DE102015102043A1

DE102015102043A1 - Strahlungsemittierender Halbleiterchip

Info

Publication number: DE102015102043A1
Application number: DE102015102043.2A
Authority: DE
Inventors: Björn Muermann; Korbinian Perzlmaier; Attila Molnar
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-08-18

Abstract

Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) mit einem Halbleiterkörper (2), der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist, angegeben, wobei
– der Halbleiterchip eine erste Kontaktschicht (3) und eine zweite Kontaktschicht (4) aufweist;
– die erste Kontaktschicht eine erste Kontaktfläche (31) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur (35) mit einem Kontaktfinger eines ersten Typs (351) und einem Kontaktfinger eines zweiten Typs (352) aufweist;
– die zweite Kontaktschicht eine zweite Kontaktfläche (41) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur (45) aufweist;
– der Kontaktfinger des ersten Typs und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen; und
– der Kontaktfinger des zweiten Typs in Draufsicht auf den Halbleiterchip überlappungsfrei zur zweiten Kontaktfingerstruktur angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip.
Für den effizienten Betrieb von strahlungsemittierenden Halbleiterchips wie beispielsweise Leuchtdioden wird eine in lateraler Richtung gleichmäßige Ladungsträgerinjektion angestrebt. Hierfür können beispielsweise metallische Kontaktfinger Anwendung finden. Auch bei Verwendung solcher Kontaktfinger können jedoch inhomogene Stromdichteverteilungen auftreten, wodurch Bereiche der Halbleiterchips nicht effizient betrieben werden.
Eine Aufgabe ist es, einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip anzugeben, der sich durch eine homogene Ladungsträgerinjektion auszeichnet und gleichzeitig eine effiziente Strahlungsauskopplung zeigt.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein strahlungsemittierender Halbleiterchip weist gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Halbleiterkörper mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich ist zum Beispiel zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Beispielsweise bildet eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, die den aktiven Bereich aufweist, den Halbleiterkörper. Zum Beispiel weist der Halbleiterkörper eine erste Halbleiterschicht und zweite Halbleiterschicht auf, wobei der aktive Bereich zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht sind insbesondere zumindest bereichsweise bezüglich des Leitungstyps voneinander verschieden, so dass sich der aktive Bereich in einem pn-Übergang befindet. Beispielsweise ist die gesamte erste Halbleiterschicht oder zumindest eine Teilschicht davon p-leitend und die gesamte zweite Halbleiterschicht oder eine Teilschicht davon n-leitend oder umgekehrt. Der Halbleiterkörper ist insbesondere auf einem Träger des Halbleiterchips angeordnet. Beispielsweise ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers.
Der Halbleiterkörper weist eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Die Strahlungsaustrittsfläche verläuft insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs. Zum Beispiel ist die Strahlungsaustrittsfläche die dem Träger abgewandte Seite des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine erste Kontaktschicht mit einer ersten Kontaktfläche und einer ersten Kontaktfingerstruktur auf. Die erste Kontaktfläche ist zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen. Die Kontaktfingerstruktur ist mit der ersten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Insbesondere sind die erste Kontaktfläche und die erste Kontaktfingerstruktur Teilbereiche der insbesondere zusammenhängend ausgebildeten ersten Kontaktschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine zweite Kontaktschicht mit einer zweiten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfingerstruktur auf. Die zweite Kontaktfläche ist zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen. Die zweite Kontaktfingerstruktur ist mit der zweiten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Insbesondere sind die zweite Kontaktfläche und die zweite Kontaktfingerstruktur Teilbereiche der insbesondere zusammenhängend ausgebildeten zweiten Kontaktschicht.
Durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung zwischen der ersten Kontaktfläche und der zweiten Kontaktfläche können Ladungsträger von unterschiedlichen Seiten in den aktiven Bereich des Halbleiterkörpers injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren. Insbesondere sind die erste Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht und die zweite Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehen.
Zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht besteht insbesondere kein direkter elektrischer Strompfad. Das bedeutet, Ladungsträger können nicht von der ersten Kontaktschicht zur zweiten Kontaktschicht gelangen, ohne den Halbleiterkörper, insbesondere den aktiven Bereich, zu passieren. Die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht sind insbesondere strahlungsundurchlässig ausgebildet.
Beispielsweise sind die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht metallisch ausgebildet. Die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht können einschichtig oder auch mehrschichtig ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Kontaktfingerstruktur einen Kontaktfinger eines ersten Typs auf. In Draufsicht auf den Halbleiterchip überlappen der Kontaktfinger des ersten Typs und die zweite Kontaktfingerstruktur stellenweise. Mit anderen Worten sind der Kontaktfinger des ersten Typs und die zweite Kontaktfingerstruktur in vertikaler Richtung, also senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs, an zumindest einer Stelle des Halbleiterkörpers übereinander angeordnet. Solche Stellen sind also sowohl für die n-seitige als auch für die p-seitige Stromaufweitung nutzbar. Die erste Kontaktfingerstruktur kann auch zwei oder mehr Kontaktfinger des ersten Typs aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Kontaktfingerstruktur einen Kontaktfinger eines zweiten Typs auf. In Draufsicht auf den Halbleiterchip ist der Kontaktfinger des zweiten Typs zur zweiten Kontaktfingerstruktur überlappungsfrei angeordnet. Mit anderen Worten sind der Kontaktfinger des zweiten Typs und die zweite Kontaktfingerstruktur in vertikaler Richtung an keiner Stelle des Halbleiterkörpers übereinander angeordnet. Die überlappungsfreie Anordnung fördert in Draufsicht auf den Halbleiterchip die Emission von Strahlung zwischen dem Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur und dem nächstgelegenen Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur. Insbesondere können so auch Bereiche des aktiven Bereichs effizient bestromt werden, die in Draufsicht auf den Halbleiterchip vergleichsweise weit von der ersten Kontaktfingerstruktur entfernt sind. Die erste Kontaktfingerstruktur kann weiterhin auch zwei oder mehr Kontaktfinger des zweiten Typs aufweisen.
