Beschreibung

Optoelektronisches Bauelement mit Kühlelement

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Kühlelement .

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement mit einer verbesserten Wärmeabfuhr anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der ab- hängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß ist ein optoelektronisches Bauelement mit einem Halbleiterkörper vorgesehen, wobei der Halbleiterkörper eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeig- nete aktive Schicht aufweist. Ferner weist der Halbleiterkörper eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Auf der Strahlungsaustrittsfläche ist ein Kühlelement angeordnet, das für die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung transparent ist.

Durch das auf der Strahlungsaustrittsfläche angeordnete Kühlelement kann die Wärme von dem Halbleiterkörper effektiv abgeführt werden. Das Kühlelement besitzt vorteilhafterweise einen möglichst kleinen thermischen Widerstand und eine mög- liehst hohe Wärmeleitfähigkeit, sodass die von dem Halbleiterkörper an das Kühlelement abgegebene Verlustwärme in dem Kühlelement effektiv verteilt werden kann. Dadurch erfolgt in dem Kühlelement eine effiziente Wärmespreizung der von dem

Halbleiterkörper abgegebenen Verlustwärme. Das ist besonders vorteilhaft bei Halbleiterkörpern, die unter hohen Leistungen betrieben werden, da bei hohen Leistungen die Wärmeabfuhr der Verlustwärme des Halbleiterkörpers mit zunehmenden Leistungs- dichten immer schwieriger wird. Es ist deshalb notwendig, die entstandene Verlustwärme des Halbleiterkörpers mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand an das Kühlelement abzugeben .

Das Kühlelement ist vorteilhaft auf der Strahlungsaustritts - fläche des Halbleiterkörpers angeordnet, sodass die von dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme an das Kühlelement abgegeben werden kann. Durch die direkte Anordnung des Kühlelements auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkör- pers kann mit Vorteil die Wärme des Halbleiterkörpers an das Kühlelement abgegeben werden, wobei sich der thermische Widerstand minimiert. Dadurch kann eine optimale Wärmeabfuhr der von dem Halbleiterkörper abgegebenen Wärme erzielt werden.

Das Kühlelement ist für die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung transparent. Dadurch kann die im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung effizient durch das Kühlelement ausgekoppelt werden.

Die aktive Schicht des Halbleiterkörpers weist einen pn-über- gang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfachquantentopf (SQW, Single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopf- Struktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser

Strukturen. Beispiele für MQW-Strukturen sind in den Druckschriften WO 01/39282, US 5,831,277, US 6,172,382 Bl und US 5,684,309 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bevorzugt basiert der Halbleiterkörper auf einem Nitridverbindungshalbleiter. "Auf Nitridverbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Nitrid-IIl/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al _n Ga _m In _] __ _n _ _m N umfasst, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al _n Ga ₁₁₁ In^ _ _n _ _m N-Materi- als im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können .

Bevorzugt ist der Halbleiterkörper an der dem Kühlelement gegenüberliegenden Seite auf einem Träger angeordnet, wobei der Träger an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite vorzugsweise eine Wärmesenke aufweist. Durch das auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnete Kühlelement und durch die auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers angeordnete Wärmesenke kann eine effi- ziente Wärmeabfuhr der von dem Halbleiterkörper abgegebenen

Verlustwärme erzielt werden. Dadurch kann die in dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand sowohl an das Kühlelement als auch

an die Wärmesenke abgegeben werden. Dadurch wird eine effektive Kühlung des Halbleiterkörpers erzeugt, die bevorzugt für Halbleiterkörper, die mit hohen Leistungen betrieben werden, vorteilhaft sind.

Bevorzugt ist das Kühlelement ein Diamantplättchen. Diamant weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, die um ein Vielfaches besser ist als die Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise Kupfer. Dadurch kann die in dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme effektiv und mit einem ^' möglichst kleinen thermischen Widerstand an das Kühlelement abgegeben werden. Eine effektive Kühlung des Halbleiterkörpers kann erzielt werden. Ferner ist Diamant für die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung transparent. Dadurch kann die von dem HaIb- leiterkörper emittierte Strahlung vorteilhaft durch das Kühlelement ausgekoppelt werden.

