HALBLEITERBAUELEMENT, VORRICHTUNG MIT EINEM HALBLEITERBAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON

HALBLEITERBAUELEMENTEN

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Halbleiterbauelement und eine Vorrichtung mit einem solchen Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen .

Für die Darstellung von bewegten Bildern finden oftmals Anzeigevorrichtungen Anwendung, bei dem die bildgebende Einheit von Leuchtdioden hinterleuchtet wird. Dies stellt hohe Anforderungen an die Leuchtdioden, hinsichtlich deren Effizienz bei geringen Abmessungen. Für sogenannte Lichtfeld- Anzeigevorrichtungen (light field displays), welche eine dreidimensional erscheinende Darstellung ermöglichen, steigt der Lichtbedarf noch weiter an.

Eine Aufgabe ist es, eine effiziente Hinterleuchtung mit Lichtquellen in kompakter Bauform zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Halbleiterbauelement, eine Vorrichtung mit einem solchen Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche .

Es wird ein Halbleiterbauelement mit einer Strahlungsaustrittsfläche und mit einem Halbleiterkörper angegeben, wobei der Halbleiterkörper einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist.

Beispielsweise ist der aktive Bereich zwischen einer ersten Halbleiterschicht eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten Leitungstyps angeordnet, so dass sich der aktive Bereich in einem pn-Übergang befindet. Der aktive Bereich ist beispielsweise zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Beispielsweise enthält der Halbleiterkörper, insbesondere der aktive Bereich ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Beispielsweise besteht der Halbleiterkörper aus einer epitaktisch abgeschiedenen Halbleiterschichtenfolge. Beispielsweise ist das Halbleiterbauelement frei von einem Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Formkörper auf. Der Formkörper ist insbesondere an den Halbleiterkörper angeformt. Das bedeutet insbesondere, dass der Formkörper an seiner dem Halbleiterkörper zugewandten Seite einer äußeren Kontur des Halbleiterkörpers oder einer auf dem Halbleiterkörper angeordneten Schicht folgt. Der Formkörper kann zumindest stellenweise oder auch an jeder Stelle vom Halbleiterkörper beabstandet sein.

Insbesondere bildet der Formkörper eine der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegende Rückseite des Halbleiterbauelements. Beispielsweise ist der Formkörper an einen Teil der Kontakte angeformt. Der Formkörper enthält beispielsweise ein Polymermaterial, etwa ein Epoxid. Beispielsweise ist der Formkörper durch ein Gießverfahren hergestellt. Unter einem Gießverfahren wird allgemein ein Verfahren verstanden, mit dem eine Formmasse gemäß einer vorgegebenen Form ausgestaltet und erforderlichenfalls ausgehärtet werden kann. Insbesondere umfasst der Begriff „Gießverfahren" Gießen (molding), folienassistiertes Gießen (film assisted molding), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding).

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement Kontakte für die externe elektrische Kontaktierung auf. Die Kontakte sind insbesondere an einer Außenseite des Formkörpers zugänglich. Beispielsweise sind die Kontakte an einer einer Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterbauelements zugänglich. Insbesondere ist eine Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers frei von den Kontakten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements ist zwischen dem aktiven Bereich und der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements eine Umlenkungsstruktur angeordnet. Die Umlenkungsstruktur ist insbesondere dazu eingerichtet, auf die Umlenkungsstruktur auftreffende Strahlung umzulenken. Insbesondere ist die Umlenkungsstruktur in lateraler Richtung unregelmäßig ausgebildet, so dass beispielsweise Strahlung, die zwar im gleichen Winkel, aber an unterschiedlichen lateralen Stellen auf die Umlenkungsstruktur auftrifft, in unterschiedliche Winkel abgelenkt wird. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die parallel zur Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements verläuft.

Beispielsweise ist die Umlenkungsstruktur an einer Strahlungsdurchtrittsfläche des Halbleiterkörpers ausgebildet. Die Strahlungsdurchtrittsfläche begrenzt den Halbleiterkörper auf der der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements zugewandten Seite.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements ist auf der Umlenkungsstruktur eine Planarisierungsschicht angeordnet. Die Planarisierungsschicht ist insbesondere dafür eingerichtet, auf der der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements zugewandten Seite eine ebene, planare Fläche bereitzustellen. Insbesondere weist die Planarisierungsschicht auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite eine größere Rauheit auf als an der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite. Beispielsweise bildet die Planarisierungsschicht die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements. Die Strahlungsaustrittsfläche kann jedoch mit einer Beschichtung versehen sein, beispielsweise einer Passivierungsschicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Polarisator auf. Der Polarisator ist insbesondere auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der

Planarisierungsschicht angeordnet. Insbesondere grenzt der Polarisator unmittelbar an die Planarisierungsschicht an. Beispielsweise ist der Polarisator als ein Gitterpolarisator ausgebildet. Zum Beispiel ist der Polarisator mittels einer metallischen Beschichtung der Planarisierungsschicht gebildet.

