Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
MONOLITHIC SEMICONDUCTOR CHIP ARRAY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/124853
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a semiconductor chip (10), comprising: - a semiconductor layer sequence (20) with a p-type semiconductor region (5) and an n-type semiconductor region (3), - multiple p contacts (11a, 11b) which are connected to the p-type semiconductor region (5) in an electrically conductive manner, and - multiple n contacts (12a, 12b) which are connected to the n-type semiconductor region (3) in an electrically conductive manner, wherein: - the p contacts (11a, 11b) and the n contacts (12a, 12b) are arranged on a rear face of the semiconductor chip (10), - the semiconductor chip (10) has multiple regions (21, 22) which are arranged adjacently to one another, and - each region (21, 22) has one of the p contacts (11a, 11b) and one of the n contacts (12a, 12b).

Inventors:
SCHLERETH THOMAS (DE)
KIRSCH MARKUS (DE)
GÄRTNER CHRISTIAN (DE)
ALBRECHT TONY (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/052246
Publication Date:
August 21, 2014
Filing Date:
February 05, 2014
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
H01L27/15; H01L33/38; H01L33/40; H01L33/44; H01L33/62
Domestic Patent References:
WO2013016346A12013-01-31
Foreign References:
US20100059733A12010-03-11
US6514782B12003-02-04
US20110266579A12011-11-03
US20100308355A12010-12-09
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
Download PDF:
Claims:
Halbleiterchip (10),

umfassend :

- eine Halbleiterschichtenfolge (20) mit einem p-Typ Halbleiterbereich (5) und einem n-Typ Halbleiterbereich (3) ,

- mehrere p-Kontakte (IIa, IIb), die elektrisch leitend mit dem p-Typ Halbleiterbereich (5) verbunden sind, und mehrere n-Kontakte (12a, 12b), die elektrisch leitend mit dem n-Typ Halbleiterbereich (3) verbunden sind, wobei

- die p-Kontakte (IIa, IIb) und die n-Kontakte (12a, 12b) an einer Rückseite des Halbleiterchips (10) angeordnet sind,

- der Halbleiterchip (10) mehrere nebeneinander

angeordnete Bereiche (21, 22) aufweist, und

- die Bereiche (21, 22) jeweils einen der p-Kontakte (IIa, IIb) und einen der n-Kontakte (12a, 12b)

aufweisen .

Halbleiterchip nach Anspruch 1,

wobei die mehreren Bereiche (21, 22) gleich aufgebaut sind .

Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mehreren Bereiche (21, 22) eine

Gitteranordnung aufweisen.

Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den mehreren Bereichen (21, 22) Gräben (7) angeordnet sind, welche die Halbleiterschichtenfolge (20) durchtrennen.

5. Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei der Bereiche (21, 22) in Reihe geschaltet sind.

6. Halbleiterchip nach Anspruch 5,

wobei alle Bereiche (21, 22) des Halbleiterchips (10) in Reihe geschaltet sind.

7. Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei mindestens zwei der Bereiche (21, 22) parallel geschaltet sind.

8. Halbleiterchip nach Anspruch 7,

wobei alle Bereiche (21, 22) des Halbleiterchips (10) parallel geschaltet sind.

9. Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

wobei der Halbleiterchip (10) einen Träger (24)

aufweist, und die mindestens zwei Bereiche (21, 22) mittels Kontaktflächen (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31) oder Leiterbahnen (32), die auf dem Träger (24) angeordnet sind, in Reihe oder parallel geschaltet sind.

10. Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge (20) ein

Aufwachssubstrat (1) aufweist, und die mehreren

nebeneinander angeordneten Bereiche (21, 22) durch das Aufwachssubstrat (1) miteinander verbunden sind.

11. Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (10) ein optoelektronischer Halbleiterchip ist.

12. Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem n-Typ Halbleiterbereich (3) und dem p-Typ Halbleiterbereich (5) eine Strahlungsemittierende aktive Schicht (4) angeordnet ist, wobei eine

Strahlungsaustrittsfläche (13) der Rückseite des

Halbleiterchips (10) gegenüberliegt.

13. Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Spiegelschicht (6) an einer von der

Strahlungsaustrittsfläche (13) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (20) angeordnet ist.

14. Halbleiterchip nach Anspruch 13,

wobei zwischen der Spiegelschicht (6) und den n- Kontakten (12a, 12b) eine StromaufWeitungsschicht (18) angeordnet ist, die mit den n-Kontakten (12a, 12b) elektrisch leitend verbunden ist,

wobei die StromaufWeitungsschicht (18) mittels einer ersten elektrisch isolierenden Schicht (8) von der

Spiegelschicht (6) isoliert ist und mittels einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht (9) von den p- Kontakten (IIa, IIb) isoliert ist.

15. Halbleiterchip nach Anspruch 14,

wobei die n-Kontakte (12a, 12b) jeweils mittels mehrerer Durchkontaktierungen (15, 17), die jeweils von der

Stromaufweitungsschicht (18) durch die Spiegelschicht (6) und die Halbleiterschichtenfolge (20) hindurch geführt sind, mit dem n-Typ Halbleiterbereich (3) elektrisch verbunden sind. Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip oberflächenmontierbar ist und die p-Kontakte IIa, IIb und die n-Kontakte 12a, 12b bündig zueinander angeordnet sind.

