HERRMANN, Siegfried (Hauptstraße 24, Neukirchen, 94362, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils mit den folgenden Schritten - Anordnen eines Halbleiterschichtenstapels (101) mit einem pn-Übergang (104) auf einem Substrat (100), - laterales Strukturieren des Halbleiterschichtenstapels (101) in eine Vielzahl von Paaren erster Halbleiterkörper (1) und zweiter Halbleiterkörper (2), die in lateraler Richtung (1) beabstandet zueinander sind, - Ablösen des Substrats (100) von den Paaren erster Halbleiterkörper (1) und zweiter Halbleiterkörper (2), - Aufbringen zumindest eines Paars erster Halbleiterkörper (1) und zweiter Halbleiterkörper (2) auf einen Anschlussträger (3), der elektrische Anschlussstellen (4) und/oder zumindest eine Leiterbahn (5) aufweist, - elektrisches Verbinden der Halbleiterkörper (1) eines Paars erster Halbleiterkörper (1) und zweiter Halbleiterkörper (2) mittels der Anschlussstellen (3) und/oder der zumindest einen Leiterbahn (4), derart dass der pn-Übergang (104) des ersten Halbleiterkörpers (1) zum pn-Übergang (104) des zweiten Halbleiterkörpers (2) antiparallel geschaltet ist. 2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die zumindest eine Leiterbahn (3) nach dem Aufbringen und Testen des ersten Halbleiterkörpers (1) geschlossen ist. 3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Ablösen des Substrats (100) nach dem Aufbringen zumindest eines Paars erster Halbleiterkörper (1) und zweiter Halbleiterkörper (2) auf den Anschlussträger (3) erfolgt. 4. Optoelektronisches Halbleiterbauteil mit - einem Anschlussträger (3), der elektrische Anschlussstellen (4) und/oder zumindest eine Leiterbahn (3) aufweist, - einem ersten Halbleiterkörper (1), der einen pn-Übergang (104) aufweist, und - einem zweiten Halbleiterkörper (2), der einen pn-Übergang (104) aufweist, wobei - der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) gleichartig aufgebaut sind, - der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) die gleiche Dicke (d) aufweisen, - der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) mit zugeordneten elektrischen Anschlussstellen (3) leitend verbunden sind, und - der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) mittels der elektrischen Anschlussstellen (3) und/oder der zumindest einen Leiterbahn (4) derart verbunden sind, dass der pn-Übergang (104) des ersten Halbleiterkörpers (1) zum pn-Übergang (104) des zweiten Halbleiterkörpers (2) antiparallel geschaltet ist. 5. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem - der erste Halbleiterkörper (1) im Betrieb des Halbleiterbauteils zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist, und - der zweite Halbleiterkörper (2) als ESD-Schutzdiode für den ersten Halbleiterkörper (1) vorgesehen ist. 6. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem eine Grundfläche des ersten Halbleiterkörpers (1) größer ist als eine Grundfläche des zweiten Halbleiterkörpers (2) . 7. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Grundfläche des zweiten Halbleiterkörpers (2) höchstens 10 % der Grundfläche des ersten Halbleiterkörpers (1) beträgt. 8. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) eine Dicke (d) von höchstens 10 μπι aufweisen. 9. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) oberflächenmontierbar sind, wobei - der erste Halbleiterkörper (1) und der zweite Halbleiterkörper (2) an ihren dem Anschlussträger (3) zugewandten Bodenflächen Kontaktstellen (105) aufweisen. 10. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterkörper (1) an seiner dem Anschlussträger (2) abgewandten Oberseite eine Strahlungsaustrittsfläche (la) aufweist, durch die ein Großteil der vom ersten Halbleiterkörper (1) im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung tritt, wobei eine Stromverteilung zur Bestromung des pn-Übergangs (104) des ersten Halbleiterkörpers (1) vollständig unterhalb der Strahlungsaustrittsfläche (la) erfolgt. 11. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der erste Halbleiterkörper (1) an seiner dem Anschlussträger (2) abgewandten Oberseite frei von Metallisierungen, Kontaktstellen und Stromverteilungsbahnen ist . 12. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Anschlussträger (3) einen keramischen Grundkörper (30) umfasst, an dessen Außenflächen die Anschlussstellen (4, 112) und/oder die zumindest eine Leiterbahn (5) als strukturierte Metallisierungen aufgebracht sind. 13. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest eine Kontaktstelle (105) des ersten Halbleiterkörpers (1) und/oder des zweiten Halbleiterkörpers (2) mit einer Anschlussstelle (4, 112) des Anschlussträgers (3) mittels einer Leiterbahn (5) des Anschlussträgers (3) verbunden ist, die sich stellenweise unterhalb des Halbleiterkörpers (1, 2) erstreckt und stellenweise lateral beabstandet zum Halbleiterkörper (1, 2) ist. 14. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche mit - mehreren Paaren erster Halbleiterkörper (1) und zweiter Halbleiterkörper (2), die mittels Leiterbahnen (5) des Anschlussträgers (3) elektrisch leitend miteinander verbunden sind. 15. Optoelektronisches Halbleiterbauteil oder Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem auf der dem Anschlussträger (3) abgewandten Oberseite des zweiten Halbleiterkörpers (2) eine elektrisch leitende, insbesondere metallische, Schicht (200) angeordnet ist. |
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils und optoelektronisches Halbleiterbauteil
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterbauteils angegeben. Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil
angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils anzugeben, das besonders kostengünstig ist. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils wird in einem ersten Verfahrensschritt ein
Halbleiterschichtenstapel, der einen pn-Übergang umfasst, auf einem Substrat angeordnet. Beispielsweise wird der
Halbleiterschichtenstapel epitaktisch auf dem Substrat abgeschieden. Der Halbleiterschichtenstapel umfasst dabei vorzugsweise zumindest eine n-leitende Schicht und eine p- leitende Schicht. Zwischen der n-leitenden Schicht und der p- leitenden Schicht ist der pn-Übergang angeordnet. Der pn- Übergang umfasst vorzugsweise zumindest einen aktiven
Bereich, der zur Erzeugung oder zur Detektion
elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
Beispielsweise basiert der Halbleiterschichtenstapel auf einem III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial, das wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe wie beispielsweise AI, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie beispielsweise N, P, As, aufweist. Insbesondere umfasst der Begriff III/V-Verbindungs-Halbleitermaterial die Gruppe der binären, ternären und quarternären Verbindungen, die
wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid-Verbindungshalbleiter . N- leitende beziehungsweise p-leitende Schichten können durch entsprechende Dotierung des Halbleitermaterials erzeugt werden . Bei dem Substrat handelt es sich beispielsweise um ein
Aufwachssubstrat, das vorliegend unter anderem aus Saphir oder Silizium bestehen kann oder Saphir oder Silizium
enthalten kann. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird der Halbleiterschichtenstapel nach seinem Aufbringen auf dem Substrat lateral in eine Vielzahl von Paaren erster
Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper strukturiert. Laterales Strukturieren heißt dabei, dass der
Halbleiterschichtenstapel in die Vielzahl von Paaren erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper aufgeteilt wird, wobei die Paare in lateraler Richtung beabstandet zueinander sind. Die laterale Richtung ist dabei diejenige Richtung, die zu der Außenfläche des Substrats, auf welcher der Halbleiterschichtenstapel angeordnet ist, parallel verläuft .
Beispielsweise sind auch die ersten und zweiten
Halbleiterkörper jedes Paars nach dem lateralen Strukturieren in lateraler Richtung beabstandet zueinander angeordnet. Das heißt, zwischen dem ersten Halbleiterkörper und dem zweiten Halbleiterkörper befindet sich dann ein Graben, der sich von der dem Substrat abgewandten Oberseite des Halbleiterschichtenstapels bis zum Substrat oder bis in das Substrat hinein erstrecken kann. Die Strukturierung kann dabei beispielsweise mittels Ätzens von Mesagräben und/oder einem Lasertrennverfahren erfolgen. Durch die laterale
Strukturierung des Halbleiterschichtenstapels entstehen erste Halbleiterkörper und zweite Halbleiterkörper, die jeweils einen Bereich des pn-Übergangs des Halbleiterschichtenstapels umfassen. Das heißt, erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper weisen jeweils auch einen pn-Übergang auf. Nach dem lateralen Strukturieren sind die pn-Übergänge von erstem und zweiten Halbleiterkörper eines jeden Paares elektrisch voneinander isoliert.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird das Substrat von den Paaren erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper abgelöst. Das Ablösen des Substrats erfolgt dabei nach der lateralen Strukturierung des
Halbleiterschichtenstapels in die Vielzahl von Paaren erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper. Das Ablösen kann beispielsweise mittels Ätzens, Sägens, Schleifens und/oder einem Laser-Lift-Off-Verfahren erfolgen.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird zumindest ein Paar erster Halbleiterkörper und zweiter
Halbleiterkörper auf einen Anschlussträger aufgebracht. Das Aufbringen des Paares erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper kann dabei vor oder nach dem Ablösen des Substrats erfolgen. Der erste und der zweite
Halbleiterkörpers eines Paares werden dabei vorzugsweise gleichzeitig, also im gleichen Arbeitsschritt auf den
Anschlussträger aufgebracht. Bei dem Anschlussträger handelt es sich beispielsweise um eine Art Leiterplatte, welche elektrische Anschlussstellen und/oder zumindest eine Leiterbahn aufweist. Beispielsweise umfasst der Anschlussträger einen keramischen Grundkörper, an dessen Außenfläche die elektrischen Anschlussstellen und/oder die zumindest eine Leiterbahn beispielsweise in Form von strukturierten Metallisierungen aufgebracht sind. Der
keramische Grundkörper kann insbesondere aus einem
keramischen Material wie Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Bornitrid bestehen oder eines dieser keramischen Materialien enthalten. Darüber hinaus ist es möglich, dass es sich bei dem Anschlussträger um eine Metallkernplatine oder eine bedruckte Leiterplatte, beispielsweise auch eine flexible bedruckt Leiterplatte handelt. Vorzugsweise weist der
Anschlussträger in jedem Fall elektrische Anschlussstellen und/oder zumindest eine Leiterbahn auf.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens werden die Halbleiterkörper eines Paares erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper mittels der Anschlussstellen
und/oder der zumindest einen Leiterbahn des Anschlussträgers derart elektrisch miteinander verbunden, dass der pn-Übergang des ersten Halbleiterkörpers zum pn-Übergang des zweiten Halbleiterkörpers antiparallel geschaltet ist.
