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WO2019175205A1 - Optoelektronisches bauelement und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und dessen herstellungsverfahren Download PDF

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Publication number
WO2019175205A1
WO2019175205A1 PCT/EP2019/056215 EP2019056215W WO2019175205A1 WO 2019175205 A1 WO2019175205 A1 WO 2019175205A1 EP 2019056215 W EP2019056215 W EP 2019056215W WO 2019175205 A1 WO2019175205 A1 WO 2019175205A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
micro
wires
optoelectronic component
light
microwires
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/056215
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Britta GÖÖTZ
Frank Singer
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors Gmbh filed Critical Osram Opto Semiconductors Gmbh
Priority to US16/979,887 priority Critical patent/US20210020620A1/en
Publication of WO2019175205A1 publication Critical patent/WO2019175205A1/de

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    • H01L33/508—Wavelength conversion elements having a non-uniform spatial arrangement or non-uniform concentration, e.g. patterned wavelength conversion layer, wavelength conversion layer with a concentration gradient of the wavelength conversion material

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.
  • LEDs have been developed for a variety of applications including display devices, lighting devices, automotive lighting, projectors and others. For example, arrangements of LEDs or light emitting areas, each with a plurality of LEDs or light emitting areas, are widely used for these purposes.
  • the present invention has for its object to provide an improved optoelectronic device having a plurality of light emitting areas and a method for its manufacture Her position.
  • An optoelectronic component comprises a multiplicity of light-emitting regions which are arranged on a carrier substrate. are net, as well as in relation to a main surface of Trä gersubstrats protruding micro wires.
  • the microwires are each arranged between individual light emitting areas. Between adjacent light-emitting regions, a plurality of micro-wires are arranged in each case.
  • the microwires may contain a metallic material.
  • a diameter of the microwires may be 600 nm to 1500 nm.
  • a pitch of the microwires may be 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m, respectively. The pitch of the microwires can be selected independently of the diameter of the microwires.
  • the microwires are arranged along at least one line, forming a row of micro-wires.
  • the light-emitting areas can each be surrounded by micro-wire rows. Thereby, crosstalk between adjacent light-emitting areas can be reduced.
  • the optoelectronic component can furthermore have a converter-containing potting compound over at least one of the light-emitting regions.
  • the converter-containing casting compound may directly adjoin the row of micro-wires surrounding the light-emitting region. For example, due to the surface energy of the microwires and the viscousity of the potting compound, a skin may be formed between adjacent micro-wires by which lateral leakage can be prevented.
  • the converter-containing potting compound can thus be limited by the micro-wire series.
  • each verm extender potting compound may be present over adjacent light-emitting regions. Due to the presence of the Microwires can be effectively separated from each other the different converter-containing potting compounds. As a result, it is possible to provide various converter-containing potting compounds at a small distance above an optoelectronic device.
  • adjacent light-emitting areas each have a gap angeord net.
  • the gap can be filled with optically insulating Mate rial. This can improve the optical isolation of neighboring light-emitting areas.
  • an arrangement of further microwires may be provided in the gap. Also, this can improve the optical isolation of adjacent light emitting surfaces.
  • a potting material which is arranged along the micro-wire series, may be provided. In this way, for example, in a reduced space Neighboring light emitting areas can be better separated from each other.
  • the light-emitting regions may comprise optoelectronic semiconductor chips.
  • the microwires may be isolated from electrical components of the opto-electronic device. More specifically, they can be isolated from semiconductor layers, for example. Accordingly, they can, for example, a mechanical or optical function and less an electrical function fulfill.
  • a method for producing an optoelectronic component comprises arranging a plurality of light emitting areas on a carrier substrate and forming a plurality of micro wires, which are each arranged between individual light emitting areas.
  • the micro wires protrude perpendicularly with respect to a main surface of the support substrate. Rich between adjacent light-emitting Be is arranged in each case a plurality of micro-wires.
  • the microwires can each have a diameter of 600 nm to 1500 nm.
  • a pitch of the microwires may be 0.1 ym to 15 ym, respectively.
  • the spacing of the microwires can be selected independently of the diameter of the microwires.
  • the microwires can be formed galvanically. Such a process can be carried out using a structured plastic film.
  • the microwires can be arranged along lines and form a row of micro-wires.
  • the method may further include applying a converter-containing potting compound over one of the light-emitting regions.
  • the converter-containing potting compound to the micro-wire row, which surrounds the light-emitting area, angren zen.
  • An electrical device may include the optoelectronic device described.
  • the electrical device may be a motor vehicle headlight or a general lighting device.
  • FIG. 1A to 1C are schematic views of opto-electric African devices according to embodiments.
  • 2A to 2C are cross-sectional views of a workpiece in the manufacture of an optoelectronic device according Auspar tion forms.
  • Fig. 2D shows a cross-sectional view of a optoelektroni rule component according to embodiments.
  • FIGS. 2E and 2F are plan views of parts of an optical device according to embodiments.
  • 3A and 3B are cross-sectional views of opto-electric African components according to further embodiments.
  • FIGS. 4A and 4B are schematic plan views of portions of optoelectronic devices according to embodiments.
  • FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of a workpiece for manufacturing optoelectronic devices according to further embodiments.
  • 5C is a schematic plan view of a part of an optoelectronic component according to further embodiments.
  • 6A shows a schematic plan view of a part of an optoelectronic component according to embodiments.
  • 6B shows a cross-sectional view through an opto-electric African component according to embodiments.
  • Fig. 7A shows a cross-sectional view for illustrating a method step for producing an optoelectronic device.
  • Fig. 7B shows a perspective view of a film for performing a method
  • FIG. 8 summarizes a method according to an embodiment together men.
  • 9A and 9B are cross-sectional views of a workpiece for manufacturing optoelectronic devices according to further embodiments.
  • Fig. 10 shows an electrical device according to execution form. LONG DESCRIPTION
  • wafer may include any semiconductor-based structure having a semiconductor surface. Wafers and structure are to be understood to include doped and undoped semiconductors, epitaxial semiconductor layers carried by a base-half conductor pad, and other semiconductor structures. For example, a layer of a first semiconductor material may be grown on a growth substrate made of a second semiconductor material. Depending on the intended use of the semiconductor on a direct or an indirect Based semiconductor material.
  • semiconductor materials which are particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds by means of which, for example, ultraviolet, blue or long-wave light can be generated, such as GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGalnN, phosphide semiconductor compounds, for example
  • green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, as well as other semiconductor materials such as AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, diamond, hexagonal BN and Combinations NEN of said materials.
  • the stoichiometric ratio of compound semiconductors with more than two elements may vary.
  • semiconductor materials may include silicon, silicon germanium and germanium.
  • the term "semi-conductor" also includes organic semiconductor materials.
  • lateral and “horizontal” as used in this specification are intended to describe an orientation or orientation that is substantially parallel to a first surface of a semiconductor substrate or semiconductor body. This may be, for example, the surface of a wafer or a die or a chip.
  • Electrically connected means a low-resistance electrical connection between the connected elements
  • the electrically connected elements need not necessarily be connected directly to one another Other elements may be arranged between electrically connected elements.
  • the wavelength of an LED chip emit-oriented electromagnetic radiation using a converter material containing a phosphor or phosphorus can be converted.
  • white light may be generated by a combination of an LED chip that emits blue light with a suitable phosphor.
  • the phosphor may be a yellow phosphor which, when excited by the light of the blue LED chip, is capable of emitting yellow light.
  • the luminous substance may, for example, absorb part of the electromagnetic radiation emitted by the LED chip.
  • the combination of blue and yellow light is perceived as white light.
  • a red wavelength for example, the color Tempera ture
  • the color quality, the luminous efficiency or other egg properties of the light generated can be changed.
  • the light source can be adapted to the particular requirements by using a suitable converter.
  • white light may be due to a combination that has a blue LED chip and a green one
  • Contains phosphor can be generated. It goes without saying that one converter material has several different luminous Substances which each emit different wavelengths may include.
  • Examples of phosphors are metal oxides, metal halides, metal sulfides, metal nitrides and others. These compounds may also contain additives that cause specific wavelengths to be emitted.
  • the additives may include rare earth materials.
  • YAG Ce 3+ (cerium activated yttrium aluminum garnet (Y 3 Al 5 O 12 )) or (Sri 7 Bao 2 Euo.i) S1O 4 may be used.
  • Other phosphors can be based on MSi0 4 : Eu 2+ , where M can be Ca, Sr or Ba. By selecting 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, for example, be in the range of a micrometer or nanometer range.
  • FIG. 1A shows a plan view of an example of an optoelectronic component 10.
  • the optoelectronic component 10 comprises a plurality of light emitting regions 100i,
  • the optoelectronic component 10 has is on beyond protruding micro-wires 101, 100 n are in each case arranged between individual light emitting portions 100i ....
  • the microwires project from a main surface 91 of a carrier substrate 90. For example, they can be perpendicular or approximately perpendicular to one Main surface or light emitting surface of the light-emitting regions extend.
  • the individual light-emitting regions 100 are realized by individual optoelectronic semiconductor chips. These may, for example, each have a different union or identical structure. But it is also possible, please include that an optoelectronic semiconductor chip is associated with a plurality of light-emitting regions or pixels, which are separated from each other by the microwires. This will be explained in more detail in Fig. IC and 9 who the.
  • the carrier substrate 90 may be, for example, an insulating substrate or a semiconductor substrate.
  • the Horub strate 90 may be a silicon substrate in which further circuit components, in particular for contacting or Ansteue tion of the individual light-emitting areas 100 are arranged.
  • the carrier substrate 90 can also be designed as an intermediate substrate, which is arranged on a further substrate which contains, for example, components for driving the individual light-emitting regions 100.
  • the intermediate substrate may comprise electrical connection lines for connecting the light-emitting regions to components of the drive circuits.
  • the light-emitting regions can each be arranged in any desired arrangement. For example, they may be arranged in rows and columns as shown in FIG. 1A. However, they can also, depending on the application, realize alternative arrangement patterns.
