DE102016112587A1 - Strahlungsemittierender Halbleiterchip - Google Patents

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DE102016112587A1
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Attila Molnar
Björn Muermann
Franz Eberhard
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip (1) angegeben, umfassend – einen Halbleiterkörper (2), der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist; – eine erste Kontaktschicht (3), die eine erste Kontaktfläche (31) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur (35) aufweist; – eine zweite Kontaktschicht (4), die eine zweite Kontaktfläche (41) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur (45) aufweist, wobei die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen; – eine Stromverteilungsschicht (51), die mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist; – eine Anschlussschicht (52), die über die Stromverteilungsschicht mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist; und – eine Isolationsschicht (6), die ein dielektrisches Material enthält, wobei die Isolationsschicht stellenweise zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip.
  • Für den effizienten Betrieb von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen wie beispielsweise Leuchtdioden-Halbleiterchips ist eine effiziente Stromverteilung in lateraler Richtung gewünscht. Hierfür können beispielsweise metallische Kontaktstrukturen oder transparente leitfähige Schichten Anwendung finden. Dies kann jedoch zu Absorptionsverlusten führen, wodurch sich die Effizienz des Halbleiterchips verringert.
  • Eine Aufgabe ist es, einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip anzugeben, der sich durch eine hohe Effizienz und geringe Absorptionsverluste auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
  • Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben, der einen Halbleiterkörper umfasst. Der Halbleiterkörper weist einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Beispielsweise ist der aktive Bereich zur Erzeugung von Strahlung im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich vorgesehen. Der aktive Bereich ist insbesondere zwischen einer ersten Halbleiterschicht und einer zweiten Halbleiterschicht angeordnet, wobei die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht zumindest stellenweise bezüglich ihres Leitungstyps voneinander verschieden sind, sodass sich der aktive Bereich in einem pn-Übergang befindet. Die erste Halbleiterschicht, die zweite Halbleiterschicht und der aktive Bereich können jeweils einschichtig oder mehrschichtig ausgebildet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine erste Kontaktschicht auf. Insbesondere weist die erste Kontaktschicht eine erste Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips auf. Beispielsweise ist die erste Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht vorgesehen. Weiterhin kann die erste Kontaktschicht eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur aufweisen. Die erste Kontaktfingerstruktur ist zur lateralen Verteilung von Ladungsträgern vorgesehen, die im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips über die erste Kontaktfläche eingeprägt werden.
  • Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verläuft. Entsprechend verläuft eine vertikale Richtung senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine zweite Kontaktschicht auf, die eine zweite Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips aufweist. Insbesondere ist die zweite Kontaktschicht zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehen. Beispielsweise weist die zweite Kontaktschicht eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur auf.
  • Zweckmäßigerweise besteht zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht kein direkter elektrischer Kontakt. Insbesondere verläuft ein Strompfad zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht durch den Halbleiterkörper, insbesondere durch den aktiven Bereich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip zumindest stellenweise. Bereiche, in denen die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur überlappen, sind sowohl für die laterale Stromverteilung für die Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht als auch für die laterale Stromverteilung für die Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht nutzbar. Gegenüber einem strahlungsemittierenden Halbleiterchip, bei dem die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht überlappungsfrei nebeneinander angeordnet sind, kann die von den Kontaktschichten überdeckte Fläche des aktiven Bereichs verringert sein. Eine der Kontaktschichten, beispielsweise die erste Kontaktschicht, kann jedoch auch zumindest einen Kontaktfinger aufweisen, der überlappungsfrei mit der anderen, beispielsweise der zweiten, Kontaktschicht ausgebildet ist. Die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche sind im Unterschied hierzu zweckmäßigerweise überlappungsfrei zueinander angeordnet, so dass beide Kontaktflächen für die externe elektrische Kontaktierung zugänglich sind.
  • Insbesondere kann die erste Kontaktfingerstruktur eine Anzahl an Kontaktfingern aufweisen, die größer oder gleich der Anzahl der Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur ist.
  • Als eine Kontaktfingerstruktur wird allgemein ein Bereich einer Kontaktschicht verstanden, der im Vergleich zu der für die elektrische Kontaktierung vorgesehenen Kontaktfläche zumindest in einer lateralen Richtung eine vergleichsweise geringe Ausdehnung aufweist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine Stromverteilungsschicht auf. Die Stromverteilungsschicht ist mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise grenzt die Stromverteilungsschicht unmittelbar an die erste Kontaktschicht an. Beispielsweise ist die erste Kontaktschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip vollständig innerhalb der Stromverteilungsschicht angeordnet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine Anschlussschicht auf. Die Anschlussschicht ist mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden, beispielsweise über die Stromverteilungsschicht. Insbesondere grenzt die Anschlussschicht unmittelbar an den Halbleiterkörper, insbesondere an die erste Halbleiterschicht an. Beispielweise grenzt die Anschlussschicht an keiner Stelle unmittelbar an die erste Kontaktschicht an.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der Halbleiterchip eine Isolationsschicht auf. Die Isolationsschicht enthält beispielsweise ein dielektrisches Material. Bei dem dielektrischen Material handelt es sich um ein elektrisch schwach- oder nichtleitendes, nichtmetallisches Material, dessen Ladungsträger im Allgemeinen – also zum Beispiel bei den üblichen Betriebsströmen – nicht frei beweglich sind. Die Isolationsschicht enthält beispielsweise mindestens eines der folgenden Materialien: Siliziumnitrid, Siliziumdioxid, Siliziumoxinitrid, Aluminiumoxid, Titanoxid, Tantaloxid, Nioboxid.