Description:
Beschreibung

MONOLITHISCHES HALBLEITERCHIP-ARRAY Die Erfindung betrifft einen Halbleiterchip, insbesondere einen optoelektronischen Halbleiterchip.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2013 101 367.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bei der Herstellung von Halbleiterchips, insbesondere

optoelektronischen Halbleiterchips wie beispielsweise LEDs, wird in der Regel eine Epitaxieschichtenfolge auf ein

Substrat aufgewachsen, wobei die Epitaxieschichtenfolge durch eine Folge von Strukturierungs- , Metallisierungs- und

Trennprozessen zu einzelnen Halbleiterchips vereinzelt und mit elektrischen Kontakten versehen wird. Bei vielen LED-Anwendungen, beispielsweise zur

Allgemeinbeleuchtung, in Scheinwerfern, in Displays oder in Projektionssystemen, wird oftmals eine Vielzahl von LED-Chips eingesetzt, die in der Regel in einer vorgegebenen Anordnung nebeneinander angeordnet sind. Zur Herstellung einer solchen Anordnung wird die Vielzahl der LEDs auf einem gemeinsamen Träger positioniert und montiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

Halbleiterchip anzugeben, der mehrere einzeln ansteuerbare funktionelle Bereiche aufweist, welche zum Beispiel jeweils die Funktion eines LED-Chips haben. Der Halbleiterchip soll im Vergleich zu einer Anordnung aus einer Vielzahl von einzelnen Halbleiterchips vergleichsweise einfach herstellbar sein .

Diese Aufgabe wird durch einen Halbleiterchip gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Halbleiterchips sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Halbleiterchip umfasst gemäß zumindest einer

Ausgestaltung eine Halbleiterschichtenfolge mit einem p-Typ Halbleiterbereich und einem n-Typ Halbleiterbereich. Der Halbleiterchip weist mehrere p-Kontakte auf, die elektrisch leitend mit dem p-Typ Halbleiterbereich verbunden sind.

Weiterhin weist der Halbleiterchip mehrere n-Kontakte auf, die elektrisch leitend mit dem n-Typ Halbleiterbereich verbunden sind. Die p-Kontakte und die n-Kontakte sind an einer Rückseite des Halbleiterchips angeordnet. Insbesondere kann es sich bei dem Halbleiterchip um einen so genannten Flip-Chip handeln, bei dem sowohl die p-Kontakte als auch die n-Kontakte an der Rückseite des Halbleiterchips, insbesondere an einer einem Träger zugewandten Montageseite des

Halbleiterchips, angeordnet sind.

Der Halbleiterchip umfasst mehrere nebeneinander angeordnete Bereiche, wobei die Bereiche jeweils einen der p-Kontakte und einen der n-Kontakte aufweisen. Insbesondere weist jeder der Bereiche jeweils genau einen der p-Kontakte und genau einen der n-Kontakte auf. Auf diese Weise ist es möglich, dass jeder der mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche des Halbleiterchips über den zugeordneten p-Kontakt und den zugeordneten n-Kontakt elektrisch kontaktiert werden kann. Jeder der nebeneinander angeordneten Bereiche des

Halbleiterchips bildet so vorteilhaft eine funktionelle Einheit aus, welche die Funktion eines einzelnen Halbleiterchips wie beispielsweise eines LED-Chips aufweisen kann. Die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche des Halbleiterchips bilden vorteilhaft eine Vielzahl derartiger funktioneller Bereiche aus, sodass der Halbleiterchip

vorteilhaft die Funktion einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Halbleiterchips aufweisen kann. Im Gegensatz zu einer Vielzahl von separaten Halbleiterchips ist diese

Funktion bei dem hierin beschriebenen Halbleiterchip mit einem einzigen in mehrere Bereiche unterteilten

Halbleiterchip realisiert, sodass eine separate

Positionierung und Montage einzelner Halbleiterchips auf einem Träger vorteilhaft entfallen kann. Vielmehr kann der gesamte Halbleiterchip vorteilhaft in einem einzigen

Verfahrensschritt auf einen Träger montiert werden, wobei vorteilhaft die p-Kontakte und die n-Kontakte der mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche gleichzeitig mit einer Kontaktstruktur des Trägers, beispielsweise Leiterbahnen, verbunden werden.

Die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche des

Halbleiterchips sind vorzugsweise gleich aufgebaut. Dies bedeutet insbesondere, dass die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche die gleiche Schichtenfolge und die gleichen Schichtdicken aufweisen. Weiterhin weisen die gleich aufgebauten Bereiche vorteilhaft jeweils die gleiche

Grundfläche und die gleiche Querschnittsfläche auf.