In mindestens einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement eine Strahlungsaustrittsfläche und einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf, wobei das Halbleiterbauelement einen Formkörper, der an den Halbleiterkörper angeformt ist, aufweist. Kontakte für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements sind an einer Außenseite des Formkörpers zugänglich. Zwischen dem aktiven Bereich und der Strahlungsaustrittsfläche ist eine Umlenkungsstruktur angeordnet. Auf der Umlenkungsstruktur ist eine Planarisierungsschicht angeordnet. Das Halbleiterbauelement weist einen Polarisator auf, der auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite der Planarisierungsschicht angeordnet ist.

Das Halbleiterbauelement selbst liefert also eine Emission von polarisierter Strahlung, insbesondere linear polarisierter Strahlung. Polarisationsverluste in einer nachgeordneten bildgebenden Einheit einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise in Form einer Flüssigkristallanzeige, können so vermieden werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist die Planarisierungsschicht auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite eine Rauheit von höchstens 50 nm oder höchstens 20 nm auf. Der Begriff Rauheit bezieht sich hierbei auf die quadratische Rauheit, auch als rms (root mean squared)-Rauheit bezeichnet. Es hat sich gezeigt, dass ein unmittelbar auf eine derart planare Planarisierungsschicht aufgebrachter Polarisator für Strahlungsanteile, die nicht vom Polarisator durchgelassen werden, eine besonders hohe Reflektivität aufweist, beispielsweise eine Reflektivität von mindestens 90 % oder mindestens 95 %. Absorptionsverluste durch den Polarisator können so vermindert werden. Strahlungsanteile mit der vom Polarisator nicht durchzulassenden Polarisation können also in Richtung der Umlenkungsstruktur zurückreflektiert werden und nachfolgend erneut auf den Polarisator treffen.

Vorzugsweise enthält die Planarisierungsschicht ein Material, welches mittels eines mechanischen Verfahrens, etwa mittels Schleifens, planarisierbar ist. Beispielsweise enthält die Planarisierungsschicht ein Polysiloxan. Im Unterschied hierzu lassen sich Materialien, die typischerweise als Matrixmaterial für Leuchtstoffe verwendet werden, etwa Silikone, nicht ohne weiteres mechanisch planarisieren.

Die Planarisierungsschicht ist beispielsweise die einzige Schicht zwischen dem Halbleiterkörper und dem Polarisator. Eine effiziente optische Anbindung des Polarisators an den Halbleiterkörper wird so vereinfacht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist eine Grundfläche des Halbleiterbauelements in Draufsicht auf das Halbleiterbauelement um höchstens 30 % oder höchstens 20 % oder höchstens 10 % größer als eine Grundfläche des Halbleiterkörpers. Ein Großteil der Grundfläche des Halbleiterbauelements ist also für die Strahlungserzeugung im Halbleiterkörper, insbesondere im aktiven Bereich nutzbar. Im Unterschied hierzu ist die Fläche des Halbleiterkörpers sehr viel kleiner als die Grundfläche des Halbleiterbauelements, wenn das Halbleiterbauelement einen vorgefertigten Gehäusekörper aufweist, in den ein lichterzeugender Halbleiterchip eingesetzt wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist die Planarisierungsschicht einen Leuchtstoff für die vollständige oder zumindest teilweise Konversion der im aktiven Bereich erzeugten Strahlung in eine Sekundärstrahlung auf. Die Sekundärstrahlung weist insbesondere eine größere Wellenlänge auf als die im aktiven Bereich erzeugte Strahlung. Die Planarisierungsschicht kann also die Funktion eines Strahlungskonversionselements erfüllen. Die Planarisierungsschicht kann auch zwei oder mehr verschiedene Leuchtstoffe aufweisen, so dass die Sekundärstrahlung Strahlungsanteile in verschiedenen Spektralbereichen aufweist, beispielsweise im roten und grünen Spektralbereich. Beispielsweise strahlt das Halbleiterbauelement insgesamt für das menschliche Auge weiß erscheinendes Mischlicht ab.

Beispielsweise ist die Planarisierungsschicht durch ein Matrixmaterial gebildet, in das der Leuchtstoff eingebettet ist.