  • Beispielsweise ist die Isolationsschicht stellenweise zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet, insbesondere in vertikaler Richtung gesehen. Mittels der Isolationsschicht ist also ein direkter vertikaler Strompfad zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht zumindest stellenweise unterbunden.
  • Beispielsweise ist die Isolationsschicht in vertikaler Richtung zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht angeordnet.
  • In mindestens einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip einen Halbleiterkörper, der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweist. Der Halbleiterchip umfasst eine erste Kontaktschicht, die eine erste Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur aufweist. Der Halbleiterchip umfasst eine zweite Kontaktschicht, die eine zweite Kontaktfläche zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur aufweist, wobei die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen. Der Halbleiterchip umfasst eine Stromverteilungsschicht, die mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist. Der Halbleiterchip umfasst eine Anschlussschicht, die über die Stromverteilungsschicht mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist. Der Halbleiterchip umfasst eine Isolationsschicht, die ein dielektrisches Material enthält, wobei die Isolationsschicht stellenweise zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Isolationsschicht mindestens eine Öffnung auf. Beispielsweise grenzen die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht in der Öffnung aneinander an. Mit anderen Worten sind die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht im Bereich der Öffnung elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere grenzen die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht nur in der mindestens einen Öffnung aneinander an. Beispielsweise ist die Öffnung entlang ihres gesamten Umfangs vom Material der Isolationsschicht umgeben. Zum Beispiel ist die Öffnung zumindest bereichsweise mit Material der Stromverteilungsschicht befüllt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Isolationsschicht eine Mehrzahl von Öffnungen auf. Über die Position der Öffnungen ist bei der Herstellung des Halbleiterchips einstellbar, an welchen Stellen die Stromverteilungsschicht an die Anschlussschicht angrenzt. Beispielsweise sind die Öffnungen hinsichtlich ihrer Verteilungsdichte und/oder ihre Größe so ausgebildet, dass eine in lateraler Richtung gleichmäßige Stromeinprägung in den Halbleiterchip gefördert wird. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Öffnungen beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 20 µm und einschließlich 50 µm. Ein Durchmesser der Öffnungen beträgt insbesondere zwischen einschließlich 2 µm und einschließlich 6 µm. Unter dem Durchmesser wird bei einer nicht-runden Öffnung die längste laterale Ausdehnung verstanden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die Isolationsschicht als eine Filterschicht ausgebildet, die innerhalb eines ersten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend transmittiert und innerhalb eines zweiten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend reflektiert. „Überwiegend“ bedeutet insbesondere, dass mindestens 60 % der Strahlung transmittiert beziehungsweise reflektiert werden.
  • Insbesondere sind die Winkel des ersten Winkelbereichs bezogen auf die vertikale Richtung kleiner als die Winkel des zweiten Winkelbereichs. Strahlung, die unter vergleichsweise steilen Winkeln auf die Isolationsschicht auftrifft, wird also überwiegend transmittiert, während vergleichsweise flach auftreffende Strahlung überwiegend reflektiert wird. Strahlungsanteile, die aufgrund eines vergleichsweise flachen Verlaufs ohnehin nicht aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt werden könnten, werden also bereits an der Isolationsschicht zurückgehalten. Strahlungsabsorptionsverluste in der Isolationsschicht nachgeordneten Schichten, beispielsweise in der Stromverteilungsschicht, können so reduziert werden.
  • Beispielsweise wird die Grenze zwischen dem ersten Winkelbereich und dem zweiten Winkelbereich durch den Grenzwinkel der Totalreflexion bestimmt, der sich aus dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums ableiten lässt. Der erste Winkelbereich umfasst dabei Winkel, die kleiner sind als diese Grenze. Der zweite Winkelbereich hingegen umfasst Winkel, die größer sind als diese Grenze.
  • Die insbesondere als Filterschicht ausgebildete Isolationsschicht kann aus einer einzigen Schicht bestehen. Dies bedeutet insbesondere, dass die Isolationsschicht homogen ausgebildet ist und zum Beispiel aus einem einzigen dielektrischen Material gebildet ist. Das dielektrische Material weist mit Vorteil einen angepassten Brechungsindex auf, wobei „angepasst“ bedeutet, dass der Brechungsindex des dielektrischen Materials größer als oder gleich groß wie der Brechungsindex eines die Isolationsschicht umgebenden Mediums ist. Das umgebende Medium ist der Isolationsschicht ausgehend vom Halbleiterkörper nachgeordnet. Das umgebende Medium umfasst Elemente, die den Halbleiterkörper einhüllen und insbesondere eine Schutzfunktion aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper als umgebendes Medium eine Passivierungsschicht und/oder Verkapselung aufweisen.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die insbesondere als Filterschicht ausgebildete Isolationsschicht mehrschichtig ausgebildet und weist mindestens zwei Teilschichten auf, die sich in ihrem Brechungsindex voneinander unterscheiden. Vorzugsweise umfasst die Filterschicht eine Schichtenfolge aus sich abwechselnden Teilschichten mit höherem Brechungsindex und niedrigerem Brechungsindex. Insbesondere weisen die Teilschichten mit höherem Brechungsindex eine geringere Dicke auf als die Teilschichten mit niedrigerem Brechungsindex.