"Antiparallel" geschaltet heißt dabei, dass erster
Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper derart parallel zueinander geschaltet sind, dass der p-leitende Bereich des ersten Halbleiterkörpers mit dem n-leitenden Bereich des zweiten Halbleiterkörpers und der n-leitende Bereich des ersten Halbleiterkörpers mit dem p-leitenden Bereich des zweiten Halbleiterkörpers elektrisch verbunden ist. Aufgrund der pn-Übergänge bilden der erste Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper Dioden, die mittels der
Anschlussstellen und/oder der zumindest einen Leiterbahn des Anschlussträgers antiparallel zueinander geschaltet sind. Das elektrische Verbinden der Halbleiterkörper erfolgt dabei mit oder nach dem Aufbringen eines Paares erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper auf den Anschlussträger. Das elektrische Verbinden erfolgt insbesondere nicht vor dem Aufbringen auf den Anschlussträger. Vor dem Aufbringen auf den Anschlussträger sind die pn-Übergänge von erstem und zweitem Halbleiterkörper elektrisch voneinander getrennt.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens wird die zumindest eine Leiterbahn zum elektrischen Verbinden des ersten Halbleiterkörpers mit dem zweiten Halbleiterkörper derart, dass die pn-Übergänge der Halbleiterkörper
antiparallel zueinander geschaltet sind, erst nach dem
Aufbringen und Testen des ersten Halbleiterkörpers
geschlossen. Auf diese Weise stört der zweite
Halbleiterkörper das Testen des ersten Halbleiterkörpers auf seine Funktionsfähigkeit hin nicht.
Es wird darüber hinaus ein optoelektronisches
Halbleiterbauteil angegeben. Das optoelektronische
Halbleiterbauteil kann mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden, das heißt sämtliche für das Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterbauteils
offenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen Anschlussträger, der elektrische Anschlussstellen und zumindest eine Leiterbahn aufweist. Darüber hinaus umfasst das optoelektronische
Halbleiterbauteil einen ersten Halbleiterkörper, der einen pn-Übergang aufweist und einen zweiten Halbleiterkörper, der einen pn-Übergang aufweist. Dabei sind der erste
Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper vorzugsweise gleichartig aufgebaut. "Gleichartig aufgebaut" heißt dabei, dass die Halbleiterkörper beispielsweise die gleiche Abfolge von Halbleiterschichten umfassen. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils weisen der erste Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper die gleiche Dicke auf. Die Dicke wird dabei in einer vertikalen Richtung gemessen, die senkrecht zur lateralen Richtung verläuft. Unter der gleichen Dicke wird eine im Rahmen der Herstellungstoleranz beim
epitaktischen Abscheiden eines Halbleiterschichtenstapels erreichbare gleiche Dicke verstanden. Ein erster
Halbleiterkörper und ein zweiter Halbleiterkörper, die gleichartig aufgebaut sind und die gleiche Dicke aufweisen, können beispielsweise durch laterales Strukturieren eines
Halbleiterschichtenstapels in eine Vielzahl von Paare erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper hergestellt werden . Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind der erste Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper in der gleichen Orientierung auf den Anschlussträger aufgebracht. Das heißt, beispielsweise ist bei beiden Halbleiterkörpern die n-leitende Schicht an der dem Anschlussträger abgewandten Seite des jeweiligen
Halbleiterkörpers angeordnet. Die p-leitende Schicht der Halbleiterkörper ist dann jeweils dem Anschlussträger
zugewandt . Gemäß zumindest einer Aus führungs form einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils sind der erste Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper mit
zugeordneten elektrischen Anschlussstellen elektrisch leitend verbunden und der erste Halbleiterkörper und der zweite
Halbleiterkörper sind mittels der elektrischen
Anschlussstellen und/oder der zumindest einen Leiterbahn derart miteinander verbunden, dass der pn-Übergang des ersten Halbleiterkörpers zum pn-Übergang des zweiten
Halbleiterkörpers antiparallel geschaltet ist.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil einen
Anschlussträger, der elektrische Anschlussstellen und/oder zumindest eine Leiterbahn aufweist. Weiter umfasst das
Halbleiterbauteil einen ersten Halbleiterkörper, der einen pn-Übergang aufweist, und einen zweiten Halbleiterkörper, der einen pn-Übergang aufweist. Dabei sind der erste
Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper gleichartig aufgebaut und weisen die gleiche Dicke auf. Der erste
Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper sind mit zugeordneten elektrischen Anschlussstellen leitend verbunden und mittels der elektrischen Anschlussstellen und/oder der zumindest einen Leiterbahn des Anschlussträgers derart miteinander verbunden, dass der pn-Übergang des ersten
Halbleiterkörpers zum pn-Übergang des zweiten
Halbleiterkörpers antiparallel geschaltet ist. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils ist der erste Halbleiterkörper im Betrieb des Halbleiterbauteils zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Halbleiterkörper dann um einen Leuchtdiodenchip.
