DE112019007731T5

DE112019007731T5 - Optoelektronischer halbleiterchip mit einem kontaktelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips

Info

Publication number: DE112019007731T5
Application number: DE112019007731.7T
Authority: DE
Inventors: Roberto Dossi; Massimo Cataldo MAZZILLO
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2019-09-18
Filing date: 2019-09-18
Publication date: 2022-06-09
Also published as: US20220344899A1; KR20220041215A; KR102612511B1; WO2021052574A1; CN114128066A

Abstract

Ein optoelektronischer Halbleiterchip (10) umfasst einen Halbleiterkörper (100) mit mehreren aktiven Gebieten (110), die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, wobei die mehreren aktiven Gebiete (110) in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Der optoelektronische Halbleiterchip (10) umfasst ferner ein leitfähiges Element (120), das konfiguriert ist, um mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete elektrisch miteinander zu verbinden, wobei das leitfähige Element (120) über einer ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörper (100). Der optoelektronische Halbleiterchip (10) umfasst ferner ein Kontaktelement (125), das sich von der ersten Hauptoberfläche (101) zu einer zweiten Hauptoberfläche (102) des Halbleiterkörpers (100) erstreckt und mit mindestens einem der aktiven Gebiete (110) über ein Kontaktmaterial (122) über der ersten Hauptoberfläche (101), und ein optisches Element (130), das über der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.

Description

In mobilen Kommunikationsgeräten werden zunehmend Laserlichtquellen wie Halbleiterlaserdioden eingesetzt. Beispielsweise sind diese Laserdioden als oberflächenemittierende Laser ausgeführt, d. h. als Laserdioden, bei denen das erzeugte Laserlicht über eine Hauptoberfläche eines Halbleiterkörpers emittiert wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten optoelektronischen Halbleiterchip bereitzustellen. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips bereitzustellen.
Gemäß Ausführungsformen wird die obige Aufgabe durch den beanspruchten Gegenstand gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Gemäß Ausführungsbeispielen umfasst ein optoelektronischer Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit mehreren aktiven Gebieten, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, wobei die mehreren aktiven Gebiete in einer horizontalen Ebene angeordnet sind. Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst ferner ein leitfähiges Element, das eingerichtet ist, um mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete elektrisch miteinander zu verbinden, wobei das leitfähige Element über einer ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst ferner ein Kontaktelement, das sich von der ersten Hauptoberfläche zu einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt und über ein Kontaktmaterial über der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers mit mindestens einem der aktiven Gebiete elektrisch verbunden ist, und ein optisches Element, das über der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist.
Das optische Element kann eine an einem Träger befestigte Linse umfassen.
Beispielsweise kann das optische Element über der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet sein, so dass ein Zwischenraum zwischen dem optischen Element und der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers gebildet ist. Der Träger kann Teil eines Gehäuses des optoelektronischen Halbleiterchips sein.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Linse auf einer dem Halbleiterkörper zugewandten Seite des optischen Elements angeordnet. Alternativ kann die Linse auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des optischen Elements angeordnet sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip kann ferner ein Abstandshaltermaterial umfassen, wobei das Abstandshaltermaterial über Abschnitten der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers angeordnet ist, wobei weitere Abschnitte der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers von dem Abstandshaltermaterial nicht bedeckt sind. Das optische Element kann über das Abstandshaltermaterial an der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers befestigt sein.
Gemäß Ausführungsformen kann der optoelektronische Halbleiterchip eine Vielzahl von Laserdioden umfassen, wobei zumindest einige der aktiven Gebiete einen Teil der Laserdioden bilden.
Zum Beispiel können die Laserdioden oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator sein.
Der Halbleiterkörper kann ein Halbleitersubstrat und epitaktisch gewachsene Halbleiterschichten über dem Halbleitersubstrat umfassen, wobei die epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten eine erste Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen. Das aktive Gebiet kann einen Teil der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten bilden oder kann in den epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten angeordnet sein. Gemäß einer alternativen Interpretation können einige der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten das aktive Gebiet bilden. Das aktive Gebiet kann zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet sein.
Der optoelektronische Halbleiterchip kann ferner einen ersten Kontaktbereich aufweisen, der elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht verbunden ist, und einen zweiten Kontaktbereich, der elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden ist, wobei der erste und der zweite Kontaktbereich benachbart oder in enger räumlicher Beziehung zu einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats angeordnet sind.
Beispielsweise kann die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats einen Teil eines Gehäuses des optoelektronischen Halbleiterchips bilden.
Eine elektronische Vorrichtung umfasst den vorstehend definierten optoelektronischen Halbleiterchip. Beispielsweise kann die elektronische Vorrichtung aus der Gruppe ausgewählt sein, die einen Laufzeitsensor, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet, einen Computer, einen Laptop, einen Staubsauger oder ein anderes Haushaltsgerät, sanitäre oder sonstige Einrichtungen umfasst.
Gemäß Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips das Ausbilden eines Wafers, der einen Halbleiterkörper umfasst, umfassend das Bilden mehrerer aktiver Gebiete in einer horizontalen Ebene, wobei die aktiven Gebiete eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden eines leitfähigen Elements über einer ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers, wobei das leitfähige Element eingerichtet ist, mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete elektrisch miteinander zu verbinden. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden eines optischen Elements über der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers und das Ausbilden eines Kontaktelements, das sich von der ersten Hauptoberfläche zu einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt. Das Verfahren umfasst ferner das elektrische Verbinden des Kontaktelements mit einem Kontaktmaterial über der ersten Hauptoberfläche.