Vorzugsweise sind die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche innerhalb der Fertigungstoleranz im Aufbau

identisch. Weiterhin weisen vorteilhaft die p-Kontakte und n- Kontakte der mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche jeweils die gleiche Struktur und die gleiche Anordnung auf. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des optoelektronischen Halbleiterchips weisen die mehreren Bereiche eine

Gitteranordnung auf. Die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche können insbesondere eine Gitteranordnung aus m

Zeilen und n Spalten ausbilden, wobei m und n ganze Zahlen sind und vorzugsweise m, n > 2 gilt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Halbleiterchips sind zwischen den mehreren Bereichen Gräben angeordnet, welche die Halbleiterschichtenfolge zumindest teilweise durchtrennen. Die Gräben durchtrennen die Halbleiterschichtenfolge

vorzugsweise derart, dass die p-Typ Halbleiterbereiche und die n-Typ Halbleiterbereiche von benachbarten nebeneinander angeordneten Bereichen jeweils elektrisch voneinander

getrennt sind. Der p-Kontakt und der n-Kontakt von jedem der mehreren Bereiche kontaktieren bei dieser Ausgestaltung nur den jeweiligen Bereich, sie sind aber von den benachbarten Bereichen des Halbleiterchips elektrisch isoliert. Die nebeneinander angeordneten Bereiche sind daher separat kontaktierbar .

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Halbleiterchips sind mindestens zwei der nebeneinander angeordneten Bereiche in Reihe geschaltet. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass der p-Kontakt eines Bereichs und der n-Kontakt eines weiteren Bereichs beispielsweise durch eine Kontaktfläche oder durch eine Leiterbahn auf einem Träger des

Halbleiterchips miteinander verbunden werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Halbleiterchips sind alle nebeneinander angeordneten Bereiche in Reihe geschaltet. Auf diese Weise kann ein so genannter Hochvolt-Chip

realisiert werden, der mit einer Betriebsspannung betrieben wird, die der Summe der an den einzelnen Bereichen abfallenden Vorwärtsspannungen entspricht.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Halbleiterchips sind mindestens zwei der nebeneinander angeordneten Bereiche parallel geschaltet. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die p-Kontakte zweier benachbarter Bereiche miteinander elektrisch verbunden werden, und auch die n-Kontakte der nebeneinander angeordneten Bereiche elektrisch miteinander verbunden werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind alle nebeneinander angeordneten Bereiche des Halbleiterchips parallel geschaltet.

Der Halbleiterchip weist vorzugsweise einen Träger auf, der Kontaktflächen und/oder Leiterbahnen aufweist. Mittels der Kontaktflächen und/oder den Leiterbahnen auf dem Träger können insbesondere mindestens zwei oder mehr Bereiche in Reihe oder parallel geschaltet sein.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Halbleiterchip ein Aufwachssubstrat auf, wobei die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche durch das Aufwachssubstrat miteinander verbunden sind. Die Halbleiterschichtenfolge ist vorzugsweise epitaktisch auf dem Aufwachssubstrat aufgewachsen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Halbleiterchip ein optoelektronischer Halbleiterchip. Der optoelektronische Halbleiterchip enthält vorteilhaft eine

Strahlungsemittierende oder eine strahlungsdetektierende aktive Schicht. Insbesondere kann es sich bei dem

Halbleiterchip um einen LED-Chip handeln. Gemäß einer Ausgestaltung ist zwischen dem n-Typ Halbleiterbereich und dem p-Typ Halbleiterbereich eine

Strahlungsemittierende aktive Schicht angeordnet, wobei eine Strahlungsaustrittsfläche der Rückseite des Halbleiterchips gegenüber liegt. Die von der Strahlungsemittierenden aktiven Schicht erzeugte Strahlung wird also durch eine Oberfläche des Halbleiterchips emittiert, welche den Kontakten an der Rückseite des Halbleiterchips gegenüber liegt. Die

Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips kann daher vorteilhaft frei von elektrischen Kontakten sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Spiegelschicht an einer von der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die Spiegelschicht kann insbesondere zwischen den elektrischen Kontakten an der Rückseite des Halbleiterchips und der

Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Die Spiegelschicht hat den Vorteil, dass von der Strahlungsemittierenden aktiven Schicht emittierte Strahlung, welche in Richtung der

Rückseite des Halbleiterchips emittiert wird, zur

Strahlungsaustrittsfläche hin umgelenkt wird und so die

Strahlungsausbeute des Halbleiterchips erhöht wird. Die p-Kontakte der Bereiche sind vorzugsweise jeweils dadurch mit dem p-Typ Halbleiterbereich verbunden, dass die

Spiegelschicht elektrisch leitend ist und an den p-Typ

Halbleiterbereich angrenzt, wobei der p-Kontakt elektrisch leitend mit der Spiegelschicht verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung ist in den mehreren Bereichen vorteilhaft jeweils der n-Kontakt mittels einer elektrisch isolierenden Schicht von der Spiegelschicht elektrisch isoliert. Die n-Kontakte der Bereiche sind vorzugsweise mittels mindestens einer Durchkontaktierung, die durch die

Spiegelschicht und die Halbleiterschichtenfolge

hindurchgeführt ist, mit dem n-Typ Halbleiterbereich

elektrisch verbunden.