Das Diamantplättchen weist vorteilhaft einen Brechungsindex auf, der etwa so groß ist, wie der Brechungsindex eines Ni- tridverbindungshalbleiters . Dadurch kann die im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung nahezu verlustfrei in das Diamantplättchen eintreten. Ein optoelektronisches Bauelement, das eine solche Materialkombination des Halbleiterkörpers und des Kühlelements aufweist, kann so eine effiziente Wärmeabfuhr der in dem Halbleiterkörper entstandenen Verlustwärme und gleichzeitig eine vorteilhafte Auskoppeleffizienz durch die im Wesentlichen angepassten Brechungsindizes des Halbleiterkörpers und des Kühlelements erzielen.

Bevorzugt überragt das Kühlelement den Halbleiterkörper seitlich. Besonders bevorzugt ist die laterale Ausdehnung des Kühlelements vier- bis zehnmal größer als die laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers .

Dadurch, dass das Kühlelement eine größere laterale Ausdehnung aufweist als der Halbleiterkörper, kann die von dem Halbleiterkörper abgegebene Verlustwärme, die an das Kühlele- ment abgegeben wird, in dem Kühlelement effektiv verteilt werden, sodass eine effiziente Wärmespreizung des Wärmeflusses in dem Kühlelement entsteht. Eine effektive Wärmeabfuhr der aus dem Halbleiterkörper abgegebenen Wärme kann dadurch erzielt werden.

Vorzugsweise weist das Kühlelement auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper lateral überragen, eine Spiegelschicht auf.

Die Spiegelschicht kann beispielsweise Silber aufweisen. Ferner kann die Spiegelschicht beispielsweise aus dielektrischen Schichten bestehen.

Die Spiegelschicht, die auf das Kühlelement in Bereichen, die den Halbleiterkörper lateral überragen, aufgebracht sein kann, muss nicht die Eigenschaft erfüllen, einen ohmschen Kontakt herzustellen, sodass die Spiegelschicht dahingehend optimiert werden kann, eine möglichst hohe Reflektivität für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung zu erzeugen. Die Strahlung, die aus dem Halbleiterkörper in das Kühlelement eintritt, an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Grenzfläche des Kühlelements totalreflektiert wird und auf die Spiegelschicht auftrifft, kann an der Spiegelschicht so reflektiert werden, dass die Strahlung an der dem Halbleiter- körper gegenüberliegenden Grenzfläche des Kühlelements aus dem optoelektronischen Bauelement ausgekoppelt wird. Die Auskoppeleffizienz der von der aktiven Schicht emittierten Strahlung aus dem Bauelement ist somit in diesen äußeren Be-

reichen, die lateral zu dem Halbleiterkörper versetzt sind, mit Vorteil besonders hoch. Dadurch kann die Gesamteffizienz des Bauelements gesteigert werden.

Bevorzugt weist das Kühlelement auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper überragen, Stützelemente auf.

Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper an der dem Kühl- element gegenüberliegenden Seite auf einem Träger angeordnet, wobei der Träger an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite eine Wärmesenke aufweist.

Die Stützelemente verbinden vorteilhaft das Kühlelement mit der Wärmesenke . Dadurch kann der Wärmefluss von dem Kühlelement über die Stützelemente zur Wärmesenke geleitet werden, wodurch die in dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme effizient über das Kühlelement und über die Stützelemente zu der Wärmesenke transportiert werden kann. Eine effiziente Kühlung des Halbleiterkörpers kann so erzeugt werden.

Die Stützelemente enthalten bevorzugt ein Metall oder eine Metalllegierung, um eine möglichst effiziente Wärmeleitung mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand zu erzeu- gen.

Bevorzugt überragt das Kühlelement den Halbleiterkörper lateral, wobei das Kühlelement auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper überra- gen, Stützelemente aufweist und die Stützelemente einen elektrischen Kontakt mit einem Leiterrahmen erzeugen.

Dadurch können die Stützelemente sowohl zur Wärmeabfuhr der in dem Halbleiterkörper entstandenen Wärme als auch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers dienen.

Vorzugsweise weist das Bauelement eine erste und eine zweite auf dem Halbleiterkörper angeordnete elektrische Anschluss- schicht auf, wobei die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht auf der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind. Die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht sind mittels einer Trennschicht elektrisch gegeneinander isoliert.