Das Verfahren kann ferner das Zerteilen des Wafers in einzelne Chips umfassen, nachdem das Kontaktelement mit einem Kontaktmaterial über der ersten Hauptoberfläche elektrisch verbunden worden ist.
Gemäß Ausführungsformen umfasst das Ausbilden des optischen Elements das Anbringen eines Trägers an dem Halbleiterkörper. Beispielsweise kann der Träger angebracht werden, bevor das Kontaktelement gebildet wird.
Gemäß Ausführungsformen kann der Träger eine Linse umfassen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann der Träger ohne Linse an dem Halbleiterkörper angebracht sein. Beispielsweise kann die Linse nach Durchführung weiterer Bearbeitungsschritte an dem Träger befestigt werden. Beispielsweise kann die Linse an dem Träger angebracht werden, nachdem das Kontaktelement ausgebildet worden ist und bevor der Wafer in einzelne Chips zerteilt wird.
Gemäß Ausführungsformen kann das Anbringen des Trägers an dem Halbleiterkörper das Ausbilden eines Abstandshaltermaterials über Abschnitten der ersten Hauptoberfläche und das freigelegt Lassen weiterer Abschnitte der ersten Hauptoberfläche und das Anbringen des Trägers an dem Abstandshaltermaterial umfassen.
Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung zu ermöglichen, und sind in dieser Beschreibung enthalten und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien. Weitere Ausführungsformen der Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile werden leicht erkannt, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
1A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterchips gemäß Ausführungsformen.
1B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Halbleiterchips gemäß weiteren Ausführungsformen.
Die 2A bis 2H veranschaulichen vertikale Querschnittsansichten eines Werkstücks beim Herstellen eines Halbleiterchips gemäß Ausführungsformen.
Die 3A bis 3C veranschaulichen vertikale Querschnittsansichten eines Werkstücks beim Herstellen eines Halbleiterchips gemäß weiteren Ausführungsformen.
4 fasst ein Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen.
5 ist eine schematische Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß Ausführungsformen.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen zur Veranschaulichung bestimmte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. In diesem Zusammenhang werden richtungsweisende Terminologien wie „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „über“, „auf“, „oberhalb“, „voreilend“, „nachlaufend“ usw. in Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen der Erfindung in einer Reihe von unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, wird die Richtungsterminologie zum Zwecke der Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. Es ist selbstverständlich, dass weitere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem durch die Ansprüche definierten Umfang abzuweichen.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschränkend. Insbesondere können Elemente der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen mit Elementen unterschiedlicher Ausführungsformen kombiniert werden.
Die in der folgenden Beschreibung verwendeten Begriffe „Wafer“ oder „Halbleitersubstrat“ können jede beliebige halbleiterbasierte Struktur umfassen, die eine Halbleiteroberfläche aufweist. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, z.B. getragen durch eine Halbleiterbasisunterlage, und weitere Halbleiterstrukturen umfassen. Beispielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleitermaterial aufgewachsen sein. Gemäß Ausführungsformen kann das zweite Halbleitersubstrat ein GaAs-Substrat, ein GaN-Substrat, ein GaP-Substrat oder ein Siliziumsubstrat sein.
Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direkten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Beispiele für Halbleitermaterialien, die zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignet sind, umfassen Nitrid-Verbindungshalbleiter, durch die z.B. ultraviolettes oder blaues Licht oder Licht mit längerer Wellenlänge kann erzeugt werden, wie beispielsweise GaN, InGaN, AIN, AlGaN, AlGaInN, AlGaInBN, Phosphid-Verbindungshalbleiter, durch die z.B. grünes oder längerwelliges Licht erzeugt werden kann, wie GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga₂O₃, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen dieser Materialien. Weitere Beispiele für Halbleitermaterialien können auch Silizium, Silizium-Germanium und Germanium sein. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung umfasst der Begriff „Halbleiter“ ferner organische Halbleitermaterialien.
Die Begriffe „lateral“ und „horizontal“, wie sie in dieser Beschreibung verwendet werden, sollen eine Ausrichtung parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers beschreiben. Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder eines Chips sein.
Der Begriff „vertikal“, wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, soll eine Ausrichtung beschreiben, die senkrecht zur ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers angeordnet ist.
Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „mit“, „enthaltend“, „aufweisen“, „umfassend“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein von angegebenen Elementen oder Merkmalen anzeigen, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.
Wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen die Begriffe „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht bedeuten, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt werden müssen - Zwischenelemente können zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sein. Der Begriff „elektrisch verbunden“ soll eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den elektrisch miteinander verbundenen Elementen beschreiben.
Der Begriff „elektrisch verbunden“ umfasst ferner Tunnelkontakte zwischen verbundenen Elementen.
1A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips 10 gemäß Ausführungsformen. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 umfasst einen Halbleiterkörper 100. Der Halbleiterkörper 100 umfasst mehrere aktive Gebiete 110, die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die mehreren aktiven Gebiete 110 sind in einer horizontalen Ebene angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst ferner ein leitfähiges Element 120, das eingerichtet ist, um mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete 110 elektrisch miteinander zu verbinden. Das leitfähige Element 120 ist über einer ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet.
Der optoelektronische Halbleiterchip 10 umfasst ferner ein Kontaktelement 125, das sich von der ersten Hauptoberfläche 101 zu einer zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 erstreckt. Das Kontaktelement 125 ist über ein Kontaktmaterial 122 über der ersten Hauptoberfläche 101 mit mindestens einem der aktiven Gebiete 110 elektrisch verbunden. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 umfasst ferner ein optisches Element 130, das über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist.
Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst Laserdioden 140. Zumindest einige der aktiven Gebiete 110 bilden einen Teil der Laserdioden 140. Beispielsweise sind die Laserdioden 140 parallel geschaltet. Die Laserdioden 140 können als oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator („vertical cavity surface-emitting laser“) ausgeführt sein, die eingerichtet sind, Licht in eine vertikale Richtung zu emittieren, d.h. in einer Richtung senkrecht zu einer Stapelrichtung der Halbleiterschichten. Das aktive Gebiet 110 kann eine aktive Schicht 106 umfassen, die eingerichtet ist, um elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die aktive Schicht 106 des aktiven Gebiets 110 kann beispielsweise einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einzelquantentopf (SQW) oder einen Mehrfachquantentopf (MQW) zur Erzeugung von Strahlung umfassen. Die Formulierung „Quantentopf“ spezifiziert die Dimension der Quantisierung nicht weiter. Dementsprechend umfasst der Begriff „Quantentopf“ Quantentöpfe, Quantendrähte und Quantenpunkte sowie jede Kombination dieser Schichten. Beispielsweise kann das aktive Gebiet 110 auf einem Nitrid-, einem Phosphid- oder Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial basieren. Die mehreren aktiven Gebiete 110 können jeweils in denselben Epitaxieschichten gebildet sein und können beispielsweise durch Isolationsgräben 138 voneinander getrennt sein.
Der Halbleiterkörper 100 kann z.B. ein Halbleitersubstrat 105, beispielsweise als Wachstumssubstrat umfassen. Beispielsweise kann das Substratmaterial GaAs umfassen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann das Substrat 105 auch GaN, GaP oder andere Halbleitermaterialien umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann eine erste Halbleiterschicht 103 eines ersten Leitfähigkeitstyps, z.B. p-Typ, und eine zweite Halbleiterschicht 104 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, z.B. n-Typ, benachbart zu der aktiven Schicht 106 angeordnet sein. Eine Dicke des aktiven Gebiets 110 kann mindestens gleich der effektiven emittierten Wellenlänge (λ/n, wobei n den Brechungsindex des aktiven Gebiets bezeichnet) sein, so dass ein Resonator gebildet werden kann. Ein erster Resonatorspiegel 115 und ein zweiter Resonatorspiegel 117 können benachbart zu dem aktiven Gebiet 110 und auf gegenüberliegenden Seiten des aktiven Gebiets 110 angeordnet sein. Dementsprechend können stehende Wellen innerhalb des Resonators erzeugt werden. Beispielsweise kann eine Dicke der aktiven Schicht 106 mehrere 10 nm betragen und die Dicke der Mantelschichten kann ungefähr 10 bis 20 nm betragen. Der zweite Resonatorspiegel 117 kann zwischen dem aktiven Gebiet 110 und dem Substrat 105 angeordnet sein. Der erste Resonatorspiegel 115 und der zweite Resonatorspiegel 117 bilden einen optischen Resonator für die innerhalb des aktiven Gebiets 110 erzeugte elektromagnetische Strahlung. Beispielsweise kann der erste Resonatorspiegel 115 ein Auskoppelspiegel für die Laserstrahlung sein. Zum Beispiel kann der erste Resonatorspiegel 115 ein geringeres Reflexionsvermögen aufweisen als der zweite Resonatorspiegel 117. Beispielsweise kann der zweite Resonatorspiegel 117 ein Gesamtreflexionsvermögen von 99,8 % oder mehr für die erzeugte Laserstrahlung aufweisen. Die Laserstrahlung wird mittels induzierter Emission erzeugt.
Gemäß Ausführungsformen können der erste und der zweite Resonatorspiegel 115, 117 erste Schichten einer ersten Zusammensetzung und zweite Schichten einer zweiten Zusammensetzung umfassen, die abwechselnd gestapelt sind. Beispielsweise können die ersten Schichten einen hohen Brechungsindex (n > 1,7) und die zweiten Schichten einen niedrigen Brechungsindex (n < 1,7) aufweisen. Der Schichtstapel mit den ersten und zweiten Schichten kann einen Bragg-Reflektor bilden. Beispielsweise kann die Schichtdicke λ/4 oder ein Vielfaches von λ/4 betragen, wobei λ die Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts bezeichnet. Der erste oder der zweite Resonatorspiegel 115, 117 können zwei bis fünfzig verschiedene Schichten umfassen. Eine typische Schichtdicke der einzelnen Schichten kann 30 bis 90 nm betragen, z.B. ungefähr 50 nm. Der Schichtstapel kann ferner eine oder mehrere Schichten mit einer Dicke von mehr als ungefähr 180 nm umfassen, z.B. größer als 200 nm. Zum Beispiel können die Schichten des ersten Resonatorspiegels 115 von einem ersten Leitfähigkeitstyp sein, z.B. p-Typ. Ferner können die Schichten des zweiten Resonatorspiegels 117 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp sein, z.B. n-Typ. Die Schichten des ersten und zweiten Resonatorspiegels 115, 117 können epitaktisch aufgewachsen werden. Gemäß weiteren Ausführungsformen können der erste und/oder der zweite Resonatorspiegel 115, 117 aus dielektrischen Schichten aufgebaut sein.
