DE102017100716A1

DE102017100716A1 - Optoelectronic semiconductor device

Info

Publication number: DE102017100716A1
Application number: DE102017100716.4A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Streppel; Siegfried Herrmann
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Es umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil (1) eine Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer aktiven Zone (23) zur Erzeugung von Licht zwischen einem ersten Schichtbereich (21) und einem zweiten Schichtbereich (22). Ferner sind eine erste (31) und eine zweite elektrische Kontaktstruktur (32)vorhanden, über die die Schichtbereiche (31, 32) elektrisch kontaktiert sind. Die erste Kontaktstruktur (31) umfasst Flächenkontakte (41) direkt an der Halbleiterschichtenfolge (2) und über die Halbleiterschichtenfolge (2) durchgehend hinweg. Die zweite Kontaktstruktur (32) umfasst elektrisch unabhängig ansteuerbare Kontaktzapfen (42), die sich durch die Flächenkontakte (41), den ersten Schichtbereich (21) und die aktive Zone (23) hindurch in den zweiten Schichtbereich (22) erstrecken. Durch die Kontaktzapfen (42) sind über die Flächenkontakte (41) hinweg im Betrieb in Draufsicht gesehen je fließend ineinander übergehende Leuchtbereiche (5) realisiert.The optoelectronic semiconductor component (1) comprises a semiconductor layer sequence (2) having an active zone (23) for generating light between a first layer region (21) and a second layer region (22). Furthermore, a first (31) and a second electrical contact structure (32) are present, via which the layer regions (31, 32) are electrically contacted. The first contact structure (31) comprises surface contacts (41) directly on the semiconductor layer sequence (2) and across the semiconductor layer sequence (2) throughout. The second contact structure (32) comprises electrically independently actuable contact pins (42) which extend through the surface contacts (41), the first layer region (21) and the active zone (23) into the second layer region (22). By means of the contact pins (42), each of the luminous areas (5) merging into each other via the surface contacts (41) is seen in operation when viewed in plan view.

Description

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.An optoelectronic semiconductor component is specified.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil anzugeben, das effizient herstellbar ist und das ein variables Beleuchtungsmuster erzeugen kann.An object to be solved is to provide an optoelectronic semiconductor device which can be produced efficiently and which can generate a variable illumination pattern.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved, inter alia, by an optoelectronic semiconductor component having the features of the independent patent claim. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Halbleiterschichtenfolge. In der Halbleiterschichtenfolge befindet sich eine aktive Zone zur Erzeugung von Strahlung, insbesondere zur Erzeugung von sichtbarem Licht wie blauem Licht. Dabei ist die aktive Zone, die beispielsweise eine Multiquantentopfstruktur, kurz MQW, aufweist, zwischen einem ersten Schichtbereich und einem zweiten Schichtbereich der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Der erste und/oder der zweite Schichtbereich können je aus einer oder aus mehreren Teilschichten zusammengesetzt sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem ersten Schichtbereich um einen p-dotierten Bereich und bei dem zweiten Schichtbereich demgemäß um einen n-dotierten Bereich.In accordance with at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor component comprises a semiconductor layer sequence. In the semiconductor layer sequence is an active zone for generating radiation, in particular for generating visible light such as blue light. In this case, the active zone, which has, for example, a multi-quantum well structure, in short MQW, is arranged between a first layer region and a second layer region of the semiconductor layer sequence. The first and / or the second layer region may each be composed of one or more sub-layers. By way of example, the first layer region is a p-doped region and the second layer region is accordingly an n-doped region.

Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs oder wie Al_nGa_mIn_1-n-mAs_kP_1-k, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Besonders bevorzugt basiert die Halbleiterschichtenfolge auf AlInGaN.The semiconductor layer sequence is preferably based on a III-V compound semiconductor material. The semiconductor material is, for example, a nitride compound semiconductor material such as Al _n In _{1 nm} Ga _m N or a phosphide compound semiconductor material such as Al _n In _{1 nm} Ga _m P or an arsenide compound semiconductor material such as Al _n In _{1 nm} Ga _m As or as Al _n Ga _m In _{1 nm} As _k P _1-k , where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≦ 1 and n + m ≦ 1 and 0 ≦ k <1. For at least one layer or for all layers of the semiconductor layer sequence, 0 <n ≦ 0.8, 0.4 ≦ m <1 and n + m ≦ 0.95 and 0 <k ≦ 0.5 preferably apply here. In this case, the semiconductor layer sequence may have dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, only the essential constituents of the crystal lattice of the semiconductor layer sequence, that is to say Al, As, Ga, In, N or P, are indicated, even if these may be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances. The semiconductor layer sequence is particularly preferably based on AlInGaN.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil eine erste elektrische Kontaktstruktur auf. Über die erste Kontaktstruktur ist der erste Schichtbereich elektrisch kontaktiert.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component has a first electrical contact structure. The first layer region is electrically contacted via the first contact structure.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil eine zweite elektrische Kontaktstruktur auf. Der zweite Schichtbereich ist elektrisch über die zweite Kontaktstruktur elektrisch kontaktiert. Beispielsweise handelt es sich bei der zweiten Kontaktstruktur um eine n-Kontaktierung und entsprechend bei der ersten Kontaktstruktur um eine p-Kontaktierung.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component has a second electrical contact structure. The second layer region is electrically contacted via the second contact structure. By way of example, the second contact structure is an n-type contact and, correspondingly, the first contact structure is a p-type contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die erste Kontaktstruktur einen oder mehrere Flächenkontakte. Der mindestens eine Flächenkontakt befindet sich direkt an der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere direkt an dem ersten Schichtbereich. Über den Flächenkontakt wird Strom in die Halbleiterschichtenfolge eingeprägt.In accordance with at least one embodiment, the first contact structure comprises one or more surface contacts. The at least one surface contact is located directly on the semiconductor layer sequence, in particular directly on the first layer region. Current is impressed in the semiconductor layer sequence via the surface contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Halbleiterschichtenfolge durchgehend über den mindestens einen Flächenkontakt hinweg. Das heißt, in Draufsicht gesehen ist der erste Flächenkontakt vollständig von der Halbleiterschichtenfolge bedeckt.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor layer sequence extends continuously over the at least one surface contact. That is, seen in plan view, the first surface contact is completely covered by the semiconductor layer sequence.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die zweite Kontaktstruktur mehrere elektrisch unabhängig ansteuerbare Kontaktzapfen, auch als Vias bezeichnet. Die mindestens zwei oder mindestens drei Kontaktzapfen erstrecken sich von einer Seite der Halbleiterschichtenfolge her, an der sich die erste Kontaktstruktur befindet, durch den Flächenkontakt, den ersten Schichtbereich und die aktive Zone hindurch in den zweiten Schichtbereich. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Kontaktzapfen um elektrische Durchkontaktierungen durch die aktive Zone hindurch. In lateraler Richtung, also senkrecht zu einer Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, sind die Kontaktzapfen von der Halbleiterschichtenfolge bevorzugt elektrisch isoliert. Damit ist es möglich, dass die Kontaktzapfen ausschließlich in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge und/oder lediglich in direktem Kontakt mit dem zweiten Schichtbereich stehen. Dabei durchdringen die Kontaktzapfen den zweiten Schichtbereich nicht vollständig, sodass die Kontaktzapfen innerhalb des zweiten Schichtbereichs enden.In accordance with at least one embodiment, the second contact structure comprises a plurality of contact pins which can be driven independently of one another, also referred to as vias. The at least two or at least three contact pins extend from one side of the semiconductor layer sequence on which the first contact structure is located through the surface contact, the first layer region and the active zone into the second layer region. In other words, the contact pins are electrical vias through the active zone. In the lateral direction, that is to say perpendicular to a growth direction of the semiconductor layer sequence, the contact pins of the semiconductor layer sequence are preferably electrically insulated. Thus, it is possible that the contact pins are exclusively in the direction parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence and / or only in direct contact with the second layer region. In this case, the contact pins do not completely penetrate the second layer region, so that the contact pins end within the second layer region.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind durch die Kontaktzapfen mehrere Leuchtbereiche gebildet, in Draufsicht gesehen. Die Leuchtbereiche lassen sich über die Kontaktzapfen einzeln und unabhängig voneinander ansteuern. Mit anderen Worden sind die Kontaktzapfen oder auch Gruppen von Kontaktzapfen elektrisch unabhängig ansteuerbar.According to at least one embodiment, a plurality of illuminated regions are formed by the contact pins, seen in plan view. The light areas can be individually and independently controlled via the contact pins. In other words, the contact pins or groups of contact pins can be controlled electrically independently.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform gehen die Leuchtbereiche, sichtbar in eingeschaltetem Zustand des Halbleiterbauteils, fließend ineinander über. Mit anderen Worten bilden die Leuchtbereiche insbesondere benachbarter Kontaktzapfen keine scharfe Hell-Dunkel-Grenze aus. Dies gilt insbesondere an einer der ersten Kontaktstruktur abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge, etwa direkt an dieser Seite. Das heißt, die entsprechenden Kontaktzapfen innerhalb eines Flächenkontakts sind elektrisch über den zweiten Schichtbereich miteinander verbunden. Innerhalb eines Flächenkontakts liegt in diesem Fall weder eine Strukturierung des Flächenkontakts noch der Halbleiterschichtenfolge in separate, elektrisch unabhängig ansteuerbare oder voneinander elektrisch isolierte Bereiche vor. Insbesondere erstrecken sich die Kontaktzapfen in den durchgehenden, zusammenhängenden und bis auf die Kontaktzapfen innerhalb der Flächenkontakte bevorzugt nicht weiter strukturierten zweiten Schichtbereich.In accordance with at least one embodiment, the luminous regions, visible in the switched-on state of the semiconductor component, flow into one another in a flowing manner. In other words, they form the Luminous areas in particular adjacent contact pin no sharp cut-off. This applies in particular to a side of the semiconductor layer sequence facing away from the first contact structure, for example directly on this side. That is, the respective contact pins within a surface contact are electrically interconnected via the second layer region. Within a surface contact, in this case neither a structuring of the surface contact nor the semiconductor layer sequence is present in separate, electrically independently controllable or mutually electrically isolated regions. In particular, the contact pins extend in the continuous, contiguous and, except for the contact pins within the surface contacts preferably not further structured second layer region.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das optoelektronische Halbleiterbauteil eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Licht zwischen einem ersten Schichtbereich und einem zweiten Schichtbereich. Ferner sind eine erste und eine zweite elektrische Kontaktstruktur vorhanden, über die der erste Schichtbereich und der zweite Schichtbereich elektrisch kontaktiert sind. Die erste Kontaktstruktur umfasst mindestens einen Flächenkontakt, der sich direkt an der Halbleiterschichtenfolge befindet und über den sich die Halbleiterschichtenfolge durchgehend hinweg erstreckt. Die zweite Kontaktstruktur umfasst mindestens zwei elektrisch unabhängig ansteuerbare Kontaktzapfen, die sich von einer Seite der Halbleiterschichtenfolge, an der sich die erste Kontaktstruktur befindet, durch den Flächenkontakt, den ersten Schichtbereich und die aktive Zone hindurch in den zweiten Schichtbereich erstrecken. Durch die elektrisch unabhängig ansteuerbaren Kontaktzapfen sind über den Flächenkontakt hinweg im Betrieb in Draufsicht gesehen fließend ineinander übergehende Leuchtbereiche realisiert.In at least one embodiment, the optoelectronic semiconductor component comprises a semiconductor layer sequence with an active zone for generating light between a first layer region and a second layer region. Furthermore, a first and a second electrical contact structure are present, via which the first layer region and the second layer region are electrically contacted. The first contact structure comprises at least one surface contact which is located directly on the semiconductor layer sequence and over which the semiconductor layer sequence extends continuously. The second contact structure comprises at least two electrically independently actuable contact pins, which extend from one side of the semiconductor layer sequence on which the first contact structure is located through the area contact, the first layer area and the active zone into the second layer area. As a result of the contact pins which can be driven independently of one another, fluent interspersed luminous regions are realized over the surface contact during operation in plan view.