  • the shape of the light-emitting areas does not necessarily have to be rectangular or quadratic. be ratical. Depending on the configuration, the individual light-emitting regions may also have any other shape, for example round, oval, triangular or polygonal.
  • the light emitting regions 100 may be realized by optoelectronic semiconductor chips.
  • the optoelectronic semiconductor chips can also be based on organic semiconductor materials. Furthermore, other types of light generation can be used than by recombination of holes and electrons in the semiconductor material.
  • micro-wires 101 projecting from a main surface 91 of the support substrate 90 are disposed between individual light-emitting regions 100.
  • a multiplicity of micro wires 101 are arranged between adjacent light-emitting regions 100.
  • Egg ne variety of micro wires 101 is arranged to a micro-wire assembly 102.
  • a micro-wire arrangement 102 may be formed like a line.
  • a micro-wire arrangement in the form of a line can represent, for example, a straight line.
  • a micro-wire array 102 in the form of a line may represent a variety of other geometric shapes, such as a curved line. According to the embodiment of FIG.
  • microwire arrangements 102 are formed such that they form a kind of separation line between adjacent light-emitting areas. That is, inside the array of light-emitting regions, a single light-emitting region is completely surrounded by micro-wire devices 102.
  • the micro-wire assemblies may be lines that are parallel to the X and Y directions, thus separating the light emitting regions from each other in the X and Y directions, respectively.
  • the light-emitting regions 100 may, for example, have a width s of more than 1 ⁇ m, for example also more than 10 ⁇ m. The width s can be less than 200 ym. The width s may, for example, designate a dimension in the X or Y direction.
  • a diameter of the microwires may be 600 nm to 1500 nm.
  • a pitch of the microwires may be 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m, respectively. The pitch of the microwires can be selected independently of the diameter of the microwires.
  • Fig. 1A According to the embodiment of Fig. 1A is provided that between adjacent light-emitting regions each egg ne arrangement of micro wires 102 or micro-wire row is seen easily.
  • two micro-wire arrangements 102 or rows of micro-wires are provided between two adjacent light-emitting areas 100.
  • the two microwire arrays may be parallel between adjacent light emitting areas.
  • the adjacent micro-wire arrangements need not be parallel to each other.
  • Fig. IC shows a plan view of an optoelectronic construction element 10 according to further embodiments.
  • a plurality of light emitting portions 100i, IOO2, ... 100 n associated with a gene only peo semiconductor chip (not shown in Fig. IC).
  • a plurality of light-emitting regions may be associated with a plurality of semiconductor chips.
  • the number of light animal areas or pixels in this case is greater than the number of semiconductor chips.
  • the rows of microwires 102 do not extend exclusively between adjacent semiconductor chips but can also run over the semiconductor chips, so that the emitting surface of the semiconductor chips is divided by the rows of micro-wires 102.
  • FIGS. 9A and 9B The other details of the optoelectronic component 10 are similar to those shown in FIGS. 1A and 1B. Again, a plurality of micro-wires between adjacent rindemittie-generating areas is arranged in each case.
  • Light emitting areas 100i, 1002 are disposed on the first major surface 91 of a suitable supporting substrate 90.
  • the carrier substrate 90 may be insulating or have an insulating layer in the region of the first main surface 91.
  • Light-emitting areas 100i, 1002 can be realized in example by optoelectronic semiconductor chips.
  • the optoelectronic semiconductor chips may, for example, have a first semiconductor layer 110 and a second semiconductor layer 120, which are stacked one above the other in the vertical direction.
  • the first semiconductor layer 110 may be of the first conductivity type, eg, n-type
  • the second semiconductor layer 120 may be of a second conductivity type, for example, p-type.
  • the first semiconductor layer 110 may be arranged adjacent to the first main surface 91 and may be connected via a first contact region 115 and an electrical connection 116 to a contact surface 115. Lement be 95 electrically connected.
  • the second semiconductor layer may be arranged, for example, on the side facing away from the carrier substrate 90 and electrically conductively connected via a via contact 126 to a second contact region 125.
  • An insulating material 127 may isolate via contact 126 from adjacent semiconductor material.
  • the second contact region 125 may be electrically conductively connected in a suitable manner, for example in front of or behind the illustrated drawing plane with another contact region (not shown).
  • the first and second semiconductor layers 110, 120 may have been formed by epitaxial growth on a growth substrate (not shown).
  • the optoelectronic semiconductor chips can be realized in a different way.
  • the electrical contacts may be made in other ways.
  • the first and second semiconductor layers 110, 120 may have been released from the growth substrate by a suitable method and subsequently deposited on the carrier substrate 90.
  • additional layers or the growth substrate may be present in addition to the illustrated layers.
  • the optoelektroni cal semiconductor chip includes both growth substrate and first and second semiconductor layers 110, 120.
  • the light-emitting region 100i, IOO2 be designed by any other way designed optoelectronic semiconductor chips and in other ways.
  • the light emitting regions 100i, 1002 may further be covered with a passivation layer 96, which may contain, for example, silicon oxide, silicon nitride or a mixture of both.
  • micro wires 101 are formed between the light emitting areas 100i, 1002.
  • the micro wires 101 have a length hi which is greater than the height h2 of the semiconductor chips.
  • the length hi is 2 to 200 ym and the height ⁇ r is 1 to 20 ym or less, for example, 1 to 10 ym or 1 to 5 ym.
  • the microwires may be applied over the passivation layer 96, for example.
  • the microwires 101 have, for example, a diameter d of 600 to 1500 nm, in particular 0.8 to 1.2 ⁇ m.
  • the length hi of the microwires may be, for example, 2 to 200 ⁇ m.
  • the microwires may, for example, contain a metal, for example silver, copper or aluminum, or a suitable compound or alloy, or be made of these materials.
  • the microwires may still have a protective layer.
  • the protective layer may contain alumina (Al 2 O 3) when the microwires 101 contain aluminum.
  • the protective layer by an ALD method ("atomic layer deposition") applied who the.
  • Fig. 2B shows an example of a resulting arrangement.
  • an optically insulating material 130 can be filled into the space between adjacent micro wires.
  • the optically insulating material 130 is capable of reflecting light. Additionally or alternatively, the optically insulating material may also absorb light.
  • the op insulating material 130 may include a suitable potting material, such as silicone or epoxy resin with metallic Part or light-absorbing additives. Examples of the metallic particles are, for example, small silver small particles / silver baubles.
  • An example of a light absorbing additive is TiCt Fig. 2C shows an example of a resulting cross-sectional view.
  • microwires have, because of their small diameter, a high surface energy. Accordingly, for example, when filling a suitable optically insulating material 130 between adjacent rows of micro-wires, one skin forms, as will be described later with reference to FIG. 2E.
  • a conver ger ter over the light emitting areas 100i, IOO2 be introduced.
  • the converter can be realized by a converter-containing potting compound, i. a resin or polymer composition such as a silicone or an epoxy resin containing a suitable phosphor.
  • a converter-containing potting compound i. a resin or polymer composition such as a silicone or an epoxy resin containing a suitable phosphor.
  • a different converter material on Benach disclosed light-emitting areas 100i and IOO2 be applied.
  • the first converter-containing potting compound 132 above the first light-emitting region 100i may contain a phosphor that emits light of a first color, for example yellow
  • the second converter-containing potting compound 134 above the second light-emitting region IOO2 contains a phosphor, the light of a second Color, such as green emitted.
  • Fig. 2D In the arrangement shown in Fig. 2D is through the micro wires 101 a lateral flow away the first potting compound 132 or the second converter potting compound 134 verhin changed. Furthermore, by the arrangement of the microwires between adjacent light-emitting regions 100i, 1002, the optical separation of the two light-emitting regions 100i, IOO2 improved. Due to the additional arrangement of the optically insulating material 130 between the adjacent rows of micro-wires 101, the optical isolation between tween the two light emitting areas 100i, IOO2 is still increased. The microwires thus reduce crosstalk and continue to serve as a highly effective limiters for the separation layers.
  • 2E schematically shows a plan view of a part of the optoelectronic component with two rows 102 of micro-wires 101 arranged adjacent to one another.
  • the spacing f of adjacent microwires 101 is, for example, 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the diameter d is about 600 to 1500 nm, for example 0.8 to 1.2 ym.
  • the microwires have a very high surface energy. Accordingly, when a fill of the optically insulating material 130 is formed with a suitable selection of the viscosity in each case a skin 131 between neigh disclosed micro-wires 101, and a lateral flow away of the optically insulating material can be avoided.
  • the viscosity of the material to be filled for example, the optical isolator, depending on the diameter and spacing of the microwires so dimensioned who the that a lateral flow is avoided.
  • the diameter and / or distance of the microwires can be dimensioned in dependence on the viscosity of the material to be filled in an analogous manner.
  • a viscosity of the optically insulating material may be more than 10 mPa s or more than 100 mPa s.
  • FIG. 2F illustrates the situation in a case where a first potting compound 132 on the left side of the micro-wire array 102 and a second potting compound 134 on a right side of the micro-wire array 102 are applied. Again, due to the viscosity of the respective forms Potting compounds 132, 134, the high surface energy of the
  • the distance may be at least 5 ⁇ m or more than 20 ⁇ m. For example, the distance may be less than 100 ym.
  • the distance is, as shown in FIG. 2D, measured between adjacent edges or sides of the light-emitting areas. If the light-emitting areas 100i, 1002 are each different pixels assigned to a semiconductor chip 200, as will be described with reference to FIGS. 9A and 9B, the lower limit of the distance is determined by the diameter of the microwires .
  • the spacing of different light-emitting regions or pixels in this case can be greater than 0 ⁇ m, for example greater than 2 ⁇ m.
  • the distance of different light-emitting preparation surface may be, for example, less than 10 ym.
  • FIGS. 3A and 3B show modifications of the optoelectronic component shown in FIG. 2D.
  • the gap between adjacent micro-wire rows 102 may not be filled with an optically insulating material 130.
  • the gap between adjacent rows of micro-wires 102 may not be intentionally filled.
  • the gap 136 may, for example, be empty or contain no material, the example, of the first or the second converter Ver Ver casting compound 132, 134 is different.