Das Strahlungskonversionselement kann unmittelbar an den Polarisator und/oder die Umlenkungsstruktur angrenzen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist der Halbleiterkörper auf einer der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Seite eine Spiegelstruktur auf. Die Spiegelstruktur ist dafür vorgesehen, die Strahlung in Richtung der

Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements zurück zu reflektieren. Die Spiegelstruktur weist beispielsweise zumindest eine dielektrische Schicht und eine metallische Anschlussschicht auf, wobei die dielektrische Schicht stellenweise zwischen dem Halbleiterkörper und der metallischen Anschlussschicht angeordnet ist. Ein Brechungsindex der dielektrischen Schicht ist insbesondere kleiner als ein Brechungsindex eines auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite der dielektrischen Schicht angrenzenden Materials. Dadurch kann an der dielektrischen Schicht Totalreflexion auftreten. Strahlung, die in einem Winkel auf die dielektrische Schicht auftrifft, welcher kleiner ist als ein Grenzwinkel für Totalreflexion an dieser Fläche, kann von der metallischen Anschlussschicht zurückreflektiert werden. Dadurch ergibt sich insgesamt ein omnidirektionaler Spiegel mit einer hohen Reflektivität. Je höher die Reflektivität der Spiegelstruktur ist, desto höher ist die Chance, dass Strahlung, welche bei einem ersten Auftreffen auf den Polarisator nicht durchgelassen wird, nicht verloren geht, sondern bei einem erneuten Auftreffen auf den Polarisator aus dem Halbleiterbauelement austritt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist die dielektrische Schicht eine Mehrzahl von Öffnungen auf, über die die metallische Anschlussschicht mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist. Die metallische Anschlussschicht erstreckt sich also in die Öffnungen hinein.

Die metallische Anschlussschicht kann direkt mit dem Halbleiterkörper oder über eine Zwischenschicht, etwa eine Stromaufweitungsschicht mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements beträgt eine Grundfläche der Spiegelstruktur mindestens 80 % oder mindestens 90 % einer Grundfläche des Halbleiterbauelements. Mit anderen Worten ist ein Großteil der Grundfläche des Halbleiterbauelements und damit auch ein Großteil des Polarisators mit der Spiegelstruktur hinterlegt. Eine effektive Rückgewinnung von Strahlungsanteilen mit der nicht durchzulassenden Polarisation wird so vereinfacht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weisen der Gehäusekörper und die Planarisierungsschicht an einer das Halbleiterbauelement in lateraler Richtung begrenzenden Seitenfläche Spuren eines Vereinzelungsverfahrens auf. Beispielsweise sind die Spuren Spuren eines Materialabtrags durch ein mechanisches Verfahren, ein chemisches Verfahren oder ein Trennverfahren mittels kohärenter Strahlung. Solche Spuren sind charakteristisch für ein Halbleiterbauelement, bei dem der das Gehäuse bildende Formkörper in einem Verbund mit mehreren Halbleiterkörpern gefertigt wird und seine Form, insbesondere seine Seitenflächen, erst beim Vereinzeln erhält.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des

Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement eine Dicke von höchstens 150 gm oder höchstens 100 gm auf. Das Halbleiterbauelement zeichnet sich also durch eine besonders geringe Bauhöhe aus.

Dickenangaben beziehen sich soweit nicht anders angegeben jeweils auf die Ausdehnung des jeweiligen Elements senkrecht zur Strahlungsaustrittsfläche. Beispielsweise beträgt die Dicke der Planarisierungsschicht mindestens 20 % oder mindestens 30 % der Dicke des Halbleiterbauelements. Alternativ oder zusätzlich beträgt die Dicke der Planarisierungsschicht mindestens 120 %, mindestens 200 % oder mindestens 500 % der Dicke des Halbleiterkörpers.

Weiterhin wird eine Vorrichtung mit einem Halbleiterbauelement angegeben, wobei das Halbleiterbauelement eines oder mehrere der vorgenannten Merkmale aufweisen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung weist die Vorrichtung einen Lichtleiter auf, in den die in Betrieb erzeugte Strahlung eingekoppelt wird. Beispielsweise wird die Strahlung über eine Seitenfläche des Lichtleiters eingekoppelt. Die Vorrichtung kann auch mehrere solche Halbleiterbauelemente aufweisen, wobei beispielsweise mehrere Halbleiterbauelemente nebeneinander zeilenartig entlang einer Seitenfläche des Lichtleiters angeordnet sind.

Zum Beispiel beträgt ein Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements und dem Lichtleiter höchstens 3 mm oder höchstens 2 mm oder höchstens 1 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist eine Seitenfläche der Planarisierungsschicht von einer Randschicht bedeckt. Mittels der Randschicht kann vermieden werden, dass an der Seitenfläche der Planarisierungsschicht unpolarisierte Strahlung austritt. Beispielsweise ist die Randschicht durch einen Verguss gebildet, in den das Halbleiterbauelement eingebettet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die Vorrichtung als Anzeigevorrichtung, insbesondere eine Lichtfeld-Anzeigevorrichtung, ausgebildet.

Der vorliegenden Anmeldung liegt insbesondere die Idee zugrunde, dass polarisiertes Licht besonders effizient erzeugt werden kann, wenn das Halbleiterbauelement selbst einen Polarisator aufweist. Insbesondere können die folgenden Effekte erzielt werden.

Besonders effizient ist die Erzeugung polarisierten Lichts, wenn die Absorptionsverluste innerhalb des

Halbleiterbauelements so gering sind, dass effizientes Licht- Recycling erfolgen kann.