Mit dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist eine kompakte Bauform gegeben. Dabei ist es auf kostengünstige und effiziente Weise möglich, insbesondere mit einem einzelnen Leuchtdiodenchip verschiedene Raumsegmente kontrolliert auszuleuchten. Dabei können ein lokaler Farbeindruck und/oder eine räumliche Abstrahlcharakteristik verändert werden.With the semiconductor device described here, a compact design is given. It is possible in a cost effective and efficient manner, especially with a single LED chip to illuminate different space segments controlled. In this case, a local color impression and / or a spatial radiation characteristic can be changed.

Insbesondere handelt es sich bei dem Halbleiterbauteil um einen so genannten Flip-Chip mit einem Saphir-Aufwachssubstrat, wobei die Flächenkontakte, optional zusammen mit Komponenten aus der zweiten Kontaktstruktur, einen segmentierten Spiegel bilden. Dabei sind bevorzugt sowohl eine erste Spiegelebene, gebildet durch die erste Kontaktstruktur, als auch eine zweite Spiegelebene, weiter von der Halbleiterschichtenfolge entfernt liegend und gebildet durch die zweite Kontaktstruktur, segmentiert. Eine Segmentierung der Halbleiterschichtenfolge kann in gleicher Weise geometrisch gestaltet sein wie eine Segmentierung in die Flächenkontakte, beispielsweise mittels Plasmaätzen. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil bevorzugt um eine Grobsegmentierung eines Saphir-Flip-Chips, beispielsweise in neun Segmente.In particular, the semiconductor component is a so-called flip chip with a sapphire growth substrate, wherein the surface contacts, optionally together with components from the second contact structure, form a segmented mirror. In this case, both a first mirror plane, formed by the first contact structure, and a second mirror plane, further away from the semiconductor layer sequence and formed by the second contact structure, are preferably segmented. A segmentation of the semiconductor layer sequence can be designed geometrically in the same way as a segmentation in the surface contacts, for example by means of plasma etching. In other words, the semiconductor component described here is preferably a coarse segmentation of a sapphire flip chip, for example in nine segments.

Das heißt, das hier beschriebene Halbleiterbauteil stellt einen vergleichsweise einfach aufgebauten Volumenemitter dar, der aufgrund der beschriebenen Segmentierung einen Strahlungskörper mit räumlich ansteuerbarer Abstrahlcharakteristik ergibt. Die Abbildung der Strahlung und des erzeugten Lichts hat kein hohes Kontrastverhältnis. Im optischen Fernfeld erfolgt ein diffuses Überlappen des Lichts der einzelnen Leuchtbereiche.That is, the semiconductor device described here represents a comparatively simply constructed volume emitter, which results in a radiation body with spatially controllable radiation characteristic due to the described segmentation. The image of the radiation and the generated light does not have a high contrast ratio. In the optical far field, there is a diffuse overlap of the light of the individual luminous areas.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil mehrere der Flächenkontakte. Die Flächenkontakte sind bevorzugt in Draufsicht gesehen nebeneinander angeordnet und überlappen bevorzugt einander nicht. Die Flächenkontakte können in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge liegen. Dabei sind zumindest manche oder alle der Flächenkontakte elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar. Es ist möglich, dass einzelne der Flächenkontakte nur gemeinsam elektrisch ansteuerbar sind, wobei jedoch mindestens zwei Gruppen von unabhängig voneinander ansteuerbaren Flächenkontakten vorhanden sind.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises a plurality of the surface contacts. The surface contacts are preferably arranged next to one another as seen in plan view and preferably do not overlap one another. The surface contacts may lie in a common plane perpendicular to the growth direction of the semiconductor layer sequence. At least some or all of the surface contacts can be controlled electrically independently of one another. It is possible for individual surface contacts to be electrically actuated only together, but at least two groups of surface contacts which can be controlled independently of one another are present.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind manchen, den meisten oder jedem der Flächenkontakte mehrere der Kontaktzapfen zugeordnet, insbesondere eindeutig zugeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass jeder der Flächenkontakte mehreren Leuchtbereichen zugeordnet ist.According to at least one embodiment, some, most or each of the surface contacts associated with a plurality of the contact pins, in particular uniquely assigned. This makes it possible that each of the surface contacts is assigned to several lighting areas.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Flächenkontakte in Form von Spaltenkontakten und die Kontaktzapfen in Form von Zeilenkontakten gestaltet und funktionalisiert. Damit ist es möglich, dass durch die Flächenkontakte entlang von Spalten und durch die Kontaktzapfen entlang von Zeilen eine matrixförmige Ansteuerung der Leuchtbereiche ermöglicht ist. Besonders bevorzugt sind mehrere Zeilen vorhanden, entlang der sich Kontaktzapfen befinden. Diesen Zeilen von Kontaktzapfen können eine oder mehrere Zeilen mit Flächenkontakten zugeordnet sein. Insbesondere gibt es nur eine einzige Zeile mit Flächenkontakten, die mehreren Zeilen von Kontaktzapfen zugeordnet ist. Weiterhin sind bevorzugt mehrere Spalten der Flächenkontakte vorhanden. Mit anderen Worten können entlang der Zeilenkontakte in der jeweiligen Zeile alle Kontaktzapfen und entlang der jeweiligen Spalte alle Flächenkontakte elektrisch kurzgeschlossen sein.According to at least one embodiment, the surface contacts in the form of column contacts and the contact pins in the form of line contacts are designed and functionalized. This makes it possible that a matrix-shaped control of the luminous areas is made possible by the area contacts along columns and by the contact pins along lines. More preferably, there are several lines along which contact pins are located. One or more lines with area contacts can be assigned to these rows of contact pins. In particular, there is only a single row of surface contacts associated with multiple rows of contact pins. Furthermore, there are preferably a plurality of gaps of the surface contacts. In other words, along the line contacts in the respective row all contact pins and along the respective column all surface contacts can be electrically short-circuited.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil mehrere elektrische Anschlussflächen zur externen elektrischen Kontaktierung auf. Die Anschlussflächen sind beispielsweise für eine Oberflächenmontage, kurz SMT, eingerichtet oder auch für ein elektrisch leitfähiges Kleben. Ferner ist es möglich, dass die elektrischen Anschlussflächen zur Verbindung mit Bonddrähten und somit als Bond-Pads gestaltet sind. Insbesondere sind die Anschlussflächen durch eine oder mehrere Metallschichten realisiert. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component has a plurality of electrical connection surfaces for external electrical contacting. The pads are, for example, for surface mounting, short SMT, set up or for an electrically conductive bonding. Furthermore, it is possible that the electrical connection surfaces are designed for connection to bonding wires and thus as bond pads. In particular, the connection surfaces are realized by one or more metal layers.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die meisten oder alle elektrischen Anschlussflächen an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der Flächenkontakte. Mit anderen Worten befinden sich die Flächenkontakte zwischen der Halbleiterschichtenfolge und den Anschlussflächen.In accordance with at least one embodiment, most or all of the electrical connection surfaces are located on a side of the surface contacts facing away from the semiconductor layer sequence. In other words, the surface contacts are located between the semiconductor layer sequence and the connection surfaces.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die zweite Kontaktstruktur mehrere Kontaktstege. Die Kontaktstege sind zu einer lateralen Stromverteilung, also zu einer Stromverteilung in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, eingerichtet. Insbesondere sind durch die Kontaktstege die Zeilenkontakte für die Kontaktzapfen gebildet.In accordance with at least one embodiment, the second contact structure comprises a plurality of contact webs. The contact webs are adapted to a lateral current distribution, that is to say to a current distribution in the direction perpendicular to the direction of growth of the semiconductor layer sequence. In particular, the row contacts for the contact pins are formed by the contact webs.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform befinden sich die Kontaktstege, gesehen entlang der Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, zwischen dem mindestens einen Flächenkontakt und den Anschlussflächen. Damit können die Kontaktstege die zweite Spiegelebene bilden, die sich weiter von der Halbleiterschichtenfolge entfernt befindet als die Flächenkontakte.According to at least one embodiment, the contact webs, as seen along the growth direction of the semiconductor layer sequence, are located between the at least one surface contact and the connection surfaces. In this way, the contact webs can form the second mirror plane which is further away from the semiconductor layer sequence than the surface contacts.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind je mehrere der Kontaktzapfen über die Kontaktstege der zweiten Kontaktstruktur elektrisch miteinander verbunden. Hieraus lassen sich die Zeilen aufbauen. Entlang einer der Zeilen liegt bevorzugt nur genau ein Kontaktsteg vor, alternativ können auch mehrere separate und nicht elektrisch unmittelbar miteinander verbundene Kontaktstege entlang der Zeilen der Kontaktzapfen aufeinanderfolgen.According to at least one embodiment, a plurality of the contact pins are electrically connected to one another via the contact webs of the second contact structure. From this the lines can be built up. Along one of the rows is preferably only exactly one contact web before, alternatively, several separate and not electrically directly interconnected contact webs along the rows of contact pins follow each other.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bilden die Kontaktstege zusammen mit dem mindestens einen Flächenkontakt einen Spiegel für das im Betrieb des Halbleiterbauteils erzeugte Licht. Dazu sind bevorzugt die Flächenkontakte als auch die Kontaktstege aus einem für die erzeugte Strahlung reflektierenden Material, insbesondere einem Metall wie Aluminium oder Silber, gestaltet, zumindest an einer der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite.In accordance with at least one embodiment, the contact webs together with the at least one surface contact form a mirror for the light generated during operation of the semiconductor device. For this purpose, preferably the surface contacts and the contact webs of a material reflecting the generated radiation, in particular a metal such as aluminum or silver, designed, at least on one of the semiconductor layer sequence side facing.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bedeckt der Spiegel, gebildet durch die Kontaktstege und den mindestens einen Flächenkontakt, in Draufsicht gesehen einen Anteil von mindestens 90 % oder 95 % oder 98 % einer Grundfläche der Halbleiterschichtenfolge. Mit anderen Worten ist durch die Kontaktstege und den mindestens einen Flächenkontakt zusammengenommen ein nahezu durchgehender Spiegel für das erzeugte Licht gebildet.According to at least one embodiment, the mirror, formed by the contact webs and the at least one surface contact, when viewed in plan view, covers at least 90% or 95% or 98% of a base area of the semiconductor layer sequence. In other words, an almost continuous mirror for the generated light is formed by the contact webs and the at least one surface contact taken together.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Schichtbereich eine vernachlässigbare laterale Leitfähigkeit auf. Das heißt, im ersten Schichtbereich erfolgt im Wesentlichen nur ein Stromfluss in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge.In accordance with at least one embodiment, the first layer region has a negligible lateral conductivity. That is, in the first layer region, essentially only one current flow takes place in the direction parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der zweite Schichtbereich zu einer lateralen Stromverteilung eingerichtet. Das heißt, in den zweiten Schichtbereich erfolgt eine signifikante Stromaufweitung in lateraler Richtung. Hierdurch sind die ineinander fließend übergehenden Leuchtbereiche über die Flächenkontakte hinweg zwischen benachbarten Kontaktzapfen gegeben.In accordance with at least one embodiment, the second layer region is set up for a lateral current distribution. That is, in the second layer region there is a significant current expansion in the lateral direction. As a result, the luminous regions flowing into one another are given over the surface contacts between adjacent contact pins.