"An der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet" bedeutet vorliegend, dass zumindest ein Teil der ersten beziehungsweise zweiten elektrischen Anschlussschicht der Halbleiterschichtenfolge in Richtung von der Strahlungsaustrittsfläche zur gegenüberliegenden Seite hin nachfolgt. Es ist jedoch nicht notwendig, dass die gesamte erste beziehungsweise zweite elektrische Anschluss- schicht an der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Vielmehr kann sich ein Teilbereich der zweiten elektrischen Anschlussschicht von der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers durch einen Durchbruch der aktiven Schicht hindurch in Richtung zu der Strahlungsaustrittsfläche hin erstrecken. Die erste elektrische Anschlussschicht, die zweite elektrische Anschlussschicht und die Trennschicht sind jedoch derart ausgebildet, dass sie, insbesondere an der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers lateral überlappen.

Vorzugsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers frei von elektrischen Kontaktstellen wie Bondpads .

Die Gefahr einer Abschattung und/oder Absorption eines Teils der von der aktiven Schicht im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die elektrischen Kontaktstellen wird auf diese Weise reduziert.

Bevorzugt ist das optoelektronische Bauelement auf einer Montagefläche angeordnet, wobei die Montagefläche die Wärmeabfuhr und die elektrische Zuführung des Halbleiterkörpers sicherstellt. Beispielsweise sind die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht mit einem Leiterrahmen elektrisch verbunden. Alternativ können zum Beispiel die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht über einen elektrischen Kontakt mit dem Leiterrahmen elektrisch verbunden sein.

Bei einer anderen Ausgestaltung weist die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht eine MehrschichtStruktur auf. Beispielsweise weist die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht eine HaftvermittlungsSchicht, eine Reflektorschicht und/oder eine Stromverteilungsschicht auf.

Ein elektrischer Kontaktbereich, der zur elektrischen Kontak- tierung des Halbleiterkörpers geeignet ist, ist zweckmäßiger- weise seitlich von der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die elektrischen Kontaktbereiche können mit Vorteil großflächig ausgeführt sein, da sie die Emission elektromagnetischer Strahlung aus dem Halbleiterkörper nicht beeinträchtigen. Der Halbleiterkörper ist daher besonders gut zur Verwendung mit hohen Betriebsströmen geeignet. Anders ausgedrückt hat er mit Vorteil eine hohe Stromtragfähigkeit.

Die Anordnung der Kontaktbereiche ist vorteilhafterweise frei wählbar. Der Kontaktbereich der Anschlussschichten kann zur p-seitigen Kontaktierung des Halbleiterkörpers und zur n-sei- tigen Kontaktierung des Halbleiterkörpers seitlich über die Stützelemente zu einem Leiterrahmen geführt werden. Ferner kann nur einer der zwei Kontaktbereiche der Anschlussschichten über die Stützelemente zu dem Leiterrahmen geführt werden. Der andere elektrische Kontaktbereich einer Anschluss- schicht kann dabei durch den Träger des Halbleiterkörpers ge- führt werden, sodass die p-seitige oder n-seitige Kontaktierung von der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite des Trägers her erfolgt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass sowohl zur p-sei- tigen und zur n- seitigen Kontaktierung der erste und der zweite elektrische Kontaktbereich der Anschlussschichten durch den Träger geführt werden, so dass die p-seitige und die n-seitige Kontaktierung von der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite des Trägers her erfolgt. Der elektri- sehe Kontakt zu einem Leiterrahmen wird somit auf der dem

Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite des Trägers hergestellt. Die p-Seitige Kontaktierung wird dabei mittels der ersten elektrischen Anschlussschicht und die n-seitige Kontaktierung mittels der zweiten elektrischen Anschlussschicht hergestellt oder umgekehrt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich ein Teilbereich der ersten oder zweiten elektrischen Anschlussschicht von der Strahlungsaustrittsfläche durch einen Durchbruch der aktiven Schicht hindurch in Richtung zu der der Strahlungs- austrittsflache abgewandten Seite hin. Bevorzugt ist ein zweiter elektrischer Kontakt für die erste oder die zweite elektrische Anschlussschicht, die sich durch den Durchbruch

erstreckt, auf der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet.

