchips (1) zugewandten Seitenflächen (17) der Spiegelschicht (17) eine metallische Verkapselungsschicht (7) aufweisen, und – zumindest ein Teil der einem Graben (13) zugewandten Seitenflächen (16) der Spiegelschicht (6) eine dielektrische Verkapselungsschicht (9) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Halbleiterchip mit mehreren aktiven Bereichen, die nebeneinander angeordnet sind und insbesondere in Reihe geschaltet sein können.
Insbesondere betrifft die vorliegende Anmeldung einen so genannten Dünnfilm-Leuchtdiodenchip, bei dem das ursprüngliche Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge abgelöst ist und stattdessen die Halbleiterschichtenfolge an einer dem ursprünglichen Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite mit einem Trägersubstrat verbunden ist, das nicht gleich dem Aufwachssubstrat ist. Bei einem derartigen Dünnfilm-Leuchtdiodenchip ist es vorteilhaft, wenn die dem Trägersubstrat zugewandte Seite der Halbleiterschichtenfolge mit einer Spiegelschicht versehen ist, um in die Richtung des Trägersubstrats emittierte Strahlung in die Richtung der Strahlungsaustrittsfläche umzulenken und dadurch die Strahlungsausbeute zu erhöhen.
Für den sichtbaren Spektralbereich ist insbesondere Silber als Material für die Spiegelschicht geeignet, da es sich durch eine hohe Reflexion auszeichnet, wobei Silber aber andererseits empfindlich gegenüber Korrosion ist.
In der Druckschrift WO 2011/157523 A1 wird ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip beschrieben, bei dem die Halbleiterschichtenfolge mehrere nebeneinander angeordnete aktive Bereiche aufweist. Die mehreren nebeneinander angeordneten aktiven Bereiche sind insbesondere in Reihe geschaltet. Die mehreren aktiven Bereiche sind durch Gräben in der Halbleiterschichtenfolge voneinander getrennt. Wenn mehrere aktive Bereiche einer Halbleiterschichtenfolge durch Gräben zwischen den aktiven Bereichen voneinander getrennt werden, kann dies dazu führen, dass Seitenflanken einer zwischen dem Trägersubstrat und der Halbleiterschichtenfolge angeordneten Spiegelschicht in den Gräben freiliegen. Um in diesem Fall eine Korrosion der Spiegelschicht durch den Kontakt mit der Umgebungsluft und/oder Feuchtigkeit zu vermeiden, werden freiliegende Bereiche der Spiegelschicht vorteilhaft mit einer Verkapselungsschicht versehen.
Es ist möglich, mehrere derartiger optoelektronischer Halbleiterbauelemente mit jeweils mehreren aktiven Bereichen auf einem gemeinsamen Trägersubstrat herzustellen, wobei das Trägersubstrat entlang von Gräben zwischen den aktiven Bereichen zertrennt wird. Es hat sich herausgestellt, dass eine dielektrische Verkapselungsschicht, die zuvor zum Schutz der Spiegelschicht aufgebracht wurde, bei dem Zertrennen des Trägersubstrats entlang der Gräben zwischen den aktiven Bereichen der Halbleiterschichtenfolge beschädigt werden kann. Dies kann dazu führen, dass nach dem Vereinzelungsprozess die Seitenflanken der Spiegelschicht, die den Außenseiten der jeweiligen Halbleiterchips zugewandt sind, nicht optimal gegen Korrosion geschützt sind.
Eine zu lösende Aufgabe besteht daher darin, einen verbesserten optoelektronischen Halbleiterchip mit mehreren aktiven Bereichen anzugeben, bei dem die den Außenseiten des Halbleiterchips zugewandten Seitenflanken der Spiegelschicht einen verbesserten Schutz gegen Korrosion aufweisen, wobei die Effizienz des Halbleiterchips möglichst wenig beeinträchtigt wird.
Diese Aufgabe wird durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Halbleiterschichtenfolge, die eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Zone enthält. Der optoelektronische Halbleiterchip kann insbesondere ein Leuchtdiodenchip sein.
Weiterhin umfasst der optoelektronische Halbleiterchip ein Trägersubstrat. Der optoelektronische Halbleiterchip ist vorzugsweise ein so genannter Dünnfilm-Leuchtdiodenchip, bei dem das ursprüngliche Aufwachssubstrat von der Halbleiterschichtenfolge abgelöst ist und die Halbleiterschichtenfolge an der dem ursprünglichen Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite mit dem Trägersubstrat verbunden ist.
Zwischen dem Trägersubstrat und der Halbleiterschichtenfolge ist vorteilhaft eine Spiegelschicht angeordnet, die vorzugsweise Silber aufweist oder daraus besteht. Silber zeichnet sich durch eine hohe Reflexion im sichtbaren Spektralbereich aus. Die Spiegelschicht bildet vorteilhaft außerdem einen elektrischen Kontakt zu der Halbleiterschichtenfolge aus. Hierzu ist die hohe elektrische Leitfähigkeit von Silber von Vorteil.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Halbleiterschichtenfolge bei dem optoelektronischen Halbleiterchip in mehrere nebeneinander angeordnete aktive Bereiche unterteilt, die vorzugsweise in Reihe geschaltet sind. Die mehreren aktiven Bereiche sind beispielsweise durch elektrische Kontaktschichten, die vorzugsweise zumindest bereichsweise zwischen dem Trägersubstrat und der Spiegelschicht angeordnet sind, in Reihe geschaltet.
Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip sind die mehreren nebeneinander angeordneten aktiven Bereiche vorteilhaft jeweils durch einen Graben in der Halbleiterschichtenfolge voneinander getrennt. Der Graben durchtrennt jeweils die Halbleiterschichtenfolge und die Spiegelschicht zwischen den mehreren aktiven Bereichen. Jedem aktiven Bereich des Halbleiterchips ist also ein Bereich der Spiegelschicht zugeordnet.
Dadurch, dass der optoelektronische Halbleiterchip mittels einem oder mehreren Gräben in mehrere aktive Bereiche unterteilt ist, weist die Spiegelschicht Seitenflächen, die einem Graben zugewandt sind, und Seitenflächen, die einer Außenseite des Halbleiterchips zugewandt sind, auf.
Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip weisen vorteilhaft die einer Außenseite des Halbleiterchips zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht eine metallische Verkapselungsschicht auf. Die metallische Verkapselungsschicht weist eine oder mehrere Schichten aus einem Metall oder eine Metalllegierung auf. Die metallische Verkapselungsschicht der den Außenseiten des Halbleiterchips zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht hat den Vorteil, dass sie eine im Vergleich zu einer dielektrischen Verkapselungsschicht vergleichsweise hohe mechanische Beständigkeit aufweist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl der optoelektronischen Halbleiterchips auf einem gemeinsamen Trägersubstrat hergestellt wird und dann die Mehrzahl der optoelektronischen Halbleiterchips durch einen Vereinzelungsprozess wie beispielsweise Sägen oder Laserstrahlschneiden zu einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips zerteilt wird. Bei einem derartigen Vereinzelungsprozess werden beispielsweise durch Sägen oder Laserstrahlschneiden Trenngräben in dem Trägersubstrat erzeugt, welche nach dem Vereinzeln die Außenseiten des Halbleiterchips bilden.
Es hat sich herausgestellt, dass eine Schädigung der auf die Seitenflächen der Spiegelschicht aufgebrachte Verkapselungsschicht beim Erzeugen der Trenngräben auftreten kann, wenn eine dielektrische Verkapselungsschicht für die Spiegelschicht verwendet wird. In einem solchen Fall wäre die Spiegelschicht nicht mehr ausreichend vor äußeren Einflüssen wie beispielsweise dem Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Oxidation geschützt. Dies könnte zu einer Degradation der Spiegelschicht führen, die bei dem hierin beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip vorteilhaft durch die Verwendung einer metallischen Verkapselungsschicht für die den Außenseiten des Halbleiterchips zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht vermieden wird.
Weiterhin weist bei dem optoelektronischen Halbleiterchip vorteilhaft zumindest ein Teil der einem Graben zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht eine dielektrische Verkapselungsschicht auf. Mit anderen Worten sind zumindest einige der Seitenflächen der Spiegelschicht, die einem Graben zwischen den mehreren aktiven Bereichen und nicht der Außenseite des Halbleiterchips zugewandt sind, mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht versehen. Die dielektrische Verkapselungsschicht ist vorteilhaft transparent. Diese Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass bei den Seitenflächen der Spiegelschicht, die im Inneren des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet sind und einem Graben zwischen den mehreren aktiven Bereichen zugewandt sind, im Wesentlichen nicht von den beim Vereinzelungsprozess eingesetzten Trennverfahren beeinträchtigt werden. Dadurch, dass zumindest ein Teil der einem Graben zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht eine dielektrische Verkapselungsschicht aufweist, wird eine Absorption der emittierten elektromagnetischen Strahlung im Vergleich zu einer Verwendung von metallischen Verkapselungsschichten an allen Seitenflächen der Spiegelschicht vermindert und auf diese Weise die Strahlungsausbeute des optoelektronischen Halbleiterchips vorteilhaft erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips weisen alle einem Graben zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht eine dielektrische Verkapselungsschicht auf. Bei dieser Ausgestaltung sind nur die einer Außenseite des Halbleiterchips zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht mit einer metallischen Verkapselungsschicht versehen, während die übrigen Seitenflächen der Spiegelschicht, welche jeweils einem zwischen den mehreren aktiven Bereichen angeordnetem Graben zugewandt sind, eine dielektrische Verkapselungsschicht aufweisen. Auf diese Weise werden zum einen die den Außenseiten des Halbleiterchips zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht von der metallischen Verkapselungsschicht vor einer mechanischen Beschädigung, insbesondere bei einem Vereinzelungsprozess, geschützt. Zum anderen wird an alle anderen Seitenflächen der Spiegelschicht eine Absorption von Strahlung durch die Verwendung einer vorteilhaft transparenten dielektrischen Verkapselungsschicht vermindert und auf diese Weise die Strahlungsausbeute erhöht.
Bei einer Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips weisen die aktiven Bereiche mindestens einen inneren aktiven Bereich, bei dem alle Seitenflächen der Spiegelschicht jeweils einem Graben zugewandt sind, und äußere aktive Bereiche, bei denen zumindest eine Seitenfläche der Spiegelschicht einer Außenseite des Halbleiterchips zugewandt ist, auf. Die mehreren aktiven Bereiche können beispielsweise eine Matrix aus mehreren Zeilen und Spalten ausbilden.
Wenn der optoelektronische Halbleiterchip beispielsweise neun aktive Bereiche aufweist, die in einer 3×3-Matrix angeordnet sind, sind bei dem in der Mitte angeordneten inneren aktiven Bereich alle Seitenflächen der Spiegelschicht jeweils einem Graben zugewandt. Bei den übrigen äußeren aktiven Bereichen ist jeweils mindestens eine Seitenfläche der Spiegelschicht einer Außenseite des optoelektronischen Halbleiterchips zugewandt.
Wenn der optoelektronische Halbleiterchip beispielsweise 16 aktive Bereiche aufweist, die in einer 4×4-Matrix angeordnet sind, sind bei den mittleren vier inneren aktiven Bereichen alle Seitenflächen der Spiegelschicht einem Graben zugewandt. Bei den übrigen äußeren aktiven Bereichen ist jeweils mindestens eine Seitenfläche der Spiegelschicht einer Außenseite des Halbleiterchips zugewandt.
Bei einer Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips weisen die Seitenflächen der Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen, die einem Graben zugewandt sind und an einer Seite einer Außenseite des Halbleiterchips benachbart sind, in einem der Außenseite benachbarten äußeren Bereich eine metallische Verkapselungsschicht und in einem von der Außenseite abgewandten inneren Bereich eine dielektrische Verkapselungsschicht auf. Bei dieser Ausgestaltung weisen nicht nur die den Außenseiten des Halbleiterchips zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht eine metallische Verkapselungsschicht auf, sondern auch ein der Außenseite benachbarter äußerer Bereich derjenigen Seitenflächen, die an einer Seite an eine Außenseite des Halbleiterchips angrenzen. Auf diese Weise wird vorteilhaft das Risiko vermindert, dass der den Außenseiten des Halbleiterchips benachbarte äußere Bereich dieser Seitenflächen der Spiegelschicht bei einem Vereinzelungsprozess beschädigt wird.