  • a satisfactory optical isolation is ensured by the presence of the respectively adjacent micro-wire arrangements 102 or micro-wire rows.
  • a lateral outflow of the first or second convertible potting compound 132, 134 can be prevented due to the high surface energy of the microfine 101.
  • the diameter or spacing of the microwires 101 can be selected according to the viscosity of the converter-term casting compounds.
  • an additional row of micro-wires between the chen each between two light-emitting preparation arranged micro-wire rows can be provided.
  • three or more microwires may be provided between adjacent light emitting areas 100i, 100b.
  • FIG. 4A shows an example of a plan view of a part of the optoelectronic component.
  • the microwire arrays 102 are each arranged so as to surround a light emitting region 100i, 1002. Furthermore, an additional arrangement 103 between the micro-wire row 102, which surrounds each of the light-emitting areas, arranged. This can improve the optical isolation between adjacent light-emitting regions.
  • the individual micro-wires 101 may be arranged such that, for example, as shown in Fig. 4B, the micro-wires 101, each of which is located between adjacent light-emitting areas 100i, IOO2, are offset from each other. More specifically, between the illustrated light emitting areas 100i, 1002, the Y positions of the microwires 101 are respectively selected to be offset from each other.
  • a first casting compound 132 which contains, for example, a first phosphor
  • a second potting compound 134 which contains a second phosphor
  • FIG. 5B shows a plan view of a portion of the optoelectronic component in a case where only a row of micro-wires or array 102 of micro-wires 101 is disposed between adjacent light-emitting areas 100i, 1002.
  • an optically insulating material 130 or potting compound 135 may be applied along a row of micro-wires, as shown in Fig. 6A.
  • the optically insulating material 130 or the potting compound 135 is applied, for example, by a dispenser device such that it fills the intermediate space between adjacent microwires 101.
  • a dispenser device such that it fills the intermediate space between adjacent microwires 101.
  • the viscosity of the optically insulating material 130 or the potting compound 135, the diameter of the microwires 101 and the distance between the micro-wires 101 may be selected from one another such that a lateral flow away of the optically insulating material 130 is prevented.
  • the optically insulating material 130 may also be another material, through which, for example, the converter-containing Vergussmassen 132, 134 can be separated from each other, are introduced.
  • the optically insulating material 130, the potting compound 135 or another separating material can be introduced by an electrophoretic deposition method ("EPD") in which the individual microwires are subjected to a suitable voltage
  • EPD electrophoretic deposition method
  • the optically insulating material 130 can be formed between adjacent microwires.
  • FIG. 6A may be combined with the embodiments of FIGS. 5A and 5B.
  • the optoelectronic component 10 can also be realized in such a way that in the presence of only one or two micro-wire rows 102 between neigh disclosed light-emitting areas 100i, IOO2 a converter-containing potting compound 132 is introduced over only one of the two rindemit animal areas. This is illustrated, for example, in FIG. 6B.
  • the first converter-containing potting compound is disposed above the light emitting portion 100i.
  • the light-emitting region IOO2 emits unconverted light. Again, due to the skin formation described in FIG. 6A, lateral leakage of the converter-containing potting compound 132 is prevented.
  • FIG. 7A shows a schematic cross-sectional view of a region of the optoelectronic component in the production of the microwires.
  • a seed layer 140 is formed over a surface on which the microwires are to be formed.
  • the seed layer 140 may be disposed directly on the passivation layer 96.
  • Photoresist material 142 is deposited and patterned over the resulting surface, such as by spin coating or spray coating. The photoresist material 142 covers the areas where micro-wires are not to be grown and leaves the areas where the microwires are to be formed uncovered. Then, a patterned foil or filter foil 144 is placed over the resulting surface.
  • the structured film contains a plastic, for example polyethylene terephthalate, in a plurality of linear holes 146 or filter pores are arranged.
  • a plastic for example polyethylene terephthalate
  • micro-wires grow galvanically at the positions of the holes when the seed layer 140 is not covered by the photoresist 142 at that location.
  • a thickness of the patterned film 144 may be, for example, 100 to 500 ⁇ m.
  • the linear filter pores have for example a diameter of a few micrometers.
  • an electrolyte 148 is appropriately introduced over the surface of the film 144.
  • a tampon impregnated with the electrolyte 148 may be placed on the surface of the film 144.
  • micro-wires for example of a conductive material at positions corresponding to the positions of the holes 146, can be grown galvanically. At locations where the seed layer 140 is covered by the photoresist material 142, growth does not occur.
  • Fig. 7B shows a perspective view of an example of a structured film 144. After completion of the process, the structured film 144 can be removed, for example by dissolution in a appro priate solvent. Examples of the material to be grown by this method include copper, gold, silver, platinum, nickel, tin. Of course, other methods for forming micro-wires may be used.
  • FIG. 8 summarizes a method according to embodiments.
  • a method of fabricating an optoelectronic device includes (S100) disposing a plurality of light emitting regions on a support substrate, and forming (S110) a plurality of micro wires each disposed between individual light emitting regions. The microwires are standing, with respect to a main surface of Trä gersubstrats, vertically protruding.
  • the method may further include (S120) applying a converter containing potting compound over one of the light-emitting Berei surface, wherein the converter-containing potting the microdraht réelle surrounding the light-emitting area, adjacent.
  • the method (S115) may further comprise applying an optically insulating material (130) between adjacent rows of micro-wires (102, 103) or along a row of micro-wires.
  • the application of the op-table insulating material may for example take place before or after application of the converter-containing potting compound.
  • FIG. 9A shows a cross-sectional view through a part of an optoelectronic component 10 or a workpiece for producing an optoelectronic component according to further embodiments.
  • a semiconductor chip 200 is arranged on the first main surface 91 of a suitable support substrate 90.
  • the semiconductor chip may, for example, comprise a first semiconductor layer 110 and a second semiconductor layer 120.
  • the structure of the semiconductor chip 200 and its arrangement on the carrier substrate 90 may be made similar, for example, as described with reference to FIG. 2A.
  • the micro wires 101 are arranged above the semiconductor chip 200.
  • the microwires 101 may be disposed on the passivation layer 96.
  • microwires Construction, arrangement and manufacture of the microwires may be configured similarly as described with reference to the previous figures.
  • different converter-containing potting compounds 132, 134 may each be arranged between the micro-wire rows of micro-wires 101.
  • micro-wires are also arranged between the individual light-emitting areas 100i, 100 2 , 1003, 1004.
  • the micro wires face one Main surface 91 of the support substrate 90. According to FIG.
  • 9A correspond to the individual light-emitting areas depending Weil pixels, each of which a plurality of semiconductor chip 200 are assigned.
  • Fig. 9B shows a cross-sectional view of an optoelectronic device ⁇ rule 10 or a workpiece for the manufacture of egg ⁇ nes optoelectronic component according to another execution form ⁇ .
  • a part of the microwires 101 is disposed between adjacent semiconductor chips 200.
  • Another part of the microwires is arranged ⁇ on the respective semiconductor chips one hundred and first
  • the micro-wires 101 may be disposed above the passivation layer ⁇ approximately 96th Further components of the optoelectronic component have been described, for example, with reference to FIG. 2B or 5A.
  • different casting compounds containing convertor 132, 134 are each arranged ⁇ wells attached between the microwire rows of micro-wires 101, analogous to the view in Fig. 9A.
  • Fig. 10 shows an electrical device 20 that contains the prescribed be ⁇ optoelectronic component 10.
  • the electrical device 20 may be a car headlight in which individual light-emitting regions 100i,
  • the electrical device 20 may be a general lighting device in which specific light-emitting regions 100 can be selectively switched on or off as required.
  • the phosphor rich in the respective on or off light-emitting Be adjacent converter layer 132, 134 can be set under different colors of the emitted light or under different color temperatures (warm white, cold white).
  • micro-wires are an effective mechanical barrier, be limited by the applied layers be.
  • the pitch of the light emitting areas can be reduced, whereby a more compact size optoelectronic device 10 can be achieved.
  • the described principle that neigh disclosed light emitting areas are separated by micro wires, regardless of the exact nature of the photon generation can be realized.

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Abstract

Ein optoelektronisches Bauelement (10) umfasst eine Vielzahl lichtemittierender Bereiche (1001,...100n), die auf einem Trägersubstrat (90) angeordnet sind. Das optoelektronische Bauelement umfasst weiterhin in Bezug auf eine Hauptoberfläche (91) des Trägersubstrats (90) hervorstehende Mikrodrähte (101), wobei jeweils zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen (1001,...100n) eine Vielzahl von Mikrodrähten angeordnet ist.

Description

OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND DESSEN HERSTELLUNGSVERFAHREN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2018 105 884.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Eine lichtemittierende Diode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Üblicher weise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt. LEDs sind für eine Vielzahl von Anwendungen einschließlich Anzeigevorrichtungen, Beleuchtungsvorrichtungen, Kfz-Beleuchtung, Projektoren und weitere entwickelt worden. Beispielsweise werden Anordnungen von LEDs oder lichtemittierenden Bereichen, jeweils mit einer Vielzahl von LEDs oder lichtemittierenden Bereichen weit ver breitet für diese Zwecke eingesetzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement mit einer Vielzahl lichtemittierender Bereiche und ein Verfahren zu seiner Her stellung anzugeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch den Gegenstand bzw. das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst .
ZUSAMMENFASSUNG
Ein optoelektronisches Bauelement umfasst eine Vielzahl licht emittierender Bereiche, die auf einem Trägersubstrat angeord- net sind, sowie in Bezug auf eine Hauptoberfläche des Trä gersubstrats hervorstehende Mikrodrähte. Die Mikrodrähte sind jeweils zwischen einzelnen lichtemittierenden Bereichen ange ordnet. Zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen ist jeweils eine Vielzahl von Mikrodrähten angeordnet. Beispiels weise können die Mikrodrähte ein metallisches Material enthal ten .