Bei dieser Ausgestaltung kann der elektrische Kontakt einer Anschlussschicht über ein Stützelement zu einem Leiterrahmen geführt werden, wobei der zweite elektrische Kontakt durch den Träger zu einem Leiterrahmen geführt werden kann, oder beide elektrische Kontakte der ersten und der zweiten Anschlussschicht werden über Stützelemente zu jeweils einem Leiterrahmen geführt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung weist der Halbleiterkörper an der dem Kühlelement abgewandten Seite einen Träger auf, wobei der Träger eine Mehrzahl von öffnungen aufweist, und die erste und/oder die zweite elektrische AnschlussSchicht durch die öffnungen zu der Halbleiterschichtenfolge verlaufen.

Bei dieser Ausgestaltung wird somit die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht durch den Träger geführt und an der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des Trägers mit einem Leiterrahmen elektrisch verbunden.

Vorzugsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche des Halblei - terkörpers poliert. Die Strahlungsaustrittsfläche ist also nicht wie herkömmlicher Weise aufgeraut. Dadurch schließen das Kühlelement und der Halbleiterkörper direkt aneinander an. Es entsteht mit Vorteil kein Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers und dem Kühlele- ment. Dadurch, dass vorzugsweise der Brechungsindex des Halbleiterkörpermaterials und des Kühlelementmaterials im Wesentlichen im gleichen Wertebereich liegen, kann die im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung nahezu verlustfrei in das Kühl-

element eindringen. „Im Wesentlichen im gleichen Wertebereich liegen" bedeutet vorliegend, dass die Abweichung des Brechungsindizes ^' des Halbleiterkörpermaterials und des Kühlelementmaterials nicht größer als einschließlich 0,3 beträgt.

Bevorzugt weist das Kühlelement auf der von dem Halbleiterkörper abgewandten Oberfläche eine Aufrauung auf. Dadurch wird die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung an der Oberfläche gestreut, wodurch sich die Auskσppeleffizienz der Strahlung erhöht.

Bevorzugt ist auf der von dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des Kühlelements eine TiO ₂ -Schicht angeordnet. Da das Kühlelement teilweise schwer aufzurauen sein kann, kann al- telrnativ die auf dem Kühlelement aufgebrachte TiO ₂ -Schicht, die ebenfalls einen Brechungsindex, der im Wesentlichen in einem Bereich des Brechungsindizes eines Nitridverbindungs- halbleiters liegt, aufgeraut sein. Bevorzugt weist die TiO ₂ - Schicht eine Aufrauung auf, wodurch eine Streuung an der Aus- trittsseite der TiO ₂ -Schicht erzielt werden kann. Dadurch erhöht sich die Strahlungsauskoppeleffizienz des Bauelements mit Vorteil.

Die Streuung an der Auskoppelseite des Bauelements kann fer- ner durch geometrische Strukturen, wie beispielsweise Pyramiden oder Mikroprismen, durch eine Aufrauung der Auskoppelseite oder durch photonische Kristallstrukturen erfolgen. Die Auskoppeleffizienz erhöht sich vorteilhaft. Alternativ kann die Streuung der Strahlung durch eine Kombination der einzel- nen Ausführungsformen der Auskoppelstrukturen erzeugt werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kühlelement auf der abgewandten Seite des Halbleiterkörpers eine Konverter-

Schicht mit darin enthaltenem Leuchtstoff auf. Dadurch, dass die Konverterschicht auf dem Kühlelement aufgebracht ist, kann die Konverterschicht durch das Kühlelement effektiv gekühlt werden. Eine überhitzung der Konverterschicht oder des Leuchtstoffs in der Konverterschicht kann dadurch mit Vorteil vermindert werden. Eine solche Ausgestaltung des Bauelements ist vor allem vorteilhaft bei Bauelementen, die dafür vorgesehen sind, weißes Licht abzustrahlen.

Vorzugsweise ist der Halbleiterkörper eine Leuchtdiode. Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper als Dünnfilmchip ausgebildet .

Bei einem Dünnfilmchip ist das Herstellungssubstrat, auf dem der Schichtstapel für den Halbleiterkörper hergestellt, insbesondere abgeschieden wurde, bereichsweise oder vollständig entfernt. Das Herstelllungssubstrat ist vorzugsweise das Aufwachssubstrat, auf dem der Schichtstapel epitaktisch aufgewachsen ist.