Die metallische Verkapselungsschicht erstreckt sich vorteilhaft von der Außenseite des Halbleiterchips mindestens 5 μm in den Innenbereich des Halbleiterchips hinein. Auf diese Weise wird eine verbesserte mechanische Stabilität im äußeren Bereich erzielt. Die metallische Verkapselungsschicht erstreckt sich vorteilhaft aber nicht mehr als 10 µm in den Halbleiterchip hinein, so dass die Strahlungsausbeute nicht wesentlich durch Absorption vermindert wird. Der äußere Bereich, der die metallische Verkapselungsschicht aufweist, weist daher vorzugsweise eine Breite zwischen 5 μm und 10 µm auf.
Dadurch, dass ein der Außenseite des Halbleiterchips benachbarter Bereich der Seitenfläche der Spiegelschicht mit einer metallischen Verkapselungsschicht versehen ist und die Seitenfläche im Übrigen eine dielektrische Verkapselungsschicht aufweist, wird sowohl ein guter Schutz des der Außenseite benachbarten äußeren Bereichs vor mechanischer Beschädigung als auch eine Verminderung der Strahlungsabsorption in dem inneren Bereich erzielt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weisen in den äußeren aktiven Bereichen alle einem Graben zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht, die an einer Seite der Außenseite des Halbleiterchips benachbart sind, eine metallische Verkapselungsschicht auf. Bei dieser Ausgestaltung weisen die an einer Seite der Außenseite des Halbleiterchips benachbarten Seitenflächen der Spiegelschicht im Gegensatz zur zuvor beschriebenen Ausgestaltung nicht teilweise eine metallische und teilweise eine dielektrische Verkapselungsschicht auf, sondern sind auf ihrer gesamten Breite mit einer metallischen Verkapselungsschicht versehen. Der Schutz vor einer mechanischen Beschädigung wird auf diese Weise weiter verbessert, allerdings auf Kosten einer zumindest geringfügig erhöhten Strahlungsabsorption als bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weisen in den äußeren aktiven Bereichen alle Seitenflächen der Spiegelschicht eine metallische Verkapselungsschicht auf. Bei dieser Ausgestaltung sind nur die einem Graben zugewandten Seitenflächen des mindestens einen inneren aktiven Bereichs mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht versehen. Auf diese Weise werden die Seitenflächen der Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen bestmöglich vor einer mechanischen Beschädigung geschützt, wobei allerdings eine etwas stärkere Absorption von Strahlung auftritt als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die dielektrische Verkapselungsschicht ein Aluminiumoxid wie beispielsweise Al₂O₃ oder ein Siliziumoxid wie beispielsweise SiO₂, oder besteht daraus.
Die dielektrische Verkapselungsschicht ist vorzugsweise derart abgeschieden, dass sie frei von Poren (engl. pin holes) ist. Insbesondere ist die Verkapselungsschicht vorteilhaft konform abgeschieden, d.h. sie bedeckt die Struktur, auf der sie angeordnet ist, ohne Ausbildung von Zwischenräumen. Dies kann durch ein geeignetes Verfahren zur konformen Abscheidung aus der Gasphase erreicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die dielektrische Verkapselungsschicht ein Spin-on-Glas auf. Ein Spin-on-Glas zeichnet sich vorteilhaft durch eine geringe Defektdichte aus und bietet einen guten Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit. Das Aufbringen der dielektrischen Verkapselungsschicht als Spin-On-Glas hat weiterhin den Vorteil, dass die dielektrische Verkapselungssicht in kleine Zwischenräume eingebracht werden kann.
Es ist insbesondere auch möglich, dass die dielektrische Verkapselungsschicht mehrere Teilschichten enthält, die verschiedene dielektrische Materialien enthalten und/oder mit verschiedenen Herstellungsverfahren hergestellt sind. Die dielektrische Verkapselungsschicht kann beispielsweise eine erste Teilschicht, die mittels Abscheidung aus der Gasphase hergestellt ist, und eine zweite Teilschicht, die eine durch thermische Zersetzung von Tetraethylorthosilikat (TEOS) hergestellte Siliziumdioxid-Schicht ist, aufweisen.
Die metallische Verkapselungsschicht weist vorzugsweise eine oder mehrere Schichten aus einem Metall oder einer Metalllegierung auf. Die metallische Verkapselungsschicht kann aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt sein, die verschiedene Materialien enthalten können. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die metallische Verkapselungsschicht mindestens eines der Metalle Platin, Titan oder Gold. Beispielsweise kann die metallische Verkapselungsschicht drei Teilschichten aus Platin, Titan und Gold aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Spiegelschicht eine kleinere laterale Ausdehnung als die Halbleiterschichtenfolge auf, wobei sich Teilbereiche der dielektrischen Verkapselungsschicht und/oder der metallischen Verkapselungsschicht unter die Halbleiterschichtenfolge erstrecken. Auf diese Weise wird ein besonders guter Schutz der Spiegelschicht vor Oxidation und/oder dem Eindringen von Feuchtigkeit erzielt. Vorzugsweise weist die Halbleiterschichtenfolge an allen Seitenflächen einen Überstand über die Spiegelschicht auf. An die Seitenflächen der Spiegelschicht grenzt vorteilhaft ein Zwischenraum an, der zwischen der Halbleiterschichtenfolge und einer auf das Trägersubstrat aufgebrachten Schichtenfolge ausgebildet ist. Dieser Zwischenraum wird vorteilhaft von der metallischen und/oder der dielektrischen Verkapselungsschicht aufgefüllt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halbleiterschichtenfolge vollständig von der dielektrischen Verkapselungsschicht bedeckt. Die dielektrische Verkapselungsschicht bedeckt bei dieser Ausgestaltung nicht nur einen Teil der Seitenflächen der Spiegelschicht, sondern insbesondere auch eine vom Trägersubstrat abgewandte Hauptfläche der Halbleiterschichtenfolge und die Seitenflächen der Halbleiterschichtenfolge.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung bilden die mehreren aktiven Bereiche eine Matrix aus mehreren Zeilen und Spalten aus. Die Matrix kann beispielsweise zwei, bevorzugt mindestens drei oder besonders bevorzugt mindestens vier Zeilen aufweisen. Weiterhin kann die Matrix beispielsweise zwei, bevorzugt mindestens drei und besonders bevorzugt mindestens vier Spalten aufweisen.