Ein Durchmesser der Mikrodrähte kann 600 nm bis 1500 nm betra gen. Ein Abstand der Mikrodrähte kann jeweils 0,1 ym bis 15 ym betragen. Der Abstand der Mikrodrähte kann unabhängig von dem Durchmesser der Mikrodrähte ausgewählt werden.
Gemäß Ausführungsformen sind die Mikrodrähte entlang mindes tens einer Linie angeordnet, wobei sie eine Mikrodrahtreihe ausbilden. Beispielsweise können die lichtemittierenden Berei che jeweils von Mikrodrahtreihen umgeben sein. Dadurch kann ein Übersprechen zwischen benachbarten lichtemittierenden Be reichen verringert werden.
Das optoelektronisches Bauelement kann darüber hinaus eine konverterhaltige Vergussmasse über mindestens einem der licht emittierenden Bereiche aufweisen. Die konverterhaltige Ver gussmasse kann direkt an die Mikrodrahtreihe, die den licht emittierenden Bereich umgibt, angrenzen. Beispielsweise kann aufgrund der Oberflächenenergie der Mikrodrähte und der Visko sität der Vergussmasse eine Haut zwischen benachbarten Mikro drähten ausgebildet werden, durch die ein seitliches Wegflie ßen verhindert werden kann. Die konverterhaltige Vergussmasse kann somit von der Mikrodrahtreihe begrenzt werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen können über benachbarten lichtemittierenden Bereichen jeweils unterschiedliche konvert erhaltige Vergussmassen vorliegen. Durch die Anwesenheit der Mikrodrähte können die unterschiedlichen konverterhaltigen Vergussmassen wirkungsvoll voneinander getrennt werden. Als Folge ist es möglich, verschiedene konverterhaltige Verguss massen bei einem kleinen Abstand über einem optoelektronischen Bauelement vorzusehen.
Beispielsweise kann zwischen den Mikrodrahtreihen benachbarter lichtemittierender Bereiche jeweils ein Zwischenraum angeord net sein. Der Zwischenraum kann mit optisch isolierendem Mate rial gefüllt sein. Hierdurch kann die optische Isolation be nachbarter lichtemittierender Bereiche verbessert werden.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann in dem Zwischenraum eine Anordnung weiterer Mikrodrähte aufweisen. Auch hierdurch kann die optische Isolation benachbarter lichtemittierender Berei che verbessert werden.
Alternativ kann jeweils genau eine Mikrodrahtreihe zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen angeordnet sein. Hierdurch kann eine kompaktere Bauweise des optoelektronischen Bauelements erzielt werden.
Zusätzlich kann ein Vergussmaterial, das entlang der Mikro drahtreihe angeordnet ist, vorgesehen sein. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise bei reduziertem Platzbedarf benach barte lichtemittierende Bereiche besser voneinander trennen.
Beispielsweise können die lichtemittierenden Bereiche opto elektronische Halbleiterchips umfassen.
Die Mikrodrähte können von elektrischen Komponenten des opto elektronischen Bauelements isoliert sein. Genauer gesagt, kön nen sie beispielsweise von Halbleiterschichten isoliert sein. Entsprechend können sie beispielsweise eine mechanische oder optische Funktion und weniger eine elektrische Funktion erfül len .
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauele ments umfasst das Anordnen einer Vielzahl lichtemittierender Bereiche auf einem Trägersubstrat und das Ausbilden einer Vielzahl von Mikrodrähten, die jeweils zwischen einzelnen lichtemittierenden Bereichen angeordnet sind. Die Mikrodrähte stehen, bezogen auf eine Hauptoberfläche des Trägersubstrats, senkrecht hervor. Zwischen benachbarten lichtemittierenden Be reichen ist jeweils eine Vielzahl von Mikrodrähten angeordnet.
Die Mikrodrähte können jeweils einen Durchmesser von 600 nm bis 1500 nm haben. Ein Abstand der Mikrodrähte kann jeweils 0,1 ym bis 15 ym betragen. Der Abstand der Mikrodrähte kann unabhängig von dem Durchmesser der Mikrodrähte ausgewählt wer den .
Beispielsweise können die Mikrodrähte galvanisch ausgebildet werden. Ein derartiges Verfahren kann unter Verwendung einer strukturierten Kunststofffolie durchgeführt werden.
Beispielsweise können die Mikrodrähte entlang von Linien ange ordnet sein und eine Mikrodrahtreihe ausbilden. Das Verfahren kann weiterhin das Aufbringen einer konverterhaltigen Verguss masse über einem der lichtemittierenden Bereiche enthalten. Dabei kann die konverterhaltige Vergussmasse an die Mikro drahtreihe, die den lichtemittierenden Bereich umgibt, angren zen .
Eine elektrische Vorrichtung kann das beschriebene optoelekt ronische Bauelement enthalten. Die elektrische Vorrichtung kann ein Kfz-Scheinwerfer oder eine allgemeine Beleuchtungs vorrichtung sein. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den
Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen de Elemente und Strukturen.
Fig. 1A bis IC sind schematische Ansichten von optoelektro nischen Bauelementen gemäß Ausführungsformen.
Fig. 2A bis 2C sind Querschnittsansichten eines Werkstücks bei Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß Ausfüh rungsformen .
Fig. 2D zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni schen Bauelements gemäß Ausführungsformen.
Fig. 2E und 2F zeigen Draufsichten auf Teile eines optischen Bauelements gemäß Ausführungsformen.
Fig. 3A und 3B sind Querschnittsansichten von optoelektro nischen Bauelementen gemäß weiteren Ausführungsformen.
Fig. 4A und 4B sind schematische Draufsichten von Bereichen von optoelektronischen Bauelementen gemäß Ausführungsformen. Fig. 5A und 5B sind Querschnittsansichten eines Werkstücks zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen gemäß weiteren Ausführungsformen .
Fig. 5C ist eine schematische Draufsicht eines Teils eines optoelektronischen Bauelements gemäß weiteren Ausführungsfor men .
Fig. 6A zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Teil eines optoelektronischen Bauelements gemäß Ausführungsformen.
Fig. 6B zeigt eine Querschnittsansicht durch ein optoelektro nisches Bauelement gemäß Ausführungsformen.
Fig. 7A zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines Verfahrensschritts zur Herstellung eines optoelektroni schen Bauelements.
Fig. 7B zeigt eine perspektivische Ansicht einer Folie zur Durchführung eines Verfahrens
Fig. 8 fasst ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform zusam men .
Fig. 9A und 9B sind Querschnittsansichten eines Werkstücks zur Herstellung von optoelektronischen Bauelementen gemäß weiteren Ausführungsformen .
Fig. 10 zeigt eine elektrische Vorrichtung gemäß Ausführungs formen . DETAILBESCHREIBUNG
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.
Die Begriffe "Wafer", "Substrat" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jeg liche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu ver stehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitakti sche Halbleiterschichten, getragen durch eine Basishalb leiterunterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschlie ßen. Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halb leitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial gewachsen sein. Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleiter materialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindun gen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, A1N, AlGaN, AlGalnN, Phosphid-Halbleiterverbindun- gen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie AlGaAs, SiC, ZnSe, GaAs, ZnO, Ga2Cg, Diamant, hexagonales BN und Kombinatio nen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleiter mit mehr als zwei Elementen kann va riieren. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium-Germanium und Germanium umfassen. Im Kon text der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halb leiter" auch organische Halbleitermaterialien ein.
Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder einer Die oder eines Chips sein.
Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli chen senkrecht zu der ersten Oberfläche des Halbleitersub strats oder Halbleiterkörpers verläuft.
Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un- bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff
„elektrisch verbunden" eine niederohmige elektrische Verbin dung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch ver bundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt mitei nander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein.
Üblicherweise kann die Wellenlänge von einem LED-Chip emit tierter elektromagnetischer Strahlung unter Verwendung eines Konvertermaterials, welches einen Leuchtstoff oder Phosphor enthält, konvertiert werden. Beispielsweise kann weißes Licht durch eine Kombination eines LED-Chips, der blaues Licht emit tiert, mit einem geeigneten Leuchtstoff erzeugt werden. Bei spielsweise kann der Leuchtstoff ein gelber Leuchtstoff sein, der, wenn er durch das Licht des blauen LED-Chips angeregt wird, geeignet ist, gelbes Licht zu emittieren. Der Leucht stoff kann beispielsweise einen Teil der von dem LED-Chip emittierten elektromagnetischen Strahlung absorbieren. Die Kombination von blauem und gelbem Licht wird als weißes Licht wahrgenommen. Durch Beimischen weiterer Leuchtstoffe, die ge eignet sind, Licht einer weiteren, beispielsweise einer roten Wellenlänge, zu emittieren, kann beispielsweise die Farbtempe ratur, die Farbqualität, die Leuchteffizienz oder weitere Ei genschaften des erzeugten Lichts geändert werden. Generell kann durch Verwendung eines geeigneten Konverters die Licht quelle an die jeweils vorliegenden Anforderungen angepasst werden. Gemäß weiteren Konzepten kann weißes Licht durch eine Kombination, die einen blauen LED-Chip und einen grünen
Leuchtstoff enthält, erzeugt werden. Es ist selbstverständ lich, dass ein Konvertermaterial mehrere verschiedene Leucht- Stoffe, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen emittieren, umfassen kann.
Beispiele für Leuchtstoffe sind Metalloxide, Metallhalide, Me tallsulfide, Metallnitride und andere. Diese Verbindungen kön nen 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) S1O4 verwendet werden. Weitere Leuchtstoffe können auf MSi04:Eu2+, worin M Ca, Sr oder Ba sein kann, basieren. Durch Auswahl der Kationen mit einer angemessenen Konzentration kann eine er wünschte Konversionswellenlänge ausgewählt werden. Viele wei tere Beispiele von geeigneten Leuchtstoffen sind bekannt.
Gemäß Anwendungen kann das Leuchtstoffmaterial, beispielsweise ein Leuchtstoffpulver, in ein geeignetes Matrixmaterial einge bettet sein. Beispielsweise kann das Matrixmaterial eine Harz oder Polymerzusammensetzung wie beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz umfassen. Die Größe der Leuchtstoffteil- chen kann beispielsweise in einem Mikrometer- oder Nanometer bereich liegen.