Beispielsweise liegt eine Ladungsträgerbeweglichkeit, insbesondere eine Elektronenbeweglichkeit, des zweiten Schichtbereichs bei mindestens 100 cm²V^-1s^-1 und/oder bei höchstens 600 cm²V^-1s^-1. Zum Beispiel für Silizium dotiertes n-GaN werden Elektronenbeweglichkeiten im Bereich von 440 cm²V^-1s^-1 oder 200 cm²V^-1s^-1 berichtet. Die Ladungsträgerbeweglichkeit, insbesondere eine Löcherbeweglichkeit, des ersten Schichtbereichs liegt dagegen bevorzugt nur bei höchstens 30 cm²V^-1s^-1 oder 10 cm²V^-1s^-1. Etwa für Mg-dotiertes GaN ergeben sich Löcherbeweglichkeiten um 5 cm²V^-1s^-1.For example, a charge carrier mobility, in particular an electron mobility, of the second layer region is at least 100 cm ² V ^-1 s ^-1 and / or at most 600 cm ² V ^-1 s ^-1 . For example, for n-type GaN doped silicon, electron mobilities in the range of 440 cm ² V ^-1 s ^-1 or 200 cm ² V ^-1 s ^{-1 are} reported. In contrast, the charge carrier mobility, in particular a hole mobility, of the first layer region is preferably only at most 30 cm ² V ^-1 s ^-1 or 10 cm ² V ^-1 s ^-1 . For Mg-doped GaN, for example, hole mobility is around 5 cm ² V ^-1 s ^-1 .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die laterale Leitfähigkeit des zweiten Schichtbereichs um mindestens einen Faktor 10 oder 30 oder 100 größer als die laterale Leitfähigkeit des ersten Schichtbereichs. Die laterale Leitfähigkeit des ersten Schichtbereichs kann gegenüber der lateralen Leitfähigkeit des zweiten Schichtbereichs vernachlässigbar sein.In accordance with at least one embodiment, the lateral conductivity of the second layer region is greater than the lateral conductivity of the first layer region by at least a factor of 10 or 30 or 100. The lateral conductivity of the first layer region may be negligible compared to the lateral conductivity of the second layer region.

Eine vernachlässigbare laterale Leitfähigkeit bedeutet beispielsweise, dass eine Stromrichtung oder mittlere Stromrichtung in dem ersten Schichtbereich um höchstens 10° oder 15° oder 25° von der Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge abweicht. Beispielsweise erfolgt in dem zweiten Schichtbereich stellenweise ein Stromfluss in eine Richtung mit einem Winkel von mindestens 70° oder 80° oder 85° zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge.A negligible lateral conductivity means, for example, that a current direction or average current direction in the first layer region deviates by at most 10 ° or 15 ° or 25 ° from the growth direction of the semiconductor layer sequence. For example, in the second layer region, there is a localized current flow in one direction with an angle of at least 70 ° or 80 ° or 85 ° to the direction of growth of the semiconductor layer sequence.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil ein Trägersubstrat. Das Trägersubstrat befindet sich bevorzugt an einer dem mindestens einen Flächenkontakt abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge. Bei dem Trägersubstrat handelt es sich um ein für die erzeugte Strahlung durchlässiges, insbesondere um ein lichtdurchlässiges Substrat.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises a carrier substrate. The carrier substrate is preferably located on a side facing away from the at least one surface contact Side of the semiconductor layer sequence. The carrier substrate is a substrate permeable to the generated radiation, in particular a transparent substrate.