Die mehreren aktiven Bereiche sind bei dem optoelektronischen Halbleiterchip vorzugsweise in Reihe geschaltet. Die beim Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips an dem optoelektronischen Halbleiterchip abfallende Spannung ist in diesem Fall gleich der Summe der Vorwärtsspannungen der mehreren aktiven Bereiche. Wenn der optoelektronische Halbleiterchip eine Vielzahl von aktiven Bereichen aufweist, kann er daher mit einer elektrischen Spannung betrieben werden, die um ein Vielfaches höher ist als die beim Betrieb eines einzelnen aktiven Bereichs erforderliche Spannung. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich daher vorzugsweise um einen so genannten Hochvolt-Chip. Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip eine Betriebsspannung von mindestens 10 V, bevorzugt mindestens 30 V oder sogar mindestens 60 V aufweisen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 4 näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung der Anordnung der aktiven Bereiche und der Verkapselungsschichten bei einem optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht,
3 eine schematische Darstellung der Anordnung der aktiven Bereiche und der Verkapselungsschichten bei einem optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht, und
4 eine schematische Darstellung der Anordnung der aktiven Bereiche und der Verkapselungsschichten bei einem optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einer Aufsicht.
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
Der in 1 schematisch im Querschnitt dargestellte optoelektronische Halbleiterchip 1 weist eine Halbleiterschichtenfolge 2 auf, die durch einen Graben 13 in nebeneinander angeordnete aktive Bereiche 11a, 11b unterteilt ist.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen ersten Halbleiterbereich 3 eines ersten Leitungstyps und einen zweiten Halbleiterbereich 5 eines zweiten Leitungstyps auf. Vorzugsweise ist der erste Halbleiterbereich 3 ein p-Typ-Halbleiterbereich und der zweite Halbleiterbereich 5 ein n-Typ-Halbleiterbereich. Zwischen dem ersten Halbleiterbereich 3 und dem zweiten Halbleiterbereich 5 ist eine aktive Zone 4 angeordnet.
Die aktive Zone 4 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 ist eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Zone. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 handelt es sich um eine Lumineszenzdiode, insbesondere um eine LED. Die aktive Zone 4 kann zum Beispiel als pn-Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfach-Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet sein.
Die Halbleiterschichtenfolge 2 des Halbleiterchips 1 basiert vorzugsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere auf einem Arsenid-, Nitrid- oder Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial. Beispielsweise kann die Halbleiterschichtenfolge 2 In_xAl_yGa_1-x-yN, In_xAl_yGa_1-x-yP oder In_xAl_yGa_1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, enthalten. Dabei muss das III-V-Verbindungshalbleitermaterial nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach einer der obigen Formeln aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die physikalischen Eigenschaften des Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhalten obige Formeln jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
Der Halbleiterchip 1 ist mit einer Verbindungsschicht 21, bei der es sich insbesondere um eine Lotschicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung handeln kann, mit einem Trägersubstrat 10 verbunden.
Zur elektrischen Kontaktierung weist der Halbleiterchip 1 eine erste elektrische Kontaktschicht 7 und eine zweite elektrische Kontaktschicht 8 auf. Sowohl die erste elektrische Kontaktschicht 7 als auch die zweite elektrische Kontaktschicht 8 sind zumindest bereichsweise zwischen einer dem Trägersubstrat 10 zugewandten Hauptfläche der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Trägersubstrat 10 angeordnet. Die erste elektrische Kontaktschicht 7 und die zweite elektrische Kontaktschicht 8 sind mittels einer elektrisch isolierenden Schicht 9 elektrisch voneinander isoliert. Die elektrisch isolierende Schicht 9 enthält vorzugsweise ein Siliziumoxid, ein Siliziumnitrid, ein Siliziumoxinitrid, ein Aluminiumoxid oder besteht daraus. Alternativ kann die elektrisch isolierende Schicht 9 auch andere Oxide oder Nitride enthalten.
Die dem Trägersubstrat 10 gegenüberliegende zweite Hauptfläche 12 der Halbleiterschichtenfolge 2 dient als Strahlungsauskoppelfläche 19 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 und ist vorteilhaft frei von elektrischen Kontaktschichten. Um die Strahlungsauskopplung zu verbessern, kann die Strahlungsauskoppelfläche 19 mit einer Auskoppelstruktur 23 oder einer Aufrauung versehen sein.
Um die Strahlungsausbeute des optoelektronischen Halbleiterchips 1 zu verbessern, ist zwischen der Halbleiterschichtenfolge 2 und dem Trägersubstrat 10 eine Spiegelschicht 6 angeordnet. Die Spiegelschicht 6 ist dem ersten Halbleiterbereich 3 an der dem Trägersubstrat 10 zugewandten Seite nachgeordnet und kann insbesondere an die Halbleiterschichtenfolge 2 angrenzen. Es ist auch möglich, dass zwischen dem ersten Halbleiterbereich 3 und der Spiegelschicht 6 eine Zwischenschicht angeordnet ist, beispielsweise eine dünne Haftvermittlerschicht. Die Spiegelschicht 6 enthält bevorzugt Silber oder besteht daraus. Silber zeichnet sich durch eine hohe Reflektivität im sichtbaren Spektralbereich und eine gute elektrische Leitfähigkeit aus. Die Spiegelschicht 6 hat zum einen die Funktion, von der aktiven Zone 4 in Richtung des Trägersubstrats 10 emittierte Strahlung zur Strahlungsauskoppelfläche 19 zu reflektieren. Weiterhin dient die Spiegelschicht 6 auch zur elektrischen Kontaktierung des ersten Halbleiterbereichs 3. Insbesondere grenzt die Spiegelschicht 6 an der dem Trägersubstrat 10 zugewandten Seite an die erste elektrische Kontaktschicht 7 an und ist somit mit der ersten elektrischen Kontaktschicht 7 elektrisch leitend verbunden.