Der zweite Halbleiterkörper ist gemäß einer Aus führungs form als ESD-Schutzdiode für den ersten Halbleiterkörper
vorgesehen .
Dem hier beschriebenen Verfahren und dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil liegt dabei unter anderen folgende Idee zugrunde: Mit dem beschriebenen Verfahren kann beispielsweise ein Leuchtdiodenchip - der erste Halbleiterkörper - und eine ESD-Schutzdiode - der zweite Halbleiterkörper - auf einem einzigen Wafer gefertigt werden. Die ESD-Schutzdiode wird dabei parallel zum Leuchtdiodenchip gefertigt. Abgesehen von der lateralen Strukturierung des Halbleiterschichtenstapels in erste und zweite Halbleiterkörper ist kein zusätzlicher Arbeitsschritt im Vergleich zur herkömmlichen Herstellung von Leuchtdiodenchips erforderlich. Dadurch ist die Herstellung einer ESD-Schutzdiode möglich, die besonders geringe Kosten in der Fertigung erzeugt. Ferner weist die ESD-Schutzdiode die gleiche Dicke wie der Leuchtdiodenchip auf, sodass ein besonders dünnes Halbleiterbauteil erzeugt werden kann, für welches beispielsweise ein besonders kostengünstiger
Anschlussträger mit einem keramischen Grundkörper Verwendung finden kann. Darüber hinaus zeichnet sich das hier
beschriebene Verfahren zur Herstellung eines
Halbleiterbauteils dadurch aus, dass ein Testen des
Leuchtdiodenchips auf dem Anschlussträger bei nicht
angeschlossener ESD-Schutzdiode erfolgen kann, indem eine Verbindung zwischen erstem Halbleiterkörper und zweitem
Halbleiterkörper erst nach dem Aufbringen und Testen der Halbleiterkörper auf den Anschlussträger erfolgt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Vorhandensein einer ESD-Schutzdiode die Messergebnisse eines Testens des Leuchtdiodenchips, also des ersten Halbleiterkörpers, weder stört noch verfälscht. Gemäß zumindest einer Aus führungs form des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist der erste Halbleiterkörper eine Grundfläche auf, die größer ist als eine Grundfläche des zweiten Halbleiterkörpers. Die Grundfläche ist dabei
beispielsweise durch die Fläche der Halbleiterkörper an ihrer dem Anschlussträger abgewandten Seite in einer Ebene parallel zur Haupterstreckungsrichtung des Anschlussträgers gemessen. Insbesondere ist es möglich, dass sich der erste
Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper
hauptsächlich im Hinblick auf ihre unterschiedlichen
Grundflächen voneinander unterscheiden.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist die Grundfläche des zweiten Halbleiterkörpers höchstens 10 % der Grundfläche des ersten Halbleiterkörpers. Das heißt, der zweite
Halbleiterkörper ist in Bezug auf seine laterale Ausdehnung wesentlich kleiner als der erste Halbleiterkörper.
Beispielsweise weist der erste Halbleiterkörper eine
Grundfläche von 1 mm x 1 mm auf. Der zweite Halbleiterkörper weist dann beispielsweise eine Grundfläche von 100 μπι x 60 μπι auf.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weisen der erste
Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper eine Dicke von höchstens 10 μπι, zum Beispiel von circa 6 μπι auf. Mit anderen Worten sind die Halbleiterkörper besonders dünn ausgebildet, was dadurch erreicht werden kann, dass das
Substrat vollständig vom die Halbleiterkörper umfassenden Halbleiterschichtenstapel abgelöst ist. Gemäß zumindest einer Aus führungs form sind der erste
Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper
oberflächenmontierbar, wobei der erste Halbleiterkörper und der zweite Halbleiterkörper an ihrer dem Anschlussträger zugewandten Bodenfläche Kontaktstellen aufweisen.