Bei einer Ausgestaltung ist zwischen der Spiegelschicht und den n-Kontakten eine StromaufWeitungsschicht angeordnet, die mit den n-Kontakten elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Stromaufweitungsschicht mittels einer ersten elektrisch isolierenden Schicht von der Spiegelschicht isoliert ist und mittels einer zweiten elektrisch isolierenden Schicht von den p-Kontakten isoliert ist. Weiterhin sind bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft die n- Kontakte jeweils mittels mehrerer Durchkontaktierungen, die jeweils von der Stromaufweitungsschicht durch die

Spiegelschicht und die Halbleiterschichtenfolge

hindurchgeführt sind, mit dem n-Typ Halbleiterbereich

elektrisch verbunden. Mittels der Stromaufweitungsschicht und den mehreren Durchkontaktierungen wird vorteilhaft erreicht, dass der n-Kontakt an mehreren Stellen mit dem n-Typ

Halbleiterbereich elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Homogenität des Stromflusses in der Halbleiterschichtenfolge verbessert.

Für den p-Kontakt kann vorteilhaft die Spiegelschicht als Stromaufweitungsschicht fungieren, wobei die Spiegelschicht vorzugsweise ein Metall oder eine Metalllegierung wie

beispielsweise Aluminium oder Silber aufweist. Aluminium und Silber zeichnen sich sowohl durch eine hohe elektrische

Leitfähigkeit als auch durch eine hohe Reflexion aus. Der optoelektronische Halbleiterchip ist vorteilhaft ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip. Insbesondere liegen die p-Kontakte und die n-Kontakte an der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips frei und können so von außen kontaktiert werden, wenn der Halbleiterchip auf eine Oberfläche montiert wird. Die p-Kontakte und die n-Kontakte sind vorteilhaft bündig zueinander angeordnet. Mit anderen Worten liegen die von der Rückseite des Halbleiterchips abgewandten Kontaktflächen der p-Kontakte und n-Kontakte in einer Ebene, sodass der Halbleiterchip mit den Kontaktflächen auf eine ebene Oberfläche montierbar ist. Der Halbleiterchip kann beispielsweise auf eine Leiterplatte montiert werden, wobei die freiliegenden p-Kontakte und n-Kontakte mit

Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Der

optoelektronische Halbleiterchip kann insbesondere derart montiert werden, dass das Substrat nach oben zeigt und somit die Strahlungsrichtung entgegengesetzt zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge ist. Ein derartiger

optoelektronischer Halbleiterchip wird auch als Flip-Chip bezeichnet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von

Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 7 näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figuren 3A und 3B eine schematische Darstellung eines

optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von unten, Figuren 4A und 4B eine schematische Darstellung eines

optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von unten, eine schematische Darstellung eines Chipträgers für einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem Ausführungsbeispiel ,

Figur 6 eine schematische Darstellung eines Chipträgers für einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem

Ausführungsbeispiel, und

Figur 7 eine schematische Darstellung eines Chipträgers für einen optoelektronischen Halbleiterchip gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die

dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen . Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Halbleiterchips 10 handelt es sich um einen

optoelektronischen Halbleiterchip, insbesondere um einen LED- Chip.

Der optoelektronische Halbleiterchip 10 weist eine

Halbleiterschichtenfolge 20 auf. Die Halbleiterschichtenfolge 20 basiert vorzugsweise auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial , insbesondere auf einem

Arsenid-, Nitrid- oder Phosphid-

Verbindungshalbleitermaterial . Beispielsweise kann die

Halbleiterschichtenfolge 20 In x AlyGa ] _- x -yN, In x AlyGa ] __ x _yP oder In x AlyGa ] __ x _yAs, jeweils mit O ^ x ^ l, O ^ y ^ l und x + y < 1, enthalten. Dabei muss das III-V- Verbindungshalbleitermaterial nicht zwingend eine

mathematisch exakte Zusammensetzung nach einer der obigen Formeln aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere

Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die physikalischen Eigenschaften des Materials im

Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhalten obige Formeln jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 weist ein Substrat 1 auf, auf dem die Halbleiterschichtenfolge 20 insbesondere epitaktisch aufgewachsen sein kann. Das Substrat 1 ist also vorteilhaft ein Aufwachssubstrat . Die

Halbleiterschichtenfolge 20 umfasst einen n-Typ

Halbleiterbereich 3, einen p-Typ Halbleiterbereich 5 und eine zwischen dem n-Typ Halbleiterbereich 3 und dem p-Typ

Halbleiterbereich 5 angeordnete aktive Schicht 4. Die

Bezeichnungen p-Typ-Halbleiterbereich und n-Typ Halbleiterbereich schließen nicht aus, dass darin eine oder mehrere undotierte Schichten enthalten sein können.

Die aktive Schicht 4 des optoelektronischen Halbleiterchips 10 ist eine zur Emission von Strahlung geeignete aktive

Schicht 4. Die aktive Schicht 4 kann zum Beispiel als pn- Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfach- Quantentopfstruktur oder Mehrfach-Quantentopfstruktur

ausgebildet sein. Zwischen dem Substrat 1 und dem n-Typ

Halbleiterbereich 3 können eine oder mehrere Pufferschichten 2 angeordnet sein.

Die Strahlungsaustrittsfläche 13 des optoelektronischen

Halbleiterchips 10 ist durch eine von der

Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandte Oberfläche des

Substrats 1 gebildet. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 emittiert also insbesondere Strahlung durch das Substrat 1. Das Substrat 1 ist daher vorteilhaft ein transparentes

Substrat, das insbesondere Silizium, Siliziumkarbid oder Saphir aufweisen kann.