Fig. 1A zeigt eine Draufsicht auf ein Beispiel für ein opto elektronisches Bauelement 10. Das optoelektronische Bauelement 10 umfasst eine Vielzahl lichtemittierender Bereiche 100i,
IOO2, ..·, 100n- Das optoelektronische Bauelement 10 weist dar über hinaus hervorstehende Mikrodrähte 101 auf, die jeweils zwischen einzelnen lichtemittierenden Bereichen 100i, ..., 100n angeordnet sind. Die Mikrodrähte stehen von einer Hauptober fläche 91 eines Trägersubstrats 90 hervor. Beispielsweise kön nen sie sich senkrecht oder annähernd senkrecht zu einer Hauptoberfläche oder lichtemittierenden Oberfläche der licht emittierenden Bereiche erstrecken.
Beispielsweise sind die einzelnen lichtemittierenden Bereiche 100 durch einzelne optoelektronische Halbleiterchips reali siert. Diese können beispielsweise einen jeweils unterschied lichen oder identischen Aufbau haben. Es ist aber auch mög lich, dass einem optoelektronischen Halbleiterchip mehrere lichtemittierende Bereiche oder Pixel zugeordnet sind, die durch die Mikrodrähte jeweils voneinander getrennt sind. Dies wird nachfolgend in Fig. IC sowie 9 näher veranschaulicht wer den .
Ein Beispiel für einen Aufbau der Halbleiterchips wird unter Bezugnahme auf Fig. 2A beschrieben werden. Das Trägersubstrat 90 kann beispielsweise ein isolierendes Substrat oder ein Halbleitersubstrat sein. Beispielsweise kann das Trägersub strat 90 ein Siliziumsubstrat sein, in welchem weitere Schalt kreiskomponenten, insbesondere zur Kontaktierung oder Ansteue rung der einzelnen lichtemittierenden Bereiche 100 angeordnet sind. Das Trägersubstrat 90 kann auch als ein Zwischensubstrat ausgestaltet sein, welches auf einem weiteren Substrat, das beispielsweise Komponenten zur Ansteuerung der einzelnen lichtemittierenden Bereiche 100 enthält, angeordnet ist. In diesem Fall kann das Zwischensubstrat elektrische Verbindungs leitungen zum Verbinden der lichtemittierenden Bereiche mit Komponenten der Ansteuerschaltungen umfassen.
Die lichtemittierenden Bereiche können jeweils in beliebiger Anordnung angeordnet sein. Beispielsweise können sie in Reihen und Spalten, wie in Fig. 1A dargestellt angeordnet sein. Sie können jedoch auch, je nach Anwendungsfall, alternative Anord nungsmuster verwirklichen. Die Form der lichtemittierenden Be reiche muss auch nicht notwendigerweise rechteckig oder quad- ratisch sein. Je nach Ausgestaltung können die einzelnen lichtemittierenden Bereiche auch eine beliebige andere Form aufweisen, beispielsweise rund, oval, drei- oder mehreckig.
Die lichtemittierenden Bereiche 100 können durch optoelektro nische Halbleiterchips realisiert sein. Die optoelektronischen Halbleiterchips können auch auf organischen Halbleitermateria lien basieren. Weiterhin können auch andere Arten der Lichter zeugung als durch Rekombination von Löchern und Elektronen im Halbleitermaterial verwendet werden.
Wie in Fig. 1A veranschaulicht, sind zwischen einzelnen licht emittierenden Bereichen 100 von einer Hauptoberfläche 91 des Trägersubstrats 90 hervorstehende Mikrodrähten 101 angeordnet. Dabei ist zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen 100 jeweils eine Vielzahl von Mikrodrähten 101 angeordnet. Ei ne Vielzahl von Mikrodrähten 101 ist zu einer Mikrodraht- Anordnung 102 angeordnet. Beispielsweise kann eine Mikrodraht- Anordnung 102 linienartig ausgebildet sein. Eine Mikrodraht- Anordnung in Form einer Linie kann beispielsweise eine Gerade darstellen. Alternativ kann jedoch eine Mikrodraht-Anordnung 102 in Form einer Linie eine Vielzahl von anderen geometri schen Formen, beispielsweise eine gekrümmte Linie darstellen. Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1A sind Mikrodraht- Anordnungen 102 derartig ausgebildet, dass sie eine Art Trenn linie zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen dar stellt. Das heißt, im Inneren der Anordnung lichtemittierender Bereiche ist ein einzelner lichtemittierender Bereich voll ständig von Mikrodraht-Anordnungen 102 umgeben. Beispielsweise können die Mikrodraht-Anordnungen Linien sein, die parallel zur X- und zur Y-Richtung verlaufen und somit die lichtemit tierenden Bereiche jeweils in X- und in Y-Richtung voneinander trennen . Die lichtemittierenden Bereiche 100 können beispielsweise eine Breite s von mehr als 1 ym, beispielsweise auch mehr als 10 ym haben. Die Breite s kann kleiner als 200 ym sein. Die Breite s kann beispielsweise eine Abmessung in X- oder in Y-Richtung bezeichnen .
Ein Durchmesser der Mikrodrähte kann 600 nm bis 1500 nm betra gen. Ein Abstand der Mikrodrähte kann jeweils 0,1 ym bis 15 ym betragen. Der Abstand der Mikrodrähte kann unabhängig von dem Durchmesser der Mikrodrähte ausgewählt werden.
Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1A ist vorgesehen, dass zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen jeweils ei ne Anordnung von Mikrodrähten 102 oder Mikrodrahtreihe vorge sehen ist.
Gemäß der Ausführungsform von Fig. 1B sind jeweils zwei Mikro- draht-Anordnungen 102 oder Mikrodrahtreihen zwischen zwei be nachbarten lichtemittierenden Bereichen 100 vorgesehen. Bei spielsweise können die beiden Mikrodraht-Anordnungen zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen parallel zueinander verlaufen. Es ist jedoch offensichtlich, dass, insbesondere im Falle einer anderen Anordnung von lichtemittierenden Berei chen, oder geometrischen Form der Mikrodraht-Anordnung, die benachbarten Mikrodraht-Anordnungen nicht parallel zueinander verlaufen müssen.
Fig. IC zeigt eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Bau element 10 gemäß weiteren Ausführungsformen. In dem in Fig. IC gezeigten optoelektronischen Bauelementen ist eine Vielzahl von lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2,... 100n einem einzi gen Halbleiterchip (nicht gezeigt in Fig. IC) zugeordnet. Es ist auch möglich, dass mehrere lichtemittierende Bereiche meh reren Halbleiterchips zugeordnet sind. Die Anzahl lichtemit- tierender Bereiche bzw. Pixel ist in diesem Fall größer als die Anzahl an Halbleiterchips. Anders als in Fig. 1A gezeigt verlaufen hier die Mikrodrahtreihen 102 nicht ausschließlich zwischen benachbarten Halbleiterchips sondern können auch über den Halbleiterchips verlaufen, so dass die emittierende Ober fläche der Halbleiterchips durch die Mikrodrahtreihen 102 un terteilt wird. Dies wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 9A und 9B näher erläutert werden. Die weiteren Einzel heiten des optoelektronischen Bauelements 10 sind ähnlich wie in Fig. 1A und 1B dargestellt. Auch hier ist jeweils eine Vielzahl von Mikrodrähten zwischen benachbarten lichtemittie renden Bereichen angeordnet.
Fig. 2A zeigt eine Querschnittsansicht durch Komponenten eines optoelektronischen Bauelements bei der Herstellung des opto elektronischen Bauelements gemäß Ausführungsformen. Lichtemit tierende Bereiche 100i, IOO2 sind auf der ersten Hauptoberflä che 91 eines geeigneten Trägersubstrats 90 angeordnet. Bei spielsweise kann das Trägersubstrat 90 isolierend sein oder eine isolierende Schicht im Bereich der ersten Hauptoberfläche 91 aufweisen. Lichtemittierende Bereiche 100i, IOO2 können bei spielsweise durch optoelektronische Halbleiterchips realisiert sein .
Die optoelektronischen Halbleiterchips können beispielsweise eine erste Halbleiterschicht 110 sowie eine zweite Halbleiter schicht 120 aufweisen, die in vertikaler Richtung übereinan- dergestapelt sind. Beispielsweise kann die erste Halbleiter schicht 110 vom ersten Leitfähigkeitstyp, z.B. n-Typ sein, und die zweite Halbleiterschicht 120 ist von einem zweiten Leitfä higkeitstyp, beispielsweise p-Typ. Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht 110 angrenzend an die erste Hauptober fläche 91 angeordnet sein und über einen ersten Kontaktbereich 115 sowie eine elektrische Verbindung 116 mit einem Kontakte- lement 95 elektrisch leitend verbunden sein. Die zweite Halb leiterschicht kann beispielsweise auf der dem Trägersubstrat 90 abgewandten Seite angeordnet sein und über einen Via- Kontakt 126 mit einem zweiten Kontaktbereich 125 elektrisch leitend verbunden sein. Ein isolierendes Material 127 kann den Via-Kontakt 126 von angrenzendem Halbleitermaterial isolieren.
Beispielsweise kann der zweite Kontaktbereich 125 in geeigne ter Weise, beispielsweise vor oder hinter der dargestellten Zeichnungsebene mit einem weiteren Kontaktbereich (nicht dar gestellt) elektrisch leitend verbunden sein. Die erste und die zweite Halbleiterschicht 110, 120 können beispielsweise durch epitaktisches Wachsen auf einem Wachstumssubstrat (nicht dar gestellt) hergestellt worden sein. Selbstverständlich können die optoelektronischen Halbleiterchips in anderer Weise reali siert sein. Insbesondere können die elektrischen Kontakte in anderer Weise ausgeführt sein.
