DE102013107531A1 - Optoelektronischer Halbleiterchip - Google Patents

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Georg Hartung
Johann Eibl
Michael Huber
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Abstract

Es wird optoelektronischer Halbleiterchip angegeben, bei dem eine Verkapselungsschicht (13), die eine ALD-Schicht ist, eine erste Spiegelschicht (21) an ihrer einem p-leitenden Bereich (3) abgewandten Seite vollständig überdeckt und sich stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht (21) befindet.

Description

  • Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
  • Die Druckschrift WO 2012/171817 beschreibt einen optoelektronischen Halbleiterchip.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der eine verbesserte Effizienz sowie ein verbessertes Kleinstromverhalten aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper. Der Halbleiterkörper ist beispielsweise mit einem III-V-Halbleitermaterial, zum Beispiel mit einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, gebildet. Der Halbleiterkörper umfasst einen n-leitenden Bereich, einen p-leitenden Bereich und dazwischen einen aktiven Bereich, der zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Der n-leitende Bereich und der p-leitende Bereich sind beispielsweise durch entsprechende Dotierung des Halbleitermaterials des Halbleiterkörpers erzeugt.
  • Bei der im aktiven Bereich des Halbleiterkörpers erzeugten elektromagnetischen Strahlung handelt es sich beispielsweise um UV-Strahlung, Infrarotstrahlung und/oder sichtbares Licht. Die elektromagnetische Strahlung wird zum Beispiel durch Bestromung des aktiven Bereichs erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung verlässt den Halbleiterkörper zumindest zum Teil durch eine Außenfläche des Halbleiterkörpers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine erste Spiegelschicht, die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung, die im aktiven Bereich erzeugt wird, vorgesehen ist. Die erste Spiegelschicht ist beispielsweise an einer ersten Hauptfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Ein Großteil der im aktiven Bereich im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung verlässt den optoelektronischen Halbleiterchip dann durch eine der ersten Hauptfläche gegenüberliegende zweite Hauptfläche. Dabei trifft elektromagnetische Strahlung, die im aktiven Bereich des Halbleiterkörpers erzeugt wird, zum Teil auf die erste Spiegelschicht und wird von dieser in Richtung der Außenfläche des Halbleiterkörpers, insbesondere in Richtung der zweiten Hauptfläche, reflektiert, wo sie dann zum Teil austritt.
  • Die Spiegelschicht ist insbesondere metallisch ausgebildet. Beispielsweise enthält oder besteht die Spiegelschicht aus einem der folgenden Metalle: Silber, Aluminium. Diese Metalle weisen eine gute bis sehr gute Reflektivität für sichtbares Licht auf, können jedoch den Nachteil aufweisen, dass sie insbesondere, wenn, wie im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips der Fall, ein elektromagnetisches Feld vorhanden ist, zu Diffusion oder Elektromigration neigen. Ferner können diese Metalle insbesondere in feuchter Umgebung oxidieren, was die Reflektivität und damit die Effizienz des Halbleiterkörpers mit wachsender Betriebsdauer immer stärker vermindert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip zumindest drei Verkapselungsschichten. Der optoelektronische Halbleiterchip kann eine erste Verkapselungsschicht, eine zweite Verkapselungsschicht sowie eine dritte Verkapselungsschicht umfassen. Die zumindest drei Verkapselungsschichten sind jeweils elektrisch isolierend ausgebildet und dazu mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Die Verkapselungsschichten können jeweils eine oder mehrere Schichten umfassen. Unterschiedliche Verkapselungsschichten können sich durch unterschiedliche Verfahren zu ihrer Herstellung und/oder unterschiedliche Materialzusammensetzung und/oder eine unterschiedliche Anordnung im optoelektronischen Halbleiterchip voneinander unterscheiden.
  • Die Verkapselungsschichten sind insbesondere dazu vorgesehen, Diffusion von Material aus der ersten Spiegelschicht in andere Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips zu unterbinden und/oder das Eindringen von atmosphärischen Gasen und/oder Feuchtigkeit zur ersten Spiegelschicht zu behindern oder zu verhindern und/oder Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips von anderen Bereichen des optoelektronischen Halbleiterchips elektrisch zu isolieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die erste Spiegelschicht an einer Unterseite des p-leitenden Bereichs angeordnet. Die Unterseite des p-leitenden Bereichs ist beispielsweise die dem n-leitenden Bereich abgewandte Seite des Halbleiterkörpers. Die Spiegelschicht kann sich in direktem Kontakt mit dem p-leitenden Bereich befinden. Die erste Spiegelschicht dient dann insbesondere auch dazu, elektrischen Strom im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips in den p-leitenden Bereich einzuprägen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist der aktive Bereich an einer der ersten Spiegelschicht abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs angeordnet und der n-leitende Bereich ist an einer dem p-leitenden Bereich abgewandten Seite des aktiven Bereichs angeordnet. Das heißt, der aktive Bereich ist zwischen p-leitendem Bereich und n-leitendem Bereich angeordnet, wobei an der dem n-leitenden Bereich abgewandten Unterseite des p-leitenden Bereichs die erste Spiegelschicht angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips bedecken die erste, zweite und dritte Verkapselungsschicht den Halbleiterkörper an seiner Außenfläche stellenweise. Die Verkapselungsschichten erstrecken sich stellenweise entlang der Außenfläche des Halbleiterkörpers und zumindest eine der Verkapselungsschichten kann mit dem Halbleiterkörper in direktem Kontakt stehen. Beispielsweise steht die erste Verkapselungsschicht mit dem Halbleiterkörper stellenweise in direktem Kontakt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips überdeckt die dritte Verkapselungsschicht die erste Spiegelschicht an ihrer dem p-leitenden Bereich abgewandten Seite vollständig und befindet sich stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht. Dabei ist es möglich, dass stellenweise zwischen der dritten Verkapselungsschicht und der ersten Spiegelschicht zumindest eine weitere Schicht, zum Beispiel eine metallische Schicht, angeordnet