Die erste elektrische Kontaktschicht 7 bedeckt vorzugsweise die dem Trägersubstrat 10 zugewandte Grenzfläche der Spiegelschicht. Die erste elektrische Kontaktschicht 7 enthält vorzugsweise Gold, Titan, Chrom, Platin, Titannitrid, Titanwolframnitrid oder Nickel oder besteht daraus. Diese Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie elektrisch leitfähig und zudem chemisch inert sind. Auf diese Weise wird die Spiegelschicht 6 in den Bereichen, in denen sie von der ersten elektrischen Kontaktschicht 7 bedeckt ist, vorteilhaft vor Korrosion geschützt.
Die zweite elektrische Kontaktschicht 8 ist durch einen Durchbruch 18, der durch den ersten Halbleiterbereich 3 und die aktive Zone 4 hindurch verläuft, an den zweiten Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend angeschlossen. Im Bereich des Durchbruchs 18 sind die aktive Zone 4, der erste Halbleiterbereich 3, die Spiegelschicht 6 und die erste elektrische Kontaktschicht 7 zum Beispiel mittels der elektrisch isolierenden Schicht 9 von der zweiten elektrischen Kontaktschicht 8 isoliert.
Die zweite elektrische Kontaktschicht 8 fungiert in den Bereichen, in denen sie direkt an die Halbleiterschichtenfolge 2 angrenzt, vorteilhaft nicht nur als Kontaktschicht, sondern auch als reflektierende Schicht, die Strahlung zur als Strahlungsaustrittsfläche dienenden zweiten Hauptfläche 12 der Halbleiterschichtenfolge 2 hin reflektiert. Die zweite elektrische Kontaktschicht 8 weist daher vorteilhaft ein Metall oder eine Metalllegierung mit einer hohen Reflektivität auf, insbesondere Silber, Aluminium oder eine Legierung mit Silber oder Aluminium.
Die aktiven Bereiche 11a, 11b des optoelektronischen Halbleiterchips 1 sind vorzugsweise in Reihe geschaltet. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 weist beispielsweise einen ersten Anschlusskontakt 14a und einen zweiten Anschlusskontakt 14b auf, bei denen es sich zum Beispiel jeweils um ein neben der Halbleiterschichtenfolge 2 angeordnetes Bondpad handelt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der erste Anschlusskontakt 14a über einen Teilbereich 8a der zweiten elektrischen Kontaktschicht 8 mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 eines ersten aktiven Bereichs 11a verbunden. Der zweite Halbleiterbereich 5 ist zum Beispiel der n-Typ-Halbleiterbereich des ersten aktiven Bereichs 11a. Der erste Halbleiterbereich 3, beispielsweise der p-Typ-Halbleiterbereich des ersten aktiven Bereichs 11a, ist über die Spiegelschicht 6, die erste elektrische Kontaktschicht 7 und einen Teilbereich 8b der zweiten elektrischen Kontaktschicht 8 mit dem zweiten Halbleiterbereich 5 des zweiten aktiven Bereichs 11b elektrisch leitend verbunden. Der erste Halbleiterbereich 3 des zweiten aktiven Bereichs 11b ist über einen Bereich der ersten elektrischen Kontaktschicht 7 mit dem zweiten Anschlusskontakt 14b elektrisch leitend verbunden. Die Bereiche 8a, 8b der zweiten elektrischen Kontaktschicht 8 sind mittels einer elektrisch isolierenden Schicht 22 untereinander und von der Lotschicht 21 elektrisch isoliert. Auf diese Weise sind beispielsweise der erste aktive Bereich 11a und der zweite aktive Bereich 11b in Reihe geschaltet.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist zur Vereinfachung der Darstellung nur eine Reihenschaltung von zwei aktiven Bereichen 11a, 11b dargestellt. Mit einer geeigneten Strukturierung der elektrischen Kontaktschichten 7, 8 können in Abwandlung des Ausführungsbeispiels eine Vielzahl weiterer aktiver Bereiche in Reihe geschaltet werden. Insbesondere können die mehreren aktiven Bereiche 11a, 11b in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnet werden.
Der Graben 13 zwischen den aktiven Bereichen 11a, 11b durchtrennt die Halbleiterschichtenfolge 2 und die Spiegelschicht 6 zwischen den aktiven Bereichen 11a, 11b. Die Spiegelschicht 6 weist daher dem Graben 13 zugewandte Seitenflächen 16 auf. Die dem Graben 13 zugewandten Seitenflächen 16 der Spiegelschicht 6 sind zum Schutz vor Umwelteinflüssen, insbesondere zum Schutz vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und vor Oxidation, mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 versehen. Die dielektrische Verkapselungsschicht 9 enthält vorzugsweise ein Aluminiumoxid oder ein Siliziumoxid oder besteht daraus. Insbesondere kann die dielektrische Verkapselungsschicht 9 eine SiO₂-Schicht sein.
Die dielektrische Verkapselungsschicht 9 kann eine Doppelfunktion aufweisen und gleichzeitig die elektrisch isolierende Schicht 9 zwischen der ersten Kontaktschicht 7 und der zweiten Kontaktschicht 8 ausbilden. Weiterhin bedeckt die dielektrische Verkapselungsschicht 9 vorteilhaft auch die Seitenflächen 20 der Halbleiterschichtenfolge und die Strahlungsaustrittsfläche 19. Die Halbleiterschichtenfolge 2 ist also vorteilhaft vollständig von der dielektrischen Verkapselungsschicht 9 bedeckt. Vorteilhaft können durch die dielektrische Verkapselungsschicht 9 eventuell an den Oberflächen der Halbleiterschichtenfolge 2 vorhandene feine Risse geschlossen werden. Die vollständige Verkapselung der Halbleiterschichenfolge 2 ist daher vorteilhaft für die Langzeitstabilität des Halbleiterchips 1.