Ein Grundprinzip eines Dünnfilmchips ist beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al . , Appl. Phys . Let. 63 (16) 18. Oktober 1993, Seiten 2174 bis 2176, beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug auf- genommen wird. Beispiele für Dünnfilm-Leuchtdiodenchips sind in den Druckschriften EP 0905797 A2 und WO 02/13281 Al beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit ebenfalls durch Rückbezug aufgenommen wird.

Weitere Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und

Zweckmäßigkeiten des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Querschnitt eines ersten

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements ,

Figur 2 einen schematischen Querschnitt eines zweiten

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bau- e1ements , und

Figur 3 einen schematischen Querschnitt eines dritten

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauelements .

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.

In Figur 1 ist ein Querschnitt eines ersten Ausführungsbei- spiels eines optoelektronischen Bauelements dargestellt.

Das optoelektronische Bauelement weist einen Halbleiterkörper 1 auf, der eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht aufweist. Die aktive Schicht des Halbleiterkörpers 1 weist einen. pn-übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfachquantentopf (SQW, Single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung QuantentopfStruktur entfaltet hierbei keine Be- deutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung.

Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge , Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.

Bevorzugt basiert der Halbleiterkörper 1 auf einem Nitrid- verbindungshalbleiter . "Auf Nitridverbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Nitrid- III/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al _n Ga _ra Ini_ _n _ _m N umfasst, wobei O ≤ n ≤ l, O ≤ m ≤ l und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel. aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dσtierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al _n Ga _m In _] __ _n _ _m N-Materi- als im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können .

Der Halbleiterkörper 1 weist eine Strahlungsaustrittsfläche 3 auf . Auf der Strahlungsaustrittsfläche 3 ist ein Kühlelement 4 angeordnet, das für die von dem Halbleiterkörper 1 emittierte Strahlung transparent ist .

Die Verlustwärme, die bei Betrieb des Halbleiterkörpers 1 entsteht, kann durch das auf der Strahlungsaustrittsfläche 3 angeordnete Kühlelement 4 effektiv von dem Halbleiterkörper 1 abgeführt werden. Das Kühlelement 4 besitzt vorteilhafterweise einen möglichst kleinen thermischen Widerstand und eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit. So kann die von dem Halbleiterkörper 1 an das Kühlelement 4 abgegebene Verlustwärme in dem Kühlelement 4 effektiv verteilt werden, wodurch in dem Kühlelement 4 eine effiziente Wärmespreizung des Wärmeflusses erfolgt. Das ist besonders vorteilhaft bei Halbleiterkörpern 1, die unter hohen Leistungen betrieben

werden (Hochleistungs-Halbleiterkδrper) , da bei hohen Leistungen die Wärmeabfuhr der Verlustwärme des Halbleiterkörpers 1 mit zunehmenden Leistungsdichten immer schwieriger wird.

Durch die direkte Anordnung des Kühlelements 4 auf der Strahlungsaustrittsfläche 3 des Halbleiterkörpers 1 kann mit Vorteil die Verlustwärme des Halbleiterkörpers 1 mit einem minimalen thermischen Widerstand an das Kühlelement 4 abgegeben werden, wodurch eine optimale Wärmeabfuhr der von dem Halbleiterkörper 1 abgegebenen Verlustwärme erzielt werden kann.

Das Kühlelement 4 ist für die von dem Halbleiterkörper 1 emittierte Strahlung transparent. Dadurch kann die im Halbleiterkörper 1 erzeugte Strahlung effizient durch das Kühlelement 4 ausgekoppelt werden.

Das Kühlelement 4 ist beispielsweise ein Diamantplättchen. Diamant weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, die um ein Vielfaches besser ist, als die Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise Kupfer. Dadurch kann die in dem Halbleiterkörper 1 entstandene Verlustwärme effektiv und mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand an das Diamantplättchen 4 abgegeben werden. Ferner ist Diamant für die von dem Halbleiterkörper 1 emittierte Strahlung transparent, wodurch die von dem Halbleiterkörper 1 emittierte Strahlung vorteilhaft durch das Diamantplättchen 4 ausgekoppelt werden kann.