Beispielsweise kann sich von den Kontaktstellen zumindest eine Durchkontaktierung jeweils in den ersten
Halbleiterkörper und den zweiten Halbleiterkörper erstrecken, die beispielsweise zur Kontaktierung des p-leitenden oder des n-leitenden Bereichs des Halbleiterkörpers vorgesehen ist.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist der erste
Halbleiterkörper an seiner dem Anschlussträger abgewandten Oberseite eine Strahlungsaustrittsfläche auf, durch die ein Großteil der vom ersten Halbleiterkörper im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung tritt, wobei eine
Stromverteilung zur Bestromung des pn-Übergangs des ersten Halbleiterkörpers vollständig unterhalb der
Strahlungsaustrittsfläche erfolgt. Mit anderen Worten sind an der dem Anschlussträger abgewandten Oberseite des ersten Halbleiterkörpers keine Kontaktstellen oder
Stromverteilungsbahnen angeordnet, welche austretende
elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht, absorbieren oder reflektieren könnten. Der Halbleiterkörper ist daher an seiner Oberseite frei von Metallisierungen. Dies ist dadurch möglich, dass die Stromverteilung unterhalb der
Strahlungsaustritts fläche erfolgt . Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist zumindest eine Kontaktstelle des ersten Halbleiterkörpers und/oder des zweiten Halbleiterkörpers mit einer Anschlussstelle des
Anschlussträgers über eine Leiterbahn des Anschlussträgers verbunden, die sich stellenweise unterhalb des
Halbleiterkörpers erstreckt und stellenweise lateral
beabstandet zum Halbleiterkörper ist. Mit anderen Worten ist über die Leiterbahn des Anschlussträgers ein Kontakt des Halbleiterkörpers in lateraler Richtung in einem Bereich des Anschlussträgers gezogen, der vom Halbleiterkörper unbedeckt ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Kontaktierung der Anschlussstellen des Anschlussträgers. Gemäß zumindest einer Aus führungs form sind mehrere Paare erster Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper mittels Leiterbahnen des Anschlussträgers elektrisch leitend
miteinander verbunden. Das heißt, das optoelektronische
Halbleiterbauteil umfasst zumindest zwei Paare erster
Halbleiterkörper und zweiter Halbleiterkörper, wobei die ersten Halbleiterkörper miteinander in Reihe geschaltet sind und jedem ersten Halbleiterkörper sein zweiter
Halbleiterkörper antiparallel geschaltet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine Reihenschaltung von beispielsweise
Leuchtdiodenchips, die jeweils durch ihre zugehörige ESD-
Schutzdiode abgesichert sind. Die Verschaltung der einzelnen ersten Halbleiterkörper erfolgt dabei durch die Leiterbahnen des Anschlussträgers, die beispielsweise entsprechende
Anschlussstellen des Anschlussträgers miteinander verbinden.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist auf der dem
Anschlussträger abgewandten Oberseite des zweiten
Halbleiterkörpers eine elektrisch leitende Schicht
angeordnet. Die elektrisch leitende Schicht erhöht die
Querleitfähigkeit der p-leitenden Schicht im zweiten
Halbeiterkörper. Dabei ist es möglich, dass sich eine
Durchkontaktierung durch die n-leitende Schicht und die p- leitende Schicht des zweiten Halbleiterkörpers bis zur elektrisch leitenden Schicht erstreckt. Die elektrisch leitenden Schicht ist zum Beispiel mit einem Metall wie Gold gebildet. Die elektrisch leitenden Schicht kann insbesondere strahlungsundurchlässig ausgebildet sein. Im Betrieb wird im zweiten Halbleiterkörper 2 keine Strahlung erzeugt oder diese wird vorteilhaft von der elektrisch leitenden Schicht am Austritt gehindert.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren sowie das hier beschriebene Halbleiterbauteil anhand von
Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Die Figuren 1A, 1B, IC, 1D, IE, 1F zeigen anhand
schematischer Ansichten Halbleiterkörper und
Ausschnitte von Halbleiterkörpern von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen . Die Figuren 2A, 2B, 2C, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B und 5C zeigen schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterbauteils . Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Die Figur 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines Paares mit einem ersten Halbleiterkörper 1 und einem zweiten
Halbleiterkörper 2 eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils vor dem Ablösen des Substrats 100. Auf dem Substrat 100, das beispielsweise
Saphir oder Silizium umfasst, ist der
Halbleiterschichtenstapel 101 epitaktisch abgeschieden. Der Halbleiterschichtenstapel 101 umfasst eine p-leitende Schicht 102 und eine n-leitende Schicht 103. Zwischen der p-leitenden Schicht und der n-leitenden Schicht ist der pn-Übergang 104 angeordnet, der beispielsweise zumindest einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeigneten Bereich umfasst.