An einer der Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Seite der Halbleiterschichtenfolge 20 ist eine Spiegelschicht 6 angeordnet. Durch die Spiegelschicht 6 wird von der aktiven Schicht 4 emittierte Strahlung, welche zu einer der

Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips 10 emittiert wird, in Richtung der

Strahlungsaustrittsfläche 13 reflektiert. Dadurch wird die Strahlungsausbeute des optoelektronischen Halbleiterchips 10 erhöht. Die Spiegelschicht 6 ist vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet. Insbesondere kann die Spiegelschicht 6 ein Metall oder eine Metalllegierung enthalten. Bevorzugt enthält die Spiegelschicht Aluminium, Silber, Gold oder Platin oder besteht daraus. Diese

Materialien zeichnen sich zum einen durch eine gute

elektrische Leitfähigkeit und zum anderen durch eine hohe Reflektivität aus.

In der Halbleiterschichtenfolge 20 sind die

Halbleiterschichten in Strahlrichtung gesehen entgegengesetzt zur ursprünglichen Wachstumsrichtung angeordnet, wobei in der von der Spiegelschicht 6 zur Strahlungsaustrittsfläche 13 zeigenden Strahlrichtung der p-Typ-Halbleiterbereich 5, die aktive Schicht 4 und der n-Typ-Halbleiterbereich 3

aufeinander folgen. Die Reihenfolge der Halbleiterbereiche 3, 5 in der Strahlrichtung ist daher umgekehrt zu der

Reihenfolge beim epitaktischen Wachstum, bei dem

üblicherweise zunächst der n-Typ-Halbleiterbereich 3, dann die aktive Schicht 4 und danach der p-Typ-Halbleiterbereich 5 aufgewachsen werden.

Zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen

Halbleiterchips 10 sind an einer von der

Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten Seite der

Spiegelschicht 6 mehrere p-Kontakte IIa, IIb und mehrere n- Kontakt 12a, 12b angeordnet.

Die Halbleiterschichtenfolge 20 weist zwei nebeneinander angeordnete Bereiche 21, 22 auf, wobei die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 jeweils einen der p-Kontakte IIa, IIb und einen der n-Kontakte 12a, 12b aufweisen.

Der erste Bereich 21 ist über den p-Kontakt IIa und den n-

Kontakt 12a und der zweite Bereich 22 über den p-Kontakt IIb und den n-Kontakt 12b kontaktierbar . Die Bereiche 21, 22 sind zum Beispiel durch einen Graben 7 voneinander getrennt. Der Graben 7 durchtrennt die

Halbleiterschichtenfolge 20 insbesondere derart, dass der n- Typ Halbleiterbereich 3, die aktive Schicht 4 und der p-Typ Halbleiterbereich 5 der nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 jeweils nicht unmittelbar elektrisch miteinander verbunden sind.

Die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 des

Halbleiterchips 10 unterscheiden sich vorzugsweise in ihrem Aufbau nicht voneinander. Insbesondere weisen die

nebeneinander angeordneten Bereiche den gleichen Querschnitt und die gleiche Grundfläche auf. Weiterhin weisen die

elektrischen Kontakte IIa, 12a, IIb, 12b der Bereiche 21, 22 jeweils die gleichen Abmessungen und die gleiche Anordnung auf. Die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 sind also vorteilhaft kongruent zueinander.

In den Bereichen 21, 22 ist der p-Kontakt IIa, IIb jeweils mit dem p-Typ Halbleiterbereich 5 elektrisch leitend

verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Spiegelschicht 6 an den p-Typ Halbleiterbereich 5 angrenzt und der p-Kontakt IIa, IIb mit der Spiegelschicht 6 elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise an die

Spiegelschicht 6 angrenzt.

Der n-Kontakt 12a, 12b der Bereiche 21, 22 ist jeweils mit dem n-Typ Halbleiterbereich 3 elektrisch leitend verbunden. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass der n-Kontakt 12a, 12b jeweils mittels einer Durchkontaktierung 15, die durch die Spiegelschicht 6 und die Halbleiterschichtenfolge 20 bis in den n-Typ Halbleiterbereich 3 geführt ist, mit dem n-Typ Halbleiterbereich 3 elektrisch leitend verbunden ist. Die Durchkontaktierung 15 ist mit elektrisch isolierenden Schichten 14 von der Spiegelschicht 6, von dem p-Typ

Halbleiterbreich 5 und von der aktiven Schicht 4 der

Halbleiterschichtenfolge 20 elektrisch isoliert. An der von der Halbleiterschichtenfolge 20 abgewandten Seite der

Spiegelschicht 6 ist eine elektrisch isolierende Schicht 8 vorgesehen, um die n-Kontakte 12a, 12b von der Spiegelschicht 6 zu isolieren. Die elektrischen Kontakte IIa, IIb, 12a, 12b des

optoelektronischen Halbleiterchips 10 sind jeweils

Rückseitenkontakte, die an einer der

Strahlungsaustrittsfläche 13 gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips 10 angeordnet sind. Die

Strahlungsaustrittsfläche 13 ist daher vorteilhaft frei von elektrischen Kontaktschichten. Die als

Strahlungsaustrittsfläche 13 dienende Oberfläche des

Substrats 1, die von der Halbleiterschichtenfolge 20

abgewandt ist, kann beispielsweise mit einer Aufrauung, einer Auskoppelstruktur oder einer Antireflexionsbeschichtung versehen sein.