Das Kühlelement 4 ist bevorzugt als Diamantplättchen ausgeführt. Da Diamant einen Brechungsindex aufweist, der etwa in dem Wertebereich des Brechungsindizes eines Nitridverbindungshalbleiter liegt, also lediglich eine Abweichung von

einschließlich 0,3 aufweist, kann die im Halbleiterkörper 1 erzeugte Strahlung nahezu verlustfrei in das Diamantplättchen eintreten. So kann eine effiziente Wärmeabfuhr der in dem . Halbleiterkörper 1 entstandenen Verlustwärme und gleichzeitig eine vorteilhafte Auskoppeleffizienz erzielt werden.

Die Strahlungsaustrittsfläche 3 des Halbleiterkörpers 1 ist bevorzugt poliert. Die Strahlungsaustrittsfläche 3 ist also nicht wie herkömmlicher Weise aufgeraut. Dadurch kann das Diamantplättchen 4 direkt an den Halbleiterkörper 1 anschließen. Somit entsteht kein Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsfläche 3 des Halbleiterkörpers 1 und dem Diamantplättchen 4, wodurch eine nahezu verlustfreie Ein- kopplung der in dem Halbleiterkörper 1 erzeugten Strahlung in das Diamantplättchen 4 erfolgen kann.

Das Diamantplättchen 4 kann auf der von dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Oberfläche eine Aufrauung aufweisen. Da Diamant teilweise schwer aufzurauen ist, kann alternativ auf der von dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Oberfläche des

Diamantplättchens 4 eine Tiθ2 -Schicht 5 angeordnet sein. Die Tiθ2~Schicht 5 weist im Wesentlichen ebenfalls einen Brechungsindex auf, der etwa in einem Bereich des Brechungsindizes eines Nitridverbindungshalbleiters liegt. Bevorzugt weist die Tiθ2~Schicht 5 eine Aufrauung auf, wodurch eine

Streuung der von dem Halbleiterkörper 1 emittierten Strahlung an der Austrittsseite der Tiθ2~Schicht 5 erzielt werden kann. Dadurch erhöht sich die Auskoppeleffizienz des Bauelements mit Vorteil.

Die Streuung an der Auskoppelseite des Bauelements könnte ferner durch geometrische Strukturen, wie beispielsweise Pyramiden oder Mikroprismen, durch eine Aufrauung der Aus-

koppelseite oder durch photonische Kristallstrukturen erfolgen. Alternativ könnte die Streuung der Strahlung durch eine Kombination der einzelnen Ausführungsformen der Auskoppelstrukturen erzeugt werden.

Vorzugsweise ist der Halbleiterkörper 1 eine Leuchtdiode. Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper 1 als Dünnfilm- LED ausgebildet.

Bei einer Dünnfiltn-LED ist das Herstellungssubstrat, auf dem der Schichtstapel für den Halbleiterkörper 1 hergestellt, insbesondere abgeschieden wurde, bereichsweise oder vollständig entfernt.

Bevorzugt ist der Halbleiterkörper 1 an der dem Diamant- plättchen 4 gegenüberliegenden Seite auf einem Träger 9 angeordnet, wobei der Träger 9 an der dem Halbleiterkörper 1 gegenüberliegenden Seite vorzugsweise eine Wärmesenke 11 aufweist. Durch das auf der Strahlungsaustrittsfläche 3 des Halbleiterkörpers 1 angeordnete Diamantplättchen 4 und durch die auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers 1 angeordnete Wärmesenke 11 kann eine effiziente Wärmeabfuhr der von dem Halbleiterkörper 1 abgegebenen Verlustwärme erzielt werden.

Das Diamantplättchen 4 überragt den Halbleiterkörper 1 bevorzugt lateral . Besonders bevorzugt ist die laterale Ausdehnung des Diamantplättchens 4 vier bis zehnmal größer als die laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers 1.

Auf der dem Halbleiterkörper 1 zugewandten Seite weist das Diamantplättchen 4 in Bereichen, die den Halbleiterkörper 1

lateral überragen, bevorzugt eine Spiegelschicht 13 auf, die beispielsweise Silber oder dielektrische Schichten aufweist.