Der Halbleiterkörper 100 mit den Resonatorspiegeln 115, 117 und dem aktiven Gebiet kann in Mesas 139 strukturiert sein, z.B. durch Bilden von Isolationsgräben 138. Zum Beispiel können sich die Isolationsgräben 138 von der ersten Hauptoberfläche 101 zu dem zweiten Resonatorspiegel 117 erstrecken. Die Isolationsgräben 138 können mit isolierendem Material, wie beispielsweise einem Polymer, gefüllt sein. Ferner ist im aktiven Gebiet eine Apertur 118 gebildet, z.B. durch Erhöhen eines spezifischen elektrischen Widerstands in den Abschnitten angrenzend an die Apertur in dem aktiven Gebiet 110. Gemäß Ausführungsformen kann der spezifische elektrische Widerstand durch geeignetes Amorphisieren dieser Abschnitte erhöht werden. Durch Ausführen dieses Abschnitts des Halbleiterkörpers als Blockierschicht 119 wird verhindert, dass elektrischer Strom über diesen Bereich 119 fließt. Zum Beispiel kann ein Durchmesser der Apertur 118 weniger als 25 µm betragen, z.B. 10 bis 15 µm.
Beispielsweise können benachbarte aktive Gebiete 110 durch leitfähige Elemente 120 elektrisch verbunden sein. Beispielsweise können die leitfähigen Elemente 120 über einer ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers angeordnet sein, wobei sie mittels einer dielektrischen Schicht 113 elektrisch isoliert sind. Zum Beispiel kann ein Material des leitfähigen Elements 120 Gold sein.
Beispielsweise kann eine Dicke der dielektrischen Schicht ungefähr 100 bis 300 nm betragen, z.B. ungefähr 200 nm. Die Dicke des leitfähigen Elements 120 kann zum Beispiel mehrere µm betragen, z.B. 1 bis 3 µm. Die Dicke des ersten Resonatorspiegels kann ungefähr 2 bis 4 µm betragen, z.B. 3 µm. Eine Dicke des aktiven Gebiets kann ungefähr 200 nm betragen. Eine Tiefe des Isolationsgrabens kann ungefähr mehr als 3 µm betragen, z.B. 4 µm. Insbesondere kann eine Tiefe des Grabens größer als eine Dicke des ersten Resonatorspiegels 115 sein. Eine Dicke des zweiten Resonatorspiegels 117 kann größer sein als eine Dicke des ersten Resonatorspiegels. Zum Beispiel kann eine Dicke des zweiten Resonatorspiegels ungefähr mehr als 4 µm betragen, z.B. 5 µm. Selbstverständlich sind die vorstehenden Schichtdicken und Abmessungen zu Veranschaulichungszwecken angegeben und können je nach Größe des optoelektronischen Halbleiterchips variieren.
Ferner kann ein optisches Element 130 über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sein. Zum Beispiel kann das optische Element 130 eine Linse 132 umfassen, die an einem Träger 131 befestigt ist. Insbesondere kann das optische Element 130 mehrere Linsen umfassen. Der Begriff „Linse“, wie er in der vorliegenden Beschreibung verwendet wird, soll eine Anordnung einer Vielzahl von Linsen bedeuten, sofern nicht anders angegeben.
Der Träger 131 kann aus einem transparenten Material hergestellt sein. Beispielsweise kann der Träger ein Glasträger sein oder aus einem anderen transparenten Material hergestellt sein. Die Linse 132 kann als Mikrolinse oder als Anordnung von Mikrolinsen implementiert sein. Die Linse 132 kann aus einem Polymermaterial, z.B. einem Acrylmaterial, hergestellt sein. Wie in 1A dargestellt ist, ist die Linse 132 auf einer dem Halbleiterkörper 100 zugewandten Seite angeordnet.
Der Träger 131 kann mittels eines Abstandshaltermaterials 135 an der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 befestigt sein. Das Abstandshaltermaterial 135 kann beispielsweise ein Polyimidmaterial oder ein anderes geeignetes Material umfassen. Das Abstandshaltermaterial 135 kann über Abschnitten der ersten Hauptoberfläche 101 ausgebildet sein, während weitere Abschnitte der ersten Hauptoberfläche 101 unbedeckt bleiben. Beim Anbringen des optischen Elements 130 an dem Halbleiterkörper 100 über das Abstandshaltermaterial 135, wird zwischen dem Lichtemissionsbereich 109 und dem optischen Element 130 ein Zwischenraum 134 gebildet. Folglich kann der Lichtemissionsbereich 109 durch das optische Element 130 geschützt werden. Die Dicke des Abstandshaltermaterials 135 kann so gewählt werden, dass ein gewünschter Abstand zwischen der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers 100 und dem optischen Element 130 erreicht wird.
Beispielsweise kann eine Dicke des Abstandshaltermaterials 135 in einem Bereich von mehr als 5 µm und weniger als 100 µm liegen. Beispielsweise kann eine Dicke etwa 40 bis 60 µm betragen, z.B. 50 µm.
Der Halbleiterchip 10 umfasst ferner ein Kontaktelement 125, das sich von einer ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers zu einer zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers erstreckt. Zum Beispiel kann das Kontaktelement 125 eine Kontaktöffnung 129 umfassen, die in der zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 gebildet sein kann. Die Kontaktöffnung 129 kann sich von der zweiten Hauptoberfläche 102 zu der ersten Hauptoberfläche 101 erstrecken. Ein isolierendes Material 123, wie etwa Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, kann über Seitenwänden der Kontaktöffnung 129 gebildet werden. Ferner kann ein leitfähiges Material 126 über dem isolierenden Material 123 gebildet sein. Das leitfähige Material 126 kann in direktem Kontakt mit einem Kontaktmaterial 122 stehen. Das Kontaktmaterial 122 kann in einer Ebene vor oder hinter der dargestellten Zeichnungsebene elektrisch mit dem aktiven Gebiet 110 verbunden sein.