  • Vorzugsweise weist die insbesondere als Filterschicht ausgebildete Isolationsschicht eine Dicke zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 800 nm auf. Bei der Bemessung der Dicke der Isolationsschicht ist einerseits darauf zu achten, dass sich der Herstellungsaufwand, der bei einem mehrschichtigen Aufbau der Isolationsschicht größer ist als bei einem einschichtigen Aufbau, in Grenzen hält und andererseits trotzdem gegebenenfalls die gewünschte Filtercharakteristik, die sich vorliegend durch einen mehrschichtigen Aufbau besser realisieren lässt als durch einen einschichtigen Aufbau, erzielt wird. Mit einer Dicke zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 800 nm kann ein geeigneter Kompromiss zwischen Herstellungsaufwand und Filtercharakteristik erreicht werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips grenzt die Isolationsschicht an die Anschlussschicht und an die Stromverteilungsschicht an. Zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht befinden sich in vertikaler Richtung also zumindest stellenweise abgesehen von der Isolationsschicht keine weiteren Schichten. Mit anderen Worten ist die Isolationsschicht zumindest stellenweise die einzige Schicht, die zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die Anschlussschicht eine geringere Dicke auf als die Stromverteilungsschicht. Beispielsweise ist die Stromverteilungsschicht mindestens doppelt so dick wie die Anschlussschicht. Zum Beispiel beträgt eine Dicke der Anschlussschicht zwischen einschließlich 5 nm und einschließlich 25 nm. Eine Dicke der Stromverteilungsschicht beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 50 nm und einschließlich 150 nm. Insbesondere aufgrund der größeren Dicke zeichnet sich die Stromverteilungsschicht durch eine größere Querleitfähigkeit aus als die Anschlussschicht. Die Anschlussschicht weist dagegen aufgrund der geringeren Dicke auch geringere Absorptionsverluste für die durch die Anschlussschicht hindurchtretende Strahlung auf.
  • Strahlungsabsorptionsverluste in der Stromverteilungsschicht können mittels der insbesondere als Filterschicht wirkenden Isolationsschicht verringert werden. Mit anderen Worten wird mittels der Kombination einer Anschlussschicht und einer Stromverteilungsschicht und insbesondere einer bereichsweise in vertikaler Richtung dazwischen angeordneten Isolationsschicht eine hohe Querleitfähigkeit bei gleichzeitig geringen Absorptionsverlusten erzielt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappen mindestens 50 % der gesamten Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur. Mit anderen Worten wird mindestens die Hälfte der von der zweiten Kontaktfingerstruktur bedeckten Fläche auch für die Stromverteilung mittels der ersten Kontaktfingerstruktur genutzt.
  • 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. Insbesondere ist die zweite Kontaktschicht in der Ausnehmung mit dem Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise grenzt die zweite Kontaktschicht unmittelbar an den Halbleiterkörper an, insbesondere an die zweite Halbleiterschicht. Beispielsweise ist in der Ausnehmung zumindest stellenweise Material der Isolationsschicht und/oder Material der Stromverteilungsschicht angeordnet.
  • Die Ausnehmung kann jedoch auch vollständig mit Material der zweiten Kontaktschicht befüllt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die Isolationsschicht zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht angeordnet. Die Isolationsschicht dient also auch der elektrischen Trennung zwischen der ersten und der zweiten Kontaktschicht, sodass insbesondere kein direkter Strompfad zwischen diesen Kontaktschichten besteht.
  • 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 von der ersten Kontaktschicht in den Halbleiterkörper erfolgt also nicht unmittelbar unter der ersten Kontaktschicht, sondern in lateraler Richtung davon beabstandet. Dadurch wird der Anteil an Strahlung verringert, der unmittelbar unter der ersten Kontaktschicht im aktiven Bereich erzeugt wird und von der ersten Kontaktschicht am Strahlungsaustritt gehindert wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper und der Stromverteilungsschicht eine dielektrische Spiegelschicht angeordnet. Beispielsweise umfasst die dielektrische Spiegelschicht eine Mehrzahl von Schichtpaaren, wobei die Schichten der Schichtpaare bezüglich ihrer Brechungsindizes jeweils voneinander verschieden sind. Zum Beispiel weist die dielektrische Spiegelschicht zwischen einschließlich drei und einschließlich zehn Teilschichten auf, wobei sich aneinander angrenzende Teilschichten in ihrem Brechungsindex voneinander unterscheiden. Vorzugsweise umfasst die dielektrische Spiegelschicht eine Schichtenfolge aus sich abwechselnden Teilschichten mit höherem Brechungsindex und niedrigerem Brechungsindex. Insbesondere weisen die Teilschichten mit höherem Brechungsindex eine geringere Dicke auf als die Teilschichten mit niedrigerem Brechungsindex.