Dabei muss die Spiegelschicht 13 nicht die Eigenschaft er- füllen, einen ohmschen Kontakt herzustellen, sodass die Spiegelschicht 13 dahingehend optimiert werden kann, eine möglichst hohe Reflektivität für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung zu erzeugen. Somit kann die Strahlung, die aus dem Halbleiterkörper 1 in das Diamantplättchen 4 eintritt, an der dem Halbleiterkörper 1 gegenüberliegenden

Grenzfläche des Diamantplättchens 4 totalreflektiert wird und auf die Spiegelschicht 13 auftrifft, an der Spiegelschicht 13 so reflektiert werden, dass die Strahlung an der dem Halbleiterkörper 1 gegenüberliegenden Grenzfläche des Diamantplättchens 4 aus dem optoelektronischen Bauelement ausgekoppelt wird. Dadurch kann die Gesamteffizienz des Bauelements gesteigert werden.

Das Diamantplättchen 4 weist auf der dem Halbleiterkörper 1 zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper 1 überragen, bevorzugt Stützelemente 10 auf . Dabei verbinden die Stützelemente 10 das Diamantplättchen 4 mit der Wärmesenke 11. Die Stützelemente 10 enthalten beispielsweise Metall oder eine Metalllegierung, um eine möglichst effiziente Wärmeleitung mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand zu erzeugen.

Dadurch, dass das Diamantplättchen 4 eine größere laterale Ausdehnung aufweist als der Halbleiterkörper 1, kann die von dem Halbleiterkörper 1 abgestrahlte Verlustwärme, die an das Diamantplättchen 4 abgegeben wird, in dem Diamantplättchen 4 effektiv verteilt werden, sodass eine effiziente Wärmespreizung des Wärmeflusses in dem Diamantplättchen 4

entsteht. über die Stützelemente 10 kann der Wärmefluss von dem Diamantplättchen 4 zur Wärmesenke 11 geleitet werden, wodurch die in dem Halbleiterkörper 1 entstandene Verlustwärme effizient über das Diamantplättchen 4 und über die Stützelemente 10 zu der Wärmesenke 11 transportiert werden kann. Eine effiziente Kühlung des Bauelements kann so erzeugt werden. Die Stützelemente 10 können vorzugsweise einen elektrischen Kontakt mit einem Leiterrahmen erzeugen. Dadurch können die Stützelemente 10 sowohl zur Wärmeabfuhr der in dem Halbleiterkörper 1 entstandenen Wärme als auch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 dienen.

Vorzugsweise weist das Bauelement eine erste und eine zweite auf dem Halbleiterkörper 1 angeordnete elektrische An- schlussschicht 6, 7 auf, wobei die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht 6, 7 auf der der Strahlungs- austrittsflache 3 gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers 1 angeordnet sind. Die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht 6, 7 sind mittels einer Trennschicht 15 elektrisch gegeneinander isoliert.

Dadurch ist die Strahlungsaustrittsfläche 3 des Halbleiterkörpers 1 frei von elektrischen Kontaktstellen wie Bondpads . Die Gefahr einer Abschattung und/oder Absorption eines Teils der von der aktiven Schicht im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die elektrischen Kontaktstellen wird auf diese Weise reduziert.

Bevorzugt erstreckt sich ein Teilbereich der ersten oder der zweiten elektrischen Anschlussschicht S, 7 von der Strahlungsaustrittsfläche 3 durch einen Durchbruch 8 der aktiven Schicht hindurch in Richtung zu der der Strahlungsaustrittsfläche 3 abgewandten Seite hin. Bei dieser Ausgestal-

tung können sowohl beide elektrische Kontakte der ersten und der zweiten Anschlussschicht 6, 7 über Stützelemente 10 zu jeweils einem Leiterrahmen geführt werden, oder lediglich ein elektrischer Kontakt der ersten oder der zweiten An- schlussschicht 6., 7 kann über eines der Stützelemente 10 zu einem Leiterrahmen geführt werden. Dabei wird der zweite elektronische Kontakt der ersten oder der zweiten Anschluss- schicht 6, 7 durch den Träger 9 zu einem Leiterrahmen geführt, wobei der Träger 9 eine Mehrzahl von öffnungen auf- weist, und die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht S ₁ 7 durch die öffnungen zu der Halbleiterschichtenfolge verlaufen.

Alternativ können sowohl die erste als auch die zweite elek- trische Anschlussschicht 6, 7 durch öffnungen in dem Träger 9 geführt werden und an der dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Seite des Trägers 9 jeweils mit einem Leiterrahmen elektrisch verbunden werden (nicht dargestellt) .