Wie ferner in 1A gezeigt ist, kann ein erster Kontaktbereich 126 über der zweiten Hauptoberfläche 102 gebildet sein. Der erste Kontaktbereich 126 ist über das Kontaktmaterial 122 elektrisch mit einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps des aktiven Gebiets verbunden. Ein zweiter Kontaktbereich 127 kann benachbart zu der zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 gebildet sein. Der zweite Kontaktbereich 127 ist elektrisch mit einer Halbleiterschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps des aktiven Gebiets 110 verbunden. Der zweite Kontaktbereich kann z.B. in Kontakt mit dem Substrat 105 gebildet sein. Der Halbleiterchip 10 umfasst ferner eine Isolationslötmaske 136, die über einer zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 gebildet ist.
1B zeigt eine Querschnittsansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips 10 gemäß weiteren Ausführungsformen. Der in 1B gezeigte optoelektronische Halbleiterchip 10 umfasst im Wesentlichen die gleichen Elemente wie der in 1A gezeigte Halbleiterchip 10. Abweichend von den in 1A gezeigten Ausführungsformen ist gemäß 1B die Linse oder Linsenanordnung 132 auf einer von dem Halbleiterkörper 100 abgewandten Seite des Trägers 131 angeordnet.
Der in den 1A und 1B gezeigte Halbleiterchip 10 bildet ein optoelektronisches Halbleiterbauelement in einem Gehäuse in Chipgröße („chip size package“). Zum Beispiel kann der Halbleiterkörper 100 ein Halbleitersubstrat 105 und epitaktisch gewachsene Halbleiterschichten umfassen. Die zweite Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers 100 kann mit der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 105 identisch sein. Die zweite Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 105 kann einen Teil eines Gehäuses des optoelektronischen Halbleiterchips 10 bilden. Darüber hinaus kann das optische Element 130, beispielsweise der Träger 131, einen Teil des Gehäuses des optoelektronischen Halbleiterchips 10 bilden. Aufgrund des Merkmals, dass das optische Element 130 an der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angebracht ist und ferner Anschlüsse der optoelektronischen Halbleitervorrichtung elektrisch mit einem ersten Kontaktbereich 126 und einem zweiten Kontaktbereich 127 verbunden sind, die über einer zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sind, überschreitet die Größe des Gehäuses kaum die Größe des Halbleiterchips selbst. Als Folge davon kann der optoelektronische Halbleiterchip in einem Gehäuse in Chipgröße gebildet werden. Gleichzeitig kann die lichtemittierende Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips aufgrund der Anwesenheit des optischen Elements 130, das über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet ist, geschützt werden.
Insbesondere, wenn das optische Element 130 über ein Abstandshaltermaterial 135 angebracht ist, kann ein Zwischenraum 134 zwischen der Lichtemissionsoberfläche 101 und dem optischen Element gebildet werden. Als Folge kann die Lichtemissionsoberfläche 101 weiter geschützt werden. Aufgrund der Kombination von Merkmalen, dass die leitfähigen Elemente 120 über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 angeordnet sind und das optische Element 130 über der ersten Hauptoberfläche 101 angeordnet ist, wobei ein Zwischenraum 134 zwischen der Lichtemissionsoberfläche und dem optisches Element angeordnet ist, ist es möglich, das aktive Gebiet 110 mittels eines Kontaktelements 125 elektrisch zu kontaktieren, das sich von der zweiten Hauptoberfläche 102 zu der ersten Hauptoberfläche 110 erstreckt. Durch die Anwesenheit dieses Kontaktelements 125 kann der optoelektronische Halbleiterchip von einer Unterseite des Halbleiterchips kontaktiert werden.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips erläutert. Ausgangspunkt ist ein Werkstück 15, das z.B. einen Halbleiterwafer (Halbleitersubstrat 105), der epitaktisch gewachsene Halbleiterschichten und weitere Elemente des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst, die über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 gebildet sind und die über der zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 gebildet sind. Das Halbleitersubstrat 105 kann beispielsweise ein GaAs-Substrat sein.
Eine Dicke des GaAs-Substrats kann weniger als 500 µm betragen, z.B. weniger als 200 µm. Die epitaktisch gewachsenen Schichten umfassen AlGaAs-Schichten, die Schichten des ersten und zweiten Resonatorspiegels 115, 117 darstellen, und ein aktives Gebiet, das GaAs-Mehrfachquantentöpfe umfasst. Eine dielektrische Schicht 113 kann über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 gebildet und strukturiert werden. Weiterhin kann eine leitfähige Schicht, z.B. eine Goldschicht über der dielektrischen Schicht gebildet werden und kann strukturiert werden, um z.B. die leitfähigen Elemente 109 und ferner ein Kontaktmaterial 122 zu bilden. Ferner kann das Halbleitersubstrat 105 nach dem Ausbilden der leitfähigen Schicht über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers gedünnt werden. Danach kann eine Metallschicht über der zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 gebildet werden. Die Metallschicht kann den zweiten Kontaktbereich 127 bilden, nachdem der Herstellungsprozess abgeschlossen ist. Das Halbleitersubstrat 105 kann gedünnt werden, so dass in einem späteren Verarbeitungsschritt eine Kontaktöffnung 129 gebildet werden kann.
2A zeigt ein Beispiel für ein Werkstück.