ist. Es gibt jedoch zumindest einen Bereich, in dem sich die dritte Verkapselungsschicht mit der ersten Spiegelschicht in direktem Kontakt befindet. Dort kann die dritte Verkapselungsschicht beispielsweise direkt auf die Spiegelschicht aufgebracht sein. Die dritte Verkapselungsschicht überdeckt die Spiegelschicht an ihrer dem p-leitenden Bereich abgewandten Seite lückenlos, wobei die Spiegelschicht beispielsweise an ihrer dem p-leitenden Bereich zugewandten Unterseite direkt an den p-leitenden Bereich grenzt und die übrige freie Außenfläche der ersten Spiegelschicht von der dritten Verkapselungsschicht umschlossen ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips befinden sich die zweite Verkapselungsschicht und die dritte Verkapselungsschicht in einem Bereich seitlich der ersten Spiegelschicht stellenweise in direktem Kontakt miteinander. Ein Bereich seitlich der ersten Spiegelschicht ist beispielsweise ein Bereich, der in einer lateralen Richtung beabstandet zur ersten Spiegelschicht angeordnet ist. Die lateralen Richtungen sind diejenigen Richtungen, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene der ersten Spiegelschicht verlaufen. Seitlich der Spiegelschicht, insbesondere beabstandet zum Bereich, in dem sich die dritte Verkapselungsschicht und die erste Spiegelschicht in direktem Kontakt zueinander befinden, befinden sich die zweite Verkapselungsschicht und die dritte Verkapselungsschicht in direktem Kontakt zueinander.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips sind die dritte Verkapselungsschicht und die zweite Verkapselungsschicht ALD-Schichten. Das heißt, zumindest diese beiden Verkapselungsschichten, gegebenenfalls auch weitere Verkapselungsschichten, wie zum Beispiel die erste Verkapselungsschicht, sind Schichten, die durch ein ALD(Atomic Layer Deposition, Atomlagenabscheidung)-Verfahren hergestellt sind. Mittels eines ALD-Verfahrens können sehr dünne Schichten erzeugt werden, die eine polykristalline oder amorphe Struktur aufweisen. Da eine mittels ALD hergestellte Schicht proportional zur Zahl der Reaktionszyklen, mit denen die Schicht hergestellt wird, wächst, ist eine exakte Steuerung der Schichtdicke einer solchen ALD-Schicht möglich. Mittels eines ALD-Verfahrens lassen sich besonders gleichmäßige Schichten, das heißt Schichten besonders gleichmäßiger Dicke und/oder besonders gleichmäßiger Materialzusammensetzung herstellen. Ferner erlauben ALD-Verfahren die Herstellung von sehr dichten und kristallbaufehlerarmen Schichten durch ein Monolagen-Wachstum. Zumindest die zweite und die dritte Verkapselungsschicht sind also mittels eines ALD-Verfahrens wie beispielsweise der Flash-ALD, der fotoinduzierten ALD oder eines anderen ALD-Verfahrens hergestellt. Dabei kann insbesondere auch ein Hochtemperatur-ALD-Verfahren Verwendung finden, bei dem die Verkapselungsschicht bei Temperaturen von 100 °C oder höher abgeschieden wird.
  • Eine mittels eines ALD-Verfahrens hergestellte Verkapselungsschicht ist über elektromikroskopische Untersuchungen und andere Analysemethoden der Halbleitertechnik eindeutig von Schichten unterscheidbar, die über alternative Verfahren wie beispielsweise herkömmliche CVD (Chemical Vapor Deposition, chemische Dampfphasenabscheidung) hergestellt sind. Bei dem Merkmal, wonach eine Verkapselungsschicht eine ALD-Schicht ist, handelt es sich daher um ein gegenständliches Merkmal, das am fertigen optoelektronischen Halbleiterchip nachweisbar ist.
  • Die Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, ist mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet und weist beispielsweise eine Dicke zwischen 0,05 nm und höchstens 500 nm, insbesondere zwischen wenigstens 30 nm und höchstens 50 nm, zum Beispiel eine Dicke von 40 nm auf. Die Verkapselungsschicht kann eine Vielzahl von Unterschichten umfassen, die aufeinander angeordnet sind. Die Verkapselungsschicht enthält oder besteht beispielsweise aus einem der folgenden Materialien: Al2O3, AlN, SiO2. Es ist insbesondere auch möglich, dass die Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, eine Kombination dieser Materialien enthält. Die ALD-Schichten sind dabei vorzugsweise frei von Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der einen n-leitenden Bereich, einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich und einen p-leitenden Bereich aufweist. Weiter umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine erste Spiegelschicht, die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist. Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst zudem eine erste, eine zweite und eine dritte Verkapselungsschicht, wobei die Verkapselungsschichten jeweils mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind. Die erste Spiegelschicht ist an einer Unterseite des p-leitenden Bereichs angeordnet, der aktive Bereich ist an einer der ersten Spiegelschicht abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs angeordnet und der n-leitende Bereich ist an einer dem p-leitenden Bereich abgewandten Seite des aktiven Bereichs angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips bedecken die erste, zweite und dritte Verkapselungsschicht den Halbleiterkörper an seiner Außenfläche und die dritte Verkapselungsschicht überdeckt die erste Spiegelschicht an ihrer dem p-leitenden Bereich abgewandten Seite vollständig, wobei sie sich stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht befindet. Die zweite Verkapselungsschicht und die dritte Verkapselungsschicht befinden sich in zumindest einem Bereich seitlich der ersten Spiegelschicht stellenweise in direktem Kontakt miteinander und die zweite und dritte Verkapselungsschicht sind ALD-Schichten.
  • Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip liegen unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde: Ein optoelektronischer Halbleiterchip, insbesondere ein Leuchtdiodenchip, muss zur Sicherstellung seiner Haltbarkeit zuverlässig gegen die Einwirkung von Feuchtigkeit aus der Umgebung geschützt werden. Insbesondere Spiegelschichten im optoelektronischen Halbleiterchip, die mit einem zur Migration im elektrischen Feld und zur Oxidation neigendem Material wie Silber gebildet sind, können beispielsweise durch metallische Kapselung vor dem Eindringen von Feuchtigkeit oder dem Eindringen anderer atmosphärischer Gase geschützt werden. Solche metallischen Kapselungen sind jedoch oft strahlungsabsorbierend und können daher die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips verringern.