Gemäß Ausführungsformen können die erste und die zweite Halb leiterschicht 110, 120 durch ein geeignetes Verfahren von dem Wachstumssubstrat gelöst worden sein und anschließend auf dem Trägersubstrat 90 aufgebracht worden sein. Gemäß weiteren Aus führungsformen können zusätzlich zu den dargestellten Schich ten weitere Schichten oder das Wachstumssubstrat vorhanden sein. In diesem Fall umfasst beispielsweise der optoelektroni sche Halbleiterchip sowohl Wachstumssubstrat als auch erste und zweite Halbleiterschichten 110, 120. Darüber hinaus kann der lichtemittierende Bereich 100i, IOO2 durch beliebig anders artig gestaltete optoelektronische Halbleiterchips und auch in sonstiger anderer Weise ausgeführt sein. Die lichtemittieren den Bereiche 100i, IOO2 können weiterhin mit einer Passivie rungsschicht 96 bedeckt sein, die beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder eine Mischung von beiden enthalten kann. In einem nächsten Schritt werden Mikrodrähte 101 zwischen den lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 ausgebildet. Die Mikro drähte 101 haben eine Länge hi, die größer ist als die Höhe h2 der Halbleiterchips. Beispielsweise beträgt die Länge hi 2 bis 200 ym und die Höhe ϊr 1 bis 20 ym oder weniger, beispielsweise 1 bis 10 ym oder 1 bis 5 ym. Die Mikrodrähte können beispiels weise über der Passivierungsschicht 96 aufgebracht sein.
Ein Verfahren zum Aufbringen der Mikrodrähte 101 wird später unter Bezugnahme auf Fig. 7A und 7B beschrieben werden. Die Mikrodrähte 101 haben beispielsweise einen Durchmesser d von 600 bis 1500 nm, insbesondere 0,8 bis 1,2 ym. Die Länge hi der Mikrodrähte kann beispielsweise 2 bis 200 ym betragen. Die Mikrodrähte können beispielsweise ein Metall, beispielsweise Silber, Kupfer oder Aluminium oder eine geeignete Verbindung oder Legierung enthalten oder aus diesen Materialien herge stellt sein. Gegebenenfalls können die Mikrodrähte noch eine Schutzschicht aufweisen. Beispielsweise kann die Schutzschicht Aluminiumoxid (AI2O3) enthalten, wenn die Mikrodrähte 101 Alu minium enthalten. Beispielsweise kann die Schutzschicht durch ein ALD-Verfahren („atomic layer deposition") aufgebracht wer den .
Fig. 2B zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Anordnung. Gemäß Ausführungsformen kann beispielsweise ein optisch iso lierendes Material 130 in den Zwischenraum zwischen benachbar ten Mikrodrähten eingefüllt werden. Das optisch isolierende Material 130 ist beispielsweise geeignet, Licht zu reflektie ren. Zusätzlich oder alternativ kann das optisch isolierende Material auch Licht absorbieren. Beispielsweise kann das op tisch isolierende Material 130 ein geeignetes Vergussmaterial, beispielsweise Silikon- oder Epoxidharz mit metallischen Teil chen oder lichtabsorbierenden Zusätzen enthalten. Beispiele für die metallischen Teilchen sind beispielsweise kleine Sil- berteilchen/Silberflitter . Ein Beispiel für einen lichtabsor bierenden Zusatz ist TiCt- Fig. 2C zeigt ein Beispiel für eine sich ergebende Querschnittsansicht.
Die Mikrodrähte weisen, aufgrund ihres geringen Durchmessers, eine hohe Oberflächenenergie auf. Entsprechend bildet sich beispielsweise bei Einfüllen eines geeigneten optisch isolie renden Materials 130 zwischen benachbarten Reihen von Mikro drähten, jeweils eine Haut aus, wie später unter Bezugnahme auf Fig. 2E beschrieben wird.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann anschließend ein Konver ter über den lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 aufge bracht werden. Beispielsweise kann der Konverter durch eine konverterhaltige Vergussmasse realisiert sein, d.h. eine Harz oder Polymerzusammensetzung wie beispielsweise ein Silikon oder ein Epoxidharz, in dem ein geeigneter Leuchtstoff enthal ten ist. Beispielsweise kann, wie in Fig. 2D dargestellt ist, jeweils ein unterschiedliches Konvertermaterial über benach barten lichtemittierenden Bereichen 100i und IOO2 aufgebracht sein. Beispielsweise kann die erste konverterhaltige Verguss masse 132 über dem ersten lichtemittierenden Bereich 100i einen Leuchtstoff, der Licht einer ersten Farbe, beispielsweise Gelb, emittiert, enthalten, und die zweite konverterhaltige Vergussmasse 134 über dem zweiten lichtemittierenden Bereich IOO2 enthält einen Leuchtstoff, der Licht einer zweiten Farbe, beispielsweise Grün emittiert.
Bei der in Fig. 2D gezeigten Anordnung wird durch die Mikro drähte 101 ein seitliches Wegfließen der ersten Vergussmasse 132 oder der zweiten konverterhaltige Vergussmasse 134 verhin dert. Weiterhin wird durch die Anordnung der Mikrodrähte zwi schen benachbarten lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 die optische Trennung der beiden lichtemittierenden Bereiche 100i, IOO2 verbessert. Durch die zusätzliche Anordnung des optisch isolierenden Materials 130 zwischen den benachbarten Reihen von Mikrodrähten 101 wird zudem die optische Isolierung zwi schen den beiden lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 noch erhöht. Die Mikrodrähte reduzieren somit ein Übersprechen und dienen weiterhin als hocheffektive Begrenzer für die Trenn schichten .
Fig. 2E zeigt schematisch eine Draufsicht auf einen Teil des optoelektronischen Bauelements mit zwei benachbart zueinander angeordneten Reihen 102 von Mikrodrähten 101. Der Abstand f benachbarter Mikrodrähte 101 beträgt beispielsweise 0,1 ym bis 15 ym. der Durchmesser d beträgt etwa 600 bis 1500 nm, bei spielsweise 0,8 bis 1,2 ym. Die Mikrodrähte weisen eine sehr hohe Oberflächenenergie auf. Entsprechend bildet sich bei Ein füllen des optisch isolierenden Materials 130 bei geeigneter Auswahl der Viskosität jeweils eine Haut 131 zwischen benach barten Mikrodrähten 101 aus, und ein seitliches Wegfließen des optisch isolierenden Materials kann vermieden werden. Bei spielsweise kann die Viskosität des einzufüllenden Materials, beispielsweise des optischen Isolators, in Abhängigkeit vom Durchmesser und Abstand der Mikrodrähte derart bemessen wer den, dass ein seitliches Wegfließen vermieden wird. Umgekehrt können Durchmesser und/oder Abstand der Mikrodrähte in Abhän gigkeit von der Viskosität des einzufüllenden Materials in analoger Weise bemessen werden. Beispielsweise kann eine Vis kosität des optisch isolierenden Materials mehr als 10 mPa s oder mehr als 100 mPa s betragen.
Fig. 2F veranschaulicht die Situation in einem Fall, in dem eine erste Vergussmasse 132 auf der linken Seite der Mikro- draht-Anordnung 102 und eine zweite Vergussmasse 134 auf einer rechten Seite der Mikrodraht-Anordnung 102 aufgebracht wird. Auch hier bildet sich aufgrund der Viskosität der jeweiligen Vergussmassen 132, 134, der hohen Oberflächenenergie der
Mikrodrähte sowie dem geeigneten Abstand zwischen benachbarten Mikrodrähten eine Haut 131 aus, so dass eine Durchmischung der konverterhaltige Vergussmassen oder ein seitliches Wegfließen jeweils verhindert wird.
Als Ergebnis ist es möglich, einen sehr geringen Abstand a zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen 100i,
1002vorzusehen . Wenn die lichtemittierenden Bereiche 100i, IOO2 jeweils durch separate Halbleiterchips realisiert sind, kann der Abstand mindestens 5 ym oder mehr als 20 ym betragen. Der Abstand kann beispielsweise kleiner als 100 ym sein. Der Ab stand ist, wie in Fig. 2D gezeigt, zwischen benachbarten Kan ten oder Seiten der lichtemittierenden Bereiche gemessen. Be ziehen sich die lichtemittierenden Bereiche 100i, IOO2 auf je weils unterschiedliche Pixel, die einem Halbleiterchip 200 zu geordnet sind, wie beispielsweise in Bezug auf die Figuren 9A und 9B beschrieben werden wird, so ist die untere Grenze des Abstands durch den Durchmesser der Mikrodrähte bestimmt. Der Abstand verschiedener lichtemittierender Bereiche bzw. Pixel kann in diesem Fall größer als 0 ym, beispielsweise größer als 2 ym sein. Der Abstand verschiedener lichtemittierender Berei che kann beispielsweise kleiner als 10 ym sein.
Gleichzeitig können über den einzelnen lichtemittierenden Be reichen unterschiedliche Konvertermaterialien angeordnet wer den. Die dargestellte Anordnung mit lichtemittierenden Berei chen und Mikrodrähten zwischen den lichtemittierenden Berei chen können auch mit Konvertern, die in anderer Weise als durch die beschriebene konverterhaltige Vergussmasse reali siert sind, durchgeführt werden.
Die Fig. 3A und 3B zeigen Abwandlungen des in Fig. 2D darge stellten optoelektronischen Bauelements. Wie in Fig. 3A darge- stellt ist, kann beispielsweise der Zwischenraum zwischen be nachbarten Mikrodrahtreihen 102 nicht mit einem optisch iso lierenden Material 130 gefüllt sein. Beispielsweise kann der Zwischenraum zwischen benachbarten Mikrodrahtreihen 102 nicht absichtlich gefüllt sein. Der Zwischenraum 136 kann beispiels weise leer sein oder kein Material enthalten, das beispiels weise von der ersten oder der zweiten konverterhaltige Ver gussmasse 132, 134 verschieden ist. Bei der in Fig. 3A darge stellten Anordnung wird eine zufriedenstellende optische Iso lierung durch die Anwesenheit der jeweils benachbarten Mikro- draht-Anordnungen 102 oder Mikrodrahtreihen sichergestellt.