Der Halbleiterschichtenstapel ist vorliegend in lateraler Richtung 1 in den ersten Halbleiterkörper 1 und den zweiten
Halbleiterkörper 2 strukturiert. Der erste Halbleiterkörper 1 weist dabei eine Grundfläche auf, die wenigstens zehn Mal so groß ist wie die Grundfläche des zweiten Halbleiterkörpers. Erster Halbleiterkörper 1 und zweiter Halbleiterkörper 2 sind vorliegend durch einen Graben 107 voneinander getrennt, der sich von der dem Substrat 100 abgewandten Seite des
Halbleiterschichtenstapels 101 bis zum Substrat 100
erstreckt .
Auf der dem Substrat 100 abgewandten Seite des
Halbleiterschichtenstapels 101 sind elektrische
Kontaktstellen 105 beispielsweise in Form von
Metallisierungen strukturiert. Die Kontaktstellen 105 dienen zum n- beziehungsweise p-seitigen Kontaktieren der
Halbleiterkörper 1, 2. Im Ausführungsbeispiel der Figur 1A ist der zweite Halbleiterkörper 2 lateral beabstandet zum ersten
Halbleiterkörper 1 außerhalb dessen Fläche angeordnet. Der zweite Halbleiterkörper 2 weist beispielsweise eine Breite von 60 μπι und eine Länge von 100 μπι auf. Der erste
Halbleiterkörper 1 kann eine Breite und eine Länge von beispielsweise jeweils 1 mm aufweisen.
Im fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteil dient der erste Halbleiterkörper 1 als Leuchtdiodenchip zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise von Licht. Der zweite Halbleiterkörper 2 dient als ESD-Schutzdiode .
Erster Halbleiterkörper 1 und zweiter Halbleiterkörper 2 sind vorliegend durch die Bildung des Schichtenstapels 101 gemeinsam auf dem Substrat 100 ausgebildet und weisen daher im Wesentlichen die gleiche Dicke und die gleiche
Zusammensetzung auf. "Im Wesentlichen" heißt dabei, dass sich erster und zweiter Halbleiterkörper in Zusammensetzung und Dicke aufgrund von herstellungsbedingten Schwankungen
unterscheiden können.
Beispielsweise beträgt die Dicke für den ersten und zweiten Halbleiterkörper, also die Dicke des
Halbleiterschichtenstapels 101 d ^ 10 μπι, zum Beispiel d = 6 μπι.
In Verbindung mit der schematischen perspektivischen
Darstellung der Figur 1B ist ein weiteres Paar eines ersten Halbleiterkörpers 1 und eines zweiten Halbleiterkörpers 2 für ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils gezeigt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1A ist der zweite Halbleiterkörper 2 hier in der Fläche des ersten Halbleiterkörpers 1 angeordnet. Auf diese Weise wird
möglichst wenig Material des epitaktisch hergestellten
Halbleiterschichtenstapels verschwendet. Zur besseren
elektrischen Trennung ist der Graben 107 zwischen dem ersten Halbleiterkörper 1 und dem zweiten Halbleiterkörper 2 mit dem elektrisch isolierenden Material 106, beispielsweise
Siliziumnitrid und/oder Siliziumdioxid, gefüllt.
In Verbindung mit der schematischen Perspektivdarstellung der Figur IC ist eine weitere Aus führungs form des Paares von erstem und zweitem Halbleiterkörper für ein
Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der zweite
Halbleiterkörper, der durch den Graben 107 vom ersten
Halbleiterkörper 101 getrennt ist, entlang der gesamten
Chipflanke des ersten Halbleiterkörpers 1. In diesem Fall kann der zweite Halbleiterkörper 2 eine ESD-Schutzdiode für den ersten Halbleiterkörper 1 bilden, die besonders
widerstandsfähig ist.
In Verbindung mit der schematischen Perspektivdarstellung der Figur 1D ist ein Beispiel zur Ausführung des Paares von erstem Halbleiterkörper und zweitem Halbleiterkörper näher erläutert. Die Figur 1D zeigt dabei eine Ansicht auf die dem Substrat 100 abgewandte Seite der Halbleiterkörper 1, 2. Im Bereich des ersten Halbleiterkörpers 1 sind beispielsweise p- seitige Kontaktstellen 105b angeordnet. In einem Randbereich des ersten Halbleiterkörpers 1 kann eine Kontaktstelle 105a zur n-seitigen Kontaktierung angeordnet sein. Der
Halbleiterkörper 1 kann an seiner dem Substrat 100
abgewandten Seite eine Rückseitenmetallisierung 108 aufweisen, die beispielsweise durch folgende Schichtenfolge gebildet ist: Ti/Pt/Au. Zwischen der Rückseitenmetallisierung 108 und dem p-leitenden Bereich 102 kann beispielsweise eine Schichtenfolge angeordnet sein, die Silber enthält oder aus Silber besteht und als Spiegel wirkt. Die Schichtenfolge ist beispielsweise wie folgt aufgebaut: Pt/Ag/Ti.