  • Vorliegend wird die erste Spiegelschicht insbesondere von der dritten Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, vollständig überdeckt. Dies stellt einen besonders effektiven Schutz der ersten Spiegelschicht vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und atmosphärischen Gasen dar. Die erste Spiegelschicht kann aufgrund des besonders guten Schutzes, der durch die ALD-Schicht gewährleistet ist, besonders nahe an eine äußere Seitenfläche des Halbleiterkörpers geführt werden, ohne dass eine Beschädigung der ersten Spiegelschicht während der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips wahrscheinlich ist. Aufgrund der damit möglichen Vergrößerung der reflektierenden Fläche der ersten Spiegelschicht kann die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips gesteigert werden. Eine weitere Steigerung der Effizienz ist dadurch gegeben, dass die Verkapselungsschichten, die ALD-Schichten sind, besonders dünn und aus einem strahlungsdurchlässigen Material ausgebildet werden können. Unerwünschte Absorptionen von elektromagnetischer Strahlung im optoelektronischen Halbleiterchip sind daher reduziert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips erstreckt sich die erste Verkapselungsschicht an der Außenfläche des Halbleiterkörpers vom aktiven Bereich entlang dem p-leitenden Bereich bis zu einer Seitenfläche der ersten Spiegelschicht. Hierbei befindet sich die erste Verkapselungsschicht stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht. Insbesondere kann sich die erste Verkapselungsschicht mit einer Seitenfläche der ersten Spiegelschicht in direktem Kontakt befinden. Bei der ersten Verkapselungsschicht handelt es sich beispielsweise nicht um eine ALD-Schicht. Die erste Verkapselungsschicht kann zum Beispiel mittels eines CVD-Verfahrens hergestellt sein und zum Beispiel Unterschichten umfassen, die mit SiO2 und/oder SiN gebildet sind. Hierbei sind die SiN-Unterschichten vorzugsweise dünner ausgebildet als die SiO2-Unterschichten. Die Unterschichten können zum Beispiel in einer vertikalen Richtung, parallel zur Wachstumsrichtung der Schicht, übereinander angeordnet sein. Die erste Verkapselungsschicht kann beispielsweise eine erste mit SiO2 gebildete Unterschicht aufweisen, die eine Dicke zwischen 130 nm und 170 nm, insbesondere von 150 nm aufweist. Auf diese Unterschicht direkt aufgebracht kann eine weitere Unterschicht sein, die mit SiN gebildet ist und eine Dicke zwischen 10 nm und 14 nm, insbesondere von 12 nm aufweist. Die erste Verkapselungsschicht kann eine oder mehrere dieser Abfolgen von mit SiO2 und SiN gebildeten Unterschichten umfassen.
  • Mit der ersten Verkapselungsschicht können von der ersten Verkapselungsschicht abgedeckte Bereiche vor Materialien geschützt werden, wie sie bei der Bildung von ALD-Schichten, beispielsweise bei der Bildung der zweiten Verkapselungsschicht, zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann der von der ersten Verkapselungsschicht abgedeckte Halbleiterkörper durch die erste Verkapselungsschicht vor einem Precursor wie Sauerstoff oder Ozon geschützt werden, der bei der Erzeugung nachfolgender Verkapselungsschichten, die ALD-Schichten sind, Verwendung findet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine vierte Verkapselungsschicht, die die dritte Verkapselungsschicht an ihrem dem Halbleiterkörper abgewandten Seite vollständig überdeckt und sich zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der dritten Verkapselungsschicht befindet. Bei der vierten Verkapselungsschicht kann es sich beispielsweise ebenfalls um eine Schicht handeln, die keine ALD-Schicht ist. Diese Schicht wird dann nicht mit einem ALD-Verfahren abgeschieden, sondern beispielsweise mit einem CVD-Verfahren. Die vierte Verkapselungsschicht kann beispielsweise identisch zur ersten Verkapselungsschicht ausgebildet sein und ebenfalls eine Schutzfunktion der abgedeckten Bereiche gegen bei der Herstellung von ALD-Schichten verwendete Materialien bilden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine fünfte Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, wobei die fünfte Verkapselungsschicht die Außenfläche des Halbleiterkörpers zumindest am n-leitenden Bereich vollständig bedeckt und sich seitlich vom Halbleiterkörper stellenweise in direktem Kontakt mit der zweiten Verkapselungsschicht befindet. Der Halbleiterkörper kann an freiliegenden Bereichen, die ohne die fünfte Verkapselungsschicht unbedeckt wären, von der fünften Verkapselungsschicht bedeckt sein und sich dort auch in direktem Kontakt mit der fünften Verkapselungsschicht befinden. Die fünfte Verkapselungsschicht kann beispielsweise identisch zur zweiten Verkapselungsschicht aufgebaut sein. Sie kann also die gleiche Dicke und die gleiche Materialzusammensetzung wie die zweite Verkapselungsschicht aufweisen.
  • Die fünfte Verkapselungsschicht befindet sich seitlich vom Halbleiterkörper, also beispielsweise in lateraler Richtung zum Halbleiterkörper beabstandet, in direktem Kontakt mit der zweiten Verkapselungsschicht. Die fünfte Verkapselungsschicht und die zweite Verkapselungsschicht weisen also zumindest einen gemeinsamen Kontaktpunkt (im Folgenden auch: Triplepunkt) auf, an dem die ALD-Schichten direkt aneinander grenzen. Dadurch ist der Halbleiterkörper fast vollständig von Verkapselungsschichten umschlossen, die mit einem ALD-Verfahren hergestellt sind. Dies erlaubt einen besonders guten Schutz des Halbleiterkörpers vor Feuchtigkeit und atmosphärischen Gasen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist die zweite Verkapselungsschicht im Bereich des Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht Spuren eines Ätzprozesses auf. Insbesondere die der fünften Verkapselungsschicht zugewandte Oberfläche der zweiten Verkapselungsschicht, die mit der fünften Verkapselungsschicht in direktem Kontakt stehen kann, weist Spuren eines Ätzprozesses auf.
  • Mit anderen Worten ist die zweite Verkapselungsschicht während der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips einem Ätzverfahren ausgesetzt. Das Ätzverfahren erzeugt auf der zweiten Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, charakteristische Spuren, die mit gängigen Untersuchungsmethoden der Halbleiterelektronik nachweisbar sind. Bei diesen Spuren kann es sich beispielsweise um eine Aufrauung der zweiten Verkapselungsschicht an ihrer der fünften Verkapselungsschicht zugewandten Seite handeln. Dadurch haftet die fünfte Verkapselungsschicht besonders gut an der zweiten Verkapselungsschicht in den Bereichen, in denen die zweite Verkapselungsschicht die Spuren des Ätzprozesses aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite Verkapselungsschicht im Bereich des Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht dünner als in einem Bereich, in dem kein Kontakt zwischen der zweiten Verkapselungsschicht und der fünften Verkapselungsschicht besteht. Die Dicke der zweiten Verkapselungsschicht kann beispielsweise durch einen Ätzprozess reduziert sein. Zum Beispiel ist die zweite Verkapselungsschicht im Bereich des Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht um zwischen 4 nm und 8 nm, insbesondere um zwischen 5 nm und 7 nm dünner als in einem Bereich, in dem kein Kontakt zwischen der zweiten Verkapselungsschicht und der fünften Verkapselungsschicht besteht. Die zweite Verkapselungsschicht weist jedoch keinen Durchbruch auf, sondern ihre Dicke ist im Bereich des Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht lediglich reduziert. Die zweite Verkapselungsschicht wird beispielsweise in einem Verfahrensschritt geätzt, in dem die erste Verkapselungsschicht, die vor dem Ätzschritt in direktem Kontakt mit der zweiten Verkapselungsschicht steht, entfernt werden soll. Bei der ersten Verkapselungsschicht handelt es sich beispielsweise um eine Schicht, die Siliziumdioxid enthält. Die Selektivität beim Ätzen zwischen Siliziumdioxid und der zweiten Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, liegt im Bereich zwischen 1:80. Auf diese Weise ist die Gefahr, dass die zweite Verkapselungsschicht durchgeätzt wird, nicht gegeben.