Danach können, wie in 2B gezeigt, Abschnitte eines Abstandshaltermaterials 135 über der ersten Hauptoberfläche 101 des Halbleiterkörpers 100 gebildet werden. Beispielsweise können die Abschnitte des Abstandshaltermaterials 135 in Bereichen gebildet werden, in denen in einem späteren Verarbeitungsstadion die einzelnen Chips zu vereinzeln sind. Beispielsweise kann das Abstandshaltermaterial 135 in einem Sägerahmenbereich („kerf“) der Chips gebildet werden. Wie beispielsweise in 2B gezeigt, wird das Abstandshaltermaterial 135 über dem Kontaktmaterial 122 gebildet. Zum Beispiel kann das Abstandshaltermaterial 135 durch Schleuderbeschichtung aufgebracht werden, gefolgt von einem Prozess zum Strukturieren des Abstandshaltermaterials 135, z.B. einem fotolithografischen Prozess, gefolgt von Ätzen. Gemäß weiteren Implementierungen kann ein Lift-Off-Prozess verwendet werden.
Danach kann das Werkstück 15 an einem Träger 131 befestigt werden, der eine Linse 132 umfasst. Beispielsweise kann die Linse 132 aus einem Polymermaterial hergestellt sein und auf einer dem Werkstück 15 benachbarten Seite des Trägers 131 angeordnet sein. Beispielsweise kann eine laterale Ausdehnung der Linsen oder eine horizontale Breite 10 µm bis 50 µm betragen. Gemäß Ausführungsbeispielen können mehr als eine Linse über einer Mesa angeordnet sein. Zum Beispiel können ungefähr fünf Linsen über einer Mesa 139 gebildet werden. Eine Mesa kann eine Breite von ungefähr mehr als 10 µm haben, z.B. 32 µm. Aufgrund der Tatsache, dass der Träger 131 mit den Linsen 132 in Bezug auf das Werkstück 15, z.B. einen Wafer ausgerichtet ist, kann eine optische Ausrichtung zwischen dem Lichtemissionsbereich 109 und den Linsen auf vereinfachte Weise erreicht werden. Die Ausrichtung kann beispielsweise unter Verwendung von photolithographischen Ausrichtungs- bzw. Justierverfahren erreicht werden, z.B. unter Verwendung von Ausrichtungs- bzw. Justiermarkierungen auf dem Träger 131 und dem Werkstück 15. Der Träger 131 stellt einen Handhabungsträger zum Durchführen der nächsten Verarbeitungsschritte dar. Genauer gesagt wird die mechanische Stabilität des Werkstücks durch die Anwesenheit des Trägers 131 erhöht. Wie beschrieben worden ist, kann die Dicke des Abstandshaltermaterials 135 so gewählt werden, dass der gewünschte Abstand zwischen der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers 100 und dem optischen Element 130 erreicht wird. Dementsprechend kann durch Einstellen einer Dicke des Abstandshaltermaterials 135 in einem Bereich von mehr als 30 µm und weniger als 100 µm, wie vorstehend erörtert, der Abstand zwischen der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers 100 und dem optischen Element 130 genau eingestellt werden.
2C zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur. Danach werden, wie in 2D gezeigt, Kontaktöffnungen 129 in dem Halbleiterkörper 100 von einer Seite der zweiten Hauptoberfläche 102 gebildet. Die Kontaktöffnung 129 erstreckt sich über den Halbleiterkörper 100 bis zum Kontaktmaterial 122. Zum Beispiel kann ein Durchmesser der Kontaktöffnung 129 10 bis 50 µm betragen. Zum Beispiel kann die Kontaktöffnung 129 durch Ätzen, beispielsweise Trockenätzen gebildet werden. Danach wird über der sich ergebenden Oberfläche ein isolierendes Material 123 gebildet. Das isolierende Material 123 bedeckt die Seitenwände der Kontaktöffnung 129.
2E zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur. Danach wird ein Ätzprozess durchgeführt, um die isolierende Schicht 123 zu strukturieren. Insbesondere wird die isolierende Schicht 123 von Bereichen des zweiten Kontaktbereichs 127 entfernt. Ferner wird die isolierende Schicht 123 von einer unteren Oberfläche des Kontaktmaterials 122 entfernt.
2F zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur. Danach kann ein weiteres leitfähiges Material 124 über dem sich ergebenden Rückseitenbereich des Werkstücks gebildet werden. Zum Beispiel kann Gold abgeschieden und weiter strukturiert werden, wobei das Kontaktmaterial 122 elektrisch kontaktiert wird. Als Ergebnis wird der erste Kontaktbereich 126 in enger räumlicher Beziehung zu der zweiten Hauptoberfläche 102 des Halbleiterkörpers 100 gebildet.
zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur. Im nächsten Schritt kann eine Isolationslötmaske 136 abgeschieden werden, um den ersten Kontaktbereich 126 von dem zweiten Kontaktbereich 127 elektrisch zu isolieren. Danach kann das Werkstück 15 in einzelne Halbleiterchips zerteilt werden.
Im Allgemeinen ist beabsichtigt, dass der optoelektronische Halbleiterchip 10, wie er unter Bezugnahme auf Ausführungsformen hier beschrieben worden ist, das halbleiterbasierte Teil darstellt, das aus diesem Zerteilungsprozess resultiert. Genauer gesagt wurden die Komponenten des optoelektronischen Halbleiterchips auf Waferebene hergestellt.
2H zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden optoelektronischen Halbleiterchips. Der optoelektronische Halbleiterchip kann eine laterale Ausdehnung von ca. 50 bis 500 µm aufweisen. Beispielsweise können mehr als 4, ungefähr 10 × 10 Lichtemissionsbereiche 109 in einem einzelnen Chip angeordnet sein.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Linse 132 auf einer dem Halbleiterkörper 100 abgewandten Seite des Trägers 131 angeordnet sein. Zur Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips 10 gemäß diesen Ausführungsformen kann ausgehend von dem in 2B dargestellten Werkstück ein Träger 131 an dem Werkstück 15 auf ähnliche Weise befestigt werden, wie dies zuvor mit Bezug auf die 2B und 2C. erörtert worden ist. Abweichend von diesen Ausführungsformen kann der Träger 131 keine Linse 132 umfassen.