Beim Licht-Recycling oder auch Photon-Recycling wird nicht direkt ausgekoppelte Strahlung absorbiert und erneut emittiert. Dadurch besteht eine weitere Möglichkeit, dass die Strahlung mit der durchzulassenden Polarisation auf den Polarisator austritt. Die unerwünschten Strahlungsanteile verringern sich somit insgesamt zugunsten der gewünschten Strahlungsanteile. Dadurch erhöht sich die Effizienz deutlich gegenüber einer Anordnung, bei der ein Polarisator einem Halbleiterbauelement als separates Element nachgeordnet ist.

Mittels der Umlenkungsstruktur, insbesondere in Verbindung mit der hochreflektierenden Spiegelstruktur, wird effizientes Licht-Recycling gefördert.

Weiterhin wird mittels der Planarisierungsschicht, welche auch die Funktion eines Strahlungskonversionselements erfüllen kann, eine planare Oberfläche bereitgestellt, auf der ein Polarisator mit einer hohen Reflektivität für die nicht erwünschte Polarität erzielbar ist. Ein effizientes Licht-Recycling wird dadurch weiter gefördert. Auf einer nicht planaren Oberfläche würde dagegen auch ein an sich geeignetes Material nur eine vergleichsweise geringe Reflektivität erzielen und zu einer starken Absorption am Polarisator führen.

Bei einer Anordnung von herkömmlichen Halbleiterbauelementen mit nachgeordneten Polarisatoren wird eine

Polarisationseffizienz von weniger als 50 % erzielt. Mit dem beschriebenen Licht-Recycling kann auch eine deutlich höhere Effizienz erreicht werden, beispielsweise 60 % oder mehr oder 70 % oder mehr.

Am Polarisator auftretende Verluste erfolgen vergleichsweise nahe an dem Halbleiterkörper. Dieser ist typischerweise thermisch gut angebunden und steht beispielsweise in Kontakt mit einer Wärmesenke. Im Vergleich zu einem Polarisator als separatem Element wird dadurch die Entwärmung vereinfacht.

Weiterhin können mit dem beschriebenen Aufbau Halbleiterbauelemente erzielt werden, bei denen die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements nur geringfügig größer ist als die Grundfläche des lichterzeugenden Halbleiterkörpers. Dadurch sind eine hohe Packungsdichte und eine hohe Effizienz erzielbar.

Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen angegeben. Das Verfahren eignet besonders für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Halbleiterbauelements. In Zusammenhang mit dem Halbleiterbauelement beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen die folgenden Schritte auf, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge.

Ein Halbleiterverbund mit einer Mehrzahl von Halbleiterkörpern wird bereitgestellt. Eine

Planarisierungsschicht wird auf dem Halbleiterkörperverbund ausgebildet. Eine Polarisatorschicht wird auf der Planarisierungsschicht ausgebildet. Der

Halbleiterkörperverbund mit der Planarisierungsschicht und der Polarisatorschicht wird in die Mehrzahl von Halbleiterbauelementen vereinzelt.

Die Herstellung der Halbleiterbauelemente, insbesondere auch das Ausbilden der Polarisatoren, erfolgt also im Bauelementverbund. Dadurch können besonders effizient und kostengünstig auch kleine Halbleiterbauelemente hergestellt werden.

Insbesondere entstehen auch die Formkörper der Halbleiterbauelemente erst beim Vereinzeln. Beispielsweise werden beim Vereinzeln die Planarisierungsschicht und ein Formkörperverbund durchtrennt. Der Formkörperverbund ist beispielsweise durch ein Gieß-Verfahren auf dem Halbleiterkörperverbund ausgebildet. Dies erfolgt insbesondere, nachdem Kontakte für die Kontaktierung der Halbleiterkörper des Halbleiterkörperverbunds zumindest zum Teil bereits hergestellt sind. Der Formkörperverbund umformt also die Kontakte und füllt insbesondere Zwischenräume zwischen den Kontakten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Planarisierungsschicht vor dem Ausbilden der Polarisatorschicht planarisiert. Hierfür eignet sich beispielsweise ein mechanisches Verfahren, etwa Schleifen, Läppen oder Polieren.

Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.

Es zeigen: die Figuren 1A und 1B ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in schematischer Schnittansicht (Figur 1A) und in Draufsicht (Figur 1B);

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung; und die Figuren 3A bis 3D ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen anhand von jeweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.

Das in den Figuren 1A und 1B dargestellte

Halbleiterbauelement 1 weist eine Strahlungsaustrittsfläche 10 und eine der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegende Rückseite 15 auf. Das Halbleiterbauelement 1 weist einen Halbleiterkörper 2 mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20 auf, wobei der aktive Bereich 20 zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 und einer zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet ist. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht n-leitend und die zweite Halbleiterschicht p-leitend oder umgekehrt.