  • Das Ätzen erfolgt beispielsweise trockenchemisch. Dadurch, dass bei dem Ätzvorgang dieser nicht, wie sonst oft üblich, auf einer metallischen Schicht endet, die beispielsweise mit Platin gebildet sein kann, werden durch Redeposition keine Metalle auf den Halbleiterkörper und insbesondere keine Metalle in den Bereich des pn-Übergangs, also am aktiven Bereich, aufgebracht. Ein ansonsten eventuell notwendiger Reinigungsschritt kann damit unterbleiben. Da potenzielle Alterungsprobleme durch Verschlechterungen des Kleinstromverhaltens durch die Redeposition beim Ätzen gar nicht mehr möglich sind, zeichnet sich der optoelektronische Halbleiterchip durch eine vereinfachte Herstellung und eine verbesserte Effizienz aus. Es hat sich dabei herausgestellt, dass das Kleinstromverhalten des optoelektronischen Halbleiterchips aufgrund des Ätzens auf der zweiten Verkapselungsschicht stark verbessert wird, so dass auch bei sehr geringen Stromstärken von 1 µA elektromagnetische Strahlung mit hoher Effizienz erzeugt werden kann.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Durchkontaktierung, die sich durch den p-leitenden Bereich und den aktiven Bereich bis in den n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers erstreckt. Der Halbleiterkörper ist abgesehen von der zumindest einen Durchkontaktierung vollständig von der dritten Verkapselungsschicht und der fünften Verkapselungsschicht umschlossen. Das heißt, der Halbleiterkörper ist bis auf den Bereich der Durchkontaktierung vollständig von Schichten umschlossen, die ALD-Schichten sind.
  • Die zumindest eine Durchkontaktierung kann zumindest manche der Verkapselungsschichten, die erste Spiegelschicht, den p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers und den aktiven Bereich durchdringen. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip eine Vielzahl gleichartiger Durchkontaktierungen umfasst.
  • Die Durchkontaktierung umfasst beispielsweise eine Ausnehmung im Halbleiterkörper, die mit dem n-Kontaktmaterial gefüllt ist. Bei dem n-Kontaktmaterial handelt es sich beispielsweise um ein Metall. Das n-Kontaktmaterial steht mit dem n-leitenden Bereich in direktem Kontakt und vermittelt eine elektrisch leitende Verbindung beispielsweise zu einer Anschlussstelle des optoelektronischen Halbleiterchips, die von außerhalb des Halbleiterchips kontaktierbar ist.
  • Beispielsweise die erste, die zweite, die dritte und die vierte Verkapselungsschicht können direkt an das n-Kontaktmaterial grenzen. Zum Beispiel bedecken zumindest manche der Verkapselungsschichten den Halbleiterkörper innerhalb der Durchkontaktierung und dienen auf diese Weise dazu, das n-Kontaktmaterial von der ersten Spiegelschicht, dem p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers und dem aktiven Bereich elektrisch zu isolieren.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip eine zweite Spiegelschicht, die an der dem n-leitenden Bereich abgewandten Unterseite des n-Kontaktmaterials angeordnet ist, wobei die dritte Verkapselungsschicht und die vierte Verkapselungsschicht stellenweise zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Spiegelschicht angeordnet sind. Die zweite Spiegelschicht kann mit dem gleichen Material wie die erste Spiegelschicht gebildet sein. Die zweite Spiegelschicht dient dazu, ansonsten lichtabsorbierende Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips reflektiv zu gestalten und damit die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips weiter zu erhöhen. Die zweite Spiegelschicht ist beispielsweise unterhalb des n-Kontaktmaterials angeordnet und steht in lateraler Richtung über die Durchkontaktierung über. Elektromagnetische Strahlung, die im Bereich der Durchkontaktierung auftritt, kann von der zweiten Spiegelschicht reflektiert werden. Die zweite Spiegelschicht kann elektrisch leitend an das n-Kontaktmaterial angeschlossen sein und sich insbesondere in direktem Kontakt mit dem n-Kontaktmaterial befinden. Auf diese Weise ist die zweite Spiegelschicht mit dem n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden und dient neben ihren optischen Eigenschaften auch zur Stromeinprägung in den n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers.
  • Zumindest manche der Verkapselungsschichten können sich zumindest mittelbar zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Spiegelschicht befinden. Auf diese Weise können beispielsweise die dritte und die vierte Verkapselungsschicht eine elektrische Isolierung zwischen der ersten Spiegelschicht und der zweiten Spiegelschicht bilden. Wenn die zweite Spiegelschicht beispielsweise mit dem n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden ist, so kann die erste Spiegelschicht dann mit dem p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers elektrisch verbunden sein. In diesem Fall dient die erste Spiegelschicht neben ihren optischen Eigenschaften auch zum elektrischen Anschluss des p-leitenden Bereichs des Halbleiterkörpers.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips überragt die zweite Spiegelschicht die Außenfläche des Halbleiterkörpers in einer lateralen Richtung. Zumindest manche der Verkapselungsschichten können an der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite der zweiten Spiegelschicht verlaufen. Die zweite Spiegelschicht ist zur Reflexion von im Halbleiterkörper im Betrieb erzeugter elektromagnetischer Strahlung vorgesehen.
  • Die zweite Spiegelschicht überragt den Halbleiterkörper in einer lateralen Richtung, die parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers verläuft. Die zweite Spiegelschicht steht also seitlich über den Halbleiterkörper über. Auf diese Weise kann die zweite Spiegelschicht auch elektromagnetische Strahlung, die aus den Seitenflächen des Halbleiterkörpers austritt und anschließend in Richtung der zweiten Spiegelschicht verläuft, reflektieren. Der Bereich der zweiten Spiegelschicht, der die Außenfläche des Halbleiterkörpers in einer lateralen Richtung überragt, muss nicht mit dem Bereich der zweiten Spiegelschicht verbunden sein, der an der dem n-leitenden Bereich abgewandten Unterseite des n-Kontaktmaterials angeordnet ist. Die beiden Bereiche der zweiten Spiegelschicht können aber beispielsweise im gleichen Herstellungsschritt, beispielsweise unter Verwendung einer Maskentechnik, aufgetragen werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips beträgt der Abstand zwischen einer Seitenfläche der ersten Spiegelschicht und einer Seitenfläche des n-leitenden Bereichs in einer lateralen Richtung höchstens 2,5 µm, insbesondere höchstens 1,5 µm. Die Seitenflächen verlaufen dabei jeweils quer oder senkrecht zu den lateralen Richtungen und stellen Außenflächen der ersten Spiegelschicht beziehungsweise des n-leitenden Bereichs dar.