Der Kontaktfinger des ersten Typs und der Kontaktfinger des zweiten Typs unterscheiden sich also voneinander hinsichtlich der Anordnung relativ zur zweiten Kontaktfingerstruktur.
Als Kontaktfinger werden allgemein Bereiche der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht angesehen, die in Draufsicht auf den Halbleiterchip seitlich der Kontaktflächen angeordnet sind und eine längliche Grundform aufweisen. Insbesondere erstrecken sich die Kontaktfinger jeweils entlang einer Längserstreckungsachse, wobei eine Querausdehnung der Kontaktfinger senkrecht zur Längserstreckungsachse jeweils klein ist im Vergleich zur Länge der Längserstreckungsachse. Der Begriff Querausdehnung bezieht sich im Zweifel auf eine Ausdehnung in Draufsicht auf den Halbleiterchip. Die Querausdehnung verläuft also auf einem Punkt der Längserstreckungsachse jeweils senkrecht zur vertikalen Richtung und senkrecht zur Längserstreckungsachse. Beispielsweise ist die Länge der Längserstreckungsachse, also die Pfadlänge entlang der Längserstreckungsachse, eines Kontaktfingers mindestens fünfmal, bevorzugt mindestens zehnmal so groß wie die maximale Querausdehnung des Kontaktfingers. Die Längserstreckungsachse kann gerade, zumindest stellenweise oder entlang der gesamten Länge gekrümmt oder an zumindest einer Stelle geknickt verlaufen. Insbesondere ist die gesamte erste Kontaktfingerstruktur durch einen oder mehrere Kontaktfinger gebildet, die jeweils eine Längserstreckungsachse aufweisen und an jeder Stelle der Längserstreckungsachse senkrecht zur Längserstreckungsachse eine geringe Querausdehnung aufweisen, insbesondere im Vergleich zur ersten Kontaktfläche und/oder im Vergleich zur Länge der Längserstreckungsachse. Entsprechend ist beispielsweise die gesamte zweite Kontaktfingerstruktur durch einen oder mehrere Kontaktfinger gebildet, die jeweils eine Längserstreckungsachse aufweisen und an jeder Stelle der Längserstreckungsachse senkrecht zur Längserstreckungsachse eine geringe Querausdehnung aufweisen, insbesondere im Vergleich zur zweiten Kontaktfläche und/oder im Vergleich zur Länge der Längserstreckungsachse. Beispielsweise weist zumindest ein Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur und/oder zumindest ein Kontaktfinger der zweiten Kontaktfinger in Draufsicht auf den Halbleiterchip senkrecht zur Längserstreckungsachse eine Querausdehnung zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 20 µm auf. Je größer die Querausdehnung, desto höher ist die Stromtragfähigkeit des Kontaktfingers bei gleicher Ausdehnung in vertikaler Richtung. Andererseits wird die Strahlungsaustrittsfläche durch den ersten Kontaktfinger umso schwächer abgeschattet, je kleiner die Querausdehnung ist.
Die Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur können zum Beispiel stellenweise parallel zueinander verlaufen. Insbesondere können Kontaktfinger des ersten Typs stellenweise parallel zu Kontaktfingern des zweiten Typs verlaufen. Weiterhin können die Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur stellenweise parallel zu Kontaktfingern der zweiten Kontaktfingerstruktur verlaufen. In mindestens einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip einen Halbleiterkörper auf, der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Der Halbleiterchip weist eine erste Kontaktschicht und eine zweite Kontaktschicht auf. Die erste Kontaktschicht weist eine erste Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur mit einem Kontaktfinger eines ersten Typs und einem Kontaktfinger eines zweiten Typs auf. Die zweite Kontaktschicht weist eine zweite Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur auf. Der Kontaktfinger des ersten Typs und die zweite Kontaktfingerstruktur überlappen in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise. Der Kontaktfinger des zweiten Typs ist in Draufsicht auf den Halbleiterchip überlappungsfrei zur zweiten Kontaktfingerstruktur angeordnet.
Die erste Kontaktfingerstruktur weist also sowohl einen Kontaktfinger auf, der mit der zweiten Kontaktfingerstruktur überlappt als auch einen Kontaktfinger, der überlappungsfrei relativ zur zweiten Kontaktfingerstruktur angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass durch die Kombination dieser beiden verschiedenen Typen von Kontaktfingern der vertikale Stromfluss in den aktiven Bereich lateral besonders homogen verteilt erfolgen kann. Dadurch erhöht sich die Gesamteffizienz des Halbleiterchips.
Wenn im Unterschied hierzu nur Kontaktfinger des ersten Typs vorgesehen wären, käme es zu einer Einschnürung des Stroms in die Bereiche nahe den Kontaktfingern. Dies würde dazu führen, dass Bereiche nahe den Kontaktfingern zu weit oberhalb der mittleren Stromdichte betrieben werden, während Bereiche, die weit von den Kontaktfingern entfernt sind, zu stark unterhalb der mittleren Stromdichte betrieben werden. Dadurch wäre die Strahlungserzeugung bei gleichem Gesamtstrom insgesamt weniger effizient.