Gemäß zumindest einer bevorzugten Ausführungsform ist das Trägersubstrat ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist bevorzugt epitaktisch direkt auf dem Aufwachssubstrat und somit dem Trägersubstrat aufgewachsen.In accordance with at least one preferred embodiment, the carrier substrate is a growth substrate for the semiconductor layer sequence. The semiconductor layer sequence is preferably grown epitaxially directly on the growth substrate and thus on the carrier substrate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Halbleiterschichtenfolge durchgehend und zusammenhängend und bevorzugt auch ununterbrochen über alle Flächenkontakte und/oder Leuchtbereiche hinweg. Dies gilt, insbesondere unter Vernachlässigung von Aussparungen für die Kontaktzapfen, bevorzugt auch mit einer gleich bleibenden Dicke. Mit anderen Worte ist die Halbleiterschichtenfolge in diesem Fall nicht wie die Flächenkontakte strukturiert. Alternativ ist die Halbleiterschichtenfolge in Draufsicht gesehen genauso strukturiert wie die Flächenkontakte, wobei eine solche Strukturierung durch die aktive Zone bis in den zweiten Schichtbereich gehen kann und der zweite Schichtbereich noch zum Teil erhalten bleibt oder die Strukturierung erfolgt bis hin zum Trägersubstrat.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor layer sequence extends continuously and coherently, and preferably also continuously over all surface contacts and / or luminous regions. This applies, in particular neglecting recesses for the contact pins, preferably also with a constant thickness. In other words, the semiconductor layer sequence in this case is not structured like the surface contacts. Alternatively, the semiconductor layer sequence seen in plan view is structured in the same way as the surface contacts, wherein such structuring can go through the active zone into the second layer region and the second layer region is still partially preserved or structuring takes place up to the carrier substrate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich das Trägersubstrat durchgehend, zusammenhängend und vollständig über die Halbleiterschichtenfolge hinweg. Dabei kann das Aufwachssubstrat eine gleichbleibende, konstante Dicke aufweisen. Strukturierungen des Aufwachssubstrats zu einer Verbesserung einer Lichtauskoppelung bleiben hierbei unberücksichtigt.In accordance with at least one embodiment, the carrier substrate extends continuously, coherently and completely over the semiconductor layer sequence. In this case, the growth substrate can have a constant, constant thickness. Structuring of the growth substrate to improve a Lichtauskoppelung remain unconsidered.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlässt mindestens 80 % oder 90 % oder 95 % des im Betrieb emittierten Lichts das Halbleiterbauteil durch das Trägersubstrat hindurch. Es ist möglich, dass Licht das Halbleiterbauteil ausschließlich durch das Trägersubstrat hindurch verlässt.In accordance with at least one embodiment, at least 80% or 90% or 95% of the light emitted during operation leaves the semiconductor device through the carrier substrate. It is possible for light to exit the semiconductor device only through the carrier substrate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen Gitterrahmen. Der Gitterrahmen befindet sich an einer den Flächenkontakten abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge. Bevorzugt ist der Gitterrahmen an einer der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite des Trägersubstrats aufgebracht, insbesondere direkt an dem Trägersubstrat.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises a grid frame. The grid frame is located on a side facing away from the surface contacts of the semiconductor layer sequence. The lattice frame is preferably applied to a side of the carrier substrate which faces away from the semiconductor layer sequence, in particular directly on the carrier substrate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Gitterrahmen strahlungsundurchlässig für die im Betrieb erzeugte Strahlung. Insbesondere ist der Gitterrahmen reflektierend gestaltet, kann aber auch absorbierend für die erzeugte Strahlung wirken. Beispielsweise handelt es sich bei dem Gitterrahmen um eine strukturierte Metallisierung an der Halbleiterschichtenfolge oder an dem Trägersubstrat.In accordance with at least one embodiment, the grid frame is radiopaque for the radiation generated during operation. In particular, the grid frame is designed to be reflective, but can also act as an absorber for the generated radiation. By way of example, the grid frame is a structured metallization on the semiconductor layer sequence or on the carrier substrate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind durch den Gitterrahmen mehrere Maschen gebildet. Die einzelnen Maschen können überwiegend oder vollständig von dem Gitterrahmen ringsum umgeben sein, in Draufsicht gesehen. An einem äußeren Rand des Halbleiterbauteils können die Maschen offen sein, sodass sich der Gitterrahmen nicht ringsum um das Halbleiterbauteil herum erstreckt.In accordance with at least one embodiment, a plurality of meshes are formed by the grid frame. The individual stitches can be predominantly or completely surrounded by the grid frame all around, seen in plan view. At an outer edge of the semiconductor device, the meshes may be open so that the grid frame does not extend all around the semiconductor device.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Maschen je einem oder mehrerer der Leuchtbereiche zugeordnet. Es kann eine eineindeutige Zuordnung zwischen den Maschen und den Leuchtbereichen bestehen.In accordance with at least one embodiment, the meshes are each assigned to one or more of the luminous regions. There may be a one-to-one correspondence between the meshes and the luminous areas.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine der Maschen oder manche der Maschen oder alle Maschen teilweise oder vollständig von einem Optikmedium ausgefüllt. Das Optikmedium kann in Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge bündig mit dem Gitterrahmen abschließen oder auch von dem Gitterrahmen überragt werden oder selbst den Gitterrahmen überragen. Bevorzugt umfasst das Optikmedium einen oder mehrere Leuchtstoffe zur teilweisen oder vollständigen Umwandlung von in der Halbleiterschichtenfolge erzeugtem Licht in langwelligeres Licht, einen oder mehrere Filterstoffe zum Filtern von einem oder mehreren Spektralbereichen aus der erzeugten Strahlung heraus und/oder ein oder mehrere Streumittel zur Streuung der erzeugten Strahlung. In den Maschen können auch mehrere Optikmedien, beispielsweise in Form von übereinander gestapelten Teilschichten, vorhanden sein.According to at least one embodiment, one of the stitches or some of the stitches or all stitches is partially or completely filled by an optical medium. The optical medium can terminate flush with the grid frame in the direction away from the semiconductor layer sequence or can be surmounted by the grid frame or even project beyond the grid frame. Preferably, the optical medium comprises one or more phosphors for partially or completely converting light generated in the semiconductor layer sequence into longer wavelength light, one or more filter materials for filtering one or more spectral regions from the generated radiation and / or one or more scattering agents for scattering the generated ones Radiation. Several optical media, for example in the form of stacked sublayers, may also be present in the meshes.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen oder mehrere Außenreflektoren. Der mindestens eine Außenreflektor erstreckt sich in Draufsicht gesehen bevorzugt ringsum um die Halbleiterschichtenfolge und/oder das Trägersubstrat und/oder den Gitterrahmen herum. Der Außenreflektor ist beispielsweise durch eine reflektierende Metallbeschichtung oder durch einen reflektierenden Verguss, etwa einem Silikon mit Titandioxidpartikeln, gebildet. In Richtung weg von der Halbleiterschichtenfolge schließt der Außenreflektor bevorzugt bündig mit dem Trägersubstrat oder, falls vorhanden, bündig mit dem Gitterrahmen ab. Durch den Außenreflektor ist es möglich, dass das Halbleiterbauteil im Betrieb nur an einer den Kontaktstrukturen abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge das erzeugte Licht abstrahlt.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises one or more external reflectors. The at least one outer reflector extends in a plan view preferably around the semiconductor layer sequence and / or the carrier substrate and / or the grid frame. The outer reflector is formed for example by a reflective metal coating or by a reflective encapsulation, such as a silicone with titanium dioxide particles. In the direction away from the semiconductor layer sequence, the outer reflector preferably terminates flush with the carrier substrate or, if present, flush with the grid frame. Due to the outer reflector, it is possible for the semiconductor component to emit the generated light only in operation on a side of the semiconductor layer sequence facing away from the contact structures.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil ein oder, bevorzugt, mehrere Optikelemente. Das mindestens eine Optikelement ist zu einer Strahllenkung und/oder Strahlformung des erzeugten Lichts gestaltet. In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises one or, preferably, a plurality of optical elements. The at least one optical element is designed for beam steering and / or beam shaping of the generated light.

Beispielsweise handelt es sich bei dem zumindest einen Optikelement um eine Linse, einen Reflektor und/oder um ein Prisma. By way of example, the at least one optical element is a lens, a reflector and / or a prism.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehrere der Optikelemente vorhanden. Bevorzugt besteht eine eineindeutige Zuordnung zwischen den Optikelementen und den Flächenkontakten oder zwischen den Optikelementen und den Leuchtbereichen. Dies schließt nicht aus, dass die Optikelemente aus einer einzigen Basisschicht heraus geformt sind.In accordance with at least one embodiment, a plurality of the optical elements are present. Preferably, there is a one-to-one correspondence between the optical elements and the surface contacts or between the optical elements and the luminous regions. This does not exclude that the optical elements are formed out of a single base layer.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eines oder sind manche oder sind alle der Optikelemente so auf den zugeordneten Leuchtbereichen angebracht, sodass optische Achsen der Optikelemente schräg zur Halbleiterschichtenfolge orientiert sind. Damit ist es möglich, eine Fläche selektiv zu beleuchten, indem durch die Verkippung der Hauptstrahlrichtungen definierte Raumwinkelbereiche ausgeleuchtet werden. Zu benachbarten Raumwinkelbereichen gehörende Ausleuchtungen können überlappen. Die zu beleuchtende Fläche liegt zum Beispiel ungefähr 1 m von dem Halbleiterbauteil entfernt.According to at least one embodiment, one or more or all of the optical elements are mounted on the associated luminous regions, so that optical axes of the optical elements are oriented obliquely to the semiconductor layer sequence. This makes it possible to selectively illuminate a surface by illuminating solid angle areas defined by the tilting of the main beam directions. Illuminations associated with adjacent solid angle ranges may overlap. The area to be illuminated is, for example, about 1 m away from the semiconductor device.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil mindestens zwei oder drei oder fünf der Flächenkontakte. Alternativ oder zusätzlich sind höchstens 50 oder 25 oder 15 oder 10 Flächenkontakte vorhanden.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component comprises at least two or three or five of the area contacts. Alternatively or additionally, at most 50 or 25 or 15 or 10 surface contacts are present.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Zahl der Kontaktzapfen des Halbleiterbauteils bei mindestens 3 oder 6 oder 9 und/oder bei höchstens 200 oder 150 oder 100 oder 30. According to at least one embodiment, a number of the contact pins of the semiconductor device is at least 3 or 6 or 9 and / or at most 200 or 150 or 100 or 30.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind pro Flächenkontakt mindestens 2, 3 oder 4 und/oder höchstens 10 oder 8 oder 6 Kontaktzapfen vorhanden. Mit anderen Worten findet innerhalb der Flächenkontakte keine feine Pixellierung statt, sondern es liegt pro Flächenkontakt nur eine vergleichsweise geringe Anzahl von Kontaktzapfen vor.According to at least one embodiment, at least 2, 3 or 4 and / or at most 10 or 8 or 6 contact pins are present per surface contact. In other words, no fine pixellation takes place within the area contacts, but there is only a comparatively small number of contact pegs per area contact.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der mindestens eine Flächenkontakt eine laterale Abmessung, in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge, von mindestens 15 µm × 50 µm oder 25 µm × 100 µm oder 50 µm × 150 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese laterale Abmessung bei höchstens 300 µm × 900 µm oder 500 µm × 1,5 mm oder 1 mm × 3 mm.In accordance with at least one embodiment, the at least one surface contact has a lateral dimension, in the direction parallel to the growth direction of the semiconductor layer sequence, of at least 15 μm × 50 μm or 25 μm × 100 μm or 50 μm × 150 μm. Alternatively or additionally, this lateral dimension is at most 300 μm × 900 μm or 500 μm × 1.5 mm or 1 mm × 3 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Halbleiterbauteil für ein Blitzlicht vorgesehen. Insbesondere handelt es sich um ein Blitzlicht in einem mobilen Bildaufnahmegerät wie einem Fotoapparat oder einem Mobiltelefon oder einem Smartphone. Entsprechend umfasst das mobile Bildaufnahmegerät eines oder mehrere der hier beschriebenen Halbleiterbauteile.In accordance with at least one embodiment, the semiconductor component is provided for a flash. In particular, it is a flash in a mobile imaging device such as a camera or a mobile phone or a smartphone. Accordingly, the mobile imaging device comprises one or more of the semiconductor devices described herein.

Die vorliegende Erfindung kann auch auf ein mobiles Bildaufnahmegerät mit einem solchen optoelektronischen Halbleiterbauteil gerichtet sein.The present invention may also be directed to a mobile imaging device having such a semiconductor optoelectronic device.

Mit dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil lässt sich ein Blitzlicht auf LED-Basis realisieren, das im Wesentlichen nur die Größe des zugrundeliegenden LED-Chips, bevorzugt ein Saphir-Flip-Chip, aufweist und das eine integrierte Strahlformungsoptik beinhalten kann. Somit lässt sich ein Höchstmaß an Kompaktheit realisieren und es ist keine separate Strahlformungsoptik notwendig, die ansonsten noch angebracht werden müsste. Außerdem ist eine selektive Ausleuchtung eines Zielbereichs hinsichtlich Ort und Farbe ermöglicht. Damit kann eine kostengünstige adaptiv abstrahlende Lichtquelle realisiert werden.With the semiconductor component described here, an LED-based flashlight can be realized, which has essentially only the size of the underlying LED chip, preferably a sapphire flip-chip, and which can include an integrated beam-shaping optical system. Thus, a maximum of compactness can be realized and no separate beam-shaping optics is necessary, which otherwise would have to be attached. In addition, a selective illumination of a target area in terms of location and color is possible. Thus, a cost-adaptive radiating light source can be realized.

Aufgrund der geringen Toleranzsensitivität bei der Platzierung der Optik sind geringe Schwankungen in einer Abstrahlcharakteristik über eine Bauteilreihe hinweg realisierbar. Weiterhin ist das Halbleiterbauteil als SMD-Bauteil der Oberflächenmontage zugänglich, etwa über ein Reflow-Löten, so dass eine Standardkontaktierung und Standardkontaktierungsverfahren verwendbar sind.Due to the low tolerance sensitivity in the placement of the optics small fluctuations in a radiation characteristic across a series of components can be realized away. Furthermore, the semiconductor device as an SMD component of the surface mounting accessible, such as a reflow soldering, so that a standard and standard Kontaktierungsverfahren be used.