  • Ein solch geringer Abstand zwischen der ersten Spiegelschicht und der Außenfläche des Halbleiterkörpers ist dadurch ermöglicht, dass die erste Spiegelschicht mittels der dritten Verkapselungsschicht, die eine ALD-Schicht ist, vollständig überdeckt ist.
  • In Kombination mit den weiteren Verkapselungsschichten, wie beispielsweise der zweiten Verkapselungsschicht, die stellenweise direkt an die dritte Verkapselungsschicht grenzt und ebenfalls eine ALD-Schicht ist, ist die zweite Spiegelschicht dadurch besonders gut gegen äußere Einflüsse gekapselt und kann besonders nah an die Außenfläche des Halbleiterkörpers, also die Seitenfläche des n-leitenden Bereichs herangeführt werden. Dadurch ist eine Effizienzsteigerung, beispielsweise ein Lichtgewinn, von zirka 1,5 % ermöglicht. Eine Randabsorption beispielsweise durch ein kapselndes p-leitendes Zusatzmaterial kann auf diese Weise verhindert werden. Gleichzeitig sind potenzielle Alterungsprobleme insbesondere bezüglich des Kleinstromverhaltens des Chips reduziert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips sind der p-leitende Bereich und die erste Spiegelschicht an ihren Seitenflächen stellenweise von einer metallischen Verkapselungsschicht überdeckt, wobei sich die zumindest manche der Verkapselungsschichten zumindest teilweise zwischen der metallischen Verkapselungsschicht und den Seitenflächen erstreckt. Das heißt, der p-leitende Bereich des Halbleiterkörpers ragt stellenweise in die metallische Verkapselungsschicht hinein, die beispielsweise zu einem den Halbleiterkörper abgewandten Träger des optoelektronischen Halbleiterchips hin als Planarisierungsschicht wirkt. Die metallische Verkapselungsschicht kann also beispielsweise eine Topographie an der dem Träger zugewandten Seite des Halbleiterkörpers überformen und diese planarisieren. Bei der metallischen Verkapselungsschicht handelt es sich beispielsweise um eine Verkapselungsschicht, die eine Diffusion von Material aus den Spiegelschichten unterbindet. Die metallische Verkapselungsschicht kann dazu aus oder mit Metallen wie Platin, Gold, Wolfram und Titan gebildet sein. Das heißt, die metallische Verkapselungsschicht umfasst dann zumindest eines dieser Metalle oder ist durch eine Kombination dieser Metalle gebildet.
  • Im Folgenden werden der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert.
  • Die 1A bis 1Q zeigen Verfahrensschritte für ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips.
  • Die 1Q zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
  • Die 1A zeigt, wie zunächst ein Aufwachssubstrat 1, beispielsweise aus Saphir bereitgestellt wird, auf das der Halbleiterkörper 10 insbesondere epitaktisch abgeschieden wird. Der Halbleiterkörper 10 umfasst den n-leitenden Bereich 2, den p-leitenden Bereich 3 und dazwischen den aktiven Bereich 4. Das Aufwachssubstrat 1 wird beispielsweise als Wafer bereitgestellt, wobei die gestrichelten Linien A, A’ das Chipraster des herzustellenden optoelektronischen Halbleiterchips vorgeben. Entlang der gestrichelten Linie B wird während des Herstellungsverfahrens eine Durchkontaktierung erzeugt. Die gestrichelten Linien C, C’ geben die Position eines Kontaktbereichs wieder, in dem während des Herstellungsverfahrens beispielsweise ein Bondpad zur Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterchips ausgebildet wird.
  • Der Halbleiterkörper 10 basiert vorliegend beispielsweise auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.
  • Im nachfolgenden Verfahrensschritt, 1B, erfolgt eine Strukturierung des p-leitenden Bereichs 3, des aktiven Bereichs 4 und des n-leitenden Bereichs 2 beispielsweise durch Ätzung der epitaktisch abgeschiedenen Schichten des Halbleiterkörpers 10 zur Bildung einer Außenfläche des Halbleiterkörpers 10 sowie einer Durchkontaktierung. Dabei wird der n-leitende Bereich des Halbleiterkörpers stellenweise freigelegt.
  • Im nachfolgenden Verfahrensschritt 1C erfolgt eine ganzflächige Beschichtung der dem Aufwachssubstrat 1 abgewandten Außenfläche des Halbleiterkörpers 10 mit einer ersten Verkapselungsschicht 11, bei der es sich um eine elektrisch isolierende Schicht handelt, zum Beispiel um eine Schicht, die mittels eines CVD-Verfahrens hergestellt ist. Die erste Verkapselungsschicht 11 kann als Verkapselungsschichtenfolge ausgebildet sein und umfasst beispielsweise Unterschichten, die mit SiO2 und SiN gebildet sind. Die Unterschichten sind in einer vertikalen Richtung, senkrecht zur lateralen Richtung übereinander angeordnet. Die laterale Richtung liegt parallel zur Ebene der Haupterstreckungsrichtung beispielsweise des Aufwachssubstrats 1.
  • Beispielsweise weisen die mit SiO2 gebildeten Unterschichten eine Dicke zwischen 130 nm und 170 nm, insbesondere von 150 nm auf. Die mit SiN gebildeten Unterschichten können eine Dicke zwischen 10 nm und 14 nm, insbesondere von 12 nm aufweisen. Insbesondere sind auf diese Weise Verkapselungsschichten gebildet, die auch gegen Materialien, die bei der Herstellung der ALD-Schichten, zum Einsatz kommen, besonders undurchlässig ausgeführt sind.
  • Die erste Verkapselungsschicht 11 bedeckt die freiliegenden Seitenflächen des p-leitenden Bereichs 3 sowie des aktiven Bereichs 4 vollständig, so dass insbesondere der p-/n-Übergang des Halbleiterkörpers und damit der aktive Bereich 4 durch die erste Verkapselungsschicht 11 geschützt wird.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt, 1D, wird auf die dem Aufwachssubstrat 1 abgewandte Oberseite der ersten Verkapselungsschicht 11 eine zweite Verkapselungsschicht 12 aufgebracht. Bei der zweiten Verkapselungsschicht 12 handelt es sich um eine ALD-Schicht.