  • Insbesondere ist die dielektrische Spiegelschicht zur Vermeidung von Absorptionsverlusten an der ersten und/oder an der zweiten Kontaktschicht vorgesehen.
  • Die dielektrische Spiegelschicht bedeckt insbesondere stellenweise die Seitenflächen der Ausnehmungen. Beispielsweise ist die dielektrische Spiegelschicht in vertikaler Richtung stellenweise zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet, insbesondere zwischen der Anschlussschicht und der Isolationsschicht. Dadurch wird vermieden, dass Strahlung an der Seitenfläche der Ausnehmung aus dem Halbleiterkörper austritt und nachfolgend an der ersten Kontaktschicht und/oder der zweiten Kontaktschicht Absorptionsverluste entstehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips überlappt die dielektrische Spiegelschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise mit der ersten Kontaktschicht und mit der zweiten Kontaktschicht. Eine Strahlungsabsorption kann somit sowohl an der ersten Kontaktschicht als auch an der zweiten Kontaktschicht vermieden oder zumindest reduziert werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips enthält die Anschlussschicht und/oder die Stromverteilungsschicht ein TCO-Material.
  • Transparente elektrisch leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO“) sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein.
  • Die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht können aus demselben Material gebildet sein. Alternativ können die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht auch voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen. Beispielsweise kann die Kontaktschicht im Hinblick auf einen guten Kontaktwiderstand zum Halbleiterkörper und/oder die Stromverteilungsschicht im Hinblick auf eine hohe Transmission für im aktiven Bereich erzeugte Strahlung gewählt sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die dielektrische Spiegelschicht stellenweise zwischen dem Halbleiterkörper und der zweiten Kontaktschicht angeordnet. Beispielsweise weist die dielektrische Spiegelschicht eine Aussparung auf, in der die zweite Kontaktschicht unmittelbar an den Halbleiterkörper angrenzt. Mittels der dielektrischen Spiegelschicht kann zumindest bereichsweise vermieden werden, dass im aktiven Bereich erzeugte Strahlung von der zweiten Kontaktschicht absorbiert wird.
  • Mit dem beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterchip können insbesondere die folgenden Effekte erzielt werden.
  • Die Bereiche, in denen eine Metallschicht, etwa die erste Kontaktschicht oder die zweite Kontaktschicht, unmittelbar an den Halbleiterchip angrenzen, sind vermindert. Dadurch steigt die Helligkeit des strahlungsemittierenden Halbleiterchips bei gleichem Betriebsstrom.
  • Mittels der Isolationsschicht werden Absorptionsverluste vermindert, insbesondere in der Stromverteilungsschicht. Auch bei Verwendung einer vergleichsweise dicken Stromverteilungsschicht im Hinblick auf eine hohe Querleitfähigkeit sind Absorptionsverluste mittels der Isolationsschicht verringert. Insbesondere kann die Isolationsschicht die Funktion einer winkelselektiven Filterschicht erfüllen.
  • Die Bereiche, in denen im Betrieb des Halbleiterchips die höchste Stromdichte auftritt, sind mittels der zumindest einen Öffnung der Isolationsschicht einstellbar. Insbesondere können diese Bereiche lateral beabstandet von der ersten Kontaktschicht sein. Beispielsweise können die Bereiche, in denen die höchste Stromdichte auftritt, auch von der ersten Kontaktfingerstruktur lateral beabstandet sein.
  • In der Folge steigt die im aktiven Bereich erzeugte Lichtmenge und der Effizienzverlust bei hohen Betriebsströmen (auch als „droop“ bezeichnet) wird verringert. Eine höhere Stromdichteverteilung und eine damit einhergehende homogene Lichtverteilung auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips steigert auch die Effizienz eines nachgeordneten Strahlungskonversionsstoffs, wodurch die Helligkeit eines Bauelements mit einem solchen strahlungsemittierenden Halbleiterchip weiter gesteigert wird.
  • Ferner können auch Absorptionsverluste an der zweiten Kontaktschicht vermieden werden, beispielsweise mittels der dielektrischen Spiegelschicht. Mittels einer Anordnung der dielektrischen Spiegelschicht an einer Seitenfläche des Halbleiterchips, beispielsweise an der Seitenfläche der Ausnehmung, können Absorptionsverluste an der zweiten Kontaktschicht weiter vermieden oder zumindest verringert werden.
  • Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
  • Es zeigen:
  • Die 1A und 1B ein erstes Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Schnittansicht (1A) und in einer schematischen Darstellung eines Ausschnitts in schematischer Schnittansicht (1B);
  • die 2A bis 2C Simulationsergebnisse von Stromdichteverteilungen für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip gemäß der vorliegenden Erfindung (2A) und für Vergleichsstrukturen (2B und 2C);
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Schnittansicht; und
  • 4 ein drittes Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip in schematischer Schnittansicht.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
  • In der 1A ist ein erstes Ausführungsbeispiel für einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 gezeigt, wobei 1B einen Ausschnitt dieses Halbleiterchips in Schnittansicht zeigt. In Draufsicht kann der strahlungsemittierende Halbleiterchip beispielsweise wie in 2A dargestellt ausgebildet sein.