Weiterhin weist das Halbleiterbauelement 1 eine Umlenkungsstruktur 29 auf. Die Umlenkungsstruktur 29 ist an einer Strahlungsdurchtrittsfläche 23 des Halbleiterkörpers 2 ausgebildet. Die Umlenkungsstruktur 29 ist beispielsweise in Form einer unregelmäßigen Aufrauhung der Strahlungsdurchtrittsfläche 23 gebildet. Die Umlenkungsstruktur 29 kann beispielsweise mittels eines chemischen oder eines mechanischen Verfahrens ausgebildet sein.

Das Halbleiterbauelement 1 weist weiter einen Formkörper 4 auf, der an den Halbleiterkörper 2 angeformt ist.

Insbesondere befinden sich zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Formkörper 4 mehrere elektrisch leitende und elektrisch isolierende Schichten für die elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1. Eine Außenseite 43 des Formkörpers 4 ist durch eine Rückseite 45 des Formkörpers 4 und eine Seitenfläche 46 des Formkörpers gebildet. Die Seitenfläche 46 des Formkörpers 4 bildet stellenweise eine das Halbleiterbauelement 1 in lateraler Richtung begrenzende Seitenfläche 16.

Die Rückseite 45 des Formkörpers bildet die Rückseite 15 des Halbleiterbauelements .

An der Außenseite 43, vorliegend an der Rückseite 45 des Formkörpers 4 sind ein erster Kontakt 31 für die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 und ein zweiter Kontakt 32 für die elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 zugänglich. Davon abweichend können die Kontakte 31, 32 auch zu einer der Seitenflächen 16 geführt sein.

Das Halbleiterbauelement 1 ist insbesondere als ein oberflächenmontierbares Bauelement (surface mounted device, smd) ausgebildet.

Der erste Kontakt 31 und der zweite Kontakt 32 weisen jeweils eine erste Kontaktfläche 310 beziehungsweise eine zweite Kontaktfläche 320 auf, welche für die externe elektrische Kontaktierung freiliegen.

Der erste Kontakt 31 und der zweite Kontakt 32 sind jeweils mehrschichtig ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die erste Kontaktfläche 310 des ersten Kontakts 31 und die zweite Kontaktfläche 320 des zweiten Kontakts 32 mittels einer ersten Kontaktflächenschicht 315 beziehungsweise einer zweiten Kontaktflächenschicht 325 gebildet. Diese Kontaktflächenschichten überlappen stellenweise mit dem Formkörper 4 und sind stellenweise auf der Rückseite 45 des Formkörpers 4 angeordnet. Davon abweichend kann auf gesonderte Kontaktflächenschichten auch verzichtet werden, so dass der erste Kontakt 31 und der zweite Kontakt 32 an der Rückseite 15 bündig mit dem Formkörper 4 abschließen.

Die konkrete Ausgestaltung der Kontakte 31, 32 kann, insbesondere hinsichtlich deren Schichtfolge und Anordnung, in weiten Grenzen variiert werden, solange über die Kontakte Ladungsträger von entgegengesetzten Seiten in den aktive Bereich injiziert werden können.

Der Formkörper 4 weist optional einen Füllstoff 41 auf, etwa zur Einstellung der optischen und/oder thermischen Eigenschaften des Formkörpers. Beispielsweise eignet sich für den Formkörper ein schwarzes Epoxid.

Die erste Halbleiterschicht 21, welche auf der der Strahlungsaustrittsfläche 10 zugewandten Seite des aktiven Bereichs 20 angeordnet ist, ist von der Rückseite 15 des Halbleiterbauelements 1 her über den ersten Kontakt 31 elektrisch kontaktiert. Die Strahlungsdurchtrittsfläche 23 des Halbleiterkörpers 2, welche durch die erste Halbleiterschicht 21 gebildet ist, ist frei von Material für die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht. Eine Abschattung der Strahlungsdurchtrittsfläche 23 durch metallische Schichten für die elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers 2 kann so vermieden werden. Zudem ist eine geringe Bauhöhe des Halbleiterbauelements vereinfacht erzielbar.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterkörper 2 eine Ausnehmung 25 auf, welche sich durch die zweite Halbleiterschicht 22 und den aktiven Bereich 20 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21 erstreckt. In der Ausnehmung 25 ist die erste Halbleiterschicht 21 elektrisch angeschlossen, exemplarisch mittels einer Anschlussschicht 311 des ersten Kontakts 31.

Weiterhin ist die erste Halbleiterschicht 21 an einer Seitenfläche 26 des Halbleiterkörpers 2 elektrisch kontaktiert. Diese elektrische Kontaktierung verläuft rahmenförmig um den Halbleiterkörper 2 herum, beispielsweise entlang des gesamten Umfangs des Halbleiterkörpers 2. Die Art der elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 kann jedoch in weiten Grenzen variiert werden. Beispielsweise kann die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 nur über die Seitenfläche der ersten Halbleiterschicht 21 oder nur mittels einer oder mehrerer Ausnehmungen 25 erfolgen.