  • Die zweite Verkapselungsschicht 12, bei der es sich um eine ALD-Schicht handelt, wird mittels eines ALD-Verfahrens erzeugt, wobei die zweite Verkapselungsschicht 12 zumindest stellenweise zum Beispiel unter der Verwendung von Ozon als Precursor abgeschieden werden kann. Hierbei ist es möglich, dass die gesamte zweite Verkapselungsschicht 12 unter der Verwendung von Ozon als Precursor abgeschieden wird. Ferner ist es möglich, dass die zweite Verkapselungsschicht 12 wenigstens zwei Unterschichten aufweist, die beispielsweise aufeinandergestapelt angeordnet sind, wobei zumindest eine der Unterschichten mittels eines ALD-Verfahrens erzeugt wird, bei dem Ozon als Precursor Verwendung findet.
  • Es hat sich herausgestellt, dass eine ALD-Schicht, bei der Ozon als Precursor verwendet wird, eine besonders hohe Dichtigkeit gegenüber Feuchtigkeit aufweist. Bei der Schicht oder Unterschicht, die mit Ozon als Precursor abgeschieden wird, handelt es sich beispielsweise um eine Al2O3-Schicht oder eine SiO2-Schicht.
  • Ferner ist es möglich, dass die zweite Verkapselungsschicht 12 eine Unterschicht umfasst oder aus einer Unterschicht besteht, die unter Verwendung eines Precursors abgeschieden wird, der frei von Ozon ist. Beispielsweise kann in diesem Fall Wasser oder Sauerstoff als Precursor-Material Verwendung finden.
  • Die zweite Verkapselungsschicht 12 weist ferner eine weitere Unterschicht auf, die beispielsweise unter Verwendung eines Precursors abgeschieden wird, der Ozon umfasst, wobei die zweite Unterschicht direkt auf die Unterschicht abgeschieden wird. Die erste Unterschicht kann beispielsweise eine Dicke zwischen 5 und 10 nm aufweisen. Die zweite Unterschicht kann dann beispielsweise eine Dicke zwischen 25 und 45 nm aufweisen.
  • Auch die zweite Verkapselungsschicht 12 bedeckt zumindest mittelbar die Außenflächen des p-leitenden Bereichs 3 sowie des aktiven Bereichs 4 des Halbleiterkörpers. Die erste Verkapselungsschicht und die zweite Verkapselungsschicht bilden gemeinsam eine Verkapselungsschichtenfolge, die sich an der Außenfläche des Halbleiterkörpers 10 vom aktiven Bereich 4 entlang dem p-leitenden Bereich 3 erstreckt.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1E, wird unter Verwendung einer Fototechnik sowie einer Abhebetechnik die Verkapselungsschichtenfolge geöffnet und die erste Spiegelschicht 21, die beispielsweise mit Silber gebildet ist, wird abgeschieden.
  • Im nachfolgenden Verfahrensschritt, 1F, wird unter Verwendung einer weiteren Phototechnik eine p-Anschlussschicht 31 auf die erste Spiegelschicht 21 abgeschieden, die sich bis in den Bereich C, C’ des optoelektronischen Halbleiterchips erstreckt, in dem später ein Kontaktbereich 43 zur Kontaktierung des p-leitenden Bereichs 3 des optoelektronischen Halbleiterchips ausgebildet wird. Die p-Anschlussschicht 31 bedeckt die erste Spiegelschicht 21 dabei nicht vollständig, sondern Bereiche am Rand der ersten Spiegelschicht 21 bleiben frei von der p-Anschlussschicht 31. Die p-Anschlussschicht 31 kann beispielsweise durch einen Pt/Au/Ti-Schichtenstapel gebildet sein, wobei die Platinschicht an der der ersten Spiegelschicht 21 zugewandten Seite des Schichtenstapels ausgebildet ist.
  • In Verbindung mit der 1G ist ein weiterer Verfahrensschritt beschrieben, bei dem eine dritte Verkapselungsschicht 13 auf die freiliegende Außenfläche der zweiten Verkapselungsschicht 12, der ersten Spiegelschicht 21 und der p-Anschlussschicht 31 aufgebracht wird. Bereichsweise befinden sich die zweite Verkapselungsschicht 12 und die dritte Verkapselungsschicht 13 in einem Bereich seitlich der ersten Spiegelschicht 21 stellenweise in direktem Kontakt miteinander. In diesem Fall ist auch die dritte Verkapselungsschicht 13 eine ALD-Schicht, die beispielsweise identisch zur zweiten Verkapselungsschicht 12 aufgebaut sein kann. Die dritte Verkapselungsschicht 13 erstreckt sich über die gesamte dem Aufwachssubstrat 1 abgewandte Oberseite des Halbleiterkörpers 10.
  • In Verbindung mit der 1H ist ein Verfahrensschritt beschrieben, bei dem das Aufbringen einer vierten Verkapselungsschicht 14 erfolgt. Die vierte Verkapselungsschicht 14 ist beispielsweise keine ALD-Schicht und sie kann identisch zur ersten Verkapselungsschicht 11 ausgebildet sein. Die vierte Verkapselungsschicht 14 bedeckt die dem Aufwachssubstrat 1 abgewandte Oberseite der dritten Verkapselungsschicht 13 vollständig und überformt diese beispielsweise konform.
  • Im nachfolgenden Verfahrensschritt, 1I wird eine Durchkontaktierung 40 im Bereich B durch Öffnen der Verkapselungsschichten 11, 12, 13, 14 erzeugt. In der Durchkontaktierung 40 liegt der n-leitende Bereich 2 frei. Zur Entfernung der Verkapselungsschichten kann eine Fototechnik Verwendung finden, die im Folgenden auch beim Einbringen des n-Kontaktmaterials 41 in die Durchkontaktierung 40 verwendet wird.