In Verbindung mit der schematischen Perspektivdarstellung der Figur IE ist näher dargestellt, dass die n-Kontaktstelle 105a beispielsweise als Durchkontaktierung durch die p-leitende Schicht 102 ausgebildet sein kann, die mit einem elektrisch isolierenden Material 106, beispielsweise Siliziumdioxid, vom restlichen Halbleiterkörper isoliert ist (siehe dazu auch die Ausschnittsvergrößerung der Figur 1F) .
Anhand der schematischen Ansichten der Figuren 2A, 2B und 2C ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils näher erläutert. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauteil kommt beispielsweise ein Paar erster Halbleiterkörper 1 und zweiter
Halbleiterkörper 2, wie in Verbindung mit einer der Figuren 1A bis 1F beschrieben, zum Einsatz. Das optoelektronische Halbleiterbauteil umfasst einen Anschlussträger 3. Der
Anschlussträger 3 umfasst einen keramischen Grundkörper 30, der mit einem keramischen Material gebildet ist.
Beispielsweise handelt es sich bei dem keramischen Material um Siliziumnitrid, Aluminiumoxid oder Bornitrid.
Auf der den Halbleiterkörpern 1, 2 zugewandten Seite des Anschlussträgers 3 sind im Ausführungsbeispiel der Figuren 2A, 2B zwei Anschlussstellen 4 angeordnet (siehe dazu
insbesondere die schematische Draufsicht der Figur 2B) . An den Anschlussstellen 4 sind die Halbleiterkörper 1, 2 beispielsweise aufgelötet. Der als ESD-Schutzdiode vorgesehene Halbleiterkörper 2 ist dem zur
Strahlungserzeugung vorgesehenen Halbleiterkörper 1
antiparallel geschaltet. Das heißt, die pn-Übergänge 104 der beiden Halbleiterkörper 1, 2 sind über die Anschlussstellen 4 des Anschlussträgers 3 antiparallel zueinander geschaltet.
Die Halbleiterkörper 1, 2 sind dabei in der gleichen
Orientierung auf den Anschlussträger 3 aufgebracht. Das heißt, bei beiden Halbleiterkörpern 1, 2 ist beispielsweise die n-leitende Schicht 103 vom Halbleiterkörper 3 weg
gerichtet .
Anhand der schematischen Seitenansicht der Figur 2C ist erläutert, dass sich eine Durchkontaktierung 109 im ersten
Halbleiterkörper 1 und im zweiten Halbleiterkörper 2 jeweils durch die p-leitende Schicht 102 hindurch in die n-leitende Schicht 103 erstreckt. Auf diese Weise sind der erste und der zweite Halbleiterkörper 1,2 oberflächenmontierbar .
Die dem Anschlussträger 3 abgewandten Oberflächen der
Halbleiterkörper 1,2 sind frei von Kontaktstellen oder elektrischen Leitern. Wie aus der Figur 2C ersichtlich ist, kann jedoch auf der dem Anschlussträger 3 abgewandten Oberseite des zweiten
Halbleiterkörpers 2 eine elektrisch leitende Schicht 200 angeordnet sein. Die elektrisch leitende Schicht 200 erhöht die Querleitfähigkeit der p-leitenden Schicht 103 im zweiten Halbeiterkörper 2. Dabei ist es möglich, dass sich die
Durchkontaktierung 109 bis zur elektrisch leitenden Schicht 200 erstreckt. Die elektrisch leitenden Schicht 200 ist zum Beispiel mit einem Metall wie Gold gebildet. Die elektrisch leitenden Schicht 200 kann insbesondere
strahlungsundurchlässig ausgebildet sein.