Die Anschlussschicht 311 ist über eine erste Kontaktschicht 314 mit der ersten Kontaktflächenschicht 315 verbunden.

Für die elektrische Kontaktierung der zweiten

Halbleiterschicht 22 weist der zweite Kontakt 32 exemplarisch eine Stromaufweitungsschicht 321, eine metallische Anschlussschicht 323, eine zweite Kontaktschicht 324 und die Kontaktflächenschicht 325 auf.

Die Stromaufweitungsschicht 321 grenzt an die zweite Halbleiterschicht 22 an. Beispielsweise enthält die Stromaufweitungsschicht ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide, TCO), zum Beispiel Indiumzinnoxid (ITO) oder Zinkoxid (ZnO). Zwischen der zweiten Halbleiterschicht 22 und der metallischen Anschlussschicht 323 ist stellenweise eine dielektrische Schicht 322 angeordnet. Die dielektrische Schicht 322 weist Öffnungen 3220 auf. In den Öffnungen 3220 stellt die metallische Anschlussschicht 323 einen elektrischen Kontakt zur zweiten Halbleiterschicht 22 her, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel über die Stromaufweitungsschicht 321.

Die dielektrische Schicht 322 bildet zusammen mit der metallischen Anschlussschicht 323 eine Spiegelstruktur 7. Die Spiegelstruktur 7 zeichnet sich durch eine besonders hohe Reflektivität aus, da Strahlung, welche in einem vergleichsweise großen Winkel zur Normalen auf die Spiegelstruktur 7 auftrifft, mittels Totalreflektion nahezu verlustfrei reflektiert werden kann. Strahlungsanteile, die mit einem Winkel auftreffen, welcher kleiner ist als der Grenzwinkel für Totalreflektion, können zwar die dielektrische Schicht 323 passieren, werden nachfolgend jedoch an der metallischen Anschlussschicht 323 reflektiert.

Beispielsweise enthält die metallische Anschlussschicht 323 Silber oder besteht aus Silber. Silber zeichnet sich im sichtbaren Spektralbereich durch eine besonders hohe Reflektivität aus. Es können jedoch auch andere Metalle Anwendung finden, insbesondere in Abhängigkeit von der vom aktiven Bereich 20 zu erzeugenden Strahlung.

Zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen dem ersten Kontakt 31 und der zweiten Halbleiterschicht 22 weist das Halbleiterbauelement 1 eine erste Isolationsschicht 71 auf. Die erste Isolationsschicht bedeckt insbesondere ansonsten freiliegende Seitenflächen des aktiven Bereichs 20 und der zweiten Halbleiterschicht 22, insbesondere im Bereich der Seitenfläche 26 des Halbleiterkörpers und im Bereich der Ausnehmung 25.

Weiterhin weist das Halbleiterbauelement 1 eine zweite Isolationsschicht 72 zur elektrischen Isolierung zwischen dem ersten Kontakt 31 und dem zweiten Kontakt 32 auf.

Bei der Herstellung des Halbleiterbauelements entsteht der Formkörper 4 erst während der Vereinzelung aus einem Verbund. Die Seitenflächen 16 des Halbleiterbauelements 1 können daher Spuren eines Vereinzelungsverfahrens aufweisen, in Figur 1A dargestellt durch Spuren 161 in einem vergrößerten Ausschnitt der Seitenfläche 16. Insbesondere können an der gesamten Seitenfläche 16 des Halbleiterbauelements 1 derartige Spuren vorhanden sein, beispielsweise auch an der Planarisierungsschicht .

Auf der Umlenkungsstruktur 29 ist eine Planarisierungsschicht 5 angeordnet. Die Planarisierungsschicht 5 ebnet die Unebenheiten der Umlenkungsstruktur 29 ein und weist auf der dem Halbleiterkörper 2 abgewandten Seite, also an der Strahlungsaustrittsfläche 10 des Halbleiterbauelements 1 eine besonders geringe Rauheit auf, beispielsweise eine Rauheit von höchstens 50 nm oder höchstens 20 nm. Die Planarisierungsschicht enthält ein Material, das nach dem Ausbilden der Schicht durch ein mechanisches Verfahren planarisierbar ist, beispielsweise ein Polysiloxan.

Weiterhin weist das Halbleiterbauelement einen Polarisator 6, etwa in Form eines Gitterpolarisators, auf, der auf einer dem Halbleiterkörper 2 abgewandten Seite der Planarisierungsschicht 5 angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement 1 strahlt also linear polarisierte Strahlung ab.

Insbesondere kann die Planarisierungsschicht 5 unmittelbar an den Polarisator 6 angrenzen. Beispielsweise ist der Polarisator 6 als eine metallische Beschichtung der Planarisierungsschicht 5 ausgebildet.