  • Der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 weist einen Halbleiterkörper 2 mit einer Halbleiterschichtenfolge auf. Der Halbleiterkörper 2 umfasst insbesondere einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20, der zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 eines ersten Leitungstyps (beispielsweise p-leitend) und einer zweiten Halbleiterschicht 22 eines vom ersten Leitungstyp verschiedenen zweiten Leitungstyps (beispielsweise n-leitend) angeordnet ist. Der Halbleiterkörper 2, insbesondere der aktive Bereich 20 basiert vorzugsweise auf einem III-V-Verbindungshalbleiter-Material, insbesondere auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter-Material.
  • „Auf Nitrid-Verbindungshalbleiter-Material basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass zumindest eine Schicht der Halbleiterbereiche ein Nitrid-III/V-Verbindungshalbleiter-Material, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamIn1-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.
  • Der Halbleiterkörper 2 ist auf einem Träger 29 angeordnet. Insbesondere ist der Träger ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterkörpers. Für einen Halbleiterkörper basierend auf Nitrid-Verbindungshalbleiter-Material eignet sich beispielsweise Saphir, Siliziumcarbid oder Galliumnitrid als Aufwachssubstrat.
  • Auf einer dem Träger 29 abgewandten Strahlungsaustrittsfläche 28 sind eine erste Kontaktschicht 3 und eine zweite Kontaktschicht 4 angeordnet. Die erste Kontaktschicht 3 weist eine erste Kontaktfläche 31 für die externe elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 auf. Die zweite Kontaktschicht 4 weist eine für die externe elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht vorgesehene zweite Kontaktfläche 41 auf.
  • Die erste Kontaktschicht 3 weist weiterhin eine erste Kontaktfingerstruktur 35 auf, die mit der ersten Kontaktfläche 31 verbunden ist. Entsprechend weist die zweite Kontaktschicht 4 eine zweite Kontaktfingerstruktur 45 auf, die mit der zweiten Kontaktfläche 41 elektrisch leitend verbunden ist.
  • In dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die Kontaktfingerstrukturen 35, 45 jeweils zwei Kontaktfinger, die von der jeweiligen Kontaktfläche 31, 41 ausgehen. Die Kontaktfinger weisen jeweils einen Knick auf, sodass die beiden Kontaktfinger gemeinsam eine rahmenförmige Struktur bilden. Davon abweichend sind jedoch auch andere Strukturen denkbar, beispielsweise stellenweise gekrümmt verlaufende Kontaktfinger, eine kammförmige Ausgestaltung oder eine Ausgestaltung der Kontaktfingerstrukturen ähnlich der Aderung eines Blattes. Auch die Anzahl der Kontaktfinger ist in weiten Grenzen variierbar. Die Anzahl der Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur 35 und der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 kann auch voneinander verschieden sein. Beispielsweise ist die Anzahl der Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur größer als die Anzahl der Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur.
  • Die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 überlappen in Draufsicht auf den strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Auf diese Weise können Bereiche des Halbleiterchips, in denen der aktive Bereich 20 ohnehin für die Ausbildung der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 entfernt ist, auch für die Stromverteilung zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 genutzt werden.
  • Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend können die erste Kontaktfingerstruktur 35 und die zweite Kontaktfingerstruktur 45 auch zu einem geringeren prozentualen Anteil überlappen. Beispielsweise kann die erste Kontaktfingerstruktur 35 zumindest einen Kontaktfinger aufweisen, der zumindest über die Hälfte seiner Haupterstreckungsachse nicht mit der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 überlappt.
  • Die zweite Kontaktschicht 4, insbesondere die zweite Kontaktfingerstruktur 45, grenzt in einer Ausnehmung 25 des Halbleiterkörpers an die zweite Halbleiterschicht 22 an.
  • Mittels der Ausnehmung ist also die von der ersten Halbleiterschicht 21 überdeckte zweite Halbleiterschicht 22 stellenweise für eine Kontaktierung mit der zweiten Kontaktschicht 4 freigelegt.
  • Zwischen der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4 ist in vertikaler Richtung gesehen eine Isolationsschicht 6 angeordnet. Die Isolationsschicht 6 bedeckt bereichsweise die Strahlungsaustrittsfläche 28 des Halbleiterkörpers 2. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel bedeckt die Isolationsschicht 6 weiterhin auch die Seitenflächen 250 der Ausnehmungen 25.
  • Der Halbleiterchip 1 umfasst weiterhin eine Stromverteilungsschicht 51, die mit der ersten Kontaktschicht 3 elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 eine Anschlussschicht 52. Die Anschlussschicht 52 ist über die Stromverteilungsschicht 51 elektrisch leitend mit der ersten Kontaktschicht verbunden. Zwischen der Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52 ist stellenweise die Isolationsschicht 6 angeordnet, insbesondere in vertikaler Richtung gesehen.