Ein seitliches Abfließen der ersten oder der zweiten konvert erhaltige Vergussmasse 132, 134 kann aufgrund der hohen Ober flächenenergie der Mikrodrähte 101 verhindert werden. Gegebe nenfalls kann beispielsweise der Durchmesser oder Abstand der Mikrodrähte 101 entsprechend der Viskosität der konverterhal tige Vergussmassen ausgewählt werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen, wie beispielsweise in Fig. 3B dargestellt, kann eine zusätzliche Mikrodrahtreihe zwischen den zwischen jeweils zwei lichtemittierenden Berei chen angeordneten Mikrodrahtreihen vorgesehen werden. Im Er gebnis können somit drei oder mehr Mikrodrähte zwischen be nachbarten lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 vorgesehen sein .
Fig. 4A zeigt ein Beispiel für eine Draufsicht auf einen Teil des optoelektronischen Bauelements. Die Mikrodraht-Anordnungen 102 sind jeweils derart angeordnet, dass sie einen lichtemit tierenden Bereich 100i, IOO2 umgeben. Weiterhin ist eine zu sätzliche Anordnung 103 zwischen der Mikrodrahtreihe 102, die jeweils die lichtemittierenden Bereiche umgibt, angeordnet. Hierdurch kann die optische Isolierung zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen verbessert werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen können die einzelnen Mikro drähte 101 dergestalt angeordnet werden, dass, wie beispiels weise in Fig. 4B gezeigt ist, die Mikrodrähte 101, die jeweils zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 liegen, versetzt zueinander angeordnet sind. Genauer gesagt, sind zwischen den dargestellten lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 die Y-Positionen der Mikrodrähte 101 jeweils so aus gewählt, dass diese jeweils versetzt zueinander angeordnet sind .
Gemäß Ausführungsformen, die beispielsweise in Fig. 5A darge stellt sind, ist zwischen benachbarten lichtemittierenden Be reichen 100i, IOO2 jeweils nur eine Mikrodrahtreihe oder Anord nung 102 aus Mikrodrähten 101 vorgesehen. Dadurch können lichtemittierende Bereiche bei kleinerem Abstand zueinander angeordnet werden. Auch hier ist es möglich, eine erste Ver gussmasse 132, die beispielsweise einen ersten Leuchtstoff enthält, über dem lichtemittierenden Bereich 100i aufzubringen. Weiterhin ist es möglich, eine zweite Vergussmasse 134, die einen zweiten Leuchtstoff enthält, über dem zweiten lichtemit tierenden Bereich IOO2 aufzubringen.
Dies ist beispielsweise in Fig. 5B dargestellt. In ähnlicher Weise wie in Fig. 2F dargestellt, werden die beiden konverter haltige Vergussmassen 132, 134 durch die hohe Oberflächenener gie der Mikrodrähte voneinander getrennt. Fig. 5C zeigt eine Draufsicht auf einen Teil des optoelektronischen Bauelements in einem Fall, in dem nur eine Mikrodrahtreihe oder Anordnung 102 aus Mikrodrähten 101 zwischen benachbarten lichtemittie renden Bereichen 100i, IOO2 angeordnet ist.
Auch bei Anwesenheit nur einer Mikrodrahtreihe, wie beispiels weise in Fig. 5A oder 5B veranschaulicht, kann beispielsweise ein optisch isolierendes Material 130 oder eine Vergussmasse 135 entlang einer Mikrodrahtreihe aufgebracht werden, wie in Fig. 6A gezeigt ist. Das optisch isolierende Material 130 oder die Vergussmasse 135 wird dabei beispielsweise durch eine Dis pensereinrichtung derart aufgebracht, dass sie den Zwischen raum zwischen benachbarten Mikrodrähten 101 ausfüllt. Infolge der hohen Oberflächenenergie der Mikrodrähte 101 bildet sich hier wieder eine Haut 131 aus, durch die ein Abfließen des op tisch isolierenden Materials 130 oder der Vergussmasse 135 zur Seite hin verhindert wird. Beispielsweise können Viskosität des optisch isolierenden Materials 130 oder der Vergussmasse 135, Durchmesser der Mikrodrähte 101 sowie Abstand der Mikro drähte 101 untereinander derart ausgewählt sein, dass ein seitliches Wegfließen des optisch isolierenden Materials 130 verhindert wird.
Anstelle des optisch isolierenden Materials 130 kann auch ein anderes Material, durch das beispielsweise die konverterhalti ge Vergussmassen 132, 134 voneinander getrennt werden können, eingebracht werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das optisch isolierende Material 130, die Vergussmasse 135 oder ein anderes Trennmaterial durch ein elektrophoretisches Ab scheideverfahren („EPD" - electrophoretic deposition) einge bracht werden, bei dem die einzelnen Mikrodrähte mit einer ge eigneten Spannung beaufschlagt werden. Dabei lagert sich bei spielsweise das optisch isolierende Material 130 an den Elekt roden, d.h. den Mikrodrähten ab. Entsprechend kann zwischen benachbarten Mikrodrähten das optisch isolierende Material 130 ausgebildet werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es möglich, die gesamte Anordnung mit dem optisch isolierenden Material 130 oder der Vergussmasse 135 oder einem anderen Trennmaterial zu fluten und anschließend auszuwaschen. Dabei lässt sich zwischen den benachbarten Mikrodrähten 101 das Ma terial nicht herauslösen, so dass sich ein wie beispielsweise in Fig. 6A dargestellter Steg zwischen benachbarten Mikrodräh ten 101 ausbildet.
Die in Fig. 6A dargestellten Ausführungsformen können mit den Ausführungsformen von Fig. 5A und 5B kombiniert werden.
Gemäß Ausführungsformen kann das optoelektronische Bauelement 10 auch in der Weise verwirklicht werden, dass bei Anwesenheit nur einer oder auch zwei Mikrodrahtreihen 102 zwischen benach barten lichtemittierenden Bereichen 100i, IOO2 eine konverter haltige Vergussmasse 132 über nur einem der beiden lichtemit tierenden Bereiche eingebracht wird. Dies ist beispielsweise in Fig. 6B veranschaulicht. Hier ist die erste konverterhalti ge Vergussmasse über dem lichtemittierenden Bereich 100i ange ordnet. Der lichtemittierende Bereich IOO2 emittiert unkonver- tiertes Licht. Wieder wird aufgrund der in Fig. 6A beschriebe nen Hautbildung ein seitliches Abfließen der konverterhaltigen Vergussmasse 132 verhindert.
Fig. 7A zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Be reichs des optoelektronischen Bauelements bei Herstellung der Mikrodrähte. Beispielsweise wird eine Keimschicht 140 über ei ner Oberfläche, auf der die Mikrodrähte auszubilden sind, aus gebildet. Beispielsweise kann die Keimschicht 140 direkt auf der Passivierungsschicht 96 angeordnet werden. Ein Photore sistmaterial 142 wird über der sich ergebenden Oberfläche auf gebracht und strukturiert, beispielsweise durch Aufschleudern (Spin-Coating) oder Aufsprühen (Spray-Coating) . Das Photore sistmaterial 142 deckt die Bereiche, auf denen keine Mikro drähte zu wachsen sind, ab und lässt die Bereiche, auf denen die Mikrodrähte auszubilden sind, unbedeckt. Sodann wird eine strukturierte Folie oder Filterfolie 144 über der sich erge benden Oberfläche angeordnet. Die strukturierte Folie enthält einen Kunststoff, beispielsweise Polyethylenterephthalat, in dem eine Vielzahl von linearen Löchern 146 oder Filterporen angeordnet sind. Prinzipiell wachsen Mikrodrähte galvanisch an den Positionen der Löcher, wenn die Keimschicht 140 an dieser Stelle nicht durch das Photoresistmaterial 142 abgedeckt ist. Eine Dicke der strukturierten Folie 144 kann beispielsweise 100 bis 500 ym betragen. Die linearen Filterporen haben bei spielsweise einen Durchmesser von einigen wenigen Mikrometern.
Sodann wird ein Elektrolyt 148 in geeigneter Weise über der Oberfläche der Folie 144 eingebracht. Beispielsweise kann ein mit dem Elektrolyten 148 getränkter Tampon auf die Oberfläche der Folie 144 platziert werden. Durch dieses Verfahren lassen sich Mikrodrähte, beispielsweise aus einem leitenden Material an Positionen, die den Positionen der Löcher 146 entsprechen, galvanisch aufwachsen. An Stellen, an denen die Keimschicht 140 durch das Photoresistmaterial 142 abgedeckt ist, findet kein Wachstum statt. Fig. 7B zeigt eine perspektivische An sicht eines Beispiels für eine strukturierte Folie 144. Nach Beendigung des Verfahrens kann die strukturierte Folie 144 entfernt werden, beispielsweise durch Auflösen in einem geeig neten Lösungsmittel. Beispiele für das durch dieses Verfahren zu wachsende Material umfassen Kupfer, Gold, Silber, Platin, Nickel, Zinn. Selbstverständlich können auch andere Verfahren zur Ausbildung von Mikrodrähten verwendet werden.
Fig. 8 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauele ments umfasst das (S100) Anordnen einer Vielzahl lichtemittie render Bereiche auf einem Trägersubstrat, und das (S110) Aus bilden einer Vielzahl von Mikrodrähten, die jeweils zwischen einzelnen lichtemittierenden Bereichen angeordnet sind. Die Mikrodrähte stehen, bezogen auf eine Hauptoberfläche des Trä gersubstrats, senkrecht hervor. Gemäß Ausführungsformen kann das Verfahren weiterhin (S120) das Aufbringen einer konverter- haltigen Vergussmasse über einem der lichtemittierenden Berei che umfassen, wobei die konverterhaltige Vergussmasse an die Mikrodrahtreihe, die den lichtemittierenden Bereich umgibt, angrenzt .
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Verfahren (S115) weiterhin das Aufbringen eines optisch isolierenden Materials (130) zwischen benachbarten Mikrodrahtreihen (102, 103) oder entlang einer Mikrodrahtreihe umfassen. Das Aufbringen des op tisch isolierenden Materials kann beispielsweise vor oder nach Aufbringen der konverterhaltigen Vergussmasse stattfinden.