Die dielektrische Verkapselungsschicht 9 weist vorzugsweise eine mittels Abscheidung aus der Gasphase hergestellte Schicht auf, welche frei von Poren ist und die Struktur, auf die sie aufgebracht ist, konform bedeckt. Die dielektrische Verkapselungsschicht 9 kann auch als Spin-on-Glas abgeschieden werden. Eine solche mittels konformer Abscheidung aus der Gasphase oder als Spin-on-Glas abgeschiedene dielektrische Verkapselungsschicht 9 weist vorteilhaft eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion und das Eindringen von Feuchtigkeit auf.
Die dielektrische Verkapselungsschicht 9 kann mehrere Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die dielektrische Verkapselungsschicht 9 eine mittels Abscheidung aus der Gasphase hergestellte erste Teilschicht, welche unmittelbar an die Seitenfläche 16 der Spiegelschicht 6 angrenzt, und eine darüber angeordnete zweite Teilschicht aufweisen. Die zweite Teilschicht kann in diesem Fall beispielsweise ein anderes Material aufweisen und/oder mit einem anderen Beschichtungsverfahren hergestellt werden. Es ist beispielsweise möglich, dass mindestens eine Teilschicht eine mittels thermischer Zersetzung von Tetraethylorthosilikat (TEOS) hergestellte Siliziumdioxid-Schicht aufweist.
Die aktiven Bereiche 11a, 11b bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 der 1 sind jeweils an einer Seite einer Außenseite 15 des Halbleiterchips 1 zugewandt. Daher weist die Spiegelschicht 6 der Teilbereiche 11a, 11b jeweils eine Seitenfläche 17 auf, die der Außenseite 15 des Halbleiterchips 1 zugewandt ist. Die den Außenseiten 15 des Halbleiterchips 1 zugewandten Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6 weisen vorteilhaft jeweils eine metallische Verkapselungsschicht 7 auf. Die metallische Verkapselungsschicht 7 enthält mindestens eine Schicht aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Die metallische Verkapselungsschicht 7 kann auch aus mehreren Teilschichten gebildet sein, die jeweils ein Metall oder eine Metalllegierung aufweisen. Vorzugsweise enthält die metallische Verkapselungsschicht mindestens eines der Metalle Platin, Titan oder Gold. Insbesondere kann die metallische Verkapselungsschicht 7 eine Schichtenfolge, die eine Platinschicht, eine Goldschicht und eine Titanschicht enthält, aufweisen.
Bei dem Ausführungsbeispiel fungiert die metallische Verkapselungsschicht 7 gleichzeitig als die erste elektrische Kontaktschicht 7 des optoelektronischen Halbleiterchips 1. Die metallische Verkapselungsschicht 7 hat vorteilhaft eine Doppelfunktion. In ihrer Eigenschaft als erste elektrische Kontaktschicht 7 kontaktiert sie die der Halbleiterschichtenfolge 2 gegenüberliegende Seite der Spiegelschicht 6. An den Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6, die den Außenseiten 15 des Halbleiterchips 1 zugewandt sind, bedeckt die metallische Verkapselungsschicht 7 die Seitenflächen 17 und schützt auf diese Weise die Seitenflächen 17 vor Korrosion, insbesondere dem Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Oxidation.
Die metallische Verkapselungsschicht 7 hat weiterhin den Vorteil, dass sie die den Außenseiten 15 des Halbleiterchips 1 zugewandten Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6 vor einer mechanischen Beschädigung schützt. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der optoelektronische Halbleiterchip 1 mit einer Vielzahl weiterer optoelektronischer Halbleiterchips auf einem Wafer hergestellt wird, der durch einen Vereinzelungsprozess wie beispielsweise Sägen oder Laserstrahlschneiden zu einzelnen optoelektronischen Halbleiterchips 1 zertrennt wird. Die Außenseiten 15 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 können insbesondere Trennflächen sein, die durch einen Trennprozess wie beispielsweise Laserstrahlschneiden oder Sägen erzeugt wurden. Es hat sich herausgestellt, dass bei einer Verkapselung der Spiegelschicht 6 mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht an den Außenseiten 15 des Halbleiterchips 1 möglicherweise eine mechanische Beschädigung der Verkapselungsschicht auftreten kann. Eine solche mögliche Beeinträchtigung der Verkapselungsschicht wird durch die Verwendung einer metallischen Verkapselungsschicht 7 an den der Außenseite 15 des Halbleiterchips 1 zugewandten Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6 verhindert.
Da die den Gräben 13 zugewandten Seitenflächen 16 der Spiegelschicht 6 nicht einer Trennfläche zugewandt sind, bietet an diesen Seitenflächen 16 der Spiegelschicht 6 eine dielektrische Verkapselungsschicht 9 einen ausreichenden Schutz der Spiegelschicht 6. Die dielektrische Verkapselungsschicht 9, welche die den Gräben 13 zugewandten Seitenflächen 16 der Spiegelschicht 6 bedeckt, ist vorteilhaft transparent für die von der aktiven Zone 4 emittierte Strahlung. Dies hat den Vorteil, dass in Richtung der dielektrischen Verkapselungsschicht 9 emittierte Strahlung die Verkapselungsschicht durchdringen kann und an der Spiegelschicht 6 und/oder der zweiten elektrischen Kontaktschicht 8 in Richtung einer Strahlungsaustrittsfläche 19 des optoelektronischen Halbleiterchips 1 reflektiert wird. Durch die Verwendung einer transparenten dielektrischen Verkapselungsschicht 9 an den Seitenflächen 16 der Spiegelschicht 6, die den Gräben 13 zugewandt sind, wird daher die Strahlungsausbeute des optoelektronischen Halbleiterchips 1 vorteilhaft erhöht.