Wenn andererseits nur Kontaktfinger des zweiten Typs vorgesehen wären, würde keine Stelle des Halbleiterchips für die Ausbildung von Kontaktfingern der ersten Kontaktschicht und von Kontaktfingern der zweiten Kontaktschicht genutzt werden. Für die Ausbildung der Kontaktfinger würde dadurch insgesamt ein größerer Anteil der Strahlungsaustrittsfläche für die Strahlungsauskopplung verloren gehen.
Die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche sind insbesondere so dimensioniert, dass sie mittels einer Drahtbond-Verbindung elektrisch kontaktierbar sind. Zum Beispiel sind die erste Kontaktfläche und/oder die zweite Kontaktfläche so groß, dass in Draufsicht auf den Halbleiterchip ein gedachter Kreis mit einem Durchmesser von 50 µm vollständig innerhalb der ersten Kontaktfläche und/oder der zweiten Kontaktfläche platzierbar ist.
Die erste Kontaktschicht kann auch mehr als eine erste Kontaktfläche aufweisen. Zum Beispiel ist die erste Kontaktfläche der einzige Bereich der ersten Kontaktschicht oder gegebenenfalls sind die ersten Kontaktflächen die einzigen Bereiche der ersten Kontaktschicht, in dem beziehungsweise in denen ein gedachter Kreis mit einem Durchmesser von 50 µm vollständig innerhalb der ersten Kontaktschicht platzierbar ist. Insbesondere weist die erste Kontaktfingerstruktur keinen solchen Bereich auf.
Entsprechend kann die zweite Kontaktschicht auch mehr als eine zweite Kontaktfläche aufweisen. Zum Beispiel ist die zweite Kontaktfläche der einzige Bereich der zweiten Kontaktschicht oder gegebenenfalls sind die zweiten Kontaktflächen die einzigen Bereiche der zweiten Kontaktschicht, in dem beziehungsweise in denen ein gedachter Kreis mit einem Durchmesser von 50 µm vollständig innerhalb der zweiten Kontaktschicht platzierbar ist. Insbesondere weist die zweite Kontaktfingerstruktur keinen solchen Bereich auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die zweite Kontaktfingerstruktur mindestens einen Kontaktfinger auf, bei dem die Längserstreckungsachse zu mindestens 50 %, bevorzugt zu mindestens 70 %, ihrer Länge in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der ersten Kontaktfingerstruktur überlappt. Je größer der Überlappungsgrad ist, desto größer ist der Anteil des Kontaktfingers, bei dem für beide Polaritäten von Ladungsträgern im Halbleiterkörper, also Elektronen und Löcher, eine Stromaufweitung mittels der entsprechenden Kontaktfingerstruktur erfolgen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Kontaktfingerstruktur mehr Kontaktfinger auf als die zweite Kontaktfingerstruktur. Beispielsweise weist die mit der ersten Kontaktschicht verbundene erste Halbleiterschicht eine geringere Querleitfähigkeit auf als die mit der zweiten Kontaktschicht verbundene zweite Halbleiterschicht.
Insbesondere können die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur so ausgebildet sein, dass jeder der Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur überlappt, aber zumindest ein Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur überlappungsfrei zur zweiten Kontaktfingerstruktur angeordnet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen mindestens 50 % der gesamten Fläche, beispielsweise mindestens 70 % der gesamten Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur. Je höher der Überlappungsgrad ist, desto größer ist der Anteil der Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur, die aufgrund der mit dieser überlappenden ersten Kontaktfingerstruktur und der zweiten Kontaktfingerstruktur für die Stromaufweitung von Ladungsträgern auf beiden Seiten des aktiven Bereichs gleichzeitig nutzbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verlaufen der Kontaktfinger des ersten Typs und der Kontaktfinger des zweiten Typs stellenweise parallel zueinander. Beispielsweise können die Kontaktfinger des ersten Typs und die Kontaktfinger des zweiten Typs eine kammförmige Struktur bilden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verjüngen sich in Draufsicht auf den Halbleiterchip zumindest ein Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktfläche und/oder zumindest ein Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur mit zunehmendem Abstand von der zweiten Kontaktfläche. Insbesondere kann sich der Kontaktfinger des ersten Typs und/oder der Kontaktfinger des zweiten Typs mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktfläche verjüngen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Kontaktschicht auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Insbesondere sind sowohl die erste Kontaktfläche als auch die zweite Kontaktfläche von der Strahlungsaustrittsfläche her für eine externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips zugänglich. An der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Rückseite des Halbleiterchips ist der Halbleiterchip frei von einem elektrischen Kontakt. Eine elektrische Kontaktierung durch den Träger hindurch erfolgt also nicht, sodass der Träger selbst auch elektrisch isolierend ausgebildet sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist zwischen der Strahlungsaustrittsfläche und der ersten Kontaktschicht eine Stromaufweitungsschicht angeordnet. Die Stromaufweitungsschicht ist insbesondere für die im Halbleiterchip erzeugte Strahlung strahlungsdurchlässig ausgebildet. Beispielsweise enthält die Stromaufweitungsschicht ein transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide, TCO). Die Stromaufweitungsschicht bedeckt die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers zweckmäßigerweise großflächig, beispielsweise mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 60 % oder mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 80 %.