3A zeigt ein Beispiel einer resultierenden Struktur.
Danach werden die weiteren Verarbeitungsschritte, die unter Bezugnahme auf die 2D bis 2G beschrieben worden sind, durchgeführt. 3B zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur.
Dann wird eine Linse 132 an einer Oberfläche des Trägers 131 angebracht, wobei die Oberfläche von dem Halbleiterkörper 100 abgewandt ist. 3C zeigt ein Beispiel einer sich ergebenden Struktur.
Danach wird das Werkstück 15 in einzelne optoelektronische Halbleiterchips 10 zerteilt, wie z.B. in 1B dargestellt ist.
4 fasst das Verfahren gemäß Ausführungsformen zusammen. Wie gezeigt ist, umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips das Bilden eines Wafers (S100), der einen Halbleiterkörper umfasst, was das Bilden einer Vielzahl von aktiven Gebieten in einer horizontalen Ebene umfasst, wobei die aktiven Gebiete eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines leitfähigen Elements über einer ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers (S110), wobei das leitfähige Element eingerichtet ist, um mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete elektrisch miteinander zu verbinden. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines optischen Elements über der ersten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers (S120) und das Bilden eines Kontaktelements, das sich von der ersten Hauptoberfläche zu einer zweiten Hauptoberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt (S130). Das Verfahren umfasst ferner das elektrische Verbinden des Kontaktelements mit einem Kontaktmaterial über der ersten Hauptoberfläche (S140). Das Verfahren kann ferner das Zerteilen (S150) des Wafers in einzelne Chips umfassen, nachdem das Kontaktelement mit einem Kontaktmaterial über der ersten Hauptoberfläche elektrisch verbunden worden ist.
Wie vorstehend erläutert, können aufgrund des oben beschriebenen Verfahrens die einzelnen Pixelarrays an einem optischen Element in einem Verfahren auf Wafer-Maßstab angebracht werden. Ferner können elektrische Kontakte zu dem Pixelarray in einem Verfahren auf Wafer-Maßstab gebildet werden. Somit kann der optoelektronische Halbleiterchip vereinfacht und kostengünstig hergestellt werden. Durch die Bearbeitung auf Wafer-Ebene ist es auch möglich, Funktionstests auf Wafer-Ebene durchzuführen, wodurch die Bearbeitung weiter vereinfacht werden kann. Aufgrund der Tatsache, dass das Werkstück unter Verwendung eines Trägers bearbeitet wird, der das optische Element enthält, kann des Weiteren eine Ausrichtung des optischen Elements und der Lichtemissionsbereiche 109 auf einfache Weise erreicht werden. Der sich ergebende optoelektronische Halbleiterchip stellt eine Packung in Chipgröße („chip-size package“) dar, die das optische Element und Kontaktbereiche zum Kontaktieren des Pixelarrays umfasst. Als Folge kann die Größe des optoelektronischen Halbleiterbauelements verringert werden.
5 zeigt eine elektronische Vorrichtung 30, die den optoelektronischen Halbleiterchip 10 umfasst. Gemäß Ausführungsformen kann die elektronische Vorrichtung 30 ein Laufzeitsensor sein, der den optoelektronischen Halbleiterchip 10 und einen Detektor 20 umfasst. Der Detektor 20 kann dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die von dem optoelektronischen Halbleiterchip emittiert und von einem Gegenstand wie beispielsweise einem Benutzer reflektiert worden ist. Die elektronische Vorrichtung 20 kann ferner eine Verarbeitungsvorrichtung 25 umfassen. Gemäß Ausführungsformen kann, wenn die elektronische Vorrichtung 20 einen Laufzeitsensor implementiert, die Verarbeitungsvorrichtung 25 dazu eingerichtet sein, die von dem Detektor 20 erfassten Signale zu verarbeiten. Gemäß Ausführungsformen kann die Verarbeitungsvorrichtung 25 eingerichtet sein, eine Gesichtserkennung durchzuführen. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die elektronische Vorrichtung 30 ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet, ein Computer, ein Laptop, ein Staubsauger oder ein anderes Haushaltsgerät, sanitäre und andere Einrichtungen sein.
Obwohl vorstehend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass weitere Ausführungsbeispiele implementiert werden können. Zum Beispiel können weitere Ausführungsformen eine beliebige Unterkombination von in den Ansprüchen aufgeführten Merkmalen oder eine beliebige Unterkombination von Elementen umfassen, die in den vorstehend angegebenen Beispielen beschrieben sind. Dementsprechend sollten dieser Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche nicht auf die Beschreibung der hierin enthaltenen Ausführungsformen beschränkt sein.