Ein Leuchtstoff kann in dem Bauteil integriert werden, sodass der Leuchtstoff etwa vor mechanischem Abrieb und anderen Umwelteinflüssen etwa beim Verbauen geschützt ist. Zudem bietet der integrierte Leuchtstoff Designvorteile in der Endanwendung, da der Leuchtstoff weniger sichtbar ist. Schließlich kann ein Großteil des Herstellungsprozesses wirtschaftlich im Waferverbund als Waferlevelprozess erfolgen. Insbesondere der Gitterrahmen und der Leuchtstoff sowie die Optik können im Waferverbund aufgebracht werden, etwa mittels Löten, Galvanisierung und/oder Kleben.A phosphor can be integrated in the component, so that the phosphor is protected, for example, from mechanical abrasion and other environmental influences, such as during installation. In addition, the integrated phosphor offers design advantages in the end use, as the phosphor is less visible. Finally, a large part of the manufacturing process can be carried out economically in the wafer composite as a wafer level process. In particular, the grid frame and the phosphor and the optics can be applied in the wafer composite, such as by soldering, electroplating and / or gluing.

Nachfolgend werden ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil sowie ein hier beschriebenes mobiles Bildaufnahmegerät unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.Hereinafter, an optoelectronic semiconductor device described herein and a mobile image pickup apparatus described herein will be explained in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, there are no scale relationships shown, but individual elements can be shown exaggerated for better understanding.

Es zeigen:

1 bis 7 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteilen, und
8 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen mobilen Bildaufnahmegeräts mit einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteil.

Show it:

1 to 7 schematic representations of embodiments of optoelectronic semiconductor devices described herein, and
8th a schematic sectional view of an embodiment of a mobile imaging device described herein with an optoelectronic semiconductor device described here.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Halbleiterbauteils 1 illustriert, siehe die perspektivische Explosionszeichnung in 1A, die perspektivische Darstellung in 1B sowie die perspektivischen Darstellungen von geeigneten elektrischen Kontaktstrukturen in den 1C und 1D.In 1 is an embodiment of an optoelectronic semiconductor device 1 illustrated, see the exploded perspective view in 1A , the perspective view in 1B and the perspective views of suitable electrical contact structures in the 1C and 1D ,

Das Halbleiterbauteil 1 weist ein Trägersubstrat 6 auf, bei dem es sich bevorzugt um ein Saphirsubstrat handelt. Auf dem Trägersubstrat 6 ist eine zusammenhängende, nicht strukturierte Halbleiterschichtenfolge 2 aufgewachsen. Eine aktive Zone 23 zur Erzeugung von Licht, etwa von blauem Licht, befindet sich zwischen einem ersten Schichtbereich 21, der p-leitend ist, und einem zweiten Schichtbereich 22, der n-leitend ist. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert auf dem Materialsystem AlInGaN.The semiconductor device 1 has a carrier substrate 6 which is preferably a sapphire substrate. On the carrier substrate 6 is a coherent, non-structured semiconductor layer sequence 2 grew up. An active zone 23 for generating light, such as blue light, is located between a first layer region 21 which is p-type, and a second layer region 22 which is n-type. The semiconductor layer sequence 2 based on the material system AlInGaN.

An einer dem Trägersubstrat 6 abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge 2 befinden sich eine erste elektrische Kontaktstruktur 31 und eine zweite elektrische Kontaktstruktur 32. Die erste elektrische Kontaktstruktur 31 ist zur elektrischen Kontaktierung des ersten Schichtbereichs 21 vorgesehen und die zweite Kontaktstruktur 32 zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Schichtbereichs 22.On a carrier substrate 6 remote side of the semiconductor layer sequence 2 There are a first electrical contact structure 31 and a second electrical contact structure 32 , The first electrical contact structure 31 is provided for electrically contacting the first layer region 21 and the second contact structure 32 for electrical contacting of the second layer region 22 ,

Die erste Kontaktstruktur 31 weist drei Flächenkontakte 41 auf, die entlang einer y-Richtung aufeinander folgen und sich entlang einer Wachstumsrichtung G der Halbleiterschichtenfolge 2 in einer gemeinsamen Ebene befinden. Die als Spiegel wirkenden, metallischen Flächenkontakte 41 stehen in direktem Kontakt zur Halbleiterschichtenfolge 2 und sind entlang der y-Richtung voneinander beabstandet. Die Flächenkontakte 41 sind unabhängig voneinander elektrisch ansteuerbar. Jeder der Flächenkontakte 41 ist über Durchkontaktierungen 44 mit einer elektrischen Anschlussfläche 33 an einer dem Trägersubstrat 6 abgewandten Unterseite 8 des Halbleiterbauteils 1 verbunden.The first contact structure 31 has three surface contacts 41 which follow each other along a y-direction and along a growth direction G the semiconductor layer sequence 2 located in a common plane. The metallic surface contacts acting as mirrors 41 are in direct contact with the semiconductor layer sequence 2 and are spaced apart along the y-direction. The surface contacts 41 are electrically controllable independently of each other. Each of the surface contacts 41 is via vias 44 with an electrical connection surface 33 on a carrier substrate 6 opposite bottom 8th of the semiconductor device 1 connected.

Ausgehend von Anschlussflächen 33 für die zweite Kontaktstruktur 32 erstrecken sich Durchkontaktierungen 44 bis an drei Kontaktstege 34. Die Kontaktstege 34 erstrecken sich entlang der y-Richtung durchgehend über die Halbleiterschichtenfolge 2 hinweg. Die drei Kontaktstege 34 sind über die Anschlussflächen 33 der zweiten Kontaktstruktur 32 elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar. Ausgehend von den Kontaktstegen 34 erstrecken sich Kontaktzapfen 42 durch die Flächenkontakte 41, durch den ersten Schichtbereich 21 und durch die aktive Zone 23 hindurch bis in den zweiten Schichtbereich 22 und enden in diesem. Dabei sind pro Flächenkontakt 41 bevorzugt drei Kontaktzapfen 42 vorhanden.Starting from connection surfaces 33 for the second contact structure 32 extend vias 44 up to three contact bridges 34 , The contact bridges 34 extend continuously along the y-direction over the semiconductor layer sequence 2 time. The three contact bridges 34 are above the pads 33 the second contact structure 32 can be driven independently of each other electrically. Starting from the contact bridges 34 contact pins extend 42 through the surface contacts 41 , through the first layer region 21 and through the active zone 23 through to the second layer area 22 and end in this. Here are per area contact 41 preferably three contact pins 42 available.

Durch die drei Flächenkontakte 41 mit je drei Kontaktzapfen 42 ergeben sich insgesamt neun Leuchtbereiche 5. Zwischen benachbarten Flächenkontakten 41 sind die Leuchtbereiche 5 scharf gegeneinander abgegrenzt, da der erste Schichtbereich 21 eine nur vernachlässigbare elektrische Querleitfähigkeit aufzeigt, so dass in Draufsicht gesehen neben den Flächenkontakten 41 kein signifikanter Stromfluss erzeugt. Entlang der y-Richtung weist ein Lichtstrom P somit für jeden der Flächenkontakte 41einen rechteckförmigen Verlauf auf, siehe die schematische Illustration in 1E, oben.Through the three surface contacts 41 with three contact pins 42 results in a total of nine lighting areas 5 , Between adjacent surface contacts 41 are the light areas 5 sharply delimited from one another, since the first layer region 21 exhibits only an insignificant electrical transverse conductivity, so that viewed in plan view, in addition to the surface contacts 41 no significant current flow generated. Along the y-direction has a luminous flux P Thus, for each of the surface contacts 41a rectangular shape, see the schematic illustration in 1E , above.

Da der zweite Schichtbereich 22 eine gute laterale Stromleitfähigkeit aufweist, gehen die Leuchtbereiche 5 entlang der x-Richtung, entlang der sich die Flächenkontakte 41 durchgehend erstrecken, fließend ineinander über. Eine entsprechende Verteilung des Lichtstroms P ist in 1E, untere Hälfte, veranschaulicht. Die durchgezogene, die Strich-Linie sowie die Strich-Punkt-Linie geben dabei den Lichtstrom von einzelnen Kontaktzapfen 42 entlang der x-Richtung an, Entsprechendes gilt hinsichtlich der Flächenkontakte 41 entlang der y-Richtung.Because the second layer area 22 has a good lateral Stromleitfähigkeit go, the luminous areas 5 along the x-direction, along which the surface contacts 41 extend continuously, merging into each other. A corresponding distribution of the luminous flux P is in 1E , lower half, illustrated. The solid, the dashed line and the dash-dot line give the luminous flux of individual contact pins 42 along the x-direction, the same applies with regard to the surface contacts 41 along the y-direction.

Mit anderen Worten sind die Flächenkontakte 41 als Spaltenkontakte entlang der x-Richtung und die Kontaktstege 34 als Zeilenkontakte entlang der y-Richtung ausgeführt. Über eine entsprechende Kontaktierung und Gestaltung der Anschlussflächen 33 lassen sich die einzelnen Leuchtbereiche 5 individuell oder in Gruppen ansteuern. Dabei ist es möglich, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, dass eine lediglich vereinfachte elektrische Verschaltung erfolgt, so dass nur bestimmte Segmentbilder und damit bestimmte Kombinationen von im Betrieb leuchtenden Leuchtbereichen möglich sind. Durch die vergleichsweise geringe Anzahl an Anschlussflächen, beispielsweise maximal neun oder sechs Anschlussflächen 33, ist eine einfache anwendungsorientierte Verschaltung möglich.In other words, the surface contacts 41 as column contacts along the x-direction and the contact webs 34 as line contacts along the y-direction. About a corresponding contact and design of the pads 33 The individual lighting areas 5 can be controlled individually or in groups. It is possible, as in all other embodiments, that only a simplified electrical interconnection takes place, so that only certain segment images and thus certain combinations of glowing in operation lighting areas are possible. Due to the comparatively small number of connection surfaces, for example a maximum of nine or six connection surfaces 33 , a simple application-oriented interconnection is possible.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind in 1 elektrische Isolationsschichten zwischen den Kontaktstrukturen 31, 32 nicht dargestellt. Über solche elektrischen Isolierungen sind Kurzschlüsse verhindert. In 1 ist lediglich eine elektrisch isolierende Trägerschicht 61 illustriert, an der sich die Kontaktflächen 33 befinden.To simplify the illustration are in 1 electrical insulation layers between the contact structures 31 . 32 not shown. About such electrical insulation short circuits are prevented. In 1 is only an electrically insulating carrier layer 61 illustrated, in which the contact surfaces 33 are located.