Insbesondere erfolgt die Ladungsträgerinjektion in den Halbleiterchip überwiegend von der ersten Kontaktfläche über die erste Kontaktfingerstruktur in die Stromaufweitungsschicht und von dort in den Halbleiterkörper. Die Stromaufweitungsschicht grenzt beispielsweise unmittelbar an den Halbleiterkörper, insbesondere an die erste Halbleiterschicht, an.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung auf, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche durch den aktiven Bereich hindurch erstreckt, wobei die zweite Kontaktschicht in der Ausnehmung mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist. Die Ausnehmung dient also der elektrischen Kontaktierung der vergrabenen zweiten Halbleiterschicht von der Strahlungsaustrittsfläche her.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht eine Isolationsschicht angeordnet. Insbesondere bedeckt die Isolationsschicht zumindest stellenweise die Seitenflächen der Ausnehmung. Mittels der Isolationsschicht ist auf einfache und zuverlässige Weise gewährleistet, dass auch an Stellen, an denen in Draufsicht auf den Halbleiterchip ein Überlapp zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht besteht, kein direkter Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht existiert.
Insbesondere bedeckt die Isolationsschicht die Seitenflächen der Ausnehmung vollständig. Weiterhin kann die Ausdehnung der Isolationsschicht in der Ausnehmung senkrecht zur Längserstreckungsachse des zugehörigen Kontaktfingers über die Ausnehmung hinausragen. Die Isolationsschicht bedeckt also auch die Strahlungsaustrittsfläche stellenweise. Die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses im Halbleiterchip wird so noch weiter verringert, insbesondere auch für den Fall von fertigungsbedingten Schwankungen in der Position der Isolationsschicht relativ zur Ausnehmung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überdeckt die Stromaufweitungsschicht die Isolationsschicht stellenweise. An diesen Stellen können Ladungsträger von der ersten Kontaktschicht in vertikaler Richtung in die Stromaufweitungsschicht injiziert werden, ohne dass die Ladungsträger direkt in vertikaler Richtung in den Halbleiterkörper oder die zweite Kontaktschicht gelangen können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips besteht an keiner Stelle des Halbleiterchips ein direkter vertikaler Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und dem Halbleiterkörper. Eine Ladungsträgerinjektion direkt unter der ersten Kontaktschicht wird also weitestgehend vermieden. Absorptionsverluste bedingt durch eine Strahlungsabsorption durch die erste Kontaktschicht können minimiert werden. Beispielsweise kann der vertikale Strompfad mittels einer Injektionsbarriere unterdrückt sein. Zum Beispiel kann die Injektionsbarriere als eine Isolationsschicht zwischen der ersten Kontaktschicht und dem Halbleiterkörper ausgebildet sein. Alternativ kann die Injektionsbarriere mittels einer gezielten Erhöhung des Kontaktwiderstands zwischen der ersten Halbleiterschicht und der ersten Kontaktschicht gebildet sein. In diesem Fall kann die erste Kontaktschicht unmittelbar an den Halbleiterkörper angrenzen. Zum Beispiel kann der Kontaktwiderstand durch eine lokale mechanische Schädigung der ersten Halbleiterschicht, etwa durch einen Ionenbeschuss, oder durch eine Deaktivierung oder Kompensation der Dotierstoffe, beispielsweise durch das Einbringen von Wasserstoff, erhöht werden.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
die 1A bis 1D ein Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in Draufsicht (1A), einer zugehörigen Schnittansicht eines Ausschnitts entlang der Linie BB‘ (1B) und zwei Varianten für eine Schnittansicht eines Ausschnitts entlang der Linie CC‘ in den 1C und 1D;
die 2, 3, 4 und 5 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Draufsicht; und
6 ein Beispiel für eine konventionelle Anordnung von Kontakten in Draufsicht auf einen Halbleiterchip.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit 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.
In 1A ist ein Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 in Draufsicht auf den Halbleiterchip gezeigt. Eine Schnittansicht zweier Ausschnitte entlang der in 1A eingetragenen Linien BB‘ und CC‘ ist in den 1B beziehungsweise 1C dargestellt.
Der Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterkörper 2 mit einer Halbleiterschichtenfolge auf. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20. Der aktive Bereich ist zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitungstyps und einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten Leitungstyps angeordnet. Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht p-leitend und die zweite Halbleiterschicht n-leitend oder umgekehrt.
Für die Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, oder sichtbaren, beispielsweise im blauen oder grünen, Spektralbereich enthält der Halbleiterkörper 2, insbesondere der aktive Bereich 20, beispielsweise ein Halbleitermaterial auf der Basis von nitridischem Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere Al_xIn_yGa_1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Es kann jedoch auch ein anderes Materialsystem Anwendung finden, beispielsweise Al_xIn_yGa_1-x-yP oder Al_xIn_yGa_1-x-yAs, jeweils mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, zur Erzeugung von Strahlung im sichtbaren, beispielsweise im grünen, gelben oder roten, oder infraroten Spektralbereich.
Der Halbleiterkörper 2 ist auf einem Träger 29 angeordnet. Die erste Halbleiterschicht 21 ist auf der dem Träger 29 abgewandten Seite des aktiven Bereichs 20 angeordnet. Beispielsweise ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers. Für nitridisches Verbindungshalbleitermaterial eignet sich beispielsweise Saphir oder Siliziumkarbid als Aufwachssubstrat. Alternativ kann der Träger von einem Aufwachssubstrat verschieden und mittels einer Verbindungsschicht an dem Halbleiterkörper befestigt sein.