  • Die Isolationsschicht 6 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 60 auf, in denen die Stromverteilungsschicht 51 und die Anschlussschicht 52 aneinander angrenzen. Im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die in den Halbleiterchip eingeprägte Stromdichte in einem Bereich vertikal unterhalb der Öffnungen 60 am höchsten. Über die Öffnungen in der Isolationsschicht 6 können also die Bereiche definiert werden, in denen die Stromdichte am höchsten ist. Ohne eine Isolationsschicht zwischen der Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52 wäre dagegen die Stromdichte im Bereich um die erste Kontaktschicht 3 herum am höchsten. In lateralen Bereichen, die weiter von der Kontaktschicht 3 entfernt sind, würde dagegen nur eine vergleichsweise geringe Ladungsträgerinjektion erfolgen.
  • Die Öffnungen 60 sind in lateraler Richtung zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass sich in lateraler Richtung eine möglichst homogene Stromdichteverteilung ergibt. Insbesondere wird die Anordnung der Öffnungen auf der Strahlungsaustrittsfläche 28 auch auf Basis der jeweiligen Materialparameter der Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52 so gewählt, dass eine möglichst homogene Stromdichteverteilung entsteht.
  • Beispielsweise können Randbereiche der Strahlungsaustrittsfläche 28 mit mehr Öffnungen versehen sein als zentrale Bereiche der Strahlungsaustrittsfläche. Die Abstände zwischen den Öffnungen können zwischen einschließlich 20 µm und einschließlich 50 µm betragen. Ein geeigneter Durchmesser der Öffnungen beträgt insbesondere zwischen einschließlich 2 µm und einschließlich 6 µm.
  • Die Anschlussschicht 52 weist eine geringere Dicke auf als die Stromverteilungsschicht 51. Im Unterschied zur Stromverteilungsschicht 51 muss die Anschlussschicht 52 keine hohe Querleitfähigkeit aufweisen. Durch eine vergleichsweise geringe Dicke der Anschlussschicht 52 können Absorptionsverluste in der Anschlussschicht verringert werden.
  • Vom aktiven Bereich 20 aus gesehen ist der Stromverteilungsschicht 51 zumindest stellenweise die Isolationsschicht 6 vorgeordnet. Die Isolationsschicht 6 kann insbesondere die Funktion einer Filterschicht erfüllen, wobei die Filterschicht für Strahlung, die in vergleichsweise großen Winkeln zur Normalen zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 20 verläuft, eine höhere Reflektivität aufweist als für Strahlung, die in einen vergleichsweise kleinen Winkel zur Normalen auftrifft. Dadurch können Strahlungsanteile, die aufgrund von Totalreflexion ohnehin nicht aus dem Halbleiterchip 1 austreten könnten, bereits an der Isolationsschicht 6 weitgehend verlustfrei reflektiert werden. Absorptionsverluste in der Stromverteilungsschicht 51 können so verringert werden.
  • Insbesondere kann für Strahlung in einem ersten Winkelbereich die Transmission im Vergleich zu einem herkömmlichen Halbleiterchip erhöht werden. Herbei bezeichnet der erste Winkelbereich Winkel α mit 0° ≤ α ≤ αtot, wobei αtot den Grenzwinkel der Totalreflexion angibt. Bei Winkeln α, die größer sind als der Grenzwinkel αtot, also in einem zweiten Winkelbereich mit αtot < α ≤ 90°, ist die Absorption bei dem beschriebenen Halbleiterchip gegenüber einem herkömmlichen Halbleiterchip erheblich reduziert. Der erste Winkelbereich stellt einen kegelförmigen Bereich mit einer Hauptachse parallel zur vertikalen Richtung dar. Der Grenzwinkel der Totalreflexion αtot bestimmt sich aus dem Brechungsindex des Halbleiterkörpers 2 und dem Brechungsindex des umgebenden Mediums, wobei sich beispielsweise für einen aus GaN gebildeten Halbleiterkörper 2 mit einem Brechungsindex n = 2,5 und ein umgebendes Medium mit einem Brechungsindex n = 1,55 ein Grenzwinkel αtot = arcsin(1,55/2,5) = 38,3° ergibt.
  • Eine besonders effiziente Filterwirkung kann sich durch eine mehrschichtige Ausgestaltung der Isolationsschicht mit einer abwechselnden Anordnung von Schichten mit niedrigerem und höherem Brechungsindex ergeben. Auch mit einer einschichtigen Isolationsschicht kann jedoch bereits eine Filterwirkung erzielt werden.
  • Auf der dem Träger 29 abgewandten Seite kann der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 bereichsweise durch eine Passivierungsschicht 7 abgeschlossen sein. Die Passivierungsschicht dient insbesondere dem Schutz des Halbleiterkörpers vor äußeren Belastungen wie Feuchtigkeit, Staub oder mechanischer Belastung.
  • Die Stromverteilungsschicht 51 und die Anschlussschicht 52 können jeweils dasselbe Material oder voneinander verschiedene Materialien aufweisen. Vorzugsweise enthalten die Stromverteilungsschicht und die Anschlussschicht ein TCO-Material, beispielsweise ITO.
  • Die erste Kontaktschicht 3 und die zweite Kontaktschicht 4 können jeweils metallisch ausgebildet sein. Eine externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 1 wird dadurch vereinfacht.