An einer der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite des Trägersubstrats 6 befindet sich bevorzugt eine weitere Trägerschicht 62. Ausgehend von der Trägerschicht 62 sind mehrere Optikelemente 75 jeweils in Form einer Sammellinse ausgebildet. Die Optikelemente 75 sind eineindeutig den Leuchtbereichen 5 zugeordnet. Die weitere Trägerschicht 62 mit den Optikelementen 75 befindet sich bevorzugt direkt an dem Trägersubstrat 6. Bei dem Trägersubstrat 6 handelt es sich bevorzugt um die das Halbleiterbauteil 1 mechanisch tragende und stützende Komponente.At one of the semiconductor layer sequence 2 opposite side of the carrier substrate 6 is located preferably a further carrier layer 62 , Starting from the carrier layer 62 are several visual elements 75 each formed in the form of a converging lens. The optical elements 75 are one-to-one with the lighting areas 5 assigned. The further carrier layer 62 with the optical elements 75 is preferably located directly on the carrier substrate 6 , In the carrier substrate 6 it is preferably the semiconductor device 1 mechanically supporting and supporting component.

In der 1D ist eine zur 1A alternative Anordnung der elektrischen Anschlussflächen 33 illustriert.In the 1D is one to 1A alternative arrangement of the electrical connection surfaces 33 illustrated.

Auch beim Ausführungsbeispiel der 2, siehe die perspektivischen Darstellungen in den 2A, 2B und 2C, sind die Kontaktstrukturen 31, 32 analog zu 1 gestaltet. Zusätzlich ist ein Gitterrahmen 7 vorhanden. Der Gitterrahmen 7 ist beispielsweise durch ein Galvanisieren auf einer Saatschicht und/oder mit einem Maskenverfahren erzeugt.Also in the embodiment of 2 , see the perspective views in the 2A . 2 B and 2C , are the contact structures 31 . 32 analogous to 1 designed. In addition, a grid frame 7 available. The grid frame 7 is produced, for example, by plating on a seed layer and / or with a masking process.

Durch den Gitterrahmen 7 sind Maschen 71 definiert. Die Maschen 71 sind den Leuchtbereichen 5 bevorzugt eineindeutig zugeordnet. Insbesondere ist der Gitterrahmen 7 direkt an dem Trägersubstrat 6, an einer der Halbleiterschichtenfolge 2 abgewandten Seite, aufgebracht. Eine Dicke des Gitterrahmens 7 in Richtung weg von dem Trägersubstrat 6 liegt zum Beispiel bei mindestens 100 µm und/oder bei höchstens 300 µm. Eine Stegbreite von Stegen des Gitterrahmens 7 liegt etwa bei mindestens 5 µm oder 10 µm und/oder bei höchstens 50 % einer Periode der Maschen 71 in x-Richtung und/oder in y-Richtung. Die quadratischen oder rechteckigen Maschen 71 besitzen ein Seitenverhältnis, das dem des auszuleuchtenden Zielbereichs entspricht, bevorzugt ein Seitenverhältnis von 4:3 oder 16:9 oder dem Seitenverhältnis des auszuleuchtenden Segments. Bei 3 × 3 Leuchtbereichen 5 in der Halbleiterschichtenfolge 2 entspricht somit der Gitterrahmen 7 einer Segmentierung ebenfalls von 3 × 3.Through the grid frame 7 are meshes 71 Are defined. The stitches 71 are the lighting areas 5 preferably assigned one-to-one. In particular, the grid frame 7 directly on the carrier substrate 6 , on one of the semiconductor layer sequence 2 opposite side, applied. A thickness of the grid frame 7 in the direction away from the carrier substrate 6 is for example at least 100 microns and / or at most 300 microns. A web width of webs of the lattice frame 7 is about at least 5 microns or 10 microns and / or at most 50% of a period of the mesh 71 in the x-direction and / or in the y-direction. The square or rectangular mesh 71 have an aspect ratio corresponding to that of the target area to be illuminated, preferably an aspect ratio of 4: 3 or 16: 9 or the aspect ratio of the segment to be illuminated. At 3 × 3 lighting areas 5 in the semiconductor layer sequence 2 thus corresponds to the grid frame 7 a segmentation also of 3 × 3.

Abweichend von der Darstellung in 2 und wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, können die einzelnen Maschen 71, auch als Segmente bezeichnet, unterschiedliche Größen besitzen, um etwa eine höhere Homogenität eines Leuchtbilds zu erreichen. Die Maschen 71 sowie die Leuchtbereiche 5 weisen bevorzugt die gleichen Seitenverhältnisse auf wie das zu erzeugende Leuchtmuster im Fernfeld.Deviating from the illustration in 2 and as in all other embodiments possible, the individual meshes 71 , also referred to as segments, have different sizes in order to achieve approximately a higher homogeneity of a light image. The stitches 71 as well as the light areas 5 preferably have the same aspect ratios as the light pattern to be generated in the far field.

Der bevorzugt metallische Gitterrahmen 7 zeigt bevorzugt eine hohe Reflektivität für das erzeugte Licht auf, beispielsweise eine Reflektivität von mindestens 85 % oder 90 %, gemittelt über die erzeugten Wellenlängen. Oberflächen des Gitterrahmens 7 können spekular reflektierend oder diffus reflektierend gestaltet sein.The preferred metallic grid frame 7 preferably exhibits a high reflectivity for the generated light, for example a reflectivity of at least 85% or 90%, averaged over the generated wavelengths. Surfaces of the grid frame 7 may be specularly reflective or diffusely reflective.

Optional, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, sind alle Seitenflächen der zuvor genannten Komponenten von einem Außenreflektor 73 umgeben. Bei dem Außenreflektor handelt es sich gemäß 2 um einen Verguss aus einem transparenten Matrixmaterial mit lichtstreuenden und/oder reflektierenden Partikeln. Insbesondere ist der Außenreflektor 73 durch einen Silikonverguss mit Titandioxidpartikeln gebildet.Optionally, as in all other embodiments, all side surfaces of the aforementioned components are of an outer reflector 73 surround. The outer reflector is according to 2 a potting of a transparent matrix material with light-scattering and / or reflective particles. In particular, the outer reflector 73 formed by a silicon casting with titanium dioxide particles.

In 3 sind weitere Ausführungsbeispiele des Halbleiterbauteils 1 illustriert. Dabei sind die Kontaktstrukturen nur vereinfacht dargestellt.In 3 are further embodiments of the semiconductor device 1 illustrated. The contact structures are shown only simplified.

In der Schnittansicht in 3A ist zu sehen, dass die Halbleiterschichtenfolge 2 zwischen benachbarten Leuchtbereichen 5 unterteilt und somit strukturiert ist und dass optional zwischen benachbarten Leuchtbereichen 5 eine optische Isolationsschicht 67 vorhanden ist. Weiterhin sind schematisch elektrische Isolationsschichten 66 dargestellt, durch die die Kontaktstrukturen 31, 32 voneinander elektrisch isoliert sind. Anders als in 2 ist der Außenreflektor 73 durch eine metallische, reflektierende Beschichtung gebildet, wobei in jedem der Ausführungsbeispiel anstelle der metallischen Beschichtung auch ein reflektierender Verguss vorhanden sein kann und umgekehrt. Zwischen dem Außenreflektor 73 und der Halbleiterschichtenfolge 2 befindet sich bevorzugt eine nicht gezeichnete elektrische Isolationsschicht, um elektrische Kurzschlüsse zu verhindern.In the sectional view in 3A it can be seen that the semiconductor layer sequence 2 between adjacent lighting areas 5 divided and thus structured and that optional between adjacent lighting areas 5 an optical isolation layer 67 is available. Furthermore, schematically electrical insulation layers 66 represented by the contact structures 31 . 32 are electrically isolated from each other. Unlike in 2 the outer reflector 73 is formed by a metallic, reflective coating, wherein in each embodiment, instead of the metallic coating, a reflective potting may be present and vice versa. Between the outer reflector 73 and the semiconductor layer sequence 2 There is preferably a not shown electrical insulation layer to prevent electrical short circuits.

In der Draufsicht der 3B ist zu sehen, dass pro Leuchtbereich 5 und Masche 71 mehrere der Kontaktzapfen 42 der zweiten Kontaktstruktur 32 vorhanden sind. Dem gegenüber sind in den 1 und 2 pro Leuchtbereich 5 nur genau ein Kontaktzapfen 42 vorhanden. Beide Konstellationen, mit einem oder mit mehreren Kontaktzapfen 42 pro Leuchtbereich 5, können entsprechend in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen.In the plan view of 3B you can see that per lighting area 5 and mesh 71 several of the contact pins 42 the second contact structure 32 available. Opposite are in the 1 and 2 per lighting area 5 just one contact pin 42 available. Both constellations, with one or more contact pins 42 per lighting area 5 , may be present in all other embodiments accordingly.

In der Schnittdarstellung der 3C ist illustriert, dass der Gitterrahmen 7 und damit die Maschen 71 in dem Trägersubstrat 6 ausgebildet sind. Die hinsichtlich des separat aufgebrachten Gitterrahmens 7 erläuterten Aspekte gelten gleichermaßen für den aus dem Trägersubstrat 6 herausgearbeiteten Gitterrahmen 7 der 3C, der gleichermaßen in allen anderen Ausführungsbeispielen entsprechend anwendbar ist.In the sectional view of 3C is illustrated that the grid frame 7 and with it the stitches 71 in the carrier substrate 6 are formed. With regard to the separately applied grid frame 7 explained aspects apply equally to that from the carrier substrate 6 elaborated grid frame 7 of the 3C which is equally applicable in all other embodiments.