Der Halbleiterchip 1 weist weiterhin eine erste Kontaktschicht 3 mit einer ersten Kontaktfläche 31 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und einer ersten Kontaktfingerstruktur 35 auf. Weiterhin weist der Halbleiterchip eine zweite Kontaktschicht 4 mit einer zweiten Kontaktfläche 41 zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur 45 auf. Durch Anlegen einer externen elektrischen Spannung zwischen der ersten Kontaktfläche 31 und der zweiten Kontaktfläche 41 können Ladungsträger von unterschiedlichen Seiten in den aktiven Bereich 20 injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 20 verlaufende Strahlungsaustrittsfläche 25 auf. Die erste Halbleiterschicht 21 bildet die Strahlungsaustrittsfläche. Die erste Kontaktschicht 3 ist auf der Strahlungsaustrittsfläche 25 angeordnet.
Zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und dem Halbleiterkörper 2 ist eine Stromaufweitungsschicht 5 angeordnet. Die Stromaufweitungsschicht bedeckt die Strahlungsaustrittsfläche 25 großflächig, beispielsweise mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 60 % oder mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 80 %. Insbesondere überdeckt die Stromaufweitungsschicht stellenweise auch die zweite Kontaktschicht 4. Die Stromaufweitungsschicht grenzt stellenweise unmittelbar an den Halbleiterkörper 2, insbesondere an die erste Halbleiterschicht 21, an.
Die Stromaufweitungsschicht ist für die im aktiven Bereich erzeugte Strahlung durchlässig und enthält beispielsweise ein TCO-Material, etwa Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Zinkoxid (ZnO). Die Stromaufweitungsschicht kann weiterhin auch mehrschichtig ausgebildet sein.
Die erste Kontaktfingerstruktur 35 ist zur lateralen Verteilung der im Betrieb über die erste Kontaktschicht 3 eingeprägten Ladungsträger in die erste Halbleiterschicht 21 vorgesehen.
Entsprechend ist die zweite Kontaktfingerstruktur 45 zur lateralen Verteilung der über die zweite Kontaktfläche 41 im Betrieb injizierten Ladungsträger in die zweite Halbleiterschicht 22 vorgesehen. So können Ladungsträger unterschiedlicher Polaritäten, beispielsweise Löcher über die erste Halbleiterschicht 21 und Elektronen über die zweite Halbleiterschicht 22 in den aktiven Bereich 20 injiziert werden und dort unter Emission von Strahlung rekombinieren.
In Draufsicht auf den Halbleiterchip überlappen die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 stellenweise. Die zweite Kontaktfingerstruktur weist exemplarisch genau einen Kontaktfinger 45 auf.
Insbesondere weist die erste Kontaktfingerstruktur 35 einen Kontaktfinger eines ersten Typs 351 auf, der mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 stellenweise überlappt. Eine Längserstreckungsachse 3510 des Kontaktfingers eines ersten Typs 351 kann deckungsgleich mit einer Längserstreckungsachse 4510 eines Kontaktfingers 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 verlaufen. Diese Längserstreckungsachsen können jedoch auch zueinander versetzt angeordnet sein, beispielsweise aufgrund von Justagetoleranzen bei der Fertigung. Vorzugsweise überlappt die Längserstreckungsachse 3510 in Draufsicht auf den Halbleiterchip 1 stellenweise mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die erste Kontaktfingerstruktur 35 insgesamt einen Kontaktfinger des ersten Typs 351 und zwei Kontaktfinger des zweiten Typs 352 auf. Diese Kontaktfinger gehen jeweils von der ersten Kontaktfläche 31 aus. Die Anzahl der Kontaktfinger kann jedoch in weiten Grenzen variiert werden. Vorzugsweise ist die Anzahl der Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur 35 größer als die Anzahl der Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur 45. Insbesondere kann jeder Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur stellenweise mit einem Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur überlappen. Zum Beispiel ist die Anzahl der Kontaktfinger des ersten Typs 351 der ersten Kontaktfingerstruktur 35 gleich der Anzahl der Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur 45. Mittels der Kontaktfinger des ersten Typs sind Bereiche des Halbleiterchips 1, in denen der aktive Bereich 20 ohnehin zur Strahlungserzeugung nicht zur Verfügung steht, da der aktive Bereich 20 für die Ausbildung der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 entfernt ist, zumindest zum Teil auch für die Stromaufweitung mittels der ersten Kontaktfingerstruktur 35 nutzbar.
Mittels der Kontaktfinger des zweiten Typs 352 kann in Draufsicht auf den Halbleiterchip 1 weiterhin auch eine effiziente Ladungsträgerinjektion in Bereichen zwischen der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 und dem Kontaktfinger des zweiten Typs erfolgen. So können auch Bereiche effizient bestromt werden, die vergleichsweise weit von der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 entfernt sind.
Eine Längserstreckungsachse 3520 der Kontaktfinger des zweiten Typs 352 weist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils zwei Knicke auf. Ein Teilbereich 3521 des Kontaktfingers des zweiten Typs verläuft parallel zu einer Seitenfläche 11 des Halbleiterchips 1. Ein weiterer Teilbereich 3522 des ersten Kontaktfingers 32 verläuft parallel zu einer weiteren Seitenfläche 12 des Halbleiterchips, welche an die Seitenfläche 11 angrenzt und senkrecht zu dieser steht. Davon abweichend können die Kontaktfinger aber auch stellenweise gekrümmt oder mit einer geradlinigen Längserstreckungsachse verlaufen.