  • Simulationsergebnisse der lateralen Stromdichteverteilung für einen vorstehend beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 1 sind in 2A gezeigt, wobei Bereiche des Halbleiterkörpers mit hoher Stromdichte hell und Bereiche mit niedriger Stromdichte dunkel dargestellt sind. Mittels der lateralen Trennung der direkten Ladungsträgerinjektion über die Anschlussschicht 52 in den Halbleiterkörper 2 von der Position der Kontaktfingerstruktur 35 kann die Homogenität der Ladungsträgerdichte in lateraler Richtung deutlich gesteigert werden.
  • Dies wird anhand von Simulationsergebnissen für Vergleichsstrukturen deutlich, die in den 2B und 2C gezeigt sind. Bei den in 2C dargestellten Halbleiterchips sind eine erste Kontaktstruktur 91 und eine zweite Kontaktstruktur 92 überlappungsfrei nebeneinander angeordnet. Dadurch geht ein vergleichsweise großer Flächenanteil des Halbleiterchips 1 aufgrund der großen Gesamtfläche der Kontaktstrukturen 91, 92 für die Strahlungserzeugung verloren.
  • Bei dem in 2B dargestellten Ausführungsbeispiel überlappen die erste Kontaktstruktur 91 und die zweite Kontaktstruktur 92 in Draufsicht auf den Halbleiterchip. Aufgrund der geringeren mit Metall belegten Fläche verringern sich auch die Absorptionsverluste. Allerdings ergibt sich eine signifikant überhöhte Stromdichte in unmittelbarer Nähe zu den übereinander angeordneten Kontaktstegen, da die Ladungsträger den kürzesten Strompfad zwischen den Kontaktstegen wählen und der Aufbau des Halbleiterchips im Unterschied zu vorliegenden Erfindung keine Gegenmaßnahmen hierfür vorsieht. Es erfolgt daher keine lateral homogene Stromeinprägung.
  • Mittels des beschriebenen strahlungsemittierenden Halbleiterchips können dagegen im Vergleich zum Stand der Technik Absorptionsverluste deutlich minimiert und ferner auch die Homogenität der Stromdichteverteilung in lateraler Richtung gesteigert werden.
  • Das in 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den 1A und 1B beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
  • Im Unterschied hierzu weist der strahlungsemittierende Halbleiterchip 1 zusätzlich eine dielektrische Spiegelschicht 65 auf. Die dielektrische Spiegelschicht 65 ist bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der ersten Kontaktschicht 3 angeordnet. Insbesondere überlappt die dielektrische Spiegelschicht 65 mit der ersten Kontaktschicht 3 und der zweiten Kontaktschicht 4. Die dielektrische Spiegelschicht 65 weist eine Aussparung 650 auf, in der die zweite Kontaktschicht 4 an den Halbleiterkörper 2, insbesondere an die zweite Halbleiterschicht 22, angrenzt. Die dielektrische Spiegelschicht 65 weist beispielsweise eine Mehrzahl von Schichtpaaren auf, wobei die Schichten eines Schichtpaars jeweils voneinander verschiedene Brechungsindizes aufweisen. Für die dielektrische Spiegelschicht eignen sich insbesondere die für die Isolationsschicht im allgemeinen Teil der Beschreibung angegebenen Materialien. Die einzelnen Teilschichten der dielektrischen Spiegelschicht sind in der Figur zur vereinfachten Darstellung nicht explizit gezeigt.
  • Mittels der dielektrischen Spiegelschicht 65 kann eine Strahlungsabsorption an der zweiten Kontaktschicht 4 vermieden werden. Dies ist mittels eines Pfeils 8 veranschaulicht, welcher eine an der dielektrischen Spiegelschicht 65 reflektierte Strahlung andeutet. Weiterhin bedeckt die dielektrische Spiegelschicht 65 auch die Seitenfläche 250 der Ausnehmung 25. Dadurch kann vermieden werden, dass durch diese Seitenfläche austretende Strahlung an der ersten Kontaktschicht 3 oder an der zweiten Kontaktschicht 4 absorbiert wird.
  • Die dielektrische Spiegelschicht ist insbesondere bereichsweise zwischen der Isolationsschicht 6 und dem Halbleiterkörper 2 angeordnet. Weiterhin verläuft die dielektrische Spiegelschicht 65 in vertikaler Richtung gesehen bereichsweise zwischen der Stromverteilungsschicht 51 und der Anschlussschicht 52. Davon abweichend können die dielektrische Spiegelschicht 65 und die Anschlussschicht 52 auch überlappungsfrei zueinander angeordnet sein. Die Stromverteilungsschicht 51 kann die dielektrische Spiegelschicht 65 in Draufsicht auf den Halbleiterchip vollständig überdecken.
  • Das in 4 gezeigte dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit 3 beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Im Unterschied hierzu ist die Ausnehmung 25 vollständig oder zumindest nahezu vollständig mit Material der dielektrischen Spiegelschicht 65 und der zweiten Kontaktschicht 4 gefüllt. Die elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel über nebeneinander angeordnete Aussparungen 650 der dielektrischen Spiegelschicht 65.