Fig. 9A zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines optoelektronischen Bauelements 10 oder eines Werkstücks zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß weite ren Ausführungsformen. Ein Halbleiterchip 200 ist auf der ers ten Hauptoberfläche 91 eines geeigneten Trägersubstrats 90 an geordnet. Der Halbleiterchip kann beispielsweise eine erste Halbleiterschicht 110 und eine zweite Halbleiterschicht 120 aufweisen. Der Aufbau des Halbleiterchips 200 und seine Anord nung auf dem Trägersubstrat 90 kann ähnlich gestaltet sein, wie beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 2A beschrieben worden ist. Gemäß den in Fig. 9A dargestellten Ausführungsfor men sind die Mikrodrähte 101 über dem Halbleiterchip 200 ange ordnet. Beispielsweise können die Mikrodrähte 101 auf der Pas sivierungsschicht 96 angeordnet sein. Aufbau, Anordnung und Herstellung der Mikrodrähte können ähnlich wie unter Bezugnah me auf die vorhergehenden Figuren beschrieben ausgestaltet sein. Beispielsweise können unterschiedliche konverterhaltige Vergussmassen 132, 134 jeweils zwischen den Mikrodrahtreihen aus Mikrodrähten 101 angeordnet sein. Gemäß den in Figur 9A dargestellten Ausführungsformen sind auch hier Mikrodrähte zwischen den einzelnen lichtemittierenden Bereichen 100i, 1002, IOO3, IOO4 angeordnet. Die Mikrodrähte stehen gegenüber einer Hauptoberfläche 91 des Trägersubstrats 90 hervor. Gemäß Fig.
9A entsprechen die einzelnen lichtemittierenden Bereichen je weils Pixeln, von denen jeweils mehrere einem Halbleiterchip 200 zugeordnet sind.
Fig. 9B zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektroni¬ schen Bauelements 10 oder eines Werkstücks zur Herstellung ei¬ nes optoelektronischen Bauelements gemäß weiteren Ausführungs¬ formen. Hier ist ein Teil der Mikrodrähte 101 zwischen benach barten Halbleiterchips 200 angeordnet. Ein weiterer Teil der Mikrodrähte ist über den jeweiligen Halbleiterchips 101 ange¬ ordnet. Die Mikrodrähte 101 können jeweils über der Passivie¬ rungsschicht 96 angeordnet sein. Weitere Komponenten des opto- elekronischen Bauelements sind beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 2B oder 5A beschrieben worden. Beispielsweise können unterschiedliche konverterhaltige Vergussmassen 132, 134 je¬ weils zwischen den Mikrodrahtreihen aus Mikrodrähten 101 ange ordnet werden, analog zur Darstellung in Fig. 9A.
Fig. 10 zeigt eine elektrische Vorrichtung 20, die das be¬ schriebene optoelektronische Bauelement 10 enthält. Beispiels¬ weise kann die elektrische Vorrichtung 20 ein Autoscheinwerfer sein, bei dem einzelne lichtemittierende Bereiche 100i,
1002,...100n nach Bedarf ein- oder ausgeschaltet werden können. Gemäß weiteren Beispielen kann die elektrische Vorrichtung 20 eine allgemeine Beleuchtungsvorrichtung sein, in der gezielt je nach Bedarf bestimmte lichtemittierende Bereiche 100 ein- oder ausgeschaltet werden können. Je nach Leuchtstoff der an den jeweils ein- oder ausgeschalteten lichtemittierenden Be reich angrenzenden Konverterschicht 132, 134 können unter schiedliche Farben des emittierten Lichts oder auch unter schiedliche Farbtemperaturen (warmweiß, kaltweiß) eingestellt werden . Dadurch, dass das optoelektronische Bauelement 10 gemäß Aus führungsformen senkrecht hervorstehende Mikrodrähte aufweist, findet eine verbesserte optische Trennung statt, und ein Über sprechen zwischen benachbarten Pixeln oder lichtemittierenden Bereichen kann verringert werden. Als Ergebnis kann ein hoher Kontrast erzielt werden. Weiterhin kann bei verschiedenen Kon verterbereichen eine bessere Farbreinheit erreicht werden. Darüber hinaus stellen die Mikrodrähte eine wirkungsvolle me chanische Barriere dar, durch die aufgebrachte Schichten be grenzt werden. Als Folge kann unter anderem der Abstand der lichtemittierenden Bereiche verringert werden, wodurch ein optoelektronisches Bauelement 10 mit kompakterer Größe erzielt werden kann. Wie aus der Detailbeschreibung von Ausführungs formen hervorgeht, kann das beschriebene Prinzip, dass benach barte lichtemittierende Bereiche durch Mikrodrähte voneinander getrennt werden, unabhängig von der genauen Art der Photonen erzeugung realisiert werden.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Optoelektronisches Bauelement
20 Elektrische Vorrichtung
90 Trägersubstrat
91 erste Hauptoberfläche des Trägersubstrats
92 zweite Hauptoberfläche des Trägersubstrats
95 Kontaktelement
96 Klarvergussmasse
100i...l00n lichtemittierender Bereich
101 Mikrodraht
102 Mikrodraht-Anordnung
103 zusätzliche Mikrodraht-Anordnung
110 erste Halbleiterschicht
115 erster Kontaktbereich
116 elektrische Verbindung
120 zweite Halbleiterschicht
125 zweiter Kontaktbereich
126 Via-Kontakt
127 isolierendes Material
130 optisch isolierendes Material
131 Haut
132 erste konverterhaltige Vergussmasse
134 zweite konverterhaltige Vergussmasse
135 Vergussmaterial
136 Zwischenraum
140 Keimschicht
142 Photoresistmaterial
144 strukturierte Folie
146 Löcher
148 Elektrolyt
200 Halbleiterchip

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Optoelektronisches Bauelement (10) umfassend:
eine Vielzahl lichtemittierender Bereiche (100i, ...100n) , die auf einem Trägersubstrat (90) angeordnet sind, sowie
in Bezug auf eine Hauptoberfläche (91) des Trägersub¬ strats (90) hervorstehende Mikrodrähte (101), wobei jeweils zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen (100i,...100n) eine Vielzahl von Mikrodrähten (101) angeordnet ist.
2. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 1, bei dem die Mikrodrähte (101) jeweils einen Durchmesser von 600 nm bis 1500 nm und jeweils einen Abstand von 0,1 ym bis 15 ym ha¬ ben .
3. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Mikrodrähte (101) metallisches Material enthal¬ ten .
4. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor- hergenden Ansprüche, bei dem die Mikrodrähte (101) entlang mindestens einer Linie angeordnet sind, wobei sie eine Mikro¬ drahtreihe ausbilden.
5. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, bei dem die lichtemittierenden Bereiche (100i, ...100n) jeweils von Mikrodrahtreihen umgeben sind.
6. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 5, ferner mit einer konverterhaltigen Vergussmasse (132, 134) über mindestens einem der lichtemittierenden Bereiche
(100i,...100n) .
7. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 6, wo¬ bei die konverterhaltige Vergussmasse (132, 134) an die Mikro¬ drahtreihe, die den lichtemittierenden Bereich (100i,...100n) umgibt, angrenzt und von der Mikrodrahtreihe begrenzt wird.
8. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 6 oder 7, bei dem über benachbarten lichtemittierenden Bereichen (100i, ...100n) jeweils unterschiedliche konverterhaltige Verguss¬ massen (132, 134) vorliegen.
9. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der An¬ sprüche 5 bis 8, bei dem zwischen den Mikrodrahtreihen benach barter lichtemittierender Bereiche (100i,...100n) jeweils ein Zwischenraum (136) angeordnet ist.
10. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 9, bei dem der Zwischenraum (136) mit optisch isolierendem Material (130) gefüllt ist.
11. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 9 oder 10, ferner mit einer Anordnung (103) weiterer Mikrodrähte (101) im Zwischenraum.
12. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der An¬ sprüche 1 bis 4, bei dem jeweils genau eine Mikrodrahtreihe zwischen benachbarten lichtemittierenden Bereichen (100i,...100n) angeordnet ist.
13. Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 12, ferner mit einem Vergussmaterial (130, 135), das entlang der Mikrodrahtreihe angeordnet ist.
14. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, bei dem die lichtemittierenden Bereiche (100i, ...100n) optoelektronische Halbleiterchips umfassen.
15. Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, bei dem die Mikrodrähte (101) jeweils von elektrischen Komponenten des Bauelements isoliert sind.
16. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bau elements (10), umfassend:
Anordnen (S100) einer Vielzahl lichtemittierender Be reiche (100i, ...100n) auf einem Trägersubstrat (90); und
Ausbilden (S110) von, bezogen auf eine Hauptoberfläche des Trägersubstrats (90), senkrecht hervorstehenden Mikrodräh¬ ten (101), wobei zwischen benachbarten lichtemittierenden Be reichen (100i, ...100n) jeweils eine Vielzahl von Mikrodrähten an¬ geordnet ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Mikrodrähte (101) jeweils einen Durchmesser von 600 nm bis 1500 nm und je¬ weils einen Abstand von 0,1 ym bis 15 ym haben.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, bei dem die Mikro drähte (101) galvanisch ausgebildet werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Mikrodrähte (101) unter Verwendung einer strukturierten Kunststofffolie (144) ausgebildet werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die Mikrodrähte (101) entlang von Linien angeordnet sind und eine Mikrodrahtreihe ausbilden.
21. Verfahren nach Anspruch 20, ferner mit Aufbringen (S120) einer konverterhaltigen Vergussmasse (132, 134) über einem der lichtemittierenden Bereiche (100i, ...100n) , wobei die konverterhaltige Vergussmasse an die Mikrodrahtreihe, die den lichtemittierenden Bereich (100i,...100n) umgibt, angrenzt und von der Mikrodrahtreihe begrenzt wird.
22. Elektrische Vorrichtung (20) mit dem optoelektronischen Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
23. Elektrische Vorrichtung (20) nach Anspruch 22, wobei die elektrische Vorrichtung ein Kfz-Scheinwerfer oder eine allgemeine Beleuchtungsvorrichtung ist.
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