Die zweite Kontaktfläche 41 und die erste Kontaktfläche 31 sind von der Strahlungsaustrittsfläche 25 des Halbleiterchips 1 her für eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips zugänglich. Die erste Kontaktfläche 31 und die zweite Kontaktfläche 41 sind jeweils so groß, dass diese Kontaktflächen beispielsweise mittels einer Drahtbond-Verbindung extern elektrisch kontaktierbar sind.
Die Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 weisen entlang der Längserstreckungsachsen 3510, 3520 beziehungsweise 4510 jeweils verglichen zur gesamten Länge der Längserstreckungsachse des Kontaktfingers eine vergleichsweise geringe Querausdehnung auf. Beispielsweise ist die Länge der Längserstreckungsachse mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so groß wie die Querausdehnung. Beispielsweise beträgt die Querausdehnung zwischen einschließlich 0,5 µm und einschließlich 20 µm.
In der 1A weist der Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur lediglich zur besseren Darstellbarkeit eine geringere Querausdehnung auf als der Kontaktfinger des ersten Typs 351 der ersten Kontaktfingerstruktur 35. Die Querausdehnungen der Kontaktfinger des ersten Typs 351 und der Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 können aber auch gleich sein. Weiterhin ist auch denkbar, dass die Kontaktfinger des ersten Typs 351 zumindest stellenweise eine geringere Querausdehnung aufweisen als die Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur 45.
In dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel überlappt die Längserstreckungsachse 4510 des Kontaktfingers 451 nahezu entlang ihrer gesamten Länge in Draufsicht auf den Halbleiterchip 1 mit der ersten Kontaktfingerstruktur 35, insbesondere mit dem Kontaktfinger des ersten Typs 351 der ersten Kontaktfingerstruktur. Bereiche des Halbleiterchips 1, in denen der aktive Bereich 20 ohnehin zur Strahlungserzeugung nicht zur Verfügung steht, da der aktive Bereich 20 für die Ausbildung der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 entfernt ist, dienen also stellenweise der Injektion von Ladungsträgern für beide Polaritäten. Der Überlappungsgrad kann, insbesondere auch abhängig von der konkreten geometrischen Ausgestaltung der Kontaktfingerstrukturen in weiten Grenzen variiert werden.
Vorzugsweise überlappt mindestens ein Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur zu mindestens 50 %, besonders bevorzugt zu mindestens 70 % der Länge der Längserstreckungsachse in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der ersten Kontaktfingerstruktur 35.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine Ausnehmung 27 auf, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche 25 durch den aktiven Bereich 20 hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22 hinein erstreckt. In dieser Ausnehmung ist die zweite Kontaktschicht 4 elektrisch leitend mit dem Halbleiterkörper 2, insbesondere der zweiten Halbleiterschicht 22, verbunden. Vorzugsweise ist die Querausdehnung der Kontaktfinger des ersten Typs 351 kleiner als die Querausdehnung der Ausnehmungen 27, insbesondere an jeder Stelle der Längserstreckungsachse 4510. Die Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 25 durch die erste Kontaktschicht 3, insbesondere durch die erste Kontaktfingerstruktur 35, wird dadurch minimiert.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel überlappt nahezu die gesamte Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 mit der ersten Kontaktfingerstruktur 35. Eine gesteigerte Effizienz des Halbleiterchips 1 kann jedoch auch bereits bei einem geringeren Überlappungsgrad erzielt werden. Vorzugsweise überlappen mindestens 50 %, besonders bevorzugt mindestens 70 % der gesamten Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur 35 mit der ersten Kontaktfingerstruktur 45.
Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 sind jeweils strahlungsundurchlässig für die im Halbleiterchip 1 erzeugte Strahlung ausgebildet. Beispielsweise sind die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 jeweils metallisch ausgebildet. Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 können insbesondere auch mehrschichtig ausgebildet sein.
In vertikaler Richtung zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4, insbesondere zwischen dem Kontaktfinger des ersten Typs 351 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45, ist eine Isolationsschicht 6 angeordnet. Trotz des bereichsweisen Überlapps der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4 besteht somit an keiner Stelle ein direkter elektrischer Kontakt zwischen diesen Kontaktschichten. Die Isolationsschicht 6 bedeckt auch die Seitenflächen 270 der Ausnehmungen 27. Die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses wird so weitgehend vermieden. Weiterhin ist die Querausdehnung der Isolationsschicht 6 größer als die Querausdehnung der Ausnehmung 27, sodass die Isolationsschicht 6 die Strahlungsaustrittsfläche 25 des Halbleiterkörpers 2 bereichsweise bedeckt.
Zwischen den Kontaktfingern des zweiten Typs 352 und der Strahlungsaustrittsfläche 25 ist eine Injektionsbarriere 65 angeordnet. In der in 1C gezeigten Variante ist die Injektionsbarriere als eine Isolationsschicht ausgebildet. Diese kann bei der Herstellung mit der Isolationsschicht 6 durch eine gemeinsame Schicht ausgebildet werden.
Die erste Kontaktschicht 3 grenzt an keiner Stelle unmittelbar an die erste Halbleiterschicht 21 an. Die Ladungsträgerinjektion in die erste Halbleiterschicht erfolgt ausschließlich von der ersten Kontaktschicht 3 über die Stromaufweitungsschicht 5.