Zum Beispiel enthält der Polarisator 6 Silber oder besteht aus Silber. Dadurch kann sich der Polarisator 6, insbesondere in Verbindung mit der geringen Rauheit der

Planarisierungsschicht 5, durch eine hohe Reflektivität für die Strahlungsanteile mit der nicht durchzulassenden Polarisation aufweisen.

Auf dem Halbleiterbauelement 1 in Abstrahlrichtung nachgeordnete separate Polarisatoren kann verzichtet werden. Im Unterschied zu einem nachgeordneten Polarisator gehen Strahlungsanteile mit der nicht durchzulassenden Polarisation nicht zum größten Teil verloren, sondern können aufgrund der Ausgestaltung des Halbleiterbauelements 1 durch Licht- Recycling zumindest zum Teil in durchzulassende Strahlungsanteile umgewandelt werden.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Planarisierungsschicht 5 einen Leuchtstoff 50 zur Konversion der von im aktiven Bereich 20 erzeugten Strahlung in Sekundärstrahlung auf. Die Planarisierungsschicht erfüllt also zusätzlich die Funktion eines

Strahlungskonversionselements. Beispielsweise ist der Leuchtstoff in ein Matrixmaterial eingebettet, welches sich glätten lässt, insbesondere mittels eines mechanischen Verfahrens. Hierfür eignet sich beispielsweise ein Polysiloxan. Eine als Strahlungskonversionselement wirkende Planarisierungsschicht 5 weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 20 mpiund einschließlich 100 mpi auf.

Beispielsweise enthält die Planarisierungsschicht 5 einen Leuchtstoff, welcher im roten Spektralbereich emittiert und einen Leuchtstoff, welcher im grünen Spektralbereich emittiert. Zusammen mit einer im aktiven Bereich 20 erzeugten Strahlung im blauen Spektralbereich stellt das Halbleiterbauelement 1 so für das menschliche Auge weiß erscheinendes Mischlicht zur Verfügung.

Die Planarisierungsschicht 5 kann jedoch auch frei von Leuchtstoffen sein, so dass das Halbleiterbauelement 1 lediglich die im aktiven Bereich 20 erzeugte Strahlung aussendet. In diesem Fall kann die Planarisierungsschicht auch eine geringere Dicke aufweisen, beispielsweise 20pm oder weniger .

Aus der Draufsicht in Figur 1B ist ersichtlich, dass eine Grundfläche 28 des Halbleiterkörpers 2 nur geringfügig kleiner ist als eine Grundfläche 18 des Halbleiterbauelements. Dadurch kann nahezu die gesamte Grundfläche des Halbleiterbauelements 1, beispielsweise mindestens 80 % oder mindestens 90 % für die Strahlungserzeugung genutzt werden.

Weiterhin ist auch nahezu die gesamte

Strahlungsaustrittsfläche 10 und damit die Fläche des Polarisators 6 mit der Spiegelstruktur 7 hinterlegt.

Insgesamt können so innerhalb des Halbleiterbauelements 1 besonders geringe Absorptionsverluste erzielt werden. Dadurch kann ein effizientes Licht-Recycling erzielt werden. In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 9 mit einem solchen Halbleiterbauelement 1 gezeigt.

Insbesondere weist die Vorrichtung 9 eine Mehrzahl von solchen Halbleiterbauelementen 1 auf, wobei die Halbleiterbauelemente 1 beispielsweise zeilenartig nebeneinander angeordnet sind. Die Vorrichtung 9 weist weiterhin einen Lichtleiter 95 auf. Der Lichtleiter 95 ist zweckmäßigerweise polarisationserhaltend.

Die Strahlungseinkopplung der vom Halbleiterbauelement 1 erzeugten Strahlung erfolgt über eine Seitenfläche des Lichtleiters 95. Mit der beschriebenen Ausgestaltung des Halbleiterbauelements 1 kann auch in vergleichsweise dünne Lichtleiter, beispielsweise mit einer Dicke von 2 mm oder 1 mm oder 0,8 mm eine effiziente Strahlungseinkopplung erzielt werden. Zwischen dem Halbleiterbauelement 1 und dem Lichtleiter 95 kann ein optisches Element für die Strahlungseinkopplung angeordnet sein (nicht gezeigt).

Mittels des Lichtleiters 9 kann ein bildgebendes Modul 99 mit polarisierter Strahlung hinterleuchtet werden. Aufgrund der kompakten Bauweise der Halbleiterbauelemente 1 können diese dicht gepackt entlang der Seitenfläche des Lichtleiters platziert werden. Es können hohe Lichtströme für die Einkopplung an der Seitenfläche des Lichtleiters 95 bereitgestellt werden, beispielsweise 120 im/cm oder mehr.

Die Helligkeit pro Emissionsfläche beträgt beispielsweise 1000 im/cm^.

Die Halbleiterbauelemente 1 sind auf einem Montageträger 92 angeordnet. Optional können die Halbleiterbauelemente 1 von einer Randschicht 91 umgeben sein. Beispielsweise handelt es sich bei der Randschicht um einen Verguss, in den reflektierende Partikel, etwa Titandioxid, eingebettet sind.