In 4 ist illustriert, dass die Maschen 71 mit einem Optikmedium 72a, 72b ausgefüllt sind. Das Optikmedium 72a umfasst einen Leuchtstoff etwa zur Erzeugung von warmweißen Licht und das Optikmedium 72b einen anderen Leuchtstoff oder eine andere Leuchtstoffmischung zur Erzeugung von kaltweißem Licht. Abweichend hiervon können alle Maschen 71 mit dem gleichen Leuchtstoff oder der gleichen Leuchtstoffmischung ausgefüllt sein. Die Optikmedien 72a, 72b können anorganische Leuchtstoffe wie YAG:Ce und/oder Quantenpunkte enthalten. Das Optikmedium 72a, 72b wird beispielsweise über eine Rakeltechnik eingebracht. Durch den Gitterrahmen 7 ist ein optisches Übersprechen zwischen benachbarten Optikmedien 72a, 72b und/oder zwischen benachbarten Leuchtbereichen reduziert.In 4 is illustrated that the stitches 71 are filled with an optical medium 72a, 72b. The optical medium 72a comprises a phosphor for producing warm white light, for example Optics 72b another phosphor or other fluorescent mixture for producing cold white light. Deviating from this, all meshes 71 be filled with the same phosphor or the same phosphor mixture. The optical media 72a, 72b may include inorganic phosphors such as YAG: Ce and / or quantum dots. The optical medium 72a, 72b is introduced, for example, via a doctor blade technique. Through the grid frame 7 is an optical crosstalk between adjacent optical media 72a, 72b and / or reduced between adjacent luminous areas.

Bevorzugt befindet sich über dem Gitterrahmen 7 wie in den 1 und 2 ein Feld mit den Optikelementen, in 4 nicht gezeichnet. Durch die Optikelemente und die optionale weitere Trägerschicht lässt sich das Optikmedium 72a, 72b versiegeln und vor Umwelteinflüssen schützen. Dabei wird, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, ein Abstand der Optikelemente zur Halbleiterschichtenfolge 2 bevorzugt durch das Trägersubstrat 6 zusammen mit dem Gitterrahmen 7 definiert.Preferably located above the grid frame 7 like in the 1 and 2 a field with the optical elements, in 4 not drawn. Due to the optical elements and the optional further carrier layer, the optical media 72a, 72b can be sealed and protected against environmental influences. In this case, as in all other embodiments, a distance of the optical elements to the semiconductor layer sequence 2 preferably by the carrier substrate 6 along with the grid frame 7 Are defined.

Durch einen Außenreflektor 73 kann der eigentliche Halbleiterchip, gebildet durch das Trägersubstrat 6 und die Halbleiterschichtenfolge 2, einen Lichtkasten bilden. Abweichend von der Darstellung in 4 ist es möglich, ebenso wie in allen anderen Ausführungsbeispielen, dass sich an dem Trägersubstrat 6 ein Spiegel, beispielsweise ein Bragg-Spiegel, befindet. Über einen solchen Spiegel kann etwa blaues Licht aus der Halbleiterschichtenfolge 2 zu den Maschen 71 gelangt, aber beispielsweise konvertiertes Licht nicht zurück zur Halbleiterschichtenfolge 2.Through an exterior reflector 73 can the actual semiconductor chip, formed by the carrier substrate 6 and the semiconductor layer sequence 2 to make a light box. Deviating from the illustration in 4 it is possible, as in all other embodiments, that on the carrier substrate 6 a mirror, such as a Bragg mirror, is located. About such a mirror can be about blue light from the semiconductor layer sequence 2 to the mesh 71 but, for example, converted light does not return to the semiconductor layer sequence 2 ,

In 5 sind Draufsichten auf verschiedene Ausführungsbeispiele des Gitterrahmens 7 gezeigt. Gemäß 5A ist ein offenes Gitter gebildet, das lediglich benachbarte Maschen 71 voneinander abgrenzt. Dem gegenüber sind in den 5B bis 5E je geschlossene Gitterrahmen 7 illustriert, die in Draufsicht gesehen auch einen umlaufenden Rand bilden.In 5 are plan views of various embodiments of the grid frame 7 shown. According to 5A is an open grid formed, the only adjacent mesh 71 separated from each other. Opposite are in the 5B to 5E each closed grid frame 7 illustrated, seen in plan view also form a peripheral edge.

Dabei können rechteckige Gitterrahmen 7 Verwendung finden, siehe die 5A und 5C, oder auch ellipsoide Gitterrahmen 7, vergleiche die 5B und 5D. Auch komplexere Gestaltungen, etwa kreuzförmige Anordnungen wie in 5E, können zum Einsatz kommen.It can rectangular grid frame 7 Find use, see the 5A and 5C , or ellipsoidal grid frame 7 , compare that 5B and 5D , Even more complex designs, such as cross-shaped arrangements as in 5E , can be used.

In den Schnittdarstellungen der 6 ist illustriert, dass die Optikelemente 75 ausmittig aufgebracht sind. Hierdurch werden die Hauptabstrahlrichtungen der emittierten Lichts L, symbolisiert durch Pfeile, gegenüber der Wachstumsrichtung G verkippt. Die ist gemäß 6A durch ausmittig aufgebrachte Sammellinsen und gemäß 6B durch Prismen realisiert. Die Oberflächen der Optikelemente 75 können, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, sphärisch, asphärisch, toroidisch oder quadrantensymmetrisch-polynomisch ausgebildet sein.In the sectional views of the 6 is illustrated that the optical elements 75 are applied outwardly. As a result, the main emission directions of the emitted light L , symbolized by arrows, opposite to the direction of growth G tilted. That is according to 6A by centrally applied converging lenses and according to 6B realized by prisms. The surfaces of the optical elements 75 can, as in all other embodiments, be spherical, aspherical, toroidal or quadrant symmetric polynomial.

Die Optikelemente 75 können größer als die Maschen 71 sein. Ebenso können zwischen den Optikelementen 75 planare Bereiche vorhanden sein, sodass nur ein Teil des abgestrahlten Lichtes das zugehörige Optikelement 75 durchläuft und somit eine diffuse Hintergrundstrahlung einer durch die Optikelemente 75 geformten, zum Beispiel kollimierten, Strahlung überlagert wird. Eine mit den Optikelementen 75 bedeckte Fläche beträgt bevorzugt mindestens 30 % oder 50 % und/oder höchstens 90 % oder 80 % der Gesamtfläche.The optical elements 75 can be bigger than the stitches 71 be. Likewise, between the optical elements 75 planar areas are present so that only a part of the radiated light, the associated optical element 75 passes through and thus a diffuse background radiation through the optical elements 75 shaped, for example, collimated, radiation is superimposed. One with the optical elements 75 covered area is preferably at least 30% or 50% and / or at most 90% or 80% of the total area.

In 7 sind Ansichten auf der Rückseite 8 von Ausführungsbeispielen des Halbleiterbauteils 1 gezeigt. Gemäß 7A ist eine große Anschlussfläche 33 vorhanden und mehrere in einer Zeile angeordnete kleinere Anschlussflächen 33.In 7 are views on the back 8th of embodiments of the semiconductor device 1 shown. According to 7A is a big interface 33 present and several arranged in a row smaller pads 33rd

Gemäß 7B befinden sich die Anschlussflächen 33 für die zweite Kontaktstruktur 32 an einer Seite und die Anschlussflächen 33 für die erste Kontaktstruktur 31 an einer anderen Seite mit unterschiedlichen Größen.According to 7B are the connection surfaces 33 for the second contact structure 32 on one side and the connection surfaces 33 for the first contact structure 31 on another page with different sizes.

Gemäß 7C ist optional eine große Anschlussfläche für eine Wärmesenke 81 vorhanden. Beiderseits der Wärmesenke 81 befinden sich die Anschlussflächen 33 für die Kontaktstrukturen 31, 32.According to 7C is optionally a large connection surface for a heat sink 81 available. On both sides of the heat sink 81 are the connection surfaces 33 for the contact structures 31 . 32 ,

Optional können, anders als dargestellt, Markierungen zum verpolsicheren Anschließen und Montieren des Halbleiterbauteils 1 vorhanden sein.Optionally, unlike shown, markings for polarity reversal connecting and mounting of the semiconductor device 1 to be available.

In 8 ist ein Ausführungsbeispiel eines mobilen Bildaufnahmegeräts 10 gezeigt. Bei dem Bildaufnahmegerät 10 handelt es sich beispielsweise um ein Mobiltelefon. Neben dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil 1 weist das Bildaufnahmegerät 10 bevorzugt zusätzlich zumindest einen Sensor 11 auf, beispielsweise ein CCD-Feld. Ferner ist optional ein Display 12 vorhanden.In 8th is an embodiment of a mobile imaging device 10 shown. In the image recorder 10 For example, it is a mobile phone. In addition to the semiconductor device described here 1 has the image capture device 10 additionally prefers at least one sensor 11 on, for example, a CCD field. Furthermore, an optional display 12 available.

Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Dickenverhältnisse, Längenverhältnisse und Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.Unless otherwise indicated, the components shown in the figures preferably each directly follow one another in the order indicated. Layers that are not in contact with the figures are spaced apart from each other. As far as lines are drawn parallel to each other, the corresponding surfaces are also aligned parallel to each other. Also, unless otherwise indicated, the relative thickness ratios, aspect ratios and positions of the drawn components relative to one another are correctly represented in the figures.