An den Außenseiten 15 des Halbleiterchips wird dagegen eine zumindest geringfügige Absorption von Strahlung in der metallischen Verkapselungsschicht 7, welche die Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6 bedeckt, zugunsten einer verbesserten mechanischen Stabilität in Kauf genommen. Durch die Verwendung einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 an den dem mindestens einen Graben 13 zwischen den aktiven Bereichen 11a, 11b zugewandten Seitenflächen 16 der Spiegelschicht 6 und die Verwendung einer metallischen Verkapselungsschicht 7 an den der Außenseite 15 zugewandten Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6 wird eine hohe Strahlungsausbeute erzielt, ohne die mechanische Stabilität in den kritischen Bereichen der den Außenseiten 15 zugewandten Seitenflächen 17 der Spiegelschicht 6 zu beeinträchtigen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist die Spiegelschicht 6 eine kleinere laterale Ausdehnung als die Halbleiterschichtenfolge 2 auf, sodass sich Teilbereiche der dielelektrischen Verkapselungsschicht 9 und/oder der metallischen Verkapselungsschicht 7 unter die Halbleiterschichtenfolge 2 erstrecken. Die Seitenflächen 16, 17 der Spiegelschicht 6 sind bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft von den Seitenflächen 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 beabstandet. Der Abstand zwischen den Seitenflächen 20 der Halbleiterschichtenfolge 2 und den Seitenflächen 16, 17 der Spiegelschicht 6 beträgt bevorzugt zwischen 0,5 µm und 5 μm, besonders bevorzugt etwa 3 µm. Auf diese Weise wird die Spiegelschicht 6 besonders effektiv geschützt.
Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip 1 können die mehreren aktiven Bereiche in einer Matrix aus mehreren Zeilen und Spalten angeordnet sein. Vorzugsweise sind alle aktiven Bereiche der mehreren Zeilen und Spalten in Reihe geschaltet. Die Betriebsspannung des optoelektronischen Halbleiterchips ist in diesem Fall gleich der Summe der Betriebsspannungen der Vielzahl der aktiven Bereiche. Die Betriebsspannung des optoelektronischen Halbleiterchips kann beispielsweise 10 V oder mehr, 30 V oder mehr, oder sogar 60 V oder mehr betragen.
In den folgenden 2, 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele eines optoelektronischen Halbleiterchips 1 dargestellt, bei denen der optoelektronische Halbleiterchip 1 jeweils 16 aktive Bereiche 11, 12 aufweist, die in vier Zeilen und vier Spalten angeordnet sind.
2 zeigt schematisch eine Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Halbleiterchips 1. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur die Umrisse der aktiven Bereiche 11, 12 dargestellt. Die aktiven Bereiche 11, 12 sind durch Gräben 13 voneinander getrennt. Die Umrisse der aktiven Bereiche 11, 12 sind zum Teil mit durchgezogenen schwarzen Linien und zum Teil mit gepunkteten schwarzen Linien dargestellt. Die durchgezogenen schwarzen Linien symbolisieren, dass die Spiegelschicht des jeweiligen aktiven Bereichs 11, 12 an dieser Seitenfläche mit einer metallischen Verkapselungsschicht 7 versehen ist. Die gepunkteten schwarzen Linien symbolisieren, dass die Spiegelschicht der aktiven Bereiche 11, 12 an dieser Seitenfläche mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 versehen ist.
Der optoelektronische Halbleiterchip 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 weist äußere aktive Bereiche 11 auf, bei denen zumindest eine Außenfläche des aktiven Bereichs 11 an einer Außenseite des optoelektronischen Halbleiterchips 1 angrenzt. Weiterhin weisen die aktiven Bereiche innere aktive Bereiche 12 auf, die zu allen Seiten hin einem Graben 13 zugewandt sind.
In den äußeren aktiven Bereichen 11 weisen alle Seitenflächen der Spiegelschicht, die einer Außenseite des Halbleiterchips 1 zugewandt sind, eine metallische Verkapselungsschicht 7 auf. Die den Gräben 13 zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht weisen jeweils eine dielektrische Verkapselungsschicht 9 auf. In den inneren aktiven Bereichen 12 sind alle Seitenflächen der Spiegelschicht einem Graben 13 zugewandt, wobei alle Seitenflächen der Spiegelschicht mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 versehen sind.
Auf diese Weise werden die Seitenflächen der Spiegelschicht, die den Außenseiten des Halbleiterchips 1 zugewandt sind, mittels der metallischen Verkapselungsschicht vor mechanischer Beschädigung geschützt, wobei gleichzeitig aufgrund der dielektrischen Verkapselungsschicht 9 auf den Seitenflächen der Spiegelschicht, die den Gräben 13 zugewandt sind, eine Verminderung der Absorption von Strahlung erzielt wird.
In 3 ist eine Abwandlung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der 2 sind in den äußeren aktiven Bereichen 11 alle Seitenflächen der Spiegelschicht, die einer Außenseite des optoelektronischen Halbleiterchips 1 zugewandt sind, mit einer metallischen Verkapselungsschicht 7 versehen. In den inneren aktiven Bereichen 12 sind alle Seitenflächen der Spiegelschicht mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 versehen.
Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Seitenflächen der Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen 11, die einem Graben 13 zugewandt sind, nicht ganzflächig mit einer dielektrischen Spiegelschicht 9 versehen. Vielmehr sind die Seitenflächen der Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen 11, die einem Graben 13 zugewandt sind und an einer Seite an eine Außenseite des Halbleiterchips 1 angrenzen, in einem der Außenseite benachbarten ersten Bereich 16a mit einer metallischen Verkapselungsschicht 7 und in einem zweiten Bereich 16b mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 versehen. Bei dieser Ausgestaltung weisen also in den äußeren aktiven Bereichen 11 nicht nur die einer Außenseite des Halbleiterchips 1 zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht eine metallische Verkapselungsschicht 7 auf, sondern auch ein der Außenseite benachbarter Bereich derjenigen Seitenflächen der Spiegelschicht, die einem Graben 13 zugewandt sind. Auf diese Weise werden vorteilhaft auch die der Außenseite benachbarten Bereiche 16a der Seitenfläche der Spiegelschicht vor einer mechanischen Beschädigung geschützt.