Die Randschicht 91 bedeckt insbesondere die Seitenfläche der Planarisierungsschicht 5. Dadurch kann die ungewollte Emission von unpolarisierter Strahlung durch die Seitenfläche des Halbleiterbauelements 1 verhindert werden.

Insbesondere kann mit den beschriebenen

Halbleiterbauelementen 1 eine Helligkeit erreicht werden, welche für die Realisierung von Lichtfeld- Anzeigevorrichtungen ausreicht.

Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen ist in den Figuren 3A bis 3D schematisch dargestellt, wobei in den Figuren jeweils lediglich ein Ausschnitt gezeigt ist, aus dem bei der Herstellung genau ein Halbleiterbauelement 1 hervorgeht. Das Verfahren wird exemplarisch anhand eines

Halbleiterbauelements beschrieben, das wie im Zusammenhang mit Figur 1A beschrieben ausgebildet ist. Zur vereinfachten Darstellung sind in den Figuren 3A bis 3C nicht alle Elemente mit Bezugszeichen versehen.

Bei dem Verfahren wird ein Halbleiterkörperverbund 200 bereitgestellt, wobei auch die späteren Formkörper der Halbleiterbauelemente 1 in einem Formkörperverbund 40 vorliegen (Figur 3A). In dem gezeigten Stadium ist ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörperverbunds 200 bereits entfernt. Ein Mittenabstand zwischen benachbarten Halbleiterkörpern des Halbleiterkörperverbunds 200 entspricht vorzugsweise dem ursprünglichen Mittenabstand der Halbleiterkörper auf dem Aufwachssubstrat .

Der Halbleiterkörperverbund weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 2 mpiund einschließlich 10 mpi auf.

Auf dem Halbleiterkörperverbund 200 wird eine Planarisierungsschicht 5 ausgebildet. Nachfolgend wird die Planarisierungsschicht 5 geglättet, beispielsweise mittels eines mechanischen Verfahrens (Figur 3B).

Auf der Planarisierungsschicht 5 wird eine Polarisatorschicht 60 aufgebracht, insbesondere abgeschieden, etwa durch Aufdampfen oder Sputtern (Figur 3C).

Abschließend wird der Halbleiterkörperverbund 200 mit der Planarisierungsschicht 5 und der Polarisationsschicht 60 in die Mehrzahl von Halbleiterbauelementen vereinzelt. Dies ist in Figur 3D anhand von Vereinzelungslinien 201 veranschaulicht .

Bei der Herstellung der Halbleiterbauelemente 1 weisen diese also bereits beim Vereinzeln des Halbleiterkörperverbunds an der Strahlungsaustrittsfläche einen Polarisator 6 auf. Das Ausbilden des Polarisators 6 erfolgt also noch im Verbund.

Das Vereinzeln erfolgt beispielsweise mittels Sägens, chemisch, etwa mittels Ätzens oder mittels eines Lasertrennverfahrens .

Die fertig gestellten Halbleiterbauelemente 1 entsprechen im Übrigen dem anhand der Figuren 1A und 1B beschriebenen Ausführungsbeispiel. Insbesondere kann die Planarisierungsschicht 5 wie im Zusammenhang mit Figur 1A beschrieben einen oder mehrere Leuchtstoffe aufweisen.

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 den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Halbleiterbauelement

10 Strahlungsaustrittsfläche

15 Rückseite

16 Seitenfläche 161 Spuren

18 Grundfläche des Halbleiterbauelements

2 Halbleiterkörper

20 aktiver Bereich

200 Halbleiterkörperverbund

201 Vereinzelungslinie

21 erste Halbleiterschicht

22 zweite Halbleiterschicht

23 Strahlungsdurchtrittsfläche

25 Ausnehmung

26 Seitenfläche

28 Grundfläche des Halbleiterkörpers

29 Umlenkungsstruktur

31 erster Kontakt

310 erste Kontaktfläche

311 Anschlussschicht

314 erste Kontaktschicht

315 erste Kontaktflächenschicht

32 zweiter Kontakt

320 zweite Kontaktfläche

321 Stromaufweitungsschicht

322 dielektrische Schicht 3220 Öffnung

323 metallische Anschlussschicht

324 zweite Kontaktschicht

325 zweite Kontaktflächenschicht 4 Formkörper 40 Formkörperverbünd

41 Füllstoff 43 Außenseite des Formkörpers 45 Rückseite des Formkörpers 46 Seitenfläche des Formkörpers

5 PlanarisierungsSchicht

50 Leuchtstoff

6 Polarisator

60 PolarisatorSchicht 7 SpiegelStruktur

70 Grundfläche der Spiegelstruktur 9 Vorrichtung

91 Randschicht

92 Montageträger 95 Lichtleiter

99 bildgebendes Modul