  • Im Bereich der Durchkontaktierung 40, also im Bereich B, grenzen die zweite Verkapselungsschicht 12 und die dritte Verkapselungsschicht 13, die jeweils ALD-Schichten sind, direkt aneinander. Insbesondere sind sie nicht durch eine Schicht voneinander getrennt, die beispielsweise Siliziumdioxid enthält oder aus Siliziumdioxid besteht, ferner sind sie nicht durch eine Schicht voneinander getrennt, die keine ALD-Schicht ist. Wäre die zweite Verkapselungsschicht 12 und die dritte Verkapselungsschicht 13 durch eine solche Schicht voneinander getrennt, wäre der Ätzvorgang, der zur Entfernung der Verkapselungsschichten notwendig ist, deutlich aufwändiger. Das heißt, dadurch, dass die beiden ALD-Schichten, die zweite Verkapselungsschicht 12 und die dritte Verkapselungsschicht 13, direkt aneinander grenzen, kann die Durchkontaktierung 40 auf besonders einfache Weise erzeugt werden.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1J, wird n-Kontaktmaterial 41 im Bereich B in die Durchkontaktierung 40 eingebracht. Das n-Kontaktmaterial 41 ist beispielsweise durch ein Metall gebildet und kann Materialien wie Titan und/oder Gold umfassen.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1K, wird eine zweite Spiegelschicht 22, die beispielsweise identisch zur ersten Spiegelschicht 21 ausgebildet sein kann, aufgebracht. Die zweite Spiegelschicht 22 wird an der dem n-leitenden Bereich 2 abgewandten Unterseite des n-Kontaktmaterials 41 angeordnet, wobei stellenweise Verkapselungsschichten zwischen der ersten Spiegelschicht 21 und der zweiten Spiegelschicht 22 angeordnet sind. Beispielsweise sind die dritte Verkapselungsschicht 13 und die vierte Verkapselungsschicht 14 unmittelbar zwischen der ersten Spiegelschicht 21 und der zweiten Spiegelschicht 22 angeordnet. Die zweite Spiegelschicht 22 kann stellenweise direkt an die vierte Verkapselungsschicht 14 grenzen. Seitliche Bereiche der zweiten Verkapselungsschicht 22 überragen die Durchkontaktierung 40 sowie die Außenfläche des Halbleiterkörpers 10 insbesondere des p-leitenden Bereichs 3 in lateralen Richtungen.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1L, wird zunächst die metallische Verkapselungsschicht 42 aufgebracht, die die dem Aufwachssubstrat 1 abgewandte Topographie überformt und als Planarisierungsschicht wirkt. Die metallische Verkapselungsschicht 42 enthält beispielsweise eine Pt/Au/Ti-Schichtenfolge und dient als Diffusionssperre für Material aus der zweiten Spiegelschicht 22. Die metallische Verkapselungsschicht 42 kann als Saatschicht für ein nachfolgendes galvanisches Aufbringen eines Trägers 50 Verwendung finden. Der Träger 50 kann in diesem Fall beispielsweise aus Kupfer gebildet sein. Ferner ist es möglich, dass der Träger 50 aus Silizium oder Germanium oder einem anderen Halbleitermaterial gebildet ist. An der dem Aufwachssubstrat 1 abgewandten Seite des Trägers 50 kann die Rückseitenmetallisierung 51 angeordnet sein, die eine Lötbarkeit des späteren optoelektronischen Halbleiterchips ermöglicht.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1M, wird das Aufwachssubstrat 1 abgelöst und die dem Aufwachssubstrat ursprünglich zugewandte Oberseite des n-leitenden Bereichs 2 wird aufgeraut. Das Ablösen des Aufwachssubstrats 1 kann beispielsweise über ein Laserabhebeverfahren erfolgen, die Aufrauung erfolgt beispielsweise durch lithographisches Ätzen mit KOH.
  • Im nachfolgenden Verfahrensschritt erfolgt eine Mesa-Ätzung. Diese Ätzung stoppt auf der ersten Verkapselungsschicht 11. Nachfolgend wird eine Hartmaske 60, zum Beispiel aus Siliziumdioxid, auf den n-leitenden Bereich 2 aufgebracht.
  • In der 1O ist gezeigt, dass die Hartmaske 60 durch eine trockenchemische Ätzung der Maskenschicht 60 und der ersten Verkapselungsschicht 11 abgetragen ist. Die Dicke der Maskenschicht 60 ist an die Dicke der ersten Verkapselungsschicht 11 gekoppelt, derart, dass ein Ätzstopp auf der zweiten Verkapselungsschicht 12 erfolgt. Beispielsweise kann der Ätzstopp durch Endpunktdetektion auf der Al2O3-Schicht der zweiten Verkapselungsschicht 12 erfolgen.
  • Die erste Verkapselungsschicht 11 wird bei dem Ätzvorgang abgetragen. Wichtig ist dabei, dass der Ätzvorgang nicht auf der p-Anschlussschicht 31, also zum Beispiel nicht auf einer Platinschicht, stoppt, sondern auf der zweiten Verkapselungsschicht 12, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Durch den verwendeten Trockenätzschritt wird die zweite Verkapselungsschicht 2 aufgrund ihrer geringeren Selektivität im Vergleich zur Ätzung auf Siliziumdioxid kaum angegriffen und in ihrer Dicke beispielsweise um zwischen 5 nm und 7 nm reduziert.
  • Dadurch, dass bei der Ätzung keine Metalle angegriffen werden, entfällt eine Redeposition von abgelösten Metallen beispielsweise auf den Halbleiterkörper im Bereich des aktiven Bereichs 4. Dadurch ist das Kleinstromverhalten verbessert und potenzielle Alterungsprobleme sind bezüglich des Kleinstromverhaltens reduziert.
  • Im nächsten Verfahrensschritt, 1P, erfolgt das Aufbringen einer fünften Verkapselungsschicht 15, bei der es sich um eine ALD-Schicht handelt, die beispielsweise identisch zur zweiten Verkapselungsschicht 12 ausgebildet sein kann. Hierbei bilden sich Kontaktpunkte TP zwischen der zweiten und der fünften Verkapselungsschicht aus, in denen diese beiden Verkapselungsschichten in direktem Kontakt zueinander stehen. Die zweite Verkapselungsschicht 12 weist im Bereich des direkten Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht 15 eine geätzte Oberfläche auf und ist dort in ihrer Dicke reduziert.
  • Nachfolgend wird eine sechste Verkapselungsschicht 16, die beispielsweise mit Siliziumdioxid gebildet ist oder aus Siliziumdioxid besteht, als Abschlusspassivierung des Halbleiterkörpers auf die dem Träger 50 abgewandte Seite der fünften Verkapselungsschicht 15 aufgebracht.
  • Wie in Verbindung mit der 1Q beschrieben, wird die p-Anschlussschicht 31 freigelegt und es wird ein Kontaktbereich 43 auf die p-Anschlussschicht 31 abgeschieden, der beispielsweise drahtkontaktierbar sein kann.