Bezugszeichenliste

10: optoelektronischer Halbleiterchip
15: Werkstück
20: Detektor
25: Verarbeitungsvorrichtung
30: elektronische Vorrichtung
100: Halbleiterkörper
101: erste Hauptoberfläche
102: zweite Hauptoberfläche
103: erste Halbleiterschicht
104: zweite Halbleiterschicht
105: Halbleitersubstrat
106: aktive Schicht
109: Lichtemissionsbereich
110: aktives Gebiet
113: dielektrische Schicht
115: erster Resonatorspiegel
117: zweiter Resonatorspiegel
118: Apertur
119: Blockierschicht
120: leitfähiges Element
122: Kontaktmaterial
123: isolierende Schicht
124: leitfähige Schicht
125: Kontaktelement
126: erster Kontaktbereich
127: zweiter Kontaktbereich
129: Kontaktöffnung
130: optisches Element
131: Träger
132: Linse
134: Zwischenraum
135: Abstandshaltermaterial
136: Isolationslötmaske
138: Trenngraben
139: Mesa
140: Laserdiode

Claims

Optoelektronischer Halbleiterchip (10) umfassend: einen Halbleiterkörper (100) mit mehreren aktiven Gebieten (110), die dazu eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, wobei die mehreren aktiven Gebiete (110) in einer horizontalen Ebene angeordnet sind; ein leitfähiges Element (120), das eingerichtet ist, mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete elektrisch miteinander zu verbinden, wobei das leitfähige Element (120) über einer ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist; ein Kontaktelement (125), das sich von der ersten Hauptoberfläche (101) zu einer zweiten Hauptoberfläche (102) des Halbleiterkörpers (100) erstreckt und über ein Kontaktmaterial (122) über der ersten Hauptoberfläche (101) mit mindestens einem der aktiven Gebiete (110) elektrisch verbunden ist; und ein optisches Element (130), das über der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 1, wobei das optische Element (130) eine Linse (132) umfasst, die an einem Träger (131) befestigt ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 2, wobei das optische Element (130) über der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist, so dass ein Zwischenraum (134) zwischen dem optischen Element (130) und der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) gebildet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Linse (132) auf einer dem Halbleiterkörper (100) zugewandten Seite des optischen Elements (130) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Linse (132) auf einer dem Halbleiterkörper (100) abgewandten Seite des optischen Elements (130) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Träger (131) einen Teil eines Gehäuses des optoelektronischen Halbleiterchips (10) bildet.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner ein Abstandshaltermaterial (135) umfasst, wobei das Abstandshaltermaterial (135) über Abschnitten der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) angeordnet ist, weitere Abschnitte der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) von dem Abstandsmaterial (135) nicht bedeckt sind, wobei das optische Element (130) über das Abstandshaltermaterial (135) an der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) befestigt ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von Laserdioden (140), wobei zumindest einige der aktiven Gebiete (110) einen Teil der Laserdioden (140) bilden.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 8, wobei die Laserdioden (140) oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator sind.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterkörper (100) ein Halbleitersubstrat (105) und epitaktisch gewachsene Halbleiterschichten über dem Halbleitersubstrat umfasst, wobei die epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten eine erste Halbleiterschicht (103) eines ersten Leitfähigkeitstyps und eine zweite Halbleiterschicht (104) eines zweiten Leitfähigkeitstyps umfassen, wobei das aktive Gebiet (110) einen Teil der epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten bildet und zwischen der ersten Halbleiterschicht (103) und der zweiten Halbleiterschicht (104) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 10, ferner umfassend einen ersten Kontaktbereich (126), der elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht (103) verbunden ist, und einen zweiten Kontaktbereich (127), der elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht (104) verbunden ist, wobei der erste und der zweite Kontaktbereich (126, 127) benachbart zu einer zweiten Hauptoberfläche (102) des Halbleitersubstrats (105) angeordnet sind.
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach Anspruch 10 oder 11, wobei die zweite Hauptoberfläche (102) des Halbleitersubstrats (105) einen Teil eines Gehäuses des optoelektronischen Halbleiterchips (10) bildet.
Elektronische Vorrichtung (30), umfassend den optoelektronischen Halbleiterchip (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die elektronische Vorrichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, die einen Flugzeitsensor, ein Mobiltelefon, ein Smartphone, ein Tablet, einen Computer, einen Laptop, einen Staubsauger oder ein anderes Haushaltsgerät, sanitäre oder sonstige Einrichtungen umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips (10), umfassend: Ausbilden eines Wafers (S100), der einen Halbleiterkörper (100) umfasst, umfassend das Bilden mehrerer aktiver Gebiete (110) in einer horizontalen Ebene, wobei die aktiven Gebiete (110) eingerichtet sind, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen; Ausbilden (S110) eines leitfähigen Elements (120) über einer ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100), wobei das leitfähige Element (120) eingerichtet ist, mindestens zwei benachbarte der aktiven Gebiete (110) elektrisch miteinander zu verbinden; Ausbilden (S120) eines optischen Elements (130) über der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100); Ausbilden (S130) eines Kontaktelements (125), das sich von der ersten Hauptoberfläche (101) zu einer zweiten Hauptoberfläche (102) des Halbleiterkörpers (100) erstreckt, und elektrisches (S140) Verbinden des Kontaktelements (125) mit einem Kontaktmaterial (122) über der ersten Hauptoberfläche (101).
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner das Zerteilen (S150) des Wafers in einzelne Chips (10) umfasst, nachdem das Kontaktelement (125) mit einem Kontaktmaterial (122) über der ersten Hauptoberfläche (101) elektrisch verbunden worden ist.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Ausbilden des optischen Elements (130) über der ersten Hauptoberfläche (101) des Halbleiterkörpers (100) das Anbringen eines Trägers (131) an dem Halbleiterkörper (100) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Anbringen durchgeführt wird, bevor das Kontaktelement (125) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Träger (131) eine Linse (132) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend das Anbringen einer Linse (132) an dem Träger (131) nach dem Ausbilden des Kontaktelements (125) und vor dem Zerteilen des Wafers in einzelne Chips.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei das Anbringen des Trägers (131) an dem Halbleiterkörper (100) umfasst: Ausbilden eines Abstandshaltermaterials (135) über Abschnitten der ersten Hauptoberfläche (101) und freigelegt Lassen weiterer Abschnitte der erste Hauptoberfläche; und Anbringen des Trägers (131) an dem Abstandshaltermaterial (135).