Die hier beschriebene 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 Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: optoelektronisches Halbleiterbauteiloptoelectronic semiconductor device
22: HalbleiterschichtenfolgeSemiconductor layer sequence
2121: erster Schichtbereich (p-leitendend)first layer area (p-type conducting)
2222: zweiter Schichtbereich (n-leitendend)second layer area (n-type conducting)
2323: aktive Zoneactive zone
3131: erste elektrische Kontaktstruktur für die p-Seitefirst electrical contact structure for the p-side
3232: zweite elektrische Kontaktstruktur für die n-Seitesecond electrical contact structure for the n-side
3333: elektrische Anschlussflächeelectrical connection surface
3434: Kontaktsteg der zweiten elektrischen KontaktstrukturContact web of the second electrical contact structure
4141: Flächenkontaktsurface contact
4242: KontaktzapfenContact pin
4444: Durchkontaktierungvia
55: Leuchtbereichlight area
66: Trägersubstratcarrier substrate
6161: elektrisch isolierende Trägerschichtelectrically insulating carrier layer
6262: weitere Trägerschichtadditional carrier layer
6666: elektrische Isolationsschichtelectrical insulation layer
6767: optische Isolationsschichtoptical isolation layer
77: Gitterrahmenlattice frame
7171: Masche des GitterrahmensMesh of the grid frame
7272: Optikmediumoptical medium
7373: Außenreflektorexternal reflector
7575: Optikelementoptical element
88th: Unterseitebottom
8181: Wärmesenkeheat sink
1010: mobiles Bildaufnahmegerätmobile image capture device
1111: Sensorsensor
1212: Displaydisplay
GG: Wachstumsrichtung der HalbleiterschichtenfolgeGrowth direction of the semiconductor layer sequence
LL: Lichtlight
PP: LichtstromLuminous flux

Claims

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) mit - einer Halbleiterschichtenfolge (2) mit einer aktiven Zone (23) zur Erzeugung von Licht zwischen einem ersten Schichtbereich (21) und einem zweiten Schichtbereich (22), - einer ersten elektrischen Kontaktstruktur (31), über die der erste Schichtbereich (21) elektrisch kontaktiert ist, und - einer zweiten elektrischen Kontaktstruktur (32), über die der zweite Schichtbereich (22) elektrisch kontaktiert ist, wobei - die erste Kontaktstruktur (31) mindestens einen Flächenkontakt (41) umfasst, der sich direkt an der Halbleiterschichtenfolge (2) befindet und über den sich die Halbleiterschichtenfolge (2) durchgehend hinweg erstreckt, - die zweite Kontaktstruktur (32) mindestens zwei elektrisch unabhängig ansteuerbare Kontaktzapfen (42) umfasst, die sich von einer Seite der Halbleiterschichtenfolge (2), an der sich die erste Kontaktstruktur (31) befindet, durch den Flächenkontakt (41), den ersten Schichtbereich (21) und die aktive Zone (23) hindurch in den zweiten Schichtbereich (22) erstrecken, und - durch die elektrisch unabhängig ansteuerbaren Kontaktzapfen (42) über den Flächenkontakt (41) hinweg im Betrieb in Draufsicht gesehen fließend ineinander übergehende Leuchtbereiche (5) realisiert sind.Optoelectronic semiconductor device (1) with a semiconductor layer sequence having an active zone for generating light between a first layer region and a second layer region - A first electrical contact structure (31) via which the first layer region (21) is electrically contacted, and - A second electrical contact structure (32) via which the second layer region (22) is electrically contacted, wherein the first contact structure comprises at least one surface contact which is located directly on the semiconductor layer sequence and over which the semiconductor layer sequence extends continuously; - The second contact structure (32) comprises at least two electrically independently controllable contact pins (42) extending from one side of the semiconductor layer sequence (2) where the first contact structure (31) is located, through the surface contact (41), the first layer region (21) and the active zone (23) extend into the second layer region (22), and - By the electrically independently controllable contact pin (42) over the surface contact (41) seen in operation in plan view flowing into each other merging luminous areas (5) are realized.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, das mehrere der Flächenkontakte (41) umfasst, sodass die Flächenkontakte (41) nebeneinander angeordnet sind, wobei zumindest manche der Flächenkontakte (41) elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, comprising a plurality of the surface contacts (41), so that the surface contacts (41) are arranged next to one another, wherein at least some of the surface contacts (41) are electrically independently controllable.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem jedem der Flächenkontakte (41) mehrere der Kontaktzapfen (42) zugeordnet sind, sodass jeder der Flächenkontakte (41) mehrere der Leuchtbereiche (5) aufweist, wobei die Flächenkontakte (41) in Form von Spaltenkontakten und die Kontaktzapfen (42) in Form von Zeilenkontakten gestaltet sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, in which a plurality of the contact pins (42) are assigned to each of the surface contacts (41), so that each of the surface contacts (41) has a plurality of the luminous regions (5), wherein the surface contacts (41) in the form of column contacts and the contact pins (42) are designed in the form of line contacts.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich alle elektrischen Anschlussflächen (33) zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauteils (1) an einer der Halbleiterschichtenfolge (2) abgewandten Seite der Flächenkontakte (41) befinden.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which all the electrical connection surfaces (33) for the external electrical contacting of the semiconductor component (1) on one of the semiconductor layer sequence (2) facing away from the surface contacts (41).

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die zweite Kontaktstruktur (32) mehrere Kontaktstege (34) zur lateralen Stromverteilung umfasst, wobei sich die Kontaktstege (34) entlang einer Wachstumsrichtung (G) der Halbleiterschichtenfolge (2) zwischen dem mindestens einen Flächenkontakt (41) und den Anschlussflächen (33) befinden.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, in which the second contact structure (32) comprises a plurality of contact webs (34) for lateral current distribution, wherein the contact webs (34) along a growth direction (G) of the semiconductor layer sequence (2) between the at least one surface contact (41) and the pads (33) are located.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem je mehrere der Kontaktzapfen (42) über die Kontaktstege (34) der zweiten Kontaktstruktur (32) elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die Kontaktstege (34) zusammen mit dem mindestens einen Flächenkontakt (41) einen Spiegel für das im Betrieb erzeugte Licht bilden und dieser Spiegel in Draufsicht gesehen einen Anteil von mindestens 95 % einer Grundfläche der Halbleiterschichtenfolge (2) bedeckt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which a plurality of the contact pins (42) are electrically connected to one another via the contact webs (34) of the second contact structure (32), wherein the contact webs (34) together with the at least one surface contact (41) form a mirror for the light generated during operation and this mirror seen in plan view covers at least 95% of a base surface of the semiconductor layer sequence (2).

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Schichtbereich (21) p-leitend und der zweite Schichtbereich (22) n-leitend ist und die Halbleiterschichtenfolge (2) auf dem Materialsystem AlInGaN basiert, sodass eine laterale Leitfähigkeit des ersten Schichtbereichs (21) vernachlässigbar ist, wobei über den zweiten Schichtbereich (22) eine laterale Stromverteilung erfolgt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the first layer region (21) is p-conducting and the second layer region (22) is n-conductive and the semiconductor layer sequence (2) is based on the AlInGaN material system such that a lateral conductivity of the first layer region (21) is negligible, wherein over the second layer region (22) takes place a lateral current distribution.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Halbleiterschichtenfolge (2) durchgehend über alle Flächenkontakte (41) und Leuchtbereiche (5) mit einer gleichbleibenden Dicke hinweg erstreckt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, in which the semiconductor layer sequence (2) extends continuously over all surface contacts (41) and luminous regions (5) with a constant thickness.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Trägersubstrat (6) umfasst, wobei das Trägersubstrat (6) ein lichtdurchlässiges Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge (2) ist, das sich durchgehend und vollständig über die Halbleiterschichtenfolge (2) hinweg erstreckt, sodass mindestens 90 % des im Betrieb erzeugten Lichts das Halbleiterbauteil (1) durch das Trägersubstrat (6) hindurch verlässt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, which comprises a carrier substrate (6), wherein the carrier substrate (6) is a translucent growth substrate for the semiconductor layer sequence (2) which extends continuously and completely over the semiconductor layer sequence (2) such that at least 90% of the light generated in operation drives the semiconductor device (1) through the carrier substrate (6 ) leaves through.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein einen strahlungsundurchlässigen Gitterrahmen (7) an einer den Kontaktstrukturen (31, 32) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) umfasst, wobei einzelne Maschen (71) des Gitterrahmens (7) eineindeutig den Leuchtbereichen (5) zugeordnet sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, which comprises a radiation-impermeable lattice frame (7) on a side of the semiconductor layer sequence (2) facing away from the contact structures (31, 32), wherein individual meshes (71) of the lattice frame (7) are uniquely associated with the luminous regions (5).

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Maschen (71) mindestens teilweise von einem Optikmedium (72), das einen Leuchtstoff, einen Filterstoff und/oder ein Streumittel beinhaltet, ausgefüllt sind, wobei ferner ein Außenreflektor (73) vorhanden ist, der sich in Draufsicht gesehen ringsum um die Halbleiterschichtenfolge (2) erstreckt, sodass das Halbleiterbauteil (1) nur an einer den Kontaktstrukturen (31, 32) abgewandten Seite der Halbleiterschichtenfolge (2) das im Betrieb erzeugte Licht abstrahlt.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, in which the meshes (71) are at least partially filled by an optical medium (72) containing a phosphor, a filter cloth and / or a scattering agent, wherein there is further provided an outer reflector (73) which extends around the semiconductor layer sequence (2) as seen in plan view, such that the semiconductor component (1) only operates on a side of the semiconductor layer sequence (2) facing away from the contact structures (31, 32) generated light radiates.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner mehrere Optikelemente (75) umfasst, wobei die Optikelemente (75) eineindeutig den Leuchtbereichen (5) zugeordnet sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, further comprising a plurality of optical elements (75), wherein the optical elements (75) are uniquely associated with the luminous areas (5).

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem zumindest manche der Optikelemente (75) so auf den zugeordneten Leuchtbereichen (5) angebracht sind, sodass optischen Achsen der Optikelemente (75) schräg zur Halbleiterschichtenfolge (2) orientiert sind.Optoelectronic semiconductor component (1) according to the preceding claim, in which at least some of the optical elements (75) are mounted on the associated luminous regions (5) so that optical axes of the optical elements (75) are oriented obliquely to the semiconductor layer sequence (2).

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zwischen einschließlich 3 und 25 der Flächenkontakte (41) und zwischen einschließlich 6 und 150 der Kontaktzapfen (42) umfasst und pro Flächenkontakt (41) zwischen einschließlich 2 und 8 der Kontaktzapfen (42) vorhanden sind, wobei laterale Abmessungen der Flächenkontakte (41) zwischen einschließlich 25 µm × 100 µm und 500 µm × 1,5 mm betragen.Optoelectronic semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, including between 3 and 25 of the surface contacts (41) and between 6 and 150 inclusive of the contact pins (42) and per surface contact (41) between and including 2 and 8 of the contact pins (42) are present wherein lateral dimensions of the surface contacts (41) are between 25 μm × 100 μm and 500 μm × 1.5 mm inclusive.

Optoelektronisches Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das für ein Blitzlicht in einem mobilen Bildaufnahmegerät (10) vorgesehen ist.Optoelectronic semiconductor device (1) according to one of the preceding claims, which is provided for a flash in a mobile image recording device (10).