Der Träger 9 enthält bevorzugt Si, Ge oder GaAs. Sind beide elektrische Kontakte der ersten und der zweiten Anschlussschicht 6, 7 über Stützelemente 10 zu jeweils einem Leiterrahmen geführt, kann der Träger 9 beispielsweise auch AlN oder Saphir enthalten.

In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements dargestellt.

Das Ausführungsbeispiel von Figur 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 dadurch, dass auf der

TiC>2 -Schicht 5 eine Konverterschicht 14 mit darin enthaltenem Leuchtstoff angeordnet ist. Dadurch, dass die Konverterschicht 14 auf der TiC>2-Schicht 5, die auf dem Dia-

mantplättchen 4 angeordnet ist, aufgebracht ist, kann die Konverterschicht 14 durch das Diamantplättchen 4 effektiv gekühlt werden. Eine überhitzung der Konverterschicht 14 oder des Leuchtstoffs in der Konverterschicht 14 kann dadurch mit Vorteil vermindert werden. Eine solche Ausgestaltung ist vor allem vorteilhaft bei Bauelementen, die dafür vorgesehen sind, weißes Licht abzustrahlen.

Figur 3 stellt ein optoelektronisches Bauelement dar, bei dem ein Ausführungsbeispiel einer möglichen elektrischen Kontak- tierung des Halbleiterkörpers 1 dargestellt ist.

Der Halbleiterkörper 1 weist eine aktive Schicht 2 auf, die geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. In der aktiven Schicht 2 ist mindestens ein Durchbruch 8 ausgebildet. Vorzugsweise werden mehrere separate Durchbrüche 8 ausgebildet, wodurch mit Vorteil eine besonders homogene laterale Stromverteilung erzielt werden kann. Der Durchbruch 8 verläuft von der Strahlungsaustrittsfläche 3 in Richtung einer der Strahlungsaustrittsfläche 3 gegenüberliegenden

Fläche des Halbleiterkδrpers 1. Der Durchbruch 8 führt von einer ersten Halbleiterschichtenfolge Ia des

Halbleiterkörpers 1 durch die aktive Schicht 2 und durch eine zweite Halbleiterschichtenfolge Ib des Halbleiterkörpers 1.

Auf der Strahlungsaustrittsfläche 3 ist ein Kühlelement 4, beispielsweise ein Diamantplättchen aufgebracht, das zur Kühlung des Halbleiterkörpers 1 dient. Das Diamantplättchen 4 weist auf der dem Halbleiterkörper 1 zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper 1 lateral überragen, eine Spiegelschicht 13 auf .

Eine erste Anschlussschicht 6 ist auf der dem Diamantplätt- chen 4 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 1 aufgebracht. Eine zweite Anschlussschicht 7 wird durch den Durchbruch 8 auf die dem Diamantplättchen 4 gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers 1 geführt. Die erste Anschlussschicht 6 und die zweite Anschlussschicht 7 überlappen sich zum Teil lateral. Die erste elektrische Anschlussschicht 6 und die zweite elektrische Anschlussschicht 7 sind mittels einer Trennschicht 15 elektrisch gegeneinander isoliert.

Mittels einer Lot- oder KlebstoffSchicht 12 kann auf der ersten und der zweiten elektrischen Anschlussschicht 6, 7 ein Träger 9 befestigt sein.

Die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht 6, 7 können über Stützelemente elektrisch kontaktiert sein (nicht dargestellt) . Die elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers 1 erfolgt somit seitlich von dem Halbleiterkörper 1.

Alternativ kann der Durchbruch 8 durch die Lotschicht 12 und den Träger 9 geführt werden, sodass eine elektrische Kontaktierung der elektrischen Anschlussschicht 7 auf der dem Halbleiterkörper 1 abgewandten Seite des Trägers erfolgen kann.

Ferner kann sowohl die erste elektrische Anschlussschicht 6 als auch die zweite elektrische Anschlussschicht 7 durch eine öffnung im Träger 9 zu der dem Halbleiterkörper 1 gegenüberliegenden Seite des Trägers 9 geführt sein, sodass sowohl die erste als auch die zweite elektrische Anschluss- schicht 6, 7 auf der dem Halbleiterkörper 1 gegenüberliegenden Seite des Trägers 9 elektrisch kontaktiert werden können.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2007 061 140.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentan- Sprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.