Eine alternative Ausgestaltung einer Injektionsbarriere 65 ist in 1D gezeigt. Von der Darstellung in 1C abweichend weist die Stromaufweitungsschicht 5 unterhalb des Kontaktfingers des zweiten Typs 352 eine Öffnung 50 auf. In dieser Öffnung grenzt die erste Kontaktschicht an den Halbleiterkörper 2 an. Ein Querschnitt der Öffnung 50 ist kleiner als ein Querschnitt des Kontaktfingers des zweiten Typs 352, so dass der Kontaktfinger des zweiten Typs stellenweise mit der Stromaufweitungsschicht überlappt. Die Injektionsbarriere 65 ist mittels eines Bereichs 210 der ersten Halbleiterschicht 21 gebildet, in dem der Kontaktwiderstand zur ersten Kontaktschicht gezielt erhöht ist. Zum Beispiel kann in dem Bereich eine lokale mechanische Schädigung der ersten Halbleiterschicht, etwa durch Ionenbeschuss oder Rücksputtern, oder durch eine lokale Deaktivierung oder Kompensation von Dotierstoffen, etwa durch das Einbringen von Wasserstoff, erfolgen. Obwohl also die erste Kontaktschicht stellenweise unmittelbar an die erste Halbleiterschicht angrenzt, findet keine oder zumindest nur eine vernachlässigbare direkte vertikale Ladungsträgerinjektion statt.
Die Stromaufweitungsschicht 5 überdeckt stellenweise die Isolationsschicht 6 und die Ausnehmung 27. Unterhalb der Kontaktfinger des ersten Typs 351 ist die Ausnehmung 27 angeordnet, wobei die Ausnehmung 27 von der Isolationsschicht 6 bedeckt ist. Die Ladungsträger fließen im Betrieb des Halbleiterchips von der ersten Kontaktschicht 3 zunächst in vertikaler Richtung in die Stromaufweitungsschicht und werden in der Stromaufweitungsschicht in lateraler Richtung verteilt, so dass die Ladungsträger seitlich der ersten Kontaktschicht 3 in die erste Halbleiterschicht 21 injiziert werden. Eine Ladungsträgerinjektion und damit eine Strahlungserzeugung unterhalb der ersten Kontaktschicht 3 werden so weitestgehend vermieden. Vorzugsweise besteht an keiner Stellen des Halbleiterchips 1 ein direkter vertikaler Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und dem Halbleiterkörper 2.
Die Anordnung der ersten Kontaktfläche 31 und der zweiten Kontaktfläche 41 sowie die Ausgestaltungen der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 können in weiten Grenzen variiert werden, insbesondere derart, dass die Kontaktfingerstruktur zwei verschiedene Typen von Kontaktfingern aufweist. Beispielsweise können die erste Kontaktfläche 31 und die zweite Kontaktfläche 41 in einander gegenüberliegenden Ecken des Halbleiterchips 1 angeordnet sein. Weiterhin können die erste Kontaktschicht und/oder die zweite Kontaktschicht auch mehr als eine erste Kontaktfläche beziehungsweise mehr als eine zweite Kontaktfläche aufweisen.
Das in 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A bis 1C beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu sind der Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur 45, der Kontaktfinger des ersten Typs 351 und die Kontaktfinger des zweiten Typs 352 jeweils so ausgebildet, dass sie sich mit zunehmendem Abstand von der jeweiligen Kontaktfläche 31 beziehungsweise 41 kontinuierlich verjüngen. Die Kontaktfinger können sich davon abweichend aber auch stufenweise verjüngen. Dadurch ist die Stromtragfähigkeit der Kontaktfinger nahe der zugehörigen Kontaktfläche größer als an den der Kontaktfläche abgewandten Enden. Gleichzeitig ist die Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche durch die verringerte Querausdehnung an den Enden der Kontaktfinger reduziert. Die Effizienz des Halbleiterchips kann so weiter erhöht werden.
In 2 verjüngen sich der Kontaktfinger des ersten Typs 351 der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 in einander entgegengesetzten Richtungen, so dass die Querausdehnung dieser Kontaktfinger an genau einer Stelle gleich ist. Selbstverständlich können sich von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend auch nur ein oder mehr Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und/oder nur ein oder mehr Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 mit zunehmendem Abstand von der jeweiligen Kontaktfläche verjüngen.
Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A bis 1C beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied hierzu weist die zweite Kontaktfingerstruktur zwei Kontaktfinger 451 auf. Diese bilden gemeinsam eine Kontaktfingerstruktur mit einer U-förmigen Grundform.
Die Kontaktfinger 451 überlappen jeweils mit einem Kontaktfinger des ersten Typs 351 der ersten Kontaktfingerstruktur. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel überlappt jeweils ein Teilbereich 4511 der Kontaktfinger 451, der parallel zur weiteren Seitenfläche 12 verläuft, mit einem Kontaktfinger des ersten Typs. Zusätzlich kann aber auch ein weiterer Teilbereich 4512, der parallel zur Seitenfläche 11 verläuft, stellenweise mit einem Kontaktfinger des ersten Typs überlappen.
Zwischen den Kontaktfingern des ersten Typs 351 verläuft zusätzlich ein Kontaktfinger des zweiten Typs 352, insbesondere parallel und mittig zu den Kontaktfingern des ersten Typs.
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit der 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die erste Kontaktfingerstruktur zwei weitere Kontaktfinger des zweiten Typs 352 auf, so dass die Kontaktfingerstruktur mehr Kontaktfinger des zweiten Typs als Kontaktfinger des ersten Typs aufweist. Die Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur bilden wie in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel gemeinsam eine kammförmige Struktur für die erste Kontaktfingerstruktur, wobei die Kontaktfinger des ersten Typs 351 und die Kontaktfinger des zweiten Typs 352 alternierend angeordnet sind.