Die der Außenseite des Halbleiterchips 1 benachbarten Bereiche 16a der Seitenflächen der Spiegelschicht, die mit einer metallischen Verkapselungsschicht 7 versehen sind, weisen vorzugsweise eine Breite zwischen 5 µm und 10 µm auf. Mit anderen Worten erstreckt sich die metallische Verkapselungsschicht 7 von den Außenseiten her jeweils mindestens 5 µm und höchstens in das Innere des optoelektronischen Halbleiterchips 1 hinein. Bei dieser Ausgestaltung wird vorteilhaft ein verbesserter mechanischer Schutz der Spiegelschicht in der Nähe der Außenseiten des Halbleiterchips erzielt, ohne dass dabei eine wesentliche Erhöhung der Absorption in der metallischen Verkapselungsschicht 7 auftritt.
Eine weitere Abwandlung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist in 4 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung sind in den äußeren aktiven Bereichen 11 alle Seitenflächen der Spiegelschicht mit einer metallischen Verkapselungsschicht 7 versehen. In den inneren aktiven Bereichen 12, bei denen die Spiegelschicht jeweils einem Graben 13 zugewandt ist, ist die Spiegelschicht jeweils mit einer dielektrischen Verkapselungsschicht 9 versehen. Da die Spiegelschicht der äußeren aktiven Bereiche 11 bei dieser Ausgestaltung jeweils vollständig umlaufend mit einer metallischen Verkapselungsschicht 7 versehen ist, ist die Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen 11 besonders gut gegen mechanische Beschädigungen geschützt. Allerdings muss bei dieser Ausgestaltung im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen eine etwas stärkere Absorption von Strahlung an den den Gräben 13 zugewandten Seitenflächen der Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen 11 in Kauf genommen 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/157523 A1 [0004]

Claims

Optoelektronischer Halbleiterchip (1), umfassend: – eine Halbleiterschichtenfolge (2), die eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive Zone (4) aufweist, – ein Trägersubstrat (10), und – eine Spiegelschicht (6), die zwischen der Halbleiterschichtenfolge (2) und dem Trägersubstrat (10) angeordnet ist, wobei – die Halbleiterschichtenfolge (2) in mehrere nebeneinander angeordnete aktive Bereiche (11, 12) unterteilt ist, – die mehreren aktiven Bereiche (11, 12) jeweils durch einen Graben (13) in der Halbleiterschichtenfolge (2) voneinander getrennt sind, wobei der Graben jeweils die Halbleiterschichtenfolge (2) und die Spiegelschicht (6) durchtrennt, – die Spiegelschicht (6) Seitenflächen (16), die einem Graben (13) zugewandt sind, und Seitenflächen (17), die einer Außenseite (15) des Halbleiterchips (1) zugewandt sind, aufweist, – die einer Außenseite (15) des Halbleiterchips (1) zugewandten Seitenflächen (17) der Spiegelschicht (17) eine metallische Verkapselungsschicht (7) aufweisen, und – zumindest ein Teil der einem Graben (13) zugewandten Seitenflächen (16) der Spiegelschicht (6) eine dielektrische Verkapselungsschicht (9) aufweist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle einem Graben (13) zugewandten Seitenflächen (16) der Spiegelschicht eine dielektrische Verkapselungsschicht (9) aufweisen.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aktiven Bereiche (11, 12) mindestens einen inneren aktiven Bereich (12), bei dem alle Seitenflächen (16) der Spiegelschicht (6) jeweils einem Graben (13) zugewandt sind, und äußere aktive Bereiche (11), bei denen zumindest eine Seitenfläche (17) der Spiegelschicht (6) einer Außenseite (15) des Halbeleiterchips (1) zugewandt ist, aufweisen.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 3, wobei Seitenflächen (16) der Spiegelschicht in den äußeren aktiven Bereichen (11), die einem Graben (13) zugewandt sind und an einer Seite einer Außenseite (15) des Halbleiterchips (1) benachbart sind, in einem der Außenseite (15) benachbarten äußeren Bereich (16a) eine metallische Verkapselungsschicht (7) und in einem inneren Bereich (16b) eine dielektrische Verkapselungsschicht (9) aufweisen.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 4, bei dem der der Außenseite (15) benachbarte Bereich (16a), der die metallische Verkapselungsschicht (7) aufweist, eine Breite zwischen 5 µm und 10 µm aufweist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 3, wobei in den äußeren aktiven Bereichen (11) alle einem Graben (13) zugewandten Seitenflächen (16) der Spiegelschicht, die an einer Seite der Außenseite (15) des Halbleiterchips (1) benachbart sind, eine metallische Verkapselungsschicht (7) aufweisen.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach Anspruch 3, wobei in den äußeren aktiven Bereichen (11) alle Seitenflächen (16, 17) der Spiegelschicht (6) eine metallische Verkapselungsschicht (7) aufweisen.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Verkapselungsschicht (9) ein Aluminiumoxid oder ein Siliziumoxid enthält.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Verkapselungsschicht (9) frei von Poren ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallische Verkapselungsschicht (7) eine oder mehrere Schichten aus einem Metall oder einer Metalllegierung aufweist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die metallische Verkapselungsschicht (7) mindestens eines der Metalle Platin, Titan oder Gold aufweist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spiegelschicht (6) eine kleinere laterale Ausdehnung als die Halbleiterschichtenfolge (2) aufweist, und sich Teilbereiche der dielektrischen Verkapselungsschicht (9) und/oder der metallischen Verkapselungsschicht (7) unter die Halbleiterschichtenfolge (2) erstrecken.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) vollständig von der dielektrischen Verkapselungsschicht (9) bedeckt ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren aktiven Bereiche (11, 12) eine Matrix aus mehreren Zeilen und Spalten ausbilden.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren aktiven Bereiche (11, 12) in Reihe geschaltet sind.