Die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 bilden jeweils eine funktionelle Einheit des Halbleiterchips 10 aus. Bei dem Ausführungsbeispiel bilden die Bereiche 21, 22 jeweils einen separat kontaktierbaren Strahlungsemittierenden Bereich des optoelektronischen Halbleiterchips aus. In Fig. 1 sind zur Vereinfachung der Darstellung nur zwei nebeneinander

angeordnete Bereiche 21, 22 dargestellt. Der Halbleiterchip 10 kann aber eine Vielzahl derartiger Bereiche 21, 22 in einer beliebigen ein- oder zweidimensionalen Anordnung aufweisen . Insbesondere können die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 eine Gitteranordnung aus gleichartigen funktionellen Einheiten ausbilden. In diesem Fall weisen die Bereiche 21, 22 beispielsweise eine Gitteranordnung mit m Zeilen und n Spalten auf, wobei m, n > 2 gilt.

Der optoelektronische Halbleiterchip 10 ist vorteilhaft oberflächenmontierbar . Insbesondere liegen die p-Kontakte IIa, IIb und n-Kontakte 12a, 12b an der Rückseite des

optoelektronischen Halbleiterchips frei und können so von außen kontaktiert werden, wenn der Halbleiterchip auf eine Oberfläche montiert wird. Die p-Kontakte IIa, IIb und die n- Kontakte 12a, 12b sind vorteilhaft bündig zueinander

ausgeführt. Mit anderen Worten liegen die von der Rückseite des Halbleiterchips abgewandten Kontaktflächen der p-Kontakte IIa, IIb und n-Kontakte 12a, 12b in einer Ebene, sodass der Halbleiterchip mit den Kontaktflächen auf eine ebene

Oberfläche montierbar ist. Der Halbleiterchip kann

beispielsweise auf eine Leiterplatte montiert werden, wobei die freiliegenden p-Kontakte IIa, IIb und n-Kontakte 12a, 12b mit Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 kann insbesondere derart montiert werden, dass das Substrat 1 nach oben zeigt und somit die Strahlungsrichtung entgegengesetzt zur

Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge 20 ist. Ein derartiger optoelektronischer Halbleiterchip 10 wird auch als Flip-Chip bezeichnet.

Der optoelektronische Halbleiterchip 10 kann insbesondere auf einen Träger montiert werden, der Kontaktstrukturen wie beispielsweise Leiterbahnen aufweist. Mittels der

Kontaktstrukturen auf dem Träger werden die p-Kontakte IIa, IIb und die n-Kontakte 12a, 12b der Bereiche 21, 22 elektrisch angeschlossen. Insbesondere ist es möglich, dass die Bereiche 21, 22 mittels geeigneter Kontaktstrukturen auf dem Träger parallel oder in Reihe geschaltet werden. In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des

optoelektronischen Halbleiterchips 10 schematisch im

Querschnitt dargestellt.

Der Aufbau der auf dem Substrat 1 angeordneten

Halbleiterschichtenfolge 20 entspricht dem ersten

Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied zu dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die n-Kontakte 12a, 12b der Bereiche 21, 22 jeweils nicht unmittelbar mittels der Durchkontaktierungen 15 mit dem n-Typ Halbleiterbereich 3 verbunden sind. Vielmehr sind die n-

Kontakte 12a, 12b bei dem zweiten Ausführungsbeispiel jeweils mittels einer elektrisch leitenden Verbindungsschicht 19 mit einer StromaufWeitungsschicht 18 verbunden. Die Stromaufweitungsschicht 18 ist auf einer der

Halbleiterschichtenfolge 20 gegenüberliegenden Seite der Spiegelschicht 6 angeordnet. Die Stromaufweitungsschicht 18 ist dabei mittels der elektrisch isolierenden Schicht 8 von der Spiegelschicht 6 isoliert. Von der

Stromaufweitungsschicht 18 gehen vorteilhaft zwei

Durchkontaktierungen 15 aus, die jeweils durch die

Spiegelschicht 6 und die Halbleiterschichtenfolge 20 bis zu dem n-Typ Halbleiterbereich 3 geführt sind. Die

Durchkontaktierungen 15 sind dabei jeweils mittels elektrisch isolierender Schichten 14 von der Spiegelschicht 6, von dem p-Typ Halbleiterbreich 5 und von der aktiven Schicht 4 elektrisch isoliert. Dadurch, dass der optoelektronische Halbleiterchip 10 eine mit den n-Kontakten 12a, 12b verbundene Stromaufweitungsschicht 18 aufweist, von der mehrere Durchkontaktierungen 15 bis in den n-Typ

Halbleiterbereich 3 geführt sind, wird in den Bereichen 21, 22 jeweils eine besonders homogene Stromeinprägung in die aktive Schicht 4 erzielt.