Das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit der 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu verlaufen die Kontaktfinger 451 der zweiten Kontaktschicht 4 gekrümmt, in der 5 exemplarisch entlang ihrer gesamten Länge und in Form von Kreisbogensegmenten. Die Kontaktfinger des ersten Typs 351 der ersten Kontaktschicht 3 verlaufen ebenfalls gekrümmt und überlappen stellenweise mit den Kontaktfingern 451 der zweiten Kontaktschicht 4. Zumindest an den Überlappungsstellen weisen die Kontaktfinger des ersten Typs vorzugsweise denselben Krümmungsradius auf wie die Kontaktfinger der zweiten Kontaktschicht 4. Weiterhin verlaufen auch die Kontaktfinger des zweiten Typs 352 stellenweise gekrümmt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Kontaktfinger des ersten Typs 351 einen kleineren Krümmungsradius auf als die Kontaktfinger des zweiten Typs 352. Selbstverständlich können aber diverse andere Ausgestaltungen mit stellenweise oder entlang der gesamten Länge gekrümmten Kontaktfingern Anwendung finden.
In dem anhand der Ausführungsbeispiele beschriebenen Halbleiterchip 1 kann eine in lateraler Richtung gleichmäßige Ladungsträgerinjektion bei gleichzeitig minimierter Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 25 erzielt werden. Insbesondere ist die für die Stromaufweitung durch die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 nutzbare Fläche aufgrund des Überlapps der Kontaktfinger des ersten Typs mit der zweiten Kontaktfingerstruktur erhöht, ohne dass hierfür die unerwünschte Abschattung der Strahlungsaustrittsfläche 25 verstärkt wird. Weiterhin kann mittels der Kontaktfinger des zweiten Typs die Homogenität der Ladungsträgerinjektion weiter gefördert werden. Insgesamt kann der vertikale Stromfluss in den aktiven Bereich 20 lateral besonders homogen verteilt erfolgen, wodurch sich die Gesamteffizienz des Halbleiterchips 1 erhöht.
Mittels der vergleichsweise großflächigen Ladungsträgerinjektion in die zweite Halbleiterschicht 22 kann weiterhin die Vorwärtsspannung des Halbleiterchips verringert werden.
Im Unterschied hierzu ist bei einer konventionellen Anordnung von Kontakten, wie in 6 dargestellt, ein Halbleiterchip 70 mittels zweier Kontakte 7 kontaktiert, die in Draufsicht auf den Halbleiterchip 70 voneinander beabstandet und völlig überlappungsfrei angeordnet sind. Die durch die Kontakte abgeschattete Fläche ergibt sich somit aus der Summe der Fläche der beiden Kontakte 7.
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.

Claims

Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) mit einem Halbleiterkörper (2), der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist, wobei – der Halbleiterchip eine erste Kontaktschicht (3) und eine zweite Kontaktschicht (4) aufweist; – die erste Kontaktschicht eine erste Kontaktfläche (31) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur (35) mit einem Kontaktfinger eines ersten Typs (351) und einem Kontaktfinger eines zweiten Typs (352) aufweist; – die zweite Kontaktschicht eine zweite Kontaktfläche (41) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur (45) aufweist; – der Kontaktfinger des ersten Typs und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen; und – der Kontaktfinger des zweiten Typs in Draufsicht auf den Halbleiterchip überlappungsfrei zur zweiten Kontaktfingerstruktur angeordnet ist.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei die zweite Kontaktfingerstruktur mindestens einen Kontaktfinger (451) aufweist, der sich entlang einer Längserstreckungsachse (4510) erstreckt, wobei die Längserstreckungsachse zu mindestens 50 % ihrer Länge in Draufsicht auf den Halbleiterchip mit der ersten Kontaktfingerstruktur überlappt.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kontaktfingerstruktur mehr Kontaktfinger aufweist als die zweite Kontaktfingerstruktur.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktfinger des ersten Typs und der Kontaktfinger des zweiten Typs stellenweise parallel zueinander verlaufen.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 50 % der gesamten Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur überlappen.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich in Draufsicht auf den Halbleiterchip zumindest ein Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur mit zunehmendem Abstand von der ersten Kontaktfläche und/oder zumindest ein Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur mit zunehmendem Abstand von der zweiten Kontaktfläche der zweiten Kontaktfingerstruktur verjüngt.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kontaktschicht auf einer Strahlungsaustrittsfläche (25) des Halbleiterkörpers angeordnet ist.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 7, wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche von der Strahlungsaustrittsfläche her für eine externe elektrische Kontaktierung zugänglich sind.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 7 oder 8, wobei zwischen der Strahlungsaustrittsfläche und der ersten Kontaktschicht eine Stromaufweitungsschicht (5) angeordnet ist.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung (27) aufweist, die sich von der Strahlungsaustrittsfläche durch den aktiven Bereich hindurch erstreckt und wobei die zweite Kontaktschicht in der Ausnehmung mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden ist.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht eine Isolationsschicht (6) angeordnet ist.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 10, wobei zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht eine Isolationsschicht (6) angeordnet ist und die Isolationsschicht zumindest stellenweise die Seitenflächen (270) der Ausnehmung bedeckt.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 9, wobei zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht eine Isolationsschicht (6) angeordnet ist, und wbei die Stromaufweitungsschicht die Isolationsschicht stellenweise überdeckt.
Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an keiner Stelle des Halbleiterchips ein direkter vertikaler Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und dem Halbleiterkörper besteht.