  • Insgesamt ist in Verbindung mit der 1Q ein optoelektronischer Halbleiterchip beschrieben mit
    • – dem Halbleiterkörper 10, der den n-leitenden Bereich 2, den zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 4 und den p-leitenden Bereich 3 umfasst,
    • – der ersten Spiegelschicht 21, die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist,
    • – der ersten Verkapselungsschicht 11, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist,
    • – der zweiten Verkapselungsschicht 12, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, und
    • – der dritten Verkapselungsschicht 13, die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist wobei
    • – die erste Spiegelschicht 21 an einer Unterseite des p-leitenden Bereichs 3 angeordnet ist,
    • – der aktive Bereich 4 an einer der ersten Spiegelschicht 21 abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs 3 angeordnet ist,
    • – der n-leitende Bereich 2 an einer dem p-leitenden Bereich 3 abgewandten Seite des aktiven Bereichs 4 angeordnet ist,
    • – die die erste, zweite und dritte Verkapselungsschicht 11, 12, 13 den Halbleiterkörper 10 an seiner Außenfläche stellenweise bedecken,
    • – die dritte Verkapselungsschicht 13 die erste Spiegelschicht 21 an ihrer dem p-leitenden Bereich 3 abgewandten Seite vollständig überdeckt und sich stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht 21 befindet,
    • – sich die zweite Verkapselungsschicht 12 und die dritte Verkapselungsschicht 13 in einem Bereich seitlich der ersten Spiegelschicht 21 stellenweise in direktem Kontakt miteinander befinden, und
    • – die zweite Verkapselungsschicht 12 und die dritte Verkapselungsschicht 13 ALD-Schichten sind.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2012/171817 [0002]

Claims (13)

  1. Optoelektronischer Halbleiterchip mit – einem Halbleiterkörper (10), der einen n-leitenden Bereich (2), einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (4) und einen p-leitenden Bereich (3) umfasst, – einer ersten Spiegelschicht (21), die zur Reflexion der elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist, – einer ersten Verkapselungsschicht (11), die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, – einer zweiten Verkapselungsschicht (12), die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, und – einer dritten Verkapselungsschicht (13), die mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist wobei – die erste Spiegelschicht (21) an einer Unterseite des p-leitenden Bereichs (3) angeordnet ist, – der aktive Bereich (4) an einer der ersten Spiegelschicht (21) abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs (3) angeordnet ist, – der n-leitende Bereich (2) an einer dem p-leitenden Bereich (3) abgewandten Seite des aktiven Bereichs (4) angeordnet ist, – die die erste, zweite und dritte Verkapselungsschicht (11, 12, 13) den Halbleiterkörper (10) an seiner Außenfläche stellenweise bedecken, – die dritte Verkapselungsschicht (13) die erste Spiegelschicht (21) an ihrer dem p-leitenden Bereich (3) abgewandten Seite vollständig überdeckt und sich stellenweise in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht (21) befindet, – sich die zweite Verkapselungsschicht (12) und die dritte Verkapselungsschicht (13) in einem Bereich seitlich der ersten Spiegelschicht (21) stellenweise in direktem Kontakt miteinander befinden, und – die zweite Verkapselungsschicht (12) und die dritte Verkapselungsschicht (13) ALD-Schichten sind.
  2. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem sich die erste Verkapselungsschicht (11) an der Außenfläche des Halbleiterkörpers (10) vom aktiven Bereich (4) entlang dem p-leitenden Bereich (3) bis zu einer Seitenfläche der ersten Spiegelschicht (21) erstreckt, wobei sich die erste Verkapselungsschicht (11) in direktem Kontakt mit der ersten Spiegelschicht (21) befindet.
  3. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer vierten Verkapselungsschicht (14), die die dritte Verkapselungsschicht (13) an ihrer dem Halbleiterkörper (10) abgewandten Seite vollständig überdeckt und sich zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der dritten Verkapselungsschicht (13) befindet.
  4. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer fünften Verkapselungsschicht (15), die eine ALD-Schicht ist, wobei die fünfte Verkapselungsschicht (15) die Außenfläche des Halbleiterkörpers (10) zumindest am n-leitenden Bereich (2) vollständig bedeckt und sich seitlich vom Halbleiterkörper (10) stellenweise in direktem Kontakt mit der zweiten Verkapselungsschicht (12) befindet.
  5. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die zweite Verkapselungsschicht (12) im Bereich des Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht (15) Spuren eines Ätzprozesses aufweist.
  6. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem die zweite Verkapselungsschicht (12) im Bereich des Kontakts zur fünften Verkapselungsschicht (15) dünner ist, als in einem Bereich, in dem kein Kontakt zwischen der zweiten Verkapselungsschicht (12) und der fünften Verkapselungsschicht (15) besteht.
  7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche mit zumindest einer Durchkontaktierung (40), die sich durch den p-leitenden Bereich (3) und den aktiven Bereich (4) bis in den n-leitenden Bereich (2) erstreckt, wobei – die Durchkontaktierung (40) ein n-Kontaktmaterial (41) umfasst, über das der n-leitende Bereich (2) elektrisch kontaktierbar ist, und – der Halbleiterkörper (10) abgesehen von der zumindest einen Durchkontaktierung (40) vollständig von der dritten Verkapselungsschicht (13) und der fünften Verkapselungsschicht (15) umschlossen ist.
  8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste, zweite, dritte und vierte Verkapselungsschicht (11, 12, 13, 14) stellenweise direkt an das n-Kontaktmaterial (41) grenzen.
  9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer zweiten Spiegelschicht (22), die an der dem n-leitenden Bereich (2) abgewandten Unterseite des n-Kontaktmaterials (41) angeordnet ist, wobei die dritte Verkapselungsschicht (13) und die vierte Verkapselungsschicht (14) stellenweise zwischen der ersten Spiegelschicht (21) und der zweiten Spiegelschicht (22) angeordnet sind.
  10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die zweite Spiegelschicht (22) die Außenfläche des Halbleiterkörpers (10) in einer lateralen Richtung überragt.
  11. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem sich die zweite Spiegelschicht (22) zumindest stellenweise unterhalb eines Kontaktbereichs (43) erstreckt, wobei die zweite Spiegelschicht (22) zumindest durch die dritte Verkapselungsschicht (13) vom Kontaktbereich (43) elektrisch isoliert ist und der Kontaktbereich (43) zum p-seitigen Anschluss des Halbleiterchips von außerhalb des Halbleiterchips vorgesehen ist.
  12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Abstand zwischen einer Seitenfläche der ersten Spiegelschicht (21) und einer Seitenfläche des n-leitenden Bereichs (2) in einer lateralen Richtung höchstens 2,5 µm beträgt.
  13. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der p-leitende Bereich (3) und die erste Spiegelschicht (21) an ihren Seitenflächen stellenweise von einer metallischen Verkapselungsschicht (42) überdeckt sind, wobei sich die Verkapselungsschichtenfolge (20) zwischen der metallischen Verkapselungsschicht (42) und den Seitenflächen erstreckt.
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