Die p-Kontakte IIa, IIb sind wie bei dem ersten

Ausführungsbeispiel jeweils elektrisch leitend mit der

Spiegelschicht 6 verbunden, die an den p-Typ

Halbleiterbereich 5 angrenzt. Da bei dem zweiten

Ausführungsbeispiel die Stromaufweitungsschicht 18 zwischen der Spiegelschicht 6 und den elektrischen Kontakten IIa, IIb, 12a, 12b angeordnet ist, werden die p-Kontakte IIa, IIb vorteilhaft jeweils mittels einer Durchkontaktierung 17, welche mit elektrisch isolierenden Schichten 16 von der

Stromaufweitungsschicht 18 isoliert ist, mit der

Spiegelschicht 6 elektrisch leitend verbunden. Die p-Kontakte IIa, IIb sind mit einer weiteren elektrisch isolierenden Schicht 9 von der Stromaufweitungsschicht 18 elektrisch isoliert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten

Ausführungsbeispiels ergeben sich aus der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels und umgekehrt.

Bei den Ausführungsbeispielen des optoelektronischen

Halbleiterchips 10 gemäß den Figuren 1 und 2 sind zur

Vereinfachung der Darstellung jeweils nur zwei nebeneinander angeordnete Bereiche 21, 22 dargestellt. Der

optoelektronische Halbleiterchip 10 kann eine Vielzahl derartiger nebeneinander angeordneter Bereiche 21, 22

aufweisen, wobei die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 insbesondere eine Gitteranordnung aufweisen können. In Figur 3A ist ein Ausführungsbeispiel des

optoelektronischen Halbleiterchips 10 in einer Ansicht von unten dargestellt, bei dem der optoelektronische

Halbleiterchip 10 insgesamt einhundert nebeneinander

angeordnete Bereiche 21, 22 aufweist, die eine

Gitteranordnung mit zehn Zeilen und zehn Spalten ausbilden. Figur 3B zeigt eine Vergrößerung des in Figur 3A markierten Ausschnitts A.

Der Halbleiterchip 10 kann einen Schichtaufbau wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aufweisen, der daher nicht nochmals näher erläutert wird. Wie bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die

nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 jeweils durch

Gräben 7 voneinander getrennt. Die den Gräben 7 zugewandten Seitenflächen der Bereiche 21, 22 können beispielsweise mit einer Passivierungsschicht 23 versehen sein. Die geometrische Anordnung der p-Kontakte IIa, IIb und der n- Kontakte 12a, 12b unterscheidet sich bei dem

Ausführungsbeispiel der Figur 3 von dem Ausführungsbeispiel der Figur 1. Die n-Kontakte 12a, 12b sind jeweils kreisförmig ausgeführt und im Zentrum der Bereiche 21, 22 angeordnet. Die p-Kontakte IIa, IIb sind in einem Abstand um die n-Kontakte 12a, 12b herum geführt und reichen bis zu den Seitenflächen der quadratisch ausgebildeten Bereiche 21, 22. Die

nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 sind in ihrem Aufbau identisch und bilden jeweils eine funktionelle Einheit des optoelektronischen Halbleiterchips 10 aus. Die Anzahl der funktionellen Einheiten, die durch die Bereiche 21, 22 gebildet werden, kann bei der Herstellung des

optoelektronischen Halbleiterchips 10 an eine vorgegebene Anwendung angepasst werden und der optoelektronische

Halbleiterchip 10 durch die Auswahl der Anzahl der

funktionellen Einheiten in den Zeilen und Spalten der

Gitteranordnung in der Größe skaliert werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel des optoelektronischen

Halbleiterchips 10 ist in den Figuren 4A und 4B in einer Ansicht von unten dargestellt. Wie in Figur 4A dargestellt, weist der optoelektronische Halbleiterchip 10 insgesamt sechzig nebeneinander angeordnete Bereiche 21, 22 auf, die in zehn Zeilen und sechs Spalten angeordnet sind. Die Bereiche 21, 22, die jeweils eine funktionelle Einheit des

optoelektronischen Halbleiterchips 10 bilden, weisen bei diesem Ausführungsbeispiel eine rechteckige Form auf.

Figur 4B zeigt eine vergrößerte Ansicht des in Figur 4A markierten Ausschnitts A. Die rechteckförmigen nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 sind wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel jeweils durch Gräben 7 voneinander getrennt. Die nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wie bei dem in Figur 2

dargestellten Ausführungsbeispiel aufgebaut. In der Ansicht von unten sind jeweils der p-Kontakt IIa, IIb und der n- Kontakt 12a, 12b zu sehen. Der optoelektronische

Halbleiterchip 10 kann durch eine geeignete Auswahl der

Anzahl der nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 bei der Herstellung in der Größe skaliert werden.

Bei den hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen des optoelektronischen Halbleiterchips sind die Bereiche 21, 22 vorteilhaft jeweils über ein gemeinsames Aufwachssubstrat 13 miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass die Gräben 7 das Aufwachssubstrat der Halbleiterschichtenfolge, welche die Vielzahl der nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 ausbildet, zumindest nicht vollständig durchtrennen.

Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen

optoelektronischen Halbleiterchips 10 haben im Vergleich zu einer Gitteranordnung aus einer Vielzahl von vorher

vereinzelten Halbleiterchips den Vorteil, dass sie in einem einzelnen Verfahrensschritt auf einem Träger positioniert und gelötet werden können. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine Gitteranordnung aus einer Vielzahl von nebeneinander

angeordneten Licht emittierenden Bereichen 21, 22 mit einem vergleichsweise geringen Herstellungsaufwand hergestellt werden . Die mehreren nebeneinander angeordneten Bereiche 21, 22 der optoelektronischen Halbleiterchips 10 können durch eine

Montage des optoelektronischen Halbleiterchips auf einen mit geeigneten Kontaktflächen versehenen Träger auf verschiedene Weise elektrisch miteinander verschaltet werden. Beispiele für geeignete Kontaktstrukturen zur Realisierung

verschiedener Schaltungen sind in den folgenden Figuren 5 bis 7 dargestellt.

Figur 5 zeigt eine Aufsicht auf einen Träger 24 für den optoelektronischen Halbleiterchip mit Kontaktflächen 25, 26. Der Träger ist für einen optoelektronischen Halbleiterchip 10 mit zehn nebeneinander angeordneten Bereichen 21, 22

vorgesehen, die in fünf Zeilen und zwei Spalten angeordnet sind. Die gestrichelt eingezeichneten Rechtecke symbolisieren die Umrisse der Bereiche 21, 22, die jeweils mit ihren p- Kontakten IIa, IIb und ihren n-Kontakten 12a, 12b mit den Kontaktflächen 25, 26 verbunden werden. Das Ausführungsbeispiel weist zwei U-förmige Kontaktflächen 25, 26 auf, wobei auf den Schenkeln einer ersten

Kontaktfläche 25 die p-Kontakte IIa der Bereiche 21 der ersten Spalte und die p-Kontakte IIb der benachbarten

Bereiche 22 der zweiten Spalten angeordnet werden. Auf den Schenkeln der zweiten Kontaktfläche 26 werden die n-Kontakte 12a der ersten Spalte und die n-Kontakte 12b der benachbarten Bereiche 22 der zweiten Spalte angeordnet. Es kann

beispielsweise vorgesehen sein, dass jede der beiden U- förmigen Kontaktflächen 25, 26 mittels eines Drahtanschlusses kontaktiert wird. Mit den dargestellten Kontaktflächen 25, 26 auf dem Träger 24 wird eine Parallelschaltung der zehn

Bereiche 21, 22 des Halbleiterchips 10 hergestellt. Die

Bereiche 21, 22 sind beispielsweise wie bei den

Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 4 ausgebildet.

In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Trägers 24 mit Kontaktflächen 27, 28, 29 dargestellt, der wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 für einen optoelektronischen Halbleiterchip 10 mit zehn Bereichen 21, 22 vorgesehen ist, die in fünf Zeilen und zwei Spalten angeordnet sind. Eine erste streifenförmige Kontaktfläche 27 verbindet die p- Kontakte IIa der Bereiche 21 der ersten Spalte miteinander. Die n-Kontakte 12a der Bereiche 21 der ersten Spalte und die p-Kontakte IIb der Bereiche 22 der zweiten Spalte sind durch eine Kontaktfläche 28 miteinander verbunden. Eine weitere streifenförmige Kontaktfläche 29 verbindet die n-Kontakte 12b der Bereiche 22 der zweiten Spalte miteinander. Mit dieser Kontaktstruktur 27, 28, 29 wird erreicht, dass die Bereiche 21 der ersten Spalte parallel geschaltet sind, und auch die Bereiche 22 der zweiten Spalte parallel geschaltet sind. Die fünf Bereiche 21 der ersten Spalte und die fünf Bereiche 22 der zweiten Spalte sind miteinander in Reihe geschaltet. Die beiden streifenförmigen Kontaktfläche 27, 29 können

beispielsweise jeweils mit einem Drahtanschluss versehen werden . In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines für den optoelektronischen Halbleiterchip 10 geeigneten Trägers 24 dargestellt. Wie bei den beiden vorherigen

Ausführungsbeispielen ist der Träger 24 für einen

optoelektronischen Halbleiterchip 10 mit zehn Bereichen 21, 22 vorgesehen, die in fünf Zeilen und zwei Spalten angeordnet sind. Der p-Kontakt IIa des Bereichs 21 der ersten Zeile und der ersten Spalte sowie der n-Kontakt 12b des Bereichs 22 der ersten Zeile und zweiten Spalte sind jeweils mit einer streifenförmigen Kontaktfläche 30, 31 kontaktiert. Weiterhin ist jeweils ein p-Kontakt IIa, IIb mit einem n-Kontakt 12a,

12b eines benachbarten Bereichs 21, 22 derart verbunden, dass alle zehn Bereiche 21, 22 in Reihe geschaltet sind. Die

Verbindung zwischen den p-Kontakten IIa, IIb und den

benachbarten n-Kontakten 12a, 12b kann beispielsweise durch Leiterbahnen 32 erfolgen.

Die drei Ausführungsbeispiele eines Trägers mit

Kontaktflächen in den Figuren 5, 6 und 7 verdeutlichen, dass mit einem optoelektronischen Halbleiterchip 10, der

beispielsweise zehn nebeneinander angeordnete Bereiche 21, 22 in fünf Zeilen und zwei Spalten aufweist, verschiedene elektrische Schaltungen von Licht emittierenden Bereichen realisiert werden können. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die

Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von

Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.