In Verbindung mit den Figuren 3A, 3B ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils näher erläutert. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figuren 2A, 2B sind die Halbleiterkörper 1, 2 in diesem Ausführungsbeispiel durch die Anschlussstellen 4 und eine Leiterbahn 5 des
Anschlussträgers 3 antiparallel zueinander geschaltet. Die
Leiterbahn 5 weist dabei ursprünglich, also unmittelbar nach dem Aufbringen der Halbleiterkörper 1, 2 eine Unterbrechung 110 auf. Mit anderen Worten sind der erste Halbleiterkörper 1 und der zweite Halbleiterkörper 2 unmittelbar nach ihrem Aufbringen auf den Anschlussträger 3 nicht antiparallel zueinander geschaltet. Der zweite Halbleiterkörper 2 wirkt daher zunächst nicht als ESD-Schutzdiode für den
Strahlungsemittierenden Halbleiterkörper 1. In diesem Zustand wird der Halbleiterkörper 1 auf seine Funktionstüchtigkeit hin getestet. Nach dem Testen wird die Unterbrechung 110 beispielsweise mittels Siebdruck oder Dispensen einer
elektrisch leitfähigen Paste geschlossen. Das heißt, der erste Halbleiterkörper 1 und der zweite Halbleiterkörper 2 sind nach dem Testen des ersten Halbleiterkörpers 1
antiparallel zueinander geschaltet, sodass der zweite
Halbleiterkörper 2 seine Funktion als ESD-Schutzdiode für den ersten Halbleiterkörper 1 wahrnehmen kann.
Die schematischen Ansichten der Figuren 4A und 4B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterbauteils. Das in den Figuren 4A und 4B beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil ist mittels der externen Anschlussstellen 112 oberflächenmontierbar . Im Grundkörper 30 des Anschlussträgers 3 sind Durchkontaktierungen 111 angeordnet, welche die
Oberseite des Grundkörpers 30 mit den Halbleiterkörpern 1, 2 mit der den Halbleiterkörpern 1, 2 abgewandten Unterseite verbindet. Mittels der Durchkontaktierungen 111 ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den externen
Anschlussstellen 112 und den Leiterbahnen 5 an der Oberseite des Grundkörpers 30 des Anschlussträgers 3 hergestellt (siehe dazu insbesondere die schematische Schnittdarstellung der Figur 4B) .
Die Leiterbahnen 5 sind mit Kontaktstellen 105 des ersten Halbleiterkörpers 1 und des zweiten Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden. Die beiden Halbleiterkörper sind über die Leiterbahnen 5 antiparallel zueinander
geschaltet. Die Halbleiterkörper 1 sind ferner mit einem strahlungsdurchlässigen Verguss 113, der beispielsweise
Silikon und/oder Epoxid enthält, formschlüssig umgeben. Der Verguss 113 schließt an den lateralen Seitenflächen des
Halbleiterbauteils bündig mit dem Grundkörper 30 des
Anschlussträgers 3 ab. Im Bereich des ersten
Halbleiterkörpers 1 kann der Verguss 113 zur Erhöhung der Strahlungsaustrittseffizienz linsenartig konvex nach außen, vom Anschlussträger 3 weg, gekrümmt sein.
In Verbindung mit den Figuren 5A, 5B, 5C sind anhand
schematischer Draufsichten weitere Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen näher erläutert. Den Ausführungsbeispielen ist dabei
gemeinsam, dass beispielsweise die n-Kontaktstelle 105a zumindest des ersten Halbleiterkörpers 1 mittels einer
Leiterbahn 5, die beispielsweise als Metallisierung
ausgebildet ist, mit einer zugeordneten Anschlussstelle 4 des Anschlussträgers 3 verbunden ist. Die Leiterbahn 5 erstreckt sich zumindest stellenweise unterhalb des ersten
Halbleiterkörpers 1, also zwischen Grundkörper 30 des
Anschlussträgers 3 und der dem Anschlussträger 3 zugewandten Unterseite des Halbleiterkörpers 1. Zwischen der Leiterbahn 5 und dem Halbleiterkörper 1 ist ein elektrisch isolierendes Material 106, beispielsweise eine Schicht aus Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid angeordnet. In Verbindung mit der Figur 5B ist gezeigt, dass die
verbleibende Unterseite des Halbleiterkörpers dann
beispielsweise als p-seitige Kontaktstelle 105b dienen kann. Mittels der Leiterbahn 5 ist die Kontaktierung für den
Halbleiterkörper 1, 2 lateral unterhalb des Halbleiterkörpers nach außen gezogen. Wie in der Figur 5C gezeigt, kann eine solche Anordnung besonders gut zur Reihenschaltung von ersten Halbleiterkörpern 1 mit antiparallel geschalteten zweiten Halbleiterkörpern 2 genutzt werden. Bei allen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, dass die Kontaktstelle 105b eine n-seitige Kontaktstelle bildet und die Kontaktstelle 105a eine p-seitige Kontaktstelle bildet.
Insgesamt zeichnet sich ein hier beschriebenes
optoelektronisches Halbleiterbauteil durch seine
kostengünstige Herstellbarkeit, seinen flachen, Platz sparenden Aufbau sowie seine flexiblen Einsatzmöglichkeiten aus . Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese 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.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutsche Patentanmeldung 102010032813.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.