  • Vorzugsweise ist die laterale Ausdehnung der Aussparungen 650 auch entlang einer lateralen Haupterstreckungsrichtung des zugehörigen Kontaktfingers der zweiten Kontaktfingerstruktur 45 begrenzt. Die Aussparungen sind also entlang ihres gesamten Umfangs von Material der dielektrischen Spiegelschicht umgeben. Mit anderen Worten kann die zweite Kontaktfingerstruktur 45 zumindest an manchen Stellen entlang der Haupterstreckungsrichtung des zugehörigen Kontaktfingers in einer lateralen Querrichtung zur Haupterstreckungsrichtung des Kontaktfingers vollständig mit Material der dielektrischen Spiegelschicht unterlegt sein. Strahlungsabsorptionsverluste an der zweiten Kontaktschicht 4 können so weiter verringert werden.
  • Weiterhin ist in der 4 auf der dem Träger 29 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 2 eine Passivierungsschicht 7 ausgebildet. Diese Passivierungsschicht kann auch bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel Anwendung finden.
  • In lateraler Richtung weist der mit der Ausnehmung 25 überlappende Kontaktfinger der ersten Kontaktfingerstruktur 35 eine geringere laterale Ausdehnung auf als der zugeordnete Kontaktfinger der zweiten Kontaktfingerstruktur 45. Absorptionsverluste an der zweiten Kontaktfingerstruktur können so weiter verringert werden.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    strahlungsemittierender Halbleiterchip
    2
    Halbleiterkörper
    20
    aktiver Bereich
    21
    erste Halbleiterschicht
    22
    zweite Halbleiterschicht
    25
    Ausnehmung
    250
    Seitenfläche
    28
    Strahlungsaustrittsfläche
    29
    Träger
    3
    erste Kontaktschicht
    31
    erste Kontaktfläche
    35
    erste Kontaktfingerstruktur
    4
    zweite Kontaktschicht
    41
    zweite Kontaktfläche
    45
    zweite Kontaktfingerstruktur
    51
    Stromverteilungsschicht
    52
    Anschlussschicht
    6
    Isolationsschicht
    60
    Öffnung
    65
    dielektrische Spiegelschicht
    650
    Aussparung
    7
    Passivierung
    8
    Pfeil
    91
    erste Kontaktstruktur
    92
    zweite Kontaktstruktur

Claims (16)

  1. Strahlungsemittierender Halbleiterchip (1), umfassend – einen Halbleiterkörper (2), der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist; – eine erste Kontaktschicht (3), die eine erste Kontaktfläche (31) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der ersten Kontaktfläche verbundene erste Kontaktfingerstruktur (35) aufweist; – eine zweite Kontaktschicht (4), die eine zweite Kontaktfläche (41) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips und eine mit der zweiten Kontaktfläche verbundene zweite Kontaktfingerstruktur (45) aufweist, wobei die erste Kontaktfingerstruktur und die zweite Kontaktfingerstruktur in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise überlappen; – eine Stromverteilungsschicht (51), die mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist; – eine Anschlussschicht (52), die über die Stromverteilungsschicht mit der ersten Kontaktschicht elektrisch leitend verbunden ist; und – eine Isolationsschicht (6), die ein dielektrisches Material enthält, wobei die Isolationsschicht stellenweise zwischen der Anschlussschicht und der Stromverteilungsschicht angeordnet ist.
  2. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 1, wobei die Isolationsschicht mindestens eine Öffnung (60) aufweist, in der die Anschlussschicht und die Stromverteilungsschicht aneinander angrenzen.
  3. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 2, wobei ein Durchmesser der Öffnungen zwischen einschließlich 2 µm und einschließlich 6 µm beträgt.
  4. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht als eine Filterschicht ausgebildet ist, die innerhalb eines ersten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend transmittiert und innerhalb eines zweiten Winkelbereichs auftreffende Strahlung überwiegend reflektiert.
  5. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht an die Anschlussschicht und an die Stromverteilungsschicht angrenzt.
  6. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussschicht eine geringere Dicke aufweist als die Stromverteilungsschicht.
  7. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche von einer Strahlungsaustrittsfläche (28) des Halbleiterkörpers her für eine externe elektrische Kontaktierung zugänglich sind.
  8. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens 50 % der gesamten Fläche der zweiten Kontaktfingerstruktur mit der ersten Kontaktfingerstruktur überlappen.
  9. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper zumindest eine Ausnehmung (25) 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.
  10. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht zwischen der ersten Kontaktschicht und der zweiten Kontaktschicht angeordnet ist.
  11. 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.
  12. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper und der Stromverteilungsschicht eine dielektrische Spiegelschicht (65) angeordnet ist.
  13. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 12, wobei die dielektrische Spiegelschicht in Draufsicht auf den Halbleiterchip stellenweise mit der ersten Kontaktschicht und mit der zweiten Kontaktschicht überlappt.
  14. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach Anspruch 12 oder 13, wobei die dielektrische Spiegelschicht stellenweise zwischen dem Halbleiterkörper und der zweiten Kontaktschicht angeordnet ist.
  15. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die dielektrische Spiegelschicht eine Schichtenfolge aus sich abwechselnden Teilschichten mit höherem Brechungsindex und niedrigerem Brechungsindex umfasst.
  16. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anschlussschicht und/oder die Stromverteilungsschicht ein TCO-Material enthält.
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